吳曉江,范浩偉,付桂明*,萬(wàn)茵,劉成梅*

1(南昌大學(xué) 食品學(xué)院,中德食品工程中心,江西 南昌,330006) 2(南昌大學(xué) 食品學(xué)院,食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西 南昌,330006)

苦蕎麥,又名韃靼蕎麥,是我國(guó)為數(shù)不多的藥食同源作物,富含蛋白質(zhì)、脂肪、維生素和礦物質(zhì)。相比甜蕎麥,苦蕎麥含有更加豐富的黃酮類物質(zhì),例如蘆丁、槲皮素、山奈酚等,其中蘆丁和槲皮素含量占苦蕎麥總黃酮含量的70%～90%。研究表明,苦蕎黃酮具有降血糖、降血脂、降血壓、抗氧化等多種生理功效[1]。此外苦蕎麥還是不含麩質(zhì)的作物,因其卓越的保健和營(yíng)養(yǎng)功效引起了廣泛的關(guān)注。目前已有多種苦蕎麥功能食品,例如：苦蕎麥面條、苦蕎茶、苦蕎麥餅干、苦蕎麥面包等[2]。

目前苦蕎的利用主要以苦蕎粉為主。但苦蕎粉不含麩質(zhì)無(wú)法形成面筋網(wǎng)絡(luò),因此必須同小麥粉混合才能形成合格的面團(tuán)來(lái)生產(chǎn)饅頭、面包、面條等食物[3]。苦蕎粉在工業(yè)生產(chǎn)中被分級(jí)為麩皮粉、蕎芯粉和蕎麥全粉。蕎麥麩皮粉因富含黃酮類物質(zhì)而被廣泛應(yīng)用在蕎麥保健食品的生產(chǎn)上,相反蕎麥芯粉因缺乏黃酮類物質(zhì)而被視作副產(chǎn)物,造成資源的浪費(fèi)[4]。與大多數(shù)天然淀粉及谷物粉一樣,天然蕎麥粉的理化性質(zhì)較差,導(dǎo)致加工性能較差,比如：吸水性差,水溶性差,且成糊之后易脫水、老化,無(wú)法滿足工業(yè)需求,因此利用率很低[2,5]。對(duì)蕎麥粉進(jìn)行改性修飾有利于提高蕎麥粉的利用率。其中,物理改性因安全、經(jīng)濟(jì)、易操作而受青睞。已有多種物理改性手段用于對(duì)蕎麥粉的改性,例如：擠壓法、濕熱法、高壓蒸氣、烘烤等,這些改性手段均能夠?qū)κw麥淀粉或蕎麥粉的理化性質(zhì)進(jìn)行修飾和改善[2,5-6]。

過(guò)熱蒸氣是一種溫度高于飽和點(diǎn)或沸點(diǎn)的蒸氣,具有傳熱效率高、低氧化的特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用在原料的干燥、酶的鈍化、凈化等方面[7]。HU等[8]研究表明,過(guò)熱蒸氣對(duì)馬鈴薯淀粉的理化及消化性質(zhì)有顯著影響。LIU等[9]采用過(guò)熱蒸氣對(duì)不同來(lái)源的淀粉進(jìn)行改性,能夠顯著改變淀粉的溶脹和流變特點(diǎn)。但是關(guān)于過(guò)熱蒸氣改性對(duì)苦蕎粉的理化性質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)性質(zhì)的影響鮮有報(bào)道。本研究以苦蕎麥全粉(苦全)和苦蕎麥芯粉(苦芯)為原料,采用不同溫度的過(guò)熱蒸氣進(jìn)行改性處理,研究過(guò)熱蒸氣處理對(duì)苦蕎粉的糊化性質(zhì)、熱力學(xué)性質(zhì)、體外消化能力以及對(duì)蕎麥的多酚含量及抗氧化性質(zhì)的影響,以期為其應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

實(shí)驗(yàn)所用苦蕎全粉(苦全)和苦蕎芯粉(苦芯)由云南中金特色食品有限公司提供,其中苦蕎全粉是過(guò)40目(425 μm)后的級(jí)分,苦蕎芯粉為60目(250 μm)后的級(jí)分。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 過(guò)熱蒸氣處理苦蕎粉的樣品制備

稱取12 g苦蕎全粉和苦蕎芯粉置于過(guò)熱蒸氣發(fā)生裝置樣品室內(nèi),分別在110、130、150 ℃條件下處理10 min,冷卻至室溫后裝至自封袋中,室溫存放于干燥器中,用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。過(guò)熱蒸氣處理之后的樣品分別標(biāo)記為：苦全110,苦全130,苦全150,苦芯110,苦芯130,苦芯150。

1.2.2 苦蕎粉糊化性質(zhì)測(cè)定

使用RVA-TEC快速黏度分析儀,測(cè)定樣品的糊化性質(zhì)[10]。準(zhǔn)確稱取3.0 g樣品加至鋁桶中,然后加入25 mL蒸餾水,在運(yùn)行程序之前,用塑料槳將樣品手動(dòng)混合均勻,避免出現(xiàn)結(jié)團(tuán)。開(kāi)始運(yùn)行,程序參數(shù)如下：攪拌速度960 r/min,保持10 s,之后保持160 r/min。50 ℃保持1 min,以12 ℃/min速率勻速升溫至95 ℃,保溫2 min 30 s,然后再以相同速率降溫至50 ℃,保溫2 min。樣品的糊化特性曲線、糊化溫度、峰值黏度、最終黏度、崩減值、回生值均由軟件自行記錄。

1.2.3 苦蕎粉熱力學(xué)性質(zhì)測(cè)定

稱取3 mg樣品置于鋁盤中,用微量調(diào)節(jié)注射器加入10.5 μL蒸餾水[m(樣品)∶m(水)=1∶3.5]。密封樣品盤,并在室溫下放置24 h以平衡樣品。以空盤作為參比。掃描溫度和升溫速率為30～120 ℃,10 ℃/min。每個(gè)樣品平行測(cè)試3次。

1.2.4 體外消化能力測(cè)定

采用ENGLYST等[11]方法,略加修改。根據(jù)苦蕎粉淀粉含量確保所稱取的樣品所含淀粉含量均為200 mg并將其置于錐形瓶中,加入15 mL醋酸鈉溶液(0.2 mol/L,CaCl21 mmol/L,pH 5.2)。將上述溶液置于37 ℃下平衡5 min,向其中加入6顆玻璃球(直徑5 mm),再加入5 mL的混合酶(α-淀粉酶和糖化酶，酶活力分別為：120和80 U/mL)。樣品進(jìn)行37 ℃溫水浴,轉(zhuǎn)速為150 r/min。分別在20、120 min吸取500 μL水解液,立即加入4 mL的無(wú)水乙醇滅酶。離心后取上清液用葡萄糖氧化酶法測(cè)定其中的葡萄糖含量。每個(gè)樣品平行進(jìn)行3次?？焖傧矸?ready digestible starch，RDS)、緩慢消化淀粉(slowly digestible starch，SDS) 、抗性淀粉(resistant starch，RS)含量計(jì)算見(jiàn)公式(1)、(2)和(3):

(1)

(2)

(3)

式中：mFG，樣品中葡萄糖質(zhì)量，mg；mG20，淀粉酶水解20 min時(shí)產(chǎn)生的葡萄糖質(zhì)量，mg；mG120，淀粉酶水解120 min時(shí)產(chǎn)生的葡萄糖質(zhì)量，mg；mTS，總淀粉質(zhì)量，mg。

1.2.5 掃描電鏡(SEM)

將樣品用雙面膠固定在載物臺(tái)上,噴金處理之后置于SEM下進(jìn)行觀察。儀器參數(shù)設(shè)置為：20 kV,放大2 000倍,觀察樣品微觀形態(tài)。

1.2.6 游離多酚、可溶性共軛多酚和結(jié)合多酚的提取及含量測(cè)定

參考GONG等[12]的方法,并有一定程度的修改,具體如下：

1.2.6.1 游離多酚的提取

準(zhǔn)確稱取2 g樣品置于50 mL離心管中,加入30 mL 80%預(yù)冷的丙酮,冰水浴超聲10 min。然后在4 ℃下,2 500×g離心10 min。用圓底燒瓶收集上清液,殘?jiān)儆帽貜?fù)提取2次。合并所有上清液,在45 ℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至無(wú)溶劑殘留。加適量蒸餾水后用超聲波輔助溶解,轉(zhuǎn)移至容量瓶中定容至10 mL,獲得可溶性多酚,避光-20 ℃保存。將可溶性多酚提取液用濃鹽酸調(diào)至pH 2,然后加入20 mL己烷,渦旋2 min,4 ℃下,2 500×g下離心10 min,除去上層液體。往下層混合物中加入20 mL乙酸乙酯,渦旋2 min,于4 ℃下2 500×g離心10 min,用圓底燒瓶(燒瓶外部包裹鋁箔,內(nèi)部充氮?dú)?收集乙酸乙酯提取物,再重復(fù)提取4次。合并乙酸乙酯提取液,在45 ℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至無(wú)溶劑殘留。加適量的甲醇后超聲輔助溶解,定容至5 mL,于-40 ℃下儲(chǔ)存?zhèn)溆谩Ｃ總€(gè)樣品平行提取3次。

1.2.6.2 可溶性共軛多酚的提取

將1.2.6.1中用乙酸乙酯提取之后的剩余部分用10 mL 2 mol/L NaOH溶液室溫下避光消化1 h(充氮?dú)?。用濃鹽酸調(diào)至pH 2,然后加入20 mL己烷,渦旋2 min,接著于4 ℃下2 500×g離心10 min,除去上層脂肪后,加入20 mL乙酸乙酯,渦旋2 min后,于4 ℃下2 500×g離心10 min,用圓底燒瓶收集乙酸乙酯提取物,再重復(fù)提取4次。合并乙酸乙酯提取液,在45 ℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至無(wú)溶劑殘留。加適量的甲醇后用超聲波輔助溶解,定容至5 mL,于-40 ℃下儲(chǔ)存?zhèn)溆?。每個(gè)樣品平行提取3次。

1.2.6.3 結(jié)合多酚的提取

準(zhǔn)確稱取0.5 g樣品至50 mL離心管中,加入10 mL 80%預(yù)冷丙酮,超聲10 min后離心(4 ℃下2 500×g離心10 min),重復(fù)3次(棄上清液)。將提取完可溶性多酚后的殘?jiān)玫獨(dú)獯蹈蓺埩舻谋?。然后?0 mL 2 mol/L的NaOH溶液于該殘?jiān)?并用氮?dú)獬錆M離心管,旋緊蓋子后在室溫下平板振搖消化1 h。然后加入濃鹽酸調(diào)節(jié)pH至2,加入20 mL己烷,渦旋2 min后,于4 ℃下,2 500×g離心10 min,除去上層脂肪。往下層混合物加入20 mL乙酸乙酯,渦旋2 min后,再次于4 ℃下2 500×g離心10 min,用圓底燒瓶收集乙酸乙酯提取物,再重復(fù)提取4次。合并提取液在45 ℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至無(wú)溶劑殘留。加適量甲醇后超聲輔助溶解,轉(zhuǎn)移到容量瓶中并定容至5 mL,于-40 ℃下儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.6.4 多酚含量的測(cè)定

采用福林酚比色法。取1 mL提取物在12 000×g下離心10 min,取上清液用于后續(xù)測(cè)定。加100 μL多酚提取液或不同稀釋梯度的沒(méi)食子酸溶液(0.00、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.15 mg/mL)于比色管中,加入400 μL去離子水和100 μL福林酚試劑,置于室溫下反應(yīng)6 min。然后按序加入1 mL 7%的Na2CO3溶液和0.8 mL去離子水。渦旋混勻后于室溫下避光放置90 min。待反應(yīng)結(jié)束后取200 μL反應(yīng)液于96孔板中,并在760 nm處測(cè)定吸光度。多酚含量以每100 g樣品干重相當(dāng)于沒(méi)食子酸(GAE)的質(zhì)量表示(mg GAE/100 g DW)。其中,總酚含量等于游離多酚、可溶性共軛多酚和結(jié)合多酚含量的總和。

1.2.7 抗氧化能力測(cè)定

1.2.7.1 ABTS陽(yáng)離子自由基清除力

提取物的ABTS陽(yáng)離子自由基清除力采用RE等[13]的方法。具體如下：準(zhǔn)確稱取192 mg 2,2′-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(2, 2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)，ABTS)與33 mg過(guò)硫酸鉀,用去離子水定容至50 mL,室溫下避光反應(yīng)12 h,完成ABTS陽(yáng)離子自由基母液的配制,然后用蒸餾水稀釋,使A734 nm為(0.7±0.02)。在10 mL離心管中加入100 μL經(jīng)過(guò)適當(dāng)稀釋的酚類提取物,然后加入4 900 μL現(xiàn)配的ABTS陽(yáng)離子自由基溶液?；靹蚝笥?0 ℃下孵浴10 min,然后立刻在734 nm,30 ℃下測(cè)定其吸光度。利用水溶性維生素E(TE)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算提取物的ABTS陽(yáng)離子自由基清除能力,TE的濃度范圍在0～1 200 μmol/L。ABTS陽(yáng)離子自由基清除能力用每克樣品干重相當(dāng)于TE當(dāng)量表示,單位為μmol/(g·L)。

1.2.7.2 FRAP抗氧化能力

鐵還原/抗氧化能力(ferric reducing/antioxidant power，F(xiàn)RAP)采用BENZIE等[14]報(bào)道的方法。FRAP試劑的配制：37 ℃下混合2.5 mL 10 mmol/L 2，4，6-三吡啶基三嗪溶液(用40 mmol/L HCl溶液制備)、2.5 mL 12.024 mmol/L FeCl3溶液和25 mL 300 mmol/L醋酸緩沖液(pH 3.6)。將2.4 mL FRAP試劑與0.1 mL樣品提取液或硫酸亞鐵標(biāo)準(zhǔn)液(0～1.0 mmol/L)混合,在37 ℃下孵育10 min,593 nm下測(cè)定吸光度。結(jié)果以每100 g樣品干重相當(dāng)于硫酸亞鐵的量表示，單位為mmol/(100 g·L)。

1.2.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

圖和表中數(shù)據(jù)均為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差,采用SPSS 16.0進(jìn)行單因素方差分析,采用Ducan進(jìn)行多因素比較,作圖采用Origin 2018軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 過(guò)熱蒸氣處理對(duì)苦蕎粉糊化性質(zhì)影響

糊化特性是淀粉基材料的重要性質(zhì)。不同溫度的過(guò)熱蒸氣處理對(duì)苦蕎粉(苦芯、苦全)的糊化性質(zhì)影響如表1所示。很明顯,除110 ℃處理下苦全和苦芯的峰值黏度和谷值黏度有所下降外,130、150 ℃過(guò)熱蒸氣處理后苦全和苦芯粉的峰值黏度和谷值黏度均顯著增加(P<0.05),并且與處理溫度呈正相關(guān)。過(guò)熱蒸氣處理之后,苦全和苦芯的崩解值和糊化溫度均明顯提升(P<0.05),但隨著處理溫度的提高,其提高幅度呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。與之相反,終值黏度和回生值在過(guò)熱蒸氣處理之后均顯著低于對(duì)照組(P<0.05),且溫度越高下降程度越小。

表1 過(guò)熱蒸氣處理對(duì)苦蕎粉的糊化性質(zhì)影響Table 1 Effect of SS treatment on the pasting properties of tartary buckwheat flours

糊化溫度是淀粉糊化過(guò)程中黏度開(kāi)始增加時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度。苦全和苦芯粉糊化溫度的提高表明過(guò)熱蒸氣處理之后苦蕎粉更不易糊化。崩解值是峰值黏度和終值黏度的差值,是由于膨脹的淀粉顆粒的破裂所致,可反映熱淀粉糊的熱穩(wěn)定性和抗剪切性能。本研究中苦蕎粉崩解值的增加表明苦蕎粉抗剪切能力的下降?；厣悼梢杂脕?lái)衡量老化特性,回生值的顯著降低表明,過(guò)熱蒸氣處理后苦蕎粉冷糊穩(wěn)定性提高且不易發(fā)生短期回生。HU等[8]發(fā)現(xiàn)采用過(guò)熱蒸氣處理后馬鈴薯淀粉的峰值黏度顯著降低,而崩解值、終值黏度和回生值均明顯降低,這一發(fā)現(xiàn)與本研究結(jié)果是相反的。這可能是由于反應(yīng)條件的不同造成的,如處理時(shí)間、樣本的含水量、處理溫度以及淀粉的來(lái)源。作者推測(cè)后續(xù)可以通過(guò)控制過(guò)熱蒸氣處理?xiàng)l件來(lái)生產(chǎn)具有特定糊化性質(zhì)的苦蕎粉。另外,本研究也發(fā)現(xiàn),150 ℃處理下的苦蕎粉具有較高的峰值黏度,較低的回生值,但與對(duì)照組接近的終值黏度,而這一黏度性質(zhì)被認(rèn)為是面條生產(chǎn)的良好特點(diǎn)。

2.2 過(guò)熱蒸氣處理對(duì)苦蕎粉熱力學(xué)性質(zhì)的影響

過(guò)熱蒸氣處理對(duì)苦蕎粉的熱力學(xué)性質(zhì)影響如表2所示。可以看出經(jīng)過(guò)熱蒸氣處理之后,苦蕎粉的起始糊化溫度(Tp)和終止溫度(Tc)均顯著提高(P<0.05),這表明經(jīng)過(guò)熱蒸氣處理后苦蕎粉更不易糊化,這一結(jié)果與RVA測(cè)定結(jié)果一致?？嗍w粉的糊化焓值(ΔH)在過(guò)熱蒸氣處理之后也得到了顯著的增加(P<0.05),并且隨著處理溫度的提高而增加,焓變?cè)礁弑砻鞯矸酆枰盏哪芰吭蕉?淀粉熱穩(wěn)定性越強(qiáng)。

表2 過(guò)熱蒸氣處理對(duì)苦蕎粉熱力學(xué)性質(zhì)的影響Table 2 Effect of SS treatment on the thermal properties of tartary buckwheat flours

在淀粉糊化過(guò)程中,支鏈淀粉的外鏈(雙螺旋堆積成簇狀)會(huì)發(fā)生熔融和解卷。較高的糊化溫度可能與淀粉顆粒中結(jié)晶度的增加有關(guān)。本研究中過(guò)熱蒸氣處理后苦蕎粉的轉(zhuǎn)變溫度的提高表明在淀粉顆粒中可能形成了更加完善的微晶結(jié)構(gòu)。這可能是由于高溫下多酚與淀粉顆粒的結(jié)合度增加,抑制了淀粉的糊化,從而提高了淀粉的糊化溫度。ΔH表示破壞淀粉顆粒中雙螺旋結(jié)構(gòu)所需要的熱量[2,15]。過(guò)熱蒸氣處理之后的苦蕎粉增加的ΔH表明過(guò)熱蒸氣處理可能會(huì)增加苦蕎粉中雙螺旋結(jié)構(gòu)的比例。這可能是因?yàn)檫^(guò)熱蒸氣的處理下淀粉鏈的活動(dòng)性增強(qiáng)發(fā)生重排,從而形成更有序的結(jié)構(gòu)。LIU等[16]的研究中發(fā)現(xiàn)了同樣的現(xiàn)象。

2.3 過(guò)熱蒸氣處理對(duì)苦蕎粉體外消化影響

過(guò)熱蒸氣處理對(duì)苦蕎粉體外消化能力影響結(jié)果如表3所示。經(jīng)過(guò)熱蒸氣處理之后,苦蕎粉(苦全,苦芯)中的RDS和SDS含量顯著降低(P<0.05),但各個(gè)處理溫度之間無(wú)顯著性差異(P>0.05)。相反,過(guò)熱蒸氣處理苦蕎粉中RS顯著增加(P<0.05),但并非溫度依賴性,且不同溫度處理的各組之間無(wú)顯著性差異(P>0.05)。HU等[8]發(fā)現(xiàn)采用100～120 ℃過(guò)熱蒸氣處理馬鈴薯淀粉1 h后,其RS含量顯著增加,而SDS含量顯著降低,這與本研究的發(fā)現(xiàn)相一致,可能原因是較長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)熱蒸氣處理會(huì)降解支鏈淀粉的側(cè)鏈,降解下的側(cè)鏈會(huì)在過(guò)熱蒸氣環(huán)境下運(yùn)動(dòng)、取向結(jié)合在一起形成剛性結(jié)構(gòu),形成抗性淀粉。但該研究中DSC結(jié)果ΔH的變化同本研究結(jié)果相反。過(guò)熱蒸氣處理苦蕎粉中RDS含量的降低,可能是因?yàn)檫^(guò)熱蒸氣處理之后會(huì)導(dǎo)致蛋白的變性,包裹于淀粉顆粒表面,從而降低其RDS含量[17]。另一方面過(guò)熱蒸氣處理可能會(huì)促進(jìn)多酚和淀粉之間的相互作用形成復(fù)合物,從而降低苦蕎粉的消化速率,GUO等[18]采用靜水壓形成淀粉-茶多酚復(fù)合物會(huì)顯著降低淀粉的體外消化速率,但關(guān)于過(guò)熱蒸氣是否能夠促進(jìn)淀粉和多酚的復(fù)合物的形成還需在以后的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行論證。淀粉對(duì)酶的敏感性受多種因素的影響,包括淀粉的來(lái)源、直鏈支鏈淀粉的比例、淀粉顆粒大小,尤其是結(jié)晶結(jié)構(gòu)等[19]。據(jù)報(bào)道SDS主要是由不完美晶粒構(gòu)成,而RS對(duì)應(yīng)結(jié)晶度更高的淀粉[20]。本研究中過(guò)熱蒸氣處理苦蕎粉中RS含量顯著升高,而SDS含量顯著降低,可能是因?yàn)槎虝r(shí)間的過(guò)熱蒸氣處理下,淀粉顆粒內(nèi)部分子鏈運(yùn)動(dòng)能力增加,分子鏈之間的相互作用增強(qiáng),進(jìn)行重新取向,促進(jìn)顆粒的結(jié)晶度的增加。因而造成RS的增加和SDS含量的降低,這也和DSC的結(jié)果相一致。ΔH反映熔解淀粉中的雙螺旋結(jié)構(gòu)所需要的熱量[2,15]。本研究中ΔH的增加,表明短時(shí)間的過(guò)熱蒸氣處理會(huì)增加苦蕎粉中雙螺旋結(jié)構(gòu)的含量?？赡艽龠M(jìn)淀粉顆粒的晶型由不完美趨于完美。總體來(lái)說(shuō),過(guò)熱蒸氣處理對(duì)苦蕎粉的消化影響是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,一方面過(guò)熱蒸氣會(huì)影響淀粉的結(jié)構(gòu),會(huì)促使淀粉鏈內(nèi)和鏈間重排,另一方面過(guò)熱處理還會(huì)影響非淀粉物質(zhì)的變化,如蛋白變性,以及淀粉與非淀粉物質(zhì)之間的相互作用,例如直鏈淀粉-脂肪,淀粉-多酚復(fù)合物的形成等,此外過(guò)熱蒸氣處理還與處理?xiàng)l件例如溫度、含水量,以及淀粉的來(lái)源有關(guān)[8,17]。RS因其潛在的健康功效和功能特性而備受關(guān)注。RS對(duì)人體的消化道、腸道微生物、血膽固醇和血糖控制均具有積極的作用[21]。本研究中過(guò)熱蒸氣處理后苦蕎粉中的RS含量的增加,表明過(guò)熱蒸氣能夠增加苦蕎粉的抗消化能力,增加其健康功效,過(guò)熱蒸氣改性苦蕎粉可能應(yīng)用于健康保健食品方面。

表3 過(guò)熱蒸氣處理對(duì)苦蕎粉體外消化的影響Table 3 Effect of SS treatment on the in vitro digestion ability of tartary buckwheat flours

2.4 過(guò)熱蒸氣處理對(duì)苦蕎粉微觀結(jié)構(gòu)的影響

過(guò)熱蒸氣處理對(duì)苦蕎粉微觀結(jié)構(gòu)的影響如圖1所示,苦蕎粉中淀粉顆粒外部包裹著附加物,據(jù)報(bào)道淀粉顆粒外部的包裹物主要為蛋白質(zhì)[22],包裹的蛋白質(zhì)在一定程度上會(huì)阻礙淀粉與淀粉消化酶的接觸,從而形成天然的屏障。由圖可知,過(guò)熱蒸氣對(duì)苦蕎粉的微觀結(jié)構(gòu)影響并不大,這可能是處理時(shí)間較短所致。HU等[8]采用過(guò)熱蒸氣對(duì)土豆淀粉處理2 h后發(fā)現(xiàn)淀粉顆粒表面出現(xiàn)部分褶皺?？嗳酆涂嘈痉壑g的微觀樣貌并無(wú)顯著區(qū)別,這可能是因?yàn)樘幚頃r(shí)間短對(duì)顆粒的樣貌影響較小所致,作者認(rèn)為苦全粉和苦芯粉是依靠篩分進(jìn)行區(qū)分,兩者的差異主要是在相應(yīng)物質(zhì)的含量方面,因此微觀樣貌區(qū)別可能不是很大。

a-苦芯; b-苦芯110; c-苦芯130; d-苦芯150；e-苦全110; f-苦全130; g-苦全150圖1 過(guò)熱蒸氣處理后苦蕎粉的微觀樣貌(SEM)Fig.1 Microscopic structure of tartary buckwheat flours after SS treatment(SEM)

2.5 過(guò)熱蒸氣處理對(duì)苦蕎粉多酚含量及抗氧化能力影響

不同溫度過(guò)熱蒸氣處理對(duì)苦蕎粉的多酚含量以及抗氧化能力分別見(jiàn)圖2、圖3和圖4。從圖2-d中可以看出,苦全粉中的多酚含量要顯著高于苦芯粉中的多酚含量,前者大約是后者含量的4.2倍多。圖2-a～圖2-c表明,苦蕎粉的多酚主要以游離酚的形式存在,約占總酚含量的92%。經(jīng)過(guò)熱蒸氣處理后,苦蕎粉中的游離酚和總酚含量顯著降低(P<0.05),而可溶性共軛酚和結(jié)合酚的含量卻明顯提高(P<0.05)?；旧?抗氧化能力的變化與多酚含量的變化一致。

圖2 過(guò)熱蒸氣處理對(duì)苦蕎粉多酚含量影響Fig.2 Effect of SS treatment on the phenolics content of Tartary buckwheat flours

圖3 過(guò)熱蒸氣處理對(duì)苦蕎粉ABTS陽(yáng)離子自由基清除能力影響Fig.3 Effect of SS treatment on the ABTS cation radical scavenging ability of tartary buckwheat flours

圖4 過(guò)熱蒸氣處理對(duì)苦蕎粉FRAP能力影響Fig.4 Effect of SS treatment on the FRAP antioxidant ability of tartary buckwheat flours

膳食中的多酚根據(jù)其與食品基質(zhì)的結(jié)合情況可以分為可溶性游離多酚,可溶性共軛多酚和不溶性結(jié)合多酚3類,總酚含量等于3者含量之和。其中,游離多酚以游離形式存在于植物細(xì)胞液泡中,而可溶性共軛多酚指的是與糖和其他低分子組分如脂肪酸以共價(jià)鍵或酯化結(jié)合的多酚,結(jié)合多酚指的是通過(guò)化學(xué)共價(jià)鍵,氫鍵及疏水相互作用與植物食品基質(zhì)中的細(xì)胞壁的不溶性高分子底物相連的多酚[23]。據(jù)報(bào)道,谷物中的多酚大多以不溶性的結(jié)合多酚形式存在。據(jù)報(bào)道玉米、小麥和水稻中分別有約85%、75%和62%的酚類物質(zhì)以結(jié)合多酚形式存在。因此在大部分的谷物中結(jié)合多酚是其抗氧化活性的主要貢獻(xiàn)部分[24]。與大多數(shù)的谷物多酚組成相反,苦蕎麥中的多酚主要以游離多酚的形式存在,這與GUO等[25]和WU等[1]的研究結(jié)果相一致。由于蕎麥中的酚類物質(zhì)主要集中在胚和糊粉層,因此苦全粉的酚類物質(zhì)含量顯著高于苦芯粉中的含量。過(guò)熱蒸氣處理之后苦蕎粉中的游離多酚含量顯著降低,且110 ℃時(shí)對(duì)多酚的破壞作用最強(qiáng),130、150 ℃處理組之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。游離多酚含量的降低主要是在高溫條件多酚的不穩(wěn)定分解和氧化造成的[26],在苦蕎粉中由于92%的多酚是游離多酚,且游離多酚的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于結(jié)合多酚和可溶性共軛多酚的含量,因此經(jīng)過(guò)熱蒸氣處理后苦蕎粉中的總酚含量亦顯著降低。ZIELINSKI等[27]采用擠壓機(jī)處理苦蕎籽發(fā)現(xiàn)160 ℃擠壓處理的破壞作用要強(qiáng)于200 ℃擠壓處理的作用。這與本研究中110 ℃對(duì)多酚的破壞作用強(qiáng)于130、150 ℃的破壞作用結(jié)果類似。這可能是因?yàn)?個(gè)處理?xiàng)l件下苦蕎粉所處環(huán)境的不同造成,比如氧氣含量、傳熱速率等,但有待進(jìn)一步研究。ZHANG等[28]的發(fā)現(xiàn)焙烤、高壓蒸氣和微波加熱等不同的熱處理之后,蕎麥中的總酚含量和抗氧化都顯著下降。JAMBREC等[29]發(fā)現(xiàn)高壓蒸氣處理能夠降低甜蕎麥粉中游離酚的含量但增加結(jié)合酚的含量,這一發(fā)現(xiàn)與本文的結(jié)果相一致。WU等[7]采用發(fā)現(xiàn)短時(shí)間的過(guò)熱蒸氣處理能夠增加大米中游離酚含量但是對(duì)結(jié)合多酚沒(méi)顯著影響。由此可以看出過(guò)熱蒸氣對(duì)多酚的影響與時(shí)間和處理溫度緊密相關(guān)。本文中的結(jié)果作者推測(cè)可能是過(guò)熱蒸氣能夠削弱結(jié)合多酚與細(xì)胞壁組分(如纖維素、半纖維素、木質(zhì)素)之間的醚鍵或酯鍵從而增加結(jié)合多酚含量的提取率,同時(shí)由于較長(zhǎng)時(shí)間的熱處理苦蕎多酚發(fā)生降解因而游離多酚含量明顯降低,另一方面過(guò)熱蒸氣處理可能會(huì)促進(jìn)游離多酚與糖,脂肪酸等小分子之間的酯化或共價(jià)結(jié)合,因而增加可溶性共軛多酚的含量。GONG等[12]的研究表明,熱處理之后糙米中的可溶性共軛多酚含量降低,推測(cè)可能是因?yàn)闊峒庸?dǎo)致可溶性共軛多酚與大分子之間的結(jié)合造成其含量的降低。PARRA等[30]發(fā)現(xiàn)熱加工會(huì)顯著增加游離酚酸和共軛酚酸的含量,但降低結(jié)合酚酸含量。熱處理對(duì)酚類物質(zhì)的影響取決于加工方法、全谷物的種類和品種[12]。據(jù)報(bào)道,不溶性酚類在預(yù)防結(jié)腸癌等腸道疾病中起著重要作用,因?yàn)樗茉谖负湍c道消化中存活并到達(dá)結(jié)腸。相反,游離酚和可溶性共軛酚類物質(zhì)主要在上消化道中發(fā)揮生理作用[24]。從某種意義上說(shuō),酚類物質(zhì)的合理分布更有利于人體健康。很明顯過(guò)熱蒸氣處理能明顯改變苦蕎粉中酚類物質(zhì)的分布。

3 結(jié)論

本研究采用過(guò)熱蒸氣對(duì)苦蕎粉進(jìn)行改性,結(jié)果表明過(guò)熱蒸氣對(duì)苦蕎粉的理化和營(yíng)養(yǎng)性質(zhì)有顯著影響。過(guò)熱蒸氣能夠顯著增加苦蕎粉的峰值黏度和谷值黏度；顯著降低苦蕎粉的回生值,這表明過(guò)熱蒸氣處理后降低了苦蕎粉的短期老化,這一性質(zhì)被視作面條生產(chǎn)的良好品質(zhì)。DSC和體外消化試驗(yàn)結(jié)果表明,過(guò)熱蒸氣可以顯著提高苦蕎粉的熱穩(wěn)定性,可能會(huì)通過(guò)促進(jìn)苦蕎粉淀粉內(nèi)部分子發(fā)生重排和促使多酚或脂質(zhì)與淀粉形成復(fù)合物從而顯著降低苦蕎粉中RDS和SDS的含量,提高RS的含量,提高苦蕎粉的健康營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。另一方面過(guò)熱蒸氣處理能夠改變苦蕎粉的酚類組成,可以降低苦蕎粉中的游離酚含量,增加可溶性共軛酚和結(jié)合酚的含量,但過(guò)熱蒸氣處理顯著降低了苦蕎粉中總酚的含量,且110 ℃下的破壞作用更強(qiáng),為探究多酚的具體變化,后續(xù)實(shí)驗(yàn)可以采用液質(zhì)聯(lián)用等技術(shù)對(duì)具體組分進(jìn)行測(cè)定?？傊^(guò)熱蒸氣能夠明顯改變苦蕎粉的理化性質(zhì),可以作為一種新型高效的物理改性手段,改性后苦蕎粉擁有較高的RS含量,這為苦蕎粉在功能食品的應(yīng)用提供可能。在下一步的實(shí)驗(yàn)中擬采用苦蕎淀粉作為原料進(jìn)行改性研究,以探究過(guò)熱蒸氣改性苦蕎粉的內(nèi)在機(jī)理。