赵鑫，韩彦龙，李新民，王振，张宝林

（山西省农业科学院农产品加工研究所，山西太原030031）

荞麦主要分为甜荞（fagopyrum esculentum moench）和苦荞（fagopyrum tataricum gaertn），因其富含大量生物活性化合物而广受食品研究领域的关注[1-2]。荞麦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，通过大量体外、动物和人体试验研究表明，荞麦能显著降低胆固醇和提高抗癌活性[3]。作为一种新型的荞麦制品，荞麦蜂蜜因其富含羟基苯甲酸、对香豆素、苯甲酸、脱落酸和类黄酮等抗氧化性成分而受到消费者的青睐[4]。此外，通过对荞麦蜂蜜成分的分析可以监控当地的环境污染状况[5]。荞麦由于具有潜在的保健作用，作为一种潜在的功能性食品越来越受到人们的关注，各种荞麦产品（如面包、蛋糕、面条、蜂蜜、茶、酒精饮料、醋、芽菜等）在研究与开发方面取得了长足的进步[6]。同时，荞麦是一种假谷物，由于缺乏醇溶蛋白和谷蛋白复合物（麸质），可以作为开发无麸质健康食品的重要原料。

感官评价在新产品开发过程中起着重要作用，通过分析消费者对新食品的接受度，利用消费者的建议，可以对产品配方及工艺进行进一步的优化[7]。感官评价对于功能性食品配方的开发尤其重要，例如富含多酚类植物提取物的食品虽然具有较高的营养保健价值，但口感较差，对产品的感官质量产生负面影响。因此，感官评价是研发功能性食品的一项重要指标。然而，由于个人的偏好差异及对功能食品的期望在一定程度上会影响人们的真实感知，因此感官评价也会存在一定的误差。Imm B Y 等[8]证实了人们对功能性谷物产品健康保健功能的看法存在性别和国家的差异，而且消费者的观点会根据生产厂商所使用的原材料、工艺及产品功效而改变。

将分析和感官方法联系起来为食品制造商改进产品提供有力的支持。然而，感官评价和化学分析很难将单一挥发性成分与食品属性联系起来[9]，因此需要进一步加强该领域的研究。本文综述了荞麦产品如茶、蜂蜜、面食、酒精饮料的感官特性和香气成分分析的研究进展，并对荞麦的提取工艺、方法、香气成分进行了分析，以期为荞麦产品的研发提供参考建议。

1 荞麦制品感官评价

1.1 荞麦粉制成的烘焙食品

近年来，消费者对功能性谷物食品表现出浓厚的兴趣。口感、价格、品质及营养保健功效是消费者评价功能性食品的主要方面。荞麦制品的感官分析已进行了大量的研究。通过对添加不同比例荞麦粉的小麦粉饼干进行感官评价，结果表明添加30%～40%荞麦粉的产品具有较高的感官可接受性[10]。Chlopicka 等研究表明，将荞麦粉（30%）引入到小麦面包配方中，对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 等使用更复杂的定量描述分析（quantitative description analysis，QDA）证明，在无麸质面包中添加30%荞麦粉，产品的感官效果最好[12]。对土耳其白面包的研究表明，荞麦粉的掺入会影响白面包发酵过程，对白面包的感官特性产生负面影响[13]。Selimovi 等建议用40 %荞麦粉代替全小麦粉制备面包，可以有效提高产品的抗氧化活性，而不会显著降低感官质量[14]。

通过对小麦-荞麦（80∶20，质量比）饼干进行感官分析，结果麦麸和荞麦粉的添加会改善产品的感官特性[15]。这与Yildiz 等[16]的研究结果基本一致，他们成功地将10%到40%的荞麦面粉加入一系列烘焙产品配方中，将荞麦籽粒的半纤维素添加入小麦-荞麦面包，在获得较好的消费者接受度的同时，改善了产品的物理结构。Lin 等[17]也发现添加荞麦粉改善了原有面包的色泽，在视觉感官上提高了产品的吸引力。

然而，荞麦粉的添加也可能导致总体可接受性降低，特别是在高掺入百分比的情况下。Hager 等[18]对市场上的无麸质面包检测表明，与典型的面包类型相比，添加荞麦粉的面包香味减少，可能与荞麦存在发霉、刺激性等气味有关。Chopra 等[19]将添加75%荞麦的小麦饼干的风味评分降低归因于高黄酮浓度，这也是造成荞麦面粉苦味的原因。最近，Przygodzka 等[20]研究表明，在黑麦-荞麦蛋糕（荞麦粉添加量为30%）的配方中添加2%的香草和肉桂等香料，可以显著提高消费者总体接受性，并成功地掩盖了荞麦面粉特有的苦涩味。Vujic 等[21]研究表明，荞麦添加水平在30%以下时，饼干中荞麦的特异性气味被成功地掩盖，但荞麦饼干的质构可接受性得分较低。

1.2 荞麦无麸质烘焙产品

无麸质烘焙产品开发的一个主要任务是生产感官特性、营养特性及质构特性均较好的产品。通过向全荞麦粉饼干中添加亲水胶体，可以有效改善无麸质产品的质构特性[22]。添加黄原胶有益于改善饼干的光泽、外观和风味属性，而果阿胶在改善口感方面表现较好。Campo 等向荞麦粉无麸质面包中添加画眉草粉，以改善荞麦面包的营养和物理性能，但是由于荞麦的苦味此类面包没有获得高的感官评分[23]。

采用定量描述分析对荞麦粉进行更详细的感官分析，结果表明使用30%的荞麦粉或精制荞麦全麦粉是制作无麸质饼干的最好配方，具有很高的大众接受性[24]。Yamsaengsun 等希望通过添加60%～80%鹰嘴豆粉提高荞麦饼干的可接受性，结果表明鹰嘴豆粉对无麸质产品的质地和风味有明显的促进作用[25]。为了增加荞麦烘焙产品的吸引力，建议在基于甜荞粉（1∶1.6，质量比）的面包配方中添加苹果、香蕉和西番莲果粉，可以实现对颜色、口感、质地和外观的高可接受性[26]。此外，以荞麦脱壳籽粒为原料，添加10%～50%面粉的玉米，可制成荞麦添加量达30%的玉米膨化小吃，具有较高的感官评分[27]。但总体来说，荞麦的添加一般会导致产品颜色较深、硬度降低、口感评分较低。

1.3 荞麦粉制成的其它产品

关于荞麦粉为原料制成的面条、煎饼等产品的感官特性也进行了大量研究。Chillo 等在硬质面条中添加荞麦粉，增加了产品的膨松度、硬度和黏附性；同时影响某些感官特性，如香气、风味、光泽外观和颜色[28]。然而，添加荞麦粉和小麦麸皮的对面条的综合品质影响不大。在方便面的配方中添加20%的甜荞粉，会有效改善方便面的色泽和质地，提高产品的质量[29]。此外，也有研究表明，甜荞比苦荞更适合生产无麸质面条[30]。甜荞粉制成的面条在颜色、味道、香味和口感等感官指标上得分较高，而苦荞粉在加工过程中苦味会变得更加浓烈。但最近的研究报告表明，以高芦丁浓度为特征的某些苦荞麦品种苦味物质含量得到明显下降[31]，这对于生产营养和口感兼备的苦荞产品非常重要。Beitane 等研究了由豌豆和荞麦粉混合而成的无麸质煎饼的感官特性，随着荞麦粉添加量的增加，煎饼变软变厚，颜色加深，香味提升[32]。

1.4 荞麦啤酒

欧盟立法指出，无麸质产品不得含有高于20 mg/kg麸质，所以，即使传统含麸质产品中的麸质含量减少到20 mg/kg 至100 mg/kg，也不能做出“无麸质产品”的声明。采用传统麦芽工艺生产的啤酒可能无法达到无麸质产品的要求，但酶水解和酿造工艺的优化可以进一步减少麸质的含量。然而，具有高感官可接受性的无麸质啤酒也很难大规模进入市场，这与生产成本的大幅度提高有关。Phiarais 等基于甜荞和无麸质淀粉作为主要原料生产无麸质啤酒，结果表明甜荞啤酒的感官评分与大麦啤酒相当[33]。

德国农业学会（German Agricultural Society）的感官分析报告显示，新鲜的荞麦啤酒在气味、口感、苦味上具备较高的感官接受度。荞麦啤酒的味道普遍是苦的，这不仅与荞麦芽有关，而且与干酵母和粉碎方式有关。荞麦麦芽无麸质啤酒在调查研究中获得了较高的感官可接受性[34]。与藜麦啤酒相比，荞麦啤酒在色泽和口感方面获得了更高的分数，但荞麦啤酒中多酚或某些氨基酸含量过高也会影响其口感，增加其苦味感。通过优化制麦、研磨、麦汁煮沸和发酵工艺，可以有效改良荞麦啤酒的口感，制备出适应于乳糜泻患者的荞麦产品。

1.5 荞麦蜂蜜

有关荞麦蜂蜜感官评价的文献相对较少，荞麦蜂蜜的感官评价可以通过对花蜜的气味、质地和风味分析进行综合评价。Zhou 等通过QDA 感官评价研究表明，荞麦蜂蜜样品中主要的风味为：麦芽风味、甜味、香草、花香和果味[35]。进一步分析化学成分，麦芽风味主要与3-3-甲基丁醛有关；甜香味与麦芽酚和呋喃醇有关；香草味与香草醛有关；花香与2-苯乙醇、β-大马士革酮和苯乙醛有关；果味与各种酯类化合物有关。

1.6 荞麦芽菜

荞麦芽菜是一种兼备营养与美味的新兴健康食品，医学实验证明发酵荞麦芽具有降低血压的作用[36]。荞麦芽的功能特性与其高含量的生物类黄酮有关，其中芦丁（2.57 mg/g）、异东方蓼黄素（1.27 mg/g）、牡荆黄素（0.11 mg/g）、异牡荆黄素（0.04 mg/g）以及花青素（5.55 mg/g～6.57 mg/g）[37]。荞麦芽生产前需要清除微生物污染，使用化学方式清理可能会影响产品的感官属性。Chun 等发现，联合使用二氧化氯、富马酸和紫外线（u ltraviolet-C 区）处理可以有效减少荞麦芽的微生物污染，而感官可接受性变化不大[38]。将荞麦苗加入食品配方中的报道相对较少，Xu 等将苦荞芽代替苦荞籽粒面粉掺入馒头配方中，苦荞芽强烈的苦味和涩味限制了其添加水平，因为添加量的增加对消费者的接受度造成一定的负面影响，较适宜的添加量为8%左右（显著低于苦荞籽粒粉的添加量）[39]。

2 荞麦制品的香气成分

2.1 香气成分的测定方法

前人关于荞麦和荞麦相关产品香气成分评价的研究较少。参考分析Jelen 等[40]的风味化合物评价方法，采用微萃取技术，如固相微萃取（solid-phase mi-croextraction，SPME）和搅拌棒吸附萃取（stir bar sorptive extraction，SBSE）在评价食品气味方面有很大的潜力。Prosen 等提出了动态顶空（dynamic headspace，DHS）、 固 相 微 萃 取 （solid-phase microextraction，SPME）、顶空吸附萃取（head space sorptive extraction，HSSE）、溶剂萃取（solvent extraction，SE）和同步蒸馏-萃取（synchronous distillation extraction，SDE）与气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS），可以作为荞麦挥发性化合物的有效提取测定方法[41]。该文分别对苦荞和甜荞的主要产品进行香气成分及气味特性分析。

2.2 苦荞制品的香气成分

香气分析表明，苦荞籽粒具有不同于甜荞的强烈香气[42]。分析48 种苦荞的挥发物，发现26 种气味活性化合物对苦荞香气有贡献，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。与甜荞相比，苦荞香气成分中缺乏水杨醛和萘，因此可以利用水杨醛作为标记物检测苦荞与甜荞的污染/掺混的可能性。

苦荞茶在中国是一种非常受欢迎的健康饮料，具有独特的麦芽香味，并富含黄酮、多酚、微量元素和氨基酸等多种营养成分[43]。Qin 等首先对苦荞茶的香气成分进行鉴定和定量。利用GC-MS 和气相色谱闻香器（gas chromatography-olfactometry，GC-O），确定了2，5-二甲基-4-羟基-3-（2H）-呋喃酮、麦芽酚、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较高的香气成分促成了苦荞茶特有的茶香[44]。此外，苦荞茶中还存在其它生物活性化合物，如呋喃醇、亚油酸、烟酸、香草酸、7-羟基香豆素和丁基羟基甲苯。

Wang 等通过对苦荞发酵山西老陈醋香气成分的研究[45]，探讨了山西老陈醋发酵的最佳工艺条件，共鉴定出39 种挥发性化合物，其中首次鉴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。苦荞醋的特征香气主要源于美拉德反应形成的吡嗪和糠醛，将食醋加热时间（85 ℃）从6 d 缩短到3 d 有助于抵消氧化、热降解或挥发过程，提高产品的综合质量。此外，苦荞醋的一些挥发性和非挥发性成分与抗氧化能力（采用DPPH 法和微分脉冲伏安法测定）高度相关[46]。因此，美拉德反应产物对苦荞醋的特征香气以及抗氧化能力都有贡献。同时，前人对荞麦酒精饮料的关键香气成分也做了相关研究[34]，利用气相色谱分析荞麦芽啤酒中的芳香化合物，2-苯乙醇和酯类化合物是荞麦基酒精饮料中的代表性香味化合物。

2.3 甜荞制品的香气成分

采用气相色谱-质谱联用法（GC-MS）确定水杨醛为甜荞中存在的一种特有的化合物，但不存在于苦荞中[47]。Jane 等通过分析甜荞挥发性化合物的气味活性值[48]，鉴定出甜荞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-羟基-3（2H）-呋喃酮、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚和2-苯基乙醛。甜荞的香气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、甜橙的味道则是癸二烯醛的特征。

Mazza 等研究在受控条件下（氮气97%、氧气1.5%、二氧化碳1.5%）新磨和储藏一年的甜荞粉中挥发性成分的组成，采用动态顶空气相色谱技术从该面粉中鉴定出25 种挥发性化合物，其中18 种具有气味活性[49]。在低氧和高二氧化碳条件下，荞麦香气成分在面粉贮藏过程中浓度逐步较低，而乙酸己酯和己醇含量在面粉贮藏12 个月后增加了4 倍。Kawamaki 等研究了贮藏温度对荞麦粉风味的影响[50]，贮藏温度高于10 ℃时，由于苦味的增加和香气的减少，导致感官评分较低；在5 ℃条件下贮藏，荞麦粉的苦味和硬度均较低，同时，低温贮藏条件适合荞麦粉香气的保存。荞麦粉储存时间越长，其感官特性评价越差，苦涩程度越高[51]。

Suzuki 等对日本荞麦面条的香气成分进行了研究[31]，通过对六醛、丁醛、2-和3-甲基丁醛浓度与酶活性的相关分析，证明荞麦面条风味的形成与脂肪酶、过氧化物酶等酶活性密切相关。Ohinata 等研究了不同方法制备条件下荞麦风味的差异[52]，香气分析表明荞麦碾磨成粉后乙苯和二甲苯浓度显著高于其它处理方式，但数天后呈现下降趋势；荞麦粉的辛辣味道与磨谷时的氧化有关。Kim 等进一步研究测定了甜荞芽中的挥发性成分[53]，在10 个品种中检测到35 种挥发性化合物，醇类和酯类衍生物是产生果香和草香的最主要挥发性成分。

甜荞蜂蜜的感官特性是以荞麦浓郁的花香味为特征，具有特有的清爽、甘甜、微涩的口感。荞麦产品的挥发物成分经常受到品种、种植地和环境条件的影响，因此针对不同研究之间的比较相对困难。Manyiloh将荞麦蜂蜜挥发性成分归类为醛、酮、酸、醇、烃、去甲异戊二烯、萜烯和苯化合物及其衍生物、呋喃和吡喃衍生物[54]。Zhou 等采用感官和仪器技术相结合的方法对荞麦蜂蜜的香气成分进行研究[35]，结果表明3-甲基丁醛、呋喃酚和β-大马士酮是荞麦蜂蜜中最有效的气味物质，3-甲基丁醛是麦芽香味的主要成分，其它重要的芳香活性物质包括甲基丙醛、2，3-丁二酮、苯乙醛、3-甲基丁酸、麦芽酚、香草醛、甲基香豆素、香豆素和对甲酚。Wolski 等首次采用固相微萃取GC-MS 法测定荞麦蜂蜜的香气[55]。Wardencki 等采用GC-MS 和SPME 嗅觉测定法对荞麦蜂蜜中的戊醛、糠醛和2-乙基己醇进行鉴定，发现荞麦蜂蜜的挥发性部分中，除了糠醛外，2-和3-甲基丁醛也是主要的化合物[56]。

此外，关于荞麦在乳制品的应用方面也有所研究，Lee 通过向牛奶中添加不同浓度的荞麦糖化溶液（buckwheat saccharified solution，BSS），然后采用混合乳酸菌菌株发酵来提高原酸奶的质量[57]；采用气相色谱质谱联用法对11 种挥发性化合物进行了鉴定，其中双乙酰、丁酸和2-庚酮随BSS 含量的增加而增加，而乙酸和2-丁酮随着BSS 浓度的增加而降低。BSS 的添加显著地改变了原酸奶的发酵特性，表明添加BSS 发酵可改善原酸奶的风味品质，并具有荞麦的附加保健功能。

3 结论

近年来，由于消费者逐渐意识到荞麦的潜在健康益处和营养保健功能，以荞麦作为主要成分的功能性产品需求量逐步增加。荞麦在饼干、面条和面包等几类产品中的应用是比较成功的，不仅提高了产品的营养功能成分，而且显著改善产品的感官特性。一般情况下，荞麦制品中添加20%～30%的荞麦粉，感官接受度最高。同时，进一步的技术和配方优化对于提高产品的综合满意度也很重要。

本文通过对甜荞和苦荞的挥发性成分分析，探讨各种香气的主要化学成分。一般来说，荞麦的挥发性成分主要由醇、醛、酮、苯衍生物、萜类、烷烃和呋喃类组成。苦荞和甜荞的籽粒具有相似的挥发性化合物，但各籽粒组分存在定性差异。常用的仪器分析技术已经广泛应用于荞麦产品的分析，为了更精准的定性定量分析荞麦的挥发性成分及感官特性，需要使用更先进的测量技术，如质子转移反应质谱（proton transfer reaction mass spectrometry，PTR-MS）。同时配套使用其它补充技术，如电子鼻和电子舌可以在产品质量和感官评价方面可以提供有用的信息。此外，还可以应用诸如大气压化学电离与质谱联用（atmospheric pressure chemical ionization mass spectrometry，APCI-MS）动态监测食物消化过程中挥发性气体的释放动态[58]。