苦蕎營(yíng)養(yǎng)、功能和香氣成分的研究進(jìn)展

周冉冉，李可心，陳茂彬，張 玉*

（1.湖北工業(yè)大學(xué) 生物工程與食品學(xué)院 發(fā)酵工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430068；2.工業(yè)發(fā)酵湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 武漢 430068；3.工業(yè)微生物湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢 430068）

蕎麥有甜蕎（Fagopyrumesculentum）和苦蕎（Fagopyrum tataricum）2個(gè)栽培種，苦蕎麥?zhǔn)且荒晟氖w麥屬植物，它是世界糧食作物中小宗作物之一，我國(guó)苦蕎的種植面積和產(chǎn)量居世界第1位，貴州與四川（涼山）是兩個(gè)最集中的產(chǎn)地[1-2]。我國(guó)對(duì)苦蕎展開了研究及開發(fā)利用，并得了很大的進(jìn)展，經(jīng)過多個(gè)地區(qū)的收集、種植整理和鑒定分析，已經(jīng)將目前已知的品種編目并貯存于國(guó)家種質(zhì)資源庫(kù)的有2 785份，其中苦蕎有879份，甜蕎有1 896份，野生蕎有10份[2]。

苦蕎中含有蛋白質(zhì)（10%左右），脂肪酸（2.1%～2.8%）和19種氨基酸，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值遠(yuǎn)高于大米、小麥、玉米和高粱等大宗糧食作物；苦蕎含有其他糧谷不具有的黃酮類物質(zhì)（占干質(zhì)量的2%以上），其中主要是蘆丁（約占80%）；苦蕎中鈣、磷、銅、鋅等礦物質(zhì)元素的含量是稻米和小麥的2～3倍[4-5]。

該文對(duì)苦蕎的營(yíng)養(yǎng)、功能性成分和揮發(fā)性香氣成分進(jìn)行探討，并對(duì)苦蕎的深加工進(jìn)行總結(jié)，為今后高營(yíng)養(yǎng)附加值、優(yōu)質(zhì)風(fēng)味苦蕎食品的綜合開發(fā)利用提供參考。

1 苦蕎的主要功能性成分研究

1.1 苦蕎黃酮

黃酮類化合物是植物經(jīng)光合作用產(chǎn)生的一大類化合物，具有強(qiáng)大抗氧化性能的次生植物酚類物質(zhì)，具有抗氧化、清除自由基、降血脂、抗菌抗病毒和抗腫瘤等多種藥理作用[6]，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥和保健食品行業(yè)中?？嗍w中的類黃酮化合物主要有蘆丁、槲皮素、葒草苷、異葒草苷等，主要的成分是蘆丁和槲皮素，其中蘆丁的含量最高[7]。以山西黑豐1號(hào)苦蕎為例，其蘆丁含量達(dá)到5 718 mg/100 g，但目前大量的苦蕎麥麩皮尚未得到充分利用[8]。郭剛軍等[9]通過正交試驗(yàn)得出乙醇熱浸提法提取苦蕎黃酮的最佳條件為料液比 1∶15（g∶mL），乙醇體積分?jǐn)?shù) 70%，浸提溫度70 ℃，提取時(shí)間5 h，黃酮得率2.721%。楊海濤等[10]通過優(yōu)化纖維素酶-超聲輔助提取苦蕎稈中總黃酮的工藝條件，總黃酮的提取率為2.30%。苦蕎麥?zhǔn)且环N有前途的功能性食品，具有強(qiáng)效抗氧化劑和抗糖尿病特性，即使苦蕎麥黃酮消化后，也顯示出明顯的抗氧化和抗糖尿病特性[12]。目前已經(jīng)有很多實(shí)驗(yàn)研究了不同加工方法對(duì)蕎麥酚類物質(zhì)或抗氧化活性的影響[13-14]，這為苦蕎麥的進(jìn)一步加工利用提供更好的方法，最大限度地降低苦蕎麥中抗氧化活性物質(zhì)的損失，從而使得苦蕎制品能發(fā)揮作用。

1.2 苦蕎蛋白

苦蕎中蛋白質(zhì)的含量比甜蕎高[15]，苦蕎蛋白是苦蕎中主要的生物活性物質(zhì)之一，約占苦蕎的15%～17%，具有抗菌、抗腫瘤、降血壓、抑制絲氨酸蛋白酶等生理活性[16]?？囵B(yǎng)蛋白主要由清蛋白、球蛋白、谷蛋白及醇溶蛋白4種蛋白組成，且富含18種氨基酸，氨基酸比例平衡，包含人體所需的8種必需氨基酸。

苦蕎蛋白的消化和吸收利用率較低，可到達(dá)腸道，作為腸道菌群的發(fā)酵底物[17]。周小理等[18]研究表明，苦蕎蛋白能夠增加腸道益生菌（乳酸菌、雙歧桿菌、腸球菌）的數(shù)量，降低有害菌（大腸桿菌）的數(shù)量，而腸道菌群中益生菌數(shù)量的增多和有害菌數(shù)量的降低又對(duì)血脂代謝調(diào)節(jié)與抑制氧化應(yīng)激有著一定促進(jìn)作用，苦蕎蛋白能促進(jìn)膽酸排泄、調(diào)節(jié)腸道菌群平衡和改善氧化應(yīng)激，從而對(duì)血脂代謝的具有調(diào)節(jié)作用。左光明等[19]研究發(fā)現(xiàn)，苦蕎蛋白各組分均具有不同程度的降血脂及體內(nèi)抗氧化功能，其中清蛋白最強(qiáng)，球蛋白次之，谷蛋白最弱。

1.3 苦蕎淀粉

蕎麥中淀粉的含量高低是判斷蕎麥品質(zhì)的重要指標(biāo)之一[20]，淀粉含量在60%～70%[21]，其中抗性淀粉的含量約為7.5%～35.0%，蕎麥抗性淀粉顆粒無固定形狀，顆粒直徑約150 μm，不是結(jié)晶型顆粒，是玻璃體型[22]。抗性淀粉能由結(jié)腸中的大腸桿菌發(fā)酵分解，不能由小腸的消化淀粉降解，它具有和膳食纖維相似的作用，多食用可預(yù)防結(jié)腸癌發(fā)生、治療便秘以及減肥的作用，也具有防止血糖血脂升高，增強(qiáng)免疫力的作用[23]。陳燕[24]通過比較超微粉碎與普通粉碎對(duì)苦蕎抗性淀粉含量的影響，可知超微粉碎有助于提高抗性淀粉含量。較普通粉碎而言，超微粉碎能使抗性淀粉含量提高6%左右。蕎麥淀粉與其他淀粉相比，在溶解度、膨脹度、抗酶解力、透明度、凍融穩(wěn)定性、凝沉性、熱力學(xué)性質(zhì)及其黏度特性方面存在一定的差別[25]。濕熱處理沒有改變普通蕎麥淀粉的A型結(jié)晶模式，促成了直鏈淀粉含量增高，表面光滑程度較低，但降低了膨脹力和溶解度，提高了熱穩(wěn)定性濕熱處理是有效的改性方法，能夠改善普通蕎麥淀粉的理化性質(zhì)和體外消化率[26]。

1.4 苦蕎多糖

苦蕎多糖對(duì)清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）和羥自由基有很強(qiáng)的作用，是一種良好的天然抗氧化劑；苦蕎多糖還具有抗癌、抗衰老的作用。李飛等[27]采用水浴搖床的方法提取苦蕎粗多糖，既提高了苦蕎與浸泡液的面積又使溫度得到了控制，很大程度的增加苦蕎多糖的得率，提取工藝條件經(jīng)過優(yōu)化后，苦蕎多糖提取率達(dá)到13.716%。張季等[28]研究得到給鉛中毒的小鼠喂食苦蕎多糖，鉛中毒小鼠組織和血漿中的鉛含量明顯出現(xiàn)降低，還提高鉛中毒小鼠抗氧化酶活性，清除了自由基，并改善了因鉛中毒而形成的損傷。

2 苦蕎制品的開發(fā)利用

近十年來，人們的生活水平不斷提高，對(duì)具有食療作用的食品越來越重視，苦蕎是我國(guó)藥食同源文化的典型體現(xiàn)之一[29]，對(duì)苦蕎食品的研究與開發(fā)也越來越受到人們的重視。

2.1 苦蕎初加工食品的開發(fā)利用

王婷等[30]用苦蕎、花生及脫脂乳粉為原料，通過對(duì)發(fā)酵工藝條件的研究，最后得到一種營(yíng)養(yǎng)與風(fēng)味俱佳的保健型苦蕎花生酸奶，其具有苦蕎清香味和花生香濃味，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，酸度為72.5°T，蛋白含量3.0%，總黃酮含量33.5mg/100mL。賈素賢等[31]以苦蕎粉、谷朊粉、高筋粉等為主料生產(chǎn)顏色和風(fēng)味口感較好的苦蕎沙琪瑪，且具有蕎麥香味和特殊營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。黃利華等[32]用薏米與苦蕎麥為原料制作薏米苦蕎麥糊，最佳制作工藝條件：薏米苦蕎麥配比為1∶4，粉顆粒為140～200目，20 g薏米苦蕎麥混合粉木糖醇添加量為4g，在該工藝條件下復(fù)配糊的感官品質(zhì)最好。

2.2 苦蕎發(fā)酵食品的開發(fā)利用

2.2.1 苦蕎酒

以苦蕎為原料的發(fā)酵制品也有很多，目前運(yùn)用最多的是苦蕎酒以及苦蕎醋。陳佳昕等[33]以苦蕎為原料，采用液態(tài)發(fā)酵技術(shù)，優(yōu)化發(fā)酵條件后，可得到酒精度為9%vol左右的苦蕎酒。姜瑩等[34]采用甜蕎麥和苦蕎麥作為原料，優(yōu)化發(fā)酵工藝條件后，得到蕎麥酒中酒精度為10.1%vol，總黃酮含量為103.30 μg/mL。徐國(guó)俊等[35]通過對(duì)大小曲混合發(fā)酵苦蕎酒的釀造工藝進(jìn)行研究，并與單獨(dú)使用小曲對(duì)苦蕎進(jìn)行發(fā)酵相比，提高了出酒率。胡欣潔等[36-37]采用苦蕎和糯米為主要原料混合發(fā)酵出營(yíng)養(yǎng)豐富，具有較高的保健功能，風(fēng)格獨(dú)特的苦蕎糯米酒和苦蕎白酒。黃丹丹等[38]以苦蕎和糯米為主要原料，采用紅曲、酵母為發(fā)酵菌種，研制成苦蕎紅曲保健酒，結(jié)果表明，苦蕎紅曲保健酒有一定DPPH自由基清除率、2,2'-聯(lián)氨-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸（2,2'-azino-bis（3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid，ABTS）自由基清除率和鐵離子還原力。龍謀等[39]對(duì)苦蕎紅曲保健酒的酒糟運(yùn)用超聲輔助乙醇提取的方法提取總黃酮，在最佳條件下總黃酮得率為18.28 mg/g，實(shí)現(xiàn)了廢物利用。

2.2.2 苦蕎醋的研究

陳景等[40]在以苦蕎為主料，百合精粉為輔料，液態(tài)發(fā)酵釀造出苦蕎百合保健醋飲料，在最佳產(chǎn)品配方和釀造工藝條件下，醋飲料酸味柔和，具有醋香味和苦蕎特有香氣，并且含有一定的功能成分。張素云等[41]采用麩皮和糖化酶分別對(duì)苦蕎碎米及皮粉進(jìn)行糖化后釀造苦蕎醋中總酸含量可達(dá)3.65 g/100 mL，總黃酮含量可達(dá)3.53 mg/g。孫元琳等[42]研究得到苦蕎醋及其多糖物質(zhì)均具有良好的抗氧化清除自由基能力，其中苦蕎醋的抗氧化能力強(qiáng)于多糖物質(zhì)。

3 苦蕎及其制品的香氣成分研究

3.1 苦蕎

苦蕎揮發(fā)性物質(zhì)是評(píng)價(jià)苦蕎及其產(chǎn)品品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，目前國(guó)內(nèi)外已有大量有關(guān)苦蕎及其產(chǎn)品中揮發(fā)性物質(zhì)分析的研究報(bào)道。JANDS D等[43]通過提取來自不同樣品（全種子、面粉和殼）的揮發(fā)物，并通過GC-MS分析，定量總共48種化合物并計(jì)算它們的氣味活性值（odour activity value，OAV），結(jié)果表明，26種化合物的OAV＞10。OAV＞500的化合物為：（E,E）-2,4-癸二烯醛、（E）-2-壬烯醛、2-苯基乙醇、（E,E）-2,4-壬二烯醛、己醛、癸醛和壬醛，與普通蕎麥的香氣最重要的區(qū)別是沒有水楊醛和萘的存在。余麗等[44]研究發(fā)現(xiàn)，采用不同方法萃取苦蕎樣品中揮發(fā)性物質(zhì)存在差異。采用同時(shí)蒸餾萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法可檢測(cè)出23種揮發(fā)性成分；采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法檢測(cè)出35種揮發(fā)性成分，這兩種方法都檢測(cè)出酯類、烴類、酮類、醛類和醇類，其中含量較多的是酯類和醛類物質(zhì)，說明酯類和醛類物質(zhì)對(duì)苦蕎的風(fēng)味影響較大。高沸點(diǎn)、低揮發(fā)性物質(zhì)適合同時(shí)蒸餾萃取法進(jìn)行分離檢測(cè)；易揮發(fā)性化合物的分離檢測(cè)適合固相微萃取法，其優(yōu)勢(shì)是時(shí)間短，簡(jiǎn)便、不使用溶劑和樣品檢測(cè)非破壞性。因此，結(jié)合這兩種提取方法，能較全面地對(duì)苦蕎揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行提取。

3.2 苦蕎茶

許青蓮等[45]研究發(fā)現(xiàn)，苦蕎茶香型及香氣成分的差異受種植地的影響較大，云南、貴州、四川、山西和內(nèi)蒙等五個(gè)種植地的苦蕎中共檢出91種香氣成分，共有成分有14種。其中，貴州苦蕎茶香氣成分中醛類、碳?xì)浠衔锖秃衔锏姆N類較豐富，相對(duì)含量較高；而其他四種植地苦蕎茶香氣成分中酯類、醛類化合物的種類多和相對(duì)含量高。QINP等[46]研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)苦蕎麥茶香氣具有高貢獻(xiàn)率的化合物分別是2,5-二甲基-4-羥基-3（2H）-呋喃酮、壬醛、2,3-二乙基-5-甲基吡嗪、苯乙醛、麥芽酚、2,5-二甲基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪、三甲基吡嗪。

經(jīng)過不同加工工藝處理得到的苦蕎茶，香氣成分有差異。隋秀芳等[19]研究發(fā)現(xiàn)，焙炒苦蕎茶風(fēng)味較好于蒸煮米苦蕎茶，原因是從揮發(fā)性香氣物質(zhì)來看，由蒸煮的工藝加工得到的苦蕎茶香氣主要是烷烴和烯類，而以焙炒工藝得到苦蕎茶則以醛類和烷烴為主，苯酚、醇類、醚類、酮類和酯類的含量也較高。余麗等[47]從苦蕎茶和苦蕎糊中檢測(cè)出揮發(fā)性香氣成分分別是30種和41種，其中有15種是共有的香氣成分，還含有較高的烴類、醛類和雜環(huán)類的物質(zhì)，三者在苦蕎茶和苦蕎糊中含量分別為24.56%、35.04%、18.42%和46.97%、21.22%、7.22%。

3.3 苦蕎發(fā)酵制品

徐國(guó)俊等[48]對(duì)大小曲混合發(fā)酵得到的苦蕎酒經(jīng)氣相色譜及氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析，共分離鑒定出80種化合物。酯類有37種，占總風(fēng)味物質(zhì)的51.763%，其中，乙酸乙酯含量1.4 g/L，乳酸乙酯含量1.17 g/L。醇類有18種，占總風(fēng)味物質(zhì)的20.357%；酸類有11種，占總風(fēng)味物質(zhì)的18.231%；醛酮類有7種，占總風(fēng)味物質(zhì)的5.458%；縮醛類有2種，占總風(fēng)味物質(zhì)的3.124%；呋喃化合物有2種；占總風(fēng)味物質(zhì)的1.025%；酚類化合物有3種，占總風(fēng)味物質(zhì)的0.042%。

李園園[49]研究發(fā)現(xiàn)，不同條件下貯存的苦蕎發(fā)酵酒中揮發(fā)性成分的種類雖有略微差異，但含量相差不大?？嗍w發(fā)酵酒在常溫條件下貯存，檢測(cè)出的揮發(fā)性成分為16種，可檢測(cè)出含量的物質(zhì)有12種；苦蕎發(fā)酵酒在4℃貯存，檢測(cè)出的揮發(fā)性成分為19種，揮發(fā)性成分有醛類、醇類、酯類、酮類。由相對(duì)含量的對(duì)比可知，苦蕎發(fā)酵酒在不同貯存條件下，揮發(fā)性成分主要為醇類，占揮發(fā)性物質(zhì)含量的95%。醇類物質(zhì)中含量最多的是乙醇和丙三醇，因此，對(duì)苦蕎發(fā)酵酒香氣成分影響較大的為醇類物質(zhì)。

張素云等[50]研究發(fā)現(xiàn)，固稀及固態(tài)發(fā)酵工藝生產(chǎn)的苦蕎醋揮發(fā)性化合物豐富，分別用磚曲固稀、曲精固稀、曲精固態(tài)、麩皮液態(tài)的方法發(fā)酵得到的4中不同的醋，采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法共檢出78種成分，主要成分是酸、酯、醛、醇、酮、酚類和雜環(huán)類化合物。以磚曲和曲精進(jìn)行固稀混合發(fā)酵的苦蕎醋中均有52種化合物，其中有48種化合物相同；以曲精進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵苦蕎醋中有50種化合物，液態(tài)苦蕎醋僅有37種化合物。其中含量較多的是乙酸、乙酸乙酯、苯甲醛、糠醛和四甲基吡嗪，構(gòu)成了苦蕎醋的主體香氣。

4 小結(jié)與展望

苦蕎含有較多的功能性成分，具有抗氧化和清除自由基、降血糖、降血脂、抗菌抗病毒、抗腫瘤等多種藥理作用[16]，在加工蕎麥形成制品的同時(shí)要盡可能的減少功能性成分的損失。

苦蕎麥和苦蕎制品的香氣成分的分析鑒定已有大量的研究報(bào)道。通過研究苦蕎制品的香氣成分，可以為更好的苦蕎產(chǎn)品的開發(fā)提供有力依據(jù)，使得開發(fā)得到的苦蕎產(chǎn)品不僅具有良好的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)還具有風(fēng)味突出的優(yōu)點(diǎn)。

總之，隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，社會(huì)的不斷進(jìn)步，蕎麥的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值以及保健功能會(huì)得到充分利用，苦蕎麥的香氣成分最大限度的保留，苦蕎麥的新型產(chǎn)品也會(huì)越來越多，蕎麥的發(fā)展前景更廣闊。