山西农业大学工学院的来思彤、崔清亮*和山西农业大学文理学院的刘金龙等人对苜蓿不同部位茎叶的基本成分和不同粒度苜蓿叶粉的持水力、持油力、膨胀力、阳离子交换能力、对胆固醇的吸附能力、对亚硝酸钠的吸附能力进行测定与分析,对不同粒度苜蓿叶粉的比表面积、孔径、化学基团、表面微观结构进行观察与测定,得出功能特性最佳时的粉碎粒度,为苜蓿膳食纤维功能食品的开发提供理论指导。
1、苜蓿不同部位茎叶的基本成分
以采样后的苜蓿底端为起点进行测量,在植株30、60、90?cm处进行分段,将植株分为下(0~30?cm)、中(30~60?cm)、上(大于60?cm)3 段;分别对每段苜蓿进行茎叶分离,将植株分为上部叶片、上部茎秆、中部叶片、中部茎秆、下部叶片、下部茎秆6 个部分;分别对6 个部分进行冲洗、干燥(55 ℃)、粉碎、过筛(80?目)得6 个样品,自封袋内避光保存,用于测定苜蓿不同部位的基本成分。
上部叶片经冲洗、干燥、粉碎后,依次过0.25、0.2、0.16、0.125、0.08、0.063?mm方孔编织筛进行分级,分成粉碎粒度不同的苜蓿叶粉,分别记为G1(粒度0.20~0.25?mm)、G2(粒度0.16~0.20?mm)、G3(粒度0.125~0.160?mm)、G4(粒度0.080~0.125?mm)、G5(粒度0.063~0.080?mm),共5 组样品,自封袋内避光保存,用于不同粒度苜蓿叶粉的功能特性指标的测定。
苜蓿茎秆和叶片的膳食纤维、蛋白质、灰分、脂肪、粗多糖质量分数存在显着性差异,且不同部位间也存在显着性差异(P<0.05)。苜蓿茎秆和叶片中膳食纤维质量分数均高于欧洲国家常用的麦麸纤维(47.09%);因此,苜蓿是膳食纤维的良好来源。叶片的蛋白质、可溶性膳食纤维、灰分、脂肪、粗多糖质量分数显着高于茎秆(P<0.05);但茎秆的不溶性膳食纤维质量分数显着高于叶片(P<0.05)。
2、不同粒度苜蓿叶粉的功能特性
持水力、持油力、膨胀力
G1、G2、G3、G4、G5的持水力、持油力、膨胀力存在显着性差异(P<0.05)。随着苜蓿叶粉碎粒度的减小,持水力、膨胀力先增大后减小,持油力逐渐减小。G3的持水力、膨胀为5.57 g/g、4.40?mL/g,较G1分别提高了16.53 %、15.79 %。G5的持油力(1.84 g/g)较G1(2.83 g/g)降低了34.98%。
阳离子交换能力
随着NaOH溶液的添加量从0.8?mL逐渐增加至1.8?mL,G5较G1、G2、G3、G4溶液pH值变化缓慢,说明G5能更好地维持环境中的pH值和渗透压,具有较强的阳离子交换能力。NaOH溶液添加量为0.8~1.8?mL范围时,G2和G3的阳离子交换能力差异不显着,G4和G5的阳离子交换能力差异也不显着,但两组之间以及与G1的阳离子交换能力差异显着(P<0.05)。
对胆固醇的吸附能力
G1、G2、G3、G4、G5对胆固醇的吸附能力存在显着性差异(P<0.05)。G1、G2、G3、G4、G5在pH?7(模拟肠道)环境中的吸附能力是在pH?2(模拟胃)环境中吸附能力的1.6~3.1 倍,说明苜蓿叶粉在肠道中对胆固醇的吸附能力较强。在相同pH值环境中,G1、G2、G3、G4、G5对胆固醇的吸附能力依次增强,说明减小苜蓿叶的粉碎粒度可提高对胆固醇的吸附能力。
对亚硝酸钠的吸附能力
G1、G2、G3、G4、G5在pH?2环境(模拟胃)中对亚硝酸钠的吸附能力存在显着性差异(P<0.05),在pH?7环境(模拟肠道)中G5对亚硝酸钠的吸附能力显着高于G1、G2、G3(P<0.05)。G1、G2、G3、G4、G5在pH?2环境中的吸附能力是在pH?7环境中的4.1~4.6 倍,说明苜蓿叶粉在胃中对亚硝酸钠的吸附能力较强,这是由于在酸性条件下,含羧基化合物解离,更有利于吸附的进行。
3、不同粒度苜蓿叶粉的结构分析结果
比表面积及孔径
G1、G2、G3、G4、G5的比表面积、累积孔体积存在显着性差异(P<0.05)。G5的比表面积、累积孔体积较G1、G2、G3、G4显着增大,但最可几孔直径较G4减小不显着(P>0.05)。G5较G1的比表面积、累积孔体积分别增加68.85%、49.73%,最可几孔直径减小5.99%。
化学基团
不同粒度苜蓿叶粉吸收峰的位置和形状大体相似,说明粉碎不改变苜蓿叶粉表面基团的种类。但峰值的高低呈规律性变化,说明基团数量随粉碎粒度而发生变化。苜蓿叶粉在3?367.25?cm-1处出现宽而强的吸收峰,透光率随粉碎粒度的减小而下降。在3 200~3?400?cm-1范围内,G2、G3、G4、G5的透光率存在明显差异,但G1与G2之间差异不明显。
表面结构超微观察与分析结果
随着粉碎粒度的减小,表面的小碎片数量增加、尺寸变小且更加均匀;微孔的直径减小、数量增加;这使得比表面积增大,表面基团数量增加,与比表面积及孔径、化学基团的分析结果相同。当粉碎粒度小于0.08?mm时,表面部分粗糙结构消失,呈现光滑状。为进一步观察表面结构,将G5样品放大6 000 倍进行观察,可以看出,表面粗糙不平,呈碎片状,且碎片间存在孔隙,使得苜蓿粉具有较大的比表面积。
结 论
随着粉碎粒度减小,苜蓿叶的比表面积增加,累积孔体积增大,最可几孔直径减小,部分基团数量增加,使得持水力、膨胀力、阳离子交换能力、吸附胆固醇的能力、吸附亚硝酸钠的能力逐渐增加,这是由于比表面积增大,表面基团数量增加。但苜蓿叶粉碎粒度小于0.125?mm时,持水力、膨胀力反而开始下降,这可能是由于表面微孔直径减小,截留作用减弱,进入微孔的水分子数量也减少,使得持水力、膨胀力下降。随着苜蓿叶粉碎粒度的减小,持油力下降,这可能是由于最可几孔直径减小,亲水基团数量增加,使得持油力下降。