不同加工方式对苦荞麦片理化性质以及感官风味的影响

摘要：目的：研究不同加工方式对苦荞麦片的理化性质和感官风味的影响。方法：利用挤压膨化、蒸熟压片微波干燥和原麦碾压烘焙干燥制备苦荞麦片，并比较分析不同加工方式的苦荞麦片的总黄酮含量、吸水率、色泽、味觉和挥发性风味物质的变化。结果：原麦碾压烘焙干燥的苦荞麦片的总黄酮含量较高，可达17.45 mg/g；挤压膨化的苦荞麦片的吸水率较高，常温吸水率高达309.4%，高温吸水率达464.6%；挤压膨化的苦荞麦片的a^*值为5.7，红色度增加，而蒸熟压片微波干燥和原麦碾压烘焙干燥的苦荞麦片的a^*值lt;0，色泽呈绿色；蒸熟压片微波干燥的苦荞麦片的苦味值和鲜味值最高，分别为8.0和8.7，挤压膨化的苦荞麦片的咸味值和甜味值最高，分别为8.7和8.3，原麦碾压烘焙的苦荞麦片的苦味值最低，仅为3.6；电子鼻色谱图显示挤压膨化的苦荞麦片风味物质较多，且在3种苦荞麦片的色谱图上，保留时间在84 s左右出现一个明显的特征峰，经电子鼻定性分析此挥发性物质是甲基丁香油酚。结论：不同加工方式对苦荞麦片的黄酮含量、吸水率、色泽、味觉和风味物质均有一定的影响，尤其是挤压膨化的苦荞麦片的吸水率高，且风味物质也较多。

关键词：苦荞麦片；挤压膨化；蒸熟微波干燥；碾压烘焙；理化性质；感官风味

中图分类号：TS210.4 文献标志码：A 文章编号：1000-9973（2025）01-0035-06

Effects of Different Processing Methods on Physicochemical Properties and Sensory Flavor of Tartary Buckwheat Flakes

ZHANG Ling， CHENG Zhe， HU Jun-jun， LI Yun-long^*

（Shanxi Institute for Functional Food， Shanxi Agricultural University， Taiyuan 030031， China）

Abstract： Objective： To study the effects of different processing methods on the physicochemical properties and sensory flavor of tartary buckwheat flakes. Methods： Extrusion and puffing， steam tableting and microwave drying raw wheat， rolling and bake drying are used to prepare tartary buckwheat flakes， and the total flavonoid content， water absorption rate， color， taste and volatile flavor substances of tartary buckwheat flakes processed by different methods are compared and analyzed. Results： The total flavonoid content of tartary buckwheat flakes processed by rolling and bake drying raw wheat is relatively high， reaching 17.45 mg/g. The extruded and puffed tartary buckwheat flakes have higher water absorption rate， with room-temperature water absorption rate of 309.4% and high-temperature water absorption rate of 464.6%. The a^* value of extruded and puffed tartary buckwheat flakes is 5.7， with an increase in redness， while the a^* values of steam tableted and microwave dried tartary buckwheat flakes and the tartary buckwheat flakes processed by rolling and bake drying raw wheat are less than 0， with green color. The bitterness and umami values of steam tableted and microwave dried tartary buckwheat flakes are the highest of 8.0 and 8.7 respectively. The saltiness and sweetness values of extruded and puffed tartary buckwheat flakes are the highest of 8.7 and 8.3 respectively. The bitterness value of tartary buckwheat flakes processed by rolling and baking raw wheat is the lowest， which is only 3.6. The electronic nose chromatograms show that extruded and puffed tartary buckwheat flakes have more flavor substances， and on the chromatograms of three types of tartary buckwheat flakes， a distinct characteristic peak appears with the retention time at about 84 s. The volatile substance is qualitatively analyzed by electronic nose to be methyl eugenol. Conclusion： Different processing methods have certain effects on the content of flavonoids， water absorption rate， color， taste and flavor substances of tartary buckwheat flakes， especially the extruded and puffed tartary buckwheat flakes have higher water absorption rate and more flavor substances.

Key words： tartary buckwheat flakes; extrusion and puffing; steaming and microwave drying; rolling and baking; physicochemical properties; sensory flavor

收稿日期：2024-07-27

基金项目：山西省专利转化专项计划项目（202201024）；山西省现代农业产业技术体系建设（杂粮）（2023-03）；国家现代农业（燕麦荞麦）产业技术体系建设专项（CARS07-E2）

作者简介：张玲（1982—），女，副研究员，研究方向：杂粮加工。

*通信作者：李云龙（1979—），男，研究员，硕士，研究方向：杂粮加工。

苦荞（F.tataricum），蓼科（Polygonaceae）荞麦属（Fagopyrum）植物^[1]，与普通粮食谷物相比，苦荞的营养与功能成分较丰富^[2-3]，尤其是黄酮类化合物^[4]，大量研究证实，苦荞有降血糖^[5-6]、抗癌^[7]、抗炎^[8]等功能作用。苦荞对人体健康有积极作用，是一种独特的食药兼用的粮食作物^[9]。随着人们对合理营养膳食与健康意识的提高，苦荞作为一种较好的杂粮食物越来越受到重视。目前，市场上的苦荞加工食品形式多样，如苦荞面制品、苦荞麦片、苦荞麦米、苦荞麦面包等。苦荞麦片作为一种方便食品，各杂粮企业都有加工，然而，目前国内外尚没有苦荞麦片食用和营养品质综合评价的标准和方法，相关研究报道也较少。本试验选择蒸制微波干燥、挤压膨化、碾压烘焙等不同加工方式的苦荞麦片为试验对象，通过理化指标测定、智能感官评定等，研究不同加工方式对苦荞麦片的色泽、总黄酮含量、苦荞麦片吸水率、感官风味等食用品质的影响，为苦荞麦片产品的开发和品质评价研究提供了理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

黑苦荞：市售；芦丁标品：北京索莱宝生物科技有限公司；烷烃标样：法国Alpha M.O.S.公司；其余试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

AL104电子天平 梅特勒-托利多国际股份有限公司；NW-1色差仪 日本电色工业株式会社；WAY-2S蔗糖仪 上海仪电科学仪器股份有限公司；Astree Ⅱ电子舌、H2-0217电子鼻 法国Alpha M.O.S.公司；DS56-Ⅲ双螺杆膨化机 济南赛信机械有限公司；NN-DS微波炉 松下电器（中国）有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 苦荞麦片的加工处理

将黑苦荞清洗、脱壳、磨粉后过60目筛，加水搅拌均匀（水分含量为15%左右），经挤压膨化粉碎后得挤压膨化苦荞麦片；将脱壳后的黑苦荞置于蒸锅中常压100℃蒸制30 min，晾凉压片处理后置于微波炉中干燥40 s后收集苦荞麦片；黑苦荞米经润麦后碾压成片，再置入烘焙箱中150℃焙烤30 min后收集苦荞麦片。

1.3.2 不同加工方式下苦荞麦片水分含量和总黄酮含量的测定

样品制备：将苦荞麦片粉碎过40目筛，精确称取0.2 g样品，用50 mL 70%甲醇提取，70℃提取3 h，过滤，收集滤液备用。

黄酮含量测定：参考文献[10]制作芦丁标准曲线；样液测定：准确吸取1 mL样液于10 mL具塞比色管中，先加入2 mL 0.1 mol/L AlCl₃溶液，再加入3 mL 1 mol/L CH₃COOK溶液，用70%甲醇定容至10 mL，摇匀后静置30 min，于420 nm处测定吸光度，按标准曲线计算样液的黄酮含量（以相当芦丁的毫克数（mg/g）表示）。

1.3.3 苦荞麦片常温、高温吸水率的测定

常温吸水率的测定参考文献[11]，称取苦荞麦片20.0 g（m₁）置于250 mL烧杯中，加入100 mL蒸馏水，室温下保持20 min后倒入纱网中，静置10 min，沥干苦荞麦片表面水分，称量吸水后苦荞麦片的质量（m₂），苦荞麦片常温下的吸水率=（m₂-m₁）/m₁。

高温吸水率的测定参考文献[12]，称取30.0 g苦荞麦片（m₁）置于300 mL离心杯中（m₂），加入200 mL沸腾的蒸馏水，搅匀后在室温下静置10 min，以5 000 r/min离心10 min，收集上清液备用（可溶性固形物和色泽测定），称量离心杯和苦荞麦片的质量（m₃）。苦荞麦片高温下的吸水率=（m₃-m₂-m₁）/m₁。

1.3.4 苦荞麦片和汤汁色泽的测定

参考文献[13]测定色泽，L^*表示亮度，L^*值越大，表明色泽越白；a^*＞0表示红色程度，a^*＜0表示绿色程度；b^*＞0表示黄色程度，b^*＜0表示蓝色程度。

1.3.5 苦荞麦片电子舌滋味分析

称取不同加工方式制得的苦荞麦片5.0 g，加入50 mL煮沸的蒸馏水，搅拌5 min后过滤，将20 mL滤液倒入电子舌专用烧杯中进行检测^[14-15]。启动电子舌程序，建立序列，进行样品测定。电子舌对每个样品的分析采集时间为120 s，数据采集结束后，清洗循环，确保后续分析时没有样品残留，为确保良好的重现性，通常每个样品进行5次重复测定，数据统计分析时选取3个使识别指数可达到90%左右。

1.3.6 苦荞麦片电子鼻风味分析

称取不同加工方式制得的苦荞麦片2.0 g于电子鼻样品瓶中，加入10 mL煮沸的蒸馏水，振荡，静置5 min后进行检测^[16]。吸取1 μL烷烃标样，选择手动液体进样。

1.4 数据处理

采用电子舌、电子鼻专用化学计量分析软件，其他数据采用Excel处理，结果以平均值±标准差的形式表示。

2 结果与分析

2.1 不同加工方式对苦荞麦片水分含量、总黄酮含量的影响

由表1可知，原麦碾压、烘焙干燥后的苦荞麦片的总黄酮含量最高，挤压膨化次之，研究发现^[17]，高温和高压均会导致苦荞中总黄酮含量降低，但挤压膨化是瞬时高温高压过程，黄酮等活性成分损失相对较小；蒸熟压片、微波干燥的苦荞麦片的总黄酮含量最低，这可能是因为在蒸制过程中，有部分黄酮溶于水，造成苦荞麦片的总黄酮含量有所损失^[18]，但也有研究表明水热处理有助于苦荞麦片总黄酮含量的提高^[19-20]。本研究结果与宋盼盼等^[21]研究不同熟化方式对苦荞粉品质影响的结果一致。

2.2 不同加工方式对苦荞麦片吸水率的影响

由表2可知，挤压膨化的苦荞麦片的常温和高温吸水率均高于蒸熟压片、微波干燥和原麦碾压、原麦烘焙干燥的苦荞麦片。除挤压膨化外，蒸熟压片、微波干燥和碾压烘焙干燥的苦荞麦片的高温吸水率较常温吸水率高2倍左右。苦荞麦片的吸水率与其所含的大分子物质淀粉、蛋白质、油脂和纤维等的含量有关，此外，还与麦片的表面结构疏松、紧密程度有关。挤压膨化瞬时高温高压的状态使得苦荞麦片表面结构较疏松，故其吸水率较高。

2.3 不同加工方式对苦荞麦片和汤汁色泽的影响

由表3可知，挤压膨化的苦荞麦片汤汁的a^*值为5.70，红色色度增加，可能是高温高压过程中发生美拉德反应引起苦荞褐变；其余加工方式的苦荞麦片汤汁的L^*值降低，亮度变暗，a^*值为负数，代表绿色程度，碾压烘焙的苦荞麦片汤汁的a^*值较低，b^*值较高。苦荞麦片汤汁的色泽变化涉及苦荞中酚类物质在多酚氧化酶作用下氧化生成醌类物质，使其颜色变暗；叶绿素的变化；美拉德反应产生的褐变和苦荞中芦丁在芦丁转化酶的作用下酶解为深绿色的槲皮素等复杂的化学反应^[22]，有待进一步研究。

2.4 不同加工方式对苦荞麦片味觉的影响

2.4.1 苦荞麦片电子舌主成分分析

电子舌数据分析中第一主成分和第二主成分代表了样品信息的百分比，主要为考察选取的两个主成分是否能代表全部样品的大部分信息，一般两者之和大于80%即可说明可以代表样品的大部分信息。电子舌的交叉互感性传感器主要识别样品中的离子、中性物质等。主成分分析是一种统计学分析手段，其分析结果不是指具体的某种物质或某几种物质。不同加工方式下苦荞麦片主成分分析图见图1，第一主成分和第二主成分的总贡献率达到98.9%左右，识别指数为91，足以收集特征信息。图中01，02，03分别代表蒸熟压片微波干燥、原麦碾压烘焙干燥和挤压膨化处理的苦荞麦片，可见3种不同加工处理的苦荞麦片分别聚类位于PCA图中的不同区域，说明其在电子舌味觉分析上有所不同。

2.4.2 苦荞麦片电子舌味觉及其相似性分析

试验所用Astree电子舌包括一台自动进样器，用于对传感器进行重复测定；一个液体传感器阵列（7-sensor array #5）；一个仪器主机，用于传感器数据采集；一个高级的化学统计学软件包。电子舌能够对滋味和通常溶解在液体中的有机和无机化学物进行分析。电子舌有一个由7个不同交叉敏感的传感器组成的阵列，包括传感器AHS（酸味）、PKS、CTS（咸味）、NMS（鲜味）、CPS、ANS（甜味）、SCS（苦味）。电子舌将这些滋味属性的范围定义在0～12之间，从滋味感知最弱到滋味感知最强。在一个给定的滋味属性轴上，不同样品的相关定位根据它们的滋味感知数值可以对样品进行分类，并对样品进行比较。

由表4可知，蒸熟压片、微波干燥的苦荞麦片的酸味值最小，苦味值和鲜味值最高；原麦碾压、烘焙干燥的苦荞麦片的酸味值最高，苦味值最小；挤压膨化的苦荞麦片的咸味值和甜味值最高，鲜味值最小。有研究表明苦荞的主要苦味和呈色物质是黄酮类化合物，且主要物质可能是芦丁^[21]，本研究结果表明苦荞麦片的苦味与黄酮含量无正相关性，可能是不同加工方式中苦荞黄酮类物质芦丁分解变化以及褐变产生了其他苦味物质所致；甜味值变化可能是因为加工过程中部分荞麦淀粉分解成小分子糖类物质；鲜味值变化可能是部分蛋白降解成呈鲜味氨基酸，含量有差异所致；咸味值变化可能是因为不同加工方式苦荞麦片之间呈咸味特性的Na⁺含量存在差异；酸味值变化可能是不同加工方式生成酸性物质和呈酸味氨基酸，含量有差异所致^[23-25]。由表5可知，挤压膨化的苦荞麦片与原麦碾压、烘焙干燥的苦荞麦片距离值最小，说明在口感滋味上相近，与蒸熟压片、微波干燥的苦荞麦片滋味相差较大。

2.5 不同加工方式对苦荞麦片风味物质的影响

2.5.1 苦荞麦片电子鼻主成分分析

不同加工方式下苦荞麦片电子鼻主成分分析图见图2，第一主成分和第二主成分的总贡献率达到95%左右，识别指数为90，足以收集特征信息。图中01，02，03分别代表蒸熟压片微波干燥苦荞麦片、原麦碾压烘焙干燥苦荞麦片、挤压膨化苦荞麦片处理样，可见不同加工方式下苦荞麦片样品分别聚类在 PCA图中的不同区域，没有重叠，表明这3种加工方式的苦荞麦片样品在挥发性风味成分上存在一定的差异。

2.5.2 苦荞麦片电子鼻风味物质定性分析

不同加工方式下苦荞麦片电子鼻色谱图见图3～图5，MXT-5-FID1和MXT-1701-FID2是电子鼻的两个检测器，不同加工方式下苦荞麦片气味的定性分析见表6～表8。表6～表8中信息包括样品在两个检测器上分别对应的保留时间、峰面积、面积占比、风味物质及其相关指数。苦荞及其加工品都具有特征香气^[24]，由表6～表8可知，苦荞麦片挥发性风味物质有烷烃类、酯类、醛类、酮类、醇类、吡啶类、酚类等。从色谱图中可以直观地看出，蒸熟压片微波干燥、原麦碾压烘焙干燥的苦荞麦片与挤压膨化的苦荞麦片在风味物质上有明显差异。蒸熟压片微波干燥、原麦碾压烘焙干燥的苦荞麦片色谱图上在保留时间30 s内出现的峰少且峰面积值较小，说明其挥发性物质较少且含量较低；而挤压膨化的苦荞麦片色谱图上在保留时间30～40 s内出现的峰较多且峰面积值较大，表明其挥发性物质较多且含量较高。此外，3种苦荞麦片色谱图上在保留时间84 s左右出现一个明显的特征峰，经比对，此挥发性物质很可能是甲基丁香油酚。

由表6可知，蒸熟压片微波干燥的苦荞麦片中共检测到相关指数60以上的挥发性物质33种，其中醇类物质6种，酯类物质5种，酮类物质4种，醛类物质3种，呋喃类物质2种，烷烃类物质4种，烯烃类物质2种，酚类物质2种，有机酸类2种，吡啶类物质1种，苯类物质1种，胺类物质1种。色谱图上保留时间在84 s左右出现的特征峰面积占比较大，经电子鼻比对，此挥发性物质很可能是甲基丁香油酚，其相关指数可达92.97。

由表7可知，原麦碾压烘焙干燥的苦荞麦片中共检测到相关指数60以上的挥发性物质29种，其中醇类物质4种，酯类物质4种，酮类物质3种，醛类物质2种，呋喃类物质2种，烷烃类物质4种，烯烃类物质3种，酚类物质2种，有机酸类1种，苯类物质3种，胺类物质1种。较蒸熟压片微波干燥的苦荞麦片挥发性醇类、酯类、醛类物质减少，但烯烃类和苯类物质增加。同样，色谱图上保留时间在84 s左右出现的特征峰面积占比大于35%，经电子鼻比对，此挥发性物质很可能是甲基丁香油酚，其相关指数可达85.09。

由表8可知，挤压膨化的苦荞麦片中共检测到相关指数50以上的挥发性物质54种，其中醇类物质9种，酯类物质9种，酮类物质3种，醛类物质6种，呋喃类物质2种，烷烃类物质12种，烯烃类物质3种，酚类物质2种，有机酸类2种，苯类物质2种，胺类物质1种，还有噻唑、吡嗪和喹啉。较蒸熟压片微波干燥和原麦碾压烘焙干燥的苦荞麦片挥发性醇类、酯类、醛类，尤其是烷烃类物质增多，且有噻唑、吡嗪和喹啉。色谱图上出现的特征峰面积占比较大的挥发性物质很可能是丙醇、二氯甲（乙）烷、3-甲基丁醛、醋酸异丙酯、甲基丁香油酚等。

3 结论

不同加工方式制备的苦荞麦片在总黄酮含量、吸水率、色泽、味觉、挥发性风味物质上均存在差异。原麦碾压烘焙干燥的苦荞麦片的总黄酮含量较高；挤压膨化的苦荞麦片的吸水率高于其他加工方式的苦荞麦片，但褐变程度较高；此外，挤压膨化的苦荞麦片的甜味值较高，风味物质较多。在生产苦荞麦片的应用上，可根据实际情况选择合适的加工方式。

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