宋盼盼，张艳红，温青云，刘刚，彭镰心,2，谭茂玲,2*

(1.成都大学 食品与生物工程学院，成都 610106；2.成都大学农业农村部杂粮加工重点实验室，成都 610106；3.四川省食品药品检验检测院，成都 611731)

苦荞(Fagopyrumtataricum)是一种双子叶蓼科荞麦属植物[1]，在我国种植历史悠久，主要分布在东北、华北、西北以及西南地区。苦荞不仅具有普通粮食的营养，其中镁、钾、铜、铁等元素的含量为大米和小麦面粉的2～3倍[2-3]。苦荞中富含其他杂粮没有的芦丁等多种活性物质，能降血压、降血糖以及预防心血管、动脉硬化等疾病[4]。董岳峰[5]研究在纳豆发酵中添加苦荞来改善口感，利用苦荞中淀粉糖类含量高这一优势。赵娇娇等[6]以莜麦粉和苦荞粉研究一种降糖代餐粉。李谦等[7]在发酵酱油中添加苦荞，增加黄酮等含量。王新惠等[8]研究火腿肠产品，以苦荞粉代替淀粉，研究一款苦荞复合火腿肠。随着社会经济的快速发展，人们的保健意识逐渐提高，苦荞成为人们追求的健康杂粮。苦荞虽然含有多种有益成分，但它自身却难脱壳，直接打成粉是目前加工苦荞的有效方法之一。苦荞加工过程中熟化方式有多种，然而不同熟化过程中苦荞品质变化差异却鲜有报道。本文选取川荞1号为试验原料，研究了炒制、烘烤、蒸煮、挤压膨化4种不同熟化方法对苦荞基本营养成分、氨基酸、芦丁及槲皮素含量、抗氧化活性以及苦荞粉水溶性(WSI)、吸水性(WAI)、色泽等品质的影响，旨在为苦荞粉的后期加工提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

苦荞：川荞1号，成都大学杂粮加工重点实验室；甲醇(色谱纯)、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2,2′-联氮-双-(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)：Sigma公司；3,5二硝基水杨酸、抗坏血酸、磷酸、石油醚、过硫酸钾、甲醇、氢氧化钠、盐酸等：均为分析纯，成都市科隆化学品有限公司；氨基酸所用的流动相：反应器清洗液、自动进样器清洗剂、钠盐试剂、茚三酮、活化剂，均来自德国曼默博尔公司。

1.2 仪器与设备

C21-RT2140美的多功能电磁炉、MG38CB-AA烤箱 广东美的生活电器制造有限公司；DSE32小型双螺杆挤压膨化 济南鼎润机械设备有限公司；KDN-1000全自动定氮仪 上海昕瑞仪器仪表有限公司；CS-220粉末色差仪 宁波经济技术开发区凯诺仪器有限公司；SZT-06A脂肪仪 苏州市天威仪器有限公司；Biotek Synergy HTX多功能微孔板检测仪 美国伯腾仪器有限公司；A200氨基酸自动分析仪 德国曼默博尔公司；UV2600A型紫外分光光度计 尤尼柯(上海)仪器有限公司；ACQUITY UPLC H-Class超高效液相色谱仪 沃特世科技(上海)有限公司；KQ5200DE型数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司；CP224C电子分析天平 上海奥豪斯仪器有限公司；H2050R高速冷冻离心机 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司。

1.3 苦荞熟化方法

挑选颗粒饱满的苦荞，用清水冲洗3遍，直到水干净，晾干水分，80 ℃烘干。用粉碎机打粉，制作成苦荞粉，备用。

1.3.1 炒制

将500 g苦荞粉放入炒锅中，用电磁炉加热(1200 W，12 min)，在加热过程中不断翻炒，使其受热均匀，直到散发出苦荞香味。

1.3.2 烘烤

将500 g苦荞粉平铺在锡纸上，厚度≤0.3 cm，放入烤箱中，烤箱提前预热(上下火150 ℃，15 min)，再烘烤8 min，取出调头，使其所有部位受热均匀，烤出香味。

1.3.3 蒸煮

将500 g苦荞粉平铺在双层纱布上，放入蒸锅上，下层放水。放在电磁炉(1000～1500 W，30 min)中，加热，使其蒸熟。并对蒸煮后的苦荞粉进行干燥(100 ℃，6 h)，保存，备用。

1.3.4 挤压膨化

通过预实验，1 kg苦荞粉，基本确定苦荞粉的粉碎目数为65目，苦荞粉水分含量为15%，二区温度为130 ℃，三区温度为140 ℃，主机变频为40 Hz，喂料变频为35 Hz，旋切变频为35 Hz。

1.4 理化指标测定方法

1.4.1 基本营养成分的测定

粗脂肪含量的测定参照GB 5009.6-2016，采用索氏抽提法；灰分的测定参照GB 5009.4-2016；粗蛋白质的测定参照GB/T 6432-1994，采用凯氏定氮法；淀粉的测定参照GB 5009.9-2016，采用酸水解法。

1.4.2 氨基酸含量的测定

参照GB 5009.124-2016，采用酸水解法，用氨基酸自动分析仪测定。

1.4.3 芦丁槲皮素含量的测定

参考彭镰心等[9]的方法，采用保留时间定性，外标一点法定量。

1.4.4 抗氧化活性的测定

ABTS自由基清除能力的测定参考Um M等[10]的方法，DPPH自由基清除能力的测定参考Zhang Hao 等[11]的方法，以抗坏血酸VC作为阳性对照。

1.4.5 水溶性指数(WSI)与吸水性指数(WAI)的测定

参考冉新炎[12]的方法，取2.00 g样品(干基，M0)，放入已知重量的50 mL离心管中(M1)，加入35 mL蒸馏水，搅拌，直至样品完全分散形成悬浮液体系，将离心管放在水浴振荡器上，振荡30 min，4000 r/min离心10 min，分离上清液和沉淀物，并将上清液慢慢倒入已恒重过的称重瓶M2(g)中，烘干称重M3(g)，同时对离心管及沉淀物重量M4(g)进行称量。计算公式如下：

式中：WSI为水溶性指数；WAI为吸水性指数；M0为样品质量，g;M1为离心管质量，g；M2为称量瓶质量，g；M3为上清液及称量瓶烘干后质量，g；M4为离心管及沉淀物质量，g。

1.4.6 色泽的测定

准确称取50.00 g样品，装入专用测试容器中，使用粉末色差仪测定各项色泽参数L*、a*和 b*值。L*表示亮度；a*表示红绿色，其数值越大，表示红色越深；b*表示黄蓝色，数值越小，蓝色越深。设定未熟化的苦荞粉为基准物质，即未熟化苦荞粉的色泽参数为L0、 a0、b0。色差值根据GB/T 7921-2008《均匀色空间和色差公式》中的色差公式进行计算。

1.5 数据分析

每个试验至少重复3次，采用Excel 2013软件分析整理数据，SPSS软件进行显著性分析，GraphPad Prism软件作图。

2 结果分析

2.1 不同熟化方式对苦荞粉基本营养成分的影响

炒制、烘烤、蒸煮、挤压膨化是苦荞粉常见的4种熟化方式，不同熟化方式的苦荞粉基本营养成分见表1。

表1 不同熟化方式的苦荞粉基本营养成分Table 1 The basic nutrients of Tartary buckwheat powder with different ripening methods %

由表1 可知，苦荞粉经过熟化加工后，营养成分均不同程度地下降，可能是因为熟化方式对于营养成分有不同程度的破坏[13]。蒸煮的脂肪含量最高，比未熟化的苦荞粉下降6.07%，且与未熟化、炒制、挤压膨化无显著性差异(P<0.05)。而烘烤的脂肪含量最低，比未熟化苦荞粉下降13.73%，与炒制、挤压膨化无显著性差异(P<0.05)。熟化之后的苦荞粉脂肪含量下降，可能是因为在高温高压下分解为脂肪酸和单甘酯的缘故, 但也有学者认为脂肪与淀粉、蛋白质结合生成了复合物, 从而降低了样品中脂肪的含量[14]。与未熟化的苦荞粉相比，4种熟化的苦荞粉灰分含量均下降，可能是因为在加热过程中有部分挥发性矿物质(如碘、硒等)[15]。4种熟化的苦荞粉中炒制的淀粉含量最高(70.56%)，与未熟化的无显著性差异(P<0.05)，而蒸煮的最低(65.40%)。可能是在加热过程中部分淀粉分解为糊精或者还原糖所致[16]，而蒸煮与挤压膨化不仅是由于加热分解，还可能是因为部分水溶性淀粉溶于水损失了。经过热处理过的苦荞粉，蛋白质含量均有不同程度降低。经过炒制处理的苦荞粉的蛋白含量最高为9.93%，比未熟化下降2.36%，与烘烤的无显著差异(P<0.05)，蒸煮的最低为9.13%，与挤压膨化无显著差异(P<0.05)。经过炒制和烘烤处理的苦荞粉蛋白质含量没有显著性差异(P<0.05)，并明显高于蒸煮与挤压膨化处理过的苦荞粉，而蒸煮与挤压膨化处理过的苦荞粉蛋白质含量没有显著性差异(P<0.05)。炒制和烘烤熟化方式的苦荞粉可能是因为高温导致氨基酸与还原糖发生反应生成挥发性成分，而蒸煮与挤压膨化可能不仅产生挥发性物质，还有部分易溶于水的蛋白损失在水中。

2.2 不同熟化方式对苦荞粉氨基酸含量的影响

不同熟化方式的苦荞粉氨基酸含量见表2。

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

由表2可知，未熟化的苦荞粉蛋白中谷氨酸含量最高，其次是精氨酸和天冬氨酸，与王丽娟[17]的研究结论一致，其中谷氨酸含量比文献低，可能是因为苦荞品种以及加工处理方式不同。与未熟化的苦荞粉相比，经过熟化方式的苦荞粉总氨基酸含量均显著下降(P<0.05)，与Carla Motta等的研究结论一致。可能是因为熟化过程需要高温，发生美拉德反应，产生挥发性风味物质[18]。而经蒸煮处理方式的苦荞粉总氨基酸含量明显低于其他3种熟化方式，可能是因为蒸煮溶于水，而大部分氨基酸具有较高的水溶性，其含量损失是由于氨基酸溶出导致的。4种熟化方式中，经过炒制工艺的总氨基酸含量保留最高，挤压膨化次之。

2.3 不同熟化方式对苦荞粉芦丁、槲皮素含量的影响

芦丁和槲皮素是苦荞中主要的黄酮类物质，具有提高免疫力、降低胆固醇、降血糖、降血压、降血脂、预防心脑血管、防治贫血症等功能[19]。不同熟化方式的苦荞粉芦丁、槲皮素含量见表3和图1。

表3 不同熟化方式苦荞粉的芦丁、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，与未熟化相比，4种熟化方式的芦丁含量均有不同程度的下降。烘烤熟化方式芦丁含量最高，槲皮素与未熟化相比无显著性差异(P<0.05)，是4种熟化方式中保留芦丁含量最好的熟化方式。相比较而言，经过蒸煮熟化方式的苦荞粉，芦丁含量最低，槲皮素仅次于挤压膨化，可能是因为在蒸煮过程中，部分芦丁遇水在酶的作用下转化为槲皮素，而还有部分芦丁损失在水中。经过挤压膨化处理后的苦荞粉，槲皮素含量最高，芦丁含量高于蒸煮。可能是因为苦荞粉开始调节水分，部分芦丁转化为槲皮素，而挤压膨化是一个瞬时的高温高压过程，活性成分相比较蒸煮方式损失较小[20]。

图1 不同熟化方式的苦荞粉的芦丁、槲皮素含量Fig.1 The content of rutin and quercetin of Tartary buckwheat powder with different ripening methods

2.4 不同熟化方式对苦荞粉抗氧化活性的影响

由图2 可知，与未熟化苦荞粉相比，4种不同熟化方式的苦荞粉ABTS与DPPH自由基的清除能力均下降，可能是因为在熟化过程中黄酮类物质损失，与钟耕等[21]的研究结果一致。4种不同熟化方式的苦荞粉ABTS与DPPH的清除自由基的顺序为：烘烤>炒制>挤压膨化>蒸煮。经过炒制和烘烤的苦荞粉DPPH自由基的清除能力没有显著性差异(P<0.05)，烘烤的ABTS与DPPH自由基的清除能力比蒸煮高175.0%、138.6%，可能是因为在蒸煮过程中，活性成分溶于水，造成清除自由基能力下降。相比较而言，挤压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。

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

2.5 不同熟化方式对苦荞粉水溶性指数(WSI)与吸水性指数(WAI)的影响

WSI 测量的是粉末中各种成分释放出的多种可溶性小分子物质。WAI测量的是粉末中各种大分子成分在过量水中溶胀后占有的体积。WSI和WAI值越高，越有利于提高粉末在水中的稳定性与溶解性。不同熟化方式的苦荞粉水溶性指数(WSI)与吸水性指数(WAI)结果分析见图3。

图3 不同熟化方式苦荞粉WSI、WAI的测定结果Fig.3 The measurement results of WSI and WAI of Tartary buckwheat powder with different ripening methods

由图3可知，与未熟化苦荞粉相比，经过炒制的苦荞粉的WSI和WAI值没有显著性差异(P<0.05)。4种熟化工艺的苦荞粉WAI和WSI值顺序为：挤压膨化>蒸煮>炒制>烘烤。挤压膨化苦荞粉的WSI和WAI值最高，可能是因为挤压膨化工艺使物料的分子结构逐渐伸展开来, 暴露出更多的亲水基团[22], 与水的结合能力加强[23]。蒸煮的WAI和WSI值比未熟化的苦荞粉提高98.7%、71.3%。挤压膨化与蒸煮工艺的WAI和WSI值比炒制和烘烤显著性提高，可能是因为挤压膨化与蒸煮工艺中与水接触再烘干打粉，亲水基团增加，提高了苦荞粉的吸水性与水溶性。

2.6 不同熟化方式对苦荞粉色泽的影响

不同熟化方式对苦荞粉色泽的影响见表4。

表4 不同熟化方式苦荞粉的色泽指标

由表4可知，熟化后苦荞粉的L*值降低，a*值增加，b*值增加，色泽亮度变暗，红色增加，黄色增加，可能是因为在加热过程中发生了美拉德反应，加深了苦荞粉的褐变。熟化后苦荞粉的△E依次增加的顺序为：炒制<烘烤<挤压膨化<蒸煮，可能是因为苦荞中含有多酚氧化酶，导致酚类物质可能氧化为鲲类物质，使其颜色变暗、变褐。蒸煮的L*值最小，△E值最大，可能是因为蒸煮过程中苦荞粉与水接触最多，苦荞中含有芦丁转化酶，将部分芦丁酶解为槲皮素，芦丁为黄绿色物质，槲皮素为深绿色物质，因而加深了苦荞粉的颜色[24]。

3 结论与分析

本文通过对比苦荞粉在不同熟化方式下基本营养成分、氨基酸、芦丁、槲皮素、抗氧化活性、WSI、WAI以及色泽的变化，发现熟化方式会不同程度地降低基本营养成分、氨基酸等；其中烘烤方式对芦丁含量影响最小，抗氧化活性也最强，炒制方式次之；蒸煮及挤压膨化方式会显著降低芦丁、槲皮素含量(P<0.05)，其中蒸煮的影响最大；挤压膨化方式提高了苦荞粉的吸水性和水溶性；而蒸煮方式的色差值变化最大；从本文可以看出，烘烤、炒制这2种熟化方式可以较好地保留芦丁、槲皮素等活性物质，而其中烘烤优于炒制，但炒制熟化方式的总氨基酸含量最高。挤压膨化熟化方式明显提高了粉末的WSI和WAI，适合冲调粉等产品的开发，并是槲皮素含量最高的一种熟化方式。以上结果表明，不同熟化方式对苦荞粉品质有不同的影响，因此，苦荞开发过程中，可根据目标人群有针对性地选择苦荞粉的熟化方式，从而开发差异化苦荞制品。从活性成分来看，烘烤和炒制熟化方式比较适合“三高”人群；从感官评价来看，蒸煮和挤压膨化熟化方式芦丁含量低，苦味降低，感官评价提高，适合普通人群食用；而挤压膨化熟化方式WAI和WSI显著提高，适合冲调粉一类的产品开发。因此，苦荞粉熟化方式的选择，可以根据自身以及产品的需求考虑，选择最佳的熟化方式。