王子逸 张宾佳 赵思明 牛 猛 贾才华 熊善柏 房 振 李 晶

(华中农业大学食品科学技术学院1，武汉 430070) (佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司2，佛山 528000)

粒度是指物料颗粒的大小，是粉碎程度的表征。对于球形颗粒，粒度即为直径。对于非球形颗粒，则有以表面积、体积为基准的粒度表示方法[1]。粒度的测定目前主要采用激光粒度分析仪。食品粒度的大小对食品的消化性有着明显的影响。粒度越小，消化率越高。粉食较粒食消化率高。如玉米粒的消化率为30%，而玉米面的消化率高达80%；大豆的消化率为45%，大豆粉的消化率则高达80%以上[2]。人在吃饭时的咀嚼也是为了粉碎食品，增加食品的消化率。

小肠消化和大肠发酵为碳水化合物的特有吸收方式[3]，淀粉需要在消化道水解酶的作用下分解成葡萄糖才能被人体吸收。而淀粉的来源[4]、化学结构[5-6]、加工条件[7]等因素的不同均可影响淀粉的糊化程度和淀粉的酶解特性，从而影响最终被人体吸收的葡萄糖的量。

淀粉的消化实验主要有体内消化法和体外消化法。体内法耗资、费力、效率低、重复性、可比性差、同时测值又受种种条件限制[8]，体外法相对简单快速，重复性好[9]。

随着人们生活水平的提高，人们对方便、卫生、自动化以及智能化的烹饪仪器的需求越来越高，破壁机就是时下热门的机械。破壁机是一种能够瞬间击破食物细胞壁，释放植物生化素的机器，同时，破壁机可以减小食物的粒度，从而增加食物的消化性。为此，本实验选取了3中淀粉类食品，用不同的破壁工艺，采用体外模拟消化法，研究粒度对食品消化特性的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

红豆、山药、薏仁：市售;葡萄糖试剂盒；糖化酶、胰酶、醋酸钠。

1.2 仪器与设备

MJ-BL10S11破壁机；TDL-80-2B 型离心机；HTX酶标仪；Mastersizer激光粒度分析仪；mini zeta03纳米球磨机。

1.3 方法

1.3.1 破壁机样品制备

取原料(红豆、山药、薏仁)100 g，加入1 000 g水，用电磁炉煮原料10 min使之完全熟化，再将原料捞出转移到破壁机中，加入约60 ℃热水1 000 g，启动机器，分别在4、6、8档(13 000、19 500、26 000 r/min)下粉碎1.5、3、4.5 min，取样，立即测定消化率。

1.3.2 球磨机样品的制备

取原料(薏仁)50 g，加入1 000 g水，用电磁炉煮原料10 min，将样品捞出，放入胶体磨中，加入约60 ℃热水1 000 g，在胶体磨中破碎5 min，取400 mL加入到湿法球磨机中，在3 000 r/min的转速下破碎1.5、3、4.5 min，取样，备用。

1.3.3 粒度的测定

采用Mastersizer 激光粒度分析仪测定。

1.3.4 消化率的测定

立即称取破壁后的样品5 g于50 mL离心管中，添加15 mL 0.1 mol/L 的醋酸钠缓冲液(pH=5.2)将淀粉样品分散，然后将分散液放入37 ℃恒温水浴锅内平衡5 min，加入 5 mL混合酶液，立即放入37 ℃，150 r/min条件下的恒温振荡水浴锅内孵育，孵育时间分别为0、10、20、60、90、120 min。到达设定时间间隔后，立即取出0.5 mL反应液，并加入4 mL 80%乙醇溶液终止反应，离心后，采用葡萄糖试剂盒测定上清液中葡萄糖含量[10,11]。

式中：A1为样品吸光值；A2为标准葡萄糖试剂吸光值；A3为空白吸光值；C1为标准葡萄糖试剂浓度/mmol/L,C1=5 mmol/L；C2为样品淀粉含量；k为样品稀释倍数,k=495；18为单位换算系数，mmol/L×18=mg/dL。

1.3.5 混合酶液的配置

称取12 g 胰酶于离心管中，添加80 mL蒸馏水，于37 ℃搅拌混匀10 min，4 000 r/min离心10 min取上清液，即为酶Ⅰ；吸取2.8 mL糖化酶(300 U/mL)于试管中，加蒸馏水稀释至6 mL,即为酶Ⅱ；吸取54 mL酶Ⅰ与酶Ⅱ混匀，并添加4 mL水稀释，即为混合酶液。

1.3.6 感官评价

将破壁后的样品立即进行感官评价，人数为5人，按照表1中感官评价标准进行打分。

表1 感官评价标准

1.3.7 数据处理

使用SAS软件和Excel 2007处理数据。除粒径外其余实验重复3次，结果取平均值。

2 结果与讨论

2.1 粒径分布

图1～图3分别是红豆、山药、薏仁在不同破壁工艺下的粒度分布，表1是其平均粒径。不同物料的粒径分布图基本上都呈现双峰正态分布，同时随着破壁时间的增长左峰会有一定的增加，虽然幅度不大。这种现象的原因是由于破壁不均匀导致的。此外，随着破壁时间的延长双峰的位置渐渐向左偏移，说明随着破壁时间的增长，物料的整体粒径越来越小。由表2的平均粒径可知，随着档位的增加，破壁时间的增长，物料的平均粒径是越来越小的。3个物料中山药的粒径较大，薏仁的粒径较小，这可能与物料的特性有关。

图1 不同档位红豆破碎后粒度分布图

图2 不同档位山药破碎后粒度分布图

图3 不同档位薏仁破碎后粒度分布图

表2 平均粒度

2.2 淀粉消化率

影响淀粉消化率的因素有食物外形、淀粉颗粒的大小和结晶结构、淀粉来源、淀粉的改性、食品的加工处理方式以及食品的储藏过程等[12]。粒度对淀粉消化率的影响很大，Harmeet 等[13]对脱脂大米淀粉的研究表明，消化性与淀粉颗粒大小有直接联系，颗粒越大消化速率越低；Snow 等[14]也指出，颗粒大小在决定消化速率中起着重要作用。

图4～图6分别是不同破壁情况下红豆，山药以及薏仁淀粉的消化情况。随着消化时间的增加淀粉的消化率逐渐增加，随着消化的进行，淀粉消化速率有降低的趋势，同时，随着档位增加以及破壁时间的增长，淀粉的消化率逐渐增大，后趋于平缓。这可能是由于转速增加，破壁时间增长使物料破碎程度增加，增大了消化酶与物料接触的表面积，从而使物料的消化率增加。此外，薏仁的消化率整体上比其他两种要高；红豆的消化率处于中间值，已有研究人员验证红豆属于消化速率较慢的食品[15]；山药的消化率最低，山药内部存在黏性多糖聚合物大分子(糖蛋白)[16]，这些物质可以阻断淀粉与酶制剂的接触，从而使山药消化率降低。

由于薏仁的消化率要明显高于红豆和山药，因此用破碎强度更大的球磨机破碎薏仁，来观察其消化率的增加情况。

2.3 球磨样品的粒径与淀粉消化率

图7、图8分别是球磨后薏仁的粒度分布以及消化率。与薏仁破壁机破碎相比，球磨后薏仁的粒径要远小于破壁机破壁的粒径，而且球磨后，粒度分布没有出现双峰曲线，这可能是由于球磨机比破壁机破碎物料更均匀，或者可能是由于破壁机破壁时间太短。消化率方面球磨和破壁机相比并没有特别大的差距，说明破壁机的破壁效果已经足够增加食品的消化性能了。

图4 不同破壁程度红豆淀粉的消化率

图5 不同破壁程度山药淀粉的消化率

图6 不同破壁程度薏仁淀粉的消化率

图7 球磨薏仁粒度分布

图8 球磨薏仁的消化率

2.4 平均粒径与淀粉消化率的相关性

由表3可以看出红豆的粒径与淀粉消化率由及其显著的相关性(P<0.01)，薏仁的粒径与消化率有显著相关性(P<0.05)，山药和球磨薏仁的消化性与粒径没有显著的相关性(P>0.05)。从红豆和薏仁的数据分析来看，粒度与消化率是负相关的，即粒度减小消化率会增加，因为增加了表面积；山药的粒径与消化率的相关性不显著可能是因为原料本身所导致，而球磨薏仁的消化率之间并没有显著性差异，因此相关性不明显。

表3 相关性分析

2.5 感官评价

表4是破壁机感官评价表，从表5可以发现薏仁米的得分普遍比同种工艺下其他食材的得分高，并且在8档4.5 min下得分最高达到9.00。此外通过表1还可以发现红豆和薏仁米在4档加工条件下得分都不高，但在6，8档得分都显著提高，可能是由于在4档的条件下颗粒较大，导致口感粗糙。山药干的得分普遍偏低。

表4 破壁机感官评价

3 结论

粒度与消化性有一定的相关性，红豆和薏仁的粒径与消化性呈显著负相关，即粒径越小，消化率越大；山药的粒径与消化性没有相关性；球磨薏仁的粒径与消化率没有相关性，这是因为球磨后粒径相差不大，且球磨后的消化率与破壁机破壁后的消化率差别不大；对比3种物料淀粉消化性发现，薏仁淀粉的消化率最高，红豆其次，山药淀粉的最低，这与破碎粒度有很大关系，3种物料粒度上的差异还需从物料本身的结构和组成成分来分析，需要进一步的研究；感官评价表明薏仁破壁后的感官优于同种工艺下红豆和山药的感官，表明感官评价与原料有很大关系。综合来看，破壁机可以增加物料消化率，其原理是通过减小粒度，增加消化酶与物料的接触面积从而加快消化，然而对于颗粒感不明显、易黏结的食品，其粒径与消化率的关系并不明显。