用于防治代谢综合征的苦荞发酵物、包含该发酵物的食品或饮料及制备方法与流程

本发明属于苦荞加工技术领域，具体涉及一种用于防治代谢综合征的苦荞发酵物、包含该发酵物的食品或饮料及制备方法。

背景技术：

全世界约有20％～25％的世界成年人口患有代谢综合征(Metabolic syndrome,MS)，MS已经成为一种全球性公共卫生问题。MS包括糖尿病、脂质代谢紊乱(肥胖)和高血压。MS发病机理十分复杂，目前还不完全清楚，一般认为它是由环境和遗传因素共同决定的。不健康的饮食习惯和生活方式是MS发生的重要环境因素，由此导致的肥胖、胰岛素抵抗、糖脂代谢异常和高血压等病症是引起MS的基础。

苦荞，苦荞富含黄酮、维生素、多酚、萜类、胡萝卜素和其他一些植物化学功能成份，具有调节pH值、促进益生菌生长改善肠道功能；提高胰岛素敏感性、增加肠液黏度阻止葡萄糖扩散降低Type 2糖尿病风险；产生短链脂肪酸抑制胆固醇合成降低心血管疾病发生风险；促进肠道蠕动缩短致癌物与机体接触时间、平衡雌性激素(乳腺癌、结直肠癌，胃癌、卵巢癌、前列腺癌)降低癌症发生风险；发酵产生高胰岛素样肽和酪酪肽，增加饱腹感减少能量摄入、瘦素增敏消耗体内脂肪控制体重有利于减肥等功能。芦丁，Rutin，又称为芸香甙，维生素P，是苦荞黄酮类化合物主要成份，可用作食用抗氧化剂和营养增强剂等。一分子芦丁经芸香苷糖苷酶rutin(osid)ase水解产生一分子鼠李糖、葡萄糖和槲皮素，即槲皮素是芦丁的苷元，槲皮素才是芦丁在体内起生物活性的功能成份。大量研究表明苦荞黄酮小分子化合物芦丁是有利人体健康最主要的功能成份。芦丁(rutin)有抗炎、抑制醛糖还原酶和维生素P样作用，但由于其几乎不溶于水，且脂溶性也很小，口服后在体内难以吸收。因此，口服芦丁或苦荞制品芦丁的生物利用度很低，严重限制了苦荞芦丁功能活性的发挥。芦丁可被肠道菌群转化为各种化合物，其中包括各种槲皮素和苯酚衍生物，如3，4-二羟苯乙酸(DHPAA)、3，4-二羟基甲苯(DHT)、3-羟基苯乙酸(HPAA)、4-羟基-3-甲氧基苯乙酸(高香草酸，香草酸)；芦丁的这些体内代谢产物能有效地被人体吸收利用，抑制蛋白质糖基化，对糖尿病、高血压和肥胖的预防和治疗有明显的效果。

就苦荞而言，喝苦荞茶是喝不出健康的，因为包括芦丁等苦荞的功能营养成分都是不溶于水的，尽管溶于沸水，溶解度也很低，况且人也不能喝沸水。因此苦荞对人的健康是吃出来的。吃多少是量的问题，怎么吃有营养才是苦荞食品研发首要要解决的问题。因苦荞不含有谷蛋白(俗称面筋)，导致不能像普通面粉一样发酵，低含量苦荞面条不易成型、易断裂，目前市面上销售的苦荞面条苦荞含量在10％～30％，只有极少数能达到50％的极限，在这种“量”的条件下，苦荞对人体的营养保健功能几乎是不能发挥出来的。

荞麦加工是食品加工业“皇冠上的明珠”。降低苦荞的苦味，改善其口感、提高发酵品质和防止黄曲霉菌产生是苦荞加工关键技术。迄今，尚未见有相关文献和专利的报道。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种用于防治代谢综合征的苦荞发酵物、包含该发酵物的食品或饮料及制备方法，该发酵物可有效降低苦荞苦味，改善苦荞产品的口感，提高苦荞发酵品质和防止黄曲霉菌产生。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于防治代谢综合征的苦荞发酵物的制备方法，包括以下步骤：

(1)芦丁水解酶失活：将苦荞籽粒在65-75℃干燥至含水量为3-5％或经⁶⁰Co-γ射线辐照灭菌，使芦丁水解酶失活；

(2)发酵前处理：将步骤(1)所得苦荞籽粒进行粉碎，得苦荞粉；或将步骤(1)所得苦荞籽粒在水中浸泡4-20h后沥干表面水分，再蒸煮30-40min，然后自然晾至室温，得蒸煮苦荞籽粒；

(3)发酵：将苦荞粉和水按重量比为1:1-3混合，然后加入2-4％苦荞粉重量的酵母菌，混匀，在20-35℃发酵1-3h，制得苦荞发酵物；或将蒸煮苦荞籽粒、益生菌、酵母菌、酒曲和凉白开混合，进行密封发酵，发酵温度为15-35℃，先发酵2-4周至酒精度为3-5度，然后再发酵1-2个月，发酵过程中每周透气二次，共透气四次，制得苦荞发酵物；其中，益生菌重量占蒸煮苦荞籽粒重量的0.1-0.5％，酵母菌占蒸煮苦荞籽粒重量的2-4％，酒曲重量占蒸煮苦荞籽粒重量的0.1-0.3％。

进一步地，步骤(2)中将苦荞籽粒在水中浸泡12h，再蒸煮30min。

进一步地，步骤(3)中苦荞粉和水按重量比为1:2混合，然后加入3％苦荞粉重量的酵母菌，混匀，在30℃发酵2.5h。

进一步地，步骤(3)中益生菌重量占蒸煮苦荞籽粒重量的0.4％，酵母菌占蒸煮苦荞籽粒重量的3％，酒曲重量占蒸煮苦荞籽粒重量的0.2％。

进一步地，步骤(3)中益生菌为嗜热链球菌、德氏乳杆菌、植物乳杆菌和保加利亚乳杆菌中的至少一种。

进一步地，步骤(3)中益生菌为植物乳杆菌。

一种用于防治代谢综合征的食品或饮料，其成分之一或主要成分为上述制得的苦荞发酵物。

本发明提供的用于防治代谢综合征的苦荞发酵物、包含该发酵物的食品或饮料及制备方法，具有以下有益效果：

(1)防止黄曲霉菌的生长

苦荞在加工过程中容易滋生黄曲霉菌进而产生黄曲霉素，黄曲霉素是一级致癌物，因此在苦荞加工过程中必须严格控制黄曲霉素的产生。本发明将苦荞籽粒经干燥处理使得水分降低至3-5％，或者将苦荞籽粒经⁶⁰Co-γ射线辐照灭菌。65-75℃干燥过程不仅使苦荞籽粒丢失自由水分，仍然保持原有的加工性能外，也可以灭活芦丁水解酶，芦丁就不能被芦丁水解酶水解成槲皮素和芸香苷；同时辐照过程中还能使得苦荞种子中的芦丁水解酶等蛋白失活，芦丁水解酶失活后就不会水解芦丁，进而不会产生槲皮素，槲皮素是黄曲霉菌能量和碳代谢的主要来源，是黄曲霉菌代谢的主要底物，若没有了槲皮素，就可以减少黄曲霉菌的生长。当抑制了黄曲霉的生长，便可对苦荞籽粒进行储藏和运输，为其加工过程做储备。

黄曲霉菌属于需氧菌，而要严格限氧会大大增加加工成本。苦荞籽粒中的活性成分之一为芦丁，芦丁水解过程会产生槲皮素，槲皮素不仅是营养功能成分，也是黄曲霉菌能量和碳代谢的主要来源，是黄曲霉菌代谢的主要底物。若要限制芦丁水解成槲皮素就能防止黄曲霉的繁殖。本发明将苦荞籽粒粉碎后，经酵母菌发酵后，可将芦丁水解产物槲皮素转化为人体可吸收的苯酚衍生物，从而不能为黄曲霉菌的繁殖提供代谢底物，也就更进一步地抑制了黄曲霉的生长。

当抑制了黄曲霉菌的生长，便可对苦荞籽粒进行储藏和运输，为其加工过程做储备。虽然在储藏、运输和加工过程中抑制了芦丁水解为槲皮素，但当食用苦荞产品后，苦荞产品中的芦丁会在人体消化道被进行分解产生具体营养功能的槲皮素，为人体提供营养。

(2)降低苦荞籽粒的苦味

苦荞食用时存在苦味，苦味成分主要分布在籽粒种皮层中，但苦荞种皮中含有大量的营养成分。因此，需对种皮中的苦味物质进行处理或转化。种皮中的苦味物质主要为槲皮素，槲皮素是芦丁在芦丁水解酶的作用下产生的，因此抑制芦丁水解酶活性或槲皮素代谢转换成酚类化合物是降低苦荞苦味的最有效方法。本发明将苦荞籽粒经酵母菌和乳酸菌发酵后，可将槲皮素转化成人体可以吸收的衍生物，有效降低了苦荞的苦味。

(3)改变苦荞面团结构

苦荞中不含谷蛋白，因此不能像小麦面粉一样经酵母菌发酵就能改善面团结构。本发明将苦荞经酵母菌发酵后，可有效改善苦荞面团结构，改善其口感，在不添加面粉、谷朊粉等含有谷蛋白成分的条件下就能使苦荞进行有效发酵，改善苦荞食用品质。

(4)苦荞经益生菌发酵

当将苦荞用于饮料等方面时，需将苦荞籽粒在水中浸泡4-20h，使其吸收足够的水分，然后在短时间内就能蒸煮煮透，当熟透的苦荞籽粒与益生菌、酵母菌、酒曲以及凉白开混合进行发酵，在益生菌、酵母菌和酒曲的作用下可以分解苦荞中的膳食纤维、多糖等有机物，产生有机酸和乙醇等有机溶剂，形成酸性有机环境，有利于水溶性差的功能成分如雷公藤红素、水杨胺(2-羟基苄胺)的溶解，发酵结束后，液体成分可以制成液体饮料，固体成分也可以用来制备固体饮品。

将苦荞经两种发酵方式，最终得到的发酵产物中均含有芦丁、槲皮素、雷公藤红素、水杨酰胺和膳食纤维等功能营养成分，能够防治高血压、糖尿病和肥胖这类代谢综合征。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图2为苦荞粉经酵母菌发酵后的酥松多孔结构图。

具体实施方式

实施例1

一种用于防治代谢综合征的苦荞发酵物的制备方法，包括以下步骤：

(1)原料的选择：苦荞籽粒饱满均匀，无蛀虫，霉烂现象，夹杂率小于1％，水分含量≤8％，淀粉含量≥60％；

(2)将选择的苦荞籽粒在65℃干燥至含水量为5％，水分含量低，就缺失了酶促生化反应条件，苦荞中的芦丁就很难被芦丁水解酶水解成槲皮素和芸香苷，就不会产生苦味，同时也缺少了黄曲霉菌生长所需的物质条件，进而抑制了黄曲霉菌的生长；

该步骤也可以为：将选择的苦荞籽粒经⁶⁰Co-γ射线辐照灭菌，在辐照过程中能使得芦丁水解所需的芦丁水解酶灭活。苦荞籽粒不可能在完全无菌条件下储藏和运输，辐照可以灭活黄曲霉菌，但在环境中还是存在黄曲霉菌，只要有适合黄曲霉菌生长的环境条件，就会大量繁殖产生黄曲霉素；因此辐照的过程中使得芦丁水解酶失活，芦丁就无法水解成槲皮素，黄曲霉菌就缺失了生长所必需的物质条件，其生长就会被抑制；槲皮素无法产生，也就去除了苦荞籽粒中的苦味。

(3)将步骤(2)所得的苦荞籽粒研磨成苦荞粉，将苦荞粉和水按重量比为1:1混合，然后再加入2％苦荞粉重量的安琪酵母混匀，在35℃发酵1h，得苦荞发酵物。

实施例2

一种用于防治代谢综合征的苦荞发酵物的制备方法，包括以下步骤：

(1)原料的选择：苦荞籽粒饱满均匀，无蛀虫，霉烂现象，夹杂率小于1％，水分含量≤8％，淀粉含量≥60％；

(2)将选择的苦荞籽粒在75℃干燥至含水量为3％，水分含量低，就缺失了酶促生化反应条件，苦荞中的芦丁就很难被芦丁水解酶水解成槲皮素和芸香苷，就不会产生苦味，同时也缺少了黄曲霉菌生长所需的物质条件，进而抑制了黄曲霉菌的生长；

(3)将步骤(2)所得的苦荞籽粒研磨成苦荞粉，将苦荞粉和水按重量比为1:3混合，然后再加入4％苦荞粉重量的安琪酵母混匀，在25℃发酵3h，得苦荞发酵物。

实施例3

一种用于防治代谢综合征的苦荞发酵物的制备方法，包括以下步骤：

(1)原料的选择：苦荞籽粒饱满均匀，无蛀虫，霉烂现象，夹杂率小于1％，水分含量≤8％，淀粉含量≥60％；

(2)将选择的苦荞籽粒在70℃干燥至含水量为3％，水分含量低，就缺失了酶促生化反应条件，苦荞中的芦丁就很难被芦丁水解酶水解成槲皮素和芸香苷，就不会产生苦味，同时也缺少了黄曲霉菌生长所需的物质条件，进而抑制了黄曲霉菌的生长；

(3)将步骤(2)所得的苦荞籽粒研磨成苦荞粉，将苦荞粉和水按重量比为1:2混合，然后再加入4％苦荞粉重量的安琪酵母混匀，在30℃发酵2.5h，得苦荞发酵物。

将实施例3所得苦荞发酵物蒸煮25-35min，制得苦荞食品(苦荞发酵糕点)。用这种方法制得的苦荞食品因在发酵前及发酵中芦丁无法被水解成槲皮素，因此入口没有苦味；同时发酵过程中产生的气体未被逸出，产生蜂窝状结构，疏松多孔(结果见图2)，改善了苦荞食品口感差的问题，更易被广大群众接受。因此本发明不仅有效降低了传统上苦荞膳食具有苦味，而且苦荞因不含谷蛋白不能发酵的技术瓶颈。

实施例4

一种用于防治代谢综合征的苦荞发酵物的制备方法，包括以下步骤：

(1)原料的选择：苦荞籽粒饱满均匀，无蛀虫，霉烂现象，夹杂率小于1％，水分含量≤8％，淀粉含量≥60％；

(2)将选择的苦荞籽粒在70℃干燥至含水量为3％，然后在水中浸泡，以泡涨而不破为准，然后沥干苦荞籽粒表面的水分，接着蒸煮30-40min，以无硬心为准，最后冷却至室温，得蒸煮苦荞籽粒；

(3)将步骤(2)所得的蒸煮苦荞籽粒、植物乳杆菌、安琪酵母菌、安琪酒曲和凉白开混合，进行密封发酵，发酵温度为35℃，发酵至酒精度达到3-5度(此发酵过程为前发酵)时进行后发酵过程，后发酵过程为一个半月，在前发酵过程中每周透气2次，共透气4次，后发酵过程不能随便打开密封盖；其中，植物乳杆菌重量占蒸煮苦荞籽粒重量的0.1％，安琪酵母菌占蒸煮苦荞籽粒重量的2％，安琪酒曲重量占蒸煮苦荞籽粒重量的0.1％。

实施例5

一种用于防治代谢综合征的苦荞发酵物的制备方法，包括以下步骤：

(1)原料的选择：苦荞籽粒饱满均匀，无蛀虫，霉烂现象，夹杂率小于1％，水分含量≤8％，淀粉含量≥60％；

(2)将选择的苦荞籽粒在70℃干燥至含水量为3％，然后在水中浸泡，以泡涨而不破为准，然后沥干苦荞籽粒表面的水分，接着蒸煮30-40min，以无硬心为准，最后冷却至室温，得蒸煮苦荞籽粒；

(3)将步骤(2)所得的蒸煮苦荞籽粒、植物乳杆菌、安琪酵母菌、安琪酒曲和凉白开混合，进行密封发酵，发酵温度为15℃，发酵至酒精度达到3-5度(此发酵过程为前发酵)时进行后发酵过程，后发酵过程为2月，在前发酵过程中每周透气2次，共透气4次，后发酵过程不能随便打开密封盖；其中，植物乳杆菌重量占蒸煮苦荞籽粒重量的0.5％，安琪酵母菌占蒸煮苦荞籽粒重量的4％，安琪酒曲重量占蒸煮苦荞籽粒重量的0.3％。

实施例6

一种用于防治代谢综合征的苦荞发酵物的制备方法，包括以下步骤：

(1)原料的选择：苦荞籽粒饱满均匀，无蛀虫，霉烂现象，夹杂率小于1％，水分含量≤8％，淀粉含量≥60％；

(2)将选择的苦荞籽粒在70℃干燥至含水量为3％，然后在水中浸泡，以泡涨而不破为准，然后沥干苦荞籽粒表面的水分，接着蒸煮30-40min，以无硬心为准，最后冷却至室温，得蒸煮苦荞籽粒；

(3)将步骤(2)所得的蒸煮苦荞籽粒、植物乳杆菌、安琪酵母菌、安琪酒曲和凉白开混合，进行密封发酵，发酵温度为30℃，发酵至酒精度达到3-5度(此发酵过程为前发酵)时进行后发酵过程，后发酵过程为1月，在前发酵过程中每周透气2次，共透气4次，后发酵过程不能随便打开密封盖；其中，植物乳杆菌重量占蒸煮苦荞籽粒重量的0.4％，安琪酵母菌占蒸煮苦荞籽粒重量的3％，安琪酒曲重量占蒸煮苦荞籽粒重量的0.2％。

待将实施例4-6发酵结束后，分别分离密封发酵所得的发酵汁和酒糟，对发酵汁和酒糟进行杀菌，然后进行如下操作：

(1)澄清：用硅藻土对发酵汁进行澄清48-72h，得清亮，无悬浮物的液体发酵物；

(2)澄清后的液体发酵物pH值为4.0-6.5，然后向其中加入液体发酵液0.02％重量的柠檬酸，高温灭菌后，制得苦荞发酵饮料，其中乳酸含量≥1.0％。

对酒糟进行如下处理：

(1)将酒糟在-20～-25℃条件下冷冻20-24h，然后在-18～-20℃条件下真空冷冻干燥12-14h，水分含量控制为3-5％；

(2)将步骤(1)所得物进行逐级研磨粉碎，依次得到粒度为500μm以下的苦荞酒糟、200μm以下的苦荞酒糟、100μm以下的苦荞酒糟，最后得到粒度为10μm以下的苦荞酒糟超微粉。

苦荞酒糟超微粉含有膳食纤维，多种维生素，微量元素，芦丁，雷公藤红素和水杨胺等营养功能成分，将带有苦荞香气的苦荞超微粉与饮品配料复配，可制成固体饮料，可使饮料口感更细滑，营养更丰富。

对上述制得的苦荞食品进行如下实验：

1、动物实验

(1)动物及来源：SPF级雄性自发性高血压大鼠(SHR)，300-350g，购自北京动物实验中心。

(2)分组：将SPF级雄性自发性高血压大鼠适应性喂养7天后，随机分为2组，为对照组和实验组，每组5只。

(3)实验方法

对照组：给予基础饲料，基础饲料成分为：碳水化合物64％，蛋白质21％，脂肪4％，纤维5％。

实验组：本发明制得的苦荞食品(苦荞面团发酵食品即苦荞发酵糕点)。

对照组和实验组中的大鼠均进行自由进食和饮水，饲养室温度为23±2℃，相对湿度为55±5％。每周称一次体重，每周测一次血压，在实验结束的前一天晚上，对大鼠禁食12h，然后眼眶取血，生化检测血糖浓度，具体测试结果如下：

2、患者实验

(1)某女，59岁，高血压前期、糖尿病前期，实验前，空腹/餐后血糖为6.1/10.7mmol/L，血压为135/85mmHg，体重52kg，连续食用本发明制得的苦荞食品一个月，每天早上100g，中午和晚上各50g，其体重为48kg，体重减轻7.69％，血压和血糖变化如下：

一周后：血糖6.1/10.3mmol/L，血压为130/84mmHg。

二周后：血糖5.5/9.8mmol/L，血压为124/85mmHg。

三周后：血糖5.7/8.6mmol/L，血压为125/78mmHg。

四周后：血糖5.3/8.2mmol/L，血压为118/78mmHg。

(2)某男，67岁，10年代谢综合征病史，实验前，空腹/餐后血糖为8.5/12.3mmol/L，血压为151/99mmHg，体重68kg，连续食用本发明制得的苦荞食品一个月，每天早上100g，中午和晚上各50g，其体重为62kg，体重减轻8.82％，血压和血糖变化如下：

一周后：血糖8.3/12.1mmol/L，血压为151/99mmHg。

二周后：血糖8.3/11.8mmol/L，血压为150/96mmHg。

三周后：血糖7.8/9.6mmol/L，血压为145/95mmHg。

四周后：血糖7.3/8.5mmol/L，血压为140/91mmHg。

(3)某男，60岁，5年代谢综合征病史，实验前，空腹/餐后血糖为7.5/11.9mmol/L，血压为148/95mmHg，体重68kg，连续食用本发明制得的苦荞食品一个月，每天早上100g，中午和晚上各50g，其体重为62kg，体重减轻了8.82％，血压和血糖变化如下：

一周后：血糖7.5/11.5mmol/L，血压为148/94mmHg。

二周后：血糖7.3/10.6mmol/L，血压为145/95mmHg。

三周后：血糖6.9/9.1mmol/L，血压为144/93mmHg。

四周后：血糖6.6/7.9mmol/L，血压为141/89mmHg。

通过实验对比，证实了本发明制得的苦荞食品有降血压，控制血糖和体重的功效。