全 文 ：2016年第1期
摘要：以番薯粗粉为研究对象，通过高频振动超微粉碎处理，研究振动式超微粉碎技术对番薯全粉物化特性的影响。
结果表明，番薯粗粉经过超微粉碎处理5 min后，平均粒径减小到28.58±2 84μm，比表面积和离散度分别为0.57±
0.08 m2/g，2.96±0.37，达到超微粉级别。随着超微粉碎时间的延长，番薯微粉的平均粒径进一步减小，微粉颗粒大
小更均匀，颜色更为白亮、更均匀。与粗粉相比，番薯微粉的休止角和滑角均增大，松装密度和振实密度均小于粗粉。
当超微粉碎处理时间为15 min时，所得番薯微粉持水力、持油力、吸湿性、溶胀度和溶解性分别为1.15±0.01 g/g，
0.71±0.03 g/g，3.20±0.15%，2.88±0 30 mL/g，45.17±0.70%，加工特性最佳。超微粉碎处理可以显著改善番薯全粉
的颗粒均匀性、颜色均匀性、吸湿性、溶胀度、溶解性等物化特性。
关键词：振动式超微粉碎；番薯全粉；物化特性
中图分类号：TS255.1文献标志码：A doi：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.01.005
Influence of Vibration Type Superfine Grinding on Physicochemical Properties
of Whole Sweet Potato Powder
WANG Jun，CHENG Jingjing，HAN Shengnan
（College of Food and Bioengineering，Xuchang University，Xuchang，Henan 461000，China）
Abstract：The coarse powder of whole sweet potato is processed by vibration type superfine grinding and the effect of
micronization on the physicochemical properties of whole sweet potato powder is investigated. The results show that the average
particle size，specific surface area and dispersion of coarse powder become 28.58±2.84μm，0.57±0.08 m2/g，2.96±0.37，
respectively，after micronizing for 5 min and the micro power can be called superfine power. With the increase of grinding
time，the average particle size of sweet potato micro power decrease and the color of the micronized powder look more uniform
and brighter. Compare with coarse powder，the angle of repose and slip angle of micro power increase and the bulk density
and tap density decrease. The water holding capacity，oil holding capacity，hygroscopicity，swelling degree and solubility of
micro power obtained after micronizing for 15 min are 1.15±0.01 g/g，0.71±0.03 g/g，3.20±0.15%，2.88±0.30 mL/g，
45.17±0.70%，respectively，the processing properties of the powder are best. This research suggests that the vibration type
superfine grinding is an effective technology to improve particles uniformity，color and other main physicochemical properties of
whole sweet potato powder.
Key words：vibration type superfine grinding；whole sweet potato powder；physicochemical properties
收稿日期：2015-11-25
基金项目：河南省高等学校重点科研项目（15B550006）；许昌市科技发展计划项目（1502080）。
作者简介：王 军（1978— ），男，博士，讲师，研究方向为农产品加工。
番薯（Ipomoea batatas Lam.），又名红薯等，在
整个热带和亚热带地区均有种植。我国番薯常年种
植面积、总产量均居世界首位。近年来的研究表明，
番薯不仅营养丰富，而且具有多种食疗保健作用及
药用价值[1-2]。新鲜番薯含水量高，易腐烂，生产又
具有季节性，因此可以采取干燥制粉的方式加工、
贮藏。番薯粉保留了番薯所有的营养成分，除了直
接食用外，还能作为添加剂应用于方便食品、冷冻
食品、调理食品等加工工艺[3]。目前，番薯粉的生产
多是去皮后再进行干燥制粉，番薯皮等副产物作为
生产废料而抛弃掉，造成环境污染和资源浪费，特
别是番薯皮中的纤维素、果胶、色素等活性成分未
得到充分利用[4]。番薯全粉是将番薯干燥后带皮粉碎
得到的一种食品原料，既能实现番薯营养成分的完
全利用，又能减少环境污染，降低加工难度，具有
广阔的市场开发前景。但由于番薯皮中的粗纤维机
械强度较大、吸水膨胀等原因，传统的粉碎技术较
难将其细化到口感较好的程度。
超微粉碎是利用机械或流体动力的方法克服固
体内部凝聚力使之破碎，从而将3 mm以上的物料颗
振动式超微粉碎对番薯全粉物化特性的影响
王 军，程晶晶，韩胜男
（许昌学院 食品与生物工程学院，河南 许昌 461000）
文章编号：1671-9646（2016） 01a-0015-04
第1期（总第399期） 农产品加工 No.1
2016年1月 Farm Products Processing Jan.
农产品加工 2016年第1期
粒粉碎到10~25μm以下的操作技术[5-7]。超微细粉末
是超微粉碎的最终产品，具有一般颗粒所没有的特
殊理化性质，如良好的溶解性、分散性、吸附性、
化学反应活性等[8]。超微粉碎技术广泛用于软饮料、
果蔬、粮食、水产品、功能性食品、调味品、畜禽
制品、冷食制品等领域。在食品加工中的应用可以
改善口感，有利于营养物质的吸收，另外还可以将
原来不能充分吸收或利用的原料重新利用，开发新
型食品材料，提高资源利用率，减少环境污染[9]。因
此，本研究利用高频振动超微粉碎技术对番薯全粉
进行处理，分析该粉碎工艺下番薯全粉的物料特性，
通过对粉体粒径、色泽、吸湿性、持水力、持油力、
溶解性、溶胀度等物化特性的研究，为番薯全粉在
食品加工中的应用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与设备
新鲜番薯，购于当地某大型超市。
JYL-C022E型料理机，九阳股份有限公司产品；
DHG-9073BS-Ⅲ型电热恒温鼓风干燥箱，上海新苗
医疗器械制造有限公司产品；NLD-6DI型振动式超
微粉碎机及冷冻循环设备，济南纳力德超微粉碎技
术有限公司产品；GSL-2000型激光粒度仪，辽宁仪
表研究所有限责任公司产品；NR200 型色差仪，深
圳市三恩驰科技有限公司产品；TDL-4型低速台式
离心机，上海安亭科学仪器厂产品；YP30002 型电
子天平，上海佑科仪器仪表有限公司产品。
1.2 试验方法
1.2.1 微粉制备
（1） 干燥。选择无病害、无损伤的番薯，用清
水将表面洗净，晾干后切成厚度为3~4 mm的薄片，
进行热风干燥。热风温度 60℃，干燥至水分含量
6%以下。
（2） 粗粉制备。采用九阳料理机对干燥样品进
行粗粉碎，每次打粉时间15 s，每次间隔2 min，粉
碎时间45 s。
（3） 微粉制备。将粗粉放入超微粉碎机中进行
超微粉碎，每次投样量600 g，温度设为5℃，粉碎
时间分别为5，10，15 min，得到3种微粉，分别命
名为微粉Ⅰ，微粉Ⅱ和微粉Ⅲ。
1.2.2 粒径、比表面积测定
通过激光粒度仪对制得的粉体进行粒径和比表
面积测定。取适量粉体置于容器内，分散剂为蒸馏
水，分散粉体使用超声波。Dn（μm） 表示有占总质
量n%的颗粒粒径小于该数值，平均粒径取D50，并
计算粒径分布的离散度[7]。计算公式如下：
离散度=D90-D10
D50
. （1）
1.2.3 色泽测定
将粉末装于透明比色皿中，采用色差仪对样品
进行测定，获得 L*值，a*值，b*值。其中，L*值表示
样品的亮度，L*值越大，表明样品表面越亮；a*值，
正值表示偏红，负值表示偏绿；b*值，正值表示偏
黄，负值表示偏蓝。
1.2.4 粉体综合特性测定
休止角：通过粉体振动筛落到下方试验台，不
断堆积形成近似锥形体，堆面崩塌2~3次后重新形
成较稳定锥体时，测量粉体堆积层与水平面形成的
夹角，测量时从3个不同位置测定休止角，然后取
平均值。
滑角：将平板伸入托盘中，将样品撒落在托盘
中，直到埋没平板，然后将托盘缓缓降低，平板与
式样托盘完全分离，此时用测角器测定留在平板上
粉体所形成的角度，测量3次，取平均值。
松装密度 ρa：也称堆积密度，参考GB/T20316.2—
2006中堆积密度测定[10]。
振实密度 ρp：参考GB/T 21354—2008中振实密
度测量通用方法测定[1]。
1.2.5 持水力测定
准确称取1.000 g微粉样品置于100 mL烧杯中，
加蒸馏水40 mL，振荡24 h，然后以转速3 500 r/min
离心 30 min，弃去上清液，擦干管壁附着的水分，
称其质量[12]。持水力计算公式如下：
持水力（g/g） =m2-m1m1
. （2）
式中：m1——干样品质量，g；
m2——湿样品质量，g。
1.2.6 持油力测定
持油力测定方法与持水力测定方法相同，仅将
40 mL蒸馏水改为40 mL大豆油。
1.2.7 吸湿性测定
精确称取1.000 g微粉放置于已称质量的干燥铝
盒中，将铝盒放置在盛有饱和NaCL溶液（环境相对
湿度75.5%） 的玻璃干燥器中，室温保存7 d[13]。吸
湿性计算公式如下：
吸湿性（%） =Δmm . （3）
式中：Δm——样品质量的变化，g；
m——样品中干物质质量，g。
1.2.8 溶解性测定
称取一定质量的样品，均匀地分散在水溶液中，
样品和水的比例为 0.02∶1（1 g 溶于 50 mL 的蒸
馏水中），将样品移入离心管，在80℃下水浴震荡
30 min。混合物在转速 3 500 r/min 下离心 15 min，
然后将上清液放在105℃下烘至恒质量[14]。计算公式
如下：
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2016年第1期
溶解性（%） =m2m1
. （4）
式中：m1——样品的质量，g；
m2——上清液烘干后的质量，g。
1.2.9 溶胀度测定
准确称取约1.000 g样品于25 mL量筒中，记录
样品体积，加入蒸馏水20 mL，振摇使其均匀分散，
置于25℃的水浴锅恒温，24 h后记录充分溶胀后物
料的体积，计算溶胀度[15]。溶胀度计算公式如下：
溶胀度（mL/g） =V2-V1m . （5）
式中：m——样品的质量，g；
V1——加水前样品的体积，mL，
V2——充分溶胀后样品的体积，mL。
1.3 数据分析
不同样品各项物化特性分析结果均采用SPSS软
件进行分析，多重检验 p<0.05，数值以“均值±标
准差”表示。
2 结果与分析
2.1 番薯全粉粒径、比表面积分析
番薯全粉粒径相关参数见表1。
表1 番薯全粉粒径相关参数
样 品
粒 径/μm
比表面积/m2·g-1 离散度
D10 D50 D90
番薯粗粉
番薯微粉Ⅰ
番薯微粉Ⅱ
番薯微粉Ⅲ
49.76± .60a
18.35±1.04b
14.18±1.63bc
9.11±1.71c
245.73±20.87a
28.58±2.84b
20.57±2.62b
13.75±1.96b
764.93±55.05a
10.49±14.16b
60.13±9.26bc
35.48±5.62c
0.16±0.02c
0.57±0.08b
0.68±0.07a
0.76±0.03a
2.99±0.14a
2.96±0.37a
2.23±0.69ab
1.90±0.34b
注：相同字母表示差异性不显著，不同字母表示差异性显著；下同
由表1可知，番薯粗粉经过5 min超微粉碎后，
平均粒径减小到 28.58±2.84μm，已达到超微粉级
别，表明物料所受的机械作用非常剧烈，对番薯全
粉有较好的破碎作用[12]。随着番薯全粉粒径的减小，
物料的比表面积增大，比表面积的变化则可能影响
到物料与水等物质的相互作用，从而影响物料的各
种物化特性。根据计算的离散度值可知，超微粉碎
5 min时，粒径的离散度较大，表明超微粉碎尚不完
全，粒径分布还不均匀；到粉碎至15 min时，离散
度显著减小，超微粉碎程度较高，颗粒更均匀。
2.2 番薯全粉色泽分析
番薯全粉色泽分析见表2。
由表2 可知，与粗粉相比，随着粉碎时间的延
长，番薯微粉的 L*值增大，a*值和 b*值均呈现先增
大后减小的变化趋势。番薯块根皮部分因含有花青
素类色素而呈紫色，块根肉质部分因含有胡萝卜素
而显黄色[2]。番薯皮因纤维素含量高，是最不易粉碎
的部位。当超微粉碎时间为5 min时，主要是番薯皮
颗粒粒径在减小，红绿值 a*值和黄蓝值 b*值均有所
增加；随着样品粒径进一步减小，样品内部的主要
成分淀粉显露出来，颗粒间混合更均匀，微粉颜色
更为白亮，彩色变浅，微粉颜色更均匀[12]。
2.3 番薯全粉综合特性分析
番薯全粉综合特性见表3。
由表3可知，番薯微粉的休止角、滑角均显著
大于粗粉，这表明随着样品粒径减小，颗粒的比表
面积增大，颗粒间的相互作用力增加，使番薯微粉
的粉体流动性减弱[16]。随着超微粉碎时间的延长，番
薯微粉的松装密度和振实密度均逐渐减小。番薯微
粉粒径减小，颗粒间的空间更大，能够夹带和吸附
更多的空气，密度变小，与番薯粗粉相比更为膨松，
松装密度和振实密度均小于粗粉[12]。
2.4 番薯全粉加工特性分析
番薯全粉加工特性见表4。
样 品
色 泽
L*值 a*值 b*值
番薯粗粉
番薯微粉Ⅰ
番薯微粉Ⅱ
番薯微粉Ⅲ
83.03±0.44c
85.09±0.61b
86.17±0.19a
86.63±0.02a
5.12±0.07b
5.42±0.13a
5.00±0.10b
4.63±0.01c
16.33±0.33b
17.52±0.29a
16.84±0.20b
15.40± .35c
表2 番薯全粉色泽分析
表3 番薯全粉综合特性
样 品 休止角/° 滑角/°
松装密度
/g·mL-1
振实密度
/g·mL-1
番薯粗粉
番薯微粉Ⅰ
番薯微粉Ⅱ
番薯微粉Ⅲ
36.50±2.18b
39.00±1.73ab
40.00±2.65ab
41.97±1.76a
63.33±4.73b
67.33±2.52ab
70.33±4.51ab
72.00±2.65a
0.63±0.01a
0.52±0.02b
0.47±0.01c
0.47±0.01c
0.93±0.01a
0.75±0.02b
0.62±0.02c
0.65±0.06c
表4 番薯全粉加工特性
样 品 持水力/g· -1 持油力/g·g-1 吸湿性/%
番薯粗粉
番薯微粉Ⅰ
番薯微粉Ⅱ
番薯微粉Ⅲ
1.80± .19a
1.28±0.03b
1.22±0.02b
1.15±0.01b
1.08±0.10a
0.83±0.02b
0.78±0.01bc
0.71±0.03c
6.56±0.26a
3.71±0.40b
3.43±0.43b
3.20±0.15b
溶胀度/mL·g-1
6.07±0.64a
3.85±0.45b
2.91±0.10c
2.88±0.30c
溶解性/%
36.72±1.32c
38.25±0.79bc
38.76±1.17b
45.17±0.70a
王 军，等：振动式超微粉碎对番薯全粉物化特性的影响 17· ·
农产品加工 2016年第1期
为 1∶3 的情况下重结晶 2 次，干燥后得到纯度为
85.8%的尿囊素产品，得率为0.25%。
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由表4 可知，随着超微粉碎时间的延长，与番
薯粗粉相比，番薯微粉的持水力和持油力均呈逐渐
降低的趋势。随着样品粒径减小，样品内部的多孔
网状结构破坏，膳食纤维结构受到破坏，长链断裂，
其中的可溶性成分溶出，对水和油的滞留能力均降
低。番薯微粉的粒径减小，细胞被破碎时粉中的水
溶性成分更易溶出，对水分的束缚和吸附能力降低，
与番薯粗粉相比，吸湿性和溶胀度均降低。另外，
随着粒径的细化，番薯微粉粉体与水的接触面积相
应增加，有利于水溶性成分充分溶解，番薯微粉溶
解性高于番薯粗粉。
3 结论
（1） 番薯粗粉经过超微粉碎处理5 min后，平均
粒径减小到 28.58±2.84μm，达到超微粉级别。随
着超微粉碎时间的延长，番薯微粉的平均粒径进一
步减小，比表面积增大，离散度减小，微粉颗粒大
小更均匀，亮度更大，颜色更均匀。
（2） 与番薯粗粉相比，番薯微粉的休止角和滑
角均增大，粉体流动性减弱。番薯微粉堆积更为膨
松，松装密度和振实密度均小于粗粉。
（3） 随着超微粉碎时间的延长，番薯微粉的持
水力、持油力、吸湿性和溶胀度逐渐降低，溶解性
增加。超微粉碎处理可以显著改善番薯全粉的颗粒
均匀性、颜色均匀性、溶解性等物化特性。
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