蕎麥制品感官分析及香氣成分研究進展

趙鑫，韓彥龍，李新民，王振，張寶林

（山西省農業科學院農產品加工研究所，山西太原030031）

蕎麥主要分為甜蕎（fagopyrum esculentum moench）和苦蕎（fagopyrum tataricum gaertn），因其富含大量生物活性化合物而廣受食品研究領域的關注[1-2]。蕎麥中的生物活性化合物具有很好的抗氧化性及自由基清理功能，通過大量體外、動物和人體試驗研究表明，蕎麥能顯著降低膽固醇和提高抗癌活性[3]。作為一種新型的蕎麥制品，蕎麥蜂蜜因其富含羥基苯甲酸、對香豆素、苯甲酸、脫落酸和類黃酮等抗氧化性成分而受到消費者的青睞[4]。此外，通過對蕎麥蜂蜜成分的分析可以監控當地的環境污染狀況[5]。蕎麥由于具有潛在的保健作用，作為一種潛在的功能性食品越來越受到人們的關注，各種蕎麥產品（如面包、蛋糕、面條、蜂蜜、茶、酒精飲料、醋、芽菜等）在研究與開發方面取得了長足的進步[6]。同時，蕎麥是一種假谷物，由于缺乏醇溶蛋白和谷蛋白復合物（麩質），可以作為開發無麩質健康食品的重要原料。

感官評價在新產品開發過程中起著重要作用，通過分析消費者對新食品的接受度，利用消費者的建議，可以對產品配方及工藝進行進一步的優化[7]。感官評價對于功能性食品配方的開發尤其重要，例如富含多酚類植物提取物的食品雖然具有較高的營養保健價值，但口感較差，對產品的感官質量產生負面影響。因此，感官評價是研發功能性食品的一項重要指標。然而，由于個人的偏好差異及對功能食品的期望在一定程度上會影響人們的真實感知，因此感官評價也會存在一定的誤差。Imm B Y 等[8]證實了人們對功能性谷物產品健康保健功能的看法存在性別和國家的差異，而且消費者的觀點會根據生產廠商所使用的原材料、工藝及產品功效而改變。

將分析和感官方法聯系起來為食品制造商改進產品提供有力的支持。然而，感官評價和化學分析很難將單一揮發性成分與食品屬性聯系起來[9]，因此需要進一步加強該領域的研究。本文綜述了蕎麥產品如茶、蜂蜜、面食、酒精飲料的感官特性和香氣成分分析的研究進展，并對蕎麥的提取工藝、方法、香氣成分進行了分析，以期為蕎麥產品的研發提供參考建議。

1 蕎麥制品感官評價

1.1 蕎麥粉制成的烘焙食品

近年來，消費者對功能性谷物食品表現出濃厚的興趣。口感、價格、品質及營養保健功效是消費者評價功能性食品的主要方面。蕎麥制品的感官分析已進行了大量的研究。通過對添加不同比例蕎麥粉的小麥粉餅干進行感官評價，結果表明添加30%～40%蕎麥粉的產品具有較高的感官可接受性[10]。Chlopicka 等研究表明，將蕎麥粉（30%）引入到小麥面包配方中，對于面包的抗氧化性和感官特性均有良好的改善效果[11]。此外，Wronkoksa 等使用更復雜的定量描述分析（quantitative description analysis，QDA）證明，在無麩質面包中添加30%蕎麥粉，產品的感官效果最好[12]。對土耳其白面包的研究表明，蕎麥粉的摻入會影響白面包發酵過程，對白面包的感官特性產生負面影響[13]。Selimovi 等建議用40 %蕎麥粉代替全小麥粉制備面包，可以有效提高產品的抗氧化活性，而不會顯著降低感官質量[14]。

通過對小麥-蕎麥（80∶20，質量比）餅干進行感官分析，結果麥麩和蕎麥粉的添加會改善產品的感官特性[15]。這與Yildiz 等[16]的研究結果基本一致，他們成功地將10%到40%的蕎麥面粉加入一系列烘焙產品配方中，將蕎麥籽粒的半纖維素添加入小麥-蕎麥面包，在獲得較好的消費者接受度的同時，改善了產品的物理結構。Lin 等[17]也發現添加蕎麥粉改善了原有面包的色澤，在視覺感官上提高了產品的吸引力。

然而，蕎麥粉的添加也可能導致總體可接受性降低，特別是在高摻入百分比的情況下。Hager 等[18]對市場上的無麩質面包檢測表明，與典型的面包類型相比，添加蕎麥粉的面包香味減少，可能與蕎麥存在發霉、刺激性等氣味有關。Chopra 等[19]將添加75%蕎麥的小麥餅干的風味評分降低歸因于高黃酮濃度，這也是造成蕎麥面粉苦味的原因。最近，Przygodzka 等[20]研究表明，在黑麥-蕎麥蛋糕（蕎麥粉添加量為30%）的配方中添加2%的香草和肉桂等香料，可以顯著提高消費者總體接受性，并成功地掩蓋了蕎麥面粉特有的苦澀味。Vujic 等[21]研究表明，蕎麥添加水平在30%以下時，餅干中蕎麥的特異性氣味被成功地掩蓋，但蕎麥餅干的質構可接受性得分較低。

1.2 蕎麥無麩質烘焙產品

無麩質烘焙產品開發的一個主要任務是生產感官特性、營養特性及質構特性均較好的產品。通過向全蕎麥粉餅干中添加親水膠體，可以有效改善無麩質產品的質構特性[22]。添加黃原膠有益于改善餅干的光澤、外觀和風味屬性，而果阿膠在改善口感方面表現較好。Campo 等向蕎麥粉無麩質面包中添加畫眉草粉，以改善蕎麥面包的營養和物理性能，但是由于蕎麥的苦味此類面包沒有獲得高的感官評分[23]。

采用定量描述分析對蕎麥粉進行更詳細的感官分析，結果表明使用30%的蕎麥粉或精制蕎麥全麥粉是制作無麩質餅干的最好配方，具有很高的大眾接受性[24]。Yamsaengsun 等希望通過添加60%～80%鷹嘴豆粉提高蕎麥餅干的可接受性，結果表明鷹嘴豆粉對無麩質產品的質地和風味有明顯的促進作用[25]。為了增加蕎麥烘焙產品的吸引力，建議在基于甜蕎粉（1∶1.6，質量比）的面包配方中添加蘋果、香蕉和西番蓮果粉，可以實現對顏色、口感、質地和外觀的高可接受性[26]。此外，以蕎麥脫殼籽粒為原料，添加10%～50%面粉的玉米，可制成蕎麥添加量達30%的玉米膨化小吃，具有較高的感官評分[27]。但總體來說，蕎麥的添加一般會導致產品顏色較深、硬度降低、口感評分較低。

1.3 蕎麥粉制成的其它產品

關于蕎麥粉為原料制成的面條、煎餅等產品的感官特性也進行了大量研究。Chillo 等在硬質面條中添加蕎麥粉，增加了產品的膨松度、硬度和黏附性；同時影響某些感官特性，如香氣、風味、光澤外觀和顏色[28]。然而，添加蕎麥粉和小麥麩皮的對面條的綜合品質影響不大。在方便面的配方中添加20%的甜蕎粉，會有效改善方便面的色澤和質地，提高產品的質量[29]。此外，也有研究表明，甜蕎比苦蕎更適合生產無麩質面條[30]。甜蕎粉制成的面條在顏色、味道、香味和口感等感官指標上得分較高，而苦蕎粉在加工過程中苦味會變得更加濃烈。但最近的研究報告表明，以高蘆丁濃度為特征的某些苦蕎麥品種苦味物質含量得到明顯下降[31]，這對于生產營養和口感兼備的苦蕎產品非常重要。Beitane 等研究了由豌豆和蕎麥粉混合而成的無麩質煎餅的感官特性，隨著蕎麥粉添加量的增加，煎餅變軟變厚，顏色加深，香味提升[32]。

1.4 蕎麥啤酒

歐盟立法指出，無麩質產品不得含有高于20 mg/kg麩質，所以，即使傳統含麩質產品中的麩質含量減少到20 mg/kg 至100 mg/kg，也不能做出“無麩質產品”的聲明。采用傳統麥芽工藝生產的啤酒可能無法達到無麩質產品的要求，但酶水解和釀造工藝的優化可以進一步減少麩質的含量。然而，具有高感官可接受性的無麩質啤酒也很難大規模進入市場，這與生產成本的大幅度提高有關。Phiarais 等基于甜蕎和無麩質淀粉作為主要原料生產無麩質啤酒，結果表明甜蕎啤酒的感官評分與大麥啤酒相當[33]。

德國農業學會（German Agricultural Society）的感官分析報告顯示，新鮮的蕎麥啤酒在氣味、口感、苦味上具備較高的感官接受度。蕎麥啤酒的味道普遍是苦的，這不僅與蕎麥芽有關，而且與干酵母和粉碎方式有關。蕎麥麥芽無麩質啤酒在調查研究中獲得了較高的感官可接受性[34]。與藜麥啤酒相比，蕎麥啤酒在色澤和口感方面獲得了更高的分數，但蕎麥啤酒中多酚或某些氨基酸含量過高也會影響其口感，增加其苦味感。通過優化制麥、研磨、麥汁煮沸和發酵工藝，可以有效改良蕎麥啤酒的口感，制備出適應于乳糜瀉患者的蕎麥產品。

1.5 蕎麥蜂蜜

有關蕎麥蜂蜜感官評價的文獻相對較少，蕎麥蜂蜜的感官評價可以通過對花蜜的氣味、質地和風味分析進行綜合評價。Zhou 等通過QDA 感官評價研究表明，蕎麥蜂蜜樣品中主要的風味為：麥芽風味、甜味、香草、花香和果味[35]。進一步分析化學成分，麥芽風味主要與3-3-甲基丁醛有關；甜香味與麥芽酚和呋喃醇有關；香草味與香草醛有關；花香與2-苯乙醇、β-大馬士革酮和苯乙醛有關；果味與各種酯類化合物有關。

1.6 蕎麥芽菜

蕎麥芽菜是一種兼備營養與美味的新興健康食品，醫學實驗證明發酵蕎麥芽具有降低血壓的作用[36]。蕎麥芽的功能特性與其高含量的生物類黃酮有關，其中蘆丁（2.57 mg/g）、異東方蓼黃素（1.27 mg/g）、牡荊黃素（0.11 mg/g）、異牡荊黃素（0.04 mg/g）以及花青素（5.55 mg/g～6.57 mg/g）[37]。蕎麥芽生產前需要清除微生物污染，使用化學方式清理可能會影響產品的感官屬性。Chun 等發現，聯合使用二氧化氯、富馬酸和紫外線（u ltraviolet-C 區）處理可以有效減少蕎麥芽的微生物污染，而感官可接受性變化不大[38]。將蕎麥苗加入食品配方中的報道相對較少，Xu 等將苦蕎芽代替苦蕎籽粒面粉摻入饅頭配方中，苦蕎芽強烈的苦味和澀味限制了其添加水平，因為添加量的增加對消費者的接受度造成一定的負面影響，較適宜的添加量為8%左右（顯著低于苦蕎籽粒粉的添加量）[39]。

2 蕎麥制品的香氣成分

2.1 香氣成分的測定方法

前人關于蕎麥和蕎麥相關產品香氣成分評價的研究較少。參考分析Jelen 等[40]的風味化合物評價方法，采用微萃取技術，如固相微萃取（solid-phase mi-croextraction，SPME）和攪拌棒吸附萃取（stir bar sorptive extraction，SBSE）在評價食品氣味方面有很大的潛力。Prosen 等提出了動態頂空（dynamic headspace，DHS）、 固 相 微 萃 取 （solid-phase microextraction，SPME）、頂空吸附萃取（head space sorptive extraction，HSSE）、溶劑萃取（solvent extraction，SE）和同步蒸餾-萃取（synchronous distillation extraction，SDE）與氣相色譜-質譜聯用（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS），可以作為蕎麥揮發性化合物的有效提取測定方法[41]。該文分別對苦蕎和甜蕎的主要產品進行香氣成分及氣味特性分析。

2.2 苦蕎制品的香氣成分

香氣分析表明，苦蕎籽粒具有不同于甜蕎的強烈香氣[42]。分析48 種苦蕎的揮發物，發現26 種氣味活性化合物對苦蕎香氣有貢獻，主要包括：己醛、壬醛、癸醛、（E）-2-壬醛、（E，E）-2，4-壬二烯、（E，E）-2，4-癸烯、苯乙醇等。與甜蕎相比，苦蕎香氣成分中缺乏水楊醛和萘，因此可以利用水楊醛作為標記物檢測苦蕎與甜蕎的污染/摻混的可能性。

苦蕎茶在中國是一種非常受歡迎的健康飲料，具有獨特的麥芽香味，并富含黃酮、多酚、微量元素和氨基酸等多種營養成分[43]。Qin 等首先對苦蕎茶的香氣成分進行鑒定和定量。利用GC-MS 和氣相色譜聞香器（gas chromatography-olfactometry，GC-O），確定了2，5-二甲基-4-羥基-3-（2H）-呋喃酮、麥芽酚、壬醛、苯乙醛、2，3-二乙基-5-甲基吡嗪、2，5-二甲基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪和三甲基吡嗪等活性較高的香氣成分促成了苦蕎茶特有的茶香[44]。此外，苦蕎茶中還存在其它生物活性化合物，如呋喃醇、亞油酸、煙酸、香草酸、7-羥基香豆素和丁基羥基甲苯。

Wang 等通過對苦蕎發酵山西老陳醋香氣成分的研究[45]，探討了山西老陳醋發酵的最佳工藝條件，共鑒定出39 種揮發性化合物，其中首次鑒定出二甲基三硫化物、2-甲基-2-丁烯醛、苯乙醛、肉豆蔻酸乙酯、1-戊醇、丁酸、2-丁酮、2，3-和2，6-二甲基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪和苯并噻唑。苦蕎醋的特征香氣主要源于美拉德反應形成的吡嗪和糠醛，將食醋加熱時間（85 ℃）從6 d 縮短到3 d 有助于抵消氧化、熱降解或揮發過程，提高產品的綜合質量。此外，苦蕎醋的一些揮發性和非揮發性成分與抗氧化能力（采用DPPH 法和微分脈沖伏安法測定）高度相關[46]。因此，美拉德反應產物對苦蕎醋的特征香氣以及抗氧化能力都有貢獻。同時，前人對蕎麥酒精飲料的關鍵香氣成分也做了相關研究[34]，利用氣相色譜分析蕎麥芽啤酒中的芳香化合物，2-苯乙醇和酯類化合物是蕎麥基酒精飲料中的代表性香味化合物。

2.3 甜蕎制品的香氣成分

采用氣相色譜-質譜聯用法（GC-MS）確定水楊醛為甜蕎中存在的一種特有的化合物，但不存在于苦蕎中[47]。Jane 等通過分析甜蕎揮發性化合物的氣味活性值[48]，鑒定出甜蕎中的其它芳香活性化合物包括（E，E）-2，4-十二烯醛、（E）-2-壬醛、2，5-二甲基-4-羥基-3（2H）-呋喃酮、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚和2-苯基乙醛。甜蕎的香氣主要源于呋喃酮和癸二烯醛，香甜、果香、草莓、焦糖的味道是呋喃酮的特征，而草香、甜橙的味道則是癸二烯醛的特征。

Mazza 等研究在受控條件下（氮氣97%、氧氣1.5%、二氧化碳1.5%）新磨和儲藏一年的甜蕎粉中揮發性成分的組成，采用動態頂空氣相色譜技術從該面粉中鑒定出25 種揮發性化合物，其中18 種具有氣味活性[49]。在低氧和高二氧化碳條件下，蕎麥香氣成分在面粉貯藏過程中濃度逐步較低，而乙酸己酯和己醇含量在面粉貯藏12 個月后增加了4 倍。Kawamaki 等研究了貯藏溫度對蕎麥粉風味的影響[50]，貯藏溫度高于10 ℃時，由于苦味的增加和香氣的減少，導致感官評分較低；在5 ℃條件下貯藏，蕎麥粉的苦味和硬度均較低，同時，低溫貯藏條件適合蕎麥粉香氣的保存。蕎麥粉儲存時間越長，其感官特性評價越差，苦澀程度越高[51]。

Suzuki 等對日本蕎麥面條的香氣成分進行了研究[31]，通過對六醛、丁醛、2-和3-甲基丁醛濃度與酶活性的相關分析，證明蕎麥面條風味的形成與脂肪酶、過氧化物酶等酶活性密切相關。Ohinata 等研究了不同方法制備條件下蕎麥風味的差異[52]，香氣分析表明蕎麥碾磨成粉后乙苯和二甲苯濃度顯著高于其它處理方式，但數天后呈現下降趨勢；蕎麥粉的辛辣味道與磨谷時的氧化有關。Kim 等進一步研究測定了甜蕎芽中的揮發性成分[53]，在10 個品種中檢測到35 種揮發性化合物，醇類和酯類衍生物是產生果香和草香的最主要揮發性成分。

甜蕎蜂蜜的感官特性是以蕎麥濃郁的花香味為特征，具有特有的清爽、甘甜、微澀的口感。蕎麥產品的揮發物成分經常受到品種、種植地和環境條件的影響，因此針對不同研究之間的比較相對困難。Manyiloh將蕎麥蜂蜜揮發性成分歸類為醛、酮、酸、醇、烴、去甲異戊二烯、萜烯和苯化合物及其衍生物、呋喃和吡喃衍生物[54]。Zhou 等采用感官和儀器技術相結合的方法對蕎麥蜂蜜的香氣成分進行研究[35]，結果表明3-甲基丁醛、呋喃酚和β-大馬士酮是蕎麥蜂蜜中最有效的氣味物質，3-甲基丁醛是麥芽香味的主要成分，其它重要的芳香活性物質包括甲基丙醛、2，3-丁二酮、苯乙醛、3-甲基丁酸、麥芽酚、香草醛、甲基香豆素、香豆素和對甲酚。Wolski 等首次采用固相微萃取GC-MS 法測定蕎麥蜂蜜的香氣[55]。Wardencki 等采用GC-MS 和SPME 嗅覺測定法對蕎麥蜂蜜中的戊醛、糠醛和2-乙基己醇進行鑒定，發現蕎麥蜂蜜的揮發性部分中，除了糠醛外，2-和3-甲基丁醛也是主要的化合物[56]。

此外，關于蕎麥在乳制品的應用方面也有所研究，Lee 通過向牛奶中添加不同濃度的蕎麥糖化溶液（buckwheat saccharified solution，BSS），然后采用混合乳酸菌菌株發酵來提高原酸奶的質量[57]；采用氣相色譜質譜聯用法對11 種揮發性化合物進行了鑒定，其中雙乙酰、丁酸和2-庚酮隨BSS 含量的增加而增加，而乙酸和2-丁酮隨著BSS 濃度的增加而降低。BSS 的添加顯著地改變了原酸奶的發酵特性，表明添加BSS 發酵可改善原酸奶的風味品質，并具有蕎麥的附加保健功能。

3 結論

近年來，由于消費者逐漸意識到蕎麥的潛在健康益處和營養保健功能，以蕎麥作為主要成分的功能性產品需求量逐步增加。蕎麥在餅干、面條和面包等幾類產品中的應用是比較成功的，不僅提高了產品的營養功能成分，而且顯著改善產品的感官特性。一般情況下，蕎麥制品中添加20%～30%的蕎麥粉，感官接受度最高。同時，進一步的技術和配方優化對于提高產品的綜合滿意度也很重要。

本文通過對甜蕎和苦蕎的揮發性成分分析，探討各種香氣的主要化學成分。一般來說，蕎麥的揮發性成分主要由醇、醛、酮、苯衍生物、萜類、烷烴和呋喃類組成。苦蕎和甜蕎的籽粒具有相似的揮發性化合物，但各籽粒組分存在定性差異。常用的儀器分析技術已經廣泛應用于蕎麥產品的分析，為了更精準的定性定量分析蕎麥的揮發性成分及感官特性，需要使用更先進的測量技術，如質子轉移反應質譜（proton transfer reaction mass spectrometry，PTR-MS）。同時配套使用其它補充技術，如電子鼻和電子舌可以在產品質量和感官評價方面可以提供有用的信息。此外，還可以應用諸如大氣壓化學電離與質譜聯用（atmospheric pressure chemical ionization mass spectrometry，APCI-MS）動態監測食物消化過程中揮發性氣體的釋放動態[58]。