聶梅梅 肖亞冬 李大婧 馮蕾 張鐘元 張培通 劉春泉 宋江峰 武敬楠 楊慧珍

摘要：采用振動(dòng)式超微粉碎機(jī)對(duì)懷山藥進(jìn)行超微粉碎，研究超微粉碎前后懷山藥粉抗氧化活性變化及其在體外模擬消化過(guò)程中功能性成分溶出率的影響。結(jié)果表明，超微粉碎顯著改善了懷山藥粉的抗氧化性、體外消化特性和胰脂肪酶活性抑制率。超微粉碎顯著降低了懷山藥粉體的粒徑，超微粉碎5 min，粒徑可以達(dá)到超微粉的要求。超微粉碎顯著改善了懷山藥粉的DPPH自由基清除率和Fe2+螯合能力，超微粉碎5 min，懷山藥粉的DPPH自由基清除率比普通粉碎顯著提高37.20百分點(diǎn)。此外，懷山藥超微粉在胃腸消化中多糖得率顯著高于普通粉碎。超微粉碎顯著提高了懷山藥粉的胰脂肪酶活性抑制率，超微粉碎5 min胰脂肪酶活性抑制率較高。

關(guān)鍵詞：懷山藥粉;超微粉碎;體外消化;抗氧化;胰脂肪酶活性

中圖分類(lèi)號(hào)：TS201.1?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A?文章編號(hào)：1002-1302（2020）21-0224-05

懷山藥（Dioscorea oppositifolia L.）是我國(guó)傳統(tǒng)的藥食同源物之一，富含糖蛋白、山藥多糖、薯蕷皂苷元、淀粉、各種游離氨基酸和黃酮等生物活性成分[1-2]，具有調(diào)節(jié)免疫、抗衰老、抗氧化、降血糖和降血脂等生理活性[3-4]。但因其收獲季節(jié)集中，新鮮原料含水量高、體積大、易折斷，常溫下不耐貯存，易褐變腐爛，使保存和運(yùn)輸都很困難，直接影響其食用性，極大地限制了山藥在食品中的應(yīng)用。

超微粉碎作為一種新型的食品加工改性方法，指通過(guò)物理的剪切擠壓等技術(shù)來(lái)克服被粉碎物料內(nèi)部的凝聚力，從而達(dá)到使物料粒徑極大程度減小的目的，將物料粒徑粉碎至10～25 μm，由于粉碎細(xì)度遠(yuǎn)超普通粉碎方式，得到的粉體比表面積大、表面活性強(qiáng)，且會(huì)出現(xiàn)普通粉體所不具備的特殊功能，因此被廣泛地應(yīng)用于食品領(lǐng)域中[5-6]。超微粉碎可以粉碎常溫下難以粉碎的物料，如葡萄籽和食用菌等，粉碎后的粉體，粒度更加微小和均勻，溶解性能改善，營(yíng)養(yǎng)成分溶出率增加，易于人體吸收[7-8]。最新研究表明，超微粉碎后蕎麥粉的理化性質(zhì)與降糖及抗氧化功能特性顯著提升[9]。然而關(guān)于超微粉碎對(duì)山藥粉功能營(yíng)養(yǎng)成分變化的研究較少。劉亞男篩選出懷山藥粉的最佳干燥方式為噴霧干燥[10]。張雪等研究分析超微粉碎增加了懷山藥粉中多糖溶出率，然而得出其粉碎時(shí)間為3 h，能耗較高[11]，不適宜在工業(yè)化中應(yīng)用。

為延長(zhǎng)懷山藥的貯藏期，提高懷山藥的綜合利用價(jià)值，本研究結(jié)合前期的試驗(yàn)結(jié)果，以真空冷凍干燥后的懷山藥為原料制備粗粉，采用超微粉碎機(jī)進(jìn)行不同時(shí)間的超微粉碎，探究超微粉碎前后懷山藥粉抗氧化活性與體外模擬消化特性的變化，以及對(duì)胰脂肪酶活性的影響。研究超微粉碎對(duì)懷山藥粉的功能性質(zhì)，對(duì)于提高懷山藥產(chǎn)品的附加值，實(shí)現(xiàn)懷山藥精深加工具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試山藥品種為懷山藥，產(chǎn)地為河南焦作，購(gòu)自南京市孝陵衛(wèi)集貿(mào)中心。試驗(yàn)于2020年5—8月在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.2 主要試劑與儀器

1.2.1 主要試劑 濃硫酸、鹽酸、無(wú)水乙醇、葡萄糖等為分析純?cè)噭?gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、2，2-聯(lián)氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽[2，2′-azinobis-（3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate），ABTS]、2，4，6-三（2-吡啶基）三嗪[2，4，6-Tri（2-pyridinyl）-1，3，5-triazine，TPTZ]均購(gòu)自美國(guó)Sigma公司。胃蛋白酶（10 000 U/g）、胰酶（250 000 U/g）、豬膽鹽，均購(gòu)自上海麥克林生化科技有限公司。

1.2.2 儀器與設(shè)備 HH-8數(shù)顯恒溫水浴鍋，購(gòu)自上海江星儀器有限公司;FD-1A-50型冷凍干燥機(jī)，購(gòu)自北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;XDW-6A振動(dòng)式細(xì)胞級(jí)超微粉碎機(jī)，購(gòu)自濟(jì)南達(dá)微機(jī)械有限公司;FW100高速萬(wàn)能粉碎機(jī)，購(gòu)自天津市泰斯特儀器有限公司;BS224S電子分析天平，購(gòu)自賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司;DW-86L828型超低溫保存箱，購(gòu)自青島海爾股份有限公司;H2050R臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)，購(gòu)自湘儀離心機(jī)儀器有限公司;UV-6300紫外分光光度計(jì)，購(gòu)自上海美譜達(dá)儀器有限公司;激光粒度分布儀，購(gòu)自英國(guó)馬爾文儀器有限公司;NI GI20體外模擬消化系統(tǒng)，購(gòu)自澳大利亞NutraScan公司。

1.3 樣品處理

新鮮山藥清洗去皮切成1～5 mm的薄片，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%檸檬酸加0.1%抗壞血酸水溶液為護(hù)色劑，按料液比為1 g ∶ 10 mL在95 ℃燙漂 2 min，瀝干水分，稱(chēng)質(zhì)量后待用。

1.4 山藥片的制備

取適量削皮切片后的山藥，經(jīng)預(yù)處理后進(jìn)行真空冷凍干燥，將懷山藥干燥至干燥終點(diǎn)（水分含量<5%），裝入自封袋，置于干燥器中備用。

1.5 超微粉的制備

將得到的懷山藥片用多功能粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，每次粉碎時(shí)間為10～15 s，過(guò)100目篩，得到懷山藥的粗粉。將懷山藥粗粉放入超微粉碎機(jī)中進(jìn)行超微粉碎，每次投樣量一定，粉碎時(shí)間分別為2、5、10 min，得到3種微粉，分別命名為超微粉Ⅰ、超微粉Ⅱ、超微粉Ⅲ。并利用激光粒度儀測(cè)定懷山藥超微粉的粒徑。

1.6 抗氧化活性的測(cè)定

1.6.1 樣品制備 準(zhǔn)確稱(chēng)取1.0 g懷山藥粉于100 mL具塞錐形瓶中，依次加入30 mL 50%（體積分?jǐn)?shù)）乙醇，超聲輔助浸提30 min（功率為300 W、頻率為 40 kHz、溫度為40 ℃），以1 000 g離心 10 min，將上層浸提液凍存于-20 ℃冰箱中，備用待測(cè)。

1.6.2 DPPH自由基清除能力測(cè)定 根據(jù)文獻(xiàn)方法并略做調(diào)整[12]。精確量取2.0 mL提取液，加入2.0 mL DPPH無(wú)水乙醇溶液（0.2 mmol/L，DPPH試劑需現(xiàn)配現(xiàn)用）充分混合均勻，于室溫下避光靜置30 min，于517 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，以維生素C作陽(yáng)性對(duì)照，以無(wú)水乙醇作空白對(duì)照，每份樣品平行測(cè)定3次。

式中：Ds為樣品（2.0 mL樣品+2.0 mL DPPH）的吸光度;Dc為對(duì)照組（2.0 mL樣品+2.0 mL無(wú)水乙醇）吸光度;Db為空白對(duì)照組（2.0 mL無(wú)水乙醇+2.0 mL DPPH）吸光度。

1.6.3 鐵離子還原能力（ferric reducing ability of power，F(xiàn)RAP）的測(cè)定 FRAP試劑由0.3 mol/L pH值為3.6的醋酸緩沖液25 mL、10 mmol/L TPTZ溶液2.5 mL、20 mmol/L FeCl3溶液2.5 mL組成，測(cè)定前以10 ∶ 1 ∶ 1體積比混合[13]。準(zhǔn)確取0.5 mL懷山藥粉提取液，加入4.5 mL FRAP工作液，混勻后置于37 ℃恒溫培養(yǎng)箱中反應(yīng)30 min，以50%乙醇溶液為空白對(duì)照，于593 nm處測(cè)定混合液的吸光度[14]。

1.7 體外模擬消化

1.7.1 體外模擬胃消化 參照 Rufian-Henares等的方法[15]，稍做修改。準(zhǔn)確稱(chēng)取1.0 g懷山藥粉于100 mL具塞錐形瓶中，按1 g ∶ 10 mL加入0.9% NaCl 溶液混合均勻，將pH值調(diào)為2.0±0.1后加入用 0.1 mol/L鹽酸溶液配制的胃蛋白酶溶液（0.05 g）。空白組不加胃蛋白酶，避光條件下，置于 37 ℃、100 r/min恒溫水浴搖床中消化1 h，每隔 0.5 h 取樣1次，冰浴冷卻后以800 g離心15 min，取上清液測(cè)定多糖含量。

1.7.2 體外模擬腸消化 參照 Pastoriza等的方法[16]，以經(jīng)過(guò)胃消化后的樣品作為腸消化的初始時(shí)間0 h。首先用1 mol/L NaHCO3調(diào)節(jié)pH值到 7.0±0.1，加入5 mL胰酶-膽鹽液（胰酶濃度為0.2 mg/mL，膽鹽濃度為1.2 mg/mL，膽鹽、胰酶溶解到0.1 mol/L NaHCO3）?？瞻捉M加5 mL 1 mol/L NaHCO3，避光條件下置于100 r/min 、37 ℃恒溫水浴搖床中消化2 h，每隔0.5 h取樣1次，冰浴冷卻后以800 g離心15 min，取上清液測(cè)定多糖含量。多糖含量測(cè)定參考文獻(xiàn)[17]。

1.8 胰脂肪酶活性測(cè)定

對(duì)胰脂肪酶活性的測(cè)定參照文獻(xiàn)[18]，并做出修改。準(zhǔn)確稱(chēng)取100 mg胰脂肪酶溶于50 mL磷酸鹽緩沖液中，得到2 mg/mL酶液。稱(chēng)取0.5 g樣品于100 mL錐形瓶中，加入5 mL磷酸緩沖液、4 mL食用油和 10 mL胰脂肪酶液，置于37 ℃水浴鍋中振蕩1 h，然后置于沸水浴中5 min終止反應(yīng)，冷卻后以1 000 g離心10 min。采用滴定法，以酚酞作指示劑，用0.025 mol/L NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定所釋放的游離脂肪酸的量，記錄NaOH的消耗量?？瞻自囼?yàn)中脂肪酶在反應(yīng)終止后加入。樣品的胰脂肪酶活性抑制率用以下公示表示：

式中：C為樣品的胰脂肪酶活性抑制率;V0為空白組消耗NaOH的體積（mL）;V1為樣品消耗NaOH的體積（mL）。

1.9 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

所有試驗(yàn)均重復(fù)3次，試驗(yàn)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。采用Origin 8.5 軟件制圖，用SPSS 17.0 軟件分析數(shù)據(jù)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行單因素試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析及組間差異的Duncan's 多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 超微粉碎對(duì)懷山藥粉粒徑的影響

不同超微粉碎時(shí)間對(duì)懷山藥粉粒徑的影響如圖1所示。超微粉碎顯著降低了懷山藥粉的粒徑（P<0.05）。此外，粉碎后的超微懷山藥粉粒度分布更加均勻。隨著超微粉碎時(shí)間的延長(zhǎng)，懷山藥粉的粒徑呈下降趨勢(shì)，其中超微粉碎5、10 min之間沒(méi)有顯著性差異。超微粉碎5 min時(shí)，粒徑達(dá)到 14.26 μm，已達(dá)到超微粉的粒徑要求（超微粉粒徑要求為10～25 μm）。王萍等采用振動(dòng)磨粉碎機(jī)發(fā)現(xiàn)超微粉碎5 min獲得的菠蘿蜜粉粒徑較小[19];而張雪等采用低溫球磨機(jī)發(fā)現(xiàn)超微粉碎3 h后懷山藥粉才達(dá)到超微粉的要求[11]。因此本試驗(yàn)中采用的振動(dòng)式超微粉碎機(jī)在減少能耗的同時(shí)，能獲得粒徑較小且分布均勻的懷山藥粉。

2.2 超微粉碎對(duì)懷山藥粉抗氧化性的影響

研究結(jié)果表明，懷山藥在抗氧化方面具有很好的效果。超微粉碎前后對(duì)懷山藥粉抗氧化性的測(cè)定結(jié)果如圖2所示。超微粉碎顯著提高了懷山藥粉的DPPH自由基清除率（圖2-A）（P<0.05），超微粉碎5 min懷山藥粉的DPPH自由基清除率比普通粉碎顯著提高37.20百分點(diǎn)。長(zhǎng)時(shí)間超微粉碎的過(guò)程會(huì)帶來(lái)懷山藥粉自身的氧化，這可能是超微粉碎 10 min 比超微粉碎5 min其DPPH自由基消除率顯著下降的原因。不同超微粉碎時(shí)間懷山藥粉Fe2+螯合能力如圖2-B所示。結(jié)果顯示，超微粉碎也顯著改善了懷山藥粉Fe2+螯合能力（P<0.05）。隨著超微粉碎時(shí)間的延長(zhǎng)，懷山藥超微粉對(duì)Fe2+螯合能力呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，超微粉碎5 min時(shí)，懷山藥粉Fe2+螯合能力達(dá)到25.24%，比普通粉碎顯著提高了8.83百分點(diǎn)。

王博等研究了氣流式超微粉碎對(duì)雜糧粉DPPH自由基清除率的影響，結(jié)果表明微粉碎可以顯著提高薏米粉與蕎麥粉的自由基清除率[9]。普通粉碎僅使得較少的抗氧化活性物質(zhì)釋放出來(lái)，而超微粉碎使粉體粒徑顯著下降，粉體顆粒結(jié)構(gòu)被破壞，使樣品中處于結(jié)合狀態(tài)或被包埋的多酚、黃酮等抗氧化物質(zhì)被釋放，因此超微粉碎能提高樣品的抗氧化性能[20]。

2.3 超微粉碎對(duì)懷山藥粉體外模擬消化的影響

體外模擬消化模型是評(píng)價(jià)食物中活性成分最終能被人體吸收利用的簡(jiǎn)單快速的方法，本試驗(yàn)研究了超微粉碎對(duì)懷山藥中多糖經(jīng)體外模擬胃消化后含量的變化規(guī)律，結(jié)果如圖3所示。胃消化起始階段，懷山藥超微粉的多糖得率明顯高于普通粉碎，表明超微粉碎促進(jìn)了懷山藥粉中多糖的溶出，這與之前研究結(jié)果[11]一致。然而在整個(gè)胃消化過(guò)程中，懷山藥粗粉與超微粉的多糖得率幾乎沒(méi)有變化。這可能是因?yàn)槲赶荒軐⑸剿幎嗵欠纸猓瑥亩沟枚嗵轻尫帕口呌谄骄廩21]。

膳食中營(yíng)養(yǎng)成分的吸收主要發(fā)生在腸消化階段，體外模擬腸消化過(guò)程中懷山藥粉多糖釋放量的變化規(guī)律如圖4所示。模擬腸消化過(guò)程中，普通粉碎與超微粉碎懷山藥中多糖得率呈下降趨勢(shì)，主要是消化酶參與了多糖的消化吸收。在腸消化0～2 h過(guò)程中，懷山藥超微粉多糖得率始終高于普通粉碎，一方面可能由于超微粉碎降低了粉體粒徑有利于多糖的溶出，另一方面可能是在腸消化過(guò)程中，超微粉碎延緩了懷山藥中多糖的釋放。研究表明，許多天然產(chǎn)物多糖對(duì)腸道功能能夠產(chǎn)生積極的影響，如促進(jìn)腸道蠕動(dòng)[22]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，懷山藥超微粉在胃腸消化中多糖得率明顯高于普通粉碎，這對(duì)于開(kāi)發(fā)山藥營(yíng)養(yǎng)代餐粉具有重要的指導(dǎo)意義。

2.4 超微粉碎對(duì)懷山藥粉胰脂肪酶活性的影響

消化酶活性是影響機(jī)體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的重要因素。胰脂肪酶是水解腸道中脂肪的關(guān)鍵酶，能催化甘油三酯水解為甘油和脂肪酸。通過(guò)抑制胰脂肪酶的活性可以有效地降低膳食脂肪的水解作用[23]，因此尋求高效的胰脂肪酶抑制劑對(duì)預(yù)防和治療肥胖具有重要的實(shí)際意義。超微粉碎前后懷山藥粉的胰脂肪酶活性變化如圖5所示。結(jié)果顯示，超微粉碎可以顯著提高懷山藥粉的胰脂肪酶活性抑制率，隨著超微粉碎時(shí)間的延長(zhǎng)，懷山藥粉的胰脂肪酶活性抑制率呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。其中，經(jīng)過(guò)超微粉碎5 min，懷山藥粉的胰脂肪酶活性抑制率較高，抑制率達(dá)到51.24%，比普通粉碎顯著提高30.19百分點(diǎn)。研究表明，超微粉碎可以顯著增加功能性成分的溶出，如皂苷類(lèi)、多酚類(lèi)物質(zhì)[24]，而多酚類(lèi)化合物能有效抑制胰脂肪酶的活性[25]。并且，超微粉碎能使得普通粉體中未暴露的活性基團(tuán)充分暴露出來(lái)，能表現(xiàn)出普通粉碎所不具備的特殊性能。最新研究表明，超微粉碎可以顯著提高雜糧粉的胰脂肪酶活性抑制率，比較得出青稞超微粉的抑制率最高[9]。此外，不同濃度山藥多糖使胰脂肪酶活性降低，并且隨著鐵棍山藥多糖濃度的升高，胰脂肪酶的活性也隨之下降，呈現(xiàn)出一定的劑量依賴(lài)性[26]。此外，超微粉碎不僅有利于原料中營(yíng)養(yǎng)成分的溶解，而且有利于生物活性成分的提取，從而發(fā)揮其功能活性。相比于普通粉碎，超微粉碎得到的絲瓜果皮提取物對(duì)白細(xì)胞和炎癥細(xì)胞中的谷氨酸-丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶、腫瘤壞死因子-α、白細(xì)胞介素-1β和前列腺素2含量具有良好的抑制作用[27]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，懷山藥超微粉比普通粉表現(xiàn)出較高的胰脂肪酶活性抑制率，這為開(kāi)發(fā)適合年輕人青睞的山藥減肥餐提供了理論基礎(chǔ)。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)采用振動(dòng)式超微粉碎，研究了懷山藥粉在超微粉碎前后抗氧化活性和體外模擬消化特性的變化。本試驗(yàn)結(jié)果表明，超微粉碎能顯著提高懷山藥DPPH自由基清除率和Fe2+螯合能力，超微粉碎 5 min，懷山藥粉的DPPH自由基清除率比普通粉碎顯著提高37.20百分點(diǎn)。經(jīng)體外模擬消化后，懷山藥超微粉多糖得率顯著高于普通粉。此外，超微粉碎可以顯著提高懷山藥粉的胰脂肪酶活性抑制率，超微粉碎5 min胰脂肪酶活性抑制率較高。

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