苦蕎萌動的浸麥工藝優(yōu)化

何偉俊，吳俏槿，夏雨，陳甜妹，曾榮，白永亮*

1. 佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院（佛山 528200）；2. 咀香園健康食品（中山）有限公司（中山 528400）

韃靼蕎麥（Fagopyrum tataricum（L.）Gaertn.），別名苦蕎（Tartary buckwheat），是蕎麥栽培種中的一員，在植物分類學(xué)上屬于蓼科（Polygonaceae）蕎麥屬（Fagopyrum Mill.）的一種禾谷類作物。苦蕎具有生長周期短（60～80 d可成熟）、抗嚴(yán)寒、抗逆性強、生態(tài)適應(yīng)性強等特性[1]，產(chǎn)地主要集中在四川、云南、貴州等西南省份。從營養(yǎng)角度看，苦蕎具有豐富的氨基酸、維生素、礦物質(zhì)、微量元素、膳食纖維、多酚、D-手性肌醇和黃酮等物質(zhì)，具有降血糖、降血脂、抗癌、抗腫瘤和抗疲勞等生理功效，是一種具有強大開發(fā)潛力的功能性食品原料。在國內(nèi)，隨著食品加工技術(shù)不斷發(fā)展，苦蕎掛面、苦蕎粉和苦蕎焙烤食品等相繼開發(fā)出，以苦蕎為原料的休閑食品和健康食品如苦蕎茶、苦蕎醋和苦蕎餅干等也在研究進展中。顯而易見的是，以苦蕎為原料開發(fā)的產(chǎn)品種類雖多，但目前在市場上種類卻極其稀少，究其原因是苦蕎本身口感差、口味苦澀、加工性能差等缺點，嚴(yán)重限制了苦蕎發(fā)展，亟需一種改性方式對其進行改進。

萌動改性是改善青稞加工性狀的一種快捷、簡便和安全有效的手段，被廣泛應(yīng)用于大豆、綠豆和花生等作物原料。谷物在萌發(fā)過程中，種子的部分物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可供新生命利用的活性成分，不僅可顯著增加種子的營養(yǎng)成分含量和藥用價值，而且可改善其風(fēng)味和口感，因此萌發(fā)類食品目前在市場上深受消費者歡迎。大量研究表明，萌發(fā)不僅可以提高苦蕎內(nèi)對人體有益的活性成分如黃酮類化合物，而且可以消除其中有毒、有害或抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)的含量[2-3]。近年來，通過浸麥和發(fā)芽的方式改進谷物營養(yǎng)品質(zhì)受到廣泛關(guān)注，對浸麥工藝的研究集中在大麥、小麥、青稞和麥芽等，但是對于苦蕎的浸麥研究較少。種子萌發(fā)一般以浸麥和萌芽為組合進行，大部分谷物和豆類種子在萌發(fā)進行浸泡，會顯著降低植酸含量等抗?fàn)I養(yǎng)素因子[4]。關(guān)于浸麥工藝的研究目的主要集中在提高谷類作物內(nèi)活性成分含量。閔維[5]通過浸麥工藝優(yōu)化試驗制得的萌發(fā)燕麥體外蛋白質(zhì)消化率提高了58.02%，β-葡聚糖含量降低了8.6%。李麗霞[6]通過制麥工藝優(yōu)化試驗制得的萌發(fā)燕麥植酸含量下降了36.4%，蛋白質(zhì)消化率上升了86.4%，而β-葡聚糖含量下降了87.0%。佟恩杰等[7]探究不同浸麥方式對麥芽中氧化還原酶類的影響，結(jié)果表示麥芽最優(yōu)浸麥方式為浸四斷八。浸麥工藝不僅對種子內(nèi)的活性成分造成影響，而且可使種子在萌發(fā)階段之前補充充足的水分，從而達到種子萌芽的條件。此外，浸麥還能保持種子潔凈，能有效防止異物污染。

國外對苦蕎發(fā)芽過程的研究集中在苦蕎營養(yǎng)物質(zhì)的變化過程[8]，國內(nèi)對苦蕎的研究集中于黃酮的提取和生理功能[9-10]，鮮見浸麥工藝對苦蕎黃酮影響的研究報告。因此，通過正交試驗設(shè)計優(yōu)化苦蕎浸麥工藝，一方面得到黃酮含量較高的萌動苦蕎原料，另一方面為研究苦蕎萌發(fā)過程中營養(yǎng)物質(zhì)變化規(guī)律提供理論基礎(chǔ)，進而為萌動苦蕎在功能性食品開發(fā)的應(yīng)用提供技術(shù)基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 材料及試劑

苦蕎籽粒（產(chǎn)自云南昭通，廣東中山咀香園健康食品（中山）有限公司）；次氯酸鈉溶液（分析純，天津市百世化工有限公司）；無水乙醇（分析純，湖南江虹試劑有限公司）；蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品（濃度＞98%，上海研謹生物科技有限公司）；亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉（分析純，上海麥克林生化科技有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

TH2-82A型氣浴恒溫振蕩器（常州市化能實驗儀器廠）；LHS-150/250HC-Ⅱ恒溫恒濕箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；THZ-82水浴恒溫振蕩器（常州亞特實驗儀器有限公司）；紫外可見光分光光度計（上海現(xiàn)科分光儀器有限公司）；TG16G高速離心機（常州金壇良友儀器有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品制備

選取沒有破損、顆粒大小均勻、成熟飽滿的苦蕎種子，用蒸餾水洗凈。用5%次氯酸鈉溶液浸泡15 min，用蒸餾水反復(fù)洗凈。每個直徑15 cm的培養(yǎng)皿中放入消毒好的苦蕎籽粒各200粒。將處理好的苦蕎籽粒分別置于一定溫度和濕度的恒溫恒濕培養(yǎng)箱中進行浸麥處理，重復(fù)3次試驗，浸麥后的苦蕎籽粒均勻撒在鋪有雙層紗布的培養(yǎng)皿中，置于溫度25 ℃、光照強度7 500 Lx、相對濕度80%的恒溫恒濕培養(yǎng)箱中萌發(fā)48 h，3次重復(fù)，萌發(fā)結(jié)束后馬上用液氮對苦蕎芽進行冷凍，放入冷庫預(yù)凍24 h后，置于-40 ℃、0.01 MPa環(huán)境下真空冷凍24 h，置于高速粉碎機中在液氮保護下進行磨粉，苦蕎芽粉過60目篩后于-4 ℃保存，備用。

1.3.2 優(yōu)化苦蕎浸麥條件的單因素試驗

分別考察浸麥溫度（采用浸二斷六浸麥方式，分別在15，20，25，30和35 ℃下，浸麥40 h），浸麥方式（分別在浸麥方式為重浸、浸二斷六、浸四斷四、浸六斷二、不浸泡的方式，25 ℃浸麥條件下浸麥40 h）和浸麥時間（采用浸二斷六浸麥方式，在浸麥溫度25 ℃下分別浸麥24，32，40，48和56 h），進行單因素試驗，浸麥后的苦蕎籽粒均勻撒在鋪有雙層紗布的培養(yǎng)皿中，置于溫度25 ℃、光照強度7 500 Lx、相對濕度80%的恒溫恒濕培養(yǎng)箱中萌發(fā)48 h，重復(fù)3次，萌發(fā)結(jié)束后馬上用液氮對苦蕎芽進行冷凍，放入冷庫預(yù)凍24 h后，置于-40 ℃、0.01 MPa環(huán)境下真空冷凍24 h，之后置于粉碎機中在液氮保護下進行磨粉，以總黃酮含量為評價指標(biāo)，以確定各試驗因素的影響和適用范圍。（浸二斷六方式為浸水培養(yǎng)2 h，后斷水通風(fēng)6 h；浸四斷四方式為浸水培養(yǎng)4 h，后斷水通風(fēng)4 h；浸六斷二方式為浸水培養(yǎng)6 h，后斷水通風(fēng)2 h。）

1.3.3 苦蕎浸麥工藝優(yōu)化試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化試驗，以浸麥方式、浸麥溫度（℃）和浸麥時間（h）為考察因素，以總黃酮含量（%）為考察指標(biāo)，優(yōu)化浸麥參數(shù)，篩選最優(yōu)工藝條件和技術(shù)參數(shù)，因素水平見表1。

表1 正交試驗因素水平表

1.3.4 黃酮含量測定方法

試驗方法參考張強等[11]苦蕎菜中總黃酮含量的測定方法并對其步驟進行改進。

1.3.4.1 總黃酮含量標(biāo)曲制作

分別吸取1，2，4，6和8 mL的0.264 g/L蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液于25 mL容量瓶中，加入30%乙醇定容至12.5 mL，加入48 g/L亞硝酸鈉溶液0.7 mL，5 min后加入91 g/L硝酸鋁溶液0.7 mL。6 min后，加入1 mol/L氫氧化鈉溶液5 mL，用30%乙醇溶液定容放置10 min，以未加蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液的樣品為空白，于波長510 nm處測定其吸光度。以蘆丁質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)、吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出回歸方程，其標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖1。由圖1可知，蘆丁質(zhì)量濃度與吸光度的回歸方程為y=9.625 2x+0.000 6，線性相關(guān)系數(shù)R2=0.999 8。

圖1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

1.3.4.2 苦蕎黃酮含量的測定

稱取2 g粉碎后的苦蕎，用75%乙醇，按料液比1∶30 g/mL，在50 ℃恒溫水浴鍋中提取4 h。冷卻后，以7 000 r/min離心15 min，取上清液用75%乙醇定容至100 mL，吸取1 mL提取液于25 mL具塞試管中，加入48 g/L亞硝酸鈉溶液0.7 mL，5 min后加入91 g/L硝酸鋁溶液0.7 mL。6 min后，加入1 mol/L氫氧化鈉溶液5 mL，用30%乙醇溶液定容放置10 min，于波長510 nm處測定其吸光度，對照標(biāo)準(zhǔn)曲線，按式（1）計算出總黃酮含量。

黃酮含量=c×V×100/（2×1 000）×100% （1）式中：c為由標(biāo)準(zhǔn)曲線查得黃酮質(zhì)量濃度，g/L；V為提取液體積，25 mL；100為稀釋倍數(shù)；2為苦蕎芽粉質(zhì)量，g。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有試驗均進行3次重復(fù)試驗，數(shù)據(jù)分析采用Graph Pad Prism 7.04軟件進行，以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，顯著性（p＜0.05）分析采用SPSS Statistics 10.0軟件進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 浸麥工藝單因素試驗

2.1.1 浸麥溫度對苦蕎黃酮含量的影響

浸麥前，苦蕎種子含水量較低，其生理活動非常微弱，處于休眠狀態(tài)。經(jīng)過浸種后，苦蕎種子開始快速吸水，種皮膨脹軟化，溶解在水中的氧氣也隨之進入種子細胞，從而激活種子中的酶。在適宜的條件下，種子吸收足夠的水分后其細胞開始分裂、伸長和突破硬殼。不同浸麥溫度對苦蕎種子影響各不相同，浸麥溫度越高，種子吸水速度越快。但浸麥溫度過高，會破壞種子內(nèi)部結(jié)構(gòu)[12]。浸麥溫度對苦蕎黃酮含量的影響見圖2。

由圖2可以看出，經(jīng)過不同浸麥溫度浸麥，萌發(fā)后苦蕎總黃酮含量有明顯上升，與原麥相比有顯著差異（p＜0.05）。隨著浸麥溫度不斷升高，苦蕎總黃酮含量不斷減低，其中苦蕎黃酮含量在浸麥溫度15，20和25 ℃之前無顯著性差異（p＞0.05），可能是因為浸麥溫度15～25 ℃時，苦蕎充分吸水，增強種子萌發(fā)中的內(nèi)源酶活性，從而促進生成苦蕎黃酮。浸麥溫度25 ℃時，苦蕎黃酮含量與原麥相比提高了82.4%，故選擇苦蕎的浸麥溫度25 ℃為宜。

圖2 浸麥溫度對黃酮含量的影響

2.1.2 浸麥方式對苦蕎黃酮含量的影響

浸麥方式與谷物水分的吸收和二氧化碳的排出有關(guān)。適宜的浸麥方式不僅可使谷物的吸水速度加快，而且還能在種子的空氣休止期排除CO2[13]，從而避免種子因CO2積累而抑制種子正常生長發(fā)育，為種子萌發(fā)提供充足的水分和能量保障。浸麥方式對苦蕎黃酮含量的影響如圖3所示。

不同的浸麥方式對苦蕎黃酮含量的影響各不相同，圖3為浸麥方式對苦蕎黃酮含量的影響。如圖所示，浸麥方式之間對苦蕎黃酮含量的影響呈顯著性差異（p＜0.05），浸麥方式采用浸二斷六時苦蕎黃酮含量達到最大值，為7.486%，與原麥黃酮含量相比增加了82.4%。浸麥方式采用浸四斷四、浸六斷二、對照組和重浸組與浸二斷六相比，苦蕎黃酮含量顯著下降，這是因為連續(xù)浸麥時間不能過長，否則會導(dǎo)致種子萌動過程中氧氣進入較少，從而抑制種子的呼吸作用，導(dǎo)致種子無法正常生長發(fā)育。

圖3 浸麥方式對黃酮含量的影響

2.1.3 浸麥時間對苦蕎黃酮含量的影響

浸麥時間是谷物萌發(fā)的關(guān)鍵因素。浸麥時間過短，會導(dǎo)致種子無法吸取足夠的水分以維持正常的生長代謝；浸麥時間過長，會導(dǎo)致種子中的部分內(nèi)源酶如β-淀粉酶和纖維素酶活性降低，使種子無法合成部分營養(yǎng)物質(zhì)，從而影響種子發(fā)芽質(zhì)量[14]，故研究不同浸麥時間對苦蕎黃酮含量的影響具有重要意義，其結(jié)果見圖4。

由圖4所示，隨著浸麥時間延長，苦蕎黃酮含量呈上升趨勢，不同浸麥時間的黃酮含量與原麥相比均顯著提高（p＜0.05），變化趨勢與Koyama等[15]研究蕎麥浸泡過程中蘆丁的變化趨勢相似。浸麥時間由24 h延長至40 h時，苦蕎總黃酮含量顯著提高（p＜0.05），浸麥時間40 h的苦蕎黃酮含量達到最大值，為7.486%。當(dāng)浸麥時間由40 h延長至56 h時，苦蕎總黃酮含量顯著降低（p＜0.05）。這是因為苦蕎種子吸收了過量的水分，導(dǎo)致種子部分組織結(jié)構(gòu)遭到破壞，從而抑制苦蕎種子正常生長發(fā)育。

圖4 浸麥時間對黃酮含量的影響

2.2 浸麥工藝正交優(yōu)化試驗

在單因素試驗基礎(chǔ)上，選用L9(34)正交試驗設(shè)計，優(yōu)化影響苦蕎總黃酮含量的浸麥條件。試驗結(jié)果見表2，方差分析見表3。

由表2極差分析結(jié)果可以看出，3個因素對黃酮含量影響的主次順序是C＞B＞A，即浸麥方式對苦蕎黃酮含量影響較大，浸麥時間次之，浸麥溫度對苦蕎黃酮含量影響相對較小。由K值可以看出A1B2C2為最優(yōu)組合，因此苦蕎最優(yōu)浸麥工藝為：浸麥溫度20 ℃、浸麥方式采用浸二斷六、浸麥時間40 h。

表2 浸麥工藝正交優(yōu)化試驗結(jié)果

2.3 驗證性試驗

在正交試驗后得到的最佳工藝條件下，對苦蕎進行浸麥萌發(fā)，結(jié)果表明苦蕎黃酮為7.489%±0.16%，有效提高了苦蕎黃酮含量。

3 討論

黃酮作為苦蕎的主要功能性成分，其含量為0.51%～6.28%[16]，而且具有降血糖、降血脂、清除氧自由基及抗動脈粥樣硬化等生理功能[17]，是一種綠色純天然的功能性食品，具有強大的開發(fā)前景。國內(nèi)外研究表明萌發(fā)過程中的浸麥工藝條件及相關(guān)環(huán)境變量對苦蕎內(nèi)部萌發(fā)成分的變化有一定影響[9,17-18]，因此研究苦蕎的浸麥工藝對苦蕎萌動過程中黃酮的影響具有現(xiàn)實意義。

試驗表明，浸麥工藝對苦蕎萌發(fā)過程中的黃酮含量有顯著影響，優(yōu)化浸麥工藝條件為：浸麥溫度20 ℃、浸麥方式采用浸二斷六、浸麥時間40 h，采用優(yōu)化出的工藝條件進行制麥，苦蕎黃酮含量增加了82.4%。張燕莉[19]在浸麥過程中對比噴淋、浸三斷八、長斷水三種浸麥方式對苦蕎的影響，結(jié)果表明浸三斷八為最優(yōu)浸麥方式，制得多酚氧化酶活性高的苦蕎，其短時間浸水與長時間斷水結(jié)合的浸麥方式與試驗結(jié)論相似。張琳[20]發(fā)現(xiàn)浸麥與發(fā)芽結(jié)合的萌發(fā)方法可以促進大麥內(nèi)源赤霉素釋放，從而提高麥芽質(zhì)量。浸麥工藝不僅對種子內(nèi)的活性成分造成影響，而且可使種子在萌發(fā)階段之前補充充足的水分，從而達到種子萌芽的條件。此外，浸麥還能保持種子潔凈，能有效防止異物污染。

4 結(jié)論

試驗采用正交試驗優(yōu)化苦蕎萌動的浸麥方法，確定了苦蕎最佳浸麥工藝條件為：浸麥溫度20 ℃、浸麥方式采用浸二斷六和浸麥時間40 h。在此條件下制得的萌動苦蕎黃酮含量為7.489%，為制備總黃酮含量較高的萌動苦蕎原料提供理論依據(jù)和技術(shù)基礎(chǔ)。