苦荞麦的营养价值及开发利用研究进展

何伟俊，曾 荣，白永亮，蔡腾程，古 权

（佛山科学技术学院食品科学与工程学院，广东佛山 528200）

荞麦是蓼科（Polygonaceae） 荞麦属（Fagopyrum Mill.）双子叶植物，别名乌麦、三角麦等，目前主要有2个栽培种，一是普通荞麦（Fagopyrum esculentum Moench.），别名甜荞（Buckwheat）；二是鞑靼荞麦（Fagopyrum tataricum(L.)Gaertn.），别名苦荞（Tartary buckwheat）[1]。荞麦具有生长周期短（60～80 d就能成熟）、抗严寒、抗逆性强、生态适应性强等特性，一年可收获多次，在农业生产中具有特殊的地位[2]。荞麦起源于中国和北亚地区，中国、乌克兰、法国和波兰等国家是世界上主要的荞麦生产国，中国荞麦种植面积和产量位居世界第2位。荞麦在我国广泛分布，但种植区域相对集中，主要集中在中国北部、西北部和东北部地区，四川、云南、贵州等西南省份主要种植苦荞麦[3]。

荞麦不仅营养丰富，而且含有其他禾谷类粮食缺乏的黄酮类化合物（Flavonoids），因此被誉为五谷之王，是一种集保健、营养、治疗于一体的健康食品，其中苦荞麦药用价值尤为显著[4]，其黄酮类化合物可用于治疗炎症性疾病[5]、高血压[6]、白血病[7]和糖尿病[8]等疾病，是一种良好的功能性食品原料和日常膳食替代品。

近年来，随着物质生活水平和健康意识的提高，人们越来越关注苦荞及其制品的研究开发，并逐渐将其视为重要的健康产品。目前，关于苦荞麦制品的研究集中在苦荞固体产品和苦荞液体产品上，其中苦荞固体产品有苦荞芽、苦荞粉、苦荞面、苦荞面包等，苦荞液体产品包括苦荞酒、苦荞茶和苦荞醋等产品。

1 苦荞麦的主要营养成分

1.1 蛋白质

目前，关于苦荞麦蛋白质的有关研究集中于蛋白质含量、种类、功效、结构和提取方法等方面。苦荞麦籽粒蛋白质含量在8.0%～25.3%[10-11]，氨基酸比例适当、生物价高[12]。Guo X等人[13]对苦荞蛋白的提取方法进行了研究，经过单因素试验结合正交试验确定了苦荞蛋白提取的最佳工艺条件为碱水料液比1∶15（g∶mL），碱水pH值9，提取温度35℃，提取时间4 h，该条件下的提取效率为6.22%。另外从脱脂苦荞麦粉中提取蛋白质组分，得出苦荞麦粉中白蛋白占据的比例最大（43.8%），其次是谷蛋白（14.6%）、醇溶蛋白（10.5%） 和球蛋白（7.82%）。

苦荞麦蛋白质中氨基酸成分见表1[13]。

表1 苦荞麦蛋白质中氨基酸成分/g·（100 g）-1蛋白质

苦荞麦富含赖氨酸和精氨酸，其苏氨酸为第一限制氨基酸，含硫氨基酸为第二限制氨基酸[14-15]。赖氨酸是其他谷类蛋白的第一限制性氨基酸，苏氨酸和含硫氨基酸在其他谷类蛋白中含量却十分丰富。因此荞麦蛋白对其他谷类蛋白具有强大的补充作用，能有效改善膳食氨基酸平衡，从而有效降低胆固醇、抗高血压、改善便秘和改善肥胖症状，进一步提高蛋白质的生物价[14]。

苦荞麦蛋白虽然具有多种治疗功效，但同时还具有一定的致敏性。Zheng B等人[16]证实了Fag t 2是苦荞麦种子中大小为16 kDa蛋白质过敏原，具有免疫球蛋白结合活性、胃蛋白酶抗性和热稳定性。Wang Z等人[17]从苦荞麦种子分离出一种大小为24 kDa的蛋白质，发现该蛋白质对荞麦过敏患者具有相对特异性，是未来诊断荞麦过敏的有力工具。

1.2 微量元素、矿物质和维生素

苦荞麦富含微量元素和矿物质，如硒、铬、铷、锌、铁、钴、锑、钡、镍、银、汞、锡等矿物质和微量元素[18]。由于产地和品种不同，苦荞麦矿物质含量各不相同，如四川有些苦荞麦含镁量极高，是小麦和大米的3～4倍，含钙量是大米的80倍[19]。苦荞麦不但能维持良好的心肌功能，减少血液中胆固醇的含量，预防动脉硬化、心肌梗塞等血管疾病，而且能补充人体所需的钙质，维持强健的骨骼和体魄、促进儿童生长发育和预防成年人骨质疏松。其次，苦荞麦中含有三价铬，三价铬是葡萄糖耐量因子的主要成分，可提高胰岛素的利用效率，促进机体利用葡萄糖。

苦荞麦含有维B1、维B2、维B6、尼克酸和维生素E等多种维生素，其中维B1、维B2、维B6的含量分别为0.40，0.28，0.18 mg/100 g，含量明显高于玉米、小麦等谷类作物[11]。研究表明，苦荞麦在萌芽过程中，体内的维C和维E含量显著提升（p＜0.05），萌芽7 d后苦荞麦的维C含量是原来的14倍，α-生育酚含量高达 7.2 μg/g[20]。

1.3 淀粉

苦荞麦种子的主要成分是淀粉，占干质量的70%以上，其淀粉的质量决定了苦荞麦加工食品的质量[21]。目前，有关苦荞麦淀粉的研究集中于淀粉加工特性、淀粉理化特性、淀粉提取方法、淀粉改性加工、抗性淀粉等方面。研究表明，水提法是最适宜提取苦荞麦淀粉的方法，制得的淀粉回声值小、抗老化能力强、热稳定性好[22]。苦荞麦含有近39.0%的直链淀粉，淀粉颗粒的直径为3～14 μm，呈典型的“A”型X射线衍射图谱，制得的食品疏松可口；溶解度在70～90℃，淀粉峰值黏度较高，糊化时间短于普通荞麦淀粉[23]。苦荞麦淀粉因其具有独特的糊化性质、物理性质和化学性质，常用于食品加工中作为凝胶淀粉的原料。此外，改性加工可改善苦荞淀粉的性质。周小理等人[24]采用超高压工艺对苦荞淀粉进行改性加工处理，试验结果表明，超高压处理可降低苦荞淀粉的透光率、溶解度和膨胀度，改善冻融稳定性。Liu H等人[25]采用退火工艺对苦荞麦种子中的淀粉进行改性加工处理，改变了苦荞麦种子中淀粉的性质，提高其热稳定性，使苦荞具有更高的食用价值。

抗性淀粉（Resistant starch） 又称抗酶解淀粉，是一种无法被健康的小肠消化吸收的淀粉。苦荞富含抗性淀粉，其含量远高于小麦。陈燕[26]采用压热-酶法制备抗性淀粉，得出最佳工艺参数为酶添加量8.72 U/g（干淀粉），酶解时间16.00 h，压热温度121.04℃，冷藏时间24.61 h，该参数下的抗性淀粉得率为29.58%。此外，苦荞抗性淀粉具有良好的生理功能。研究表明，苦荞抗性淀粉具有抑制高脂膳食引起的肠道菌群紊乱的作用[27]。周一鸣等人[28]通过动物试验证明苦荞抗性淀粉对小鼠餐后血糖具有一定的调节作用，对Ⅱ型糖尿病小鼠具有一定的治疗功效。

1.4 膳食纤维

膳食纤维是一种天然有机高分子化合物，指不能由人体消化道酶分解的植物源食物成分，可分为可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维。其一，不溶性膳食纤维可以吸收食品中的有毒物质，促进人体肠道蠕动、增加粪便体积、预防便秘和痔疮，预防憩室炎和大肠癌等疾病。其二，摄入可溶性膳食纤维可延缓胃排空，减少食物摄入，防止血糖急剧上升，从而达到控制体重的目的。

苦荞麦含有丰富的膳食纤维，总膳食纤维含量变化的幅度为4.61%～40.95%，平均值为17.18%；不可溶性膳食纤维含量的变异幅度为3.36%～31.08%，平均值为9.65%；可溶性膳食纤维含量的变异幅度为0.92%～17.51%，平均值为7.53%[29]。苦荞麦中含有大量的膳食纤维，人们食用苦荞制品后具有较强的饱腹感，减少食物摄入，有效降低高血压、冠心病、糖尿病等疾病发生的风险。

1.5 脂肪

苦荞麦脂肪酸组成见表2[30]。

表2 苦荞麦脂肪酸组成

苦荞麦中脂肪含量为2.1%～2.5%，苦荞麦含有大量的不饱和脂肪酸（74.5%），主要是由C18∶1，C18∶2，C18∶3，C20∶1构成，其中油酸高达35.2%，亚油酸高达36.6%。亚油酸具有防治高血脂及心血管疾病的保健功能，是人体无法直接合成的最重要的必需氨基酸。花生四烯酸由油酸和亚油酸合成，不仅可以促进处于生长期的幼儿生长发育，还能降低人体血脂，减少疾病发生[31]。因此，食用苦荞麦能有效补充人体所需的不饱和脂肪酸，是一种良好的不饱和脂肪酸食品补充剂。

1.6 黄酮类化合物

苦荞麦富含黄酮类化合物。已有学者对苦荞麦种子进行分离，确定11种黄酮类化合物：芦丁、槲皮素、山奈酚、山奈酚-3-O-芸香糖苷、异山奈酚、槲皮素-3-β-D-芸香糖-3'-O-β-葡萄糖苷、槲皮苷、荭草素、异荭草素、牡荆素、异牡荆素[32]。国外学者认为，苦荞麦黄酮类化合物含量远高于普通荞麦，苦荞黄酮中芦丁含量最高，占总黄酮含量80%以上。苦荞中芦丁、槲皮素等黄酮类化合物具有抗糖尿病、抗炎活性、抗疲劳并且可用于治愈微血管病等多种生理功能[33]，通过对苦荞麦黄酮类化合物的提炼，可以为治愈和预防代谢性疾病提供新的食疗方法。

2 苦荞麦的主要功效及作用

2.1 防治高血压、冠心病

高血压可并发冠心病，血压升高常诱发心绞痛，引发急性心肌梗塞，甚至导致死亡。高胆固醇也会引起冠心病，甚至有可能导致脑血栓。

研究表明，苦荞麦能抑制人体内氧化应激反应，降低人体血压值[34]。Sun X等人[35]对小鼠喂食燕麦和苦荞麦（OF），结果表明，OF组能显著降低血浆总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇含量，以及胆固醇酯和甘油三酯浓度。Zhang C等人[36]研究发现苦荞蛋白是苦荞麦粉降低血浆总胆固醇的成分之一。王敏等人[37]通过动物试验得出苦荞麸总黄酮能显著降低大鼠血脂、肝脂水平（p＜0.05），提高血清抗氧化酶活性，抑制血清脂质过氧化物产生的结论。

2.2 防治糖尿病

糖尿病是一种代谢性疾病，它的特征是患者的血糖长期高于标准值，如果不加以治疗，则会引发糖尿病、心血管疾病、中风、慢性肾脏病等严重并发症。

近年来，诸多学者在动物试验和临床试验方面均已验证了苦荞麦具有降血糖、降血脂的功效。Wu W等人[38]对小鼠注入苦荞麦中的主要糖醇（Fagopyritol B1），6周后小鼠体内的血糖含量显著下降（p＜0.05）。李雯等人[39]对小鼠灌入苦荞麦水提物，结果表明苦荞麦水提物各剂量组小鼠的血糖水平显著下降（p＜0.01）。范文今等人[40]发现苦荞麦、桑叶提取物可显著降低高血糖模型动物的空腹血糖水平。而在临床应用上，Qiu J等人[41]把165名Ⅱ型糖尿病患者随机分配到饮食对照组和苦荞食用组，4周后收集血样和饮食信息。结果发现，患者食用苦荞麦后，体内的空腹胰岛素、总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇的含量均有所降低，说明苦荞麦对防治糖尿病具有积极的作用。此外，Qiu J等人[42]把104名Ⅱ型糖尿病患者随机分配到饮食对照组和苦荞食用组，4周后收集血样和饮食信息。结果表明，食用苦荞后的Ⅱ型糖尿病患者体内的尿白蛋白肌酐比值和尿素氮显著降低，说明以苦荞麦作为主食可以改善Ⅱ型糖尿病患者的肾功能障碍。

2.3 抗癌和抗肿瘤

苦荞麦的抗癌和抗肿瘤作用也受到全球医学界的关注。Li F等人[43]发现苦荞麦麸皮的游离酚提取物对人乳腺癌MDA-MB-231细胞具有抗癌活性。Guo X等人[44]从苦荞麦中分离出一种编码为TBWSP31的蛋白质，发现该蛋白质对人乳腺癌细胞株Bcap37细胞有明显的增殖抑制作用，且存在时间效应和剂量效应；通过聚丙烯酰氨凝胶电泳分析显示TBWSP31蛋白由单个多肽组成，分子量约为57 kDa，因此苦荞麦是一种可抗癌抗肿瘤的食品。

2.4 抗疲劳和降体重

研究表明，苦荞麦具有一定的抗疲劳作用。Fusheng M等人[45]对小鼠注入苦荞麦黄酮化合物，结果显示，苦荞麦黄酮化合物延长了小鼠的最大活动时间，其机理是通过降低体内血乳酸和血清尿素氮的水平，以消除积累的新陈代谢产物；通过降低血清肌酸激酶水平以改善肌肉损伤；通过增加肝糖原含量，改善小鼠内源性细胞抗氧化酶、运动代谢控制，激活能量代谢。

此外，苦荞麦还具有降低体重的作用。Nishimura M等人[46]把144名成年受试者随机分配到苦荞食用组和安慰剂食物对照组，发现苦荞食用组的受试者在第4周时体脂百分比比安慰剂食物对照组的受试者要低，进一步研究发现苦荞麦的强抗氧化性是受试者降低体重的原因。

3 苦荞麦的开发应用现状

3.1 苦荞麦固体食品

3.1.1 苦荞芽

苦荞芽是苦荞麦经过萌发后的产品，苦荞麦经过适当的萌芽处理后，其化学成分均有所改变，营养价值随之提高并形成独特的风味及口感，萌发后苦荞芽总黄酮和D-手性肌醇含量显著升高[47]。Zhou X等人[48]通过苦荞麦萌芽试验，发现苦荞麦种子叶绿素A和叶绿素B的含量随着萌发时间的延长而显著升高，并在萌发第5天达到最大值。Molinari R等人[49]发现苦荞麦在萌芽88 h后总酚类化合物含量显著增加，并且表现出更强的抗氧化活性。Wang S等人[50]对苦荞麦种子采用微波辐射处理后进行萌芽，结果表明经过微波辐射处理后的苦荞麦种子萌发7 d后的发芽率是对照组的2倍。Qin P等人[51]发现在苦荞麦萌芽过程中添加适量低质量分数的NaHCO3溶液（0.05%，0.10%，0.20%），不但增加苦荞麦类黄酮、总酚类化合物和D-手性肌醇的含量，而且改善了DPPH自由基清除能力和α-葡糖苷酶抑制活性。总之，萌发后的苦荞芽有益成分明显升高，是一种良好的功能性食品原料，具有强大的市场开发潜力。

3.1.2 苦荞粉

苦荞粉是目前苦荞麦最普遍的加工产品，是多种苦荞麦功能性食品开发的原料。研究发现，不同研磨方式对苦荞麦的影响各不相同。Fang L等人[52]比较超微、辊磨、石磨和湿磨4种研磨方式对苦荞麦的影响，结果表明经过湿磨后的苦荞粉总酚含量和抗氧化活性最高。何财安等人[53]发现苦荞超微粉适合作为食品深加工原料，苦荞湿磨粉适合冷冻食品加工，苦荞石磨粉适合慢消化食品加工，钢磨是苦荞普通食品用粉的首选方式。高彩凤等人[54]采用气流分级式冲击磨（ACIM）技术制得苦荞微粉，能显著改善苦荞粉的加工特性和理化特性（p＜0.05）。

3.1.3 苦荞面

面条是我国的传统主食之一。近年来，因苦荞麦具有多种治疗功效，苦荞麦面条深受广大群众的喜爱。苦荞面是一种营养价值高的膳食替代品，与普通荞麦面条相比，苦荞麦面条含有丰富的总酚和黄酮类化合物。Wu Na Na等人[55]用苦荞麦粉代替小麦粉制备苦荞麦面条，结果表明添加10%～60%苦荞麦粉可使面条具有更高的烹饪品质、黄酮含量和抗氧化活性。刘玲玲等人[56]以马铃薯、苦荞麦、小麦为原料研制出一款高感官品质的马铃薯全粉苦荞麦面条，其最佳工艺参数为苦荞麦粉20%，海藻酸钠0.4%，加水量45%，食盐含量0.6%。

3.1.4 苦荞面包

近年来，我国烘焙行业发展迅猛，每年以12%增长率持续上升，烘焙食品已经成为消费者的日常生活中的必需品。苦荞麦面包具有低热量、高营养、富含黄酮和高抗氧化性等特点，因此深受人们喜爱。苦荞麦面包在制作过程中，活性成分含量会出现不同程度上的变化。Vogrinc ic M等人[57]发现苦荞麦面包经过焙烤后，芦丁含量显著降低而槲皮素含量保持不变。Luksic L等人[58]发现苦荞麦面包在发酵过程中，苦荞麦芦丁转化为槲皮素，经过高温焙烤后的苦荞麦面包仍能保留大部分槲皮素，具有一定的治疗功效。

3.2 苦荞麦液体食品

3.2.1 苦荞茶

当代社会，随着糖尿病、高血压等疾病的快速蔓延，具有一定治疗功效的苦荞麦及其各种加工产品深受广大消费者喜爱。苦荞茶是通过筛选、烘干、浸泡制成的一种饮品，近年来因其独特的风味和强大的保健功能而越来越受人们欢迎。根据不同的原材料和加工方式，目前市场上主要有2种苦荞麦茶，分别是造粒型苦荞茶（以苦荞麦麸和苦荞粉为原料，添加其他成分，经挤压等工序制成）和全麦苦荞茶（完整脱壳苦荞麦为原料，不添加任何成分）。赵鑫[59]发现造粒型苦荞茶的蛋白质含量比全麦苦荞茶高20.1%，总黄酮含量比全麦苦荞茶高56.6%。赵琳等人[60]利用双螺旋挤压机生产苦荞茶，并通过响应面分析得出最佳生产参数为模头温度79℃，螺杆转速150 r/min，水分含量24%，制得的苦荞茶富含黄酮和强抗氧化性。

3.2.2 苦荞醋

苦荞醋具有风味独特、营养价值高和功能成分丰富等特点，深受人们欢迎。申瑞玲等人[61]结合传统酒精发酵和醋酸发酵工艺酿造出一款特色苦荞醋，通过正交试验得出最佳生产工艺参数为酒精发酵温度32℃，苦荞代替高粱占比为45%，大曲添加量5.5%；醋酸发酵初始酒精度5.0%，发酵温度36℃，醋酸菌接种量5%。胡俊君等人[62]将苦荞芽与山西老陈醋的传统生产工艺结合，制得的苦荞醋富含γ-氨基丁酸和D-手性肌醇。山西陈年苦荞醋跟其他醋的不同点在于，需在85℃的环境下热处理6 d，独特的热处理不仅有助于形成醋的特有香气，还保留了醋的抗氧化能力。Aili W等人[63]利用采用气相色谱-质谱法对山西苦荞麦陈醋的主要香气成分进行了分析，共检测到45种化合物，研究发现苦荞醋经热处理后3 d内，大部分芳香族化合物显著增加，但在第4天后逐渐减少。推测这些变化可能是由不同类型的反应引起的，如美拉德反应，氨基酸的溶解等。

3.3 其他

苦荞麦被广泛应用于多类食品中。苦荞麦面团是一种富含芦丁的功能性食品原料，研究表明，苦荞麦粉在95℃下与水混合制得的苦荞麦面团含有12 mg芦丁/g干物质。康洁等人[64]以菊芋、苦荞和山药为原料研制出一种营养高、口感好的多功能复合膏。刘玉美等人[65]研发了一款无糖、高营养苦荞芝麻酥，其最优配方为苦荞粉用量32 g，低筋粉用量68 g，植物油用量22 g，木糖醇用量38 g，菊粉用量18 g。在此条件下制得的苦荞酥属于中等血糖生成指数食品，适合三高人群和中老年人食用。另外，苦荞麦是动物饲料的良好原料来源。研究表明，苦荞麦提取物用于生产羔羊饲料成分，可改善其生长性能，增加肉的持水能力。苦荞麦因其抗疲劳的功效，被开发为苦荞运动饮料，并通过动物试验验证了其抗疲劳功效。

4 结语

近年来，随着经济的持续发展，人们的生活水平不断提高，随之催生了糖尿病、高血压等一系列难以根治的“富贵病”。苦荞麦具有抗肿瘤、抗癌、降血糖、降血脂等保健功能，满足了广大消费者特别是“三高”人士对营养健康食品的需求。因此发展苦荞麦产业势在必行，也符合社会发展的趋势。

苦荞麦具有一定的致敏性，人体主要通过吸入、进食、皮肤接触三种途径诱发苦荞麦过敏，进食苦荞麦后半小时内会发现皮肤、呼吸道、消化道等器官的不适，甚至引起严重的过敏反应，危及生命。目前，对苦荞麦致敏的应对方法尚处于理论研究的阶段，没有有效的方法对其进行“根治”。所以，培育非致敏的苦荞麦新品种、开发苦荞非致敏产品和从人体基因层面上分析苦荞致敏的原因将是未来苦荞行业的发展方向之一。

目前我国消费市场上的苦荞麦产品种类单一，生产加工不成规模，开发程度较低，其精深加工产品类型较少。另外，由于苦荞麦口感苦涩，加上地域性饮食习惯的影响，令大部分消费者对苦荞麦及其产品失去购买欲望。因此，加大研发力度，不断推出新产品，形成生产规模化，加强对苦荞麦精深加工的研究，研究脱苦工艺、培育和开发苦荞麦脱苦产品是未来发展的方向之一。

为发展苦荞麦产业，首先，政府有关机构需加强对苦荞麦种植人员的技术指导，包括如何进行品种筛选、良种繁育和规范种植等，以提高苦荞麦产量和品质；第二，建立健全苦荞麦原料和产品标准，完善产品可追溯体系，以法律法规保证食品安全；最后，加大科研投入，促进科研转化，推动苦荞麦种植业和苦荞麦加工产业的发展，从而实现保障人民群众健康的目的。