響應(yīng)面法優(yōu)化灰棗超微粉制備工藝及其粉體性能表征

丁華，魏佳，林麗靜，劉義軍，張平*

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052）(2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所，新疆農(nóng)產(chǎn)品加工與保鮮重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆烏魯木齊 830091)(3.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部熱帶作物產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室果，海南省果蔬貯藏加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東湛江 524001）

灰棗（Ziziphus jujubaMill.）是新疆南部地區(qū)主栽的棗樹(shù)品種之一[1]，其產(chǎn)量高，品質(zhì)好，深受消費(fèi)者喜愛(ài)，由于缺乏精深加工技術(shù)，僅有少量灰棗被加工成各種食品、食品原料[2]、食品添加劑和香料[3,4]，干制棗仍是灰棗主要產(chǎn)品銷售類型，產(chǎn)品附加值和經(jīng)濟(jì)效益較低，阻礙了灰棗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。棗粉作為新型干制加工產(chǎn)品，含水量低，可以有效延長(zhǎng)貯藏期。此外，棗粉的加工不受棗果的形態(tài)和大小的影響，原料利用率高。

棗粉添加到飲料、甜品、功能食品中，可以賦予香味，提升營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，最大限度地保留其天然性和人體所需的營(yíng)養(yǎng)成分[5]。目前，棗粉制備方式主要分為干法粉碎和濕法粉碎。灰棗中較高的糖含量易導(dǎo)致棗粉制備過(guò)程中粉體粘黏，阻塞設(shè)備，因此，對(duì)粉體前處理要求比較嚴(yán)格。濕法粉碎通過(guò)添加大量輔料雖然可以獲得成粉效果好的產(chǎn)品，但營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損耗較大，產(chǎn)品質(zhì)量不佳。灰棗富含糖類不適用于兒童、尤其是患有高血糖的老年人食用[6]。醇法預(yù)處理可以降低灰棗中部分糖和棗漿粘性，減少輔料的添加，保持棗粉優(yōu)良的品質(zhì)和風(fēng)味。

超微粉碎技術(shù)作為一種新型粉體加工技術(shù)，粉碎粉后粒徑在0.1~100 μm之間[7-9]。超微粉碎后物料粒徑降低，溶解性、吸附能力和分散能力等得到改善，口感提升、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)溶出率增加等[10-13]，被廣泛應(yīng)用于食品加工等行業(yè)。相關(guān)研究表明，超微粉碎后的的花椒籽黑種皮超微粉增亮了餅干色澤，增加了多酚、黃酮的溶出率[14]，葡萄籽超微粉加入曲奇餅干中不僅沒(méi)有明顯改變粉體中揮發(fā)性香氣化合物的種類，反而增加了粉體中香氣化合物的釋放[15]，菠蘿皮渣超微粉碎后流動(dòng)性有效提高[16]，這表明超微粉碎技術(shù)可以改變物料溶解性和提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的溶出等。

本文在不添加輔料的前提下，通過(guò)優(yōu)化干法超微粉碎工藝，制備灰棗超微粉體，并對(duì)其理化特性及表觀性能進(jìn)行分析，旨在為灰棗超微制粉工藝提供新的理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

灰棗購(gòu)于新疆烏魯木齊市北園春干果批發(fā)市場(chǎng)。

乙醇，廣東光華科技有限公司；苯酚，美國(guó)Sigma公司；硫酸，廣州光華科技股份有限公司，以上均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

WGLL-230BE電熱鼓風(fēng)干燥箱，吳江超宇烘箱制造有限公司；WZJ6振動(dòng)式超微粉碎機(jī)，濟(jì)南倍力粉技術(shù)工程有限公司；S-4800掃描電子顯微鏡，日本日立公司；EL204-IC電子天平，瑞士梅特勒-托利多公司；Thermo Nicolet iN10傅里葉顯微紅外光譜儀，美國(guó)賽默飛世爾科技公司；HH.601恒溫水浴鍋金壇市恒豐儀器制造有限公司；UV-1780紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)，日本島津公司。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 樣品制備

參照劉慧君[17]方法有所改動(dòng)。稱取一定量的灰棗片（m0），將其浸泡在80%（V/V）乙醇中（料液比1:3 g/mL），每隔12 h換料液1次，72 h后過(guò)濾除去乙醇?；覘椘?0 ℃干燥48 h，干燥后的灰棗片使用萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎 2 min，得到灰棗粗粉。灰棗粗粉在振動(dòng)式超微振蕩粉碎機(jī)中粉碎6 min，獲得灰棗超微粉（m1），并根據(jù)公式1計(jì)算灰棗粉得率（ω，%）。

1.3.2 灰棗粉粒徑的測(cè)定

參照林麗靜等[16]方法，測(cè)定灰棗超微粉粒徑。稱取灰棗超微粉溶解于100 mL蒸餾水中，磁力攪拌器攪拌100 s，吸取5 mL溶液滴入激光粒度儀中測(cè)定灰棗超微粉粒徑。測(cè)定條件：灰棗超微粉溶液折射率為1.60，分散介質(zhì)為水，介質(zhì)折射率為 1.33，分析模式為polydis，遮光比為8%~15%，截?cái)嘞孪逓?%，截?cái)嗌舷逓?0%，重復(fù)測(cè)定3次。

1.3.3 灰棗粉色差的測(cè)定

灰棗超微粉色澤采用X-Rite色差計(jì)測(cè)定，L*表示明度指數(shù)、a*值表示綠色到紅色變化、b*值表示藍(lán)色到黃色的變化[18]。

1.3.4 灰棗粉總糖的測(cè)定

參照劉佳夢(mèng)等[19]方法。采用苯酚-硫酸法。

1.3.5 還原糖、蔗糖測(cè)定

根據(jù)GB 5009.7-2016第一法：直接滴定法[20]。

（1）還原糖測(cè)定

吸取5.0 mL堿性酒石酸銅甲液及5.0 mL堿性酒石銅乙液，置于150 mL錐形瓶中，加蒸餾水10 mL，加入玻璃珠，從滴定管加入比預(yù)測(cè)體積少1 mL的試樣溶液至錐形瓶中，控制在2 min內(nèi)加熱至沸，保持沸騰以1滴/2 s的速度滴定，直至藍(lán)色剛好退去為滴定終點(diǎn)，記錄消耗葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的總體積，測(cè)定三次平行，取平均值。

試樣中還原糖的含量計(jì)算公式為：

式中：

X——試樣中還原糖的含量，g/100 g；

m3——堿性酒石酸銅溶液相當(dāng)于葡萄糖的質(zhì)量，mg；

m2——試樣質(zhì)量，g；

V——定容消耗試樣溶液體積，mL；

250——定容體積，V；

F——系數(shù)，0.80。

（2）蔗糖測(cè)定

吸取處理后的樣液兩份各 50 mL，分別置于150 mL容量瓶中瓶中，一份加入5 mL 6 mol/L鹽酸溶液，68 ℃~70 ℃水浴中加熱15 min，取出迅速冷卻至室溫，加入兩滴0.1%甲基紅乙醇溶液，用20%氫氧化鈉溶液中和至中性，加蒸餾水至刻度，混勻，另一份直接用蒸餾水稀釋到100 mL。按照直接滴定測(cè)定三次平行，取平均值。

試樣中蔗糖的含量計(jì)算公式為：

式中：

X’——試樣中蔗糖含量，g/100 g；

m——試樣質(zhì)量，g；

V1——標(biāo)定前體積，mL；

V2——標(biāo)定后體積，mL；

50、250 ——定容體積，mL；

1.3.6 水解氨基酸測(cè)定

根據(jù)GB 5009.124-2016中的方法測(cè)定[21]。

1.3.7 蛋白質(zhì)測(cè)定

依照杜馬斯燃燒定氮法進(jìn)行測(cè)定[22]。

1.3.8 粉體堆積密度的測(cè)定

參考褚飛洋[23]方法，略有改動(dòng)。稱取10.00 g棗粉（m）至50 mL量筒中，振實(shí)，直至量筒內(nèi)物料體積不變，讀取物料體積（V），每個(gè)樣品平行測(cè)定3次。堆積密度表示為ρ（g/mL）。

1.3.9 休止角的測(cè)定

將玻璃漏斗固定在一定高度，取粉體適量，倒入玻璃漏斗，使其自由下落，在桌面上形成一個(gè)粉體堆成的圓錐體，測(cè)量這個(gè)圓錐體的高度（H）和直徑（D）[23]。每個(gè)樣品平行測(cè)定3次。休止角表示為α°。

1.3.10 滑角的測(cè)定

參考褚飛洋[23]方法。將平板伸入托盤(pán)中，將粉體撒落在的托盤(pán)中，直到埋沒(méi)平板，然后將托盤(pán)緩緩降低，平板與式樣托盤(pán)完全分離，此時(shí)用測(cè)角器測(cè)定留在平板上粉體所形成的角度。玻璃平板提起的高度為H，平板長(zhǎng)為L(zhǎng)[23]。每個(gè)樣品平行測(cè)定3次?；潜硎緸棣隆恪?/p>

1.3.11 潤(rùn)濕性的測(cè)定

依次將50 mL蒸餾水、0.10 g灰棗粉加入到直徑為 10 cm的培養(yǎng)皿中，測(cè)定粉末被水完全潤(rùn)濕的時(shí)間[23]。每個(gè)樣品平行測(cè)定3次。

1.3.12 膨脹力的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取5.00 g粉末于量筒中，記錄體積V1，再向量筒中加入50 mL蒸餾水，攪拌均勻后在室溫下靜置24 h，記錄體積V2[23]。每個(gè)樣品平行測(cè)定3次。膨脹力表示為p。

1.3.13 持水能力的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取1.00 g（m1）樣品于100 mL燒杯中，加入50 mL蒸餾水，電磁攪拌30 min后。2 000 r/min下離心30 min，除去上層的水分后重量為m2[23]。每個(gè)樣品平行測(cè)定3次。持水力表示為C（g/g）。

1.3.14 掃描電鏡結(jié)構(gòu)

取適量粉體置于粘有膠帶的樣品臺(tái)上，平鋪均勻，并吹走多余的粉末樣品，將樣品臺(tái)置于真空噴鍛儀內(nèi)進(jìn)行真空噴金處理后，采用掃描電鏡（SEM）觀察，并進(jìn)行圖譜采集。

1.3.15 傅立葉紅外光譜

稱取約1.00 mg灰棗，與100 mg干燥的溴化鉀混合，于瑪瑙研缽中研磨均勻，壓成透明圓片，使用紅外光譜儀掃描，探測(cè)4 000~500 cm-1范圍內(nèi)的吸收波長(zhǎng)。

1.4 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.4.1 料液比對(duì)灰棗超微粉粒徑的影響

按照 1.3.1的方法制備灰棗超微粉，研究料液比（1:2、1:3、1:4、1:5、1:6）對(duì)粉超微粉粒徑的影響。

1.4.2 預(yù)處理時(shí)間對(duì)灰棗超微粉粒徑的影響

按照1.3.1的方法制備灰棗超微粉，研究預(yù)處理時(shí)間（36、48、60、72、84 h）對(duì)粉超微粉粒徑的影響。

1.4.3 乙醇濃度對(duì)灰棗超微粉粒徑的影響

按照1.3.1的方法制備灰棗超微粉，研究乙醇濃度（V/V）（50%、60%、70%、80%、90%）對(duì)粉超微粉粒徑的影響。

1.4.4 超微粉碎時(shí)間對(duì)灰棗超微粉粒徑的影響

按照1.3.1的方法制備灰棗超微粉，研究超微粉碎時(shí)間（2、4、6、8、10 min）對(duì)粉超微粉粒徑的影響。

1.5 響應(yīng)面分析實(shí)驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以灰棗超微粉粒徑為指標(biāo)，選取料液比、預(yù)處理時(shí)間、乙醇濃度這三個(gè)因素進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，對(duì)灰棗超微粉制粉條件進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)因素見(jiàn)下表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表Table 1 Response surface test factor level table

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用 SPSS Statistics 21.0軟件對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析并利用Duncan法比較平均值（p＞0.05，不顯著；p＜0.05，顯著；p＜0.01，極顯著），利用Design-Expert 8.0.6軟件進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。

2 結(jié)果分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 料液比對(duì)灰棗超微粉粒徑及得率的影響

料液比增加導(dǎo)致內(nèi)容物溶出率提高進(jìn)而造成灰棗超微粉的得率及粒徑呈下降趨勢(shì)[24,25]（圖1）。料液比在 1:2時(shí)粉體得率較高，為 33.87%，粉體粒徑為58.86 μm。在料液比1:3時(shí)粒徑為49.95 μm，得率為27.30%。料液比1:3~1:5之間灰棗超微粉得率較高、粒徑較小。隨著料液比的增加在制粉的過(guò)程中粉體粘結(jié)現(xiàn)象消失。料液比 1:2~1:6之間制粉過(guò)程沒(méi)有出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象，但是料液比為1:2所制得灰棗超微粉放置1 h后出現(xiàn)吸潮、板結(jié)的現(xiàn)象。上述結(jié)果表明料液比越大，結(jié)塊、吸潮越少?；谏鲜鲈?，選擇1:3為實(shí)驗(yàn)條件。

圖1 料液比對(duì)灰棗超微粉粒徑及得率的影響Fig.1 Effect of solid-liquid ratio on particle size and yield of Huiozao jujube ultrafine powder

2.1.2 超微粉碎時(shí)間對(duì)灰棗粉粒徑及得率的影響

由圖2可知，灰棗粉粒徑隨著粉碎時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)。在超微粉碎6 min粒徑突增，8 min時(shí)達(dá)到最大值，這可能是由于粉碎時(shí)間延長(zhǎng)，機(jī)器中輥?zhàn)幽Σ廉a(chǎn)熱大于制冷單元帶走的熱量，造成粉體過(guò)熱、粘連，使得粒徑增加[26]。由于本實(shí)驗(yàn)要求粒徑越小越好，因此粉碎時(shí)間選擇 4 min，該超微粉碎時(shí)間下粉體粒徑為31.41 μm。

圖2 超微粉碎時(shí)間對(duì)灰棗粉粒徑及得率的影響Fig.2 Effect of superfine grinding time on particle size and yield of Huizao jujube ultrafine powder

2.1.3 乙醇濃度對(duì)灰棗超微粉粒徑及得率的影響

隨著乙醇濃度的增高，粉體得率增加，乙醇濃度在50%（V/V）~80%（V/V）時(shí)粉體粒隨乙醇濃度增大，乙醇濃度為90%（V/V）時(shí)粒徑降低（圖3）。乙醇濃度在50%（V/V）~80%（V/V）時(shí)制備的灰棗超微粉在放置過(guò)程中出現(xiàn)吸潮、板結(jié)的現(xiàn)象不明顯。乙醇濃度為90%（V/V）時(shí)，粉體放置1 h后出現(xiàn)板結(jié)、吸潮現(xiàn)象嚴(yán)重，這可能是由于乙醇濃度升高，灰棗中內(nèi)容物溶出率逐漸減少，導(dǎo)致吸潮現(xiàn)象加重[27]。綜合考慮選取乙醇濃度為80%（V/V）為實(shí)驗(yàn)條件。

圖3 乙醇濃度對(duì)灰棗粉粒徑及得率的影響Fig.3 Effect of ethanol concentration on particle size and yield of Huizao jujube powder

2.1.4 預(yù)處理時(shí)間對(duì)灰棗超微粉粒徑及得率的影響

粉體得率隨著預(yù)處理時(shí)間增加而降低，粒徑隨著預(yù)處理時(shí)間的增加呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)（圖4）。預(yù)處理時(shí)間為36 h時(shí)得率值最高是37.27%，此時(shí)粒徑為34.64 μm。84 h時(shí)得率最低為15.92%，此時(shí)粒徑為 33.99 μm。隨著預(yù)處理時(shí)間延長(zhǎng)，得率減少、粒徑增加，這可能是預(yù)處理時(shí)間增加，溶出物質(zhì)增多導(dǎo)致得率降低，超微粉碎過(guò)程中摩擦產(chǎn)生的熱量使粒徑增加[28,29]?；谏鲜鲈?，綜合考慮 36 h為最佳實(shí)驗(yàn)條件。

圖4 預(yù)處理時(shí)間對(duì)灰棗粉粒徑及得率的影響Fig.4 Effect of pretreatment time on particle size and yield of Huizao jujube powder

2.2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 建立回歸模型及方差分析

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，超微粉碎時(shí)間對(duì)灰棗超微粉影響較小，因此在響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)中不作為設(shè)計(jì)因素。根據(jù) Box-Benhnken中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，選取乙醇濃度、料液比、預(yù)處理時(shí)間3個(gè)因素進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化分析。試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 2 Box-Behnken design with experimental results

2.2.2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在表3中，采用Design-Expert V8.0.6對(duì)表2的響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，除去不顯著項(xiàng)得到Y(jié)的二次多項(xiàng)回歸方程為：Y=32.38+1.05×A+0.40×B+1.02×C+0.91×A×B0.98×A×C+2.01×B×C+4.34×A2-0.090×B2-3.07×C2。

表3為粉體粒徑方差分析結(jié)果。由表3知，模型顯著（p＜0.05），失擬項(xiàng)（p＞0.05）不顯著，二次模型適用本實(shí)驗(yàn)?；覘棾⒎哿交貧w模型中因素A2、C2對(duì)結(jié)果影響極顯著（p＜0.01），因素BC對(duì)粉體粒徑影響顯著（p＜0.05），A、B、C、AB、AC和B2因素對(duì)粉體粒徑影響不顯著（p＞0.05），失擬性檢驗(yàn)表明擬合性好，粉體粒徑二次回歸方程決定系數(shù)R2=0.917 3，說(shuō)明響應(yīng)值的變換有91.73%來(lái)自所選的三個(gè)變量，變異系數(shù)為4.29%，該模型重復(fù)性良好；由F值可知，各因素對(duì)灰棗超微粉體粒徑顯著性影響從大到小為：液料比＞乙醇濃度＞預(yù)處理時(shí)間。

表3 粒徑回歸模型Table 3 Particle size regression model

2.2.3 響應(yīng)面曲圖分析

響應(yīng)面圖是響應(yīng)值在各試驗(yàn)因素交互作用下得到的結(jié)果構(gòu)成的一個(gè)三維空間曲面[30]。響應(yīng)面越陡峭對(duì)灰棗超微粉粒徑影響越大，兩者呈相關(guān)。由（圖5A1）和（B1）可知，預(yù)處理時(shí)間與液料比的交互影響對(duì)灰棗超微粉粒徑的影響，固定條件為乙醇濃度為 70%（V/V），預(yù)處理時(shí)間軸上的響應(yīng)值差值為3.48，液料比軸上響應(yīng)差值為4.96，液料比的差值大于預(yù)處理差值，相比而言液料比軸更陡峭，液料比因素對(duì)粒徑影響更大；（圖A2）和（B2）為乙醇濃度與液料比交互影響對(duì)灰棗超微粉粒徑的影響，固定實(shí)驗(yàn)條件為預(yù)處理時(shí)間為48 h，乙醇濃度的響應(yīng)差值大于液料比響應(yīng)差值，相對(duì)液料比陡峭，液料比因素對(duì)粒徑影響更大；（圖5A3）和（B3）為乙醇濃度與預(yù)處理時(shí)間的交互影響對(duì)灰棗超微粉粒徑的影響，其中實(shí)驗(yàn)固定條件為料料比為4:1（g/mL），乙醇濃度軸上響應(yīng)差值為3.64，預(yù)處理時(shí)間軸上響應(yīng)值為3.96，預(yù)處理時(shí)間響應(yīng)值大于乙醇濃度響應(yīng)值，相比而言預(yù)處理時(shí)間更陡峭，預(yù)處理時(shí)間因素對(duì)粒徑影響更大。故影響粉體粒徑因素從大到小排序?yàn)椋阂毫媳龋疽掖紳舛龋绢A(yù)處理時(shí)間，得出的結(jié)論與方差分析結(jié)果一樣。

圖5 各因素交互作用對(duì)灰棗超微粉粒徑影響的響應(yīng)面及等高線圖Fig.5 Response surface and contour map of the interaction of various factors on the particle size of Huizao jujube ultrafine powder

2.2.4 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)Design-Expert 8.0.6分析預(yù)測(cè)響應(yīng)值的最優(yōu)工藝，經(jīng)軟件預(yù)測(cè)得到最優(yōu)工藝條件為液料比 3.45:1（g/mL），預(yù)處理時(shí)間是53.54 h，乙醇濃度為60.25%（V/V），在此條件下粒徑為26.34 μm；為方便實(shí)驗(yàn)開(kāi)展，將實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)化為液料比1:3（g/mL），預(yù)處理時(shí)間53 h，乙醇濃度60%（V/V），超微粉碎時(shí)間4 min，在此實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)得粒徑為28.47 μm，與預(yù)測(cè)值相應(yīng)偏差為8.08%，表明本模型能夠較好的預(yù)測(cè)灰棗超微粉多粒徑，此工藝條件合理。

2.3 超微粉碎對(duì)灰棗超微粉品質(zhì)指標(biāo)的影響

表4 超微粉碎前后糖類及蛋白質(zhì)含量變化Table 4 Changes in sugar and protein content before and after ultra-micro-grinding

干制灰棗中含有大量的可溶性糖類，在制粉過(guò)程中易粘結(jié)，不易制粉。醇法可以浸提出灰棗果肉中一部分糖類。結(jié)果表明：與市售棗粉、灰棗果肉相比，醇法所得超微粉體可溶性糖類含量降低，蛋白質(zhì)溶出率增加。醇法所得超微粉體糖類物質(zhì)含量較低，適合低糖人群的需求，超微粉碎有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的溶出[31]。

采用氨基酸自動(dòng)分析儀共檢測(cè)出15種氨基酸，包括7種人體必需但不能由人體合成的氨基酸：賴氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸和蘇氨酸，以及兒童所必需氨基酸精氨酸和組氨酸。與灰棗果肉相比，超微粉碎后粉體中脯氨酸含量降低，其他幾種氨基酸溶出率顯著（p＜0.05）提高，與趙金梅等[32]的研究結(jié)果相似。醇法工藝所得超微粉體沒(méi)有改變氨基酸組成，但是顯著提高了氨基酸含量增加，使得粉體品質(zhì)更好。

色澤可直接影響消費(fèi)者的選購(gòu)欲望，是食品的重要指標(biāo)之一。L*值表示超微微粉的明亮度，a*表示超微粉紅色度、b*表示超微粉黃色度、△E表示超微粉色差。與粗粉和市售粉體比較，超微粉碎后亮度增加，紅度值增加，黃度值提高，△E（色差）顯著提高（p＜0.05）（表6）。超微粉碎后粉體顆粒更加圓潤(rùn)均勻，反射光的面積增大，亮度增加，同時(shí)色差值達(dá)到26.13，表明超微粉碎改善了常規(guī)制粉后粉體顏色不均、色澤偏暗的不足，更有利于提高產(chǎn)品的感官品質(zhì)[33]。

表5 超微粉碎前后氨基酸變化(mg/100 g)Table 5 Amino acid changes before and after micronization

表6 超微粉碎前后棗粉色澤的變化Table 6 Changes in color and shade of date powder before and after ultra-micro crushing

2.4 超微粉碎對(duì)灰棗超微粉理化指標(biāo)的影響

2.4.1 灰棗粉休止角、滑角、堆積密度的分析

休止角、滑角表示粉體的流動(dòng)性，休止角越小，表示粉體的流動(dòng)性越好，反之表示粉體流動(dòng)較差。由表7可知，隨著灰棗超微粉粒徑的降低，灰棗粉的休止角和滑角增大，主要是由于粉體粒徑減小但比表面積增大，超微粉顆粒之間的摩擦力變大，從而增加超微粉顆粒間黏著力和引力，顆粒更為緊密地聚集在一起，不易分散，使休止角增大[23]，超微粉碎后粉體流動(dòng)性變差，添加到食品中能夠更為緊密的粘結(jié)在一起，不易分散開(kāi)。堆積密度反映粉體的充填性能，其值越大，粉體充填性越好[18]，同時(shí)堆積密度代表著粉體成型的難易程度，堆積密度越大，越有利于成型[34]，有利于添加至各類食品，以獲得成型性較好的產(chǎn)品。

表7 粉體休止角、滑角與堆積密度Table 7 Powder angle of repose, slip angle and bulk density

2.4.2 灰棗粉溶解時(shí)間、膨脹力、持水能力的分析

由表8知，與灰棗粗粉相比，灰棗超微粉的持水能力降低，隨著超微粉粒徑的減小，灰棗粉的黏性增強(qiáng)，流動(dòng)性變差，使得顆粒之間孔隙減小，導(dǎo)致滯留水分的能力降低，從而持水力降低[23]；灰棗超微粉的吸濕性與膨脹力降低，而膨脹力的降低可能是因?yàn)槌⒎鬯楹螅浇档褪沟没覘椃壑兴苄猿煞指菀兹艹?，使得超微粉?duì)水分的束縛減小，粉體的膨脹力減小[33]；吸濕性時(shí)間縮短可能是因?yàn)槌⒎鬯楹蠓垠w粒徑降低，比表面積增大，根據(jù)分子傳質(zhì)理論，顆粒的內(nèi)外表面積、顆粒直徑和擴(kuò)散系數(shù)都會(huì)影響傳質(zhì)速率，所以超微粉碎后的粉體吸濕性增加。

表8 溶解時(shí)間、膨脹力與持水力Table 8 Dissolution time, expansion force and water holding capacity

2.5 超微粉碎對(duì)灰棗粉體微觀結(jié)構(gòu)的影響

2.5.1 掃描電鏡分析

灰棗粗粉與超微粉體在放大相同倍數(shù)（2 500倍）條件下觀察微觀結(jié)構(gòu)的變化（圖6）?；覘棿址圻吘壒饣?，無(wú)明顯棱角，因?yàn)榱捷^大，無(wú)明顯的顆粒狀，細(xì)胞壁破壞較少，結(jié)構(gòu)較為完整（圖6a）；經(jīng)掃描電鏡觀察，超微粉體邊緣有明顯棱角，呈現(xiàn)圓形顆粒和不規(guī)則形狀。超微粉碎后細(xì)胞壁被破壞，表面結(jié)構(gòu)破損較為嚴(yán)重（圖6b），可以明顯看到出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，這驗(yàn)證了超微粉碎能效降低粉體粒徑，從而改變物料的溶出率等[35]。

圖6 超微粉碎前后粉體掃描電鏡圖Fig.6 SEM images of Huizao jujube powder before and after superfine grinding

2.5.2 傅里葉紅外光譜分析

紅外光譜可以描述粉末顆粒的分子特征，通過(guò)光譜可以檢測(cè)到新基團(tuán)的存在。這些基團(tuán)的存在與粉末的特性密切相關(guān)[36]。灰棗粗粉與灰棗超微粉紅外光譜圖的出峰位置基本一致，表明沒(méi)有新的官能團(tuán)出現(xiàn)，經(jīng)過(guò)超微粉碎后沒(méi)有出現(xiàn)新的物質(zhì)（圖7）。3 460 cm-1為-OH的伸縮振動(dòng)峰，在2 954 cm-1附近的吸收峰源于-CH2或-CH3上C-H的伸縮振動(dòng)，糖類在上述波長(zhǎng)處有特征吸收，表明粉體中含有糖類物質(zhì)[33]；1 651、1 438 cm-1為羧基官能團(tuán)產(chǎn)生的吸收峰；1 211 cm-1為葡萄吡喃糖環(huán)上的C-O-C產(chǎn)生的吸收峰；898 cm-1為β型糖苷鍵產(chǎn)生的變角振動(dòng)吸收峰，617 cm-1為醇結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的吸收峰。光譜圖中粗粉與超微粉體主要吸收峰值的位置與峰值形狀變化不明顯，表明超微粉碎后粉體結(jié)構(gòu)與主要成分未發(fā)生明顯變化[36]。

圖7 超微粉碎前后棗粉的傅里葉紅外光譜圖譜Fig.7 FT-IR spectra of jujube powder before and after superfine grinding

3 結(jié)論

通過(guò)單因素及響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)，結(jié)合超微粉碎技術(shù)結(jié)果表明，最佳醇法預(yù)處理工藝條件為：乙醇濃度 60%（V/V）、料液比1:3（g/mL）、預(yù)處理時(shí)間53 h，超微粉碎時(shí)間4 min；各因素對(duì)粉體粒徑的影響從大到小排序?yàn)椋阂毫媳龋疽掖紳舛龋绢A(yù)處理時(shí)間；醇法所得超微粉體糖類含量降低，蛋白質(zhì)和氨基酸含量溶出率顯著提高，粉體明亮度增加。超微粉體休止角、滑角和堆積密度增加，潤(rùn)濕時(shí)間縮短、持水力和膨脹力下降；相對(duì)于灰棗粗粉，超微粉碎后粒徑降低，粉體結(jié)構(gòu)無(wú)明顯改變。

綜上，醇法所得灰棗超微粉在對(duì)粉體結(jié)構(gòu)無(wú)明顯改變的基礎(chǔ)上改善了粉體性能，能更好的加入各種食品中，具有廣闊的應(yīng)用前景。