三种荞麦米储藏期品质动态变化研究

程 哲,李云龙,*,胡红娟,胡俊君,何永吉,李红梅,郭 洪

(1.山西省农业科学院农产品加工研究所,特色农产品加工山西省重点实验室,山西太原 030031;2.山西省食品研究所(有限公司),山西太原 030024)

荞麦为双子叶植物纲蓼科荞麦属植物,与何首乌、大黄等同科,起源于中国,栽培历史悠久。近几十年来,国内外研究表明,荞麦不仅含有与其他谷物相似的淀粉、蛋白质、脂肪等营养成分,同时富含许多禾本科作物所不具有的黄酮类等多种生物活性物质,在降三高、抗菌、抗氧化、抗肿瘤、抗衰老、改善记忆力等方面的作用与这些活性物质密切相关[1-2]。

目前,荞麦已经成为一种广受欢迎的药食兼用的保健食品原料[1,3]。荞麦脱壳后,成为荞麦米,可制作成种类繁多的食品,食用方便,适口性好,深受人们的喜爱[1]。但是,荞麦米在货架期和储藏期,随着储藏放置时间的延长,品质发生变化[4]。目前,关于荞麦储藏期品质下降虽有一些研究[5-10],这些研究大多集中在荞麦原粮的贮藏期的品质变化,针对荞麦米相应的品质变化研究较少,尤其是缺乏大量全面系统地从外观到内在营养成分及功能成分等多因素综合分析荞麦米的品质变化。本文选择内蒙古、山西、甘肃三个荞麦产区的主栽代表品种,制米后,跟踪分析其储藏期内的外观色泽和水分、蛋白质、淀粉、脂肪等营养物质以及黄酮、叶绿素、类胡萝卜素等功能有效成分变化的规律,以期发现这些因素的变化趋势规律,对荞麦米储藏期和货架期的品质变化提供详细的理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

通荞2号甜荞籽粒 采自山西大同;赤甜1号甜荞籽粒 采自内蒙古赤峰;品甜2号甜荞籽粒 采自甘肃定西;硼酸、硫酸、氢氧化钠、硫酸钾、硫酸铜、盐酸、乙醚、甲醇、乙醇、亚硝酸钠和硝酸铝等试剂 均为分析纯,国药集团化学试剂有限公司。

荞麦脱壳机 山东泗水海韵粮机有限公司;756紫外可见分光光度计 上海光谱仪器有限公司;HH-2电子恒温水浴锅 苏州威尔实验用品有限公司;330H分析天平 日本岛津公司;KDY-9820凯氏定氮仪 北京通润源机电技术有限责任公司;NW-1色差仪 日本NIPPON DENSHOKU公司;WG9070BE电热鼓风干燥箱 天津市通利信达仪器厂;HK-8603KW五谷杂粮磨粉机 郑州旭重机械设备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 原料的预处理 对甜荞籽粒脱壳为荞麦米,挑选整米粒单层平铺于搪瓷托盘上,在室温即(23±2) ℃阳光下放置储藏,每20 d对荞麦米进行品质分析评价。

1.2.2 指标测定

1.2.2.2 含水量的测定 按国标GB/T 21305-2007中谷物及谷物制品水分的测定[12]。

1.2.2.3 脂肪的测定 按国标GB 5009.6-2016中索氏抽提法测定[13]。

资源层接收底层采集传输的数据信息后，通过云计算技术开发云计算平台并建立数据资源库分类存储信息。要素层建立需求预测和优化模型以及组合模型等，对应导入所需数据源进行可视化大数据分析处理。

1.2.2.4 蛋白质的测定 按国标GB 5009.5-2016中自动凯氏定氮法测定[14]。

1.2.2.5 淀粉的测定 按国标GB/T 5009.9-2016中采用酸水解法测定[15]。

1.2.2.6 总黄酮的测定 参考国标GB/T 19777-2013中总黄酮的检测方法[16]。

标准曲线:准确称取干燥至恒重的芦丁标准品100.00 mg,逐级用甲醇配制芦丁标准贮备液和标准使用溶液(0.20 mg/mL)。分别移取0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00 mL芦丁标准使用溶液,加入10 mL去离子水和1.0 mL亚硝酸钠溶液,摇匀,放置6 min;再加入1.0 mL硝酸铝溶液,摇匀,放置6 min;最后加入4 mL氢氧化钠溶液,用去离子水定容至25 mL,摇匀,放置15 min。以试剂空白调节零点,在510 nm处测定吸光度。以吸光度为纵坐标,芦丁标准溶液体积为横坐标,绘制工作曲线,线性回归方程为:y=0.09556x-0.00239,R2=0.9999。

样品测定:准确称取0.5 g粉碎并过60目筛后的荞麦米样品,用50 mL 70%甲醇在70 ℃提取3 h。准确移取5 mL样品溶液,按上述方法测定吸光度值,荞麦米样品中总黄酮含量以每克干样中含有的芦丁计。

1.2.2.7 叶绿素和类胡萝卜素的测定 在波长440、645、663 nm进行比色,以提取液为空白对照,按Arnon法[17-19]计算叶绿素,按Wetsttein法[20-21]计算类胡萝卜素。

C叶绿素(mg/L)=Ca+Cb;C类胡萝卜素(mg/L)=4.7A440-0.27Ca+b,其中:Ca(mg/L)=12.72A663-2.59A645,Cb(mg/L)=22.88A645-4.67A663。色素含量(mg/kg)=C(mg/L)×提取液体积(mL)/样品质量(g)。

1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 荞麦米储藏期外观颜色动态变化

荞麦色泽影响着其商品价值,制约着其利用和出口创汇[22]。随着储藏时间推移,荞麦米色泽逐渐变深。图1色度实验结果显示,荞麦米储藏80 d,通荞2号、赤甜1号和品甜2号三种荞麦米的外观颜色变化趋势一致。反映荞麦米颜色差异的总色差ΔE*显著增加,其中,ΔL*降低趋势显著,荞麦米色泽由亮逐渐变暗;Δa*显著增加,颜色由绿色向红色转变;而Δb*则无显著变化趋势。

图1 三种荞麦米储藏期色度值动态变化

在整个色变过程中,三种荞麦米总色差动态变化与时间变化的皮尔逊相关系数分别为0.996、0.987和0.979,相关性均为0.01级别的极显著相关(表1)。通荞2号和赤甜1号的ΔL*与时间极显著负相关(皮尔逊相关系数分别为-0.981和-0.962),品甜2号的ΔL*与时间显著负相关(皮尔逊相关系数为-0.953)。三种荞麦米的Δa*均与时间呈极显著正相关性(P<0.01)。但Δb*均与时间相关性不显著。

表1 三种荞麦米色度值与时间的相关系数

2.2 荞麦米储藏期含水量动态变化

含水量的多少对食品的质量有非常重要的影响[23-24]。图2表明,随储藏时间延长,荞麦米含水量均呈显著下降趋势,0～40 d出现大幅度的下降,通荞2号、赤甜1号和品甜2号分别由12.18%±0.05%、12.37%±0.11%和12.22%±0.12%急速降至8.83%±0.03%、8.17%±0.07%和8.19%±0.10%,随后在40～80 d过程中缓慢递减,最终含水量分别达到7.94%±0.09%、7.89%±0.02%和7.95%±0.03%。分析三种荞麦米含水量变化随时间变化的相关性发现,均与时间呈0.05级别的显著相关性(皮尔逊相关系数分别为-0.956、-0.912和-0.910,表2)。

表2 三种荞麦米内在成分与时间的相关系数

图2 三种荞麦米储藏期含水量动态变化

2.3 荞麦米储藏期脂肪含量动态变化

脂肪是满足人们基本能量需求的基本营养物质之一[1]。三种荞麦米的脂肪含量约3%,如图3。在80 d的储藏期,脂肪含量没有规律升高或降低的趋势,通荞2号、赤甜1号和品甜2号在80 d脂肪含量分别为3.41%±0.00%、3.17%±0.00%、3.28%±0.01%,比0 d的3.15%±0.03%、3.13%±0.07%、3.15%±0.08%分别增加了0.26%、0.04%和0.13%。脂肪含量与时间的皮尔逊相关系数分别0.474,-0.132和0.123(表2),均为不显著相关,亦说明脂肪随时间变化没有显著变化趋势。

图3 三种荞麦米储藏期脂肪含量动态变化

2.4 荞麦米储藏期蛋白质含量动态变化

蛋白质是决定食品加工和食用品质的重要因素[25]。通荞2号、赤甜1号和品甜2号荞麦米中的蛋白质含量分别为15.45%±0.09%、15.64%±0.13%和15.31%±0.05%。如表3所示,赤甜1号和品甜2号的蛋白质含量在储藏0～80 d呈现缓慢增加趋势,但不显著;通荞2号在储藏0～60 d逐渐增加后,于60～80 d时略有降低,但仍高于储藏前。通荞2号、赤甜1号和品甜2号储藏80 d,蛋白质含量比储藏前分别增加了0.66%、0.77%和0.83%。由表2知,赤甜1号和品甜2号的蛋白质含量与时间变化的皮尔逊相关系数为0.984和0.908,显著性相关,而通荞2号不显著相关(相关系数为0.667)。

表3 荞麦米储藏期蛋白质含量动态变化(%)

2.5 荞麦米储藏期淀粉含量动态变化

淀粉特性影响各种加工品质,其含量影响食品的外观和食用品质[26]。如图4所示,通荞2号、赤甜1号和品甜2号分别含有68.49%±0.55%、70.46%±1.16%和70.62%±1.05%的淀粉。在0～80 d的储藏期,淀粉含量没有规律性变化趋势。表2的皮尔逊相关性结果显示,三个品种的淀粉与时间相关性均不显著。

图4 三种荞麦米储藏期淀粉含量动态变化

2.6 荞麦米储藏期总黄酮含量动态变化

黄酮类化合物作为荞麦中有效的功能成分,具有一些预防和治疗心血管疾病、降血脂、抗氧化等作用[2-3],在通荞2号、赤甜1号和品甜2号三种荞麦米中的含量分别为(6.66±0.26)、(7.21±0.19)和(7.92±0.15) mg/g(图5),均随着储藏时间的推移呈现显著降低趋势。储藏80 d后,分别比0 d时减少了0.71、0.89和0.83 mg/g。三种荞麦米的总黄酮含量与时间的皮尔逊相关系数分别为-0.975、-0.943和-0.975(表2),相关性显著。

图5 三种荞麦米储藏期总黄酮含量动态变化

2.7 荞麦米储藏期叶绿素含量变化

叶绿素是荞麦有别于其他粮食作物的成分之一,不仅是荞麦米呈现绿色的主要因素[22],还是荞麦中一种独特而重要的营养物质,其赋活细胞等生理功效逐渐备受重视[26]。图6结果表明,三种荞麦米中叶绿素含量在20 mg/kg左右,随时间显著降低,每个储藏时间监测点的叶绿素含量均显著不同于前后两个储藏时间的含量(P<0.05)。三种荞麦米中叶绿素含量始终是赤甜1号最小,0～60 d时均是通荞2号<品甜2号,第80 d时,通荞2号>品甜2号。其含量变化均与时间呈0.01水平极显著负相关关系(皮尔逊相关系数分别为-0.992、-0.983和-0.990,表2)。

图6 三种荞麦米储藏期叶绿素含量动态变化

2.8 荞麦米储藏期类胡萝卜素含量动态变化

荞麦中同时含有类胡萝卜素[27],是重要营养物质维生素A的前体,亦具有抗氧化作用,是食品中的营养保健成分[28-29]。如图7所示,通荞2号、赤甜1号和品甜2号荞麦米中分别含有类胡萝卜素(24.74±0.43)、(21.84±0.24)和(28.82±0.15) mg/kg。除赤甜1号在第20 d时较储藏0 d时无显著差异外(P>0.05),荞麦米在储藏0～80 d过程中,类胡萝卜素的含量显著递减，与时间亦呈显著性负相关(相关系数分别为0.996,0.941和0.973,表2)。储藏80 d时,通荞2号、赤甜1号和品甜2号中的类胡萝卜素分别的减少了5.23、4.48和7.21 mg/kg。

图7 三种荞麦米储藏期类胡萝卜素含量动态变化

2.9 方差分析

对不同品种荞麦米储藏品质的变化值(即储藏第80 d与第0 d变化差值)的方差分析如表4所示。从数据结果可以看出,与色度有关的指标中,ΔE*、ΔL*、Δa*的变化程度与品种有极显著性差异(P<0.01),品种间Δb*的变化差值没有显著性差异(P>0.05)。荞麦米内在成分中,含水量、脂肪、叶绿素、类胡萝卜素的变化差值与品种有极显著(P<0.01)或显著性差异(P<0.05),而蛋白质、淀粉、总黄酮的变化差值与荞麦米品种没有显著性差异(P>0.05)。

表4 三种荞麦米在储藏期色度与内在成分变化值的方差分析

3 结论

通过对通荞2号、赤甜1号和品甜2号三个品种的荞麦米储藏期0～80 d的跟踪分析发现,外观色度和内在成分相关品质各指标变化规律不一。经相关性分析,三种荞麦米的ΔE*、ΔL*和Δa*与时间极显著(P<0.01)或显著(P<0.05)相关,而Δb*相关性不显著;三种荞麦米的含水量、总黄酮、叶绿素、类胡萝卜素含量及赤甜1号和品甜2号的蛋白质含量变化与时间变化显著相关;三种荞麦米的脂肪、淀粉含量及通荞2号的蛋白质含量与时间的变化相关性不显著。方差分析表明,不同品种对色度指标中的ΔE*、ΔL*、Δa*变化程度影响显著,而对Δb*无影响;不同品种对内在成分中的含水量、脂肪、叶绿素、类胡萝卜素的变化程度显著影响,而对蛋白质、淀粉、总黄酮影响不显著。