不同加工方式對青稞中酚類物質的影響

楊 洋，范 蓓，李 楊，佟立濤，包奇軍，王麗麗，劉麗婭，孫 晶, ，王鳳忠,

（1.青島農業大學食品科學與工程學院，山東青島 266109；2.中國農業科學院農產品加工研究所，農業農村部農產品加工質量安全風險評估實驗室，農業農村部農產品質量安全收貯運管控重點實驗室，北京 100193；3.青島特種食品研究院，山東青島 266109；4.甘肅省農業科學院經濟作物與啤酒原料研究所，甘肅蘭州 730070）

青稞（Hordeum vulgareL. var. nudum Hook. f.）是青藏高原地區人們的主要糧食，也是開發功能性食品為該地區創造收入的絕佳原料。青稞富含多酚、膳食纖維等多種活性物質[1]，這些活性成分具有抗氧化、降血糖、降血脂等功能[2-3]。有研究表明，天然抗氧化劑具有高效清除自由基的能力，對人體的心腦血管疾病以及衰老有一定幫助[4]，且抗氧化劑中的酚酸類、黃酮類等物質對人體健康有益，但在人體內不能自動合成，因此合理膳食并從食物中攝取多酚類物質從而預防相關疾病尤為重要[4-6]。而全谷物類中含有豐富的多酚類物質，可起到抗氧化、降血糖、減緩衰老等預防慢性疾病的作用[7-8]。

有研究報道，在加工過程中多酚類物質容易受高溫、高壓等影響而發生含量的變化，且多酚類物質與抗氧化活性、α-葡萄糖苷酶抑制活性具有一定的相關性[9-10]。王耀紅等[11]在實驗中發現，蒸、煮和微波處理均導致紫色馬鈴薯中的花青素含量降低，而蒸制和微波后紫色馬鈴薯游離多酚、結合多酚和綠原酸的含量及抗氧化活性均提高，但水煮后，除結合多酚的含量增加外，其余成分的含量均顯著降低。高岳[12]在探究蒸煮和擠壓對糙米全谷物多酚類物質的影響時發現，擠壓全谷物糙米制品多酚提取物的抗氧化活性和抑制α-葡萄糖苷酶的能力均得到提高。張歡[13]采用不同蒸煮方式處理糙米發現，電飯煲、微波、高壓蒸煮、蒸制4種蒸煮方式糙米的多酚含量、組成及其抗氧化性存在差異性，高壓蒸煮糙米所得多酚含量提高15.58%，其他蒸煮方式所得多酚含量均呈下降趨勢，且蒸煮后所得多酚具有抗氧化、抑制α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶的作用，同時延緩淀粉的水解，降低葡萄糖的生成速率，達到延緩血糖升高的目的[14-15]。以青稞為代表的全谷物類食物，通常需要經過熱處理加工后才能食用，如蒸制、煮制、炒制等，但這些加工方式對青稞多酚類物質及其功能的影響仍鮮為研究。

當前我國處于鄉村振興發展的關鍵階段，青稞作為西藏、青海、甘肅等地的主要糧食作物，青稞產業發展事關脫貧地區能否鞏固脫貧攻堅成果，實現同鄉村振興的有效銜接。但目前為止，加工對青稞功能成分、活性的影響及機理不清，成為制約該加工產業發展的重大瓶頸。因此本研究通過蒸制、煮制、炒制、微波、烤制和空氣炸鍋六種熱加工方式處理青稞樣品，探究不同加工方式對青稞全谷物中游離多酚、結合多酚、游離黃酮、結合黃酮含量的影響，以及清除DPPH自由基和抑制α-葡萄糖苷酶的能力，以期為突破青稞精深加工產品開發、營養保持和調控技術瓶頸提供技術儲備，為青稞產業的發展提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

海南昆侖17號 青海省農林科學院作物育種栽培研究所青稞研究室提供；福林酚（優級純） 北京索萊寶科技有限公司；沒食子酸和蘆丁標準品（純度≥98.0%）、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、α-葡萄糖苷酶（250 U/7.6 mg）、對硝基苯酚吡喃葡萄糖苷（p-Nitrophenol Glucopyranoside，PNPG） 上海源葉生物科技有限公司；甲醇、丙酮、鹽酸、乙酸乙酯、無水碳酸鈉、亞硝酸鈉（均為分析級） 國藥集團化學試劑有限公司。

SZ22S1蒸鍋 蘇泊爾公司；C22-WT2202多功能電磁爐 廣東美的生活電器制造有限公司；M1-L201B微波爐、T7-L328E電烤箱 廣東美的廚房電器制造有限公司；HD9232空氣炸鍋 飛利浦（中國）投資有限公司；DHG-9203A電熱恒溫鼓風干燥箱上海精宏實驗設備有限公司；BJ-150多功能粉碎機

德清拜杰電器有限公司；KQ5200DV數控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；TDL-5-A低速大容量離心機 上海安亭科學儀器廠；RE-52AA旋轉蒸發器 上海亞榮生化儀器廠；SPECTRA MAX 190酶標儀 Molecular Devices。

1.2 實驗方法

1.2.1 不同加工方式青稞全粉的制備 除去青稞籽粒中的雜質并去除破損和不飽滿的籽粒后再進行清洗、晾干備用。蒸制：蒸鍋中加入適量的水，將200 g青稞置于鍋中蒸制70 min后熟化，取出冷卻至室溫[16]。煮制：500 mL水用電磁爐以1800 W功率加熱，待水沸騰后加入40 g青稞籽粒，煮制40 min，得到大多數熟化的青稞籽粒，取出冷卻至室溫[17]。炒制：用電磁爐以1800 W功率使炒鍋預熱1 min，加入40 g青稞籽粒不斷翻炒1 min，得到大多數膨脹爆裂的青稞籽粒[18-19]。微波：將40 g整粒青稞潤麥24 h后，放于800 W微波爐處理5 min，得到大多數籽粒開花的青稞[16]。烤制：稱取40 g青稞潤麥24 h后平鋪于烤箱中，烤箱上下層溫度設置為220 ℃，烤制5 min，得到大多數熟化膨脹的青稞籽粒[16]。空氣炸鍋：40 g青稞籽粒潤麥24 h取出，再放入180 ℃的空氣炸鍋中5 min，得到大多數籽粒開花的青稞。所有樣品包括未加工的樣品均在40 ℃電熱恒溫鼓風干燥箱中干燥至恒重。

所有樣品統一用粉碎機30 s處理并過60目篩，篩上物再經反復粉碎處理得青稞全粉，放置于自封袋-20 ℃冰箱避光保存備用。

1.2.2 青稞酚類物質提取 參照Zhao等[20]、楊希娟等[21]和周紅等[22]的方法分別提取游離多酚和結合多酚。稱取1.00 g不同加工方式的青稞全粉，加入預冷的80%丙酮25 mL，室溫超聲（200 W）提取30 min，離心（5000 r/min，15 min）收集上清液，沉淀重復上述操作，合并3次所得上清液。上清液旋蒸干后用甲醇定容至10 mL，過0.22 μm有機濾膜，得到游離多酚提取液，-20 ℃避光保存。提取過游離多酚的殘渣加入20 mL正己烷，200 r/min振蕩提取1 h，3000 r/min離心5 min，收集沉淀物并加入17 mL鹽酸/甲醇溶液（v/v=11/89），70 ℃水浴60 min，加乙酸乙酯20 mL混勻后3000 r/min離心5 min，收集上清液并重復3次。上清液旋蒸干后用甲醇定容至10 mL并過0.22 μm有機濾膜，得到結合多酚提取液，-20 ℃避光保存。

1.2.3 青稞酚類物質含量測定

1.2.3.1 總多酚含量的測定 采用Folin-Ciocalteau法并參考姚軼俊等[23]和Li等[24]的方法稍作修改。配制沒食子酸儲備液，用甲醇稀釋得到梯度0、10、20、40、60、80、100 μg/mL的標準使用液。吸取上述標準液或樣液，并加入400 μL蒸餾水和100 μL福林-酚試劑，搖勻，反應6 min后加入7%的Na2CO3溶液1 mL與800 μL蒸餾水，搖勻后避光靜置90 min并以甲醇代替樣品提取液為空白對照。取200 μL最終反應溶液添加到96孔板中，760 nm處測定吸光值，重復3次。標準曲線方程為：Y=0.0023X-0.0003，R2=0.999，線性范圍0～100 μg/mL。

根據線性回歸方程計算樣品中游離多酚和結合多酚含量，兩項之和為總多酚含量。多酚含量以每100 g提取物（干基）中所含相當于沒食子酸的質量mg表示，計算公式為：

式中：Y為多酚質量濃度（μg/mL），V為提取液總體積（mL），m為樣品干質量（g）。

1.2.3.2 總黃酮含量的測定 采用NaNO2-Al（NO3）3-NaOH顯色法并參考范銘等[25]的方法稍作修改。配制蘆丁標準溶液0.2 mg/mL，依次吸取0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 mL蘆丁標準溶液或0.4 mL樣液，加水至1.2 mL，再加入5%的NaNO2溶液0.2 mL，搖勻后放置6 min，加10%的Al（NO3）3溶液0.2 mL，搖勻后放置6 min，再加入4%的NaOH溶液2 mL，搖勻后靜置15 min，制成蘆丁濃度分別為0.0、8.0、16、24、32、40、48 μg/mL的標準系列工作液，并以甲醇代替樣品提取液為空白對照。在510 nm處測定吸光值，重復3次。標準曲線方程為：Y=0.0071X-0.0162，R2=0.9988，線性范圍0～48 μg/mL。

根據線性回歸方程計算樣品中游離黃酮和結合黃酮含量，兩項之和為總黃酮含量。黃酮含量以每100 g提取物（干基）中所含相當于蘆丁的質量mg表示，計算公式：

式中：Y為黃酮質量濃度（μg/mL），V為提取液總體積（mL），m為樣品干質量（g）。

1.2.4 青稞酚類物質活性測定

1.2.4.1 抗氧化活性 參考龍曉珊等[26]的方法，并加以改進，采用DPPH法評價其抗氧化活性。使用甲醇配制0.1 mmol/L的DPPH溶液并避光保存。5 mg/mL游離多酚提取液和結合多酚提取液分別用甲醇稀釋為2、1、0.5、0.2、0.1 mg/mL。分別取10 μL不同濃度待測樣品和190 μL的DPPH溶液在96孔板中混勻，室溫避光反應30 min后在波長517 nm處測定OD值。DPPH自由基清除率按公式（3）計算：

式中：A3為待測樣品和DPPH溶液的OD值，A2為待測樣品和甲醇的OD值，A1為甲醇和DPPH溶液的OD值。

1.2.4.2α-葡萄糖苷酶抑制能力測定 參考潘玥等[27]和Tian等[28]的方法并做適當修改。將青稞游離多酚與結合多酚配制為質量濃度為5、2、1、0.5、0.2、0.1 mg/mL溶液。在96孔板中先后加入15 μL不同質量濃度待測樣品和α-葡萄糖苷酶溶液15 μL，37 ℃下反應15 min。再依次加入5 mmol/L PNPG底物30 μL，37 ℃下靜置30 min后在波長405 nm處測定OD值。

反應體系如下：空白管A1中α-葡萄糖苷酶溶液15 μL和PBS緩沖液15 μL，空白對照管A2中PBS緩沖液30 μL，待測樣品管A3中15 μL待測樣品和α-葡萄糖苷酶溶液15 μL，待測樣品對照管A4中加入15 μL待測樣品和PBS緩沖液15 μL，37 ℃反應15 min。再分別加入5 mmol/L PNPG底物30 μL，靜置30 min后在波長405 nm處測定OD值。抑制率依照公式（4）計算：

1.3 數據處理

采用Excel 2010和IBM SPSS Statistics 25版軟件對數據進行整理，通過單因素方差分析（ANOVA）和Duncan多重比較方法進行顯著性分析，P＜0.05表示具有顯著性差異，結果以均值±標準差的形式表示（n=3），由Origin 2021版軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 青稞的不同加工處理

圖1為未加工與不同加工方式青稞的表觀圖，可以發現青稞經熱處理后都出現了不同程度的體積膨脹，濕熱處理（蒸制、煮制）使青稞吸水膨脹，而干熱處理表現出明顯的膨化現象。

圖 1 青稞不同加工方式的表觀圖Fig.1 Apparent diagram of hulless barley by different thermal processing

2.2 不同加工方式對青稞多酚含量的影響

由圖2可知，不同加工方式所得青稞多酚含量之間存在不同程度上的差異。未處理青稞的游離多酚、結合多酚和總多酚含量分別為182.72±13.64、98.65±9.72和281.37±20.23 mg/100 g。經熱處理加工后，游離多酚、結合多酚、總多酚的含量分別在58.94～188.85、93.10～132.08、152.04～320.77 mg/100 g之間。除蒸制與煮制外，所得游離多酚含量均高于結合多酚。與未加工相比，炒制、微波和烤制處理后所得結合多酚含量分別提高33.89%、33.73%、31.45%，這可能由于加工過程中，青稞中蛋白質、纖維素的結構變化導致結合多酚的釋放，且熱處理時間短、溫度高的加工條件更有利于多酚的保留和釋放[29]。

圖 2 不同加工方式對青稞多酚含量的影響Fig.2 Polyphenol content of hulless barley in different processing methods

青稞中的酚類物質在不同熱加工過程中受到不同程度的綜合作用力，與結合態酚類化合物相比，游離態酚類化合物結構不穩定，更易被破壞和分解[30]，因而在不同加工方式中，與未加工相比，青稞游離多酚的含量均顯著降低（P＜0.05）（除炒制外）。蒸制和煮制的方式對青稞游離多酚的含量影響較大，損失率高達43.77%和67.85%，這可能是由于部分可溶性游離多酚在加工時溶解于水中，也可能是由于長時間的熱處理導致部分多酚被氧化，因而游離多酚含量有所降低[13,31]。分別經過微波、烤制和空氣炸鍋處理的青稞測得的游離多酚含量之間無顯著性差異（P＞0.05）。綜上所述，炒制加工較好地保留和釋放了熱加工前全谷物青稞本應含有的多酚含量，但蒸制與煮制對青稞多酚的損失較大。

2.3 不同加工方式對青稞黃酮含量的影響

黃酮類化合物通常存在于糧食、果品、蔬菜中，是評價食物健康功效的主要指標之一[32]。由圖3可知，不同加工方式所得青稞總黃酮含量之間存在差異。未經處理青稞的游離黃酮、結合黃酮和總黃酮含量依次為 52.39±2.43、32.23±1.48 和 84.61±3.87 mg/100 g。六種加工方式青稞的游離黃酮含量在38.12～53.57 mg/100 g之間，結合黃酮含量在35.87～47.77 mg/100 g之間，總黃酮含量在73.99～98.99 mg/100 g之間。除蒸制和空氣炸鍋外，青稞游離黃酮的含量均高于結合黃酮含量。與未加工相比，青稞加工處理后，結合黃酮的含量均有所提高，其中炒制青稞的結合黃酮和總黃酮含量顯著增加了38.10%和15.93%（P＜0.05），游離黃酮含量無顯著變化（P＞0.05），這可能是由于黃酮在熱處理中的變化主要取決于原料以及加工過程中相對溫度高、時間短的熱處理方式對青稞細胞的破壞越劇烈，更有利游離黃酮的保留與結合黃酮的釋放[33]。

圖 3 不同加工方式對青稞黃酮含量的影響Fig.3 Flavonoids content of hulless barley in different processing methods

青稞經過加工后，游離黃酮的含量與游離多酚的含量變化一致，且青稞分別經過微波、烤制和空氣炸鍋測得的游離黃酮含量之間也無顯著性差異（P＞0.05）。除炒制外，其他方式的青稞與未加工青稞相比，游離黃酮含量均顯著降低（P＜0.05），蒸、煮加工對游離黃酮的損失程度高于微波、烤制和空氣炸鍋加工。原因可能是在蒸煮過程中，青稞籽粒膨脹破裂導致水分流失，也帶走了部分的游離黃酮類物質，或者是微波、烤箱和空氣炸鍋的穿透作用，導致了游離黃酮被破壞分解，使得黃酮類物質含量減少[12,34-35]。因此，炒制的加工方式對黃酮含量更有一定的保護作用。

2.4 不同加工方式青稞多酚提取物的抗氧化活性

不同加工方式青稞多酚抗氧化活性如圖4所示。不同加工方式所得青稞多酚提取物對DPPH自由基均有清除能力，隨著濃度的提高，清除率不斷上升，且游離多酚的自由基清除能力高于結合多酚。由圖4a可知，在經過加工處理后，青稞游離多酚的DPPH自由基清除率與游離多酚和游離黃酮的含量變化情況相似。與未加工相比，不同加工方式所得青稞游離多酚的DPPH自由基的清除能力均有所降低，但青稞游離多酚提取物濃度為5 mg/mL時，清除率均已達到60%以上，且炒制與空氣炸鍋加工處理使游離多酚的清除能力降低最少，僅分別降低6.18%與5.96%，而蒸、煮后清除率顯著降低（P＜0.05），分別降低了12.61%、11.23%，這表明游離多酚提取物的含量與DPPH自由基清除率間呈正相關性。然而，青稞結合多酚提取物的DPPH自由基清能力（圖4b），在經過加工處理后，與結合多酚和結合黃酮的含量變化相反。與未加工相比，不同加工的結合多酚提取物（濃度≥0.5 mg/mL）的DPPH清除率均下降，但在青稞游離多酚提取物為5 mg/mL時，清除率均在50%以上，而六種加工方式中，炒制加工的結合多酚的自由基清除能力最好，僅降低了3%。這可能是由于青稞中游離與結合多酚類物質中單體多酚的組成以及含量不同，且不同單體酚對自由基的清除具有不同差異的選擇性[36]。根據以上分析結果可以發現，清除DPPH自由基的多酚類物質主要在游離多酚提取物中，炒制處理更適合青稞的加工，能夠更好地保留其中的抗氧化活性物質。

圖 4 不同加工方式青稞多酚提取物的抗氧化活性Fig.4 Antioxidant activity of polyphenol extracts from different processing methods in hulless barley

2.5 不同加工方式青稞多酚提取物對α-葡萄糖苷酶活性的影響

α-葡萄糖苷酶活性的抑制作用如圖5所示。青稞多酚提取物對α-葡萄糖苷酶均具有抑制作用，游離多酚的抑制作用在0.1～5 mg/mL的范圍內呈現出較強的濃度依賴性。此外，不同加工方式所得多酚提取物對α-葡萄糖苷酶活性的抑制作用存在差異。由圖5a可知，在經過加工處理后，青稞游離多酚提取物抑制α-葡萄糖苷酶活性與游離多酚和游離黃酮的含量變化情況相似。當質量濃度為5 mg/mL時，游離多酚對α-葡萄糖苷酶的抑制能力大小依次為：炒制＞空氣炸鍋＞烤制＞微波＞蒸制＞煮制，其中炒制、烤制和空氣炸鍋干熱處理的抑制率均達到了80%以上，濕熱處理的蒸、煮方式的青稞游離多酚的抑制率相對較低，抑制率分別為54.32%和49.99%，這表明干熱處理方式對更能有效地保留青稞的生物活性。Zheng等[37]的研究發現，不同處理方式對青稞降血糖均有作用，且干熱處理在提高血糖代謝和氧化性應激能力方面效果更佳。而在本實驗中，經熱處理后所得青稞的結合多酚提取物對α-葡萄糖苷酶的抑制能力增強，隨著濃度的增加，抑制能力呈上升趨勢（圖5b）。此外，當提取物質量濃度5 mg/mL時，炒制所得結合多酚對α-葡萄糖苷酶活性的抑制率達到70%以上，這很可能是因為炒制過程使結合多酚含量增加，因而使結合多酚的抑制效果更好。由此可以說明，青稞多酚提取物對α-葡萄糖苷酶活性均具有一定的抑制效果，不同加工方式的游離多酚與結合多酚最高抑制率可達84.84%，且炒制加工的效果最佳。

圖 5 不同加工方式青稞多酚提取物對α-葡萄糖苷酶活性的抑制Fig.5 The inhibition of hulless barley polyphenols on α-glucosidase in different processing methods

3 結論

本文對比研究了不同加工方式對青稞全谷物中酚類物質的影響。結果表明，不同加工處理所得多酚、黃酮的含量以及清除DPPH自由基和抑制α-葡萄糖苷酶的能力存在差異。與未加工相比，其他加工方式青稞游離多酚與游離黃酮含量均顯著降低（P＜0.05）（除炒制外），這可能由于在不同熱加工過程中青稞中的酚類物質受到的作用力不同，與結合態酚類物質相比，游離態酚類物質結構不穩定，更易被破壞和分解。而不同加工方式所得青稞結合多酚與結合黃酮含量與未加工相比均有所提高，但蒸和煮的方式對青稞游離多酚和游離黃酮含量的損失較大，這與洪晴悅[16]的研究結果一致。在六種加工方式中，炒制處理的青稞游離和結合多酚提取物（5 mg/mL）在清除DPPH自由基和抑制α-葡萄糖苷酶的能力上較為突出，并均存在劑量依賴性，這可能由于炒制處理后結合多酚含量的增加，因而使其活性相對較好。

綜上所述，青稞多酚提取物具有較強的抗氧化活性與α-葡萄糖苷酶抑制能力，炒制青稞能夠最大限度地保留和釋放酚類物質的含量與生物活性。本研究揭示了青稞多酚和黃酮總含量及其活性在不同加工方式中的變化規律，為青稞抗氧化、降血糖的深入研究以及功能性產品開發提供理論依據。但具體是多酚中的哪些成分的變化有待進一步研究，后續可通過液質聯用建立青稞多酚含量的測定方法，探究單一成分的變化。