超微粉碎對(duì)棗粉品質(zhì)的影響*

周禹含，畢金峰，陳芹芹，劉 璇，吳昕燁，周沫，陳瑞娟

1(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京，100193)2(沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)，110161)

冬棗，具有濃郁的棗香味，營(yíng)養(yǎng)豐富，富含人體所需的多種營(yíng)養(yǎng)成分，其中最突出的VC含量極高，可達(dá)到 400 ～600 mg/100 g［1］。新鮮冬棗含水量高，不耐儲(chǔ)藏，干制可大大提高其儲(chǔ)藏期，而干制后加工成棗粉，使得冬棗的用途更加廣泛，不僅可以單獨(dú)使用作為速溶棗粉，也可用作輔料添加到其他食品中，提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

超微粉碎技術(shù)是目前生產(chǎn)果蔬粉的常用方式，其原理是利用機(jī)械或流體動(dòng)力將直徑在3 mm以上的物料顆粒粉碎至10～25 μm。與常規(guī)粉碎相比，超微粉碎可以粉碎常溫下難以粉碎的韌性、黏性、彈性、油性較大的物料，如牛骨、核桃仁、尼龍、蠟等，粉碎后的果蔬粉流動(dòng)性更好，粒度分布更均勻［2］。研究表明，超微粉碎使粉體具有相對(duì)于普通粉碎更好的物理性質(zhì)，粉中的營(yíng)養(yǎng)成分也能更好地被人體吸收［3］。目前已有學(xué)者研究了超微粉碎對(duì)中藥和某些果粉物理化學(xué)特性的影響［4－5］，還未見(jiàn)超微粉碎對(duì)棗粉品質(zhì)影響的相關(guān)報(bào)道。

本研究采用變溫壓差膨化干燥、真空干燥和熱風(fēng)干燥3種常用的干燥方式制備棗粉，采用振動(dòng)磨超微粉碎技術(shù)制備超微棗粉，測(cè)定棗粉的物理特性和營(yíng)養(yǎng)成分，通過(guò)對(duì)比3種干燥方式制備的棗粉超微粉碎后品質(zhì)的變化，研究超微粉碎對(duì)棗粉品質(zhì)的影響，以期為棗粉加工技術(shù)提供理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

山東沾化新鮮冬棗，購(gòu)自北京新發(fā)地批發(fā)市場(chǎng)。

1.2 試驗(yàn)儀器設(shè)備

QDPH10-1變溫壓差果蔬膨化干燥機(jī)，天津勤德新材料科技有限公司;VO 200真空干燥機(jī)，德國(guó)Memmert公司;DHG-9123A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;Alphal-4L-plus真空冷凍干燥機(jī)，德國(guó)CHRIST公司;FW100高速萬(wàn)能粉碎機(jī)，天津市泰斯特儀器有限公司;低溫超微粉碎機(jī)，北京錕捷玉誠(chéng)機(jī)械設(shè)備有限公司;AUW220萬(wàn)分之一天平，日本SHIMADZU公司;DL-25色彩色差計(jì)，美國(guó)Hunterlab公司;S3500激光粒度儀，美國(guó)Microtrac公司;3K15離心機(jī)，德國(guó)Sigma公司;UV1800紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，日本島津公司;SPD-10A液相色譜，日本島津公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 冬棗干燥前處理

取無(wú)傷病的新鮮冬棗，流動(dòng)水清洗后浸泡于80℃，質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的NaOH溶液中1 min，以破壞冬棗表皮結(jié)構(gòu)，增加表皮通透性，提高干燥效率［6］。冷卻后用清水洗凈表面殘留的堿液，再置于0.5%的檸檬酸溶液中護(hù)色10 min，抑制冬棗在干燥過(guò)程中褐變［7］。將護(hù)色后的冬棗用清水洗凈，去核器去核，平均切成八瓣，并保證冬棗片的厚度均勻一致，約為5～7 mm。

1.3.2 冬棗不同干燥工藝

變溫壓差膨化干燥:60℃熱風(fēng)預(yù)干燥2 h后進(jìn)行膨化干燥，膨化溫度90℃、停滯時(shí)間10 min、膨化壓力0.2 MPa，抽空溫度65℃，抽空時(shí)間3 h。

真空干燥:溫度60℃，真空度1 000 Pa，干燥時(shí)間6.5 h。

熱風(fēng)干燥:溫度為80℃，干燥時(shí)間8 h。

所得干棗濕基含水量均低于5%。

1.3.3 棗粉制備工藝

1.3.3.1 一般粉碎

將干制后的棗投入高速萬(wàn)能粉碎機(jī)中制粉，每次打粉10 s，每次間隔5 min，以降低粉碎機(jī)的溫度，共打粉3次。

1.3.3.2 低溫超微粉碎

將一般粉碎后的棗粉投入低溫超微粉碎機(jī)中，粉碎30 min，即得超微棗粉。

1.3.4 棗粉物理特性測(cè)定方法

1.3.4.1 粒徑的測(cè)定方法［8］

利用激光粒度儀測(cè)定棗粉的粒徑。

1.3.4.2 色澤的測(cè)定方法［9］

采用色彩色差計(jì)測(cè)定棗粉的色澤。用CIELAB表色系統(tǒng)測(cè)定棗粉的L，a和b值，其中L代表明度指數(shù)，從黑暗(L=0)到明亮(L=100)的變化;a代表顏色從綠色(－a)到紅色(+a)的變化，b代表顏色從藍(lán)色(－b)到黃色(+b)的變化。也可用L*、a*、b*表色系表示兩種色調(diào)的差值，即色差，用△E表示。本實(shí)驗(yàn)用△E代表被測(cè)物體的色澤(L、a、b)與標(biāo)準(zhǔn)白板色澤(L*=91.44、a*=－0.95、b*=0.69)的色差值。△E計(jì)算方法如下:

試驗(yàn)使用色彩色差計(jì)測(cè)定3種干燥方式制得棗粉的色澤，并計(jì)算了△E，每組試驗(yàn)3次平行，結(jié)果取平均值，以反映不同干燥方式制得棗粉的色澤差異。

1.3.4.3 溶解性的測(cè)定方法

棗粉溶解性的測(cè)定同Gong［10］的一致。

1.3.4.4 吸濕性的測(cè)定方法［11－13］

精確稱取1 g棗粉置于已稱重的干燥鋁盒中，將樣品放置在盛有飽和 NaCl溶液(環(huán)境相對(duì)濕度75.5%)的玻璃干燥器中，保存7 d。吸濕性(HG%)表示每100克干物質(zhì)吸收水分的克數(shù)，用公式計(jì)算。

其中，△m為棗粉質(zhì)量的變化，g;M為粉的初始質(zhì)量，g;Mi為棗粉放進(jìn)干燥器前的自由水含量，g。

1.3.4.5 復(fù)水性的測(cè)定方法［9］

精確稱取1 g棗粉置于50 mL離心管中，加入20 mL蒸餾水，25℃條件下靜置1 h。然后以10 000 r/min速度離心25 min，沉淀物的質(zhì)量即為復(fù)水粉的質(zhì)量。棗粉的復(fù)水性(R%)用以下公式表示:

其中m1和m2分別為棗粉復(fù)水前和復(fù)水后的質(zhì)量，g。

1.3.5 棗粉營(yíng)養(yǎng)成分的測(cè)定方法

還原糖的測(cè)定采用3，5-二硝基水楊酸比色法［14］;VC的測(cè)定依據(jù) GB/T 5009.86－2003，2，6-二氯酚靛酚滴定法［15］;可溶性固形物的測(cè)定采用阿貝折光儀法［16］;黃酮的測(cè)定采用蘆丁比色法［17］;環(huán)磷酸腺苷的測(cè)定采用高效液相色譜法［18］。

2 結(jié)果與分析

2.1 超微粉碎對(duì)棗粉物理特性的影響

2.1.1 超微粉碎對(duì)棗粉粒徑的影響

變溫壓差膨化干燥、真空干燥和熱風(fēng)干燥棗粉超微粉碎前后的粒徑如圖1所示。

圖1 超微粉碎對(duì)棗粉粒徑的影響Fig.1 Particle size of jujube powder before and after ultrafine grinding

由圖1可以看出，3種干燥方式制得的棗粉在超微粉碎后的粒徑均降至25 μm以下，尤以變溫壓差膨化干燥棗粉的粒徑最小，為10.49 μm。粉碎后的超微棗粉粒度分布更加均勻，說(shuō)明超微粉碎技術(shù)可以制備出粒徑小，且分布均勻的棗粉。

2.1.2 超微粉碎對(duì)棗粉色澤的影響

變溫壓差膨化干燥、真空干燥和熱風(fēng)干燥棗粉超微粉碎前后的色澤如圖2所示。

由圖2-A可看出，變溫壓差膨化干燥和熱風(fēng)干燥的棗粉在超微粉碎后L值顯著變大，顏色變亮;真空干燥棗粉的L值變小，顏色變暗。由圖2-B、2-C可以看出3種干燥方式制得的棗粉在超微粉碎后的a值和b值顯著變大，說(shuō)明超微棗粉的顏色趨向于紅黃色，尤其是真空干燥的棗粉，其a值變化最大。圖2-D顯示了棗粉超微粉碎前后色差值的變化，真空干燥和熱風(fēng)干燥棗粉顯著變大，變溫壓差膨化干燥棗粉顯著變小，其中真空干燥棗粉的色差值變化最明顯。

圖2 超微粉碎對(duì)棗粉色澤的影響Fig.2 Color of jujube powder before and after ultrafine grinding

變溫壓差膨化干燥和熱風(fēng)干燥棗的褐變程度要高于真空干燥，因而前者的普通粉碎棗粉的顏色較深，L值較小，棗粉在超微粉碎后，粒徑顯著降低且分布更加均勻，顏色變淺，L值變大。而真空干燥棗粉本身顏色較淺，超微粉碎過(guò)程中含有大量紅色素的棗皮被粉碎得更加徹底，因此真空干燥制備的超微棗粉L值會(huì)變小。3種干燥方式制得的棗粉在超微粉碎后a值和b值均顯著變大，也是棗皮粉碎得更加徹底的原因。

2.1.3 超微粉碎對(duì)棗粉溶解性的影響

圖3為變溫壓差膨化干燥、真空干燥和熱風(fēng)干燥棗粉超微粉碎前后的溶解性變化。

圖3 超微粉碎對(duì)棗粉溶解性的影響Fig.3 Solubility of jujube powder before and after ultrafine grinding

由圖3可以看出，3種干燥方式制得的棗粉在超微粉碎后的溶解性均變大，變溫壓差膨化干燥和真空干燥棗粉變化顯著，熱風(fēng)干燥棗粉變化不顯著。棗粉在溶解過(guò)程中，水分子接觸到顆粒表面，并逐步擴(kuò)散進(jìn)顆粒內(nèi)部，直到顆粒完全溶解于水中。影響這一過(guò)程的主要因素是顆粒的比表面積、顆粒的直徑和擴(kuò)散系數(shù)等。棗粉經(jīng)超微粉碎后，顆粒直徑變小，顆粒的比表面積增加，因而棗粉的分散性和溶解性增加［19］。因此超微粉碎有利于提高棗粉的溶解性，利于速溶粉的研發(fā)。

2.1.4 超微粉碎對(duì)棗粉吸濕性的影響

超微粉碎對(duì)變溫壓差膨化干燥、真空干燥和熱風(fēng)干燥棗粉吸濕性的影響如圖4所示。

圖4 超微粉碎對(duì)棗粉吸濕性的影響Fig.4 Hygroscopicity of jujube powder before and after ultrafine grinding

由圖4可以看出，3種干燥方式制得的棗粉在超微粉碎后的吸濕性均顯著降低，真空干燥和熱風(fēng)干燥棗粉降低最明顯，說(shuō)明在相對(duì)濕度為75.5%的環(huán)境下，超微棗粉的吸濕性比普通粉碎棗粉吸濕性小，超微粉碎利于棗粉的保存。

2.1.5 超微粉碎對(duì)棗粉復(fù)水性的影響

變溫壓差膨化干燥、真空干燥和熱風(fēng)干燥棗粉超微粉碎前后的復(fù)水性如圖5所示。

圖5 超微粉碎對(duì)棗粉復(fù)水性的影響Fig.5 Rehydration of jujube powder before and after ultrafine grinding

由圖5可以看出，3種干燥方式制得的棗粉在超微粉碎后的復(fù)水性顯著降低。Kim等的研究也表明，粉的粒徑越大，復(fù)水性越大［8］。棗粉超微粉碎后，顆粒粒徑變小且更加均勻，顆粒間隙更小，加之棗粉含糖量高，置于水中時(shí)易粘結(jié)在一起，阻止了水向棗粉內(nèi)部滲透，導(dǎo)致棗粉復(fù)水性變差。

2.2 超微粉碎對(duì)棗粉營(yíng)養(yǎng)成分的影響

2.2.1 超微粉碎對(duì)棗粉還原糖含量的影響

變溫壓差膨化干燥、真空干燥和熱風(fēng)干燥棗粉超微粉碎前后的還原糖含量如圖6。

圖6 超微粉碎對(duì)棗粉還原糖含量的影響Fig.6 Reducing sugar content of jujube powder before and after ultrafine grinding

由圖6可以看出，3種干燥方式制得的棗粉在超微粉碎后的還原糖含量顯著增加，最高可達(dá)到65%。棗粉經(jīng)超微粉碎后，顆粒明顯變小，與提取液的接觸面變大，且劇烈的機(jī)械作用力，破壞了顆粒細(xì)胞的細(xì)胞壁，使得顆粒中的營(yíng)養(yǎng)成分有效溶出，因而溶出更多的還原糖，說(shuō)明超微粉碎可以增加棗粉中還原糖的溶出，提高人體的吸收利用率。

2.2.2 超微粉碎方式對(duì)棗粉VC含量的影響

超微粉碎對(duì)變溫壓差膨化干燥、真空干燥和熱風(fēng)干燥棗粉VC含量的影響如圖7所示。

圖7 超微粉碎對(duì)棗粉VC含量的影響Fig.7 Vitamin C content of jujube powder before and after ultrafine grinding

由圖7可以看出，3種干燥方式制得的棗粉在超微粉碎后的VC含量顯著降低，說(shuō)明超微粉碎不利于VC的保存。VC極易受到光、熱和氧的影響，棗粉在超微粉碎過(guò)程中受到長(zhǎng)時(shí)間劇烈的摩擦作用力，造成了VC的損失。因而，雖然超微粉碎可以增加水溶性成分的溶出，棗粉中VC的含量還是降低了。

2.2.3 超微粉碎對(duì)棗粉可溶性固形物含量的影響

變溫壓差膨化干燥、真空干燥和熱風(fēng)干燥棗粉超微粉碎前后的可溶性固形物含量如圖8所示。

圖8 超微粉碎對(duì)棗粉可溶性固形物含量的影響Fig.8 Soluble solids content of jujube powder before and after ultrafine grinding

由圖8可以，看出3種干燥方式制得的棗粉在超微粉碎后的可溶性固形物含量顯著增加，尤其是變溫壓差膨化干燥和真空干燥增加明顯，說(shuō)明超微粉碎能增加棗粉可溶性固形物的溶出。可溶性固形物是食品中所有溶解于水的化合物的總稱，棗粉超微粉碎后顆粒與水接觸面積變大，水溶性成分溶出增加，可溶性固形物含量因此增加。

2.2.4 超微粉碎對(duì)棗粉黃酮含量的影響

變溫壓差膨化干燥、真空干燥和熱風(fēng)干燥棗粉超微粉碎前后的黃酮含量如圖9所示。

圖9 超微粉碎對(duì)棗粉黃酮含量的影響Fig.9 Total flavonoids content of jujube powder before and after ultrafine grinding

由圖9可知，3種干燥方式制得的棗粉在超微粉碎后黃酮含量均增加，其中變溫壓差膨化干燥棗粉超微粉碎前后黃酮含量差異顯著，真空干燥和熱風(fēng)干燥的前后黃酮含量差異不顯著。超微粉碎過(guò)程使棗粉粒徑減小，粉體的均勻性增大，提取時(shí)與提取液接觸更充分，因此棗粉中的黃酮提取率增大，黃酮含量也就增加。而黃酮類物質(zhì)受熱時(shí)易發(fā)生酚類氧化反應(yīng)，棗粉在超微粉碎過(guò)程中摩擦劇烈，產(chǎn)生的熱量又會(huì)使得黃酮類物質(zhì)有所損失，在這2方面的共同影響下，棗粉超微粉碎后黃酮含量有所增加。

2.2.5 超微粉碎對(duì)棗粉環(huán)磷酸腺苷含量的影響

超微粉碎對(duì)變溫壓差膨化干燥、真空干燥和熱風(fēng)干燥棗粉環(huán)磷酸腺苷含量影響如圖10所示。

圖10 超微粉碎對(duì)棗粉環(huán)磷酸腺苷含量的影響Fig.10 Cyclic adenosine monophosphate content of jujube powder before and after ultrafine grinding

由圖10可以看出真空干燥和熱風(fēng)干燥棗粉在超微粉碎后的環(huán)磷酸腺苷含量顯著增加，變溫壓差膨化干燥棗粉也有所增加，說(shuō)明超微粉碎能增加棗粉環(huán)磷酸腺苷的溶出。環(huán)磷酸腺苷是細(xì)胞內(nèi)參與調(diào)節(jié)代謝的重要物質(zhì)，具有重要的生理功能，棗粉經(jīng)超微粉碎后，環(huán)磷酸腺苷的溶出量明顯增加，其原因與黃酮溶出量的增加一致，說(shuō)明超微粉碎有利于環(huán)磷酸腺苷的提取，能增加人體對(duì)其的吸收率。

3 討論

雖然3種干燥方式對(duì)棗粉的物理特性和營(yíng)養(yǎng)成分的影響有一定差異，但不論哪種干燥方式得到的棗粉，經(jīng)超微粉碎后的品質(zhì)均有所提高。

棗粉超微粉碎后粒徑變小且分布均勻，棗皮徹底粉碎后，使得棗粉的整體顏色均勻一致，趨向于淺紅黃色。超微棗粉的粒徑小，顆粒的比表面積大，使得棗粉具有更好的分散性和溶解性。在提取營(yíng)養(yǎng)成分時(shí)，顆粒與提取液的接觸面大，且劇烈的機(jī)械作用力，破壞了顆粒細(xì)胞的細(xì)胞壁，使得顆粒中的營(yíng)養(yǎng)成分有效溶出，因此超微棗粉可以提高人體對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的吸收利用率。棗粉在超微粉碎過(guò)程中會(huì)受到長(zhǎng)時(shí)間劇烈的摩擦作用力，溫度有所升高，使VC、黃酮和環(huán)磷酸腺苷等營(yíng)養(yǎng)成分有一定的損失，但損失的量小于營(yíng)養(yǎng)成分溶出的增加量。

總體來(lái)說(shuō)，超微粉碎在一定程度上改善了棗粉的物理性質(zhì)，也使棗粉中的營(yíng)養(yǎng)成分溶出明顯增加，證明超微粉碎技術(shù)在棗粉加工業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。

4 結(jié)論

試驗(yàn)采用變溫壓差膨化干燥、真空干燥和熱風(fēng)干燥3種常用的干燥方式制備棗粉，采用振動(dòng)磨超微粉碎技術(shù)制備超微棗粉，研究了超微粉碎對(duì)棗粉品質(zhì)的影響。棗粉經(jīng)超微粉碎后的物理特性變化為:棗粉的L、a、b值變大，色澤趨向于淺紅黃色;溶解性增大;吸濕性和復(fù)水性降低。棗粉經(jīng)超微粉碎后的營(yíng)養(yǎng)成分變化表現(xiàn)為:還原糖、可溶性固形物、黃酮、環(huán)磷酸腺苷含量增加，VC含量降低。

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