焙烤溫度對藜麥理化特性的影響

聶攀，曾輝，陸軍，鐘苓玥，朱創(chuàng)，宋立華*

（1.上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海 200240；2.中國科學(xué)院上海植物逆境生物學(xué)研究中心，上海 201602）

藜麥（Chenopodium quinoa Willd.）是一種類谷物食品，原產(chǎn)于南美安第斯地區(qū)。與其他谷物相比，藜麥蛋白質(zhì)含量較高，且含有多種必需氨基酸（特別是賴氨酸），血糖生成指數(shù)較低，富含多種不飽和脂肪酸；此外，藜麥還含有酚類、三萜皂苷、植物甾醇、類胡蘿卜素等生物活性物質(zhì)，對肥胖、糖尿病、心血管疾病等多種慢性疾病具有一定的預(yù)防作用[1]。由于藜麥不含有麩質(zhì)，適宜素食者、運動員、老年人，特別是乳糜瀉患者等特定人群[2]。

目前，藜麥加工產(chǎn)品多以初級形式（原糧）為主，有少量以藜麥與其它谷物混合后進行焙烤、蒸制、煮制、炒制或擠壓等熟化處理制成的深加工產(chǎn)品[3]。已有研究表明，不同熟化工藝對藜麥活性成分的影響不同：蒸煮會降低藜麥酚類物質(zhì)的含量，改變酚類物質(zhì)的組成，影響藜麥的抗氧化活性[4]；微波焙烤可顯著改變藜麥中總酚和黃酮的含量及抗氧化活性，低功率時總酚含量和抗氧化活性隨著焙烤時間的增加而增多，而高功率則反之，總黃酮含量與焙烤功率和時間呈負(fù)相關(guān)[5]。表明加熱方式及加熱溫度對藜麥活性成分及抗氧化活性影響較大。

焙烤是谷物食品（如面包和蛋糕）常用且重要的加工方式，在面包和蛋糕等產(chǎn)品制作中，焙烤可使食品物料產(chǎn)生復(fù)雜的美拉德反應(yīng)，生成特殊的香味物質(zhì)，然而不同的焙烤時間和溫度，對焙烤食品的品質(zhì)特性及揮發(fā)性物質(zhì)的影響有所不同[6]；其中，加工溫度是影響藜麥制品功能性物質(zhì)含量及其活性的重要因素，研究發(fā)現(xiàn)高溫焙烤（190℃，30 min）能提高藜麥的抗氧化特性[7]，但也有研究發(fā)現(xiàn)高溫處理后藜麥的酚類物質(zhì)與抗氧化活性損失更多[8]。可見不同焙烤溫度對藜麥理化特性的影響尚需要進一步研究。因此，本文研究不同焙烤溫度對藜麥活性成分、色澤、氣味及抗氧化活性等的影響，為藜麥深加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

藜麥（青藜一號）：青海省海西蒙古族藏族自治州烏蘭縣；無水乙醇、福林酚、高氯酸、香草醛（C8H8O3）、三氯化鋁、碳酸鈉、冰醋酸（均為分析純）：國藥集團化學(xué)試劑有限公司；95%蘆丁、齊墩果酸、沒食子酸（均為分析純）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；羥自由基檢測試劑盒（A018-1-1）、總抗氧化能力檢測試劑盒（A015-3-1）：南京建成生物工程研究所。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-2486紫外分光光度計：上海安譜科學(xué)儀器有限公司；HWS24型恒溫水浴鍋：上海一恒科技有限公司；THC型數(shù)控超聲波提取機：濟寧天華超聲電子儀器有限公司；LegendMicro17高速離心機：德國Thermo Fisher公司；DR-3000系列酶標(biāo)分析儀：無錫華衛(wèi)德朗儀器有限公司；PL203電子天平：梅特勒-托利多儀器有限公司；BJ-800A粉碎機：德清拜杰電器有限公司；c-Nose電子鼻：上海保圣實業(yè)發(fā)展有限公司；EBJ6D-Z電烤箱：德瑪仕（德國）有限公司；CI6X分光光度儀：愛色麗（上海）色彩儀器商貿(mào)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 焙烤工藝條件

1.3.1.1 焙烤步驟

藜麥→除雜→焙烤→粉碎→過篩。

1.3.1.2 焙烤溫度條件

根據(jù)預(yù)試驗結(jié)果將焙烤時間設(shè)置為20 min，焙烤溫度分別設(shè)置為 100、110、120、130、140、150 ℃，將焙烤后的藜麥磨粉，過80目篩，于4℃下保存。

1.3.2 藜麥功能性成分的測定

1.3.2.1 多酚含量的測定

采用Folin-Ciocalteu比色法[9]測定多酚的含量：準(zhǔn)確稱取藜麥粉0.100 g，加入1.8 mL 70%乙醇溶液并混勻，30℃超聲提取 30 min，4 000 r/min離心 10 min，取上清液0.1 mL，加入1 mL福林酚試劑、0.6 mL 8% Na2CO3溶液、0.1 mL蒸餾水，充分混勻，30℃下避光靜置1 h，在760 nm波長處測定吸光度，平行重復(fù)3次，結(jié)果以沒食子酸當(dāng)量（mg/100 g）計算。

1.3.2.2 黃酮含量的測定

參考董晶等[10]的方法：準(zhǔn)確稱取藜麥粉0.200g，加入10mL80%乙醇溶液，混勻后于50℃、超聲提取30 min，4 000 r/min離心5 min，取上清液0.2 mL，加入0.1 mol/L三氯化鋁溶液2 mL、1 mol/L乙酸鉀溶液3 mL，然后用80%乙醇溶液定容至10 mL，搖勻，室溫放置30 min后，于405 nm波長下測定吸光值，平行重復(fù)3次，結(jié)果以蘆丁當(dāng)量（mg/100 g）計算。

1.3.2.3 皂苷含量的測定

參考杜靜婷[11]的方法：準(zhǔn)確稱取1.000 g藜麥粉，加入 40 mL 90%乙醇水溶液[料液比 1∶40（g/mL）]，混勻后于30℃、超聲提取33 min，6 000 r/min離心15 min，取上清液1 mL于10 mL試管中水浴干燥，加入5%香草醛-冰醋酸0.2 mL和高氯酸0.8 mL，60℃水浴加熱15 min后，冰水浴5 min，加入5 mL冰醋酸稀釋，避光靜置15 min，在545 nm下測定吸光值，平行重復(fù)3次，結(jié)果以齊墩果酸當(dāng)量（mg/100 g）計算。

1.3.3 色度分析

將熟化后的藜麥粉過80目篩，采用CI6X分光光度儀測定其L*值、a*值、b*值，平行重復(fù)3次。

1.3.4 揮發(fā)性成分分析

將熟化后的藜麥粉過80目篩，分別取5.000 g置于50 mL頂空瓶中，加蓋密封，室溫放置30 min使其內(nèi)部的揮發(fā)性成分達到平衡狀態(tài)，插入電子鼻探頭吸取頂端空氣分析測定其中的揮發(fā)性物質(zhì)。電子鼻測定參數(shù)：清洗時間120 s，樣品準(zhǔn)備時間10 s，測定時間60 s，載氣流速120 mL/min，每組樣品重復(fù)測定3次。

1.3.5 焙烤對藜麥抗氧化活性的影響

1.3.5.1 總抗氧化活性的測定

準(zhǔn)確稱取27.8 mg FeSO4·7H2O，溶解并定容到1 mL，取適量上述 FeSO4·7H2O 溶液稀釋至 0.15、0.30、0.60、0.90、1.20 mmol/L 和 1.50 mmol/L。再準(zhǔn)確稱取0.500 g藜麥粉，加入2 mL生理鹽水，在冰水浴中機械勻漿后于4℃、12 000 r/min離心5 min，取上清液，然后按照總抗氧化能力檢測試劑盒（ferric reducing ability of plasma，F(xiàn)RAP法）說明進行測定，每組重復(fù)3次。

1.3.5.2 羥自由基清除能力的檢測

稱取0.500g藜麥粉，加入2mL生理鹽水，機械勻漿5 min后于4℃、12 000 r/min離心5 min，取上清液，按照羥自由基檢測試劑盒說明進行測定，每組重復(fù)3次。

1.4 統(tǒng)計與分析

用IBM SPSS Statistics 21軟件進行數(shù)據(jù)處理與分析，所有數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示，進行單因素方差分析（ANOVA），通過LSD多重比較檢測各組平均值之間的差異，并分別以P＜0.05和P＜0.01作為差異顯著性和極顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用GraphPad Prism 8.2.1軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 焙烤溫度對藜麥多酚、黃酮及皂苷含量的影響

不同焙烤溫度對藜麥多酚、黃酮及皂苷含量的影響結(jié)果見圖1。

圖1 不同焙烤溫度對藜麥多酚、黃酮及皂苷含量的影響Fig.1 Effects of different baking temperatures on the contents of polyphenols,flavonoids and saponins in quinoa

由圖1a可知，未熟化（CK組）藜麥多酚含量為（495.67±19.94）mg/100 g，高于內(nèi)蒙古藜麥多酚含量[（226.77±1.94）mg/100 g][9]，經(jīng)不同溫度焙烤后，藜麥多酚含量較未焙烤組藜麥均顯著下降（P＜0.05），但經(jīng)焙烤處理的藜麥多酚含量隨溫度升高呈先下降后上升的趨勢；其中，130℃下藜麥多酚含量損失最多，損失率達29.3%，而150℃焙烤處理后藜麥多酚損失最少（損失率為16.3%）。研究表明，多酚類物質(zhì)熱穩(wěn)定性有限，在高溫條件下易發(fā)生降解、氧化或聚合等[12]，因此在一定溫度范圍內(nèi)隨著溫度的升高多酚含量呈降低趨勢。然而隨著焙烤溫度的進一步升高（≥130℃），多酚含量反而呈上升趨勢，這可能是因為高溫（＞130℃）會促進細胞熱降解和結(jié)合型多酚物質(zhì)的釋放，同時焙烤過程中可能產(chǎn)生新的酚類物質(zhì)，也可能會導(dǎo)致多酚物質(zhì)的累積[13-14]。Carciochi等[15]也發(fā)現(xiàn)較高的焙烤溫度可提高藜麥酚類物質(zhì)的含量，與本研究結(jié)果相似。此外，與蕎麥等傳統(tǒng)谷物相比，藜麥中的酚類物質(zhì)隨焙烤溫度升高的損失較少[16]，體現(xiàn)出藜麥特殊的營養(yǎng)和加工特性。

由圖1b可知，CK組藜麥黃酮含量為（528.27±28.90）mg/100 g，高于山西藜麥黃酮含量[（264.83±0.35）mg/100 g][17]，焙烤溫度為100℃時，藜麥黃酮含量與CK組相比無顯著性差異（P＞0.05）；當(dāng)焙烤溫度超過 110℃時，黃酮含量顯著下降（P＜0.05），在 110℃～150℃時，隨著焙烤溫度的升高，藜麥黃酮含量分別降低了19.45%、19.75%、19.93%、27.25%和29.94%，這主要是由于黃酮類物質(zhì)熱穩(wěn)定性差，在加熱過程中易發(fā)生降解而導(dǎo)致其含量降低[18-19]。

由圖1c可知，CK組藜麥皂苷含量為（723.05±14.39）mg/100 g，高于甘肅藜麥皂苷含量[（506.00±8.00）mg/100 g][20]，相較于CK組，不同焙烤溫度下藜麥皂苷含量均顯著降低（P＜0.05）；其中，100℃和 120℃下皂苷含量分別減少了24.58%和21.57%（P＜0.05），而110、130、140℃和 150℃下皂苷含量分別減少了43.39%、40.00%、41.08%和47.41%，均表現(xiàn)為極顯著降低（P＜0.01）。皂苷存在于藜麥的外殼，是一種抗?fàn)I養(yǎng)因子，需要在加工過程中去除。傳統(tǒng)的浸泡、搓洗和沖洗等處理方法對皂苷的去除效果有限[14]，且物理碾磨會造成酚類物質(zhì)的損失[21]，而本試驗結(jié)果表明高溫焙烤對皂苷有一定去除作用。

2.2 焙烤溫度對藜麥色度的影響

不同焙烤溫度對藜麥色度的影響結(jié)果見圖2、圖3。

圖2 不同焙烤溫度對藜麥色度值的影響Fig.2 Effects of different baking temperatures on chromaticity value of quinoa

由圖2可看出，隨著焙烤溫度的上升，藜麥L*值總體呈先上升后下降趨勢，當(dāng)焙烤溫度為120℃和150℃時，L*值有顯著性變化（P＜0.05）；a*值和 b*值均隨焙烤溫度升高呈上升趨勢，焙烤溫度為140℃和150℃時，a*值和 b*值均顯著增加（P＜0.05），這說明高溫焙烤可改變藜麥的顏色。

圖3 不同焙烤溫度對藜麥色度的影響Fig.3 Effect of different baking temperature on chroma of quinoa

根據(jù)樣品色度檢測L*值、a*值和b*值，利用Lab顏色轉(zhuǎn)換工具ColorTell進行顏色模擬顯示，結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，隨著焙烤溫度的升高，藜麥顏色逐漸加深，色度趨于紅黃色。此外，對色度參數(shù)（L*值、a*值和b*值）與焙烤溫度進行Pearson相關(guān)性分析，結(jié)果表明L*值與焙烤溫度之間呈負(fù)相關(guān)（P＜0.05），對應(yīng)的Pearson相關(guān)系數(shù)為-0.589（中等程度相關(guān)）；a*值與焙烤溫度之間呈正相關(guān)（P＜0.01），對應(yīng)的Pearson相關(guān)系數(shù)為0.892（極強相關(guān)）；b*值與焙烤溫度之間也呈正相關(guān)（P＜0.01），對應(yīng)的 Pearson相關(guān)系數(shù)為 0.917（極強相關(guān)）。

2.3 焙烤溫度對藜麥揮發(fā)性成分的影響

不同焙烤溫度對藜麥揮發(fā)性成分組成的影響見圖4。

圖4 不同焙烤溫度對藜麥揮發(fā)性成分組成的影響Fig.4 Effects of different baking temperatures on quinoa volatile components composition

由圖4可知，不同焙烤溫度下樣本間的區(qū)分明顯，這代表樣本間的差異性較大[22]。主成分1解釋了66.07%的變異程度，主成分2解釋了23.56%的變異程度，總體貢獻率達89.63%，表明電子鼻對樣本的識別程度較高，能夠有效反映樣品的整體信息。每組的樣品測定數(shù)據(jù)均呈現(xiàn)面積較小的三角形，且相距比較遠，不同焙烤溫度處理后的聚類較好，說明電子鼻數(shù)據(jù)穩(wěn)定性和重復(fù)性較好，且焙烤溫度對藜麥揮發(fā)性物質(zhì)的形成有較大影響。

探究不同處理溫度條件下藜麥樣品間的氣味差異，結(jié)果表明焙烤增加了胺類、醇類、酮類、醛類、芳香族類物質(zhì)的含量，且隨著焙烤溫度的升高，這些物質(zhì)含量逐漸升高。這可能是因為一方面藜麥富含脂質(zhì)，焙烤可使藜麥中的不飽和脂肪酸發(fā)生氧化分解，導(dǎo)致醛類物質(zhì)的增加[23]；另一方面，藜麥在焙烤過程中發(fā)生美拉德等反應(yīng)，造成胺類、醇類、醛類、酮類和芳香族類等產(chǎn)物的累積。隨著焙烤溫度的上升，脂質(zhì)氧化速率和美拉德反應(yīng)速率加快，胺類、醇類、醛類、酮類和芳香族等揮發(fā)性成分的生成速率隨之加快?？梢?，不同焙烤溫度處理后藜麥揮發(fā)性成分組成差距較大，但不同焙烤溫度下的具體揮發(fā)性成分尚有待于進一步研究。

2.4 焙烤溫度對藜麥抗氧化活性的影響

不同焙烤溫度對藜麥抗氧化活性的影響見圖5。

圖5 不同焙烤溫度對藜麥抗氧化活性的影響Fig.5 Effects of different baking temperatures on antioxidant activity of quinoa

圖5a顯示，未熟化藜麥的總抗氧化能力最強，焙烤（100℃～150℃）使藜麥的總抗氧化能力顯著降低（P＜0.05）。Alvarez-Jubete等[16]也發(fā)現(xiàn)高溫焙烤（220℃～225℃）后藜麥的總抗氧化能力顯著降低（P＜0.05），這可能與藜麥酚類物質(zhì)存在形式的改變和淀粉糊化程度有關(guān)[8]。從圖5b可以看到，未熟化藜麥對羥自由基的清除率最高（為94.63%），藜麥經(jīng)100℃焙烤后對其羥自由基清除的能力無顯著影響（P＞0.05），此時羥自由基清除率仍高于90%，之后隨焙烤溫度升高而降低，在 110、120、130、140、150 ℃焙烤溫度下，藜麥對羥自由基的清除率依次為72.47%、67.33%、51.14%、22.09%、9.31%，極顯著低于未熟化處理組（P＜0.01），由此可以看出，高溫焙烤對藜麥體外抗氧化活性有較大影響。

藜麥的抗氧化活性與其中的多酚、黃酮等成分含量密切相關(guān)，焙烤使上述成分含量受到影響，因此也必然會影響藜麥的抗氧化活性。值得注意的是，本研究發(fā)現(xiàn)藜麥黃酮及皂苷含量與總抗氧化能力及羥基自由基清除能力呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），這與Dini等[24]研究結(jié)果一致。但多酚含量與羥自由基清除率相關(guān)性并不顯著（P＞0.05）。多酚等生物活性物質(zhì)是谷物抗氧化活性的重要來源，焙烤處理會降低谷物的抗氧化活性，但這種活性損失作用也因原料差異而不同[25]，如在同樣焙烤條件下（220℃～225℃，20 min），蕎麥的酚類物質(zhì)和抗氧化活性分別減少了80.03%和90.52%，而藜麥的酚類物質(zhì)和抗氧化活性損失率分別為55.79%和70.88%[16]，這體現(xiàn)出藜麥中酚類物質(zhì)的相對穩(wěn)定性。除了酚類和黃酮這些物質(zhì)外，藜麥還可能在焙烤過程中發(fā)生美拉德反應(yīng)并積累產(chǎn)物，這些產(chǎn)物對藜麥的總抗氧化能力具有一定貢獻[26]。因此，藜麥的抗氧化活性受到加工方式、抗氧化衡量體系及不同抗氧化物質(zhì)之間的相互作用等多個因素的影響[5]，焙烤溫度對藜麥抗氧化活性的影響作用機制還需要更進一步深入研究。

3 結(jié)論

總體而言，焙烤加工藜麥，隨著焙烤溫度的上升，其多酚、黃酮和皂苷等生理活性物質(zhì)含量呈顯著降低的趨勢；藜麥色度隨著焙烤溫度的升高趨于紅黃色且顏色逐漸變深；焙烤溫度對藜麥揮發(fā)性物質(zhì)也有較大影響，焙烤可增加胺類、醇類、酮類、醛類和芳香族類物質(zhì)的含量，且隨著焙烤溫度的升高也呈逐漸升高趨勢。此外，焙烤還會降低藜麥的抗氧化活性，但焙烤溫度在100℃～110℃以下，藜麥功能性成分（多酚、黃酮和皂苷）的損失及抗氧化活性的降低程度相對較小。