朱爽，宋莉莎，張佰清，馬鳳鳴，孫肇敏，宋蕾，李文娟

（沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110866）

大麥?zhǔn)侨虻牡谖宕蠹Z食作物，富含蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、維生素、多酚及黃酮等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是一種兼?zhèn)涫朝煿δ艿募Z食作物，大麥?zhǔn)称芬殉蔀榘l(fā)達(dá)國(guó)家近年來(lái)消費(fèi)增長(zhǎng)量最快的谷物食品之一，也是啤酒工業(yè)和畜牧業(yè)的主要原料[1]。粒度會(huì)影響粉體的理化性質(zhì)，粒度減小會(huì)導(dǎo)致粉體各種特性的改變，并具有一些不同于粗顆粒的特性[2]。與粗顆粒相比，超微粉具有表面性能更強(qiáng)、食品加工性能更好、水溶性更強(qiáng)、生物活性化合物含量及抗氧化活性更高等特點(diǎn)。超微粉還有良好的溶解性、吸附性、分散性等，不但有利于消化吸收，還能最大程度保留粉體的活性成分[3]。彭國(guó)泰等[4]研究表明，超微粉碎可以改善糙米粉的性質(zhì)，為制作良好的米制品提供基礎(chǔ)。楊茉等[5]將超微粉碎技術(shù)應(yīng)用于筍殼粉粉碎，不僅可以提高其感官性能，還能改善其品質(zhì)。

近年來(lái)，有研究報(bào)道了超微粉碎對(duì)大麥膳食纖維含量變化的影響[6]，而對(duì)大麥超微粉理化性質(zhì)及加工的應(yīng)用研究較少。本論文選取大麥粉為研究對(duì)象，通過(guò)比較常規(guī)粉碎處理的粉體和超微粉碎技術(shù)處理的不同粒徑粉體的營(yíng)養(yǎng)成分和加工特性的差異性，利用相關(guān)性分析和主成分分析法建立綜合評(píng)價(jià)體系，確定大麥超微粉加工的最優(yōu)工藝參數(shù)，促進(jìn)大麥在食品領(lǐng)域的加工利用。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

大麥，購(gòu)于河北石家莊莜芽食品有限公司。福林酚、蘆丁、沒食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品；甲基紅及溴甲酚綠為指示劑；硫酸銅、石油醚、碘化鉀、碘等其他試劑為分析純；均購(gòu)于鼎國(guó)生物技術(shù)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

超聲波清洗機(jī)SB25-12DTN，上海三申器械有限公司；恒溫水浴鍋DK-S22，常州國(guó)華科技有限公司；紫外-可見分光光度計(jì)UV-5100，上海譜元儀器有限公司；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱DHG-9030A，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；高速冷凍離心機(jī)2-16KL，Sigma公司；半自動(dòng)凱氏定氮儀K9840，山東海能科學(xué)儀器有限公司；高速萬(wàn)能粉碎機(jī)FW100，上海楚定分析儀器有限公司；電子分析天平 JD400-3，沈陽(yáng)龍騰電子有限公司；色差儀NH310，深圳市三恩時(shí)科技有限公司；超微粉碎振動(dòng)磨 KCE-10，北京錕捷玉誠(chéng)機(jī)械設(shè)備有限公司；激光粒度儀A22，德國(guó)FRITSCH公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品制備

將大麥進(jìn)行普通粉碎過(guò)60目篩，作為對(duì)照。而后進(jìn)行超微粉碎并通過(guò)篩分，依次通過(guò)100、150、200、250/300及350目標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩進(jìn)行分級(jí)。最終得到 7種不同粒徑的粉體，分別設(shè)為粗粉、微粉Ⅰ、微粉Ⅱ、微粉Ⅲ、微粉Ⅳ、微粉Ⅴ、微粉Ⅵ。

1.3.2 粉體的粒徑測(cè)定

將大麥粉置于激光粒度儀內(nèi)，室溫下測(cè)定粉體的粒徑及其分布。D10、D50、D90分別代表累計(jì)分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到10%、50%和90%時(shí)對(duì)應(yīng)的粒徑值，D(4,3)代表粉體體積的平均直徑?？缍?Span)表示粒徑分布的寬度，計(jì)算公式如下:

1.3.3 營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)測(cè)定

1.3.3.1 蛋白質(zhì)和淀粉

蛋白質(zhì)測(cè)定[7]：GB/T 5009.5-2010；淀粉測(cè)定[8]：GB/T 5009.9-2010。

1.3.3.2 多酚和黃酮測(cè)定

稱取樣品粉末1.0 g放入50 mL錐形瓶中，加入30 mL 80%的乙醇溶液，在40 ℃下超聲提取40 min，放入離心管內(nèi)，在4000 r/min下離心30 min，取上清液待測(cè)。黃酮含量的測(cè)定方法參考亞硝酸鈉-硝酸鋁比色法[9]，以蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)品，其標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為：y=9.2014x-0.0034（R2=0.9964）?？偡雍康臏y(cè)定采用福林酚比色法[10]，并以沒食子酸作為標(biāo)準(zhǔn)品，其標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為：y=0.9329x+0.0176，決定系數(shù)（R2=0.9973）。結(jié)果以mg/100 g表示。

1.3.4 大麥粉物理特性的測(cè)定

1.3.4.1 持水及持油力

持水力：參考何運(yùn)等[11]方法稍作修改，稱取 1 g大麥粉。計(jì)算公式如下：

式中：

M——樣品質(zhì)量，g；

M1——樣品與離心管的總質(zhì)量，g；

M2——離心后的樣品與離心管的總質(zhì)量，g。

持油力：參考He等[12]的方法，稍作修改。準(zhǔn)確稱取1 g大麥粉，加入20 mL大豆油。計(jì)算公式如下：

式中：

M——樣品質(zhì)量，g；

M1——樣品與離心管的總質(zhì)量，g；

M2——離心后的樣品與離心管的總質(zhì)量，g。

1.3.4.2 水溶性

參考Liu等[13]的方法，稍作修改。準(zhǔn)確稱取0.5 g樣品。計(jì)算公式如下：

式中：

M1——樣品質(zhì)量，g；

M2——離心后的樣品質(zhì)量，g。

1.3.4.3 溶脹力

參考Meng等[14]方法，稍作修改，準(zhǔn)確稱取1 g樣品。計(jì)算公式：

式中：

M——樣品質(zhì)量，g；

V1——樣品粉體積，mL；

V2——充分溶脹后的物料體積，mL。

1.3.4.4 休止角和滑角

休止角和滑角測(cè)定[15]：根據(jù)Zhao和Du的方法。

1.3.4.5 堆積密度

參考Zhao等[16]方法，稍作修改，稱取1 g樣品。計(jì)算公式如下：

式中：

M——樣品重量，g；

V——粉末在量筒中占據(jù)的體積，mL。

1.3.4.6 色差測(cè)定

根據(jù)色差儀，用光源對(duì)樣品進(jìn)行L、a、b測(cè)定。其中L（Luminance）為明度；a為紅綠色度；b為黃藍(lán)色度。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，數(shù)據(jù)及顯著性均采用SPSS軟件分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 超微粉碎對(duì)大麥粉粒徑的影響

大麥粉粒徑分布如表 1，與粗粉相比，大麥粉的D50由34.57 μm減小到16.83 μm；大麥超微粉的D10由4.40 μm降低到2.83 μm；大麥超微粉的D90由130.27 μm減小到43.17 μm。隨著粒徑減小，大麥粉的體積平均粒徑D(4,3)顯著降低，由93.07 μm減小至20.33 μm；大麥粉的跨度也顯著減小，由6.95 μm減小至1.76 μm。超微粉碎可減小顆粒尺寸，增加表面積；跨度（Span）表示粒徑分布的寬度?？缍仍叫?，粒度分布越窄，越均勻[17]。與粗粉相比，大麥超微粉的跨度逐漸減小。微粉Ⅵ的跨度值最小，與粗粉具有明顯的差異，不同粉體間跨度值差異明顯。

表1 不同粉體的粒徑分布Table 1 Particle size distribution of different powder

2.2 超微粉碎對(duì)大麥粉營(yíng)養(yǎng)成分及色澤的影響

由表2可知，與60目粗粉相比，超微粉的蛋白質(zhì)、淀粉、多酚、黃酮的溶出率均有提高，且不同粉體間具有明顯的差異；其中，蛋白質(zhì)的溶出率由6.52%提高到16.14%；可能是由于超微粉碎的強(qiáng)烈沖擊力，使蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，蛋白質(zhì)疏水性上升，原因可能是超微粉碎使蛋白質(zhì)的疏水基團(tuán)暴露出來(lái)導(dǎo)致的[18]。而淀粉的溶出率由9.97%提高到12.41%，可能是隨著超微粉碎程度加強(qiáng)，導(dǎo)致淀粉部分糊化的同時(shí)，淀粉表面結(jié)構(gòu)被破壞，引起淀粉降解及滲出，使顆粒團(tuán)聚[19]。因此，隨著粒徑減小，淀粉含量會(huì)逐漸增加。

超微粉碎處理后大麥粉多酚溶出量由 964.10 mg/100 g增加到 1396.00 mg/100 g，黃酮溶出量由11.10 mg/100 g增加到21.50 mg/100 g；分別提高了431.90 mg/100 g和10.40 mg/100 g；是因?yàn)槌⒎鬯槭蛊淦骄綔p小，粉體均勻性增加，黃酮與提取溶劑接觸表面積增大、接觸更充分，可提高其中黃酮的提取率；而超微粉的多酚溶出率顯著高于對(duì)照，說(shuō)明超微粉碎能促使細(xì)胞破碎，有助于多酚的溶出[20]。

食品色澤是影響消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品可接受度的感官指標(biāo)。大麥粉的L值從87.73增加到95.00（p＜0.05），且a值和b值明顯低于大麥粗粉，超微粉碎處理使大麥粉亮度顯著增加?？赡苁请S著粒徑減小，比表面積不斷增大，光反射隨之增加，從而使其亮度顯著變強(qiáng)。因此，超微粉碎提高了大麥粉的感官質(zhì)量。

2.3 超微粉碎對(duì)大麥粉加工特性的影響

由表3可知，與60目粗粉相比，大麥粉的水溶性整體呈逐漸增加趨勢(shì)，微粉Ⅰ的水溶性由49.45%增加到64.93%，微粉Ⅵ增加了35.68%；隨著粉碎目數(shù)增加，粒徑減小更有利于可溶性組分的溶出[21]。超微粉碎降低了大麥粉的持水和持油力。大麥粉的持水力呈先增后降趨勢(shì)，其中微粉Ⅱ的持水力最高為3.95%，微粉Ⅵ的持水力最低為2.35%，可能是隨著平均粒徑減小，比表面積不斷增加，顆粒更充分的與水接觸，導(dǎo)致持水能力增強(qiáng)。然而，隨著粒徑進(jìn)一步減小，強(qiáng)大的機(jī)械力破壞了粉體內(nèi)部多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使持水能力下降[22]。

研究表明，堆積密度越大越有利于壓片成型[23]。隨著粒徑減小，其堆積密度逐漸下降；與60目粗粉相比，微粉Ⅵ的堆積密度最小為0.24 g/mL，但不利于壓片成型。溶脹力是反映水合能力的重要參數(shù)[24]。大麥超微粉溶脹力由粗粉的9.17 mL/g先是增加到微粉Ⅰ的9.95 mL/g，又持續(xù)減小到微粉Ⅵ的6.27 mL/g；可能是由于隨著粉碎目數(shù)增加，破壞了大麥粉膳食纖維結(jié)構(gòu)，使其顆粒變小，吸水膨脹后相互間產(chǎn)生的阻力增大，阻礙了粉體膨脹。

休止角和滑角表示粉體流動(dòng)性能。休止角越小，粉體流動(dòng)性越好，反之則越差[25]。隨著粒徑減小，其休止角和滑角顯著增加；休止角由 30.56 °增加到56.84 °，而滑角由 41.85 °增加到 79.93 °；超微粉滑角顯著增大，表明粉體之間具有良好的吸附力和凝聚性。這是由于大麥粉粒徑越小，比表面積越大，靜電作用力增強(qiáng)，使表面聚合力增大，更易吸附和凝聚，而引起流動(dòng)性變差[26]。

表2 不同粒徑大麥粉中營(yíng)養(yǎng)成分含量（干基）Table 2 Nutrient content of barley flour with different particle size (dry base)

表3 不同粒徑粉體的加工特性Table 3 Processing characteristics of powders with different particle sizes

表4 不同粒徑粉體品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性Table 4 Correlation of quality indexes of powders with different particle sizes

表5 各主成分初始因子載荷矩陣、特征向量及方差貢獻(xiàn)率Table 5 Initial factor load matrix, eigenvector and variance contribution rate of each principal component

2.4 相關(guān)性分析

通過(guò)對(duì)不同粒徑粉體的多酚、黃酮、水溶性、持水力、持油力、堆積密度、溶脹力等14個(gè)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析。相關(guān)性分析如表4所示，由表4可知，這14項(xiàng)指標(biāo)具有相關(guān)性，因此需要對(duì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析。

2.5 主成分分析

2.5.1 各指標(biāo)的主成分因子分析

對(duì)不同粒徑粉體的多酚、黃酮、水溶性、持水力、持油力、堆積密度、溶脹力等 14（X1-X14）個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析。根據(jù)累積方差貢獻(xiàn)率大于85%和特征值大于1是達(dá)到降維目的的前提，只選取范圍內(nèi)的前幾個(gè)主成分，主成分貢獻(xiàn)率多少可以用主成分矩陣來(lái)衡量，其絕對(duì)值的大小關(guān)系代表了該變量對(duì)這一主成分的貢獻(xiàn)多少[27]。從表5看出，提取第二主成分時(shí)，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到95.526%，累計(jì)貢獻(xiàn)率大于85%，且特征值均大于 1。可認(rèn)為提取的前兩個(gè)主成分代表不同粒徑粉體理化性質(zhì)的絕大部分信息。第一主成分貢獻(xiàn)為85.234%，主要綜合了蛋白質(zhì)、黃酮、水溶性、滑角、休止角、L值、a、b的信息，其中水溶性、L值具有較大載荷；第二主成分貢獻(xiàn)為10.292%。主要綜合了淀粉、多酚、堆積密度、持水力及持油力的信息，其中淀粉、多酚具有較大載荷。

2.5.2 不同粒徑粉體綜合品質(zhì)的評(píng)價(jià)

根據(jù)特征向量和標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)，可得出前2個(gè)主成分因子方程表達(dá)式為：

PC1=0.141X1+0.067X2+0.092X3+0.149X4-0.106 X5+0.150X6-0.096X7-0.018X8-0.104X9+0.145X10+0.128X11+0.162X12-0.160X13-0.153X14；

PC2=0.647X1+1.223X2+1.134X3+0.576X4-1.059 X5+0.597X6-0.927X7-1.371X8-1.058X9+0.605X10+0.874X11+0.310X12-0.416X13-0.540X14；

以每個(gè)主成分所對(duì)應(yīng)的特征值占所提取主成分總特征值之和的比例作為權(quán)重計(jì)算主成分綜合模型[27]：可以得出不同粒徑粉體品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)得分（Dn），Dn=0.8923PC1+0.1077PC2。

表6 不同粒徑粉體品質(zhì)的主成分得分Table 6 Principal component scores of powders with different particle sizes

表6第1和第2主成分中，與粗粉相比，微粉Ⅲ得分最高分別為0.369和4.712，排名第一，微粉Ⅳ得分第二，而粗粉得分最低分別為0.337和4.535；與粗粉相比，微粉Ⅲ的綜合得分最高為0.837，且第1和第2主成分得分排名與綜合排名完全一致，說(shuō)明蛋白、黃酮、水溶性、滑角、休止角和L值在綜合評(píng)價(jià)大麥粉體品質(zhì)中起到重要作用。因此，微粉Ⅲ綜合得分最高，說(shuō)明其理化品質(zhì)在7種大麥粉體中最優(yōu)；而粗粉得分最低，說(shuō)明其理化品質(zhì)相對(duì)較差。

3 結(jié)論

3.1 本文對(duì)7種粒徑大麥超微粉的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、物理特性進(jìn)行了比較分析，結(jié)果表明：多數(shù)指標(biāo)在不同粒徑間均有不同程度的差異，經(jīng)超微粉碎處理的大麥粉，提高了蛋白質(zhì)、淀粉的溶出率，亮度增加，休止角及滑角變大，改善了水溶性、持水力及溶脹性，多酚及黃酮的溶出率也顯著增加。利用SPSS相關(guān)性分析和主成分分析對(duì)不同粒徑粉體進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，提取的 2個(gè)主成分累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到89.297%，表明200目大麥粉排名最高，品質(zhì)最佳。

3.2 綜上，超微粉碎可改善大麥粉的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、物理性質(zhì)等粉體性質(zhì)，其品質(zhì)變化與粒徑有關(guān)，開發(fā)大麥超微粉產(chǎn)品時(shí)，一定要考慮粉碎粒徑的影響。此外，對(duì)大麥超微粉的粉質(zhì)性狀及成團(tuán)性能等也要測(cè)定分析，深入研究。