来自中南林业科技大学食品科学与工程学院、特医食品加工湖南省重点实验室的李璐、黄亮*、苏玉、付晓康以PPDF为原料，采用重压研磨及气流粉碎两种粉碎方式，研究不同超微化处理方式对PPDF结构、水合性质及体外结合胆固醇能力等的影响，探究合适的粉碎处理方式，以期提高PPDF的功能特性，拓宽其应用范围。
1、超微化对PPDF基本成分的影响
C-PPDF中TDF、IDF含量较高，SDF含量较低，为15.34 g/100 g，但仍为优质DF；水分、蛋白质等含量较少，表明PPDF的纯度高。与C-PPDF相比，超微处理后的Z-PPDF、M-PPDF中的水分、脂肪、灰分等含量显着增加（P＜0.05），但此类物质在PPDF中含量较少，对PPDF的影响不大。超微化处理使Z-PPDF、M-PPDF中SDF含量分别达到19.21 g/100 g和21.26 g/100 g，与C-PPDF相比分别增加25.23、38.59 g/100 g，而TDF、IDF的含量显着下降（P＜0.05）。
2、超微化对PPDF粒径及比表面积的影响
C-PPDF的粒径分布图不对称，粒径集中分布在100 μm以上，颗粒大。与C-PPDF相比，超微化处理能明显降低PPDF的粒径，其中M-PPDF的粒径分布更为集中，波峰较窄，颗粒尺寸均匀；Z-PPDF的粒径分布峰宽，颗粒尺寸大小不一。C-PPDF、Z-PPDF、M-PPDF的体积平均粒径分别为（204.40±5.32）、（31.03±2.34）、（10.61±0.36）μm，其中与C-PPDF相比，Z-PPDF和M-PPDF的体积平均粒径分别降低了84.82%、94.81%；比表面积分别增加了4.92、7.38 倍。但由于竹笋DF的韧性强、不易粉碎，所以粒径分布没有胡萝卜、橘皮等DF（6 μm）小。
3、PPDF的傅里叶变换红外光谱
PPDF具有多糖的特征吸收峰。研究表明傅里叶变换红外光谱中吸收峰位置及强度的变化与原子振动频率及其化学键类型、化学组成密切相关。C-PPDF、Z-PPDF、M-PPDF在3200～3600 cm-1内出现较强的宽而圆滑的吸收峰，是纤维素和半纤维素分子内或分子间O—H伸缩振动。但C-PPDF、Z-PPDF、M-PPDF的O—H伸缩振动分别在3421、3404、3385 cm-1，即发生了小幅红移，同时吸收峰的峰形变宽、强度增加，表明此处部分糖苷键断裂形成氢键的羟基增多，同时氢键的缔合程度增加。2926 cm-1处为糖类甲基及亚甲基上C—H的反对称伸缩振动，吸收峰强度随粒径减小不断增强。以上吸收峰均为糖类的特征吸收峰。1654 cm-1处的吸收峰为酯化的C＝O的非对称伸缩振动，表明PPDF中含有醛基或羧基。与C-PPDF比较，超微化处理的PPDF在以上两个位置吸收峰的强度均增加，表明PPDF中醛基或羧基数量增加。1541 cm-1处为N—H的弯曲振动，是木质素中苯环特征吸收峰；C-PPDF、Z-PPDF、M-PPDF分别在1041、1053、1055 cm-1处出现的强吸收峰是由纤维素和半纤维素中的C—O伸缩振动及O—H变角振动形成的糖环C—O—C和C—O—H引起的。898 cm-1处为β-吡喃糖C—H变角振动的特征吸收峰，表明PPDF中含有β-吡喃糖。
4、PPDF的X射线衍射光谱
PPDF在15°～25°之间有明显的衍射峰。结合数据分析可知，C-PPDF、Z-PPDF、M-PPDF的主衍射峰2θ分别在21.54°、20.62°、21.84°处，呈纤维素I晶型，同时PPDF的峰形较宽，为典型的高分子聚合物衍射图。经不同粉碎方式处理的PPDF的X射线衍射光谱相似，表明机械的超微粉碎处理不足以导致晶体结构发生变化。但Z-PPDF、M-PPDF的衍射峰的峰形变宽，特征峰的高度下降，表明PPDF经超微处理后内部有序程度下降，部分结晶区被破坏，样品结晶度减小，从而使纤维类物料的吸湿性、溶胀性、伸长率等增加，进而改善DF的生理功能。
5、超微化对PPDF热稳定性的影响
PPDF的热分解曲线分为3 个阶段。第1阶段为50～270 ℃，该过程中PPDF的损失率均在10%左右。结合傅里叶变换红外光谱结果，Z-PPDF和M-PPDF中羟基等亲水基团暴露，小分子物质含量增加，因此Z-PPDF和M-PPDF的损失率较大。第2阶段C-PPDF、Z-PPDF、M-PPDF分别在277.6、283.4、334.8 ℃处有一个明显的质量损失过程，表明超微化能增强DF的热稳定性。第3阶段的质量损失过程较平缓，主要是剩余的木质素以及复杂的高分子化合物的热分解-氧化反应。超微化后DF发生氧化反应的温度提高，但质量分数有所降低，残留质量增加。这是因为超微粉碎能清除DF中不稳定的物质，增强其稳定性，有助于提高其加工特性，拓宽其应用范围。DSC分析结果与TGA结果相同，测定过程中除了在100 ℃左右出现一个明显的吸热过程（水分的蒸发），之后未出现吸放热过程及分解现象，表明DF在200 ℃以下是稳定的，一般的加工应用不影响其热稳定性。
6、PPDF的扫描电子显微镜观察结果
C-PPDF在放大50 倍时表面较光滑，结构紧密、完整，呈圆球颗粒状，颗粒形态各异、大小不一；在2000 倍时发现其表面疏松多孔，呈蜂窝状结构。而经物理法改性后，Z-PPDF在放大250 倍时颗粒明显减小，呈细长絮状，有纤维感；在2000 倍时发现PPDF的空间网状结构基本存在，但有一定的破坏，表面有片层状结构出现，同时蜂窝状结构密集，使PPDF内部基团暴露，从而增强PPDF的水合性质，使其颗粒极显着减小，大小均匀一致，此结果与粒径测定结果一致。在放大5000 倍时发现M-PPDF表面粗糙、疏松多孔，蜂窝状结构极密集，PPDF的空间网状结构消失，呈片层状结构，表面附有小颗粒，同时其表面积显着增加，与比表面积测定结果吻合，其功能性质可能发生显着变化。这主要是因为超微粉碎处理是通过施加剪切力实现的，在一定压力下对物料进行高速剪切处理使DF粒径减小，将大分子生物链剪切成小分子，使其分子质量减小、聚合度降低。
7、超微化对PPDF中单糖组分的影响
采用不同物理改性法处理的PPDF中各种单糖的种类未发生变化，其中主要的单糖有阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖、鼠李糖及木糖6 种单糖，与番茄皮渣DF中的单糖种类一致，但出峰时间略有不同。C-PPDF中最主要的单糖为葡萄糖（61.41%）和阿拉伯糖（22.56%）；经超微化处理后的Z-PPDF和M-PPDF中主要单糖的相对含量发生变化，这主要是因为粉碎处理使PPDF中各种化学键断裂，6 种单糖中除葡萄糖外其他单糖相对含量均增加。其中阿拉伯糖相对含量分别增加21.32%、51.20%；葡萄糖相对含量分别减少21.15%、34.34%。这是因为纤维素是由葡萄糖通过β-1,4糖苷键缩合而成的大分子，超微化处理后PPDF中IDF相对含量降低，SDF相对含量增加，纤维素相对含量随之减少，葡萄糖相对含量降低。同时半乳糖和甘露糖的相对含量增加较明显，接近10%。甘露糖能被机体利用合成糖蛋白，可参与机体免疫调节，对机体健康有良好的作用。
8、超微化对PPDF功能特性的影响
8.1 PPDF的水合性质
与C-PPDF相比，随PPDF粒径的减小，PPDF的持水力、膨胀力出现先增大后减小的趋势（P＜0.05），结合水力不断降低，持油力逐渐增加。其中M-PPDF的持水力和膨胀力与C-PPDF相比不存在显着差异（P＞0.05）。
8.2 PPDF体外结合胆固醇、胆酸钠、亚硝酸盐能力
PPDF在中性环境（小肠）中对胆固醇的吸附量大于酸性环境（胃）。与C-PPDF相比，Z-PPDF、M-PPDF对胆固醇的吸附量分别增加16.47%、80.23%，后者作用效果更显着。M-PPDF对胆固醇的吸附量分别为9.69 mg/g（pH 2.0）、11.95 mg/g（pH 7.0）。这是由于随DF粒径的减小，其比表面积增大，而该因素对体外结合胆固醇能力的影响最大，因此粒径越小越有利于其吸附性的发挥。Z-PPDF、M-PPDF对胆酸钠的吸附量分别达85.21、141.27 mg/g，分别是C-PPDF的6.98 倍和11.57 倍。由此可知DF粒径与胆酸钠的吸附有很大的关系。另有研究表明DF结合胆酸钠的能力与胆酸钠的浓度有关，其浓度高时吸附量更大，由此可以利用PPDF促进胆汁酸排出体外，更好地维持机体的正常代谢，保证机体正常的生理活动在pH 2.0时DF对亚硝酸盐的吸附作用最强，C-PPDF、Z-PPDF、M-PPDF的吸附量分别为507.63、544.66、1716.78 μg/g，由此可知PPDF的粒径在10 μm以下时，对亚硝酸盐的吸附作用明显增强。虽然其在中性环境中吸附作用有所降低，但M-PPDF的吸附量仍然达到1 289.76 μg/g，是C-PPDF的39.47 倍，可见PPDF的粒径对亚硝酸盐吸附量的影响很大。
结 论
与C-PPDF相比，两种超微粉碎方式均能显着降低PPDF的粒径（P＜0.05），Z-PPDF和M-PPDF的粒径分别降低了84.82%、94.81%；比表面积分别增加了4.92、7.38 倍；傅里叶变换红外光谱显示Z-PPDF和M-PPDF中的羟基等官能团的位置发生小范围迁移，峰形变宽、吸收峰强度增加；同时Z-PPDF和M-PPDF表面粗糙，热稳定性增强，但其主要成分及化学结构未发生变化。与C-PPDF相比，Z-PPDF和M-PPDF中可溶性膳食纤维含量分别增加了25.23%、38.59%（P＜0.05），以致其水合性质增强；Z-PPDF和M-PPDF体外结合胆固醇、胆酸钠、亚硝酸盐能力显着增强（P＜0.05），其中M-PPDF作用效果最明显。气流粉碎处理能最大限度地增强PPDF的功能特性。
