付曉康 蘇 玉 黃 亮 徐田輝 賀 便

(特醫(yī)食品加工湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；中南林業(yè)科技大學(xué)1，長沙 410004) (中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院2，長沙 410004)

膳食纖維是人類飲食中必不可少的成分，可以降低冠心病、糖尿病和肥胖的風(fēng)險(xiǎn)，有助于減少便秘、憩室病和其他消化道疾病的發(fā)生率[1]。米糠是谷物加工業(yè)中的副產(chǎn)品，富含膳食纖維，可以用于改善人們的飲食結(jié)構(gòu)。國內(nèi)外對(duì)米糠膳食纖維研究和應(yīng)用的重視程度不斷增加，并在2018年發(fā)布了我國國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)米糠開發(fā)系列產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

米糠中的膳食纖維按其溶解性不同可分為可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維[2]。膳食纖維中可溶性膳食纖維的含量是評(píng)價(jià)膳食纖維生理功能的一個(gè)重要指標(biāo)。然而，米糠中的膳食纖維多為不溶性膳食纖維，這就限制了其更好地發(fā)揮功能作用。因此，對(duì)米糠膳食纖維進(jìn)行改性，以提高可溶性膳食纖維含量成為了國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。

利用蒸汽爆破法預(yù)處理膳食纖維，成本低、能耗少、無污染，是現(xiàn)今研究者比較青睞的技術(shù)，蒸汽爆破技術(shù)是先通過高壓蒸汽進(jìn)入材料表面的孔隙，細(xì)胞的環(huán)境變成熱蒸汽和熱液態(tài)水，其中半纖維素被分解，減小了纖維連接的強(qiáng)度，為爆破提供了選擇性的機(jī)械分離。作為預(yù)處理方法，蒸汽爆炸逐漸應(yīng)用于厭氧秸稈發(fā)酵、纖維素燃料乙醇發(fā)酵等技術(shù)領(lǐng)域。目前，蒸汽爆破在食品中的應(yīng)用還很少，范麗等[3]將玉米芯汽爆處理后酶解制備低聚木糖，郭娜[4]將小麥麩皮纖維汽爆處理后進(jìn)行酶解糖化，張燕鵬等[5]采用蒸汽爆破輔助提取高溫豆粕中的蛋白質(zhì)，馬永強(qiáng)等[6]將高溫變性米糠進(jìn)行汽爆處理以提高蛋白提取率，均取得了一定的效果。Wang等[7]報(bào)道柑橘皮經(jīng)蒸汽爆破和稀酸浸泡處理后，可溶性膳食纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)從8.04%上升到33.74%。

超微粉碎技術(shù)是一種高速度、少污染、原料高利用率的新型食品加工方法[8]，超微粉碎后的食物原料顆粒具有粒徑細(xì)且均勻、易被發(fā)酵酶解、利于吸收的特點(diǎn)[9]。劉達(dá)玉等[10]利用超微粉碎技術(shù)結(jié)合擠壓膨化技術(shù)對(duì)薯渣膳食纖維進(jìn)行改性，提高了可溶性膳食纖維的比例和感官品質(zhì)，成品中的總膳食纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)80.70%、可溶性膳食纖維達(dá)8.13%，而未經(jīng)改性的產(chǎn)品中可溶性膳食纖維僅有2.85%。高虹等[11]研究發(fā)現(xiàn)香菇柄中的膳食纖維經(jīng)超微化處理之后物理性質(zhì)發(fā)生改變，生理活性與處理前相比大大增強(qiáng)，總膳食纖維含量和可溶性膳食纖維含量均得到明顯提高。

目前，從米糠中提取和分析膳食纖維的基礎(chǔ)研究進(jìn)展比較緩慢，加強(qiáng)對(duì)米糠纖維的基礎(chǔ)研究，探究提高米糠膳食纖維理化性質(zhì)合適的物理改性方法，將有助于開發(fā)更具針對(duì)性功能性食品。本實(shí)驗(yàn)以脫脂米糠為原料，通過最優(yōu)的蒸汽爆破方案進(jìn)行改性處理，再通過復(fù)合酶解法提取米糠膳食纖維，將提取的米糠膳食纖維用氣流粉碎和納米沖擊磨進(jìn)行超微化處理，研究復(fù)合改性對(duì)米糠膳食纖維 結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、生理功能等方面的影響，為蒸汽爆破-超微粉碎預(yù)處理技術(shù)研究和工業(yè)化應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

脫脂米糠：實(shí)驗(yàn)室自制；糖化酶(100 U/mg)；α-淀粉酶(10 U/mg)、堿性蛋白酶(100 U/mg)；二水合磷酸二氫鈉、十二水合磷酸氫二鈉、無水乙醇、石油醚、氫氧化鈉、鹽酸、溴化鉀、葡萄糖、氯化氫、硝酸銀、氯化鈉等試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

FW-400A萬能粉碎機(jī)； s hA-C恒溫震蕩水浴鍋；2.5-10馬弗爐；K9840自動(dòng)凱氏定氮儀；A-1000 s水流抽氣機(jī)；QB s-80型蒸汽爆破工藝實(shí)驗(yàn)臺(tái)；AO微型氣流粉碎機(jī)；CJM-sY-B1型高能納米沖擊磨。JL-1178型激光粒度分析儀；IRTracer-100 傅里葉紅外光譜儀；UV-1800紫外可見分析光度計(jì)； sU8000冷場發(fā)射掃描電鏡；Ms400加熱型磁力攪拌器。

1.3 方法

1.3.1 蒸汽爆破預(yù)處理脫脂米糠

稱取100 g 脫脂米糠放入蒸汽爆破實(shí)驗(yàn)臺(tái)的汽爆缸中，擰上活塞，設(shè)置一定的蒸汽爆破時(shí)間和壓力，高溫高壓的氣體從進(jìn)氣閥進(jìn)入到氣缸中，到達(dá)給定的時(shí)間后，進(jìn)氣閥門關(guān)閉，瞬間解壓，完成物料的爆破，收集爆破后的脫脂米糠，于棕瓶內(nèi)常溫保存。

1.3.2 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取蒸汽爆破時(shí)的蒸汽壓強(qiáng)、維壓時(shí)間作為影響米糠膳食纖維可溶性膳食纖維含量大小變化的兩個(gè)單因素，在原料質(zhì)量一定，通過篩的目數(shù)一定，爆破時(shí)溫度一定的前提下，蒸汽壓力設(shè)置0.3、0.6、0.9、1.2、1.5 MPa五個(gè)水平。維壓時(shí)間設(shè)置120、180、240、300、360 s五個(gè)水平。

1.3.3 復(fù)合酶解法提取米糠膳食纖維

預(yù)處理后的脫脂米糠60 ℃烘干，粉碎過100目篩，調(diào)pH至4.5，于60 ℃水浴攪拌2 h，與蒸餾水以料液比1∶12(m∶V)混勻煮沸30 min，調(diào)節(jié)溶液pH 6.5加入0.3%α-淀粉酶，95 ℃酶解30 min，調(diào)節(jié)溶液 pH 7.5加入0.6%堿性蛋白酶，60 ℃酶解2 h后加入糖化酶繼續(xù)60 ℃酶解30 min。取少量溶液測試，與碘液融合若不顯藍(lán)色表明已經(jīng)糖化完全，再沸水浴10 min滅酶，冷卻至室溫；濾渣水洗至中性烘干即為不可溶性膳食纖維，濾液加4倍體積95%乙醇沉淀過夜，濾液經(jīng)離心機(jī)8 000 r/ min離心10 min，收集沉淀物，60 ℃干燥后即為可溶性膳食纖維。

1.3.4 主要基本成分測定

基本成分：水分參照GB 5009.3—2016中的重量法測定；蛋白質(zhì)參照GB 5009.5—2016通過自動(dòng)凱氏定氮儀測定，折算系數(shù)5.95；脂肪參照GB 5009.6—2016中的索氏抽提法測定；灰分參照GB 5009.4—2016中的直接灰化法；DF (TDF、可溶性膳食纖維、不可溶性膳食纖維)的含量測定參照GB 5009.88-2014測定；淀粉參照GB 5009.9—2016中的酶水解法測定。

1.3.5 超微化處理

將經(jīng)蒸汽爆破預(yù)處理的米糠膳食纖維制備的采用萬能粉碎機(jī)粉碎10 min過100目篩得到的物料為C-米糠膳食纖維；氣流粉碎機(jī)以粉碎壓力1.15～1.25 MPa，研磨30 min，通過氣流分級(jí)得到的物料為 s-M-米糠膳食纖維；取米糠膳食纖維置于高能納米球磨機(jī)中干法粉碎6 h，不添加任何抗結(jié)塊劑、助磨劑，在粉碎過程中通入循環(huán)冷卻水使溫度保持在30 ℃以下，粉碎選用強(qiáng)化不銹鋼磨罐，氧化鋯球?yàn)槟ソ?，球料體積比2∶1，氣流分級(jí)得到的物料為 s-N-米糠膳食纖維，處理后的米糠膳食纖維于棕色瓶中室溫儲(chǔ)藏備用。

1.3.6 粒徑及比表面積的測定

采用激光粒度分析儀對(duì)米糠膳食纖維粉末粒徑進(jìn)行測定[12]。用空氣作為分散劑，取適量的米糠膳食纖維，超聲輔助使其分散均勻，設(shè)定折射率1.510，介質(zhì)折射率1.33，粒徑測定范圍 0.01～2 000 μm。

1.3.7 傅里葉紅外光譜

在充分干燥的環(huán)境中，取2 mg適當(dāng)干燥的樣品，加入200 mg充分干燥的溴化鉀粉末于瑪瑙研缽中，研磨直至完全研細(xì)混勻，將研磨好的粉末均勻加入壓膜器內(nèi)，壓片5 min，然后迅速取出放入儀器中進(jìn)行掃描，掃描波數(shù)400～4 000 cm-1，掃描次數(shù)32次，掃描分辨率4 cm-1。

1.3.8 掃描電鏡

取適量干燥的樣品用導(dǎo)電膠固定在樣品臺(tái)上，噴金 100 s，加速電壓逐步從低到高升到5 kV，工作距離10 mm，在不同的放大倍數(shù)下觀察樣品顆粒的形貌，拍照分析樣品形貌的變化。

1.3.9 水合性質(zhì)

參考徐驅(qū)霧[13]的方法測定米糠膳食纖維的基本水合性質(zhì)：持水力、膨脹力、結(jié)合水力、持油力。

1.3.10 葡萄糖吸收能力

參照阮傳英[14]等的方法，準(zhǔn)確稱取1.00 g樣品放入100 mL 100 mmol/L的葡萄糖溶液(pH 7.0)中。38 ℃下磁力攪拌7 h。然后3 000 r/min下離心25 min，在505 nm下測定上清液中葡萄糖含量，同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)。葡萄糖吸附量按式(1)計(jì)算：

吸附量/mg/g=

(1)

1.3.11 陽離子交換能力[15]

將樣品浸入0.1 mol/L HCl溶液中，48 h后用蒸餾水去除過量的酸，用10%的AgNO3溶液鑒定不含有氯離子為止，冷凍干燥。準(zhǔn)確稱取0.250 g處理過的干燥樣品分散于100 mL 5% NaCl溶液中，磁力攪拌器攪拌，用0.01 mol/L NaOH慢慢滴定，記錄pH值。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

所有實(shí)驗(yàn)平行3次，數(shù)據(jù)采用Excel 2016進(jìn)行處理，結(jié)果均用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示。通過SPSS22.0 分析數(shù)據(jù)，采用方差分析和t檢驗(yàn)，P<0.05有顯著差異，P<0.01有極顯著差異,采用Origin2017作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 蒸汽爆破時(shí)蒸汽壓力對(duì)可溶性膳食纖維含量變化的影響

由圖1分析可知，在蒸汽壓力為0.3～0.6 MPa時(shí)樣品可溶性膳食纖維的得率明顯上升，并在0.6 MPa時(shí)達(dá)到最高；而在0.6～1.5 MPa范圍內(nèi)時(shí)，樣品的可溶性膳食纖維得率顯著降低。由此可見，蒸汽爆破時(shí)蒸汽壓力并非越高越好，在適宜的壓力下進(jìn)行處理，可溶性膳食纖維的含量才能達(dá)到最高值。脫脂米糠經(jīng)蒸汽爆破處理后，由于汽爆處理使纖維緊密的結(jié)構(gòu)變得疏松，部分不溶性的木葡聚糖和半乳甘露聚糖可能斷裂某些連續(xù)鍵轉(zhuǎn)變成可溶性的木葡聚糖和半乳甘露聚糖[16]，導(dǎo)致可溶性膳食纖維含量增多。汽爆強(qiáng)度過高時(shí)，蒸汽壓強(qiáng)過大，突然減壓時(shí)水蒸氣急速膨脹作用力過強(qiáng)，焦糖化反應(yīng)加劇，組成可溶性膳食纖維的半乳甘露聚糖和木葡聚糖發(fā)生降解，使得可溶性膳食纖維含量減少。

圖1 蒸汽爆破時(shí)蒸汽壓力對(duì)可溶性膳食纖維含量變化的影響

2.2 蒸汽爆破時(shí)維壓時(shí)間對(duì)可溶性膳食纖維含量變化的影響

由圖2分析可知，在維壓時(shí)間為120～300 s時(shí)樣品可溶性膳食纖維得率明顯上升，并在300 s時(shí)達(dá)到最高；而在300～360 s時(shí)，樣品的可溶性膳食纖維得率顯著降低。維壓時(shí)間的長短，影響到物料中半纖維素的降解和木質(zhì)素的軟化程度以及介質(zhì)的滲透程度[17]，適宜的維壓時(shí)間可以提高可溶性膳食纖維的得率，但時(shí)間過長可能會(huì)使纖維過度降解，使可溶性膳食纖維減少。

圖2 蒸汽爆破時(shí)維壓時(shí)間對(duì)可溶性膳食纖維含量變化的影響

2.3 響應(yīng)面優(yōu)化蒸汽爆破輔助提取米糠膳食纖維可溶性膳食纖維的工藝實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)進(jìn)行二因素三水平的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。以蒸汽爆破時(shí)的蒸汽壓強(qiáng)、維壓時(shí)間為自變量，以米糠膳食纖維中可溶性膳食纖維得率Y為響應(yīng)值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

運(yùn)用 Design Expert 10軟件對(duì)9個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸計(jì)算，建立二次響應(yīng)面回歸模型，由模型分析得到多項(xiàng)式回歸方程：

Y=6.64+0.042A+0.013B-0.51AB-0.93A2-0.50B2。

表2 回歸方程方差分析結(jié)果

注：**差異極顯著(P<0.01)。

結(jié)合二次回歸方程及表2可知，二次項(xiàng)AB具有顯著的交互作用(P<0.05)。通過響應(yīng)面立體圖和等高線平面圖可解釋說明實(shí)驗(yàn)中自變量和因變量的關(guān)系，如圖3所示。蒸汽爆破時(shí)的蒸汽壓強(qiáng)和維壓時(shí)間的交互作用影響了可溶性膳食纖維含量，曲面坡度陡峭。在其他條件均相同的情況下，二者的交互作用結(jié)果顯示最優(yōu)值分別為0.6 MPa和300 s，可溶性膳食纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最大值為6.97%。從圖3可以看出，響應(yīng)值對(duì)蒸汽壓強(qiáng)的變化比對(duì)維壓時(shí)間的變化更為敏感。

利用響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，采用通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)原理，得到蒸汽爆破處理后可溶性膳食纖維得率的最佳組合條件為：蒸汽壓力0.631 MPa，維壓時(shí)間302.866 s，此條件下可溶性膳食纖維得率為6.987%。

圖3 蒸汽壓強(qiáng)和維壓時(shí)間對(duì)可溶性膳食纖維得率的交互作用響應(yīng)面模型

2.4 蒸汽爆破-超微粉碎前后米糠膳食纖維主要基本成分的變化

由表3可以看出，蒸汽爆破-超微粉碎處理前后米糠膳食纖維中的基本成分沒有發(fā)生明顯變化，不可溶性膳食纖維含量顯著降低，而可溶性膳食纖維含量有一定程度的升高?？赡苁怯捎谠诔⒎鬯闄C(jī)的各種強(qiáng)力作用下，不溶性果膠化合物如半纖維素和部分不溶的阿拉伯木聚糖發(fā)生熔融現(xiàn)象或連接鍵斷裂，并將其轉(zhuǎn)化成水溶性聚合物組分[18]。

表3 米糠膳食纖維的基本成分/g/100 g

注：同一列不同字母表示不同樣品間差異顯著(P<0.05)，余同。

2.5 蒸汽爆破-超微粉碎對(duì)米糠膳食纖維粒徑及比表面積的影響

超微化處理前后米糠膳食纖維的粒徑及比表面積數(shù)據(jù)見表4。由表4可知，其粒徑大小順序?yàn)椋?s-米糠膳食纖維>C-米糠膳食纖維>s-M-米糠膳食纖維> s-N-米糠膳食纖維，且分布范圍不對(duì)稱。分析可知，C-米糠膳食纖維、s-米糠膳食纖維、s-M-米糠膳食纖維、s-N-米糠膳食纖維的體積平均粒徑分別為107.01、133.93、21.15、11.78 μm，與C-米糠膳食纖維相比， s-M-米糠膳食纖維和 s-N-米糠膳食纖維分別降低了80.2%和89%，比表面積增大了12.25倍和20.65倍。梅新等[19]研究表明膳食纖維經(jīng)超微化改性后，其常見的物化特性會(huì)造成顯著性的變化。

表4 米糠膳食纖維粒徑分布及比表面積

2.6 米糠膳食纖維的紅外光譜分析

圖4 米糠膳食纖維傅里葉紅外光譜圖

2.7 米糠膳食纖維的掃描電鏡分析

對(duì)米糠膳食纖維進(jìn)行超微結(jié)構(gòu)分析得到電鏡掃描圖如圖5，微化處理前后米糠膳食纖維顆粒的表面形貌發(fā)生了較大的變化。圖5a為C-米糠膳食纖維，未經(jīng)處理過的米糠膳食纖維結(jié)構(gòu)規(guī)律緊湊，表面光滑規(guī)整，內(nèi)部則呈中空的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分布。圖5b為經(jīng)蒸汽爆破處理的米糠膳食纖維，在×10.0 k倍數(shù)下觀察發(fā)現(xiàn)其纖維結(jié)構(gòu)被裂解，呈碎塊狀，表面凹凸不整，結(jié)構(gòu)松散。經(jīng)氣流粉碎處理的米糠膳食纖維見圖5c，在×60倍數(shù)下可以看出其顆粒明顯減小，表面的蜂窩狀結(jié)構(gòu)變得更加密集，這使其比表面積增大，分子內(nèi)部更多的基團(tuán)外露，進(jìn)而改善其水合性質(zhì)能。觀察圖5d1可知，在×60倍數(shù)下， s-N-米糠膳食纖維較其他3種樣品顆粒顯著減小，這與粒徑的測定結(jié)果一致；從圖5d2可以觀察到，米糠膳食纖維由于納米粉碎時(shí)的高速剪切力，結(jié)構(gòu)分散，多為形狀不規(guī)則的小片狀物且顆粒較小，空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)消失，呈片層狀結(jié)構(gòu)，其比表面積顯著增加，可能是由于米糠膳食纖維經(jīng)納米粉碎處理后，分子鏈斷裂，不可溶性膳食纖維分解成可溶性膳食纖維，分子量相對(duì)降低，聚合度減小，這與紅外光譜測定結(jié)果相同。

注：a為C-米糠膳食纖維，b為 s-米糠膳食纖維，c為 s-M-米糠膳食纖維、d為 s-N-米糠膳食纖維；1為×60倍數(shù)，2為×1.0 k倍數(shù),3為×10.0 k倍數(shù)。圖5 米糠膳食纖維電鏡掃描圖

2.8 蒸汽爆破-超微粉碎對(duì)米糠膳食纖維水合性質(zhì)的影響

米糠膳食纖維具有良好的持水性、持油性、膨脹力和結(jié)合水力等，與其結(jié)構(gòu)組成密切相關(guān)，能進(jìn)一步反映其生理功能。表5為蒸汽爆破-超微粉碎前后米糠膳食纖維的水合性質(zhì)及持油力的變化。分析表5可知，經(jīng)預(yù)處理過的米糠膳食纖維的膨脹力和持油力有明顯提高，與C-米糠膳食纖維相比， s-N-米糠膳食纖維的膨脹力和持油力得到了顯著的提升，這是因?yàn)樯攀忱w維大分子結(jié)構(gòu)被破壞，影響了其整體的理化性質(zhì)，反而使其對(duì)小分子的吸附性變強(qiáng)；但隨著米糠膳食纖維的進(jìn)一步細(xì)化得到了 s-N-米糠膳食纖維，其持水力和結(jié)合水力都顯著下降，其原因可能是在粉碎過程中，在機(jī)械的作用下使米糠膳食纖維顆粒毛細(xì)結(jié)構(gòu)部分和纖維基質(zhì)被破壞和損壞，其致密的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)遭到損壞，使原本通過氫鍵存留在多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部空隙間的水分被釋放出來，造成米糠膳食纖維對(duì)水分的束縛減小，最終導(dǎo)致持水力和結(jié)合水力下降[23][24]。以上得出的米糠膳食纖維的理化性質(zhì)與李倫等[25]、藍(lán)海軍等[26]、Raghavendra等[27]的研究結(jié)果基本一致。

表5 米糠膳食纖維的理化性質(zhì)

2.9 蒸汽爆破-超微粉碎對(duì)米糠膳食纖維葡萄糖吸收能力的影響

由圖6可以看出，經(jīng)過預(yù)處理的米糠膳食纖維對(duì)葡萄糖吸附能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于未經(jīng)處理的，其中 s-N-米糠膳食纖維的吸附量最高，為C-米糠膳食纖維的4.47倍。蒸汽爆破和超微粉碎的雙重處理使米糠膳食纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得疏松，比表面積增大，顆粒之間產(chǎn)生了孔縫和間隙，內(nèi)部的溶質(zhì)進(jìn)入纖維內(nèi)部相對(duì)更加容易，并且將網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)打開，變成片層狀結(jié)構(gòu)，其中的功能集團(tuán)暴露，使吸附葡萄糖的能力增強(qiáng)了，表明米糠膳食纖維能一定程度的降低小腸中的葡萄糖濃度；而C-米糠膳食纖維結(jié)構(gòu)致密，許多功能基團(tuán)被包圍在內(nèi)部，很難發(fā)揮其吸附作用，此結(jié)果與米糠膳食纖維掃描電鏡分析結(jié)果一致。

圖6 米糠膳食纖維的葡萄糖吸附量

2.10蒸汽爆破-超微粉碎對(duì)米糠膳食纖維陽離子交換能力的影響

陽離子交換能力是膳食纖維的重要物理性質(zhì)。膳食纖維的陽離子交換能力受膳食纖維的粒徑以及化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響[28]。經(jīng)復(fù)合改性后的米糠膳食纖維較未改性相比，對(duì)陽離子交換能力增強(qiáng)，是因?yàn)樯攀忱w維經(jīng)改性后，其結(jié)構(gòu)暴露出更多的羥基和羧基等側(cè)鏈基團(tuán)，增強(qiáng)其陽離子交換能力；但劉靜娜等[29]研究表明，曲線的斜率越大其陽離子交換能力越差，由圖7可見 s-N-米糠膳食纖維的斜率最大，所以其陽離子交換能力與另外兩種經(jīng)預(yù)處理的樣品相比相對(duì)較弱；李倫等[25]研究超微粉碎對(duì)米糠膳食纖維陽離子交換能力的影響，當(dāng)粒徑小于20 μm時(shí)，其陽離子交換能力逐漸下降，是由于過度的粉碎容易破壞其化學(xué)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的，這與米糠膳食纖維粒徑測定結(jié)果相同。

圖7 米糠膳食纖維對(duì)陽離子交換的影響

3 結(jié)論

通過蒸汽爆破-超微粉碎處理后米糠膳食纖維的粒徑明顯減小，比表面積顯著增加，持水性、持油性和陽離子交換能力提升，膨脹力和結(jié)合水力降低，可溶性膳食纖維占比和提取率顯著增加；蒸汽爆破和超微粉碎處理前后米糠膳食纖維的化學(xué)成分沒有明顯改變，紅外光譜中沒有新的吸收峰出現(xiàn)，其特征吸收峰的峰型、位置及峰的數(shù)量均未有顯著變化，最大限度的保留了生理活性成分；米糠膳食纖維通過復(fù)合改性處理后，吸收葡萄糖的能力顯著增強(qiáng)，更有助于降低小腸中的葡萄糖濃度，對(duì)于糖尿病的治療可能有幫助。