迷迭香（Rosmarinus officinalis）是一种香料植物，在河南、贵州、新疆和云南等地广泛种植[1-2]。其含有丰富的黄酮[3-4]、萜类[5-6]和酚类[7-8]等成分。由迷迭香加工的迷迭香粉具有调味、抗氧化等作用，被广泛应用于食品等领域[9-10]。邓慧等[11]研究发现，在提取时间51 min、提取温度49 ℃、乙醇浓度61%、料液比1∶32的条件下，迷迭香抗氧化剂提取效果最佳。目前，迷迭香粉的制备主要采用常温机械粉碎（Normal temperature mechanical grinding，NTMG），该方法制备的粉体粒径较大，添加在产品中有粗糙感。采用常温超微粉碎（Normal temperature ultrafine grinding，NTUG）制备迷迭香粉，有助于减少产品的粗糙感。但NTUG过程中产生的热量对迷迭香粉的成分造成一定的影响。近年来，冷冻超微粉碎（Freezing-superfine grinding，FSG）作为一种新型粉碎手段，不仅可在冷冻状态下增加物料的脆度，有利于物料粉碎，且粉碎过程中温度不会升高，从而避免破坏物料的成分[12]。因此，FSG逐渐应用于植物原料的超微粉制备[13-14]。为制备高品质的迷迭香粉，本研究利用NTMG、NTUG和FSG 3种方式制备迷迭香粉，比较其粒径、休止角、滑角、持油性、持水性和溶解性等理化性质，为迷迭香粉的开发利用提供参考。
1 材料与方法
1.1 供试材料
迷迭香，购自市场；大豆油，购自益海嘉里金龙鱼粮油食品股份有限公司；迷迭香酸标准品，购自Sigma；甲醇、乙腈和磷酸为色谱纯，乙醇为分析纯，均购自河南郑州柯莱实验仪器有限公司。
1.2 试验仪器
LWF6-BI超低温粉碎机，济南龙微制药设备有限公司；YLK-4500A粉碎机，上海市万念贸易有限公司；Mastersizer 2000激光粒度分析仪，马尔文公司；Waters e2695高效液相色谱仪，Waters公司。
1.3 试验方法
1.3.1 迷迭香粉的制备
将迷迭香于60 ℃烘干至7%水分含量，利用YLK-4500A粉碎机粉碎20 min，得到NTMG处理的迷迭香粉；采用LWF6-BI超低温粉碎机，将温度设定为20 ℃和-20 ℃，粉碎20 min，分别得到NTUG处理的迷迭香粉和FSG处理的迷迭香粉。
1.3.2 单因素试验
（1）物料水分含量对迷迭香粉粒径D50的影响。在60 ℃条件下，将迷迭香分别烘干至水分含量5%、6%、7%、8%和9%，加入超低温粉碎机，在-20 ℃条件下粉碎20 min，测定迷迭香粉粒径D50。（2）粉碎温度对迷迭香粉粒径D50的影响。在60 ℃条件下，将迷迭香烘干至水分含量7%，加入超低温粉碎机中，分别在-10、-15、-20、-25和-30 ℃条件下粉碎20 min，测定迷迭香粉粒径D50。（3）粉碎时间对迷迭香粉粒径D50的影响。在60 ℃条件下，将迷迭香烘干至水分含量7%，加入超低温粉碎机中，在-20 ℃条件下分别粉碎10、15、20、25和30 min，测定迷迭香粉粒径D50。
1.3.3 正交试验
以物料水分含量（A）、粉碎温度（B）和粉碎时间（C）为变量，迷迭香粉粒径D50为指标，进行正交试验，试验的因素和水平见表1。
表1 试验因素和水平 |
| 水平 | 因素 | |||
|---|---|---|---|---|
| A物料 水分含量/% | B粉碎 温度/℃ | C粉碎 时间/min | D空列 | |
| 1 | 6.5 | -18 | 18 | 1 |
| 2 | 7.0 | -20 | 20 | 2 |
| 3 | 7.5 | -22 | 22 | 3 |
1.4 评价指标
1.4.1 迷迭香粉的粒径
取1 g迷迭香粉体，加入100 mL乙醇均匀溶解，采用激光粒度仪对粉体粒径进行测定。
1.4.2 迷迭香粉的休止角和滑角
将玻璃漏斗悬挂在玻璃平板上方，漏斗尾距玻璃板3 cm，称取5 g迷迭香粉，使其自然流下，形成圆锥体粉堆，测定圆锥和玻璃表面之间的夹角，即为休止角；将称取的迷迭香粉铺放在玻璃板上，然后逐渐抬起玻璃板，测定迷迭香粉开始从玻璃板上滑落完全时玻璃板的倾斜角度，即为滑角。
1.4.3 迷迭香粉的持油性
参考王博等[15]的试验方法，取5 g迷迭香粉放入50 mL试管中，然后加入20 mL大豆油，振荡20 min后，在5 000 r/min下离心20 min，除去上层的大豆油。持油性H计算如式（1） 。
式中，m 1表示迷迭香粉的质量，g；m 2表示迷迭香粉吸附大豆油后的质量，g。
1.4.4 迷迭香粉的持水性
参考崔蕊静等[16]的试验方法，精确称取5 g迷迭香粉放入50 mL试管中，然后加入20 mL 水，振荡20 min后，在5 000 r/min下离心20 min，除去上层的水。持水性W计算如式（2） 。
式中，m 1表示迷迭香粉的质量，g；m 2表示迷迭香粉吸附水后的质量，g。
1.4.5 迷迭香粉的溶解性
参考夏晓霞等[17]的试验方法，精确称取1 g迷迭香粉放入50 mL试管中，然后加入50 mL水，振荡20 min后，80 ℃下水浴30 min，取出冷却后在5 000 r/min下离心20 min，收集上层的上清液，在105 ℃下烘干至恒重，溶解性R计算如式（3） 。
式中，m 1表示迷迭香粉的质量，g；m 2表示上清液烘干后的质量，g。
1.4.6 迷迭香酸含量
参考侯建春等[18]的试验方法，称取迷迭香酸标准品5 mg，加入50 mL去离子水定容，再分别移取2、4、6、8和10 mL溶液，加入去离子水定容至10 mL，吸取10 μL加入高效液相色谱仪中，测定峰面积，建立峰面积与迷迭香酸标准质量百分比浓度之间的回归方程。迷迭香粉采用去离子水200 W超声提取1 h，过滤，取滤液浓缩后定容至5 mL容量瓶，0.45 μm微孔滤膜过滤后，精确吸取10 μL溶液加入高效液相色谱仪中，测定峰面积，计算迷迭香酸含量。色谱条件：采用VP-ODS（150 mm×4 mm）色谱柱，柱温25 ℃，检测波长280 nm，流动相为水（含0.1% H3PO4）和乙腈（V60∶V40），进样量10 μL，流速0.5 mL/min。
1.5 数据处理
每组试验重复测定3次，试验数据表示为平均值±标准差，采用t检验分析数据间的差异性。（P<0.05）
2 结果与分析
2.1 FSG制备迷迭香粉的单因素试验
2.1.1 物料水分含量对D50的影响
由图1可知，随着物料水分含量的增加，FSG处理的迷迭香粉粒径D50呈逐渐下降趋势，水分含量5%、6%与7%的D50差异具有统计学意义（P<0.05）；水分含量达7%后，继续增加物料的水分含量，粒径D50差异无统计学意义（P>0.05）。
2.1.2 粉碎温度对D50的影响
2.1.3 粉碎时间对D50的影响
2.2 FSG制备迷迭香粉的正交试验
为研究FSG制备迷迭香粉的最佳工艺，在单因素试验的基础上，采用正交试验对制备工艺进行优化，试验结果见表2。影响粒径D50的因素次序为物料水分含量>粉碎时间>粉碎温度。理论最佳制备工艺为A2B1C1，即水分含量7.0%、粉碎温度-18 ℃、粉碎时间18 min。
表2 正交试验结果 |
| 试验 序号 | A物料水分含量/% | B粉碎温度/℃ | C粉碎时间/min | D空列 | D50/μm |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 6.5 | -18 | 18 | 1 | 15.52 |
| 2 | 6.5 | -20 | 20 | 2 | 16.56 |
| 3 | 6.5 | -22 | 22 | 3 | 17.25 |
| 4 | 7.0 | -18 | 20 | 3 | 13.98 |
| 5 | 7.0 | -20 | 22 | 1 | 12.12 |
| 6 | 7.0 | -22 | 18 | 2 | 12.63 |
| 7 | 7.5 | -18 | 22 | 2 | 11.65 |
| 8 | 7.5 | -20 | 18 | 3 | 14.58 |
| 9 | 7.5 | -22 | 20 | 1 | 16.58 |
| k1 | 16.433 | 13.770 | 14.243 | 14.740 | |
| k2 | 12.910 | 14.420 | 15.707 | 13.613 | |
| k3 | 14.270 | 15.487 | 15.673 | 15.270 | |
| R | 3.533 | 1.770 | 2.034 | 1.657 |
由表3可知，物料水分含量在所考察的范围内对D50的影响具有统计学意义（P<0.05），而粉碎温度、粉碎时间在所考察的范围内对粒径D50的影响无统计学意义（P>0.05），在最佳条件下进行3次冷冻粉碎迷迭香粉制备验证，迷迭香粉粒径D50为11.51 μm。
表3 方差分析结果 |
| 因素 | 偏差平方和 | 自由度 | F/F 0.05 | 显著性 |
|---|---|---|---|---|
| A | 19.057 | 2 | 2.196 | 显著 |
| B | 4.765 | 2 | 0.549 | 不显著 |
| C | 6.601 | 2 | 0.761 | 不显著 |
| D | 4.295 | 2 | 0.495 | 不显著 |
| 误差 | 34.72 | 8 |
2.3 不同制备方法对迷迭香粉理化性质的影响
2.3.1 对迷迭香粉粒径D50的影响
由图4可知，NTMG、NTUG和FSG制备的迷迭香粉粒径D50分别为185.21、34.06和12.01 μm；与NTMG相比，经NTUG、FSG处理后的迷迭香粉粒径D50明显减小，差异具有统计学意义（P<0.05）；与NTUG相比，FSG处理的迷迭香粉粒径D50明显减小，差异具有统计学意义（P<0.05）。
2.3.2 对迷迭香粉休止角和滑角的影响
由表4可知，粉体休止角由大到小排序为FSG>NTUG>NTMG；粉体滑角由大到小排序为FSG>NTUG>NTMG。试验结果表明，FSG制备的香粉粉体流动性减小，这是由于颗粒粒径减小导致颗粒比表面积增加，颗粒间结合紧密，从而流动性变小。
表4 不同制备方法对粉体休止角和滑角的影响单位：o |
| 粉碎方式 | 休止角 | 滑角 |
|---|---|---|
| NTMG | 35.72±0.52 a | 42.16±0.78 a |
| NTUG | 46.39±0.65 b | 58.28±0.62 b |
| FSG | 52.25±0.48 c | 65.48±0.58 c |
|
2.3.3 对迷迭香粉持油性、持水性和溶解性的影响
由表5可知，持油性方面，NTMG>FSG>NTUG，3种方式制备的粉体持油性差异具有统计学意义（P<0.05）。持水性方面，FSG>NTUG>NTMG，3种方式制备的粉体持水性差异具有统计学意义（P<0.05）。溶解性方面，FSG>NTUG>NTMG，3种方式制备的粉体溶解性差异具有统计学意义（P<0.05）。
表5 不同制备方法对粉体持油性、持水性和溶解性的影响 |
| 粉碎方式 | 持油性/（g/g） | 持水性/（g/g） | 溶解性/% |
|---|---|---|---|
| NTMG | 1.98±0.11 a | 1.08±0.06 a | 14.86±0.19 a |
| NTUG | 1.36±0.12 b | 1.18±0.05 b | 18.19±0.26 b |
| FSG | 1.62±0.12 c | 1.38±0.09 c | 22.15±0.39 c |
2.4 不同制备方法对迷迭香粉迷迭香酸含量的影响
3 结论与讨论
在迷迭香的冷冻超微粉碎过程中，粉碎的粒径受到物料水分含量、粉碎温度和粉碎时间的影响。粉碎过程中，物料水分含量直接影响物料的韧性和机械力的传递，水分子进入纤维之间的裂隙中，在冻结状态下，导致材料的断裂强度减小，在超微粉碎机产生的机械力作用下断裂破碎，但当物料水分含量达到一定程度时，水分子在颗粒之间形成液桥，增强了颗粒间的黏结力，继续增加其含量，粉体粒径D50不再发生显著变化[19]。粉碎温度对粉体粒径D50具有重要影响，在低温状态下，物料脆性增加，快速降温会造成物料各部位收缩不均匀而产生内应力，使物料的薄弱部位先被破坏，进而导致物料破碎[20]。温度降低，物料脆性增加，有利于物料的粉碎，粉碎到一定粒度后，物料内部多糖等黏性物质释放，颗粒的比表面积增加，导致粉碎的小颗粒产生吸附团聚，粒径又会增加[21]；粉碎时间延长有利于物料的粉碎，但粉碎到一定时间后并不能继续降低粉体粒径D50。试验结果表明，优化的FSG条件为水分含量7.0%、粉碎温度-18 ℃、粉碎时间18 min，该条件下制备的迷迭香粉D50为11.51 μm。
与NTMG和NTUG相比，FSG制备的迷迭香粉休止角和滑角增加，流动性减小。这是由于FSG制备的迷迭香粉颗粒粒径D50减小导致颗粒比表面积增加，颗粒之间的结合紧密，从而流动性变小[22]。与NTMG相比，NTUG、FSG处理后的粉体持油性、持水性较好，可能是由于NTUG和FSG将迷迭香粉纤维结构破坏，粉体粒径D50减小、表面积增加，从而扩大与油、水的接触面积，有利于增加持油性、持水性和溶解性。NTUG和FSG处理后的迷迭香酸含量增加，这是由于NTUG和FSG处理导致细胞破裂，内部可溶性成分更容易被释放，但在NTUG过程中，容易产生较高温度，虽然增加了迷迭香酸的含量，但也有部分被热能破坏。
综上，本文利用NTMG、NTUG和FSG制备迷迭香粉，测定3种方式制备的迷迭香粉粒径、休止角、滑角和持油性等，结果表明，优化的FSG条件为水分含量7%、粉碎温度-18 ℃、粉碎时间18 min，该条件下迷迭香粉D50为11.51 μm；FSG制备的迷迭香粉休止角、滑角、持油性、持水性和溶解性较好，迷迭香酸含量较高。