Physical Properties and in Vitro Simulated Gastrointestinal Digestion Characteristics of Polygonatum cyrtonema Hua Powder with Different Particle Sizes
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摘要: 为探究超微粉碎处理对多花黄精粉特性的影响，本文采用粉碎过筛处理制备不同粒径（50、100、200、325目）多花黄精粉末，并用扫描电子显微镜及傅里叶红外光谱对其物理特性开展研究，同时模拟体外胃肠消化过程。结果表明，经过粉碎及过筛处理后，多花黄精粉粒径大小具有显著性差异（P<0.05）。粉碎过程仅破坏了粉体的表面结构，并未破坏粉体的分子结构。多花黄精粉的休止角、溶解度随粒径的减小不断增加，而堆密度、润湿时间、持水力不断下降。此外，粉碎度为200目（75 μm，超微粉Ⅰ）的粉体活性物质多糖含量为15.37%，显著高于其他样品（P<0.05）。体外模拟胃肠消化过程中，粉碎度为200目（75 μm，超微粉Ⅰ）的粉体多糖释放量最高，且具有一定体外抗氧化能力。综上，多花黄精粉碎时粉体过200目筛时，多糖释放量最高。本实验为多花黄精粉末的产业化应用提供了理论依据。Abstract: To investigate the functional effects of superfine grinding treatment on Polygonatum cyrtonema Hua powder, in this study, the sample was ground and sieved by pharmacopoeia test sieves (50, 100, 200 and 325 mesh) to prepare P. cyrtonema Hua powder with different particle sizes. Its physical properties were studied using scanning electron microscopy and Fourier transform infrared spectroscopy, while the in vitro gastrointestinal digestion process was simulated. The results showed that the particle size of P. cyrtonema Hua powder exhibited a significant difference (P<0.05) following grinding and sieving treatment. The grinding process only destroyed the surface structure of the powder, but did not destroy the molecular structure of the powder. The angle of repose and solubility of P. cyrtonema Hua powder exhibited a continuous increase with decreasing particle size, while bulk density, wettability and water holding capacity showed a decreasing trend. Additionally, the polysaccharide content of the sample with 200 mesh (15.37%) was significantly higher than that of other samples (P<0.05). Moreover, the polysaccharide release content of the powder with 200 mesh (75 μm, ultrafine powder Ⅰ) during in vitro gastrointestinal digestion was higher than that of other powders. Ultrafine powderⅠalso had a certain antioxidant ability. In summary, when the powder of P. cyrtonema Hua is sieved by 200 mesh sieve, the content of polysaccharide released is the highest. This experiment provides a theoretical basis for the practical application of P. cyrtonema Hua powders.
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多花黄精（Polygonatum cyrtonema Hua）为百合科黄精属多年生草本植物，在我国主要分布于四川、贵州、安徽等地，其中安徽省为其主要产区之一[1]。多花黄精（P. cyrtonema Hua）同滇黄精（Polygonatum kingianum Coll. et Hemsl.）、黄精（Polygonatum sibiricum Red.）为中药黄精的基源植物，其干燥根茎即为中药黄精，为药食同源，应用历史悠久，具有补气养阴、健脾、润肺、益肾的功效[2]。黄精主要成分包含多糖、甾体皂苷类、黄酮类等[3−6]，其中多糖为黄精的主要质量评价指标，2020版《中国药典》记载黄精多糖含量不得低于7.0%。黄精药材具有增强免疫[7]、抗衰老[8]、抗炎[9]、抗氧化[10]、抗糖尿病[11]、抗抑郁[12]等作用，具有很高的药用及保健价值。
超微粉碎是采用现代物理或化学方法对材料进行微粉化的一种手段，可以使产品粒度达到微米级。研究表明超微粉碎技术可以提高药材活性成分的溶出率及其生物利用率，厚朴、铁皮石斛等研究印证了中药材经过超微粉碎，具有提高中药成分溶出度、生物利用度及增强疗效等优势[13−14]。目前，黄精粉的研究焦点主要是探讨通过清蒸、酒蒸、九蒸九晒等多种传统加工方法处理后，不同粒径黄精粉在粉体物理特性以及体外溶出度方面的对比研究[15−17] 。此外，黄精的超细粉末可以通过调节肠道微生物及其代谢产物来改善MH大鼠的血压和血脂代谢异常状况，从而有助于缓解相关的代谢紊乱问题[18]，但有关多花黄精不同粒径粉体的外观形貌、溶解度、体外模拟胃肠消化过程及其活性变化的考察方面的研究较少。因此，本实验通过粉碎过筛处理制备不同粒径的多花黄精粉末，对不同粒径粉末的粒度分布、微观结构、粉体学性质、多糖含量进行考察，并通过模拟体外胃肠消化系统评价不同粒径多花黄精粉在胃肠消化过程中多糖的释放规律，采用DPPH自由基和羟自由基清除能力考察其抗氧化能力变化，为多花黄精的产品开发及利用提供理论依据。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
多花黄精（批号20220508） 安徽省青阳县九华中药材科技有限公司，经安徽中医药大学俞年军教授鉴定为多花黄精Polygonatum cyrtonema Hua干燥根茎，符合《中华人民共和国药典（2020版）》一部各项规定；D-无水葡萄糖 中国食品药品鉴定研究院；其他试剂均为分析纯。
Nicolet IS5傅里叶红外光谱仪、Multiskan FC多功能酶标仪 美国赛默飞世尔科技公司；Ultra plus场发射扫描电镜 德国卡尔蔡司公司；Mastersizer 2000激光粒度仪 英国马尔文仪器有限公司；UV-5100紫外可见分光光度计 上海元析仪器有限公司；HC-1000Y多功能粉碎机 永康市诺邦富贸易有限公司；GT100X球磨仪 北京格瑞德曼仪器设备有限公司；S400 pH计 梅特勒-托利多集团。
1.2 实验方法
1.2.1 多花黄精粉体制备及粒径测定
将多花黄精样品于多功能粉碎机中粉碎，过药典三号筛（50目，355 μm）得多花黄精粗粉。将粗粉在球磨仪中（2000 r/min，1 min），多次研磨依次分级过筛100目（150 μm）、200目（75 μm）、325目（45 μm），得到多花黄精细粉、超微粉Ⅰ、超微粉Ⅱ。经Mastersizer 2000激光粒度仪采用湿法测定粒径，分散剂为乙醇，超声辅助分散。记录D10、D50、D90，并根据公式（1）计算粒度分布跨度值span。
span=D90−D10D50 (1) 1.2.2 多花黄精不同粉体微观结构的测定
1.2.2.1 微观形态观察
取制备好的50、100、200、325目多花黄精粉体适量，分别固定于载物台上，将样品置于Ultra plus场发射扫描电子显微镜下进行形貌特征观察。加速电压2 kV，放大倍数为500~5000倍。
1.2.2.2 傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析
取制备好的50、100、200、325目多花黄精粉体，按照粉末:溴化钾（1:100）比例混合，研磨、压片，然后放入Thermo Nicolet IS5红外光谱仪中扫描。样品扫描波数为4000~400 cm−1，扫描次数为32次，分辨率为4 cm−1。
1.2.3 多花黄精不同粉体理化特性
1.2.3.1 休止角与堆密度测定
多花黄精粉休止角及堆密度的测定参考吴其国等[15]的方法，并稍作修改。将漏斗固定于铁架台上，下放一张绘图纸，漏斗底端距离纸平面约5 cm。将10 g多花黄精粉倒入漏斗中，使其垂直下落至纸平面，自然堆积，待其形成直径最大的圆锥体为止，记录此时圆锥体的直径（D）和高度（H）。各样品平行操作３次，取平均值。休止角按照公式（2）计算：
tanθ=2HD (2) 式中：H为圆锥体的高度，cm；D为圆锥体的直径，cm。
精密称定量筒质量（M1），将一定体积多花黄精粉末通过漏斗匀速倒入量筒，精密称定此时量筒的质量（M2），并记录粉末体积（V）。各样品平行操作３次，取平均值。堆密度按照公式（3）计算：
ρ(g/mL)=M2−M1V (3) 式中：M1为量筒的质量，g；M2为量筒加粉末的质量，g；V为粉末体积，mL。
1.2.3.2 润湿性、持水力的测定
多花黄精粉润湿性及持水力的测定参考张珍林等[19]的方法。向直径为10 cm的培养皿中加入50 mL水，然后加入0.1 g多花黄精粉，记录粉末被水完全润湿的时间t（s）。各样品平行操作３次，取平均值。参考此结果进行不同粒径多花黄精粉的润湿性比较。
精密称定多花黄精粉末0.1 g（M1），置15 mL离心管中，加入10 mL水，并于60 ℃恒温水浴30 min，再冰水浴30 min，4000 r/min离心15 min，弃去上清液，称定样品湿重（M2）。各样品平行操作３次，取平均值。持水力按照公式（4）计算：
持水力(%)=M2−M1M1×100 (4) 式中：M1为粉末质量，g；M2为粉末湿重，g。
1.2.3.3 溶解性测定
多花黄精粉溶解性的测定参考蔡肖等[20]方法并稍作修改。精密称定多花黄精粉0.5 g，加入100 mL超纯水，恒温（分别40、70、100 ℃）磁力搅拌30 min，减压抽滤，残渣烘干后称量。各样品平行操作３次，取平均值。溶解度按照公式（5）计算：
溶解度(%)=(1−M2M1)×100 (5) 式中：M1为多花黄精粉末质量，g；M2为烘干后残渣质量，g。
1.2.4 多花黄精不同粉体多糖含量测定
1.2.4.1 溶液的制备
按照徐如静等[21]的实验方法制备多花黄精供试品溶液、葡萄糖对照品溶液及5%苯酚溶液。葡萄糖对照品溶液制备：称取105 ℃干燥至恒重的33.00 mg D-无水葡萄糖，用超纯水溶解，定容至100 mL，即得0.33 mg/mL的对照品溶液；供试品溶液制备：取圆底烧瓶，各加入0.25 g多花黄精不同粒径粉末，加80%乙醇150 mL，水浴回流1 h，趁热滤过，残渣用80%热乙醇洗涤3次。将残渣及滤纸置圆底烧瓶中，加水150 mL，水浴回流，滤过，残渣及烧瓶用超纯水洗涤4次，合并滤液及洗液，纯水定容至250 mL。5%苯酚溶液制备：精密称取5.00 g苯酚，溶解于100 mL超纯水中，得到5%苯酚溶液。
1.2.4.2 标准曲线的建立
参照徐如静等[21]的实验方法建立葡萄糖的标准曲线：精密量取对照品溶液0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 mL于试管中，各加入超纯水至2.0 mL，精密加入5%苯酚溶液1 mL和浓硫酸7 mL，沸水浴30 min后冰水浴10 min，摇匀，490 nm处测定其吸光度。
1.2.4.3 多糖含量测定
分别取不同粒径的多花黄精粉末（各6份），按照1.2.4.1中供试品溶液制备方法制备样品溶液。精密吸取样品溶液1.0 mL，按照1.2.4.2项下苯酚-硫酸法进行显色，在490 nm波长下测定吸光度，并根据所建立的标准曲线计算多花黄精不同粒径粉末多糖含量。
1.2.5 多花黄精不同粉体体外模拟胃、肠消化模型建立
1.2.5.1 体外胃消化模拟
采用洪晴悦[22]和杨明琛等[23]方法稍作修改建立体外模拟胃消化模型。称取3.10 g NaCl、0.17 g CaCl2、1.12 g KCl、0.60 g NaHCO3，超纯水溶解，定容至1 L，并用1 mol/L HCl调节pH为2.0。向上述溶液中加入1.60 g胃蛋白酶（10000 U/g），溶解，静置过夜后，即得胃消化液。分别取100 mL的胃消化液，加入不同粒径多花黄精粉末0.20 g，于37 ℃，20 r/min恒温水浴条件下，避光孵育2 h。孵育过程中，分别在5、10、15、30、45、60、90、120 min时移取消化液3 mL，沸水浴2 min，灭酶活，待测多糖含量。
1.2.5.2 体外肠道消化模拟
采用洪晴悦[22]和王宗玄等[24]方法稍作修改建立体外模拟肠消化模型。称取0.54 g NaCl、0.35 g CaCl2、0.66 g KCl，超纯水溶解，定容至1 L，并用1 mol/L NaOH调节pH为7.0。向上述溶液中加入0.41 g胰蛋白酶（2500 U/mg），溶解，即得肠道消化液。取胃消化模拟45 min的样品，向其中加入50 mL肠道消化液，于37 ℃，20 r/min恒温水浴条件下，避光孵育1.5 h。孵育过程中，分别在0、5、10、15、30、45、60、90 min时移取消化液3 mL，沸水浴2 min，灭酶活，待测多糖含量。
1.2.6 多花黄精不同粉体经体外模拟胃肠消化后多糖释放量测定
对照品溶液的制备同1.2.4.1，精密称定33.00 mg D-无水葡萄糖，100 mL超纯水溶解，即得。
标准曲线的建立：同“1.2.4.2标准曲线的建立”，精密量取对照品溶液0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL于试管中，各加入超纯水至2.0 mL，加入5%苯酚溶液1 mL和浓硫酸7 mL，沸水浴30 min后冰水浴10 min，摇匀，490 nm处测定其吸光度。
供试品溶液的制备：取各阶段的消化液样品，离心（4000 r/min，15 min），取上清夜。每组精密量取0.5 mL溶液稀释到5.0 mL，即得供试品溶液。
含量测定：精密量取供试品溶液1.0 mL，采用苯酚-硫酸法测定各消化液中多糖含量。方法同标准曲线的建立步骤。
1.2.7 多花黄精不同粉体经体外模拟胃肠消化后抗氧化活性比较
1.2.7.1 DPPH自由基清除率的测定
参照关媛等[25]和陈丽叶等[26]的方法，并稍作修改。取1.2.5.1和1.2.5.2胃肠消化液样品，离心（4000 r/min，15 min），取上清液。取2 mL上清液，加入0.1 mmol/L的DPPH-乙醇溶液2 mL，充分混匀，37 ℃ 黑暗条件下静置30 min。以维生素C作为阳性对照。在517 nm处测定样品溶液的吸光度，并根据公式（6）计算。
DPPH⋅清除率(%)=[A0−(A1−A2)]A0×100 (6) 式中：A0：DPPH-乙醇溶液的吸光度；A1：样品和DPPH-乙醇溶液的吸光度；A2：样品溶液的吸光度。
1.2.7.2 羟自由基清除率的测定
参照陈丽叶等[26]的方法，并稍作修改。取1.2.5.1和1.2.5.2胃肠消化液样品，离心（4000 r/min，15 min），取上清液。在试管中分别加入1 mL上清液、1 mL FeSO4溶液（9 mmol/L）和1 mL H2O2溶液（9 mmol/L），摇匀，室温放置10 min，然后加入1 mL水杨酸-乙醇溶液（9 mmol/L），摇匀，37 ℃水浴30 min，取出，冷却至室温，3000 r/min离心20 min。以维生素C作为阳性对照。在510 nm处测定样品溶液的吸光度，并根据公式（7）计算。
羟自由基清除率(%)=[A0−(A1−A2)]A0×100 (7) 式中：A0：空白对照组的吸光度（消化液代替样品）；A1：样品组吸光度；A2：样品对照组的吸光度（水代替水杨酸）。
1.3 数据处理
实验数据均为3次平行实验，实验结果以平均值±标准差表示。采用Graphpad prism及SPSS 17.0软件进行作图及统计分析，P<0.05表示数据具有统计学显著差异。
2. 结果与分析
2.1 多花黄精不同粉体粒径分布
由表1结果所示，多花黄精粉体依次分别通过50、100、200和325目筛获得的粗粉、细粉、超微粉Ⅰ、超微粉Ⅱ的粒径有显著性差异（P<0.05）。与粗粉相比，细粉、超微粉Ⅰ、超微粉Ⅱ的D50由333.72 μm降低到16.70 μm。随着粒径的减小，多花黄精粉的体积平均粒径显著降低（P<0.05），由333.55 μm减小到20.27 μm；而比表面积显著升高（P<0.05）。span为跨度值，其数值越小，表明粒径分布越窄，粒径越均匀。不同粒径粉体的span值具有显著性差异（P<0.05），以粗粉的分布均匀性最佳，超微粉Ⅰ的粒径均匀性相对较差。超微粉Ⅰ的颗粒均匀性相对较差可能与粉体过筛的筛网目数有关，其过筛范围是200~325目，相对其他粉体来说跨度相对较大。这一结果与粉碎对核桃青皮粉的粒径影响一致，过100和200目筛的核桃青皮粉较过40、60、80目粉体的颗粒均匀性相对较差[27]。实验结果表明粉碎处理能够有效提高粉体的粉碎程度，且不同粉体的粒径具有显著性差异。
表 1 不同多花黄精粉体的粒径大小Table 1. Particle size of different P. cyrtonema Hua powder样品 D10（μm） D50（μm） D90（μm） 体积平均粒径（μm） 比表面积（m2·g−1） span 粗粉 207.81±1.44a 333.72±2.05a 485.76±3.16a 333.55±2.09a 0.05±0.01d 0.83±0.01c 细粉 15.29±0.21b 104.62±1.16b 208.94±2.85b 109.18±1.16b 0.17±0.01c 1.85±0.01b 超微粉Ⅰ 6.81±0.02c 25.91±0.15c 72.95±0.67c 33.71±0.22c 0.45±0.01b 2.56±0.03a 超微粉Ⅱ 5.98±0.43c 16.70±0.01d 37.48±1.62d 20.27±0.32d 0.56±0.03a 1.89±0.12b 注：同列不同字母代表有统计学显著性差异（P<0.05）。 2.2 多花黄精不同粉体结构特征
2.2.1 扫描电子显微镜微观形态观察
通过场发射扫描电镜检测了多花黄精粉的形貌和表面特征（图1）。随着粉体粒径不断变小，粉体的颜色由黄色逐渐变为灰白色。A（粗粉）和B（细粉）颗粒尺寸较大，形状不规则，粉末特性较为完整。C（超微粉Ⅰ）和D（超微粉Ⅱ）相较于粗粉和细粉，颗粒尺寸明显变小，且粉末之间有轻微聚集。粉碎程度增大，其比表面积随之增大，从而增加了粉末的表面能，在粉末表面产生了大量极性基团。因此，表面凝聚力增加，从而使粉末更容易吸附和团聚[28]。粉末的粉碎程度能够有效地改变其表面结构[29]。以上结果表明，粉碎程度增加会在一定程度上破坏多花黄精的组织结构，影响其物理化学性质，可能影响有效成分的溶出。
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图 1 不同粒度多花黄精粉末的照片和扫描电镜图像注：A1~D1：多花黄精粉末照片，A2~D2：多花黄精粉末电镜扫描图像（500×），A3~D3：多花黄精粉末电镜扫描图像（5000×）。Figure 1. Photos and SEM images of P. cyrtonema Hua powder with different particle sizes2.2.2 红外光谱（FT-IR）分析
不同粒径多花黄精粉末在4000~400 cm−1范围内的FT-IR光谱特征如图2所示。超微粉碎后，不同粒径多花黄精粉的峰位置和形状基本相似。说明超微粉碎对多花黄精粉中的官能团没有明显影响。在波数3394 cm−1处出现一个圆滑的峰，是由纤维素和半纤维素中-OH的伸缩振动产生的[27]。2924 cm−1附近的吸收峰由多糖类亚甲基上的C-H的收缩振动产生；在1631 cm−1附近出现的吸收峰可能是C=O的特征峰，表明多花黄精粉中糖醛酸含有较多[30]；在1023 cm−1处出现的强吸收峰可能是C-O的特征峰[31]。这与超细粉碎对蘑菇[28]、方竹笋[30]、三七[32]等的研究结果一致，超细粉碎没有改变主要特征峰，未改变粉体的分子结构。
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图 2 不同粒径多花黄精粉末的傅里叶红外光谱图注：A：粗粉，B：细粉，C：超微粉Ⅰ，D：超微粉Ⅱ。Figure 2. Fourier infrared spectra of P. cyrtonema Hua powder with different particle sizes2.3 多花黄精不同粉体物理特性
休止角是评价粉体流动性的一个重要因素，休止角数值越小，表明粉体的流动性越好[33]。由表2可知，多花黄精粉体随着粒径不断变小，粉体的休止角呈不断变大的趋势，由粗粉休止角24.52°增大至超微粉Ⅱ 55.25°，且不同粒径粉体之间的休止角均具有显著性差异（P<0.05）。多花黄精粉体粒径越小，休止角不断增大的原因可能是随着粉体粒径的减小，粉体的比表面积增大，粉体黏着性增大，使得粉体流动性变差，从而导致休止角变大[34]。这一结果与扫描电镜结果相一致，随着粒径变小，粉体间具有一定的聚集现象。
表 2 不同粒径多花黄精粉体的物理特性Table 2. Physical properties of P. cyrtonema Hua powder with different particle sizes样品 粗粉 细粉 超微粉Ⅰ 超微粉Ⅱ 休止角（°） 24.52±1.62d 31.24±0.80c 44.19±1.39b 55.25±1.14a 堆密度（g/mL） 0.799±0.00a 0.755±0.01b 0.515±0.01c 0.414±0.01d 润湿性（s） 286.33±1.70a 169.33±0.94b 140.67±1.70c 84.00±1.63d 持水力（%） 3.47±0.53a 3.38±0.22a 3.16±0.18a 1.75±0.09b 注：同行不同字母代表样品间的显著差异（P<0.05）。 堆密度是反映粉体学性质的一个重要指标，与粉体的黏着力和流动性有一定的关系，对于制剂有重要意义[35]。多花黄精随着粉体粒径不断变小，堆密度也呈现逐渐变小的趋势，由粗粉堆密度0.799 g/mL变小至超微粉Ⅱ 0.414 g/mL，且不同粒径粉体之间的堆密度均具有显著性差异（P<0.05）。这可能是由于多花黄精粉体粒径减小时，粉体间的黏着性增大，出现架空、空洞等堆积效应，导致粉体间空隙增大，从而使堆密度降低[36]。相较于粗粉，超微粉粉体间空隙增大，具有较好的填充性能，在直接压片时具有更好的可压性和塑性[37]。
润湿性是与固体制剂溶解性和崩解性有关的重要的物理性质，也是评价粉末加工性能的一个重要指标。在平行条件下，粉体完全润湿所需要的时间越短，则对应粉体的润湿性越好[38]。多花黄精随着粉体粒径不断变小，粉体完全润湿所需要的时间呈现不断变少的趋势，由粗粉的286.33 s变小为超微粉Ⅱ的84.00 s，且不同粒径粉体之间的润湿性均具有显著性差异（P<0.05）。超微粉的润湿性强于粗粉和细粉，这也说明超微粉拥有更好的速溶性。
多花黄精随着粉体粒径不断变小，持水力也呈现逐渐变小的趋势，由粗粉持水力3.47%变小至超微粉Ⅱ 1.75%，且粗粉、细粉、超微粉Ⅰ间持水力无显著性差异（P>0.05）。结果表明，随着粉体粒径减小，多花黄精粉体的持水能力逐渐下降，超微粉Ⅱ持水能力显著性降低（P<0.05）。可能是由于粉体粒径过小时，粉体颗粒之间产生黏附聚合作用，导致粉体与水接触不充分，从而造成持水力的下降。这与敖婧芳等[27]对核桃青皮的研究结果一致，随着粒径的减小，核桃青皮粉的持水力均有所下降。
为揭示温度和粉体粒径与溶解度的关系，考察了多花黄精不同粒径粉体在40、70、100 ℃时的溶解度变化。结果如图3所示，在相同温度下，多花黄精粉的溶解度随着粉体粒径的减小而不断增加，可能是由超微粉碎后粉体的比表面积增加以及颗粒和溶剂之间的相互作用增加引起的。在40 ℃时，多花黄精粉体从粗粉到超微粉Ⅱ的溶解度由79.76%增加至84.13%，粗粉同细粉间溶解度无显著性差异（P>0.05），同超微粉Ⅰ及超微粉Ⅱ的溶解度有显著性差异（P<0.05）；而在100 ℃时，不同粒径粉体间溶解度均有显著性差异（P<0.05）。当温度由40 ℃增加至100 ℃时，粗粉的溶解度先升高至82.9%然后保持平稳，以70 ℃时溶解度最高；细粉的溶解度先升高至83.12%然后保持平稳，以70 ℃时溶解度最高；超微粉Ⅰ和超微粉Ⅱ的溶解度均不断升高，超微粉Ⅰ溶解度提高至84.33%，超微粉Ⅱ溶解度提高至85.31%。文献报道，在相同温度下，60、100、300目蘑菇粉随着粒径减小，溶解度增加；当温度由30 ℃上升到90 ℃时，不同粒径蘑菇粉的溶解度均呈现增加的趋势[28]。研究结果表明粉体的溶解度同温度和粒径有密切关系。
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2.4 多花黄精不同粉体多糖含量
以葡萄糖浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，建立线性回归方程，方程为y=0.071x+0.3316（R2=0.9993）。由图4可知，在45~355 μm粒径范围内，随着多花黄精粉体粒径不断减小，水溶性多糖含量先升高后降低，其中多花黄精超微粉Ⅰ水溶性多糖含量最高（15.37%），且同粗粉、细粉、超微粉Ⅱ有显著性差异（P<0.05）。这可能是由于一定程度的超微粉碎降低了多花黄精粉体的平均粒径，增强细胞的破裂程度，释放出更多的水溶性多糖。而当粉碎时间过长，剧烈的机械作用力可能严重破坏了细胞结构，导致水溶性多糖含量下降。丁强等[39]对茯苓的研究结果表明随着茯苓粉末粒径的减小，有效成分水溶性总多糖的含量先增加后略有下降。
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图 4 不同粒径多花黄精粉体水溶性多糖含量Figure 4. Polysaccharide content of P. cyrtonema Hua powder with different particle sizes2.5 多花黄精不同粉体体外模拟胃肠消化液中多糖释放量变化
绘制标准曲线，建立线性回归方程：y=0.0609x+0.0115，R2=0.9994。由回归方程的结果可知，此方法具有较好的线性，可用于测定不同粒径多花黄精粉体胃肠溶出液中的多糖的含量。
2.5.1 体外模拟胃消化液中多糖释放量
不同粒径多花黄精粉末在体外模拟胃消化过程中多糖的溶出曲线如图5所示。在5~120 min内，随着体外胃消化模拟时间的延长，多花黄精细粉、超微粉Ⅰ、超微粉Ⅱ的多糖溶出量均呈现先增加，后下降再逐渐趋于平稳的趋势，这可能是多花黄精细粉、超微粉Ⅰ、超微粉Ⅱ溶出的多糖在胃液中部分消化，随着消化时间增加多糖的溶出速度和消化速度逐渐持平，故多糖得率趋于平稳；而粗粉的多糖溶出量是先下降，后上升再趋于平稳，表明粗粉在消化液中多糖溶出慢，而溶出的多糖同时被胃部消化一部分，随着消化时间增加，溶出多糖增加，因此多糖含量先下降后上升最后趋于平稳。在模拟胃液消化的5~120 min每个时间节点，超微粉Ⅰ的多糖溶出量均最高，其次是超微粉Ⅱ、细粉、粗粉。由此表明，多花黄精粉体的粒径大小对其体外模拟胃消化过程中多糖的溶出有影响，以超微粉Ⅰ的模拟胃消化效果最佳。
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图 5 体外胃消化模拟液中多糖含量Figure 5. Polysaccharide content in simulated gastric digestion solution in vitro2.5.2 体外模拟肠道消化液中多糖释放量
不同粒径多花黄精粉末在体外模拟肠道消化过程中多糖的溶出曲线如图6所示。在0~90 min模拟体外肠道消化过程中，随着模拟时间的延长，不同粒径多花黄精粉末的多糖溶出量变化趋势一致。其中，超微粉Ⅰ的多糖溶出量最高，其次是超微粉Ⅱ、细粉、粗粉。消化90 min时，粗粉、细粉、超微粉Ⅰ、超微粉Ⅱ的肠消化液中多糖含量分别为64.51%、66.69%、75.09%、72.09%。此结果与多花黄精粉末在体外模拟胃部消化过程中多糖溶出结果一致，超微粉Ⅰ的多糖溶出量最高。多花黄精粉体的粒径大小对其体外模拟肠道消化多糖溶出有影响，以超微粉Ⅰ的模拟肠消化效果最佳。本实验结果表明粉体的粒径大小与体外模拟胃肠道消化过程中活性物质的释放有关，聂梅梅等[40]对怀山药研究表明在胃肠消化过程中，随着粒径的变小，超微粉的多糖释放量大于粗粉，与本实验结果一致。
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图 6 体外肠道消化模拟液中多糖含量Figure 6. Polysaccharide content in simulated intestinal digestion solution in vitro2.6 多花黄精不同粉体经胃肠消化后抗氧化活性
不同粒径多花黄精粉经体外模拟胃肠消化后对DPPH自由基和羟自由基的清除能力如图7所示。阳性对照组VC对DPPH自由基清除率为95.86%，对羟自由基清除率为98.45%。由图7可知，不同粒径多花黄精粉经模拟胃肠道消化后，对DPPH自由基及羟自由基均有一定的清除能力，以模拟肠道消化后抗氧化活性较强。不同粒径多花黄精粉经模拟胃部消化后，其对DPPH自由基及羟自由基的清除能力随着粒径减小呈现不断上升的趋势，超微粉Ⅰ及超微粉Ⅱ抗氧化活性最高；超微粉Ⅰ及超微粉Ⅱ对DPPH自由基清除率分别为12.52%和13.86%，对羟自由基清除率分别为28.34%和29.37%。经模拟肠道消化后，不同粒径多花黄精粉对DPPH自由基及羟自由基的清除能力随着粒径减小呈现先上升再下降的趋势。综合不同粒径粉体胃肠消化液对DPPH自由基及羟自由基的清除能力，认为超微粉Ⅰ抗氧化活性相对较高。粉体的粒径与其经模拟体外消化后的抗氧化能力有关，这一研究结果与绿茶粉粒径大小同模拟人体消化后抗氧化活性变化一致，随着粒径的变小，胃肠消化液对DPPH自由基的清除能力均呈现先上升后下降的趋势，分别以74.85 μm和34.62 μm最高[41]。
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图 7 不同粒径多花黄精粉末体外消化液抗氧化能力Figure 7. Antioxidant capacity of extracorporeal digestive solution of P. cyrtonema Hua powder with different particle sizes超微粉Ⅰ粉末中多糖及其在胃肠消化液中多糖释放量均高于其他粒径粉体，但是其对DPPH自由基及羟自由基的清除能力并未明显高于其他粒径粉体，结果表明粉体中多糖含量同其胃肠消化液的抗氧化活性不呈正相关。粉体胃肠消化液是一个混合的组分，其抗氧化活性是反应体系中所有抗氧化物质共同发挥作用的结果，多花黄精胃肠消化液的抗氧化活性可能与消化液中黄精多糖浓度有一定关系，但同时也可能受到其他的成分影响，具体机制有待进一步探究。
3. 结论
本文采用粉碎及过筛处理制备了4种不同粒径的多花黄精粉体，研究了不同粒径粉体的物理特性、活性成分多糖含量、模拟体外胃肠消化特性及其抗氧化能力。实验结果表明，粉碎及过筛处理后，多花黄精粉体粒径显著下降（P<0.05）。SEM及FT-IR结果表明粉碎处理，仅破坏了粉体的表面结构，并未破坏粉体的分子结构。随着粉体粒径的减小，多花黄精粉的休止角变大，而堆密度、润湿时间、持水力不断下降；粉体粒径的大小及温度的高低同其溶解度有直接关联，可以显著影响粉体溶解度的大小。超微粉Ⅰ的活性物质多糖含量显著高于其他粒径粉末（P<0.05），其在经模拟体外胃肠消化过程中多糖释放量最高且其具有抗氧化能力，表明一定范围内的微粉碎能够提高多花黄精活性成分的溶出及其抗氧化活性。本实验为微粉碎在多花黄精产品产业化应用提供了理论依据。
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图 1 不同粒度多花黄精粉末的照片和扫描电镜图像
注：A1~D1：多花黄精粉末照片，A2~D2：多花黄精粉末电镜扫描图像（500×），A3~D3：多花黄精粉末电镜扫描图像（5000×）。
Figure 1. Photos and SEM images of P. cyrtonema Hua powder with different particle sizes
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图 2 不同粒径多花黄精粉末的傅里叶红外光谱图
注：A：粗粉，B：细粉，C：超微粉Ⅰ，D：超微粉Ⅱ。
Figure 2. Fourier infrared spectra of P. cyrtonema Hua powder with different particle sizes
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图 4 不同粒径多花黄精粉体水溶性多糖含量
Figure 4. Polysaccharide content of P. cyrtonema Hua powder with different particle sizes
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图 5 体外胃消化模拟液中多糖含量
Figure 5. Polysaccharide content in simulated gastric digestion solution in vitro
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图 6 体外肠道消化模拟液中多糖含量
Figure 6. Polysaccharide content in simulated intestinal digestion solution in vitro
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图 7 不同粒径多花黄精粉末体外消化液抗氧化能力
Figure 7. Antioxidant capacity of extracorporeal digestive solution of P. cyrtonema Hua powder with different particle sizes
表 1 不同多花黄精粉体的粒径大小
Table 1 Particle size of different P. cyrtonema Hua powder
样品 D10（μm） D50（μm） D90（μm） 体积平均粒径（μm） 比表面积（m2·g−1） span 粗粉 207.81±1.44a 333.72±2.05a 485.76±3.16a 333.55±2.09a 0.05±0.01d 0.83±0.01c 细粉 15.29±0.21b 104.62±1.16b 208.94±2.85b 109.18±1.16b 0.17±0.01c 1.85±0.01b 超微粉Ⅰ 6.81±0.02c 25.91±0.15c 72.95±0.67c 33.71±0.22c 0.45±0.01b 2.56±0.03a 超微粉Ⅱ 5.98±0.43c 16.70±0.01d 37.48±1.62d 20.27±0.32d 0.56±0.03a 1.89±0.12b 注：同列不同字母代表有统计学显著性差异（P<0.05）。 
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表 2 不同粒径多花黄精粉体的物理特性
Table 2 Physical properties of P. cyrtonema Hua powder with different particle sizes
样品 粗粉 细粉 超微粉Ⅰ 超微粉Ⅱ 休止角（°） 24.52±1.62d 31.24±0.80c 44.19±1.39b 55.25±1.14a 堆密度（g/mL） 0.799±0.00a 0.755±0.01b 0.515±0.01c 0.414±0.01d 润湿性（s） 286.33±1.70a 169.33±0.94b 140.67±1.70c 84.00±1.63d 持水力（%） 3.47±0.53a 3.38±0.22a 3.16±0.18a 1.75±0.09b 注：同行不同字母代表样品间的显著差异（P<0.05）。
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