湖北省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所的易 甜、崔文文、王明锐、姚晶晶*通过物理的球磨微细化处理,对锦橙皮渣进行高利用率方法探索,制备粒度均匀、生理活性增加的食品添加剂原料。通过分析锦橙皮渣膳食纤维微粉(MDFP)的粉体性质、功能性质,了解微细化处理对MDFP。功能性质影响的变化规律,以及微细化处理对其生理功能特性的影响。通过球磨微细化处理提高锦橙皮渣DF的生理活性,尝试一种既经济又环保的柑橘皮渣资源化利用的处理方式,为柑橘皮渣产业化处理应用提供重要的理论支持。
1、微粉的粉体性质
粒度
DFP 颗粒大小分布范围为316.40~872.32 μm,平均粒径为191.06 μm;MDFP颗粒大小分布范围为7.17~47.12 μm,平均粒径为14.01 μm,相比而言,经过球磨后的DF颗粒明显减小。其中,MDFP粒径分布图中,只有一个主峰,说明通过球磨处理后,微粉粒度非常均匀;而DFP的粒径分布图中,除了主峰外,还有2 个较小的次峰,说明与MDFP相比,DFP颗粒的整体均匀性较差。
比表面积
普通粉末DFP的比表面积和孔容均比球磨后MDFP的比表面积和孔容小,随着微粉粒度的减小,其比表面积和孔容显着(P<0.05)增大(比表面积由(0.48±0.12)m2/g增至(1.52±0.12)m2/g;孔容由(0.08±0.01)mL/g增至(0.11±0.10)mL/g)。
休止角
经过球磨处理后,休止角显着增大(由40.11°±1.75°增至44.67°±2.02°)。这是因为颗粒变小后,容易发生团簇,但对流动性影响不大。
堆积密度
经过球磨处理后堆积密度由(0.93±0.08)g/mL变为(0.68±0.05)g/mL,下降显着,说明球磨处理后DF更为疏松。
2、微粉的功能性质
持水性
DF结构中含有很多亲水基团,这些亲水基团使得DF具有较好的持水力,研究显示DF的持水力可以增加人体排便的速率,从而减轻肠道压力,使毒物迅速排出体外。与DFP相比,经过球磨处理后,MDFP的持水性显着提高(P<0.05),由(9.08±0.55)mL/g提高至(7.43±0.35)mL/g,这说明球磨处理可以明显促进DF黏度和质构的改变。
持油性
MDFP 的持油性与DFP 相比,也显着增加(P<0.05),由(3.60±0.12)g/g增至(5.32±0.07)g/g。因此,球磨处理后的MDFP增加了乳化性能,与DFP相比,MDFP更适合作为乳化性需求的食品添加剂。
溶胀性
与持水性和持油性一致,球磨处理能够显着增加DF的溶胀性(P<0.05),由(4.46±0.14)mL/g增至(12.38±1.16)mL/g。球磨微细化处理后,粉体粒径减小,颗粒数目增多,溶于水后膨胀产生更大的体积,从而引起溶胀性的升高。
色泽
经过球磨处理后,DFP和MDFP的色泽显着变浅,这是由于随着粒度的减小、比表面积的增大,引起反射因数的增大,导致色泽随之变浅。
3、微粉微观结构的测定结果
红外光谱分析
由于DF是混合物,因此在红外光谱分析的过程中,并不能准确分析化合物的结构,只能粗略反映混合物中某些基团的变化。尽管如此,DFP和MDFP的红外图谱还是显示出2 种混合物的共同点和差异性。
X射线衍射结果
DFP样品呈现明显的晶体衍射峰;而经过球磨处理后,晶体的衍射峰基本消失,呈现一个较明显的柔性聚合物的宽条带。这可能是由于DFP中某些晶体序列或晶体尺寸被破坏造成的,说明某些基团的消失也造成晶体结构的变化。
结 论
本实验利用球磨微细化技术,制备锦橙皮渣DFP和MDFP,并比较DFP与微细化处理后的MDFP理化及功能特性。结果表明,DFP经球磨处理后,得到的MDFP颗粒较小且疏松多孔;纤维素、半纤维素部分降解,SDF含量提高;MDFP的粒径显着减小(P<0.05),持水性、持油性、溶胀性、重金属结合力显着提升(P<0.05),色泽变浅,具有更好的生理活性功能;另外,MDFP可作为潜在食品添加剂资源,更好地满足视觉和口感的需求,具有广泛的应用前景。