不同熟化方式對苦蕎粉品質的影響

宋盼盼，張艷紅，溫青云，劉剛，彭鐮心,2，譚茂玲,2*

(1.成都大學 食品與生物工程學院，成都 610106；2.成都大學農業農村部雜糧加工重點實驗室，成都 610106；3.四川省食品藥品檢驗檢測院，成都 611731)

苦蕎(Fagopyrumtataricum)是一種雙子葉蓼科蕎麥屬植物[1]，在我國種植歷史悠久，主要分布在東北、華北、西北以及西南地區。苦蕎不僅具有普通糧食的營養，其中鎂、鉀、銅、鐵等元素的含量為大米和小麥面粉的2～3倍[2-3]。苦蕎中富含其他雜糧沒有的蘆丁等多種活性物質，能降血壓、降血糖以及預防心血管、動脈硬化等疾病[4]。董岳峰[5]研究在納豆發酵中添加苦蕎來改善口感，利用苦蕎中淀粉糖類含量高這一優勢。趙嬌嬌等[6]以莜麥粉和苦蕎粉研究一種降糖代餐粉。李謙等[7]在發酵醬油中添加苦蕎，增加黃酮等含量。王新惠等[8]研究火腿腸產品，以苦蕎粉代替淀粉，研究一款苦蕎復合火腿腸。隨著社會經濟的快速發展，人們的保健意識逐漸提高，苦蕎成為人們追求的健康雜糧。苦蕎雖然含有多種有益成分，但它自身卻難脫殼，直接打成粉是目前加工苦蕎的有效方法之一。苦蕎加工過程中熟化方式有多種，然而不同熟化過程中苦蕎品質變化差異卻鮮有報道。本文選取川蕎1號為試驗原料，研究了炒制、烘烤、蒸煮、擠壓膨化4種不同熟化方法對苦蕎基本營養成分、氨基酸、蘆丁及槲皮素含量、抗氧化活性以及苦蕎粉水溶性(WSI)、吸水性(WAI)、色澤等品質的影響，旨在為苦蕎粉的后期加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

苦蕎：川蕎1號，成都大學雜糧加工重點實驗室；甲醇(色譜純)、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2,2′-聯氮-雙-(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二銨鹽(ABTS)：Sigma公司；3,5二硝基水楊酸、抗壞血酸、磷酸、石油醚、過硫酸鉀、甲醇、氫氧化鈉、鹽酸等：均為分析純，成都市科隆化學品有限公司；氨基酸所用的流動相：反應器清洗液、自動進樣器清洗劑、鈉鹽試劑、茚三酮、活化劑，均來自德國曼默博爾公司。

1.2 儀器與設備

C21-RT2140美的多功能電磁爐、MG38CB-AA烤箱 廣東美的生活電器制造有限公司；DSE32小型雙螺桿擠壓膨化 濟南鼎潤機械設備有限公司；KDN-1000全自動定氮儀 上海昕瑞儀器儀表有限公司；CS-220粉末色差儀 寧波經濟技術開發區凱諾儀器有限公司；SZT-06A脂肪儀 蘇州市天威儀器有限公司；Biotek Synergy HTX多功能微孔板檢測儀 美國伯騰儀器有限公司；A200氨基酸自動分析儀 德國曼默博爾公司；UV2600A型紫外分光光度計 尤尼柯(上海)儀器有限公司；ACQUITY UPLC H-Class超高效液相色譜儀 沃特世科技(上海)有限公司；KQ5200DE型數控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；CP224C電子分析天平 上海奧豪斯儀器有限公司；H2050R高速冷凍離心機 湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司。

1.3 苦蕎熟化方法

挑選顆粒飽滿的苦蕎，用清水沖洗3遍，直到水干凈，晾干水分，80 ℃烘干。用粉碎機打粉，制作成苦蕎粉，備用。

1.3.1 炒制

將500 g苦蕎粉放入炒鍋中，用電磁爐加熱(1200 W，12 min)，在加熱過程中不斷翻炒，使其受熱均勻，直到散發出苦蕎香味。

1.3.2 烘烤

將500 g苦蕎粉平鋪在錫紙上，厚度≤0.3 cm，放入烤箱中，烤箱提前預熱(上下火150 ℃，15 min)，再烘烤8 min，取出調頭，使其所有部位受熱均勻，烤出香味。

1.3.3 蒸煮

將500 g苦蕎粉平鋪在雙層紗布上，放入蒸鍋上，下層放水。放在電磁爐(1000～1500 W，30 min)中，加熱，使其蒸熟。并對蒸煮后的苦蕎粉進行干燥(100 ℃，6 h)，保存，備用。

1.3.4 擠壓膨化

通過預實驗，1 kg苦蕎粉，基本確定苦蕎粉的粉碎目數為65目，苦蕎粉水分含量為15%，二區溫度為130 ℃，三區溫度為140 ℃，主機變頻為40 Hz，喂料變頻為35 Hz，旋切變頻為35 Hz。

1.4 理化指標測定方法

1.4.1 基本營養成分的測定

粗脂肪含量的測定參照GB 5009.6-2016，采用索氏抽提法；灰分的測定參照GB 5009.4-2016；粗蛋白質的測定參照GB/T 6432-1994，采用凱氏定氮法；淀粉的測定參照GB 5009.9-2016，采用酸水解法。

1.4.2 氨基酸含量的測定

參照GB 5009.124-2016，采用酸水解法，用氨基酸自動分析儀測定。

1.4.3 蘆丁槲皮素含量的測定

參考彭鐮心等[9]的方法，采用保留時間定性，外標一點法定量。

1.4.4 抗氧化活性的測定

ABTS自由基清除能力的測定參考Um M等[10]的方法，DPPH自由基清除能力的測定參考Zhang Hao 等[11]的方法，以抗壞血酸VC作為陽性對照。

1.4.5 水溶性指數(WSI)與吸水性指數(WAI)的測定

參考冉新炎[12]的方法，取2.00 g樣品(干基，M0)，放入已知重量的50 mL離心管中(M1)，加入35 mL蒸餾水，攪拌，直至樣品完全分散形成懸浮液體系，將離心管放在水浴振蕩器上，振蕩30 min，4000 r/min離心10 min，分離上清液和沉淀物，并將上清液慢慢倒入已恒重過的稱重瓶M2(g)中，烘干稱重M3(g)，同時對離心管及沉淀物重量M4(g)進行稱量。計算公式如下：

式中：WSI為水溶性指數；WAI為吸水性指數；M0為樣品質量，g;M1為離心管質量，g；M2為稱量瓶質量，g；M3為上清液及稱量瓶烘干后質量，g；M4為離心管及沉淀物質量，g。

1.4.6 色澤的測定

準確稱取50.00 g樣品，裝入專用測試容器中，使用粉末色差儀測定各項色澤參數L*、a*和 b*值。L*表示亮度；a*表示紅綠色，其數值越大，表示紅色越深；b*表示黃藍色，數值越小，藍色越深。設定未熟化的苦蕎粉為基準物質，即未熟化苦蕎粉的色澤參數為L0、 a0、b0。色差值根據GB/T 7921-2008《均勻色空間和色差公式》中的色差公式進行計算。

1.5 數據分析

每個試驗至少重復3次，采用Excel 2013軟件分析整理數據，SPSS軟件進行顯著性分析，GraphPad Prism軟件作圖。

2 結果分析

2.1 不同熟化方式對苦蕎粉基本營養成分的影響

炒制、烘烤、蒸煮、擠壓膨化是苦蕎粉常見的4種熟化方式，不同熟化方式的苦蕎粉基本營養成分見表1。

表1 不同熟化方式的苦蕎粉基本營養成分Table 1 The basic nutrients of Tartary buckwheat powder with different ripening methods %

由表1 可知，苦蕎粉經過熟化加工后，營養成分均不同程度地下降，可能是因為熟化方式對于營養成分有不同程度的破壞[13]。蒸煮的脂肪含量最高，比未熟化的苦蕎粉下降6.07%，且與未熟化、炒制、擠壓膨化無顯著性差異(P<0.05)。而烘烤的脂肪含量最低，比未熟化苦蕎粉下降13.73%，與炒制、擠壓膨化無顯著性差異(P<0.05)。熟化之后的苦蕎粉脂肪含量下降，可能是因為在高溫高壓下分解為脂肪酸和單甘酯的緣故, 但也有學者認為脂肪與淀粉、蛋白質結合生成了復合物, 從而降低了樣品中脂肪的含量[14]。與未熟化的苦蕎粉相比，4種熟化的苦蕎粉灰分含量均下降，可能是因為在加熱過程中有部分揮發性礦物質(如碘、硒等)[15]。4種熟化的苦蕎粉中炒制的淀粉含量最高(70.56%)，與未熟化的無顯著性差異(P<0.05)，而蒸煮的最低(65.40%)。可能是在加熱過程中部分淀粉分解為糊精或者還原糖所致[16]，而蒸煮與擠壓膨化不僅是由于加熱分解，還可能是因為部分水溶性淀粉溶于水損失了。經過熱處理過的苦蕎粉，蛋白質含量均有不同程度降低。經過炒制處理的苦蕎粉的蛋白含量最高為9.93%，比未熟化下降2.36%，與烘烤的無顯著差異(P<0.05)，蒸煮的最低為9.13%，與擠壓膨化無顯著差異(P<0.05)。經過炒制和烘烤處理的苦蕎粉蛋白質含量沒有顯著性差異(P<0.05)，并明顯高于蒸煮與擠壓膨化處理過的苦蕎粉，而蒸煮與擠壓膨化處理過的苦蕎粉蛋白質含量沒有顯著性差異(P<0.05)。炒制和烘烤熟化方式的苦蕎粉可能是因為高溫導致氨基酸與還原糖發生反應生成揮發性成分，而蒸煮與擠壓膨化可能不僅產生揮發性物質，還有部分易溶于水的蛋白損失在水中。

2.2 不同熟化方式對苦蕎粉氨基酸含量的影響

不同熟化方式的苦蕎粉氨基酸含量見表2。

表2 不同熟化方式的苦蕎粉氨基酸含量Table 2 The content of amino acids of Tartary buckwheat powder with different ripening methods mg/g

由表2可知，未熟化的苦蕎粉蛋白中谷氨酸含量最高，其次是精氨酸和天冬氨酸，與王麗娟[17]的研究結論一致，其中谷氨酸含量比文獻低，可能是因為苦蕎品種以及加工處理方式不同。與未熟化的苦蕎粉相比，經過熟化方式的苦蕎粉總氨基酸含量均顯著下降(P<0.05)，與Carla Motta等的研究結論一致。可能是因為熟化過程需要高溫，發生美拉德反應，產生揮發性風味物質[18]。而經蒸煮處理方式的苦蕎粉總氨基酸含量明顯低于其他3種熟化方式，可能是因為蒸煮溶于水，而大部分氨基酸具有較高的水溶性，其含量損失是由于氨基酸溶出導致的。4種熟化方式中，經過炒制工藝的總氨基酸含量保留最高，擠壓膨化次之。

2.3 不同熟化方式對苦蕎粉蘆丁、槲皮素含量的影響

蘆丁和槲皮素是苦蕎中主要的黃酮類物質，具有提高免疫力、降低膽固醇、降血糖、降血壓、降血脂、預防心腦血管、防治貧血癥等功能[19]。不同熟化方式的苦蕎粉蘆丁、槲皮素含量見表3和圖1。

表3 不同熟化方式苦蕎粉的蘆丁、槲皮素含量Table 3 The content of rutin and quercetin of Tartary buckwheat powder with different ripening methods mg/g

由表3可知，與未熟化相比，4種熟化方式的蘆丁含量均有不同程度的下降。烘烤熟化方式蘆丁含量最高，槲皮素與未熟化相比無顯著性差異(P<0.05)，是4種熟化方式中保留蘆丁含量最好的熟化方式。相比較而言，經過蒸煮熟化方式的苦蕎粉，蘆丁含量最低，槲皮素僅次于擠壓膨化，可能是因為在蒸煮過程中，部分蘆丁遇水在酶的作用下轉化為槲皮素，而還有部分蘆丁損失在水中。經過擠壓膨化處理后的苦蕎粉，槲皮素含量最高，蘆丁含量高于蒸煮。可能是因為苦蕎粉開始調節水分，部分蘆丁轉化為槲皮素，而擠壓膨化是一個瞬時的高溫高壓過程，活性成分相比較蒸煮方式損失較小[20]。

圖1 不同熟化方式的苦蕎粉的蘆丁、槲皮素含量Fig.1 The content of rutin and quercetin of Tartary buckwheat powder with different ripening methods

2.4 不同熟化方式對苦蕎粉抗氧化活性的影響

由圖2 可知，與未熟化苦蕎粉相比，4種不同熟化方式的苦蕎粉ABTS與DPPH自由基的清除能力均下降，可能是因為在熟化過程中黃酮類物質損失，與鐘耕等[21]的研究結果一致。4種不同熟化方式的苦蕎粉ABTS與DPPH的清除自由基的順序為：烘烤>炒制>擠壓膨化>蒸煮。經過炒制和烘烤的苦蕎粉DPPH自由基的清除能力沒有顯著性差異(P<0.05)，烘烤的ABTS與DPPH自由基的清除能力比蒸煮高175.0%、138.6%，可能是因為在蒸煮過程中，活性成分溶于水，造成清除自由基能力下降。相比較而言，擠壓膨化熟化方式清除自由基能力高于蒸煮熟化方式，低于烘烤和炒制熟化方式。

圖2 不同熟化方式苦蕎粉的抗氧化活性Fig.2 The antioxidant activity of Tartary buckwheat powder with different ripening methods

2.5 不同熟化方式對苦蕎粉水溶性指數(WSI)與吸水性指數(WAI)的影響

WSI 測量的是粉末中各種成分釋放出的多種可溶性小分子物質。WAI測量的是粉末中各種大分子成分在過量水中溶脹后占有的體積。WSI和WAI值越高，越有利于提高粉末在水中的穩定性與溶解性。不同熟化方式的苦蕎粉水溶性指數(WSI)與吸水性指數(WAI)結果分析見圖3。

圖3 不同熟化方式苦蕎粉WSI、WAI的測定結果Fig.3 The measurement results of WSI and WAI of Tartary buckwheat powder with different ripening methods

由圖3可知，與未熟化苦蕎粉相比，經過炒制的苦蕎粉的WSI和WAI值沒有顯著性差異(P<0.05)。4種熟化工藝的苦蕎粉WAI和WSI值順序為：擠壓膨化>蒸煮>炒制>烘烤。擠壓膨化苦蕎粉的WSI和WAI值最高，可能是因為擠壓膨化工藝使物料的分子結構逐漸伸展開來, 暴露出更多的親水基團[22], 與水的結合能力加強[23]。蒸煮的WAI和WSI值比未熟化的苦蕎粉提高98.7%、71.3%。擠壓膨化與蒸煮工藝的WAI和WSI值比炒制和烘烤顯著性提高，可能是因為擠壓膨化與蒸煮工藝中與水接觸再烘干打粉，親水基團增加，提高了苦蕎粉的吸水性與水溶性。

2.6 不同熟化方式對苦蕎粉色澤的影響

不同熟化方式對苦蕎粉色澤的影響見表4。

表4 不同熟化方式苦蕎粉的色澤指標

由表4可知，熟化后苦蕎粉的L*值降低，a*值增加，b*值增加，色澤亮度變暗，紅色增加，黃色增加，可能是因為在加熱過程中發生了美拉德反應，加深了苦蕎粉的褐變。熟化后苦蕎粉的△E依次增加的順序為：炒制<烘烤<擠壓膨化<蒸煮，可能是因為苦蕎中含有多酚氧化酶，導致酚類物質可能氧化為鯤類物質，使其顏色變暗、變褐。蒸煮的L*值最小，△E值最大，可能是因為蒸煮過程中苦蕎粉與水接觸最多，苦蕎中含有蘆丁轉化酶，將部分蘆丁酶解為槲皮素，蘆丁為黃綠色物質，槲皮素為深綠色物質，因而加深了苦蕎粉的顏色[24]。

3 結論與分析

本文通過對比苦蕎粉在不同熟化方式下基本營養成分、氨基酸、蘆丁、槲皮素、抗氧化活性、WSI、WAI以及色澤的變化，發現熟化方式會不同程度地降低基本營養成分、氨基酸等；其中烘烤方式對蘆丁含量影響最小，抗氧化活性也最強，炒制方式次之；蒸煮及擠壓膨化方式會顯著降低蘆丁、槲皮素含量(P<0.05)，其中蒸煮的影響最大；擠壓膨化方式提高了苦蕎粉的吸水性和水溶性；而蒸煮方式的色差值變化最大；從本文可以看出，烘烤、炒制這2種熟化方式可以較好地保留蘆丁、槲皮素等活性物質，而其中烘烤優于炒制，但炒制熟化方式的總氨基酸含量最高。擠壓膨化熟化方式明顯提高了粉末的WSI和WAI，適合沖調粉等產品的開發，并是槲皮素含量最高的一種熟化方式。以上結果表明，不同熟化方式對苦蕎粉品質有不同的影響，因此，苦蕎開發過程中，可根據目標人群有針對性地選擇苦蕎粉的熟化方式，從而開發差異化苦蕎制品。從活性成分來看，烘烤和炒制熟化方式比較適合“三高”人群；從感官評價來看，蒸煮和擠壓膨化熟化方式蘆丁含量低，苦味降低，感官評價提高，適合普通人群食用；而擠壓膨化熟化方式WAI和WSI顯著提高，適合沖調粉一類的產品開發。因此，苦蕎粉熟化方式的選擇，可以根據自身以及產品的需求考慮，選擇最佳的熟化方式。