超微粉碎对苦荞米与苦荞壳总黄酮的体外溶出影响

 左蕾蕾1，徐沛1，饶朝龙1，徐飞2

 1．成都中医药大学公共卫生学院（成都611137）；2．重庆品之源生物科技有限公司（重庆400039）

摘要考察两种超微粉碎方法对人工胃肠液中苦荞米与苦荞壳总黄酮溶出规律的影响。用振动超微粉碎机、气流超微粉碎机及万能粉碎机分别粉碎苦荞米和苦荞壳，以总黄酮溶出得率为指标，比较各粉体在浆法模拟的人工胃肠液中的溶出规律。相较普通粉碎对总黄酮在人工胃液和人工肠液中的溶出得率，对于苦荞米，气流超微粉碎均能极显著提高(p<0.01)，振动超微粉碎能在人工肠液中极显著提高(p<0.01),但在人工胃液中提高不显著(p>0.05);对于苦荞壳，两种超微粉碎均能极显著提高(p<0.01)，但振动超微粉碎在人工胃液中更高，气流超微粉碎在人工肠液中更高。超微粉碎技术能有效促进苦荞米与苦荞壳中总黄酮在人工胃肠液中的溶出。不同超微粉碎方式，促进作用不同。

关键词超微粉碎；苦荞米；苦荞壳；人工胃肠液：溶出

 苦荞麦( Tartary buckwheat)，又称苦荞、鞑靼荞麦，为荞麦属的两个栽培品种之一。苦荞的营养价值丰富，是唯一集七大营养素于一身的谷类作物，因此受到人们的青睐。然而常规苦荞加工中的副产物——苦荞麸皮及麦壳，由于口感粗糙苦涩、不易消化，加工利用率低，总共占苦荞种子总重的30%左右，造成极大的资源浪费。

  同时，随着科技的发展，超微粉碎技术日益成熟，作为一种新型食品加工高新技术被应用到许多食品的生产中，使得原本不能充分消化吸收或利用的原料重新被利用起来，增加了食品品种并提高了天然生物资源的利用率。相关研究也提示如果将苦荞壳和麸皮也进行超微粉碎，再添加到其它粮谷食品中，极有可能提高其粮营养保健价值。国旭丹在研究苦荞的酚含量、组成及其抗氧化性受组织结构影响时就发现苦荞壳和麸皮的多酚等抗氧化功能性物质高于常被食用部分。郑慧等利用行星式振动机对苦荞的麸皮进行超微粉碎，研究其提高苦荞麸皮中总黄酮的溶出率情况，还未见对黄酮含量也较高的苦荞壳进行超微粉碎后的溶出研究证明。且超微粉碎机械有多种类型，如高速旋转磨、容器驱动介质磨、气流式磨、介质搅拌磨和液体高液压磨等，粉碎效果各有不同。

 因此，拟通过容器驱动介质磨的振动磨和对喷式气流粉碎两种类型的超微粉碎机制备苦荞米和苦荞壳的超微粉，对比考察其对原料总黄酮在人工胃肠液中的溶出规律影响。为超微粉碎技术应用于苦养米与苦荞壳以提高粮谷食品的营养保健价值、促进苦荞副产物利用提供试验依据。

1  材料与方法

1.1材料

 原料：苦荞，四川省凉山彝族自治州州喜德县红莫镇桃源村农户提供；试验试剂：芦丁对照品，中国药品生物制品检定所；胃蛋白酶、胰酶，北京耀友科技有限公司；亚硝酸钠、硝酸铝、盐酸、氢氧化钠、磷酸二氢钾、无水乙醇等均为分析纯；蒸馏水。

1.2仪器与设备

 WZJ12型高频振动超微粉碎机（以下称“振动粉碎机”），济南健辰机械有限公司；MQP02中药气流超微粉碎机（简称“气流粉碎机”），淮坊埃尔派粉体技术设备有限公司；XL-10B密封型摇摆式万能高速粉碎机（以下称“万能粉碎机”），广州市旭辋机械设备有限公司；Mastersizer 2000 E型激光粒度仪，英国马尔文公司；PHS-3CB型pH计，上海越平科学仪器有限公司。

1.3方法

1.3.1原料预处理、超微粉与普通细粉制备

 原料经清洗除杂、晾晒、烘烤后，利用万能粉碎机粉碎30 s，筛分即得苦荞壳和筛下物苦荞米粗粉。

 苦荞米粗粉与苦荞壳再用万能粉碎机分别处理5 nun和10 min，制得苦荞米细粉和苦荞壳粉。将两种粉体分别分成3份，再进行如表1所示的粉碎处理，制备超微粉。并用激光粒度仪测定各粉体的粒度。

1.3.2总黄酮溶出得率测定与比较

  分别精密称取6份样品粉末50 g于1000 m L锥形瓶中，加入600 m L人工胃液（或肠液），混合均匀，调节水浴温度37℃±0.5℃，调整转速60 r/min（浆法），在0，0.5，1，2，3，4和5h时分别取出20mL，经真空抽滤浓缩后，用70%乙醇转移至150 mL容量瓶中，定容至刻度，得待测液。取适量待测液，以芦丁为对照品，采用NaNO2-AI(NO3)3-NaOH分光光度法测定代表成分总黄酮含量，按式(1)计算溶出得率。同时作平行样。用Excel和SPSS软件进行数据处理并作图，对比几种粉碎处理方式对苦荞米和苦荞壳的溶出影响的差异。

2结果与分析

2.1不同粉体的粒度测定结果

  对不同粉体的粒度用激光粒度仪测定，结果如表2所示。对苦荞米进行处理时，振动超微粉碎比气流超微粉碎能达到更细的粒度，但处理苦荞壳时却相反。这可能与原料本身的主要成分差异有关，苦荞米的主要成分为淀粉，而苦荞壳粉则含有大量的木质纤维，几乎不含淀粉。也可能与超微粉碎的作用原理，处理时间与处理量有关。

2.2不同粉碎方式下苦荞米总黄酮的溶出规律

 不同粉碎方式下苦荞米总黄酮在人工胃肠液中的溶出情况见图1和2。

 据图1可知，在人工胃液中，0～5 h内，随着体外溶出时间的延长，不同粉碎方式下苦荞米中黄酮类物质的溶出得率均呈上升趋势，但普通万能粉碎趋于平缓，超微粉碎仍较快。经方差分析不同粉碎方式对苦荞米总黄酮的溶出得率影响的Duncan多重比较得出，在该条件下，振动粉碎和万能粉碎的溶出得率无显著差异(p>0.05)，而气流超微粉碎的溶出得率极显著高于振动超微粉碎和万能粉碎(p<0.01)。

 结合表2分析，在人工胃液中，气流超微粉碎的苦荞米粒度比万能粉碎小，溶出得率最大，而振动超微粉碎的苦荞米粒度最小，溶出得率却与粒度最大的万能粉碎的相当。一方面，超微粉碎过程使得苦荞米粉体平均粒径减小，均匀性增加，在体外溶出过程中粉体与人工胃液接触表面积增大，更充分的接触可提高黄酮的溶出得率以及人体对黄酮类物质的吸收率。另一方面，可能是当粒度足够小，小到振动粉碎的粒度时，表面能增加，颗粒容易团聚，反而不利于有效成分溶出。但也有可能是苦荞米的主要成分为淀粉，易裂易碎，气流粉碎的高压气流带来的碰撞，摩擦和剪切等虽然没有使所有的颗粒达到足够小，但较大一些的颗粒已经开裂。在人工胃液的低pH，胃酶以及搅拌条件下，这些较大的颗粒中的黄酮类物质通过颗粒开裂浸润，淀粉降解以及蛋白质的酶解等也能够达到直至超过小颗粒的溶出效率。

 如图2所示，在人工肠液中，0～5 h内，随着体外溶出时间的延长，不同粉碎方式下苦荞米中黄酮类物质的溶出得率也均呈上升趋势，但普通万能粉碎趋于平缓，超微粉碎仍然较快。总体溶出得率不如在人工胃液中的高。经方差分析不同粉碎方式对苦荞米总黄酮的溶出得率影响的Duncan多重比较，各粉碎方式下的苦养米总黄酮的溶出得率的存在极显著性差异(p<0.01)，且高低顺序为：气流粉碎>振动粉碎>万能粉碎。

 由此可见，在人工肠液中，经由超微粉碎处理的苦养米明显比普通粉碎的溶出得率高。同在人工胃液中相似的是，气流粉碎的苦荞米溶出得率仍最高，不同的是振动粉碎也比万能粉碎高。可以理解为较在人工胃液中的溶出得率，普通粉碎的苦荞米溶出率降低得更多，而超微粉碎的降低得较少。结合表2的粒度分析，原因可能与在人工胃液中的相同，除可能是粒径的大小外，还可能是气流粉碎的苦养米中的较大颗粒已经开裂而较易溶出。且人工肠液偏中性，苦荞米的总体溶出率很可能因为淀粉不易降解而不如在胃液中的高。其中振动粉碎不如万能粉碎的降低得少，可能是粒度减小的影响不如消化液的酸性的增加和消化酶变化的影响大。

2.3不同粉碎方式下苦荞壳的溶出规律

 不同粉碎方式下苦荞壳总黄酮在人工胃肠液中的溶出情况见图3和4。

 如图3所示，在人工胃液中，0～5 h内，随着体外溶出时间的延长，不同粉碎方式下苦荞壳粉中黄酮类物质的溶出得率也均呈上升趋势。经方差分析不同粉碎方式对苦荞壳总黄酮的溶出得率影响的Duncan多重比较，各粉碎方式下的苦荞壳粉总黄酮的溶出得率存在极显著性差异(p<0.01)，且高低顺序为：振动粉碎>气流粉碎>万能粉碎。

 可见超微粉碎方式下的苦荞壳粉的溶出率均远高于普通粉碎。结合表l各粉体的粒度分析，与人工胃液中苦荞米的溶出相似的是，振动粉碎的苦荞壳粉粒度也介于另两种粉碎之间，但溶出得率最高。不同的是，粒度更低的气流粉碎苦荞壳超微粉也比万能粉碎明显高出很多。可能的原因与苦荞米在人工肠液中的相似，也可能是因为当粒度达到苦荞壳气流超微粉的粒度（见表2）程度时，pH的下降和胃酶存在的影响比粒度减小的影响大。

 如图4所示，在人工肠液中，0～5 h内，随着体外溶出时间的延长，不同粉碎方式下苦荞壳粉中黄酮类物质的溶出得率也均呈上升趋势。经方差分析不同粉碎方式对苦荞壳总黄酮的溶出得率影响的Duncan多重比较，各粉碎方式下的苦荞壳粉总黄酮的溶出得率存在极显著差异(p<0.01)，且高低顺序为：气流粉碎>振动粉碎>万能粉碎。

 结合表2分析，在人工肠液中，苦荞壳粉粒度越小，溶出得率越大。可能因为人工肠液偏中性，受pH酸性影响较小，因此粒度的大小与溶出得率能够成反比。但可能正因为偏中性，不利于其他物质降解，总黄酮总体溶出得率都不高。

3结论

 在模拟的人工胃肠液中，超微粉碎充分体现出其有效促进苦荞米与苦荞壳的黄酮类物质溶出的优异之处。但不同超微粉碎方式，促进作用有异。在0～5 h内，相较普通粉碎对总黄酮在人工胃液和人工肠液中的溶出得率，对于苦荞米，气流超微粉碎均能极显著提高(p<0.01)．振动超微粉碎能在人工肠液中极显著提高(p<0.01)，但在人工胃液中提高不显著(p>0.05)；对于苦荞壳，两种超微粉碎均能极显著提高(p<0.01)，但振动超微粉碎在人工胃液中更高，气流超微粉碎在人工肠液中更高。

  超微粉碎将普通粗粉进一步粉碎到超微结构后，使黄酮等有效成分更容易暴露出来，从而更有利于溶出和消化吸收。但在模拟的人工胃肠液中，不同超微粉碎的促进溶出作用呈现出一定差异。究其原因，苦养米和苦荞壳总黄酮的溶出受多方面因素影响。这不仅可能与超微粉碎设备的作用原理，处理时间和处理量等有关，而且当超微粉碎的粉体粒度达到足够小时，还要考虑另两方面的因素。一方面，要考虑可能是因为颗粒直径越来越小，分子间作用力不能忽略，表面能增大，微粉有重新结聚的倾向；另一方面要考虑如不同物质成分含量差异、消化液的酸碱性和消化酶的品种等影响。

 另外需要注意的是，试验主要考虑是直接食用时的溶出情况，后续还将研究在水或其他溶剂中的溶出度比较。该体外模拟试验与机体有较大差异，比如苦荞米含有较多淀粉，实际消化吸收时，通过唾液中的淀粉酶的酶解，淀粉颗粒可能已经高度降解，再进入胃液暂存和进入肠道消化吸收时情况则可能不同；再如模拟试验的溶出时间，特别是在人工肠液的溶出时间只有5h，较实际粉体在机体的停留时间短很多，从图中各溶出率的上升趋势可以预测，5h后，超微粉碎的粉体有望溶出更多的总黄酮，但促进作用有多大则需进一步验证。

 可以预见超微粉碎技术应用于苦荞米与苦荞壳的精深加工，有利于其有效成分在人体胃肠道的消化吸收，具体超微粉碎方式可根据原料差异等需求进行适当优选。经过超微粉碎深加工的苦荞米和苦荞壳，可以单独食用或加入各种类型的面粉，茶粉等食品原料中，提高相应食品的营养保健价值，同时促进苦荞资源的利用。