苦蕎營養、功能和香氣成分的研究進展

周冉冉，李可心，陳茂彬，張 玉*

（1.湖北工業大學 生物工程與食品學院 發酵工程教育部重點實驗室，湖北 武漢 430068；2.工業發酵湖北省協同創新中心，湖北 武漢 430068；3.工業微生物湖北省重點實驗室，湖北武漢 430068）

蕎麥有甜蕎（Fagopyrumesculentum）和苦蕎（Fagopyrum tataricum）2個栽培種，苦蕎麥是一年生的蕎麥屬植物，它是世界糧食作物中小宗作物之一，我國苦蕎的種植面積和產量居世界第1位，貴州與四川（涼山）是兩個最集中的產地[1-2]。我國對苦蕎展開了研究及開發利用，并得了很大的進展，經過多個地區的收集、種植整理和鑒定分析，已經將目前已知的品種編目并貯存于國家種質資源庫的有2 785份，其中苦蕎有879份，甜蕎有1 896份，野生蕎有10份[2]。

苦蕎中含有蛋白質（10%左右），脂肪酸（2.1%～2.8%）和19種氨基酸，營養價值遠高于大米、小麥、玉米和高粱等大宗糧食作物；苦蕎含有其他糧谷不具有的黃酮類物質（占干質量的2%以上），其中主要是蘆丁（約占80%）；苦蕎中鈣、磷、銅、鋅等礦物質元素的含量是稻米和小麥的2～3倍[4-5]。

該文對苦蕎的營養、功能性成分和揮發性香氣成分進行探討，并對苦蕎的深加工進行總結，為今后高營養附加值、優質風味苦蕎食品的綜合開發利用提供參考。

1 苦蕎的主要功能性成分研究

1.1 苦蕎黃酮

黃酮類化合物是植物經光合作用產生的一大類化合物，具有強大抗氧化性能的次生植物酚類物質，具有抗氧化、清除自由基、降血脂、抗菌抗病毒和抗腫瘤等多種藥理作用[6]，廣泛應用于醫藥和保健食品行業中。苦蕎中的類黃酮化合物主要有蘆丁、槲皮素、葒草苷、異葒草苷等，主要的成分是蘆丁和槲皮素，其中蘆丁的含量最高[7]。以山西黑豐1號苦蕎為例，其蘆丁含量達到5 718 mg/100 g，但目前大量的苦蕎麥麩皮尚未得到充分利用[8]。郭剛軍等[9]通過正交試驗得出乙醇熱浸提法提取苦蕎黃酮的最佳條件為料液比 1∶15（g∶mL），乙醇體積分數 70%，浸提溫度70 ℃，提取時間5 h，黃酮得率2.721%。楊海濤等[10]通過優化纖維素酶-超聲輔助提取苦蕎稈中總黃酮的工藝條件，總黃酮的提取率為2.30%。苦蕎麥是一種有前途的功能性食品，具有強效抗氧化劑和抗糖尿病特性，即使苦蕎麥黃酮消化后，也顯示出明顯的抗氧化和抗糖尿病特性[12]。目前已經有很多實驗研究了不同加工方法對蕎麥酚類物質或抗氧化活性的影響[13-14]，這為苦蕎麥的進一步加工利用提供更好的方法，最大限度地降低苦蕎麥中抗氧化活性物質的損失，從而使得苦蕎制品能發揮作用。

1.2 苦蕎蛋白

苦蕎中蛋白質的含量比甜蕎高[15]，苦蕎蛋白是苦蕎中主要的生物活性物質之一，約占苦蕎的15%～17%，具有抗菌、抗腫瘤、降血壓、抑制絲氨酸蛋白酶等生理活性[16]。苦養蛋白主要由清蛋白、球蛋白、谷蛋白及醇溶蛋白4種蛋白組成，且富含18種氨基酸，氨基酸比例平衡，包含人體所需的8種必需氨基酸。

苦蕎蛋白的消化和吸收利用率較低，可到達腸道，作為腸道菌群的發酵底物[17]。周小理等[18]研究表明，苦蕎蛋白能夠增加腸道益生菌（乳酸菌、雙歧桿菌、腸球菌）的數量，降低有害菌（大腸桿菌）的數量，而腸道菌群中益生菌數量的增多和有害菌數量的降低又對血脂代謝調節與抑制氧化應激有著一定促進作用，苦蕎蛋白能促進膽酸排泄、調節腸道菌群平衡和改善氧化應激，從而對血脂代謝的具有調節作用。左光明等[19]研究發現，苦蕎蛋白各組分均具有不同程度的降血脂及體內抗氧化功能，其中清蛋白最強，球蛋白次之，谷蛋白最弱。

1.3 苦蕎淀粉

蕎麥中淀粉的含量高低是判斷蕎麥品質的重要指標之一[20]，淀粉含量在60%～70%[21]，其中抗性淀粉的含量約為7.5%～35.0%，蕎麥抗性淀粉顆粒無固定形狀，顆粒直徑約150 μm，不是結晶型顆粒，是玻璃體型[22]。抗性淀粉能由結腸中的大腸桿菌發酵分解，不能由小腸的消化淀粉降解，它具有和膳食纖維相似的作用，多食用可預防結腸癌發生、治療便秘以及減肥的作用，也具有防止血糖血脂升高，增強免疫力的作用[23]。陳燕[24]通過比較超微粉碎與普通粉碎對苦蕎抗性淀粉含量的影響，可知超微粉碎有助于提高抗性淀粉含量。較普通粉碎而言，超微粉碎能使抗性淀粉含量提高6%左右。蕎麥淀粉與其他淀粉相比，在溶解度、膨脹度、抗酶解力、透明度、凍融穩定性、凝沉性、熱力學性質及其黏度特性方面存在一定的差別[25]。濕熱處理沒有改變普通蕎麥淀粉的A型結晶模式，促成了直鏈淀粉含量增高，表面光滑程度較低，但降低了膨脹力和溶解度，提高了熱穩定性濕熱處理是有效的改性方法，能夠改善普通蕎麥淀粉的理化性質和體外消化率[26]。

1.4 苦蕎多糖

苦蕎多糖對清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）和羥自由基有很強的作用，是一種良好的天然抗氧化劑；苦蕎多糖還具有抗癌、抗衰老的作用。李飛等[27]采用水浴搖床的方法提取苦蕎粗多糖，既提高了苦蕎與浸泡液的面積又使溫度得到了控制，很大程度的增加苦蕎多糖的得率，提取工藝條件經過優化后，苦蕎多糖提取率達到13.716%。張季等[28]研究得到給鉛中毒的小鼠喂食苦蕎多糖，鉛中毒小鼠組織和血漿中的鉛含量明顯出現降低，還提高鉛中毒小鼠抗氧化酶活性，清除了自由基，并改善了因鉛中毒而形成的損傷。

2 苦蕎制品的開發利用

近十年來，人們的生活水平不斷提高，對具有食療作用的食品越來越重視，苦蕎是我國藥食同源文化的典型體現之一[29]，對苦蕎食品的研究與開發也越來越受到人們的重視。

2.1 苦蕎初加工食品的開發利用

王婷等[30]用苦蕎、花生及脫脂乳粉為原料，通過對發酵工藝條件的研究，最后得到一種營養與風味俱佳的保健型苦蕎花生酸奶，其具有苦蕎清香味和花生香濃味，營養價值高，酸度為72.5°T，蛋白含量3.0%，總黃酮含量33.5mg/100mL。賈素賢等[31]以苦蕎粉、谷朊粉、高筋粉等為主料生產顏色和風味口感較好的苦蕎沙琪瑪，且具有蕎麥香味和特殊營養價值。黃利華等[32]用薏米與苦蕎麥為原料制作薏米苦蕎麥糊，最佳制作工藝條件：薏米苦蕎麥配比為1∶4，粉顆粒為140～200目，20 g薏米苦蕎麥混合粉木糖醇添加量為4g，在該工藝條件下復配糊的感官品質最好。

2.2 苦蕎發酵食品的開發利用

2.2.1 苦蕎酒

以苦蕎為原料的發酵制品也有很多，目前運用最多的是苦蕎酒以及苦蕎醋。陳佳昕等[33]以苦蕎為原料，采用液態發酵技術，優化發酵條件后，可得到酒精度為9%vol左右的苦蕎酒。姜瑩等[34]采用甜蕎麥和苦蕎麥作為原料，優化發酵工藝條件后，得到蕎麥酒中酒精度為10.1%vol，總黃酮含量為103.30 μg/mL。徐國俊等[35]通過對大小曲混合發酵苦蕎酒的釀造工藝進行研究，并與單獨使用小曲對苦蕎進行發酵相比，提高了出酒率。胡欣潔等[36-37]采用苦蕎和糯米為主要原料混合發酵出營養豐富，具有較高的保健功能，風格獨特的苦蕎糯米酒和苦蕎白酒。黃丹丹等[38]以苦蕎和糯米為主要原料，采用紅曲、酵母為發酵菌種，研制成苦蕎紅曲保健酒，結果表明，苦蕎紅曲保健酒有一定DPPH自由基清除率、2,2'-聯氨-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸（2,2'-azino-bis（3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid，ABTS）自由基清除率和鐵離子還原力。龍謀等[39]對苦蕎紅曲保健酒的酒糟運用超聲輔助乙醇提取的方法提取總黃酮，在最佳條件下總黃酮得率為18.28 mg/g，實現了廢物利用。

2.2.2 苦蕎醋的研究

陳景等[40]在以苦蕎為主料，百合精粉為輔料，液態發酵釀造出苦蕎百合保健醋飲料，在最佳產品配方和釀造工藝條件下，醋飲料酸味柔和，具有醋香味和苦蕎特有香氣，并且含有一定的功能成分。張素云等[41]采用麩皮和糖化酶分別對苦蕎碎米及皮粉進行糖化后釀造苦蕎醋中總酸含量可達3.65 g/100 mL，總黃酮含量可達3.53 mg/g。孫元琳等[42]研究得到苦蕎醋及其多糖物質均具有良好的抗氧化清除自由基能力，其中苦蕎醋的抗氧化能力強于多糖物質。

3 苦蕎及其制品的香氣成分研究

3.1 苦蕎

苦蕎揮發性物質是評價苦蕎及其產品品質的重要指標之一，目前國內外已有大量有關苦蕎及其產品中揮發性物質分析的研究報道。JANDS D等[43]通過提取來自不同樣品（全種子、面粉和殼）的揮發物，并通過GC-MS分析，定量總共48種化合物并計算它們的氣味活性值（odour activity value，OAV），結果表明，26種化合物的OAV＞10。OAV＞500的化合物為：（E,E）-2,4-癸二烯醛、（E）-2-壬烯醛、2-苯基乙醇、（E,E）-2,4-壬二烯醛、己醛、癸醛和壬醛，與普通蕎麥的香氣最重要的區別是沒有水楊醛和萘的存在。余麗等[44]研究發現，采用不同方法萃取苦蕎樣品中揮發性物質存在差異。采用同時蒸餾萃取-氣相色譜-質譜法可檢測出23種揮發性成分；采用固相微萃取-氣相色譜-質譜法檢測出35種揮發性成分，這兩種方法都檢測出酯類、烴類、酮類、醛類和醇類，其中含量較多的是酯類和醛類物質，說明酯類和醛類物質對苦蕎的風味影響較大。高沸點、低揮發性物質適合同時蒸餾萃取法進行分離檢測；易揮發性化合物的分離檢測適合固相微萃取法，其優勢是時間短，簡便、不使用溶劑和樣品檢測非破壞性。因此，結合這兩種提取方法，能較全面地對苦蕎揮發性物質進行提取。

3.2 苦蕎茶

許青蓮等[45]研究發現，苦蕎茶香型及香氣成分的差異受種植地的影響較大，云南、貴州、四川、山西和內蒙等五個種植地的苦蕎中共檢出91種香氣成分，共有成分有14種。其中，貴州苦蕎茶香氣成分中醛類、碳氫化合物和含氮化合物的種類較豐富，相對含量較高；而其他四種植地苦蕎茶香氣成分中酯類、醛類化合物的種類多和相對含量高。QINP等[46]研究發現，對苦蕎麥茶香氣具有高貢獻率的化合物分別是2,5-二甲基-4-羥基-3（2H）-呋喃酮、壬醛、2,3-二乙基-5-甲基吡嗪、苯乙醛、麥芽酚、2,5-二甲基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪、三甲基吡嗪。

經過不同加工工藝處理得到的苦蕎茶，香氣成分有差異。隋秀芳等[19]研究發現，焙炒苦蕎茶風味較好于蒸煮米苦蕎茶，原因是從揮發性香氣物質來看，由蒸煮的工藝加工得到的苦蕎茶香氣主要是烷烴和烯類，而以焙炒工藝得到苦蕎茶則以醛類和烷烴為主，苯酚、醇類、醚類、酮類和酯類的含量也較高。余麗等[47]從苦蕎茶和苦蕎糊中檢測出揮發性香氣成分分別是30種和41種，其中有15種是共有的香氣成分，還含有較高的烴類、醛類和雜環類的物質，三者在苦蕎茶和苦蕎糊中含量分別為24.56%、35.04%、18.42%和46.97%、21.22%、7.22%。

3.3 苦蕎發酵制品

徐國俊等[48]對大小曲混合發酵得到的苦蕎酒經氣相色譜及氣相色譜-質譜聯用分析，共分離鑒定出80種化合物。酯類有37種，占總風味物質的51.763%，其中，乙酸乙酯含量1.4 g/L，乳酸乙酯含量1.17 g/L。醇類有18種，占總風味物質的20.357%；酸類有11種，占總風味物質的18.231%；醛酮類有7種，占總風味物質的5.458%；縮醛類有2種，占總風味物質的3.124%；呋喃化合物有2種；占總風味物質的1.025%；酚類化合物有3種，占總風味物質的0.042%。

李園園[49]研究發現，不同條件下貯存的苦蕎發酵酒中揮發性成分的種類雖有略微差異，但含量相差不大。苦蕎發酵酒在常溫條件下貯存，檢測出的揮發性成分為16種，可檢測出含量的物質有12種；苦蕎發酵酒在4℃貯存，檢測出的揮發性成分為19種，揮發性成分有醛類、醇類、酯類、酮類。由相對含量的對比可知，苦蕎發酵酒在不同貯存條件下，揮發性成分主要為醇類，占揮發性物質含量的95%。醇類物質中含量最多的是乙醇和丙三醇，因此，對苦蕎發酵酒香氣成分影響較大的為醇類物質。

張素云等[50]研究發現，固稀及固態發酵工藝生產的苦蕎醋揮發性化合物豐富，分別用磚曲固稀、曲精固稀、曲精固態、麩皮液態的方法發酵得到的4中不同的醋，采用固相微萃取-氣相色譜-質譜法共檢出78種成分，主要成分是酸、酯、醛、醇、酮、酚類和雜環類化合物。以磚曲和曲精進行固稀混合發酵的苦蕎醋中均有52種化合物，其中有48種化合物相同；以曲精進行固態發酵苦蕎醋中有50種化合物，液態苦蕎醋僅有37種化合物。其中含量較多的是乙酸、乙酸乙酯、苯甲醛、糠醛和四甲基吡嗪，構成了苦蕎醋的主體香氣。

4 小結與展望

苦蕎含有較多的功能性成分，具有抗氧化和清除自由基、降血糖、降血脂、抗菌抗病毒、抗腫瘤等多種藥理作用[16]，在加工蕎麥形成制品的同時要盡可能的減少功能性成分的損失。

苦蕎麥和苦蕎制品的香氣成分的分析鑒定已有大量的研究報道。通過研究苦蕎制品的香氣成分，可以為更好的苦蕎產品的開發提供有力依據，使得開發得到的苦蕎產品不僅具有良好的營養品質還具有風味突出的優點。

總之，隨著科學的不斷發展，社會的不斷進步，蕎麥的營養價值以及保健功能會得到充分利用，苦蕎麥的香氣成分最大限度的保留，苦蕎麥的新型產品也會越來越多，蕎麥的發展前景更廣闊。