苦荞和燕麦同步熟化工艺及抗氧化活性研究

摘要：为提高苦荞的利用率，改善苦荞的口感，该试验以苦荞和燕麦为原料，采用微波熟化工艺进行同步熟化研究，运用响应面分析法探讨苦荞与燕麦同步熟化物料比例、微波时间、微波功率3个因素对总黄酮含量的影响，优化苦荞与燕麦同步熟化工艺。结果表明，最优熟化工艺条件为物料比例1∶1、微波时间3.5 min、微波功率700 W，在此条件下苦荞与燕麦同步熟化的总黄酮含量为0.568 mg/g，微波熟化后苦荞燕麦的总黄酮含量降低，苦味消失，酥脆可口，籽粒膨化均匀且饱满，香味浓郁。同时，其具有一定的抗氧化活性和抑制α-淀粉酶作用，为杂粮加工生产中以同步熟化苦荞燕麦为原料提供了一定的参考。

关键词：苦荞；燕麦；同步熟化工艺；抗氧化活性

中图分类号：TS210.4 文献标志码：A 文章编号：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

基金项目：晋中国家农高区食品科学与工程教授、博士工作站资助项目（JZNGQBSGZZ003）；黄土高原特色作物优质高效生产省部共建协同创新中心自主研发项目（SBGJXTZXKF-04）；新疆生产建设兵团重点领域科技攻关计划（2023AB004-01）

作者简介：梁月光（1999—），女，硕士，研究方向：农产品贮藏与加工。

*通信作者：王愈（1968—），男，教授，博士，研究方向：农产品贮藏与加工。

荞麦和燕麦均为低GI（glycemic index）食物，是小宗粮豆作物，也叫粗粮，它们因地域限制生长期短、种植面积小、产量低^[1]。荞麦分为甜荞和苦荞两个栽培品种，苦荞的芦丁含量高于甜荞，其总酚含量比甜荞高^[2-3]。研究发现杂粮对慢性病有积极作用，日常膳食中混合粗粮摄入可以调节肠道微生物群，还可以防止脂肪累积、控制体重^[4-5]。全谷物饮食可降低全身低度炎症，且通过动物实验证明燕麦苦荞含有的酚类化合物对自由基有清除能力，对受损的内脏有修复能力和调节血糖的作用^[6-9]。

苦荞的不饱和脂肪酸含量高于饱和脂肪酸含量；蛋白质含量为11.80%～15.83%，清蛋白为其主要组成部分^[10]。苦荞还含有丰富的生物活性成分，尤其是其他谷物中不含的黄酮类化合物，营养丰富。燕麦是国际公认的优质谷物，富含淀粉、蛋白质、脂肪等营养成分，且含有多酚类抗氧化物，其氨基酸配比合理，几乎接近FAO/WHO（Food and Agriculture Organization/World Health Organization）推荐模式^[11-12]。苦荞和燕麦混合搭配食用，可以改善苦荞略苦的口感，提高对苦荞的利用率，增加营养价值，使两种杂粮从口感、营养等方面进行互补。

现在市面上苦荞、燕麦的产品并不少，主要有烘焙制品如面包、发酵制品如醋、饮料如植物奶等。苦荞和燕麦结合的产品有挂面、饼干、冲调粉等，开发的新产品很少，人们对膳食营养越来越重视，对其口感的要求更高，产品既需要营养又需要兼顾口感。当前微波熟化是食品加工过程中一种常用的加工方式，其利用电磁场作用使物料在短时间内温度升高熟化，有成本低、加热快、受热均匀且有效保留物料的营养物质等优点^[13]。本文采取微波熟化的方式，研究苦荞与燕麦同步熟化，确定两者最佳熟化工艺条件，为杂粮加工生产中使用同步熟化苦荞燕麦为原料提供了一定的参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

燕麦：山西碛口码头农业科技开发有限公司；苦荞中粒种：繁峙县光裕堡乡晋谷杂粮店；铁氰化钾：天津市天力化学试剂有限公司；三氯化铝：天津市登丰化学品有限公司；1，1-二苯基-2-苦肼基（自由基）、α-淀粉酶：上海蓝季科技发展有限公司；磷酸氢二钠：天津市风船化学试剂科技有限公司。

1.1.2 仪器与设备

101-3 BS-Ⅱ电热恒温鼓风干燥箱 上海跃进医疗机械厂；ME-2080MG微波炉 青岛胶南海尔微波制品有限公司；KQ3200DB数控超声波清洗机 昆山市超声仪器有限公司；P4紫外可见分光光度计 上海美谱达仪器有限公司；LD5-10低速离心机 北京雷勃尔离心机有限公司。

1.2 方法

1.2.1 苦荞燕麦总黄酮的提取与含量测定方法

1.2.1.1 制作标准曲线

参考孙亚利等^[14]的AlCl₃法并进行调整，吸取配制好的芦丁标准溶液（0.05 mg/mL）0.25，0.50，1.0，2.0，3.0，4.0 mL移入10 mL具塞刻度试管中，加入2 mL三氯化铝、3 mL乙酸钾后定容至刻度，摇匀，在室温下反应30 min，在波长420 nm处测定吸光度，绘制标准曲线。

1.2.1.2 苦荞燕麦总黄酮的提取和测定

采用超声波辅助乙醇^[15]浸提苦荞燕麦中的总黄酮，提取物中的总黄酮含量通过紫外可见分光光度计测定。将苦荞燕麦研磨后，置于具塞三角瓶中，加入30 mL乙醇，置于超声波清洗机中提取40 min，用乙醇反复冲洗滤渣，将滤液倒入50 mL容量瓶中定容至刻度。吸取1 mL待测液于10 mL具塞刻度试管中，按1.2.1.1的方法测定待测液。

1.2.2 模糊数学感官评价

1.2.2.1 感官评价

邀请10位专业的食品品评人员成立感官品评小组，根据表1对样品进行评价，两样品品评间隔时间为5 min。

1.2.2.2 模糊数学模型的建立

从色泽、气味、口感、形态4个方面（U），以优、良、中、差4个等级（V）对样品进行品尝评价。邀请20位同学对4个指标进行权重色泽（0.2）、气味（0.25）、口感（0.4）、形态（0.15），记为A=（0.2，0.25，0.4，0.15）。评价结果Y_i=A·B_i，B_i是根据评价样品等级人数转换成的矩阵，感官评分G_i=Y_i·V。

1.2.3 苦荞与燕麦同步熟化工艺

1.2.3.1 原料预处理

将苦荞和燕麦籽粒中有病虫害的和杂质挑出，剩余的籽粒放入清水中清洗，沥干水分，将两种籽粒混匀，对其共同熟化的物料比例、微波时间、微波功率进行单因素试验。

1.2.3.2 苦荞与燕麦同步熟化单因素试验

将苦荞和燕麦预处理后，以总黄酮含量为指标，对苦荞与燕麦同步熟化物料比例、微波时间、微波功率3个因素设置不同水平进行单因素试验。

固定苦荞与燕麦同步熟化的物料比例为1∶1、微波时间为4 min、微波功率为420 W进行试验。各参数设定为苦荞和燕麦物料比例（1∶9、1∶4、3∶7、2∶3、1∶1）、微波时间（2，2.5，3，3.5，4 min）、微波功率（127，280，420，560，700 W），各组试验做3组平行。

1.2.4 同步熟化工艺条件的响应面优化试验

根据苦荞与燕麦同步熟化单因素试验结果，分别选取3个水平，运用Box-Behnken设计，以同步熟化的物料比例（A）、微波时间（B）、微波功率（C）为因素，以总黄酮含量（Y）为响应值设计响应面试验，见表2。

1.2.5 总酚含量的测定

采用福林-酚法^[16]测定样品中总酚含量。

1.2.6 抗氧化活性的测定

1.2.6.1 提取液的制备

参考韩畅^[17]的方法并进行调整，称取2.5 g样品，放于 50 mL离心管中，加入15 mL乙醇溶液，超声提取1 h，收集上层液体后再用10 mL乙醇按照上述步骤清洗残渣，然后将两次液体混合，将溶液以4 500 r/min离心15 min，将上清液倒出，再以4 000 r/min离心5 min，收集好放入冰箱中低温保存备用。

1.2.6.2 抗氧化试验

DPPH·清除率：参照刘阿文^[18]的方法进行测定。

铁离子还原能力：参照刘阿文^[18]的方法进行测定。

ABTS⁺·清除率：参照韩畅^[17]的方法进行测定。

1.2.7 α-淀粉酶抑制试验

称取1.00 g样品，采用固液萃取法用水-乙醇作为提取溶剂，根据料液比1∶10，将样品超声提取1.5 h，在4℃下放置4 h，采用漏斗过滤乙醇提取物，并用新鲜溶剂再次提取样品1.5 h，重复该过程并进行隔夜提取，以确保提取彻底，并将溶剂组合以4 000 r/min离心10 min。

将制备好的提取液参照Oboh等^[19]的方法进行测定并计算。

2 结果与分析

2.1 不同同步熟化工艺苦荞燕麦总黄酮含量对比

苦荞与燕麦运用常压蒸熟化时，熟化时间较长，而且会有大量的水蒸气与原料接触，水溶性黄酮损失，使原料中的总黄酮含量较低。烘烤熟化较微波熟化时间略长，过长的熟化时间会影响总黄酮含量。所以，在3种熟化方式中选择总黄酮含量最高的微波熟化。

2.2 苦荞与燕麦同步熟化单因素试验

2.2.1 苦荞与燕麦物料比例对苦荞燕麦总黄酮含量的影响

苦荞搭配燕麦可以改善苦荞的口感，还可以提高消费者对苦荞的接受度。试验固定微波时间为4 min，微波功率为420 W，苦荞和燕麦物料比例对总黄酮含量的影响见图1。

由图1可知，总黄酮含量随着苦荞与燕麦比例的增大而增大，且在物料比例为2∶3时总黄酮含量达到最高，随后下降。

感官评价结果：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，即苦荞与燕麦的比例为 2∶3时感官评分最高。因此，混合物料配比应选择苦荞∶燕麦为2∶3。

2.2.2 微波时间对苦荞燕麦总黄酮含量的影响

苦荞与燕麦同步熟化过程中微波时间对其品质的影响显著，试验固定苦荞与燕麦同步熟化的物料比例为1∶1，微波功率为420 W，微波时间对苦荞燕麦总黄酮含量的影响见图2。

由图 2 可知，微波时间为2.5 min时比2 min时的总黄酮含量少，可能是因为苦荞燕麦在微波熟化2.5 min时热作用损失的游离黄酮含量多于结合黄酮转化成的游离黄酮含量，导致总黄酮含量减少。当微波3.5 min时总黄酮含量达到峰值，然后下降。感官评分结果：G₁=70.25，G₂=70.5，G₃=70.75，G₄=72.75，G₅=76.05。G₅gt;G₄gt;G₃gt;G₂gt;G₁，苦荞燕麦微波4 min时感官评分最高，随着微波熟化时间延长，苦荞燕麦的口感越酥脆，籽粒膨化均匀，荞麦的苦味消失且麦香浓郁。以总黄酮含量为主要标准，3.5 min时感官评分仅次于4 min时，因此苦荞与燕麦同步熟化试验中微波3.5 min为最佳时间。

2.2.3 微波功率对苦荞和燕麦总黄酮含量的影响

在苦荞与燕麦同步熟化过程中，过高的微波功率在熟化4 min时会使燕麦籽粒变黑，散发焦糊味，不同微波功率会影响苦荞燕麦的总黄酮含量，结果见图3。

由图 3可知，熟化过程中，总黄酮含量随着微波功率的增大而增大，当微波功率为560 W时黄酮含量最高，随后下降，可能是在熟化过程中，赖氨基酸中的游离氨基、肽和蛋白质发生美拉德反应，与还原糖或其他成分发生羰基反应导致的^[20]。感官评价结果：G₁=72.5，G₂=73.65，G₃=76.6，G₄=81.55，G₅=74.55。G₄gt;G₃gt;G₅gt;G₂gt;G₁，由此得出微波功率为560 W 时感官评分最高，当微波功率达到700 W 时，少部分燕麦籽粒出现焦糊，气味不佳。因此，苦荞与燕麦同步熟化试验中微波功率选择560 W最佳。

2.3 同步熟化响应面优化试验

所得数据通过响应面软件进行拟合，拟合方程：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）、微波时间（B）、微波功率（C）、B²对结果的影响均极显著，AB对结果的影响显著，AC、BC、A²、C²对结果的影响不显著。该模型的Plt;0.000 1，表明试验采用的二次模型显著，失拟项的P=0.819 3gt;0.05，表明该模型无失拟因素存在。该模型的R²=0.987 1，变异系数C.V.=2.30%，表明其能够真实反映影响因素与总黄酮含量之间的关系。根据软件对所建模型进行分析，预测出苦荞燕麦同步熟化的最佳工艺为物料比例5∶5、微波时间3.5 min、微波功率700 W，此时总黄酮含量为0.569 mg/g。实际试验条件与预测试验相同，取3次试验数据的平均值，实际总黄酮含量的平均值为0.568 mg/g，与理论值0.569 mg/g吻合较好，说明该模型的预测性良好。

2.4 苦荞燕麦抗氧化活性和α-淀粉酶抑制率

植物性食品中的酚类物质是主要的抗氧化活性来源。微波熟化后的苦荞和燕麦仍然有对DPPH·、ABTS⁺·的清除能力，对铁离子的还原能力以及对α-淀粉酶的抑制能力，熟化后苦荞燕麦的总黄酮和总酚含量相对于原料籽粒有所减少，抗氧化活性和α-淀粉酶抑制率有所降低。张玲艳^[21]研究发现不同加工方式导致谷物中的酚类物质含量降低，其抗氧化活性也随之降低，与本文研究结果相似。微波是一种“冷热源”，并非直接的热传导，经过微波熟化的苦荞燕麦快速升温，水分消失，共同熟化过程中苦荞和燕麦也不与水分直接接触，减少了水溶性黄酮的损失，同时热稳定性较好的黄酮不会遭到破坏，既实现了苦荞燕麦中总黄酮的保留，又改善了苦荞燕麦的苦味^[22-23]。经过微波熟化的苦荞燕麦因为总黄酮含量减少，其口感有所改善，还具有浓郁的独特麦香。

2.5 苦荞燕麦总黄酮与抗氧化活力相关性分析

根据Pearson 相关性，苦荞燕麦总黄酮含量与抗氧化活性之间的相关性见表7。结果表明，苦荞燕麦总黄酮含量、总酚含量与抗氧化活性具有良好的线性关系，赵霞等^[24]研究发现燕麦多酚含量、黄酮含量与其抗氧化效果呈显著正相关性，李红梅等^[25]研究发现不同苦荞茶总黄酮含量与总抗氧化活性呈极显著相关性，与本研究结果一致。DPPH·和ABTS⁺·清除能力、铁离子还原能力与总黄酮含量和总酚含量呈正相关。因而熟化后的苦荞燕麦总黄酮含量下降，抗氧化活性随之降低。

3 结论

苦荞和燕麦采用微波同步熟化，其最佳工艺条件：苦荞和燕麦物料比例为1∶1，同步熟化微波时间为3.5 min，同步熟化微波功率为700 W，总黄酮含量为0.568 mg/g。经过微波熟化后的苦荞燕麦总黄酮含量和总酚含量减少，苦荞的苦味消失，并且籽粒酥脆可口，膨化均匀且饱满，麦香味浓郁。微波熟化后的苦荞燕麦具有一定的抗氧化活性，同时对α-淀粉酶有抑制作用，其中苦荞燕麦中总黄酮含量与抗氧化活性呈极显著相关性。

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