苦蕎萌動的浸麥工藝優化

何偉俊，吳俏槿，夏雨，陳甜妹，曾榮，白永亮*

1. 佛山科學技術學院食品科學與工程學院（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）、抗嚴寒、抗逆性強、生態適應性強等特性[1]，產地主要集中在四川、云南、貴州等西南省份。從營養角度看，苦蕎具有豐富的氨基酸、維生素、礦物質、微量元素、膳食纖維、多酚、D-手性肌醇和黃酮等物質，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潛力的功能性食品原料。在國內，隨著食品加工技術不斷發展，苦蕎掛面、苦蕎粉和苦蕎焙烤食品等相繼開發出，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，以苦蕎為原料開發的產品種類雖多，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，嚴重限制了苦蕎發展，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，被廣泛應用于大豆、綠豆和花生等作物原料。谷物在萌發過程中，種子的部分物質轉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成分含量和藥用價值，而且可改善其風味和口感，因此萌發類食品目前在市場上深受消費者歡迎。大量研究表明，萌發不僅可以提高苦蕎內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、有害或抗營養物質的含量[2-3]。近年來，通過浸麥和發芽的方式改進谷物營養品質受到廣泛關注，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進行浸泡，會顯著降低植酸含量等抗營養素因子[4]。關于浸麥工藝的研究目的主要集中在提高谷類作物內活性成分含量。閔維[5]通過浸麥工藝優化試驗制得的萌發燕麥體外蛋白質消化率提高了58.02%，β-葡聚糖含量降低了8.6%。李麗霞[6]通過制麥工藝優化試驗制得的萌發燕麥植酸含量下降了36.4%，蛋白質消化率上升了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，結果表示麥芽最優浸麥方式為浸四斷八。浸麥工藝不僅對種子內的活性成分造成影響，而且可使種子在萌發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。

國外對苦蕎發芽過程的研究集中在苦蕎營養物質的變化過程[8]，國內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，通過正交試驗設計優化苦蕎浸麥工藝，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過程中營養物質變化規律提供理論基礎，進而為萌動苦蕎在功能性食品開發的應用提供技術基礎。

1 材料和方法

1.1 材料及試劑

苦蕎籽粒（產自云南昭通，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）；蘆丁標準品（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，用蒸餾水反復洗凈。每個直徑15 cm的培養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箱中進行浸麥處理，重復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%的恒溫恒濕培養箱中萌發48 h，3次重復，萌發結束后馬上用液氮對苦蕎芽進行冷凍，放入冷庫預凍24 h后，置于-40 ℃、0.01 MPa環境下真空冷凍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%的恒溫恒濕培養箱中萌發48 h，重復3次，萌發結束后馬上用液氮對苦蕎芽進行冷凍，放入冷庫預凍24 h后，置于-40 ℃、0.01 MPa環境下真空冷凍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，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2 h，后斷水通風6 h；浸四斷四方式為浸水培養4 h，后斷水通風4 h；浸六斷二方式為浸水培養6 h，后斷水通風2 h。）

1.3.3 苦蕎浸麥工藝優化試驗

在單因素試驗的基礎上進一步優化試驗，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，優化浸麥參數，篩選最優工藝條件和技術參數，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 總黃酮含量標曲制作

分別吸取1，2，4，6和8 mL的0.264 g/L蘆丁標準溶液于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，以未加蘆丁標準溶液的樣品為空白，于波長510 nm處測定其吸光度。以蘆丁質量濃度為橫坐標、吸光度為縱坐標，繪制標準曲線，得出回歸方程，其標準曲線見圖1。由圖1可知，蘆丁質量濃度與吸光度的回歸方程為y=9.625 2x+0.000 6，線性相關系數R2=0.999 8。

圖1 蘆丁標準曲線圖

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，對照標準曲線，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為由標準曲線查得黃酮質量濃度，g/L；V為提取液體積，25 mL；100為稀釋倍數；2為苦蕎芽粉質量，g。

1.4 數據處理

所有試驗均進行3次重復試驗，數據分析采用Graph Pad Prism 7.04軟件進行，以平均值±標準差表示，顯著性（p＜0.05）分析采用SPSS Statistics 10.0軟件進行。

2 結果與分析

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。經過浸種后，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，會破壞種子內部結構[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，經過不同浸麥溫度浸麥，萌發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，增強種子萌發中的內源酶活性，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。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育，為種子萌發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，這是因為連續浸麥時間不能過長，否則會導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，導致種子無法正常生長發育。

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的關鍵因素。浸麥時間過短，會導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，會導致種子中的部分內源酶如β-淀粉酶和纖維素酶活性降低，使種子無法合成部分營養物質，從而影響種子發芽質量[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，導致種子部分組織結構遭到破壞，從而抑制苦蕎種子正常生長發育。

圖4 浸麥時間對黃酮含量的影響

2.2 浸麥工藝正交優化試驗

在單因素試驗基礎上，選用L9(34)正交試驗設計，優化影響苦蕎總黃酮含量的浸麥條件。試驗結果見表2，方差分析見表3。

由表2極差分析結果可以看出，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為最優組合，因此苦蕎最優浸麥工藝為：浸麥溫度20 ℃、浸麥方式采用浸二斷六、浸麥時間40 h。

表2 浸麥工藝正交優化試驗結果

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，結果表明苦蕎黃酮為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，具有強大的開發前景。國內外研究表明萌發過程中的浸麥工藝條件及相關環境變量對苦蕎內部萌發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實意義。

試驗表明，浸麥工藝對苦蕎萌發過程中的黃酮含量有顯著影響，優化浸麥工藝條件為：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，結果表明浸三斷八為最優浸麥方式，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合的浸麥方式與試驗結論相似。張琳[20]發現浸麥與發芽結合的萌發方法可以促進大麥內源赤霉素釋放，從而提高麥芽質量。浸麥工藝不僅對種子內的活性成分造成影響，而且可使種子在萌發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 結論

試驗采用正交試驗優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和技術基礎。