马齿苋（Portulaca oleracea L.）是药食两用的特色植物，含有丰富的脂肪酸和抗氧化活性物质[1]，具有抑菌、抗炎、抗溃疡、保护肝脏等功效[2]。添加马齿苋粉可以增强罗非鱼的抗氧化和免疫反应，保护罗非鱼免受气单胞菌引起的败血症的侵害[3]。添加马齿苋粉可以提高肉鸡的生长率和抗氧化能力，降低腹水发生率[4]，提高鸡肉的贮藏稳定性[5]；在对生长率、肉质等诸多指标的影响上，马齿苋粉比马齿苋水提物或甲醇提物效果更佳[6]。马齿苋粉可作为良好的功能性饲料添加剂。超微粉碎技术能够有效制备微小粒度的粉末颗粒，从而提高粉末中活性物质的溶出率及利用率[7]。当粒度足够小，粉末或将显露出与常规粉大相径庭的物化性质[8]。本研究通过测定超微粉碎技术对马齿苋全粉的微观形貌、色差、堆积密度和振实密度、滑角和休止角、持水性和持油性、溶胀性等性质的影响，探讨不同粒度马齿苋粉的粉体特性的变化规律，为马齿苋的深加工利用提供参考。1材料与方法1.1试验材料马齿苋，采摘自福建省漳州市，60 ℃热风干燥24 h，保存备用；玉米油为益海嘉里食品营销有限公司金龙鱼牌。1.2仪器与设备FW135粉碎机（天津市泰斯特仪器有限公司）、GT200振动球磨仪（北京格瑞德曼仪器设备有限公司）、BT-9300ST激光粒度仪（丹东百特仪器有限公司）、CS210色差仪（杭州彩谱科技有限公司）、JSM-6010LA扫描电子显微镜（日本电子（JEOL）株式会社）、JEC-3000FC离子溅射仪（日本电子（JEOL）株式会社）。1.3试验方法1.3.1马齿苋粉样品制备使用中草药粉碎机将干燥马齿苋粉碎，并过不同孔径标准筛。通过200目筛子的马齿苋粉继续用振动球磨仪粉碎，过300目和500目筛。收集不同粒度范围的马齿苋粉，即60~100目粉、100~200目粉、200~300目粉、300~500目粉、500目以上粉，并分别命名为M60、M100、M200、M300、M500，装于自封袋，存于干燥器备用。1.3.2马齿苋粉粒度分布测定通过激光粒度仪采用干法测定马齿苋粉粒度分布情况。粒度分布情况用D0.1、D0.5、D0.9表示，代表累计粒度分布为总累计粒度的10%、50%、90%时的粒度。粒度由大到小的跨度用离散度来表示。离散度=(D0.9-D0.1)/D0.5 (1)1.3.3马齿苋粉微观形态观察将马齿苋粉薄铺在碳导电胶带上，喷金，通过扫描电镜（200倍）进行微观形态观察。1.3.4马齿苋粉色度测定将马齿苋粉倒入玻璃比色皿（3 cm×3 cm×3 cm），铺至10 mm厚度。色差仪以白板校准后测定马齿苋粉的色度，以L*、a*、b*值表示。L*值（从0至100）代表样品从黑至白的程度，a*值（从-a*至+a*）代表样品从绿至红的程度，b*值（从-b*到b*）代表样品从蓝至黄的程度。1.3.5马齿苋粉堆积密度和振实密度的测定堆积密度的测定参考文献[9]。马齿苋粉烘干至恒重，取质量为M1的10 mL刻度量筒，少量多次将样品装至量筒10 mL刻度线，样品与量筒总质量M2。堆积密度(g/cm3)=(M2-M1)/10(2)振实密度的测定根据国标[10]中的原理进行设计。马齿苋粉精确称量为M，装入25 mL量筒内，量筒下方放置橡胶垫减震，上下小幅敲击量筒直至马齿苋粉所指刻度不再下降，记录此时样品体积V。振实密度(g/cm3)=M/V(3)1.3.6马齿苋粉滑角和休止角的测定休止角的测定采用固定圆锥法[11]。在10 cm垂直高处固定一个漏斗，马齿苋粉从漏斗处连续慢慢流出，直至水平面堆起的圆锥尖角触碰到漏斗底部，待圆锥稳定2 min后测量圆锥的高度H和直径2R，休止角为θ。θ=arctan(2R/H)(4)滑角的测定根据Huang等[11]方法测定。5.0 g马齿苋粉置于光滑玻璃皿正中间，逐渐缓慢抬起玻璃皿一端直至马齿苋粉开始滑动。测量此时抬起的玻璃皿边缘到水平面的垂直高度h和玻璃皿的长度L，滑角为α。α=arcsin(h/L)(5)1.3.7持水性和持油性测定持水性测定参考文献[12]。1.0 g马齿苋粉（精确称量为M1）和20 mL水加入一个干净的离心管（精确称量为M），混匀，60 ℃水浴30 min，立即冰浴30 min，取出后5 000 r/min离心20 min，弃去上清液，离心管和沉淀物一起称量为M2。持水性(g/g)=(M2-M)/M1 (6)持油性测定参考文献[13]。0.5 g马齿苋粉（精确称量为M0）装入离心管中并一起称量，记为M1，加入30 mL玉米油，混匀，室温暗处静置24 h，10 000 r/min离心20 min，弃去上层浮油，沉淀物和离心管再次共同称量记为M2。持油性(g/g)=(M1-M2)/M0 (7)1.3.8溶胀性测定参考文献[14]进行小改动。1.5 g马齿苋粉（精确称量记为M）装入量筒中并记录刻度体积V1，加入15 mL蒸馏水，混匀，25 ℃静置18 h，记录马齿苋粉溶胀后的体积V2。溶胀性(mL/g)=(V2-V1)/M(8)1.4数据统计与分析所有测定重复3次，采用Microsoft excel 2007和DPS 7.05进行数据分析处理，采用LSD法进行显著性检验，P0.05表示差异显著。2结果与分析2.1马齿苋粉粒度分布情况（见表1）由表1可知，各组粒度马齿苋粉体的离散度均较小，表明样品粉体粒度分布较均匀。从M60至M500，D0.5马齿苋粉末粒度依次按1.76、1.94、1.73、4.08倍减少，D0.9马齿苋粉末粒度依次按1.53、1.92、1.85、2.87倍减少；比表面积依次按2.11、1.81、1.83、5.79倍增大。其中，M300的平均粒度达到47.22 μm，M500的平均粒度达到11.57 μm，表明振动球磨是将马齿苋粉碎至微粉级别的有效方法。随粒度减小马齿苋粉末表面的活性位点逐渐增多，当粒径足够小时，活性位点数量增幅显著，即超微粉碎显著大幅提高马齿苋粉的比表面积（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.09.028.T001表1马齿苋粉粒度分布情况粒度D0.1/μmD0.5/μmD0.9/μm离散度比表面积/(m2/kg)M60175.10279.00422.700.898.77M10089.19158.40275.901.1818.51M20048.7081.55143.601.1633.49M30027.6747.2277.521.0664.46M5003.1511.5726.992.06373.402.2不同粒度马齿苋粉末微观形貌（见图1）由图1可知，马齿苋粗粉颗粒体积较大、粒度不均一、形状不规则、表面粗糙坑洼不平整。随着粉末粒度减小，细胞完整性被破坏，出现碎片，粉末颗粒形貌渐趋一致。M500超微粉只有零散的细胞碎片，表明已经达到细胞破壁和粉碎的要求；同时出现团聚现象，表明颗粒表面能已增大致使其成为不稳定的热力学体系，因此自发团聚以减少表面活性位点，从而降低体系的吉布斯自由能。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.09.028.F001图1不同粒度马齿苋粉末微观形貌2.3不同粒度马齿苋粉末的色度（见表2）由表2可知，随粒度减小，马齿苋粉L*、a*、b*值均呈增大趋势，即明度逐渐增大，且偏红、偏黄。其中，当马齿苋粉由M60粒径减小至M100粒径，L*、a*、b*值变化较小：L*提高1.82%；由M100粒径减小至M300粒径时，L*、a*、b*值增幅提高，L*提高2.70%~5.94%；继续减小至M500粒径时，L*值提高11.13%。马齿苋粉粒度减小，颗粒形态趋于均一、粉末混合均匀度提高、且排列紧密整齐、明暗一致，超微粉碎对马齿苋粉明度提升有较大影响。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.09.028.T002表2不同粒度马齿苋粉末的色度粒度L*a*b*M6049.89±0.54a-1.50±0.15a12.14±0.24aM10050.80±0.02b-1.33±0.05a13.73±0.31bM20052.17±0.32c-0.88±0.14b16.44±0.29cM30055.27±0.20d0.05±0.04c19.16±0.24dM50061.42±0.05e-0.10±0.15c20.53±0.23e注：同列数据肩标字母不同表示差异显著（P0.05），字母相同或无字母表示差异不显著（P0.05）；下表同。2.4不同粒度马齿苋粉堆积密度和振实密度（见表3）堆积密度和振实密度是物料填充性的重要指标，与颗粒的大小、颗粒均一性及颗粒间聚合力等因素相关[15]。由表3可知，随着粒度逐渐减小，马齿苋粉末的堆积密度逐渐减小，即粉体越来越松散；粉体粒度变小使得颗粒之间的作用力增强，孔隙率增加，从而堆积时体积增大，密度变小。从M60至M500振实密度先增大后减小；振动的外力可以减小颗粒间的孔隙，从而增大物料填充密度；M300及M500粉体粒径达微粉级别，表面积较大，有效作用位点多，同时发生团聚现象，推测团聚时粉体间隙比振实的间隙更大，使得振实密度减小。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.09.028.T003表3不同粒度马齿苋粉的堆积密度和振实密度、滑角和休止角粒度堆积密度/(×103 kg/m3)振实密度/(×103 kg/m3)休止角/(°)滑角/(°)M600.528±0.002a0.612±0.007c34.19±0.06a37.50±0.00aM1000.520±0.002b0.642±0.006b35.17±0.06b41.37±0.88bM2000.516±0.002c0.686±0.005a37.27±0.06c44.90±1.32cM3000.474±0.002d0.679±0.002a40.86±0.07d53.28±1.35dM5000.304±0.001e0.531±0.007d45.05±0.09e57.36±0.54e2.5不同粒度马齿苋粉的滑角和休止角（见表3）滑角和休止角是反映粉体流动性的重要指标。滑角和休止角越大，流动性越不好。随着马齿苋粉末粒度减小，颗粒间作用力增大，表面聚合力增强，流动性逐渐减小。粉末粒度均一性也会影响到流动性，即离散度大，流动性小。根据文献[16]，休止角小于30°时流动性好，30~45 °时流动性一般，45~55 °时流动性差，大于55 °则流动性极差。马齿苋粉样品从M60至M500休止角和滑角逐渐升高，表明流动性逐渐降低，且至M500时流动性较差。尽管细粉比粗粉在活性物质释放等方面具有优越性，但流动性不足会给加工带来诸多不便。因此，在实际生产中并不是粉体粒度越小越好。在马齿苋粉相关加工中，需要酌情添加适量的抗结剂或分散剂来改善其流动性。2.6不同粒度马齿苋粉末的持水性和持油性（见表4）由表4可知，随着粒度逐渐减小，马齿苋粉末的持水性逐渐减小，持油性逐渐增大。粉碎破坏马齿苋的组织结构和细胞结构，减小吸胀吸水作用，对水分的束缚能力减弱，从而减小持水性；同时，机械破坏改变粉体膳食纤维的构型，即使比表面积增大也无法抵消以上两种破坏作用引起的持水力下降[17]。持油性增加可能是因为破碎后有更多亲脂基团暴露，也可能是因为在测定中离心后的马齿苋粉末颗粒之间聚集紧密，将油脂禁锢在颗粒之间的空隙中。马齿苋粉末颗粒越小，离心后越紧密，从而持油性增大。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.09.028.T004表4不同粒度马齿苋粉末的持水性和持油性粒度持水性持油性M606.43±0.24a12.14±0.24aM1005.70±0.29b13.73±0.31bM2004.70±0.13c16.44±0.29cM3004.18±0.15d19.16±0.24dM5003.43±0.12e20.53±0.23eg/g2.7不同粒度马齿苋粉末的溶胀性（见图2）溶胀性是反映粉体水合能力的重要参数。粉体溶胀性越高，在水中的悬浮性和稳定性越好[17]。由图2可知，从M60至M300，随着马齿苋粉粒度减小，粉末的溶胀性逐渐增大，这是因为粉碎后在相同体积下粉体颗粒数目增多，同时更多亲水基团暴露。从M60粒度减小至M200粒度时粉体溶胀性增幅较小，可能此时主要是依靠马齿苋中的多糖等吸水性成分进行吸水溶胀；从M200粒度减小至M300粒度时溶胀性增幅较大，推测是由于超微粉碎使得粉体表面活性能大幅增大，以及大量多糖解聚[18-19]。M500时溶胀性突然降低，可能是超微粉碎破坏马齿苋膳食纤维的长链结构，使得粉体对水的束缚能力减弱，最终导致粉体溶胀性减小；也可能是超微粉颗粒间孔隙小，持水量小。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.09.028.F002图2不同粒度马齿苋粉末的溶胀性3讨论粉末颗粒粒径足够小时，会展现出与普通颗粒不同的性质，这样的粉末称为超微粉[20]。在不同学科领域中，超微粉的粒径范围不一致，有的采用1~100 nm[20]，有的采用30 μm以下[7]，有的采用75 μm以下（相当于中国药典中的极细粉）[21]。本研究中，振动球磨超微粉碎制备的M500马齿苋粉D0.5为11.57 μm，D0.9为26.99 μm，表现出较多与常规粉有异的物化性质。超微粉与常规粉溶出成分无差别，能够提高吸收率，使其在功能性食品或饲料的添加应用中比常规粉更具有优势[22-23]。但是，本试验及Huang等[11]结果所示，超微粉碎大幅降低粉体的流动性，可能给生产加工造成不利影响。本试验发现，M500马齿苋粉溶胀性反而比M300显著降低（P0.05）。某些富含挥发油的原料如川芎在超微粉碎后会损失挥发性活性成分[24]。超微粉的加工条件相比于常规粉较为苛刻，在实际中应根据需求选择合适的粒径范围，并非粒度越小越好。4结论随粒度减小，马齿苋粉物化性质变化呈现一定规律。比表面积逐渐增大，颗粒形貌趋于均一，L*、a*、b*值逐渐增大，堆积密度减小，休止角和滑角逐渐增大，持水性减小，持油性增加。但是，当粒度减小至某个范围时，某些物化性质的变化趋势开始出现差异。如：常规粉碎的M60至M200，随粒度减小，振实密度、溶胀性逐渐增大，堆积密度逐渐减小。随着粒度继续减小至M300和M500时，振实密度转而开始下降；溶胀性先升高后降低。扫描电镜观察到M500发生明显团聚现象。表明超微粉碎对马齿苋粉末的物化性质有显著的影响，且粒径越小，比表面积越大，物化性质与常规粉差异越大。