苦蕎和燕麥同步熟化工藝及抗氧化活性研究

摘要：為提高苦蕎的利用率，改善苦蕎的口感，該試驗以苦蕎和燕麥為原料，采用微波熟化工藝進行同步熟化研究，運用響應面分析法探討苦蕎與燕麥同步熟化物料比例、微波時間、微波功率3個因素對總黃酮含量的影響，優化苦蕎與燕麥同步熟化工藝。結果表明，最優熟化工藝條件為物料比例1∶1、微波時間3.5 min、微波功率700 W，在此條件下苦蕎與燕麥同步熟化的總黃酮含量為0.568 mg/g，微波熟化后苦蕎燕麥的總黃酮含量降低，苦味消失，酥脆可口，籽粒膨化均勻且飽滿，香味濃郁。同時，其具有一定的抗氧化活性和抑制α-淀粉酶作用，為雜糧加工生產中以同步熟化苦蕎燕麥為原料提供了一定的參考。

關鍵詞：苦蕎；燕麥；同步熟化工藝；抗氧化活性

中圖分類號：TS210.4 文獻標志碼：A 文章編號：1000-9973（2025）01-0010-05

Study on Synchronous Maturation Process and Antioxidant Activity of Tartary Buckwheat and Oat

LIANG Yue-guang¹， GUO Tian-jing¹， CHENG Xue-ling¹， CHEN Qiong-ling¹， GU Feng-ying²， CHEN Zhen-jia¹， LI Ze-zhen¹， WANG Yu^1*

（1.Shanxi Fruit and Vegetable Storage， Preservation and Processing Technology Innovation Center， College of Food Science and Engineering， Shanxi Agricultural University， Jinzhong 030801， China; 2.Institute of Food Science and Technology CAAS， Beijing 100193， China）

Abstract： In order to improve the utilization rate of tartary buckwheat and improve the taste of tartary buckwheat， with tartary buckwheat and oat as the raw materials， microwave maturation process is applied for synchronous maturation research. Response surface analysis method is used to discuss the effects of three factors such as the proportion of materials for synchronous maturation of tartary buckwheat and oat， microwave time and microwave power on the total flavonoid content to optimize the synchronous maturation process of tartary buckwheat and oat. The results show that the optimal maturation process is material ratio of 1∶1， microwave time of 3.5 min and microwave power of 700 W. Under these conditions， the total flavonoid content of tartary buckwheat and oat during synchronous maturation is 0.568 mg/g. The total flavonoid content of tartary buckwheat and oat after microwave maturation decreases， the bitterness disappears， it is crispy and delicious， the grains expand evenly and are plump， and the aroma is rich. Meanwhile， it has certain antioxidant activity and inhibitory effect on α-amylase. This study has provided certain references for the use of synchronously matured tartary buckwheat and oat as the raw materials in the processing and production of coarse cereals.

Key words： tartary buckwheat; oat; synchronous maturation process; antioxidant activity

收稿日期：2024-07-22

基金項目：晉中國家農高區食品科學與工程教授、博士工作站資助項目（JZNGQBSGZZ003）；黃土高原特色作物優質高效生產省部共建協同創新中心自主研發項目（SBGJXTZXKF-04）；新疆生產建設兵團重點領域科技攻關計劃（2023AB004-01）

作者簡介：梁月光（1999—），女，碩士，研究方向：農產品貯藏與加工。

*通信作者：王愈（1968—），男，教授，博士，研究方向：農產品貯藏與加工。

蕎麥和燕麥均為低GI（glycemic index）食物，是小宗糧豆作物，也叫粗糧，它們因地域限制生長期短、種植面積小、產量低^[1]。蕎麥分為甜蕎和苦蕎兩個栽培品種，苦蕎的蘆丁含量高于甜蕎，其總酚含量比甜蕎高^[2-3]。研究發現雜糧對慢性病有積極作用，日常膳食中混合粗糧攝入可以調節腸道微生物群，還可以防止脂肪累積、控制體重^[4-5]。全谷物飲食可降低全身低度炎癥，且通過動物實驗證明燕麥苦蕎含有的酚類化合物對自由基有清除能力，對受損的內臟有修復能力和調節血糖的作用^[6-9]。

苦蕎的不飽和脂肪酸含量高于飽和脂肪酸含量；蛋白質含量為11.80%～15.83%，清蛋白為其主要組成部分^[10]。苦蕎還含有豐富的生物活性成分，尤其是其他谷物中不含的黃酮類化合物，營養豐富。燕麥是國際公認的優質谷物，富含淀粉、蛋白質、脂肪等營養成分，且含有多酚類抗氧化物，其氨基酸配比合理，幾乎接近FAO/WHO（Food and Agriculture Organization/World Health Organization）推薦模式^[11-12]。苦蕎和燕麥混合搭配食用，可以改善苦蕎略苦的口感，提高對苦蕎的利用率，增加營養價值，使兩種雜糧從口感、營養等方面進行互補。

現在市面上苦蕎、燕麥的產品并不少，主要有烘焙制品如面包、發酵制品如醋、飲料如植物奶等。苦蕎和燕麥結合的產品有掛面、餅干、沖調粉等，開發的新產品很少，人們對膳食營養越來越重視，對其口感的要求更高，產品既需要營養又需要兼顧口感。當前微波熟化是食品加工過程中一種常用的加工方式，其利用電磁場作用使物料在短時間內溫度升高熟化，有成本低、加熱快、受熱均勻且有效保留物料的營養物質等優點^[13]。本文采取微波熟化的方式，研究苦蕎與燕麥同步熟化，確定兩者最佳熟化工藝條件，為雜糧加工生產中使用同步熟化苦蕎燕麥為原料提供了一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

燕麥：山西磧口碼頭農業科技開發有限公司；苦蕎中粒種：繁峙縣光裕堡鄉晉谷雜糧店；鐵氰化鉀：天津市天力化學試劑有限公司；三氯化鋁：天津市登豐化學品有限公司；1，1-二苯基-2-苦肼基（自由基）、α-淀粉酶：上海藍季科技發展有限公司；磷酸氫二鈉：天津市風船化學試劑科技有限公司。

1.1.2 儀器與設備

101-3 BS-Ⅱ電熱恒溫鼓風干燥箱 上海躍進醫療機械廠；ME-2080MG微波爐 青島膠南海爾微波制品有限公司；KQ3200DB數控超聲波清洗機 昆山市超聲儀器有限公司；P4紫外可見分光光度計 上海美譜達儀器有限公司；LD5-10低速離心機 北京雷勃爾離心機有限公司。

1.2 方法

1.2.1 苦蕎燕麥總黃酮的提取與含量測定方法

1.2.1.1 制作標準曲線

參考孫亞利等^[14]的AlCl₃法并進行調整，吸取配制好的蘆丁標準溶液（0.05 mg/mL）0.25，0.50，1.0，2.0，3.0，4.0 mL移入10 mL具塞刻度試管中，加入2 mL三氯化鋁、3 mL乙酸鉀后定容至刻度，搖勻，在室溫下反應30 min，在波長420 nm處測定吸光度，繪制標準曲線。

1.2.1.2 苦蕎燕麥總黃酮的提取和測定

采用超聲波輔助乙醇^[15]浸提苦蕎燕麥中的總黃酮，提取物中的總黃酮含量通過紫外可見分光光度計測定。將苦蕎燕麥研磨后，置于具塞三角瓶中，加入30 mL乙醇，置于超聲波清洗機中提取40 min，用乙醇反復沖洗濾渣，將濾液倒入50 mL容量瓶中定容至刻度。吸取1 mL待測液于10 mL具塞刻度試管中，按1.2.1.1的方法測定待測液。

1.2.2 模糊數學感官評價

1.2.2.1 感官評價

邀請10位專業的食品品評人員成立感官品評小組，根據表1對樣品進行評價，兩樣品品評間隔時間為5 min。

1.2.2.2 模糊數學模型的建立

從色澤、氣味、口感、形態4個方面（U），以優、良、中、差4個等級（V）對樣品進行品嘗評價。邀請20位同學對4個指標進行權重色澤（0.2）、氣味（0.25）、口感（0.4）、形態（0.15），記為A=（0.2，0.25，0.4，0.15）。評價結果Y_i=A·B_i，B_i是根據評價樣品等級人數轉換成的矩陣，感官評分G_i=Y_i·V。

1.2.3 苦蕎與燕麥同步熟化工藝

1.2.3.1 原料預處理

將苦蕎和燕麥籽粒中有病蟲害的和雜質挑出，剩余的籽粒放入清水中清洗，瀝干水分，將兩種籽?；靹?，對其共同熟化的物料比例、微波時間、微波功率進行單因素試驗。

1.2.3.2 苦蕎與燕麥同步熟化單因素試驗

將苦蕎和燕麥預處理后，以總黃酮含量為指標，對苦蕎與燕麥同步熟化物料比例、微波時間、微波功率3個因素設置不同水平進行單因素試驗。

固定苦蕎與燕麥同步熟化的物料比例為1∶1、微波時間為4 min、微波功率為420 W進行試驗。各參數設定為苦蕎和燕麥物料比例（1∶9、1∶4、3∶7、2∶3、1∶1）、微波時間（2，2.5，3，3.5，4 min）、微波功率（127，280，420，560，700 W），各組試驗做3組平行。

1.2.4 同步熟化工藝條件的響應面優化試驗

根據苦蕎與燕麥同步熟化單因素試驗結果，分別選取3個水平，運用Box-Behnken設計，以同步熟化的物料比例（A）、微波時間（B）、微波功率（C）為因素，以總黃酮含量（Y）為響應值設計響應面試驗，見表2。

1.2.5 總酚含量的測定

采用福林-酚法^[16]測定樣品中總酚含量。

1.2.6 抗氧化活性的測定

1.2.6.1 提取液的制備

參考韓暢^[17]的方法并進行調整，稱取2.5 g樣品，放于 50 mL離心管中，加入15 mL乙醇溶液，超聲提取1 h，收集上層液體后再用10 mL乙醇按照上述步驟清洗殘渣，然后將兩次液體混合，將溶液以4 500 r/min離心15 min，將上清液倒出，再以4 000 r/min離心5 min，收集好放入冰箱中低溫保存備用。

1.2.6.2 抗氧化試驗

DPPH·清除率：參照劉阿文^[18]的方法進行測定。

鐵離子還原能力：參照劉阿文^[18]的方法進行測定。

ABTS⁺·清除率：參照韓暢^[17]的方法進行測定。

1.2.7 α-淀粉酶抑制試驗

稱取1.00 g樣品，采用固液萃取法用水-乙醇作為提取溶劑，根據料液比1∶10，將樣品超聲提取1.5 h，在4℃下放置4 h，采用漏斗過濾乙醇提取物，并用新鮮溶劑再次提取樣品1.5 h，重復該過程并進行隔夜提取，以確保提取徹底，并將溶劑組合以4 000 r/min離心10 min。

將制備好的提取液參照Oboh等^[19]的方法進行測定并計算。

2 結果與分析

2.1 不同同步熟化工藝苦蕎燕麥總黃酮含量對比

苦蕎與燕麥運用常壓蒸熟化時，熟化時間較長，而且會有大量的水蒸氣與原料接觸，水溶性黃酮損失，使原料中的總黃酮含量較低。烘烤熟化較微波熟化時間略長，過長的熟化時間會影響總黃酮含量。所以，在3種熟化方式中選擇總黃酮含量最高的微波熟化。

2.2 苦蕎與燕麥同步熟化單因素試驗

2.2.1 苦蕎與燕麥物料比例對苦蕎燕麥總黃酮含量的影響

苦蕎搭配燕麥可以改善苦蕎的口感，還可以提高消費者對苦蕎的接受度。試驗固定微波時間為4 min，微波功率為420 W，苦蕎和燕麥物料比例對總黃酮含量的影響見圖1。

由圖1可知，總黃酮含量隨著苦蕎與燕麥比例的增大而增大，且在物料比例為2∶3時總黃酮含量達到最高，隨后下降。

感官評價結果：Y₁=（0.2，0.25，0.4，0.15）×

0.2/0.5/0.3/00.3/0.5/0.2/00.2/0.4/0.4/00.2/0.6/0.2/0=（0.225，0.455，0.3，0）；同理，Y₂=（0.125，0.525，0.35，0），Y₃=（0.075，0.445，0.48，0），Y₄=（0.09，0.615，0.295，0），Y₅=（0.075，0.555，0.37，0），G₁=0.225×90+0.455×80+0.3×70=77.65，同理，G₂=77.75，G₃=75.95，G₄=77.95，G₅=77.05。G₄gt;G₂gt;G₁gt;G₅gt;G₃，即苦蕎與燕麥的比例為 2∶3時感官評分最高。因此，混合物料配比應選擇苦蕎∶燕麥為2∶3。

2.2.2 微波時間對苦蕎燕麥總黃酮含量的影響

苦蕎與燕麥同步熟化過程中微波時間對其品質的影響顯著，試驗固定苦蕎與燕麥同步熟化的物料比例為1∶1，微波功率為420 W，微波時間對苦蕎燕麥總黃酮含量的影響見圖2。

由圖 2 可知，微波時間為2.5 min時比2 min時的總黃酮含量少，可能是因為苦蕎燕麥在微波熟化2.5 min時熱作用損失的游離黃酮含量多于結合黃酮轉化成的游離黃酮含量，導致總黃酮含量減少。當微波3.5 min時總黃酮含量達到峰值，然后下降。感官評分結果：G₁=70.25，G₂=70.5，G₃=70.75，G₄=72.75，G₅=76.05。G₅gt;G₄gt;G₃gt;G₂gt;G₁，苦蕎燕麥微波4 min時感官評分最高，隨著微波熟化時間延長，苦蕎燕麥的口感越酥脆，籽粒膨化均勻，蕎麥的苦味消失且麥香濃郁。以總黃酮含量為主要標準，3.5 min時感官評分僅次于4 min時，因此苦蕎與燕麥同步熟化試驗中微波3.5 min為最佳時間。

2.2.3 微波功率對苦蕎和燕麥總黃酮含量的影響

在苦蕎與燕麥同步熟化過程中，過高的微波功率在熟化4 min時會使燕麥籽粒變黑，散發焦糊味，不同微波功率會影響苦蕎燕麥的總黃酮含量，結果見圖3。

由圖 3可知，熟化過程中，總黃酮含量隨著微波功率的增大而增大，當微波功率為560 W時黃酮含量最高，隨后下降，可能是在熟化過程中，賴氨基酸中的游離氨基、肽和蛋白質發生美拉德反應，與還原糖或其他成分發生羰基反應導致的^[20]。感官評價結果：G₁=72.5，G₂=73.65，G₃=76.6，G₄=81.55，G₅=74.55。G₄gt;G₃gt;G₅gt;G₂gt;G₁，由此得出微波功率為560 W 時感官評分最高，當微波功率達到700 W 時，少部分燕麥籽粒出現焦糊，氣味不佳。因此，苦蕎與燕麥同步熟化試驗中微波功率選擇560 W最佳。

2.3 同步熟化響應面優化試驗

所得數據通過響應面軟件進行擬合，擬合方程：Y=0.48+0.047A+0.044B+0.052C-0.014AB-5.250E-003AC+1.500E-003BC-0.011A²-0.033B²+5.100E-003C²。物料比例（A）、微波時間（B）、微波功率（C）、B²對結果的影響均極顯著，AB對結果的影響顯著，AC、BC、A²、C²對結果的影響不顯著。該模型的Plt;0.000 1，表明試驗采用的二次模型顯著，失擬項的P=0.819 3gt;0.05，表明該模型無失擬因素存在。該模型的R²=0.987 1，變異系數C.V.=2.30%，表明其能夠真實反映影響因素與總黃酮含量之間的關系。根據軟件對所建模型進行分析，預測出苦蕎燕麥同步熟化的最佳工藝為物料比例5∶5、微波時間3.5 min、微波功率700 W，此時總黃酮含量為0.569 mg/g。實際試驗條件與預測試驗相同，取3次試驗數據的平均值，實際總黃酮含量的平均值為0.568 mg/g，與理論值0.569 mg/g吻合較好，說明該模型的預測性良好。

2.4 苦蕎燕麥抗氧化活性和α-淀粉酶抑制率

植物性食品中的酚類物質是主要的抗氧化活性來源。微波熟化后的苦蕎和燕麥仍然有對DPPH·、ABTS⁺·的清除能力，對鐵離子的還原能力以及對α-淀粉酶的抑制能力，熟化后苦蕎燕麥的總黃酮和總酚含量相對于原料籽粒有所減少，抗氧化活性和α-淀粉酶抑制率有所降低。張玲艷^[21]研究發現不同加工方式導致谷物中的酚類物質含量降低，其抗氧化活性也隨之降低，與本文研究結果相似。微波是一種“冷熱源”，并非直接的熱傳導，經過微波熟化的苦蕎燕麥快速升溫，水分消失，共同熟化過程中苦蕎和燕麥也不與水分直接接觸，減少了水溶性黃酮的損失，同時熱穩定性較好的黃酮不會遭到破壞，既實現了苦蕎燕麥中總黃酮的保留，又改善了苦蕎燕麥的苦味^[22-23]。經過微波熟化的苦蕎燕麥因為總黃酮含量減少，其口感有所改善，還具有濃郁的獨特麥香。

2.5 苦蕎燕麥總黃酮與抗氧化活力相關性分析

根據Pearson 相關性，苦蕎燕麥總黃酮含量與抗氧化活性之間的相關性見表7。結果表明，苦蕎燕麥總黃酮含量、總酚含量與抗氧化活性具有良好的線性關系，趙霞等^[24]研究發現燕麥多酚含量、黃酮含量與其抗氧化效果呈顯著正相關性，李紅梅等^[25]研究發現不同苦蕎茶總黃酮含量與總抗氧化活性呈極顯著相關性，與本研究結果一致。DPPH·和ABTS⁺·清除能力、鐵離子還原能力與總黃酮含量和總酚含量呈正相關。因而熟化后的苦蕎燕麥總黃酮含量下降，抗氧化活性隨之降低。

3 結論

苦蕎和燕麥采用微波同步熟化，其最佳工藝條件：苦蕎和燕麥物料比例為1∶1，同步熟化微波時間為3.5 min，同步熟化微波功率為700 W，總黃酮含量為0.568 mg/g。經過微波熟化后的苦蕎燕麥總黃酮含量和總酚含量減少，苦蕎的苦味消失，并且籽粒酥脆可口，膨化均勻且飽滿，麥香味濃郁。微波熟化后的苦蕎燕麥具有一定的抗氧化活性，同時對α-淀粉酶有抑制作用，其中苦蕎燕麥中總黃酮含量與抗氧化活性呈極顯著相關性。

參考文獻：

[1]裴曉明.血糖生成指數在慢性病防治中的應用[J].中國慢性病預防與控制，2011，19（6）：653-655.

[2]盛晉華，張雄杰，陜方.內蒙古自治區蕎麥生產開發現狀與對策[J].作物雜志，2009（3）：1-4.

[3]王世霞，李笑蕊，贠婷婷，等.不同品種苦蕎麥營養及功能成分對比分析[J].食品與機械，2016，32（7）：5-9，35.

[4]FU J， ZHANG Y， HU Y C， et al. Concise review： coarse cereals exert multiple beneficial effects on human health[J].Food Chemistry，2020，325（4）：126761.

[5]JI Y， MA N， ZHANG J M， et al.Dietary intake of mixture coarse cereals prevents obesity by altering the gut microbiota in high-fat diet fed mice[J].Food and Chemical Toxicology，2021，147：111901.

[6]ROAGER H M， VOGT J K， KRISTENSEN M， et al. Whole grain-rich diet reduces body weight and systemic low-grade inflammation without inducing major changes of the gut microbiome： a randomised cross-over trial[J].Gut，2019，68（1）：83-93.

[7]XIE F， LEI Y， HAN X， et al. Antioxidant ability of polyphenols from black rice， buckwheat and oats： in vitro and in vivo[J].Czech Journal of Food Sciences，2020，38（4）：242-247.

[8]VASANTHAN T， TEMELLI F. Grain fractionation technologies for cereal beta-glucan concentration[J].Food Research International，2008，41（9）：876-881.

[9]朱麗艷，郭蘭，王瑞雪，等.蕎麥花總黃酮和槲皮素對α-葡萄糖苷酶活性的影響[J].時珍國醫國藥，2010，21（5）：1135-1136.

[10]吳立根，屈凌波，王岸娜，等.蕎麥營養功能特性及相關食品開發研究進展[J].糧油食品科技，2018，26（3）：41-44.

[11]溫瑞雪，宋偉，羅卓婷，等.不同加工處理方式對燕麥營養成分影響的研究進展[J].食品與發酵工業，2023，49（4）：295-303.

[12]吳寒.米根霉和乳酸菌混合固態發酵對燕麥營養及功能性的影響[D].南京：南京農業大學，2015.

[13]拓朝月.預防便秘壓縮餅干加工工藝及其品質研究[D].南寧：廣西大學，2022.

[14]孫亞利，周文美，趙天明，等.苦蕎黃酮提取方法的研究及含量測定分析[J].中國調味品，2019，44（3）：141-145，151.

[15]孟晶晶，張志威，周文喜，等.超聲輔助提取蕎麥總黃酮工藝優化及其體外抗氧化活性[J].食品研究與開發，2022，43（4）：82-88.

[16]王雙慧，梅群芳，馮曉汀.燕麥β-葡聚糖、多酚及黃酮的抑菌活性研究[J].食品研究與開發，2020，41（12）：96-102.

[17]韓暢.苦蕎麩皮粉對面團特性的影響及其饅頭品質改良研究[D].鄭州：河南工業大學，2022.

[18]劉阿文.桑葚果酒發酵工藝條件及生理活性研究[D].延吉：延邊大學，2019.

[19]OBOH G， ADEMILUYI A O， AKINYEMI A J， et al. Inhibitory effect of polyphenol-rich extracts of jute leaf （Corchorus olitorius） on key enzyme linked to type 2 diabetes （α-amylase and α-glucosidase） and hypertension （angiotensin I converting） in vitro[J].Journal of Functional Foods，2012，4（2）：450-458.

[20]夏甜天.不同加工方式對燕麥多酚活性的影響及其營養粉的創制[D].大慶：黑龍江八一農墾大學，2018.

[21]張玲艷.不同谷子營養成分分析及加工貯藏對其酚含量的影響[D].無錫：江南大學，2018.

[22]寧冬雪.紅豆黃酮保持加工方式的優化及在營養粉中的應用[D].大慶：黑龍江八一農墾大學，2018.

[23]蔡亭.苦蕎加工方式對其多酚類活性成分的影響研究[D].長沙：中南林業科技大學，2015.

[24]趙霞，張文斌，楊瑞金，等.浸泡發芽處理對燕麥多酚組成及其抗氧化活性的影響[J].食品工業科技，2016，37（15）：101-106.

[25]李紅梅，李云龍，儀鑫，等.不同苦蕎茶總黃酮沖泡特性及其與抗氧化能力相關性的研究[J].食品工業科技，2018，39（18）：22-26，32.