焙烤温度对藜麦理化特性的影响

聂攀，曾辉，陆军，钟苓玥，朱创，宋立华*

（1.上海交通大学农业与生物学院，上海 200240；2.中国科学院上海植物逆境生物学研究中心，上海 201602）

藜麦（Chenopodium quinoa Willd.）是一种类谷物食品，原产于南美安第斯地区。与其他谷物相比，藜麦蛋白质含量较高，且含有多种必需氨基酸（特别是赖氨酸），血糖生成指数较低，富含多种不饱和脂肪酸；此外，藜麦还含有酚类、三萜皂苷、植物甾醇、类胡萝卜素等生物活性物质，对肥胖、糖尿病、心血管疾病等多种慢性疾病具有一定的预防作用[1]。由于藜麦不含有麸质，适宜素食者、运动员、老年人，特别是乳糜泻患者等特定人群[2]。

目前，藜麦加工产品多以初级形式（原粮）为主，有少量以藜麦与其它谷物混合后进行焙烤、蒸制、煮制、炒制或挤压等熟化处理制成的深加工产品[3]。已有研究表明，不同熟化工艺对藜麦活性成分的影响不同：蒸煮会降低藜麦酚类物质的含量，改变酚类物质的组成，影响藜麦的抗氧化活性[4]；微波焙烤可显著改变藜麦中总酚和黄酮的含量及抗氧化活性，低功率时总酚含量和抗氧化活性随着焙烤时间的增加而增多，而高功率则反之，总黄酮含量与焙烤功率和时间呈负相关[5]。表明加热方式及加热温度对藜麦活性成分及抗氧化活性影响较大。

焙烤是谷物食品（如面包和蛋糕）常用且重要的加工方式，在面包和蛋糕等产品制作中，焙烤可使食品物料产生复杂的美拉德反应，生成特殊的香味物质，然而不同的焙烤时间和温度，对焙烤食品的品质特性及挥发性物质的影响有所不同[6]；其中，加工温度是影响藜麦制品功能性物质含量及其活性的重要因素，研究发现高温焙烤（190℃，30 min）能提高藜麦的抗氧化特性[7]，但也有研究发现高温处理后藜麦的酚类物质与抗氧化活性损失更多[8]。可见不同焙烤温度对藜麦理化特性的影响尚需要进一步研究。因此，本文研究不同焙烤温度对藜麦活性成分、色泽、气味及抗氧化活性等的影响，为藜麦深加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

藜麦（青藜一号）：青海省海西蒙古族藏族自治州乌兰县；无水乙醇、福林酚、高氯酸、香草醛（C8H8O3）、三氯化铝、碳酸钠、冰醋酸（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；95%芦丁、齐墩果酸、没食子酸（均为分析纯）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；羟自由基检测试剂盒（A018-1-1）、总抗氧化能力检测试剂盒（A015-3-1）：南京建成生物工程研究所。

1.2 仪器与设备

UV-2486紫外分光光度计：上海安谱科学仪器有限公司；HWS24型恒温水浴锅：上海一恒科技有限公司；THC型数控超声波提取机：济宁天华超声电子仪器有限公司；LegendMicro17高速离心机：德国Thermo Fisher公司；DR-3000系列酶标分析仪：无锡华卫德朗仪器有限公司；PL203电子天平：梅特勒-托利多仪器有限公司；BJ-800A粉碎机：德清拜杰电器有限公司；c-Nose电子鼻：上海保圣实业发展有限公司；EBJ6D-Z电烤箱：德玛仕（德国）有限公司；CI6X分光光度仪：爱色丽（上海）色彩仪器商贸有限公司。

1.3 方法

1.3.1 焙烤工艺条件

1.3.1.1 焙烤步骤

藜麦→除杂→焙烤→粉碎→过筛。

1.3.1.2 焙烤温度条件

根据预试验结果将焙烤时间设置为20 min，焙烤温度分别设置为 100、110、120、130、140、150 ℃，将焙烤后的藜麦磨粉，过80目筛，于4℃下保存。

1.3.2 藜麦功能性成分的测定

1.3.2.1 多酚含量的测定

采用Folin-Ciocalteu比色法[9]测定多酚的含量：准确称取藜麦粉0.100 g，加入1.8 mL 70%乙醇溶液并混匀，30℃超声提取 30 min，4 000 r/min离心 10 min，取上清液0.1 mL，加入1 mL福林酚试剂、0.6 mL 8% Na2CO3溶液、0.1 mL蒸馏水，充分混匀，30℃下避光静置1 h，在760 nm波长处测定吸光度，平行重复3次，结果以没食子酸当量（mg/100 g）计算。

1.3.2.2 黄酮含量的测定

参考董晶等[10]的方法：准确称取藜麦粉0.200g，加入10mL80%乙醇溶液，混匀后于50℃、超声提取30 min，4 000 r/min离心5 min，取上清液0.2 mL，加入0.1 mol/L三氯化铝溶液2 mL、1 mol/L乙酸钾溶液3 mL，然后用80%乙醇溶液定容至10 mL，摇匀，室温放置30 min后，于405 nm波长下测定吸光值，平行重复3次，结果以芦丁当量（mg/100 g）计算。

1.3.2.3 皂苷含量的测定

参考杜静婷[11]的方法：准确称取1.000 g藜麦粉，加入 40 mL 90%乙醇水溶液[料液比 1∶40（g/mL）]，混匀后于30℃、超声提取33 min，6 000 r/min离心15 min，取上清液1 mL于10 mL试管中水浴干燥，加入5%香草醛-冰醋酸0.2 mL和高氯酸0.8 mL，60℃水浴加热15 min后，冰水浴5 min，加入5 mL冰醋酸稀释，避光静置15 min，在545 nm下测定吸光值，平行重复3次，结果以齐墩果酸当量（mg/100 g）计算。

1.3.3 色度分析

将熟化后的藜麦粉过80目筛，采用CI6X分光光度仪测定其L*值、a*值、b*值，平行重复3次。

1.3.4 挥发性成分分析

将熟化后的藜麦粉过80目筛，分别取5.000 g置于50 mL顶空瓶中，加盖密封，室温放置30 min使其内部的挥发性成分达到平衡状态，插入电子鼻探头吸取顶端空气分析测定其中的挥发性物质。电子鼻测定参数：清洗时间120 s，样品准备时间10 s，测定时间60 s，载气流速120 mL/min，每组样品重复测定3次。

1.3.5 焙烤对藜麦抗氧化活性的影响

1.3.5.1 总抗氧化活性的测定

准确称取27.8 mg FeSO4·7H2O，溶解并定容到1 mL，取适量上述 FeSO4·7H2O 溶液稀释至 0.15、0.30、0.60、0.90、1.20 mmol/L 和 1.50 mmol/L。再准确称取0.500 g藜麦粉，加入2 mL生理盐水，在冰水浴中机械匀浆后于4℃、12 000 r/min离心5 min，取上清液，然后按照总抗氧化能力检测试剂盒（ferric reducing ability of plasma，FRAP法）说明进行测定，每组重复3次。

1.3.5.2 羟自由基清除能力的检测

称取0.500g藜麦粉，加入2mL生理盐水，机械匀浆5 min后于4℃、12 000 r/min离心5 min，取上清液，按照羟自由基检测试剂盒说明进行测定，每组重复3次。

1.4 统计与分析

用IBM SPSS Statistics 21软件进行数据处理与分析，所有数据均以平均值±标准差的形式表示，进行单因素方差分析（ANOVA），通过LSD多重比较检测各组平均值之间的差异，并分别以P＜0.05和P＜0.01作为差异显著性和极显著性判断标准。应用GraphPad Prism 8.2.1软件作图。

2 结果与分析

2.1 焙烤温度对藜麦多酚、黄酮及皂苷含量的影响

不同焙烤温度对藜麦多酚、黄酮及皂苷含量的影响结果见图1。

图1 不同焙烤温度对藜麦多酚、黄酮及皂苷含量的影响Fig.1 Effects of different baking temperatures on the contents of polyphenols,flavonoids and saponins in quinoa

由图1a可知，未熟化（CK组）藜麦多酚含量为（495.67±19.94）mg/100 g，高于内蒙古藜麦多酚含量[（226.77±1.94）mg/100 g][9]，经不同温度焙烤后，藜麦多酚含量较未焙烤组藜麦均显著下降（P＜0.05），但经焙烤处理的藜麦多酚含量随温度升高呈先下降后上升的趋势；其中，130℃下藜麦多酚含量损失最多，损失率达29.3%，而150℃焙烤处理后藜麦多酚损失最少（损失率为16.3%）。研究表明，多酚类物质热稳定性有限，在高温条件下易发生降解、氧化或聚合等[12]，因此在一定温度范围内随着温度的升高多酚含量呈降低趋势。然而随着焙烤温度的进一步升高（≥130℃），多酚含量反而呈上升趋势，这可能是因为高温（＞130℃）会促进细胞热降解和结合型多酚物质的释放，同时焙烤过程中可能产生新的酚类物质，也可能会导致多酚物质的累积[13-14]。Carciochi等[15]也发现较高的焙烤温度可提高藜麦酚类物质的含量，与本研究结果相似。此外，与荞麦等传统谷物相比，藜麦中的酚类物质随焙烤温度升高的损失较少[16]，体现出藜麦特殊的营养和加工特性。

由图1b可知，CK组藜麦黄酮含量为（528.27±28.90）mg/100 g，高于山西藜麦黄酮含量[（264.83±0.35）mg/100 g][17]，焙烤温度为100℃时，藜麦黄酮含量与CK组相比无显著性差异（P＞0.05）；当焙烤温度超过 110℃时，黄酮含量显著下降（P＜0.05），在 110℃～150℃时，随着焙烤温度的升高，藜麦黄酮含量分别降低了19.45%、19.75%、19.93%、27.25%和29.94%，这主要是由于黄酮类物质热稳定性差，在加热过程中易发生降解而导致其含量降低[18-19]。

由图1c可知，CK组藜麦皂苷含量为（723.05±14.39）mg/100 g，高于甘肃藜麦皂苷含量[（506.00±8.00）mg/100 g][20]，相较于CK组，不同焙烤温度下藜麦皂苷含量均显著降低（P＜0.05）；其中，100℃和 120℃下皂苷含量分别减少了24.58%和21.57%（P＜0.05），而110、130、140℃和 150℃下皂苷含量分别减少了43.39%、40.00%、41.08%和47.41%，均表现为极显著降低（P＜0.01）。皂苷存在于藜麦的外壳，是一种抗营养因子，需要在加工过程中去除。传统的浸泡、搓洗和冲洗等处理方法对皂苷的去除效果有限[14]，且物理碾磨会造成酚类物质的损失[21]，而本试验结果表明高温焙烤对皂苷有一定去除作用。

2.2 焙烤温度对藜麦色度的影响

不同焙烤温度对藜麦色度的影响结果见图2、图3。

图2 不同焙烤温度对藜麦色度值的影响Fig.2 Effects of different baking temperatures on chromaticity value of quinoa

由图2可看出，随着焙烤温度的上升，藜麦L*值总体呈先上升后下降趋势，当焙烤温度为120℃和150℃时，L*值有显著性变化（P＜0.05）；a*值和 b*值均随焙烤温度升高呈上升趋势，焙烤温度为140℃和150℃时，a*值和 b*值均显著增加（P＜0.05），这说明高温焙烤可改变藜麦的颜色。

图3 不同焙烤温度对藜麦色度的影响Fig.3 Effect of different baking temperature on chroma of quinoa

根据样品色度检测L*值、a*值和b*值，利用Lab颜色转换工具ColorTell进行颜色模拟显示，结果如图3所示。

由图3可知，随着焙烤温度的升高，藜麦颜色逐渐加深，色度趋于红黄色。此外，对色度参数（L*值、a*值和b*值）与焙烤温度进行Pearson相关性分析，结果表明L*值与焙烤温度之间呈负相关（P＜0.05），对应的Pearson相关系数为-0.589（中等程度相关）；a*值与焙烤温度之间呈正相关（P＜0.01），对应的Pearson相关系数为0.892（极强相关）；b*值与焙烤温度之间也呈正相关（P＜0.01），对应的 Pearson相关系数为 0.917（极强相关）。

2.3 焙烤温度对藜麦挥发性成分的影响

不同焙烤温度对藜麦挥发性成分组成的影响见图4。

图4 不同焙烤温度对藜麦挥发性成分组成的影响Fig.4 Effects of different baking temperatures on quinoa volatile components composition

由图4可知，不同焙烤温度下样本间的区分明显，这代表样本间的差异性较大[22]。主成分1解释了66.07%的变异程度，主成分2解释了23.56%的变异程度，总体贡献率达89.63%，表明电子鼻对样本的识别程度较高，能够有效反映样品的整体信息。每组的样品测定数据均呈现面积较小的三角形，且相距比较远，不同焙烤温度处理后的聚类较好，说明电子鼻数据稳定性和重复性较好，且焙烤温度对藜麦挥发性物质的形成有较大影响。

探究不同处理温度条件下藜麦样品间的气味差异，结果表明焙烤增加了胺类、醇类、酮类、醛类、芳香族类物质的含量，且随着焙烤温度的升高，这些物质含量逐渐升高。这可能是因为一方面藜麦富含脂质，焙烤可使藜麦中的不饱和脂肪酸发生氧化分解，导致醛类物质的增加[23]；另一方面，藜麦在焙烤过程中发生美拉德等反应，造成胺类、醇类、醛类、酮类和芳香族类等产物的累积。随着焙烤温度的上升，脂质氧化速率和美拉德反应速率加快，胺类、醇类、醛类、酮类和芳香族等挥发性成分的生成速率随之加快。可见，不同焙烤温度处理后藜麦挥发性成分组成差距较大，但不同焙烤温度下的具体挥发性成分尚有待于进一步研究。

2.4 焙烤温度对藜麦抗氧化活性的影响

不同焙烤温度对藜麦抗氧化活性的影响见图5。

图5 不同焙烤温度对藜麦抗氧化活性的影响Fig.5 Effects of different baking temperatures on antioxidant activity of quinoa

图5a显示，未熟化藜麦的总抗氧化能力最强，焙烤（100℃～150℃）使藜麦的总抗氧化能力显著降低（P＜0.05）。Alvarez-Jubete等[16]也发现高温焙烤（220℃～225℃）后藜麦的总抗氧化能力显著降低（P＜0.05），这可能与藜麦酚类物质存在形式的改变和淀粉糊化程度有关[8]。从图5b可以看到，未熟化藜麦对羟自由基的清除率最高（为94.63%），藜麦经100℃焙烤后对其羟自由基清除的能力无显著影响（P＞0.05），此时羟自由基清除率仍高于90%，之后随焙烤温度升高而降低，在 110、120、130、140、150 ℃焙烤温度下，藜麦对羟自由基的清除率依次为72.47%、67.33%、51.14%、22.09%、9.31%，极显著低于未熟化处理组（P＜0.01），由此可以看出，高温焙烤对藜麦体外抗氧化活性有较大影响。

藜麦的抗氧化活性与其中的多酚、黄酮等成分含量密切相关，焙烤使上述成分含量受到影响，因此也必然会影响藜麦的抗氧化活性。值得注意的是，本研究发现藜麦黄酮及皂苷含量与总抗氧化能力及羟基自由基清除能力呈极显著正相关（P＜0.01），这与Dini等[24]研究结果一致。但多酚含量与羟自由基清除率相关性并不显著（P＞0.05）。多酚等生物活性物质是谷物抗氧化活性的重要来源，焙烤处理会降低谷物的抗氧化活性，但这种活性损失作用也因原料差异而不同[25]，如在同样焙烤条件下（220℃～225℃，20 min），荞麦的酚类物质和抗氧化活性分别减少了80.03%和90.52%，而藜麦的酚类物质和抗氧化活性损失率分别为55.79%和70.88%[16]，这体现出藜麦中酚类物质的相对稳定性。除了酚类和黄酮这些物质外，藜麦还可能在焙烤过程中发生美拉德反应并积累产物，这些产物对藜麦的总抗氧化能力具有一定贡献[26]。因此，藜麦的抗氧化活性受到加工方式、抗氧化衡量体系及不同抗氧化物质之间的相互作用等多个因素的影响[5]，焙烤温度对藜麦抗氧化活性的影响作用机制还需要更进一步深入研究。

3 结论

总体而言，焙烤加工藜麦，随着焙烤温度的上升，其多酚、黄酮和皂苷等生理活性物质含量呈显著降低的趋势；藜麦色度随着焙烤温度的升高趋于红黄色且颜色逐渐变深；焙烤温度对藜麦挥发性物质也有较大影响，焙烤可增加胺类、醇类、酮类、醛类和芳香族类物质的含量，且随着焙烤温度的升高也呈逐渐升高趋势。此外，焙烤还会降低藜麦的抗氧化活性，但焙烤温度在100℃～110℃以下，藜麦功能性成分（多酚、黄酮和皂苷）的损失及抗氧化活性的降低程度相对较小。