苦荞胁迫萌发及功能性成分的研究

【摘要】：苦荞是一种富含多种生物活性成分、食药两用的传统粮食作物，但由于其含有高活性抗营养因子、口感粗糙和加工性能差等缺点，使得苦荞产品难以被大众接受。利用传统萌发工艺提高苦荞中营养物质的含量，具有出芽率低、实验周期过长，效果不显著等弊端。本论文利用胁迫萌发引起植物体内抗逆性反应，改变种子体内代谢速度和产物，促进种子萌发并有效调节种子中功能性成分的组成。 本文选取了Al~(3+)、Cu~(2+)和Zn2+三种金属离子对苦荞进行胁迫萌发，针对不同浓度的浸种液浸种后苦荞种子的发芽势、发芽率、芽长和芽鲜重进行了研究，并探讨了其对种子中淀粉和蛋白质含量的影响。1000mg/L Al_2(SO_4)_3溶液浸种后发芽势和发芽率分别从58.48%和88.29%增加到67.54%和97.71%，其发芽势较60mg/L Cu~(2+)和500mg/L Zn2+浸种后高3.72%和8.46%。与对照组相比，胁迫加速了萌发过程中苦荞淀粉的水解，这与发芽指标的变化趋势相一致；而蛋白质含量在萌发过程中始终未有显著变化。 萌发0-120h期间，其总黄酮和D-手性肌醇（DCI）含量总体呈现增长的趋势，尤其在48-84h之间，二者含量均迅速增长。温度对于二者代谢影响显著，25oC和30oC分别为总黄酮和DCI在种子中大量积累的最适温度。三种金属离子都能明显刺激黄酮的合成。其中1000mg/LAl_2(SO_4)_3溶液效果最佳，较对照组升高30.12%，而过高的浓度抑制了黄酮的合成。三种浸种液对于DCI含量的影响与总黄酮影响趋势相类似，其中60mg/L CuSO4溶液效果最好，较对照组增加65.94%。总黄酮和DCI含量与其相关酶活性变化呈显著正相关性。根据以上单因素试验结果，以总黄酮和DCI含量为指标，经正交试验结果确定了最佳萌发条件：经1000mg/LAl_2(SO_4)_3溶液浸种后，在25oC萌发84h，其总黄酮含量和DCI含量分别达1347.07mg/100g DW和86.41mg/g DW。 基于以上试验结果，对胁迫萌发后种子中胰蛋白酶抑制剂活性和蛋白质消化率在不同萌发阶段的变化进行了研究。结果显示，胁迫后苦荞中的胰蛋白酶抑制活性在萌发初期迅速降低。尤其经1000mg/LAl_2(SO_4)_3溶液浸种后种子中胰蛋白酶抑制活性在萌发第3天降至最低值4.90U/g，较对照组在第7天抑制剂活性降至最低7.71U/g，速度更快，效果更佳。而苦荞种子中蛋白质消化率与其胰蛋白酶抑制活性成显著负相关性，经1000mg/L Al_2(SO_4)_3溶液浸种3天后，消化率从未萌发时的74.93%增加至97.15%。 以胁迫萌发干燥后的苦荞种子为原料，进一步研究了苦荞芽茶袋泡式固体饮料的制备工艺。实验结果表明，经粉碎后取40-80目筛部分，200oC烘烤10min，其总黄酮和DCI含量损失率较低且冲泡性质佳。产品中金属离子残留量未超标。在感官风味、冲泡性质和功能性成分方面均优于市售同类产品。