不同产区青稞原料成分差异性与酿造适用性的分析

2018-02-28金玮鋆张晓蒙郝建秦张玉红薛洁谷方红

食品与发酵工业 2018年1期

金玮鋆，张晓蒙，郝建秦，张玉红，薛洁*，谷方红

1(中国食品发酵工业研究院，北京，100015)2(西藏自治区农牧科学院，西藏拉萨，850032)

青稞，又称为裸大麦，为禾本科大麦属的一种禾谷类作物，是高原地区一种特有的耐寒耐旱农作物，主要分布在我国的西藏、青海地区，在四川、云南、甘肃、黑龙江等地也有种植[1]。青稞具有丰富的营养价值和突出的医药保健作用。邹奕星等[2]测得青藏高原地区122份不同品种的青稞的总淀粉含量平均值为59.89%，最高值为66.70%。徐菲等[3]对西北地区38种青稞进行了研究，测得其总淀粉含量均值为59.49%，最高值为68.62%。青稞蛋白含量平均为12.43%，变化幅度为6.35%～23.40%，高于除燕麦和小麦以外的其他任何谷类作物[4]。除此之外，青稞还富含β-葡聚糖(3.66%～8.62%)[5]。川藏地区的人民常将青稞用于挂面、馒头等面食的制作中，大量青稞也用作酿造青稞酒。目前，大多地区青稞酒仍为作坊式生产，受资金、人员、生产工艺和生产管理的受限，使得青稞酒酒体品质良莠不齐，无法走向工业化、集约化、规模化生产[7,13-14]。其次，青稞酒酿造国家标准尚未建立，仅有GB/T 19331—2007 《地理标志产品互助青稞酒》，尚未出现适用于所有青稞酒产品的相关标准，这使得青稞酒品质安全无法保障。

青稞原料的品质高低与种类差异在一定程度上影响着青稞酒的品质与酒体风格。前人虽曾对西藏、甘肃、青海等地区的青稞样品进行了测定[2-3,6,12]，但主要针对其物理性质和营养价值进行研究，并未对其酿造适用性进行着重分析。青稞品种多样，品质差异性较大，并非所有原料都适用于青稞酒的酿造，且我国尚未建立青稞原料筛选标准，GB/T 11760—2008 《裸大麦》[8]中也仅对青稞水分、容重等指标规定了质量要求，并未限制总淀粉、蛋白质、葡聚糖等成分指标。

本研究分别对西藏、四川、甘肃、黑龙江4个青稞产区共40种青稞样品中蛋白质、直链淀粉、支链淀粉、总淀粉和β-葡聚糖含量进行原料成分分析，研究不同产区青稞原料成分的共性与差异性。同时，参照我国啤酒、白酒等酿造原料标准，将青稞原料中蛋白质、直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量实验结果与啤酒大麦、高粱、大米等酒类酿造原料进行比较，剖析青稞原料特性及其酿造适用性，为构建我国青稞酒原料体系数据库，建立青稞酒酿造国家标准，规范青稞酒酒体品质提供重要的理论依据和数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

研究所涉及的青稞原料样品共40种，分别由西藏自治区农牧科学院、黑龙江省农业科学院、甘肃省农垦农业研究院、四川省农业科学院作物研究所提供；高粱14种、粳米12种、糯米7种、小麦12种、玉米7种白酒酿造原料，由全国各地若干家大型白酒企业提供。

NaOH、CuSO4、酒石酸钠、亚铁氰化钾、KI、I2、二甲基亚砜，国药集团化学试剂有限公司；葡萄糖、α-淀粉酶，北京奥博星生物技术有限责任公司；浓硫酸、乙醚、无水乙醇，北京化工厂；盐酸、甲基红，西陇化工股份有限公司。所有试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

SL.502N精密天平，上海民桥精密科学仪器厂；UV-1780紫外分光光度计，Shimadzu公司；Foss-2100kjeltec凯氏定氮仪，Foss公司；TGL-16G冷冻离心机，Anke仪器厂；粉碎机、电热恒温鼓风干燥箱，上海一恒科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原粮总淀粉含量的测定方法

参照国家标准GB/T 5514—2008《粮油检验粮食、油料中淀粉含量测定》酶解法[9]测定。

1.3.2 原粮直/支链淀粉含量的测定方法

直链淀粉采用MEGAZYME直链淀粉试剂盒法，参照试剂盒中使用说明操作测定，测定结果为直链淀粉与总淀粉含量的比值。将该比值与总淀粉测定结果(方法见2.2.1)相乘，即可得到直链淀粉含量(%)。支链淀粉含量为总淀粉与直链淀粉含量的差值。

1.3.3 原粮蛋白质的测定方法

参照GB 5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》凯氏定氮法[10]测定。

1.3.4 原粮β-葡聚糖含量的测定方法

参照NY/T 2006-2011《谷物及其制品中β-葡聚糖含量的测定》酶——比色法[11]测定。

1.3.5 数据处理方法

采用Excel 2013和origin 8.5对原始数据进行处理和图表编辑；采用SPSS 19.0对数据进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同产区青稞原料成分共性与差异性分析

分别对40种青稞原料水分、蛋白质、总淀粉(包括直链淀粉和支链淀粉)、β-葡聚糖等原料成分进行测定，对不同产区青稞原料各成分占比和含量均值进行了比较。

2.1.1 不同产区青稞原料成分组成占比的分析

图1为不同产区青稞原料各成分占比饼形图，其中，图A为西藏产区、图B为四川产区、图C为甘肃产区和图D为黑龙江产区。如图1所示，西藏、四川、甘肃、黑龙江产区中青稞原料成分构成与占比呈现基本相同的态势。各产区总淀粉占比均为最高，均值为65.8%，其中，各产区均呈现支链淀粉含量高于直链淀粉的现象，支链淀粉均值达到53.0%，占总淀粉含量的80%以上；其次为蛋白质和水分，其含量均值分别为12.9%和10.6%；各产区葡聚糖占比均为最小，均值为5.0%。以上总淀粉、蛋白质和葡聚糖研究结果与前人研究基本相符[3,6]。

图1 不同产区青稞原料各成分占比饼形图Fig.1 Different areas of naked barley raw materials accounted for composition of pie chart

2.1.2 不同产区青稞原料成分含量的差异性比较

不同产区青稞原料成分含量见表1。

表1 不同产区40种青稞原料成分含量的比较单位：%(质量分数)

注：利用Duncan's multiple range test法进行多重比较，同一列不同小写字母表示组间差异显著(p<0.05)，同一列不同大写字母表示组间差异极显著(p<0.01)。

2.1.2.1 不同产区青稞原料蛋白质含量的比较

由表1可知，不同产区青稞蛋白质含量变化范围基本相同，其中黑龙江产区蛋白含量均值最低，为11.6%，与甘肃产区呈显著性差异；甘肃产区蛋白含量均值最高，为14.2%，且有最大值17.0%；西藏产区有最小值9.0%。

2.1.2.2 不同产区青稞淀粉含量的比较

由表1可知，不同产区青稞总淀粉含量范围基本相同，其中黑龙江产区总淀粉均值最高，达到70.74%，与西藏、四川产区呈显著性差异，与甘肃产区呈极显著差异；甘肃产区均值最低，为60.37%，与西藏、四川产区呈显著性差异；总淀粉最小值(56.52%)和最大值(71.79%)均出现在四川产区。

然而，不同地区支链淀粉与直链淀粉含量存在较大差异。从直链与支链淀粉含量比较来看，四川产区支链淀粉含量最高，均值为57.84%，有最大值67.49%，与西藏、甘肃产区呈极显著差异；最小值(30.70%)出现在甘肃产区，与四川、黑龙江产区呈极显著性差异；直链淀粉含量各产区波动范围较大，四川产区含量最低，均值为7.15%，有最低值1.65%，与西藏、甘肃、黑龙江产区间呈极显著差异；黑龙江产区含量最高，均值为16.76%，与西藏产区呈显著性差异；甘肃产区有最大值31.20%。从直链与支链淀粉比值来看，四川产区支链淀粉占比最高，比值达到1∶8；西藏与黑龙江产区比值较为接近，分别为2∶7和2∶6；甘肃产区支链淀粉占比最低，比值为1∶2。

2.1.2.3 不同产区青稞原料葡聚糖含量的比较

由表1可知，不同产区青稞葡聚糖含量基本相同，各产区间均未呈现显著性差异。其中甘肃产区葡聚糖含量最高，均值为5.47%；黑龙江产区葡聚糖含量最低，均值为4.45%；四川产区有最小值2.64%和最大值7.76%。

2.2 不同产区青稞原料酿造适用性的分析研究

研究将不同产区青稞原料的蛋白质和淀粉含量测定结果与高粱、粳米、糯米、小麦、玉米等白酒酿造原料测定结果进行分析比较，然后将该结果与部分原粮标准进行比较分析，探究青稞与酿酒原粮间的共性、酿造特性及酿造适用性。不同白酒原料蛋白质与淀粉含量范围的比较结果见表2，对部分酿造原粮理化指标的质量要求标准见表3。

2.2.1 不同产区青稞原料与白酒原料间淀粉含量的比较

淀粉是影响原粮出酒率的主要因素，淀粉含量越高，出酒率越高。从酿酒角度来看，支链淀粉越高，原料易糊化，降低微生物的利用难度，利于发酵生香[15-16,18]。

表2 不同白酒原料成分含量的比较单位：%

表3 部分酿造原粮成分的质量要求单位：%

注：“-”为未涉及该指标质量要求；以上原粮未涉及支链淀粉和葡聚糖指标要求。

将不同产区青稞测定结果与表2比较可知，40种青稞总淀粉含量(均值65.8%)高于高粱、玉米和小麦，低于粳米和糯米，其中黑龙江和西藏产区高总淀粉优势较为明显；青稞直链淀粉(均值12.8%)高于糯米，与高粱、小麦和玉米含量相当，其中四川产区低直链淀粉优势明显，甘肃产区直链淀粉(均值20.6%)高于粳米、糯米和高粱，与小麦和玉米含量相当；青稞支链淀粉(均值53.0%)与高粱、粳米、小麦和玉米含量相当，比糯米含量较低，其中四川和黑龙江产区高支链淀粉优势较为明显。

分析结果表明，黑龙江、四川和西藏产区青稞总淀粉和支链淀粉含量较高，且与高粱、小麦、玉米等酿造原粮含量相当，从酿造角度来看更容易糊化、出酒，呈现一定青稞酒酿造优势；甘肃产区总淀粉含量与高粱、玉米等原料含量相当，但直链淀粉占比较高，酿造适用性低于黑龙江、四川和西藏产区。

2.2.2 不同产区青稞原料与白酒原料间蛋白质含量的比较

酿酒原料还要求蛋白含量适当，适量的蛋白含量是保证微生物生命活动的必要物质，但过量时也会造成某些发酵副产物的增多，给酒体带来邪杂味，影响产品质量[15,18]。

将不同产区青稞测定结果与表2比较可知，40种青稞原料蛋白质(均值12.9%)与白酒原料含量相当，其中甘肃产区高蛋白优势较为明显。分析结果表明，甘肃产区青稞蛋白含量较高，从酿造角度来看，更易产生酒体不良风味，影响酒体品质，酿造适用性低于黑龙江、四川和西藏产区。

2.2.3 不同产区青稞原料酿造适用性的比较分析

分析表3结果可知，酿造适用性高的原粮，其水分要求≤12.0%～15.5%；总淀粉要求含量较高，一般大于50%，直链淀粉要求含量较低，一般小于24%；蛋白质要求含量较低，约为8%～13%。标准中虽然对支链淀粉和葡聚糖含量没有要求，然而过高的葡聚糖含量会造成糖化醪液黏度较高，不利于过滤环节的进行，影响生产效率[4,17-18]。综合以上结果可知，黑龙江产区的青稞总淀粉含量最高，支链淀粉占比较高，蛋白含量较低，葡聚糖含量最低，酿造适用性最高；西藏和四川产区的青稞总淀粉含量较高，蛋白质与葡聚糖含量较低，青稞酒酿造适用性较高；甘肃产区水分、总淀粉与支链淀粉含量均为最低，蛋白质和葡聚糖含量最高。

3 讨论

本研究对西藏、四川、甘肃和黑龙江4个青稞产区共计40种青稞样品进行了原料成分测定，并对不同产区青稞原料成分含量进行了差异性比较。然后，结合不同白酒原料成分及其相关标准中的质量要求，对不同产区青稞样品的青稞酒酿造适用性进行了比较分析。

综合所有研究结果，结论如下：

(1)西藏、四川、甘肃、黑龙江4个产区40种青稞原料成分构成与占比呈现基本相同的态势，总淀粉占比最高，其次为蛋白质和水分，葡聚糖占比最低。而不同产区间支链淀粉占比表现明显差异性，其中四川产区支链淀粉占比最大，甘肃产区支链淀粉占比最小，其二者间含量差异显著。

(2)西藏、四川、甘肃、黑龙江4个产区40种青稞原料酿造适用性分析结果表明，西藏、四川和黑龙江产区青稞原料总淀粉含量较高，支链淀粉占比较大，且蛋白质与葡聚糖含量相对较低，适用于青稞酒的酿造；甘肃产区青稞原料总淀粉含量显著低于西藏、四川和黑龙江，支链淀粉占比较小，蛋白质和葡聚糖含量较高，酿造适用性较差，更适用于食用或药用青稞产品领域。

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