植物性食物如水果、蔬菜及大型可食用真菌等是人类膳食的重要组成部分,能够为食用者提供多种必需营养素及天然植化成分,发挥增强人群营养、调节人体机能、降低慢性疾病发病风险等独特功能。由于植物及大型真菌细胞壁结构强韧、不易被破坏,其中所含的营养素及功效成分的释放效率通常较低。超微粉碎是一种常见的能破坏植物性食物组织结构,进而提高其营养素释放效率的有效手段。目前有关植物性食物原料超微粉碎的研究主要集中在亚微米级粉体(1～10 μm)与较大颗粒粉体(>40μm)之间的理化性质的差异,得出的结论一般都是超微粉的性质更加优异,而对于不同超微粉碎程度(以平均粒径表征)对不同种类的水果、蔬菜及食用真菌理化性质如溶解度、分散性、吸附性、化学反应性和流动性等方面影响,以及超微粉碎程度对不同分子尺度的植化成分的稳定性、释放效率等影响的系统研究,却非常缺乏。本文拟通过研究几种可食植物组织在超微粉碎过程中粉体特性、理化性质、功能特性等方面的变化来系统的研究粒径与原料特性之间的关系。在对不同来源、归属原料进行系统分析后,从粒径与特征营养素释放及理化特性之间关系的角度揭示影响原料生物利用率的具体机制,并通过动物实验加以验证。力图兼顾营养价值提高并最大限度的减少过度粉碎。主要结论如下:1.西兰花超微粉碎处理与萝卜硫素等特征小分子营养成分释放效率的研究。首先以萝卜硫素含量为评价指标,确定新鲜西兰花最优热烫条件:58℃条件下热烫13 min。在此条件下对西兰花进行热烫和干燥处理,并制得一系列不同粒径分布的粉体。粉体特性方面,随着粒径的减小,西兰花粉比表面积逐渐增大,L*值增加、b*值增大、a*值减小、△E*值降低。随着西兰花粉粒径的逐渐变小,堆积密度大幅增加、休止角和滑动角呈现减小趋势;WSI逐渐提高而WHC和SC却先增大后减小,并在34.38 μm时达到最大。随着粒径的减小,西兰花提取物DPPH自由基和ABTS自由基的清除能力均逐渐升高。较细的西兰花粉提取物的DPPH和ABTS自由基清除能力较强。粒径小于等于27.32 μm的西兰花粉提取物表现出较强的自由基清除能力,但是各组之间差异不显著。西兰花粉中特征小分子营养成分在模拟胃液、肠液中的溶出随着时间的增加显著增加。相同的溶出时间,随着粒径的减小,特征营养成分的溶出显著提高。综合考虑超微粉碎对西兰花粉水合特性、抗氧化特性及特征小分子营养素溶出的影响,西兰花粉的适宜粉碎粒度为30 μm左右。2.铁皮石斛超微粉碎处理与石斛多糖等特征性大分子营养成分释放效率的研究。首先以石斛多糖和石斛碱含量为评价指标,确定新鲜铁皮石斛最优干燥条件:60℃鼓风干燥。在最适干燥条件下对铁皮石斛进行脱水干制并制得一系列不同粒径分布的粉体。随着粒径的减小,铁皮石斛粉的比表面积增大、体积平均粒径和表面积平均粒径逐渐减小,且差异显著。与粗粉相比,粒径较小的粉体通常具有较好的物理化学性质。然而并非越小越好。铁皮石斛粉抗氧化成分的提取率及抗氧化活性随着粒径的减小逐渐提高。粒径小于等于29.6μm时,多酚类物质的提取率最高,但差异不显著。抗氧化活性与TPC和TFC的含量显著呈现显著的相关性。粒径小于等于29.6μm的细粉具有最高的DPPH自由基清除活性和总抗氧化活性;粒径小于21.3 μm的细粉表现出足够的ABTS自由基清除能力;粒径小于12.1 μm的细粉表现出足够的羟自由基清除能力。不同粒径铁皮石斛粉中蛋白质、多糖和WSS溶出率在初始阶段具有较高溶解效率,随着时间的增加逐渐达到平衡。随着尺寸的减小,粉体达到溶解平衡所需的时间显著减少。粒径小于等于29.6 μm的铁皮石斛粉的蛋白质溶出效率差异不显著;粒径小于等于21.3μm的铁皮石斛粉末的多糖溶出效率差异不显著;粒径小于等于29.6μm的超细样品的最大WSS提取率为45%左右,且差异不显著。铁皮石斛特征营养成分(蛋白质、多糖和可溶性固形物)的溶出率、抗氧化成分含量(TPC和TFC)和抗氧化活性随着颗粒尺寸的减小逐渐增加,随后达到平衡。综合考虑,铁皮石斛的适宜粉碎粒度为20μm左右。3.芦笋纤维超微粉碎处理与芦笋纤维粉理化特性变化的研究。随着芦笋纤维粉粒径减小,比表面积显著增加;WHC、OHC和SC先升高后降低,在30μm左右时WHC、OHC和SC达到最大;可溶性随着粒径的减小而显著增加。其中粒径为3.18±0.8μm的样品的可溶解性达13.25 ±2.36%;芦笋纤维粉的流动性随着粒径的减小而先增大后减小。芦笋纤维粉表观粘度随着粒径减小而显著降低。超微粉碎处理后,芦笋总膳食纤维含量的降低。随着粒径的减小,不溶性膳食纤维含量逐渐降低,而可溶性膳食纤维含量逐渐增加。随着粒径的减小,游离和结合多酚类和黄酮类化合物均显著增加;芦笋纤维粉对亚硝酸根离子的吸附能力(NIAC)逐渐增强,粒径为9.97μm和3.18μm的样品的NIAC差异不显著。随着粒径的减小,相同时间点透析液中葡萄糖含量逐渐降低。粒径为9.97 μm和3.18 μm的样品表现出了最大的葡萄糖吸附作用和较小的葡萄糖最大扩散速度。考虑芦笋纤维水合特性和粉体特性的变化规律,其适宜的加工粒径范围为25 μm左右;考虑芦笋纤维粉抗氧化成分含量、膳食纤维组成及功能特性的变化,其适宜粉碎粒度为10 μm左右。4.不同粒径芦笋纤维粉对肠道功能和健康影响。动物实验证明,三种粒径分布芦笋纤维粉均有一定的润肠通便功效。与模型组相比,三种粒径分布芦笋纤维粉均能够显著改善便秘,提高小肠推进率。但SG0.03组和SG0.01组之间的小肠推进率差异不显著。排便实验中,不同粒径芦笋纤维粉组小鼠首粒黑便时间和6h排便总质量与模型组相比差异显著,SG0.03组和SG0.01组之间差异不显著。灌胃不同粒径分布芦笋纤维粉能够显著降低盲肠中氨的浓度。相比较SG0.08组,SG0.03和SG0.01组的效果更佳明显,但二者之间的效果差异不显著。三种粒径分布芦笋纤维粉显著影响小鼠粪便干重,但是SG0.03和SG0.01组小鼠粪便干重差异不显著。与空白组相比,较小的粒径分布的芦笋纤维粉在抑制粪便细菌酶活性方面作用更强,SG0.03和SG0.01的效果差异不显著。结合不同粒径芦笋纤维粉水合特性的趋势可以得出,在改善肠道健康方面,SG0.03(～30 μm)的粒径分布即可满足要求。5.超微粉碎西兰花粉在面团中的应用特性。粒径为30μm的西兰花超微粉能够提高小麦粉的糊化温度。小麦粉的峰值粘度、谷值粘度、最终粘度和回生粘度随着西兰花超微粉含量的增加而显著降低。西兰花超微粉对小麦面筋蛋白的稀释导致面团强度的弱化,然而,西兰花超微粉和淀粉分子之间的相互作用补偿了由于面筋蛋白被稀释而产生的强度减弱。添加西兰花超微粉能够增加面团的弹性模量(G’)和粘性模量(G”)。但是面团的固有流变性没有改变,仍然具有相同的G’>G"趋势(tanδ<1)。适当比例的西兰花超微粉对面包的体积非常重要。较高的西兰花超微粉可能导致面团过于柔软而不能很好的持气,从而减少面包体积。添加3%、6%和9%的西兰花超微粉面包的比容与空白组相比差异不显著。而西兰花超微粉比例提高至12%和15%时,面包的比容显著降低。随着西兰花超微粉比例的增加,面包的回复性和内聚性显著降低,而咀嚼性和粘着性则显著升高,说明西兰花超微粉的大量添加会使面包心硬度增加、缺乏弹性且粘牙,对产品品质的影响较大。通过感官评价可以得出,西兰花粉超微粉添加量在9%以内时,产品的可接受度较高。