低温带皮菜籽粕微粉的不同粒级部分的功能特性

冯世坤 王卫国 任志辉 宋永鑫 刘小芳 刘德徽

（河南工业大学生物工程学院，郑州 450001）

低温带皮菜籽粕微粉的不同粒级部分的功能特性

冯世坤 王卫国 任志辉 宋永鑫 刘小芳 刘德徽

（河南工业大学生物工程学院，郑州 450001）

为研究低温带皮菜籽粕微粉的不同粒级部分的功能特性，以经低温脱脂的带皮菜籽粕为原料，经微粉碎后筛分成212～425μm、150～212μm和106～150μm的3个不同粒级的微粉样品，检测这些样品的吸水性、吸油性、乳化性和乳化稳定性、蛋白质体外消化率。结果表明：①3个不同粒级的微粉样品之间的粗纤维含量存在显著差异，表明三者的结构组成成分有一定差异。②3个微粉样品的乳化活性和乳化稳定性随粒度级别的减小而显著增加（P＜0.01）。③3个微粉样品的蛋白质体外消化率随粒度级别的减小而显著增加（P＜0.01）。④不同粒级带皮菜籽粕微粉样品的吸水性与吸油性受其结构组成物质不同和粒度的双重影响，与粒度的相关性不明显。

低温带皮菜籽粕 微粉 粒级 功能特性

菜籽粕作为主要蛋白原料之一，在生产过程中大量使用，特别是在水产饲料中使用的比例较大。菜籽饼粕的蛋白质量分数一般为35%～45%，且资源较丰富。菜籽粕的氨基酸组成较为平衡，与联合国粮农组织（FAO）和世界卫生组织（WHO）推荐的人体氨基酸需要比例相接近［1］。

未变性菜籽蛋白有着良好功能特性［2-4］，已成为国际水产动物营养研究的热点。周小泉等［5］就不同干热处理对菜籽蛋白功能特性的影响做了较系统的研究，结果表明，过度热处理会显著劣化菜籽蛋白的功能特性，包括吸水性、吸油性、乳化性、乳化稳定性、溶解度，并降低菜籽蛋白的消化率。菜籽粕是菜籽经不同工艺脱脂后的剩余物，由于包含皮层和其他非蛋白成分，其功能特性和动物消化利用特性会不同于纯菜籽蛋白，进而会影响颗粒饲料的加工质量与消化利用率等。粉碎粒度亦可能影响菜籽粕的功能特性，因而应有一个最佳的粉碎粒度或粒度范围［6］。已有研究表明，适宜的粉碎粒度可显著提高蛋白质及干物质的消化率［7-9］。而有关带皮菜籽粕微粉的不同粒级部分的功能特性的研究鲜见报道。本试验旨在研究低温脱脂带皮菜籽粕微粉的不同粒级部分的功能特性，以期为其开发和利用提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

油菜籽（秦油一号）：市售；胃蛋白酶（1∶3000）、胰蛋白酶（1∶250）：北京海贤技贸有限公司生产。

1.2 主要设备仪器

震动分级筛：河南省鹤壁市华通分析仪器有限公司；分析筛：新乡同心机械有限公司；FW～200高速万能粉碎机：成都名驰仪器有限责任公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品制备

提油：将菜籽粉碎通过2 mm孔径筛片后，用索氏提取法提油，用乙醚作为提油溶剂，每次处理样品100 g左右，提油时间约为20 h，水浴温度为45℃，提过油的菜籽粕在瓷盘中晾干后备用。

不同粒级试样制备：将提油后的低温菜籽粕用旋风粉碎机微粉碎，用0.425 mm（40目）、0.212 mm（70目）、0.150 mm（100目）、0.106 mm（140目）分析筛筛分得到粒度范围为212～425μm、150～212μm和106～150μm的微粉样品1、微粉样品2和微粉样品3。

对照样品：直接取旋风粉碎机粉碎过的菜籽粕作对照样品。样品的粒度用几何平均粒度表示，测定方法按照王卫国等［10］提出的四层筛法测定。

1.3.2 蛋白含量测定

按国标GB／T 6432—1994（半微量法）的方法进行。

1.3.3 粗纤维含量测定

按国标GB／T 6434—2006的方法进行。

1.3.4 吸水性测定

称取菜籽粕样品0.5 g，记为m0。置于10 mL离心管中，加入5.0 mL蒸馏水，搅匀后置于40℃水浴中保温30 min，然后4 000 r／min离心30 min，倾去上层未吸附的蒸馏水，称样品质量记为m，计算每克蛋白质样品的吸水性［11］。

1.3.5 吸油性测定

方法同吸水性的测定方法，加入5.0 mL蒸馏水改为5.0 mL大豆油。

1.3.6 乳化性及乳化稳定性测定

配制1%的菜籽粕悬浮液，取100 mL该悬浮液与100 mL大豆油混合，在组织捣碎机中以10 000 r／min的速度搅打1 min，再以1 500 r／min的速度离心5 min，量取乳化层高度与总高度，乳化性记为乳化层高度与总高度之比［12］。

在50℃水浴30 min，再次测量体积比，记为乳化稳定性。

1.3.7 体外消化率的测定

蛋白质体外消化率的测定按文献［13］进行。

1.3.8 统计分析方法：SAS 9.0统计分析软件

2 结果与分析

2.1 样品的基本性质

2.1.1 对照样品的基本化学成分与粒度（表1）

表1 对照样品菜籽粕的基本性质

由表1看出，对照样品的粗蛋白质含量、粗纤维都在正常范围，粗脂肪含量略高，而几何平均粒度处在微粉碎的粒度（小于0.42 mm）。

2.1.2 不同粒级菜籽粕微粉的粗纤维含量

不同粒级的菜籽粕微粉样品的粗纤维含量见表2。由表2可知，3个不同粒级的微粉样品的粗纤维含量随粒度的减小降低，且差异显著（P＜0.05）。原因是菜籽粕的皮层部分粗纤维含量高，相对于籽实内部分难于粉碎，所以粒度较大，留存在大粒度微粉样品中的比例就相对较高。

表2 不同粒级菜籽粕微粉样品的粗纤维含量

2.2 不同粒级菜籽粕微粉的吸水性

图1为不同粒级菜籽粕微粉的吸水性测定数据。吸水性体现菜籽粕吸收或结合水分的能力。菜籽粕的吸水性高有利于混合、调质等过程中，饲料对水分的吸收和理化特性的改善，有利于提高颗粒饲料产量、节能降耗。

图1 不同粒级菜籽粕微粉的吸水性

由图1可以看出，对照样品菜籽粕的吸水性为2.5 g／g，而微粉样品1、3的吸水性虽然低于对照样品，但三者之间的差异未达到显著水平（P＞0.05）。微粉样品2的吸水性最小，与对照样品有显著差异，而与微粉样品1、3之间无显著差异。可能原因是筛分造成了微粉样品2与对照样品在的结构成分和微粒表面疏水性基团分布的显著差异，如在此粒度范围微粒表面可能有更多的疏水性基团分布［14］。

2.3 不同粒级菜籽粕微粉的吸油性

图2为不同粒级菜籽粕微粉样品的吸油性测定结果。

图2 不同粒级菜籽粕微粉样品的吸油性

由图2可知，4个样品的吸油性之间无显著差异（P＞0.05）。但3个微粉样品之间，吸油性随粒度的减小而增大。表明大粒度的微粉样品1的微粒表面可能有更多的憎油性基团分布。

2.4 不同粒级菜籽粕微粉的乳化性

乳化性好的菜籽蛋白可以促进脂肪与水分的乳化与结合，对提升饲料成品品质与生产效率有重要的意义。图3为不同粒级菜籽粕微粉样品的乳化活性及乳化稳定性测定值。

图3 不同粒级菜籽粕微粉样品的乳化性和乳化稳定性

由图3可见，乳化活性与乳化稳定性在菜籽粕微粉样品之间均随粒度的减小而增大，其中，微粉样品1与微粉样品2、3之间的差异极显著（P＜0.01）。而微粉样品2与3之间，乳化性、乳化稳定性无显著差异（P＞0.05）。这与高云中等［15］研究的花生粕超微粉在189.72～23.19μm之间所表现出来的乳化性及乳化稳定性的变化趋势相吻合。菜籽粕微粉颗粒的乳化性决定于其颗粒表面的亲水性和亲油性基团的分布数量与性质的强弱。微粉样品2、3的乳化性和乳化稳定性均极显著高于微粉样品1和对照样品，表明在此粒度范围内组分的亲水、亲油特征基团暴露最多且作用最强。微粉样品2、3之间的乳化特性无显著差异表明，粒度级别的进一步减小并不能明显改善其乳化性和乳化稳定性，原因可能是：1）两个粒度组分间的结构物质不同造成；2）对于这两种粒级的菜籽粕组分而言，存在某一最佳的粒度范围，在此范围内他们的最高乳化性和乳化稳定性无显著差异。

2.5 不同粒级菜籽粕微粉样品的蛋白质体外消化率

图4为采用胃蛋白酶-胰蛋白酶两步消化法测定的不同粒级菜籽粕微粉样品的总体外消化率。体外消化率在一定程度上表征了饲料的潜在利用率。

图4 不同粒级菜籽粕微粉样品的蛋白质体外消化率

由图4可知，菜籽粕微粉样品1、2、3的蛋白质体外消化率随粒级的减小而增大，以微粉碎样品3的消化率最高，各样品之间蛋白质体外消化率的差异显著（P＜0.05）。体外消化率与粒度有明显的相关性。这与王卫国等［13］所报道的结果一致。而对照样品的粒度与微粉样品1相当，二者的蛋白质体外消化率也无显著差异。就蛋白质消化率而言，对于每种饲料原料，有一个获得最高消化率的适宜粒度或粒度范围。当饲料粉碎过细时，可能会对饲养动物胃肠造成角质化和某些损害［16］，而粉碎粒度过粗，则会导致饲料的养分消化利用不充分，造成饲料浪费和环境污染。

3 结论

3.1 将粉碎的低温带皮菜籽粕粉样品分级得到的3个不同粒级的微粉样品之间的粗纤维含量存在显著差异，表明三者的结构组成成分有一定差异。

3.2 3个微粉样品的乳化活性和乳化稳定性随粒度级别的减小而显著增加（P＜0.01）。

3.3 3个微粉样品的蛋白质体外消化率随粒度级别的减小而显著增加（P＜0.01）。

3.4 不同粒级带皮菜籽粕微粉样品的吸水性与吸油性受其结构组成物质不同和粒度的双重影响，与粒度的相关性不明显。

［1］金晶，徐志宏.超声微波辅助法提纯菜籽蛋白的研究［J］.现代食品科技，2009，25（3）：275-278

［2］Asli Can Karaca，Nicholas Low，Michael Nickerson.Emulsi-fying properties of canola and flaxseed protein isolates produced by isoelectric precipitation and salt extraction［J］.Food Research International，2011，44：2991-2998

［3］Florian Nagel，Hanno Slawski，Halime Adem.Albumin and globulin rapeseed protein fractions as fish meal alternative in diets fed to rainbow trout（Oncorhynchusmykiss W.）［J］.Aquaculture，2012，（354-355）：121-127

［4］Yumiko Yoshie～Stark，Yoshiko Wada，Andreas Wasche.Chemical composition，functional properties，and bioactivities of rapeseed protein isolates［J］.Food Chemistry，2008，107：32-39

［5］周小泉，王卫国，谢石力，等.干热处理对油菜籽蛋白功能特性的影响［J］.饲料工业，2013，34（3）：21-26

［6］王卫国.饲料粉碎粒度最新研究进展［J］.粮食与饲料工业，2001（11）：16-19

［7］Keith C.Behnke et al.Particle size reduction：Nutritional Impact vs.Cost［C］.American Soybean Association，1999

［8］王卫国，付旺宁，黄吉新，等.饲料粉碎粒度与能耗及蛋白质体外消化率的研究［J］.饲料工业，2001，22（10）：33-36

［9］王卫国，卢萍，王俊卿，等.7种饲料原料粉碎粒度与蛋白质体外消化率及能耗的研究［J］.中国畜牧杂志，2003，39（5）：18-20

［10］王卫国，李浩楠，王晓明，等.饲料几何平均粒度的快速测定方法研究［J］.饲料加工，2012，10：34-40

［11］王素雅，刘胜，鞠兴荣，等.碱性蛋白酶限制性水解对高温菜籽粕蛋白功能性质的影响［J］.食品科学，2010，31（13）：44-47

［12］汤虎，孙智达，徐志宏，等.超声波改性对小麦面筋蛋白溶解度影响的研究［J］.食品科学，2008，29（12）：368-372

［13］王卫国，邓金明，廖再生.饲料粉碎粒度与蛋白质消化率的体外消化试验研究［J］.粮食与饲料工业，2000，11：16-19

［14］任守国.超微粉碎豆粕的理化营养特性研究［D］.雅安：四川农业大学，2009

［15］高云中，张晖，李伦，等.超微粉碎对花生蛋白提取及性质的影响［J］.中国油脂，2009，34（4）：23-27

［16］王根虎，峗新跃，林泉.饲料粉碎粒度的研究［J］.国外畜牧科技，1996，23（3）：19-22.

The Functional Properties of Fine Powder of Low Temperature Defatted Rapeseed Meal with Hull in Different Particle Size Levels

Feng Shikun Wang Weiguo Ren Zhihui Song Yongxin Liu Xiaofang Liu Dehui
（Bio-engineering College，Henan University of Technology，Zhengzhou 450001）

The purpose of the experiment is to study the functional properties of fine powders of low-temperature-defatting rapeseedmeal（LTDRSM）with hull at different particle size level.The LTDRSM with hullwas finely ground and sifted into 3 samples at different particle size level（212～425μm，150～212μm and 106～150 μm）.The functional properties includingwater absorbability（WA），oil absorbability（OA），emulsibility and emulsifying stability（ES），protein digestibility in vitro of these samples were studied.The results showed that：1.The significant difference existed among the crude fiber contents of the three fine powder samples of LTDRSM，which proved that the composition differences existed among the samples；2.The emulsibility and emulsifying stability of the three fine powder samples of LTDRSM obviously increased as the particle size reduced（P＜0.01）；3.The protein digestibility in vitro of the three fine powder samples of LTDRSM obviously increased as the particle size reduced（P＜0.01）.4.The WA and OA of the three fine powder samples of LTDRSM were affected by the components and particle size，the correlative between the particle size and WA and OA were not obvious.

low temperature defatted rapeseed meal with hull，fine powder，particle size level，functional property

TQ432.2

A

1003-0174（2015）01-0088-04

公益性行业（农业）科研专项（201203015）

2013-10-15

冯世坤，男，1989年出生，硕士，饲料加工新技术

王卫国，男，1956年出生，教授，饲料加工新技术与饲料安全