黑苦蕎茶與黑苦蕎原料的熱分析研究

朱靜平

（西昌學院，四川西昌615013）

黑苦蕎茶與黑苦蕎原料的熱分析研究

朱靜平

（西昌學院，四川西昌615013）

用差熱-熱重分析對黑苦蕎茶和黑苦蕎原料進行熱分析。目的在于對比黑苦蕎茶與黑苦蕎原料的區別，探討加工過程對黑苦蕎原料的營養流失是否嚴重。通過實驗確定其最佳條件。結果表明，黑苦蕎茶與黑苦蕎原料熱分解曲線相似，且比黑苦蕎原料多一個峰。加工過程對黑苦蕎原料的營養流失影響不大。黑苦蕎茶開始分解的溫度為292.97℃，黑苦蕎原料開始分解的溫度為303.65℃。以上材料在靜態空氣氣氛下熱分析實驗條件均為：升溫速率為15℃/min，樣品質量2 mg左右。

黑苦蕎茶；黑苦蕎原料；熱分析；差熱-熱重分析

蕎麥是我國西部地區重要的集營養與保健為一體的糧食作物，是一種藥食兼用的保健食品原料。蕎麥中主要含有黃酮類、有機酸類、氨基酸、多肽、蛋白質及其它微量元素，因此，蕎麥在保健食品和食品加工中應用也不斷擴大。現已開發出的產品有：蕎麥面條、蕎麥烘焙制品、蕎麥膨化食品、蕎麥飲品、蕎麥調輔品和蕎麥芽菜等［1-9］。

苦蕎茶從原料材料說，主要分為四大類：1、黃苦蕎茶2、黑苦蕎茶3、苦蕎花茶4、雜交蕎苦蕎茶。現代臨床醫學觀察表明，黑苦蕎對肥胖癥、糖尿病、高血壓等有一定預防和治療作用，且其效果比普通苦蕎更好［10-12］。而黑苦蕎為蓼科蕎麥屬一年生植物，主要產于我國四川省涼山甘洛縣海拔3 000 m以上溫度偏低的地區，產量相比黃苦蕎較少。而黑苦蕎原料經加工后制為黑苦蕎茶能否保留其營養價值不得而知。

熱分析是在程序控溫和一定氣氛下，測量試樣的某種物理性質與溫度或時間關系的一類技術。熱分析技術用于研究物質在某一特定溫度時發生的熱學等物理參數的變化，由此進一步研究物質的結構和性能之間的關系，研究反應規律以及制定工藝條件等［13］。熱分析在食品研究中有廣泛作用，經常被用于研究食品及其組分的熱穩定性。將熱分析應用于黑苦蕎及黑苦蕎茶的研究，可以初步分析黑苦蕎原料在加工過程中營養價值是否受到影響，為黑苦蕎的利用提供可靠的科學參考。

1材料與方法

1.1 材料

黑苦蕎原料，黑苦蕎茶，在電烤箱中（100℃）烘干后在研缽中研細，取出放入稱量瓶中備用。

1.2 主要儀器與條件

SH MAD ZU DTG-60差熱一熱重分析儀，DSC-60差示掃描量熱儀，日本島津公司；升溫范圍為室溫～590℃；氣氛為靜態空氣；參比物為空鋁坩堝；干燥箱（CS-101型，重慶實驗設備廠）。

2方法

在靜態空氣氣氛條件下，分別以不同的升溫速率、試樣質量確定熱分析測定條件。在最佳測試條件下，對試樣進行熱分析測定得到熱分析圖譜，對熱圖譜進行分析確定測試樣品的特征值。

3結果與分析

3.1 試驗結果

熱分析試驗條件對熱分析曲線的形狀和特征值有較大的影響。在靜態空氣氣氛狀態下，分別研究了升溫速率、試樣質量對熱分析曲線的影響。

3.1.1 不同升溫速率的熱分析研究

稱取2 mg～3 mg的黑苦蕎香茶樣品粉末在不同升溫速率5、10、15、20℃/min條件下進行試驗，得到熱分解曲線見圖1。

圖1 不同升溫速率對差熱-熱重曲線的影響（黑苦蕎香茶）Fig.1Effect of TG-DTA curve with different heating rate（black buckwheat tea）

由圖1可以看出，隨著升溫速率的升高，ΔTmin增大（ΔTmin是曲線峰頂溫度），但是增幅較小，吸熱谷變尖而窄，谷底溫度出現滯后現象，從峰形上看，當升溫速率增加到20℃/min時，峰幅增大最為明顯，峰形有了明顯的變化，說明過大的升溫速率對熱分析曲線形貌特征有一定影響。整個吸熱谷呈現向高溫區漂移的特征。綜合峰形及峰的相似度，研究發現升溫速率為15℃/min時峰形比較好，作為實驗升溫速率。

稱取2 mg～3 mg的黑苦蕎原料樣品粉末在不同升溫速率5、10、15、20℃/min條件下進行試驗，得到熱分解曲線見圖2。

圖2 不同升溫速率對差熱-熱重曲線的影響（黑苦蕎原料）Fig.2Effect of TG-DTA curve with different heating rate（raw black buckwheat）

由圖2可見，升溫速率增加到20℃/min時，最后一個放熱峰出現輕微分叉，且峰溫漂移較大，說明較大的升溫速率影響樣品內溫度的分布。而升溫速率為5℃/min時，峰形最為細膩，但峰值較小，有些峰不夠明顯，說明升溫速率過小會影響峰的檢測。綜合峰形和以上分析，升溫速率為15℃/min時為宜。

3.1.2 不同質量的蕎麥熱分析

稱取質量約為1、2、3、4 mg左右的黑苦蕎香茶樣品粉末在最佳升溫速率條件下進行試驗，得熱分解曲線見圖3。

圖3 不同試樣質量對差熱-熱重曲線的影響（黑苦蕎茶）Fig.3Effect of TG-DTA curve with different mass of sample（black buckwheat tea）

從圖3可以看出，隨著質量的增加，DTA峰面積增大，放熱峰變得圓滑，根據各峰的清晰度以及質量增加對峰形的影響，可以得到取樣量在2 mg左右最佳。

稱取質量約為1、2、3、4 mg左右的黑苦蕎原料樣品粉末在其最佳升溫速率條件下進行試驗，得熱分解曲線見圖4。

圖4 不同試樣質量對差熱-熱重曲線的影響（黑苦蕎原料）Fig.4Effect of TG-DTA curve with different mass of sample（raw black buckwheat）

從圖4可見，隨著質量的增加，峰值向高溫區偏移，綜合峰形的清晰度和峰的偏移程度，發現質量為2 mg左右時峰形最好，峰值明顯且偏移不明顯。故最佳質量選為2 mg左右為宜。

3.2 黑苦蕎原料與黑苦蕎茶的熱分析結果

黑苦蕎原料與黑苦蕎茶在最佳實驗條件下的熱分析如圖5所示，TGA為熱重曲線，DTA為差熱曲線。

圖5 黑苦蕎原料與黑苦蕎茶的差熱-熱重曲線Fig.5Effect of TG-DTA curve with raw black buckwheat and black buckwheat tea

從分解圖像上可以看出，黑苦蕎香茶和黑苦蕎原料的主要分解曲線分別為5個和4個峰。通過做切線分析各峰的溫度，失重率，焓變等數據見表1和表2。

表1 黑苦蕎茶的熱分析數據Table 1TG-DTA analyze datas of blac buckwheat tea

表2 黑苦蕎原料的熱分析數據Table 2TG-DTA analyze datas of raw black buckwheat

由表1可知，第2階段的失重率最大，對應峰溫為327.52℃。失重率趨勢為拋物線。

由表2可知，最大失重階段為第2階段，對應峰溫為341.64℃。各階段的失重率趨勢為拋物線。

通過圖5和表1、表2可以得知：1、最大失重階段的放熱峰峰溫均為340℃左右，且失重率均為40%左右；2、在105℃之前為失水階段，說明雖然進行烘干，但吸水仍較嚴重。因為烘干條件為105℃，所以開始分解溫度應在105℃之后。通過做切線得知，開始分解溫度分別為292.97℃、303.65℃，說明兩種樣品開始分解溫度相差不大；3、兩條曲線的吸、放熱峰相似，各階段的失重率趨勢大致相同。4、在540℃后，黑苦蕎茶多出一個放熱峰，而黑苦蕎原料沒有，很有可能在加工過程中引入了其他物質。

所以，通過以上分析可以得出：黑苦蕎香茶和黑苦蕎原料成分大致相同，即在加工過程中無太多營養流失，很好的保持了原料中的營養；通過加工成的苦蕎茶制品與原材料相比還可能引入了其他物質。

4結論

由圖1、圖2、圖3和圖4中對升溫速率和試樣質量的圖譜分析及討論，確定了用DTG-60差熱-熱重分析儀在靜態空氣氣氛下測定黑苦蕎原料和黑苦蕎茶的實驗條件均為：升溫速率為15℃/min，試樣質量為2 mg左右。

由圖5及表1和表2對黑苦蕎原料和黑苦蕎茶進行熱分析實驗后，可得：黑苦蕎香茶通過加工成分上與原材料相比可能引入了其他物質。黑苦蕎香茶在加工過程中營養成分得到了很好的保留。經熱分析數據處理可得：黑苦蕎茶開始分解的溫度為292.97℃，黑苦蕎原料開始分解的溫度為303.65℃。因此，建議其加工、炮制溫度控制在300℃以下。

［1］閻紅.蕎麥的應用研究及展望［J］.食品工業科技，2011，30（1）：363-365

［2］王小芳，董小寧，付威君，等.苦蕎麥化學成分分析及藥理作用的研究進展［J］.國外畜牧學—豬與禽，2011，31（1）：81-83

［3］粟麗萍.速凍蕎麥面條加工技術研究［D］.呼和浩特：內蒙古農業大學碩士學位論文，2008

［4］張娟.蕎麥營養面包的研制［J］.糧油加工與食品機械，2005（4）：76-77

［5］惠麗娟.蕎麥雜豆蛋糕的加工技術及影響其品質的研究［D］.武漢：華中農業大學碩士學位論文，2008

［6］肖詩明，吳中文，張忠.苦蕎麥曲奇餅干的研制［J］.食品科技，2003（12）：31-32

［7］肖詩明，徐坤，吳兵.苦蕎麥粥糊方便食品的擠壓膨化［J］.食品工業，1997（5）：8

［8］王準生.苦蕎糯米保健酒的釀制［J］.釀酒科技，2005（2）：65-66

［9］姚榮清，梁世中.苦蕎麥保健醋釀造工藝研究［J］.糧油食品科技，2005（1）：9-11

［10］嚴奉偉，嚴贊開，王辰，等.菜籽多酚在四氧嘧啶致糖尿病小鼠體內的降血糖作用［J］.食品科技，2006（12）：197-201

［11］杜強.spss統計分析從入門到精通［M］.北京：人民郵電出版社，2009

［12］蔣國彥.實用糖尿病學［M］.北京：人民衛生出版社，1996：94

［13］劉振海，徐國華，張洪林.熱分析儀器［M］.北京：化學工業出版社，2006：1

Study on Thermal Analysis for the Distinguish of Black Buckwheat Tea and Raw Buckwheat

ZHU Jing-ping
（Xichang College，Xichang 615013，Sichuan，China）

The thermodynamic properties of black buckwheat teas and raw buckwheat were studied by TG-DTG method in the static air.To understand the distinguish of the black buckwheat tea and the raw black buckwheat，then discuss if the nutrition of raw black buckwheat flowed away by industrial processing.By setting experimental conditions，we can get the DTA curves.By the analyses of the articulation and the weightless rate of the curves，the optimum conditions can be got.The analysis shows that the DTA curves were similar，and the tea's wave crest had one more peak than the raw black buckwheat.The industrial processing had few influence on the nutrition.The decomposition temperature of black buckwheat tea was 292.97℃，The decomposition temperature of raw black buckwheat was 303.65℃，The better experimental condition was 15℃/min for the heating rate，the mass of the samples are about 2 mg.

black buckwheat tea；raw black buckwheat；thermoanalysis；TG-DTA

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.09.004

2013-12-28

西昌學院研究生科研項目（YJSA0608）

朱靜平（1981—），女（漢），副教授，碩士研究生，主要從事化學、環境化學的研究。