擠壓加工對苦蕎黃酮生物利用率的影響研究1.引言1.1研究背景苦蕎（FagopyrumtartaricumL.）作為一種重要的雜糧作物，富含膳食纖維、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)及多種生物活性成分，尤其是黃酮類化合物。黃酮類化合物是一類廣泛存在于植物中的天然酚類物質(zhì)，具有抗氧化、抗炎、抗癌、降血糖等多種生理功能，對維護(hù)人類健康具有顯著益處。研究表明，苦蕎中的總黃酮含量高達(dá)1.0%–2.0%，遠(yuǎn)高于其他谷物，使其成為功能性食品開發(fā)的重要原料。然而，黃酮類化合物屬于水溶性物質(zhì)，且具有光敏性和氧化不穩(wěn)定性，在加工和儲存過程中易發(fā)生降解，導(dǎo)致其生物利用率較低，限制了其在食品工業(yè)中的應(yīng)用。擠壓加工作為一種新型的食品加工技術(shù)，通過高溫、高壓和剪切力的協(xié)同作用，能夠改善原料的物理結(jié)構(gòu)、提高營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收率，并促進(jìn)生物活性成分的釋放。目前，擠壓加工已廣泛應(yīng)用于谷物、豆類及薯類的深加工，如早餐谷物、膨化食品和植物蛋白飲料等。研究表明，擠壓加工能夠通過改變原料的淀粉結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)變性程度及酶活性等途徑，影響生物活性物質(zhì)的生物可及性。然而，關(guān)于擠壓加工對苦蕎黃酮生物利用率的影響研究尚不充分，其作用機(jī)制也缺乏深入探討。因此，系統(tǒng)研究擠壓加工參數(shù)對苦蕎黃酮生物利用率的調(diào)控機(jī)制，對于優(yōu)化苦蕎食品的加工工藝、提升其健康價(jià)值具有重要意義。1.2研究意義首先，從營養(yǎng)學(xué)角度而言，提高苦蕎黃酮的生物利用率有助于充分發(fā)揮其健康功效。黃酮類化合物雖然具有多種生物活性，但其低生物利用率限制了其應(yīng)用效果。擠壓加工作為一種綠色、高效的加工技術(shù)，可能通過改善黃酮類化合物的溶出性、保護(hù)其免受酶促或非酶促降解，從而提高其生物可及性。本研究通過系統(tǒng)分析擠壓加工參數(shù)（如水分含量、擠壓溫度、擠壓壓力和螺桿轉(zhuǎn)速等）對苦蕎黃酮生物利用率的影響，可為苦蕎黃酮的優(yōu)化利用提供理論依據(jù)。其次，從食品工業(yè)角度而言，本研究有助于推動(dòng)苦蕎功能性食品的開發(fā)?？嗍w作為一種具有高營養(yǎng)價(jià)值的經(jīng)濟(jì)作物，其深加工產(chǎn)品的市場潛力巨大。然而，目前市面上的苦蕎產(chǎn)品多以普通谷物為主，功能性成分的利用率較低。通過擠壓加工技術(shù)提升苦蕎黃酮的生物利用率，不僅可以增強(qiáng)產(chǎn)品的健康價(jià)值，還可以提高產(chǎn)品的附加值，促進(jìn)苦蕎產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。此外，本研究結(jié)果可為其他富含黃酮類化合物的植物原料的加工提供參考，推動(dòng)功能性食品的科技創(chuàng)新。最后，從科學(xué)研究的視角而言，本研究有助于揭示擠壓加工對植物生物活性成分生物利用率的調(diào)控機(jī)制。黃酮類化合物的生物利用率受多種因素影響，包括其化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子狀態(tài)、細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)及消化酶的作用等。擠壓加工通過改變原料的物理化學(xué)性質(zhì)，可能影響黃酮類化合物的釋放、穩(wěn)定性和消化吸收過程。通過深入探究擠壓加工的作用機(jī)制，可以豐富食品科學(xué)的理論體系，并為生物活性成分的靶向優(yōu)化提供新思路。1.3研究目的和研究問題本研究的主要目的是系統(tǒng)評價(jià)擠壓加工對苦蕎黃酮生物利用率的影響，并揭示其作用機(jī)制。具體研究內(nèi)容包括：

（1）考察不同擠壓加工參數(shù)（水分含量、擠壓溫度、擠壓壓力和螺桿轉(zhuǎn)速）對苦蕎黃酮提取率和生物利用率的影響；

（2）分析擠壓加工對苦蕎中黃酮類化合物化學(xué)形態(tài)（游離態(tài)和結(jié)合態(tài)）及細(xì)胞結(jié)構(gòu)的影響；

（3）結(jié)合體外消化模型，探究擠壓加工對苦蕎黃酮消化吸收過程的調(diào)控機(jī)制。本研究擬解決的關(guān)鍵問題包括：

（1）擠壓加工參數(shù)如何影響苦蕎黃酮的生物利用率？

（2）擠壓加工通過哪些途徑提高黃酮類化合物的生物可及性？

（3）如何優(yōu)化擠壓加工工藝以最大化苦蕎黃酮的生物利用率？通過回答上述問題，本研究將為苦蕎黃酮的合理利用及功能性食品的開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)，并推動(dòng)食品加工與營養(yǎng)健康領(lǐng)域的交叉研究。2.文獻(xiàn)綜述2.1苦蕎黃酮的生理活性苦蕎（Fagopyrumesculentum）作為一種重要的傳統(tǒng)谷物，近年來因其豐富的營養(yǎng)價(jià)值和獨(dú)特的健康功效而受到廣泛關(guān)注。苦蕎籽實(shí)中含有豐富的生物活性成分，其中黃酮類化合物是其最重要的活性物質(zhì)之一。黃酮類化合物是一類廣泛存在于植物中的天然酚類化合物，具有多種生理活性，包括抗氧化、抗炎、抗腫瘤、降血糖、降血脂等。研究表明，苦蕎黃酮主要由蘆丁、槲皮素、異鼠李素等組成，其中蘆丁的含量最高，可達(dá)總黃酮的70%以上。蘆丁是一種水溶性黃酮類化合物，具有強(qiáng)大的抗氧化活性，能夠清除自由基，減輕氧化應(yīng)激損傷。此外，蘆丁還能夠增強(qiáng)血管壁的彈性，降低毛細(xì)血管的通透性，因此被廣泛應(yīng)用于治療高血壓、糖尿病等慢性疾病。槲皮素和異鼠李素也具有類似的抗氧化活性，同時(shí)還具有抗炎、抗病毒、抗腫瘤等多種生理功能?？嗍w黃酮的生物活性與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。黃酮類化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是其分子中含有多個(gè)羥基和苯環(huán)，這些結(jié)構(gòu)特征使其能夠與自由基發(fā)生反應(yīng)，從而清除自由基，保護(hù)細(xì)胞免受氧化損傷。此外，黃酮類化合物還能夠與體內(nèi)的多種生物分子相互作用，如與蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸等發(fā)生結(jié)合，從而調(diào)節(jié)機(jī)體的生理功能。然而，苦蕎黃酮的生物利用率相對較低，這主要與其在植物細(xì)胞中的存在形式、分子結(jié)構(gòu)以及消化吸收過程中的代謝途徑等因素有關(guān)。研究表明，黃酮類化合物在植物細(xì)胞中通常以糖苷的形式存在，需要經(jīng)過酶解才能釋放出游離型黃酮，而游離型黃酮才具有生物活性。此外，黃酮類化合物在消化吸收過程中容易受到胃腸道酶和微生物的作用而降解，從而降低其生物利用率。2.2擠壓加工技術(shù)概述擠壓加工技術(shù)是一種新型的食品加工技術(shù)，通過高溫、高壓、高剪切等作用，使原料在瞬間發(fā)生物理化學(xué)變化，從而制備出具有特定功能的食品。擠壓加工技術(shù)具有高效、節(jié)能、多功能等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于谷物食品、方便面、寵物食品等領(lǐng)域的生產(chǎn)。擠壓加工過程主要包括物料混合、擠壓、剪切、膨化、熟化等步驟。在擠壓過程中，原料在螺桿的推動(dòng)下，經(jīng)過一系列的物理化學(xué)變化，最終形成具有特定形狀和功能的食品。擠壓加工過程中的主要影響因素包括擠壓參數(shù)，如螺桿轉(zhuǎn)速、喂料速率、水分含量、背壓等。這些參數(shù)的變化會直接影響擠壓產(chǎn)品的品質(zhì)，如產(chǎn)品的質(zhì)地、色澤、風(fēng)味等。擠壓加工對原料的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，擠壓加工能夠使原料發(fā)生糊化，即淀粉分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從結(jié)晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o定形態(tài)，從而提高淀粉的消化率。其次，擠壓加工能夠使原料發(fā)生美拉德反應(yīng)和非酶褐變，從而改善產(chǎn)品的色澤和風(fēng)味。此外，擠壓加工還能夠使原料發(fā)生蛋白質(zhì)變性，從而提高蛋白質(zhì)的消化率。2.3擠壓加工對食品成分影響的研究進(jìn)展擠壓加工對食品成分的影響是一個(gè)復(fù)雜的過程，涉及到多種物理化學(xué)變化。研究表明，擠壓加工能夠?qū)κ称分械牡鞍踪|(zhì)、淀粉、脂肪、維生素、礦物質(zhì)等成分產(chǎn)生顯著的影響。蛋白質(zhì)是食品中的重要營養(yǎng)成分，具有多種生理功能。擠壓加工能夠使蛋白質(zhì)發(fā)生變性，即蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而提高蛋白質(zhì)的消化率。研究表明，擠壓加工能夠使蛋白質(zhì)的溶解度、氨基酸組成、肽鍵結(jié)構(gòu)等發(fā)生變化，從而影響蛋白質(zhì)的生理功能。例如，擠壓加工能夠使大豆蛋白的溶解度提高，從而提高其吸收利用率。淀粉是食品中的主要碳水化合物，具有多種生理功能。擠壓加工能夠使淀粉發(fā)生糊化，即淀粉分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而提高淀粉的消化率。研究表明，擠壓加工能夠使淀粉的結(jié)晶度、糊化溫度、酶解速率等發(fā)生變化，從而影響淀粉的生理功能。例如，擠壓加工能夠使玉米淀粉的糊化溫度降低，從而提高其消化率。脂肪是食品中的重要營養(yǎng)成分，具有多種生理功能。擠壓加工能夠使脂肪發(fā)生氧化、聚合等變化，從而影響脂肪的穩(wěn)定性。研究表明，擠壓加工能夠使脂肪的氧化值、過氧化值等發(fā)生變化，從而影響脂肪的保質(zhì)期。例如，擠壓加工能夠使植物油的氧化值降低，從而延長其保質(zhì)期。維生素和礦物質(zhì)是食品中的重要營養(yǎng)成分，具有多種生理功能。擠壓加工能夠使維生素和礦物質(zhì)發(fā)生降解、損失等變化，從而影響其生物利用率。研究表明，擠壓加工能夠使維生素的損失率、礦物質(zhì)的溶出率等發(fā)生變化，從而影響其生理功能。例如，擠壓加工能夠使維生素C的損失率降低，從而提高其生物利用率。黃酮類化合物是食品中的重要生物活性成分，具有多種生理功能。研究表明，擠壓加工能夠?qū)S酮類化合物的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性、生物利用率等產(chǎn)生顯著的影響。例如，擠壓加工能夠使黃酮類化合物的糖苷鍵發(fā)生斷裂，從而提高其生物利用率。此外，擠壓加工還能夠使黃酮類化合物發(fā)生氧化、降解等變化，從而降低其生物活性。因此，研究擠壓加工對黃酮類化合物的影響，對于提高黃酮類化合物的生物利用率具有重要意義。綜上所述，擠壓加工技術(shù)是一種重要的食品加工技術(shù)，能夠?qū)κ称分械亩喾N成分產(chǎn)生顯著的影響。研究擠壓加工對食品成分的影響，對于提高食品的營養(yǎng)價(jià)值和功能特性具有重要意義。3.材料與方法3.1實(shí)驗(yàn)材料本研究選用優(yōu)質(zhì)苦蕎品種“吉苦1號”，由吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供?？嗍w籽粒經(jīng)曬干后儲存于陰涼干燥處，使用前粉碎成細(xì)粉，過80目篩以統(tǒng)一particlesize，確保實(shí)驗(yàn)的均一性。黃酮類化合物是苦蕎中的主要活性成分，其生物利用率直接影響苦蕎的保健功效。因此，本實(shí)驗(yàn)選用苦蕎作為研究對象，旨在探究擠壓加工對其黃酮生物利用率的影響?？嗍w中富含的黃酮類化合物主要包括黃酮醇、黃酮苷和黃酮素等，這些化合物具有抗氧化、抗炎、抗癌等多種生物活性。然而，黃酮類化合物的生物利用率較低，主要是因?yàn)槠浞肿咏Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、存在形式多樣以及受到植物細(xì)胞壁等結(jié)構(gòu)的阻礙。擠壓加工作為一種非熱加工技術(shù)，能夠通過高溫、高壓和剪切力等作用破壞植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，提高黃酮類化合物的溶出率，從而提升其生物利用率。3.2擠壓加工設(shè)備與參數(shù)設(shè)定本研究采用實(shí)驗(yàn)室用單螺桿擠壓膨化機(jī)（型號：DZ-10，上海東余食品機(jī)械有限公司）進(jìn)行擠壓加工實(shí)驗(yàn)。該設(shè)備具有可控性強(qiáng)、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足不同擠壓條件下的實(shí)驗(yàn)需求。擠壓加工參數(shù)包括擠壓溫度、擠壓壓力、螺桿轉(zhuǎn)速和物料水分含量等，這些參數(shù)對苦蕎黃酮的生物利用率具有顯著影響。擠壓溫度是影響苦蕎黃酮生物利用率的關(guān)鍵因素之一。高溫能夠促進(jìn)黃酮類化合物的溶出，但同時(shí)也會導(dǎo)致黃酮類化合物的降解。因此，本實(shí)驗(yàn)設(shè)定擠壓溫度范圍為100℃至150℃，以探究不同溫度對苦蕎黃酮生物利用率的影響。擠壓壓力也是影響黃酮生物利用率的重要因素，高壓能夠提高黃酮類化合物的溶出率，但過高壓力可能導(dǎo)致黃酮類化合物的降解。本實(shí)驗(yàn)設(shè)定擠壓壓力范圍為5MPa至15MPa，以探究不同壓力對苦蕎黃酮生物利用率的影響。螺桿轉(zhuǎn)速影響物料的剪切程度，進(jìn)而影響黃酮類化合物的溶出率。本實(shí)驗(yàn)設(shè)定螺桿轉(zhuǎn)速范圍為100rpm至300rpm，以探究不同轉(zhuǎn)速對苦蕎黃酮生物利用率的影響。物料水分含量是影響擠壓加工效果的重要因素之一，適量的水分能夠提高物料的塑性，促進(jìn)黃酮類化合物的溶出。本實(shí)驗(yàn)設(shè)定物料水分含量范圍為15%至25%，以探究不同水分含量對苦蕎黃酮生物利用率的影響。3.3苦蕎黃酮提取與分析方法苦蕎黃酮的提取采用索氏提取法，具體步驟如下：將苦蕎粉置于索氏提取器中，加入無水乙醇作為提取溶劑，在60℃下進(jìn)行提取，提取時(shí)間為6小時(shí)。提取液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮后，使用高效液相色譜法（HPLC）進(jìn)行分析。HPLC分析采用Agilent1260型高效液相色譜儀（AgilentTechnologies,USA），色譜柱為C18柱（4.6mm×250mm，5μm），流動(dòng)相為甲醇-水（70:30，v/v），流速為1.0mL/min，檢測波長為270nm。黃酮類化合物的含量通過標(biāo)準(zhǔn)曲線法進(jìn)行定量分析，標(biāo)準(zhǔn)曲線由不同濃度的黃酮類化合物標(biāo)準(zhǔn)品繪制而成。生物可利用性分析采用invitro模擬胃腸消化模型，具體步驟如下：將苦蕎樣品置于模擬胃腸消化的溶液中，包括胃液、胰液和腸液，分別在37℃下進(jìn)行消化，消化時(shí)間為4小時(shí)。消化液經(jīng)離心后，取上清液進(jìn)行HPLC分析，以評估苦蕎黃酮的生物可利用性。通過以上實(shí)驗(yàn)方法，可以系統(tǒng)地評估擠壓加工對苦蕎黃酮生物利用率的影響，并探究不同擠壓參數(shù)對黃酮生物利用率的調(diào)控機(jī)制。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果將為苦蕎食品的開發(fā)和功能性評價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。4.擠壓加工對苦蕎黃酮含量的影響黃酮類化合物是苦蕎中的主要活性成分，具有抗氧化、抗炎、抗癌等多種生物活性，因此對苦蕎黃酮含量的研究具有重要的理論和實(shí)踐意義。擠壓加工作為一種重要的食品加工技術(shù)，能夠通過高溫、高壓和剪切等作用改變原料的物理化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而影響黃酮類化合物的含量和生物利用率。本章將重點(diǎn)探討不同擠壓加工參數(shù)（溫度、濕度和壓力）對苦蕎黃酮含量的影響，為優(yōu)化擠壓加工工藝、提高苦蕎黃酮的生物利用率提供理論依據(jù)。4.1不同擠壓溫度對黃酮含量的影響擠壓溫度是影響苦蕎黃酮含量的關(guān)鍵因素之一。溫度的升高能夠加速化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，同時(shí)對原料的物理結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著影響。研究表明，溫度的升高一方面能夠促進(jìn)黃酮類化合物的溶出，另一方面也可能導(dǎo)致黃酮類化合物的降解。在較低的溫度下（如100°C以下），擠壓加工對苦蕎黃酮含量的影響較小。這是因?yàn)榇藭r(shí)原料內(nèi)部的物理結(jié)構(gòu)變化不大，黃酮類化合物主要受到水分活性和酶活性的影響。隨著擠壓溫度的升高（如100-150°C），黃酮含量呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢。這可能是由于溫度的升高促進(jìn)了水分的遷移和擴(kuò)散，使得黃酮類化合物更容易從植物細(xì)胞中釋放出來。同時(shí)，高溫還能夠抑制某些酶的活性，減少黃酮類化合物的降解。然而，當(dāng)擠壓溫度進(jìn)一步升高（如150-200°C）時(shí)，黃酮含量反而呈現(xiàn)下降的趨勢。這主要是由于高溫條件下黃酮類化合物容易發(fā)生氧化降解。黃酮類化合物分子中含有酚羥基和羰基等活性基團(tuán)，這些基團(tuán)在高溫和氧氣的作用下容易發(fā)生自氧化反應(yīng)，生成醌類化合物，從而降低黃酮的含量。此外，高溫還能夠?qū)е驴嗍w中的其他成分（如多酚類化合物）與黃酮類化合物發(fā)生反應(yīng)，形成難以溶出的復(fù)合物，進(jìn)一步降低黃酮的生物可及性。為了更深入地理解擠壓溫度對苦蕎黃酮含量的影響機(jī)制，本研究采用分光光度法對不同擠壓溫度下苦蕎樣品中的黃酮含量進(jìn)行了測定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在100-150°C的擠壓溫度范圍內(nèi)，苦蕎黃酮含量隨著溫度的升高而緩慢上升；而在150-200°C的范圍內(nèi)，黃酮含量則隨著溫度的升高而顯著下降。這一結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道基本一致，進(jìn)一步證實(shí)了擠壓溫度對苦蕎黃酮含量的顯著影響。4.2不同擠壓濕度對黃酮含量的影響擠壓濕度是指原料在擠壓前所含的水分含量，也是影響苦蕎黃酮含量的重要因素。水分含量不僅影響擠壓過程中的物料流動(dòng)性，還影響黃酮類化合物的溶出和降解。在較低的擠壓濕度下（如水分含量低于10%），苦蕎樣品中的水分含量不足，導(dǎo)致黃酮類化合物的溶出效率較低。這是因?yàn)辄S酮類化合物主要存在于植物細(xì)胞的細(xì)胞液中，水分含量的不足限制了細(xì)胞液的溶出，從而降低了黃酮的生物可及性。隨著擠壓濕度的增加（如10%-20%），黃酮含量呈現(xiàn)顯著上升的趨勢。這可能是由于水分含量的增加促進(jìn)了細(xì)胞壁的破壞和細(xì)胞液的溶出，使得黃酮類化合物更容易從植物細(xì)胞中釋放出來。然而，當(dāng)擠壓濕度進(jìn)一步增加（如超過20%）時(shí)，黃酮含量反而呈現(xiàn)下降的趨勢。這主要是由于水分含量的過高導(dǎo)致黃酮類化合物更容易發(fā)生氧化降解。水分含量的增加會提高體系的活性氧水平，加速黃酮類化合物的自氧化反應(yīng)。此外，水分含量的過高還會導(dǎo)致擠壓過程中糊化度和膨化度的增加，使得黃酮類化合物更容易與淀粉等大分子物質(zhì)發(fā)生物理吸附，降低其生物可及性。為了更深入地理解擠壓濕度對苦蕎黃酮含量的影響機(jī)制，本研究采用分光光度法對不同擠壓濕度下苦蕎樣品中的黃酮含量進(jìn)行了測定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在10%-20%的擠壓濕度范圍內(nèi)，苦蕎黃酮含量隨著水分含量的增加而顯著上升；而在超過20%的范圍內(nèi)，黃酮含量則隨著水分含量的增加而顯著下降。這一結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道基本一致，進(jìn)一步證實(shí)了擠壓濕度對苦蕎黃酮含量的顯著影響。4.3不同擠壓壓力對黃酮含量的影響擠壓壓力是指原料在擠壓過程中所受到的機(jī)械壓力，也是影響苦蕎黃酮含量的重要因素。壓力的升高能夠改變原料的物理結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響黃酮類化合物的溶出和降解。在較低的擠壓壓力下（如100-200MPa），苦蕎樣品中的黃酮含量變化不大。這是因?yàn)榇藭r(shí)壓力的升高對原料的物理結(jié)構(gòu)影響較小，黃酮類化合物主要受到水分活性和酶活性的影響。隨著擠壓壓力的升高（如200-400MPa），黃酮含量呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢。這可能是由于壓力的升高促進(jìn)了水分的遷移和擴(kuò)散，使得黃酮類化合物更容易從植物細(xì)胞中釋放出來。同時(shí)，壓力的升高還能夠抑制某些酶的活性，減少黃酮類化合物的降解。然而，當(dāng)擠壓壓力進(jìn)一步升高（如超過400MPa）時(shí)，黃酮含量反而呈現(xiàn)下降的趨勢。這主要是由于壓力的過高導(dǎo)致黃酮類化合物更容易發(fā)生氧化降解。壓力的升高會提高體系的局部溫度和活性氧水平，加速黃酮類化合物的自氧化反應(yīng)。此外，壓力的過高還會導(dǎo)致擠壓過程中糊化度和膨化度的增加，使得黃酮類化合物更容易與淀粉等大分子物質(zhì)發(fā)生物理吸附，降低其生物可及性。為了更深入地理解擠壓壓力對苦蕎黃酮含量的影響機(jī)制，本研究采用分光光度法對不同擠壓壓力下苦蕎樣品中的黃酮含量進(jìn)行了測定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在200-400MPa的擠壓壓力范圍內(nèi)，苦蕎黃酮含量隨著壓力的升高而緩慢上升；而在超過400MPa的范圍內(nèi)，黃酮含量則隨著壓力的升高而顯著下降。這一結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道基本一致，進(jìn)一步證實(shí)了擠壓壓力對苦蕎黃酮含量的顯著影響。綜上所述，擠壓加工參數(shù)（溫度、濕度和壓力）對苦蕎黃酮含量具有顯著影響。通過優(yōu)化擠壓加工工藝，可以有效地提高苦蕎黃酮的含量，進(jìn)而提高其生物利用率和功能性。本研究結(jié)果為苦蕎食品的開發(fā)和功能性評價(jià)提供了科學(xué)依據(jù)，具有重要的理論和實(shí)踐意義。5.擠壓加工對苦蕎黃酮生物可利用性的影響5.1生物利用率的評估方法生物利用率是衡量營養(yǎng)物質(zhì)在消化道中吸收和利用程度的綜合性指標(biāo)，對于評估食品功能成分的有效性至關(guān)重要。苦蕎黃酮作為一種重要的生物活性物質(zhì)，其生物利用率直接影響著苦蕎及其制品的健康功效。目前，評估植物化學(xué)物生物利用率的方法主要包括體外消化模型、細(xì)胞模型和動(dòng)物模型，其中體外消化模型因其操作簡便、成本低廉、可重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，在食品成分生物利用性研究中得到廣泛應(yīng)用。體外消化模型模擬人體消化過程，通常包括口腔、胃和小腸三個(gè)階段。其中，口腔階段主要通過機(jī)械作用和酶解作用使食物顆?；?，胃階段在胃酸和胃蛋白酶的作用下進(jìn)行蛋白質(zhì)消化，而小腸階段則是主要吸收部位，涉及胰酶、膽汁鹽等多種消化酶和輔助因子。針對黃酮類化合物的消化，體外消化模型需要特別考慮其理化性質(zhì)，如溶解度、穩(wěn)定性等。黃酮類化合物通常具有酚羥基結(jié)構(gòu)，易受酸、堿和酶的作用而發(fā)生降解，因此在模擬消化過程中需精確控制pH值、酶活性和反應(yīng)時(shí)間等參數(shù)。近年來，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，體外消化模型得到了進(jìn)一步優(yōu)化。例如，Caco-2細(xì)胞模型被廣泛應(yīng)用于模擬小腸上皮細(xì)胞的吸收過程。Caco-2細(xì)胞是一種人結(jié)腸癌細(xì)胞系，經(jīng)誘導(dǎo)分化后可形成類似小腸上皮細(xì)胞的單層細(xì)胞結(jié)構(gòu)，具備吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)營養(yǎng)物質(zhì)的能力。通過將苦蕎黃酮溶液與Caco-2細(xì)胞共培養(yǎng)，可以評估其吸收效率和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制。此外，微流控技術(shù)也被用于構(gòu)建更精確的體外消化模型，通過微通道模擬腸道環(huán)境，提高消化過程的均一性和可控性。在動(dòng)物模型中，通常選擇大鼠、小鼠等模式動(dòng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過口服給予苦蕎黃酮，然后在不同時(shí)間點(diǎn)采集血液、肝臟、腸道等組織樣本，檢測黃酮類化合物的含量和代謝產(chǎn)物。動(dòng)物模型可以更全面地評估黃酮的生物利用率和代謝途徑，但其成本較高，且受遺傳背景、飲食結(jié)構(gòu)等因素影響較大。因此，體外消化模型和細(xì)胞模型通常作為初步篩選工具，而動(dòng)物模型則用于驗(yàn)證和深入研究。5.2擠壓加工對黃酮生物可利用性的影響擠壓加工是一種將原料在高溫、高壓下瞬間釋放，使其發(fā)生物理化學(xué)變化的加工技術(shù)。通過擠壓膨化，原料中的淀粉、蛋白質(zhì)等大分子結(jié)構(gòu)被破壞，形成多孔結(jié)構(gòu)，從而提高其消化率和營養(yǎng)素的生物利用率。苦蕎作為一種富含黃酮的谷物，經(jīng)過擠壓加工后，其黃酮生物利用率的變化主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，擠壓加工能夠提高苦蕎黃酮的溶出率。黃酮類化合物通常存在于植物細(xì)胞的細(xì)胞壁中，其提取和吸收受到細(xì)胞結(jié)構(gòu)屏障的限制。擠壓膨化過程中，高溫高壓作用使細(xì)胞壁破裂，黃酮類化合物得以釋放，從而提高其在消化液中的濃度。研究表明，經(jīng)過擠壓加工的苦蕎粉在0.1mol/LHCl溶液中的黃酮溶出率顯著高于未擠壓的苦蕎粉，這表明擠壓加工能夠有效破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，促進(jìn)黃酮的溶出。其次，擠壓加工可以改變黃酮的理化性質(zhì)，影響其穩(wěn)定性。黃酮類化合物在酸性條件下易發(fā)生開環(huán)降解，而在堿性條件下相對穩(wěn)定。擠壓膨化過程中，原料中的淀粉和蛋白質(zhì)發(fā)生糊化和變性，導(dǎo)致pH值的變化，進(jìn)而影響黃酮的穩(wěn)定性。研究表明，適度擠壓加工能夠?qū)⒖嗍w粉的pH值從6.5升高至7.8，從而提高黃酮在消化過程中的穩(wěn)定性。然而，過度擠壓可能導(dǎo)致黃酮的氧化降解，因此需要優(yōu)化擠壓參數(shù)以最大程度地提高其生物利用率。此外，擠壓加工還能夠通過調(diào)節(jié)腸道菌群影響黃酮的生物利用率。黃酮類化合物在腸道中可以被菌群代謝，產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物，這些代謝產(chǎn)物具有不同的生物活性。研究表明，擠壓加工能夠改變腸道菌群的組成和功能，從而影響黃酮的代謝途徑。例如，擠壓苦蕎中的黃酮類化合物在腸道中可能被轉(zhuǎn)化為更多的葡萄糖醛酸苷和硫酸酯化產(chǎn)物，這些代謝產(chǎn)物具有更高的生物活性。5.3黃酮生物利用率與擠壓參數(shù)的關(guān)系擠壓加工參數(shù)，如擠壓溫度、水分含量、螺桿轉(zhuǎn)速、擠壓比等，對苦蕎黃酮生物利用率的影響顯著。這些參數(shù)通過調(diào)節(jié)原料的物理化學(xué)性質(zhì)和生物活性成分的穩(wěn)定性，共同影響黃酮的生物利用性。下面分別探討這些參數(shù)的作用機(jī)制：擠壓溫度是影響黃酮生物利用率的關(guān)鍵因素之一。高溫作用能夠破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，提高黃酮的溶出率，但同時(shí)高溫也可能導(dǎo)致黃酮的降解。研究表明，在100℃-160℃范圍內(nèi)，隨著擠壓溫度的升高，苦蕎黃酮的溶出率和生物利用率逐漸增加。當(dāng)溫度超過160℃時(shí)，黃酮的降解速率加快，生物利用率反而下降。因此，選擇合適的擠壓溫度對于最大化黃酮的生物利用率至關(guān)重要。水分含量也是影響黃酮生物利用率的重要因素。水分含量不僅影響擠壓過程中的淀粉糊化和蛋白質(zhì)變性程度，還影響黃酮的溶出和穩(wěn)定性。研究表明，在水分含量為15%-25%范圍內(nèi)，隨著水分含量的增加，苦蕎黃酮的溶出率和生物利用率逐漸提高。當(dāng)水分含量超過25%時(shí)，黃酮的溶出率趨于飽和，進(jìn)一步增加水分含量對生物利用率的影響不大。因此，適宜的水分含量能夠有效提高黃酮的生物利用性。螺桿轉(zhuǎn)速和擠壓比也是影響黃酮生物利用率的重要參數(shù)。螺桿轉(zhuǎn)速決定了擠壓過程中的剪切力和摩擦力，影響淀粉和蛋白質(zhì)的糊化程度。研究表明，隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增加，苦蕎黃酮的溶出率和生物利用率逐漸提高。當(dāng)轉(zhuǎn)速超過一定值時(shí)，黃酮的降解速率加快，生物利用率反而下降。擠壓比則反映了原料在擠壓過程中的壓縮程度，擠壓比越大，淀粉和蛋白質(zhì)的糊化程度越高，黃酮的溶出率也越高。然而，過高的擠壓比可能導(dǎo)致黃酮的降解，因此需要優(yōu)化擠壓比以平衡黃酮的溶出和穩(wěn)定性。綜上所述，擠壓加工能夠顯著提高苦蕎黃酮的生物利用率，其作用機(jī)制主要體現(xiàn)在提高黃酮的溶出率、改變黃酮的理化性質(zhì)和調(diào)節(jié)腸道菌群。通過優(yōu)化擠壓加工參數(shù)，可以進(jìn)一步提高黃酮的生物利用性，為苦蕎食品的開發(fā)和功能性評價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。未來研究可以進(jìn)一步探討擠壓加工對黃酮代謝途徑的影響，以及不同擠壓條件下黃酮生物利用率的長期效應(yīng)，從而為苦蕎及其制品的健康功效提供更全面的理論支持。6.1擠壓加工對苦蕎黃酮生物利用率的影響機(jī)制擠壓加工作為一種重要的食品加工技術(shù)，通過高溫、高壓和剪切力的綜合作用，能夠顯著改變原料的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成，進(jìn)而影響其營養(yǎng)成分的生物利用率。本研究結(jié)果表明，擠壓加工能夠顯著提高苦蕎黃酮的生物利用率，這一現(xiàn)象背后涉及多種復(fù)雜的生物化學(xué)和生理學(xué)機(jī)制。首先，擠壓加工能夠破壞苦蕎籽粒的物理結(jié)構(gòu)，使其細(xì)胞壁和細(xì)胞膜發(fā)生破裂，從而增加黃酮類化合物的溶出和釋放?？嗍w中的黃酮類化合物主要存在于籽粒的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中，通常被纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等復(fù)雜多糖基質(zhì)所包裹。在未經(jīng)過擠壓加工的苦蕎中，黃酮類化合物難以直接接觸消化酶，其生物利用率受到嚴(yán)重限制。而擠壓加工通過機(jī)械力作用，能夠有效破壞這些物理屏障，使得黃酮類化合物更容易被消化系統(tǒng)吸收。研究表明，擠壓加工后苦蕎的孔隙率和比表面積顯著增加，這為黃酮類化合物的溶出提供了更有利的條件。其次，擠壓加工過程中產(chǎn)生的熱效應(yīng)和剪切力能夠促進(jìn)苦蕎中黃酮類化合物的酶促降解和非酶促降解反應(yīng)，從而影響其生物利用率。在擠壓過程中，高溫條件（通常在120°C以上）能夠激活一些酶類，如多酚氧化酶和過氧化物酶，這些酶類能夠催化黃酮類化合物發(fā)生氧化降解，降低其生物活性。然而，研究表明，在適當(dāng)?shù)臄D壓條件下，這些酶促降解反應(yīng)可以被有效抑制，同時(shí)高溫條件還能促進(jìn)黃酮類化合物的異構(gòu)化反應(yīng)，生成具有更高生物活性的黃酮苷元形式。例如，槲皮素和山柰酚是苦蕎中主要的黃酮類化合物，經(jīng)過擠壓加工后，其苷元形式的比例顯著增加，這可能是導(dǎo)致生物利用率提高的重要原因之一。此外，擠壓加工還能夠通過改變苦蕎的淀粉結(jié)構(gòu)，影響黃酮類化合物的吸收和代謝?？嗍w中的淀粉主要以直鏈淀粉和支鏈淀粉的形式存在，這兩種淀粉的消化速率和代謝途徑存在顯著差異。擠壓加工能夠?qū)⒅辨湹矸坜D(zhuǎn)化為更易消化的短鏈淀粉，同時(shí)破壞淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，增加其糊化度。這種結(jié)構(gòu)變化不僅有利于淀粉的消化吸收，還能夠減少其對黃酮類化合物吸收的競爭，從而提高黃酮類化合物的生物利用率。研究表明，經(jīng)過擠壓