藜麦营养组分与加工品质的相关性分析

李进才，朱凯莉，刘梦杰，郭慧敏，杨修仕，任贵兴

(1. 天津大学化工学院，天津 300350；2. 中国农业科学院作物科学研究所，北京 100081；3. 中国农业科学院麻类研究所，长沙 410205)

藜麦原产于南美洲安第斯山，为苋科藜属双子叶植物，其种子富含蛋白质，必需氨基酸全面且比例均衡，含黄酮和酚酸等功能成分，在餐饮和食品加工中的应用日益增多[1-2]．藜麦经加工脱壳后制得藜麦米，其蒸煮食用方法与大米类似，可蒸煮成藜麦饭食用．同时，藜麦米经磨粉后可单独或与小麦粉混合用于加工蛋糕、面包、饼干等多种食品[3-4]．

谷物的加工品质特性通常与其主要营养组分之间存在密切联系，营养组分含量不同的谷物可表现出不同的加工特性．淀粉和蛋白质被认为是调节大米、小米等谷物糊化和质构特性的关键组分[5-6]．针对大米的研究表明淀粉含量越高，其糊化的最终黏度和回生值越大，而蛋白质含量越高，大米粉的峰值黏度及米饭的弹性和黏聚性越小[5]．小米的淀粉含量与其峰值黏度、谷值黏度等糊化指标以及小米粉凝胶的硬度、弹性等质构特征呈正相关，而小米的蛋白质含量与其峰值黏度和崩解值呈负相关[6]．除蛋白质和淀粉外，大米和小米的脂肪含量与其蒸煮后的硬度及感官品质之间也存在显著相关性[7-9]．

藜麦是一种假谷物，有关其营养成分含量与加工品质之间关系的研究已有报道．Wu等[10]针对藜麦分离淀粉的研究发现总淀粉含量与峰值黏度、谷值黏度和最终黏度呈显著负相关．直链淀粉含量与藜麦淀粉[11]及藜麦粉[12]的谷值黏度和最终黏度均显著正相关．除淀粉外，蛋白质含量也会影响藜麦的加工特性，随着蛋白质含量的增加，藜麦饭的硬度和黏性越大[13]．藜麦蛋白质由不同的蛋白组分构成，各蛋白组分对加工品质特性的影响是否存在差异，目前尚不明确．此外，脂肪是藜麦中的第三大营养物质，含量可达7.90%，但关于脂肪含量与藜麦加工品质关系的研究鲜见报道．

目前，针对藜麦营养组分与加工品质特性关系的研究涉及的营养组分较为有限，未能对多种营养组分的影响进行全面评价．此外，同时研究营养组分对藜麦粉糊化及藜麦饭质构与感官品质影响的报道相对较少，因此本研究拟通过全面测定评价不同藜麦的营养组分含量、糊化特性、质构特性及感官品质，系统分析藜麦组分含量与加工品质之间的相关性，明确对藜麦加工品质影响最为显著的营养组分，以期为藜麦食品加工及优质品种选育提供理论支撑.

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

从在张家口种植收获的22份藜麦材料中筛选出主要营养成分含量存在一定差异的10份材料(BLblack、BLWY-white01、QQ63、QQ74、49ALC、K3、Roland White、BLWY-red01、Peruvian White、Ceres Red)用于本研究．脱粒、干燥后的藜麦保存于4℃冰箱，于实验前取出脱壳并制粉．淀粉和直链淀粉含量检测试剂盒，爱尔兰Mezayme；马铃薯淀粉标准品，美国Sigma-Aldrich；其他化学试剂均为分析纯，国药集团．

1.2 仪器与设备

恒温水浴振荡器，KW-1000DC 型，常州亿通；台式高速冷冻离心机，H1850R型，湖南湘仪；酶标仪，Spectra Max Plus 384型，美国Molecular；全自动凯氏定氮仪，2300型，瑞典FOSS；快速黏度分析仪，RVA-Super 4型，瑞典波通；质构仪，TA.XT.Plus型，英国Stable Micro Systems．

1.3 方 法

1.3.1 藜麦营养成分含量测定

总淀粉含量测定采用AOAC 996.11法，直链淀粉含量测定采用K-AMYL试剂盒凝集素ConA沉淀法，总蛋白质和粗脂肪含量测定分别参照GB/T 5009.5—2003和GB/T 14772—2008．

1.3.2 藜麦各蛋白组分含量测定

根据Osborne分级原理，参照芮闯等[14]的方法并做适当修改．藜麦粉过60目筛，正己烷(料液比1∶5)脱脂后，加入10倍量的蒸馏水，于室温下振荡提取1h，4000g离心10min，得到的上清液即为清蛋白提取液．沉淀依次采用3% NaCl溶液、70%乙醇溶液和0.1mol/L NaOH溶液进行提取，离心后的上清液分别为球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白提取液．采用考马斯亮蓝G-250染色法[5]测定各提取液中的蛋白质含量，根据标准曲线换算藜麦中清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白组分的含量．

1.3.3 藜麦粉糊化特性分析

藜麦粉糊化特性测定参照Yang等[15]的方法．称取藜麦粉3.0g(按水分含量14%进行校准)于快速黏度分析仪铝盒中，加入25mL蒸馏水，搅拌均匀后进行测定，得到各藜麦粉样品的糊化参数．

1.3.4 藜麦饭质构特性

藜麦饭质构特性测定参照毛根武等[16]和周小理等[17]的方法稍作修改．称取藜麦米15.0g于带盖铝盒中，淘洗干净后加入1.3倍量的蒸馏水，浸泡20min后盖上铝盒盖蒸煮30min，得到藜麦饭．样品于室温下放置30min，选用P/36R探头进行质构测定，测前速率60mm/min，测试速率90mm/min，测后速率120mm/min，压缩程度55%．记录硬度、弹性和胶着性等质构参数．

1.3.5 藜麦饭感官评价

由10名经过感官评定培训的科研人员组成评定小组，参照Wu等[18]的方法和GB/T 15682—2008[19]对藜麦饭进行感官评分，评价指标包括气味、外观、适口性、滋味和松散性(表1)，计算小组成员评分的平均值作为评价结果．

表1 藜麦饭感官评价标准Tab.1 Sensory evaluation criteria for cooked quinoa

1.3.6 数据处理

所有测试数据(感官评价除外)，均以3次重复取样样品测定的平均值±标准偏差表示，采用IBM SPSS Statistics 20软件进行相关性分析．

2 结果与分析

2.1 藜麦营养组分含量

10份藜麦的营养组分含量测定结果见表2，可知总淀粉、总蛋白质和粗脂肪的含量(均为干基)变幅分别为51.7%～58.6%、13.0%～15.8%和5.27%～6.25%，与石振兴等[20]报道的结果较为一致．藜麦样品中含量最高的营养组分是淀粉，且其多以支链淀粉的形式存在，直链淀粉含量仅为4.85%～6.53%，高于申瑞玲等[21]的结果(3.63%～4.52%)．这可能与两个研究使用的藜麦品种及直链淀粉含量测试方法不同有关．藜麦总蛋白质含量平均可达14.2%，且在不同蛋白组分中，清蛋白和球蛋白的含量较高(二者约占藜麦蛋白质的62.4%～72.6%)，醇溶蛋白含量极低(约占藜麦蛋白质的0.25%～0.50%)．这与前人报道的结果[22-23]较为一致．

表2 10份藜麦的营养组分含量测定结果Tab.2 Contents of nutritional composition in ten quinoa samples g/(100g)

2.2 藜麦营养组分与糊化特性的关系分析

糊化特性表征了藜麦粉在糊化过程中的理化特征，可为藜麦粉的加工应用提供重要理论依据．10份藜麦粉的糊化特性测定结果见表3，不同样品7个糊化特性指标值的变异系数差异较大．崩解值和回生值的变异系数分别高达57.0%和54.1%．崩解值可反映糊化后的热稳定性，崩解值越小，热糊稳定性越高[24]．QQ74和BLWY-red01表现出较低的崩解值，表明二者具有较高的热稳定性和抗剪切应力能力，在蒸煮过程中，其淀粉颗粒不易破损．回生值反映的是淀粉冷却后老化回生的程度，回生值高，淀粉易老化．Ceres Red的回生值极低，表明其不易老化，适合加工需较高黏性的制品．Peruvian White的峰值黏度、谷值黏度和最终黏度值最大，但其回生值较小，表明该样品与水的结合能力强，其淀粉颗粒在糊化破损前的膨胀程度大，且耐剪切能力强．BLWY-red01的峰值黏度、峰值时间和糊化温度最小，表明其最易糊化．李枝芳等[5]的研究证实大米的崩解值与蛋白质含量显著负相关，而最终黏度和回生值与淀粉含量正相关．李 先喆 等[24]也发现大米的峰值黏度和崩解值与蛋白质含量显著负相关．本研究中，Peruvian White的淀粉含量高，且蛋白质含量为所有样品中最低，同时表现出最高的峰值、谷值和最终黏度；而BLWYred01的蛋白质含量最高，且淀粉含量低，表现出最小的峰值黏度等糊化特性．据此推测，藜麦粉的糊化特征值也可能与其蛋白质和淀粉含量密切相关．

表3 藜麦粉糊化特性指标测定结果Tab.3 Pasting properties of quinoa flour

为探讨营养组分含量与藜麦粉糊化特性的关系，采用SPSS软件对二者各参数之间的相关性进行分析，结果如表4所示．可知藜麦总淀粉、直链淀粉及粗脂肪含量与糊化特征值间的相关性并不显著．Wu等[10]发现藜麦分离淀粉的峰值黏度、谷值黏度和最终黏度均与其总淀粉含量显著负相关，而谷值黏度、最终黏度和峰值时间与直链淀粉含量显著正相关．这表明淀粉本身对藜麦的糊化特性存在重要影响，但其他营养组分的存在会导致这种影响发生改变．Li等[12]针对7份藜麦粉的研究发现淀粉、蛋白质和脂肪含量与糊化特征值之间均无显著相关性．但本研究却发现，藜麦蛋白质含量与峰值黏度和谷值黏度呈显著负相关(p＜0.05)．这一不同结果可能与两个研究所使用藜麦样品的数量及品种差异有关．大米的蛋白质可在糊化过程中与淀粉竞争自由水，降低淀粉的糊化程度，进而导致峰值黏度的降低[25-26]．藜麦的蛋白质含量较大米更高，藜麦蛋白质亦可能通过影响淀粉颗粒的吸水膨胀，降低峰值黏度和谷值黏度．此外，在4个蛋白组分中，清蛋白含量与峰值黏度和峰值时间均呈显著负相关(p＜0.05)，其他蛋白组分与糊化特征值间的相关性不显著．

表4 藜麦营养组分含量与糊化特征值之间的相关性Tab.4 Correlation between the nutritional composition and pasting properties of quinoa

2.3 藜麦营养组分与质构特性的关系分析

质构特性可在一定程度上反映藜麦的蒸煮品质，是影响消费者对藜麦饭喜好程度的重要因素[18]．10份藜麦蒸煮后的质构特性分析结果见表5，除弹性外(5.99%)，其他6个质构特征值的变异系数均较大，且黏着性的变异系数高达84.0%．这表明10份藜麦饭样品在硬度、黏着性和胶着性等质构特征方面存在较大差异．藜麦饭样品的硬度值变幅为43.7～76.1N．10份样品中，BLWY-red01的硬度值最大，且内聚性和咀嚼性值最大，但其黏着性和弹性值较小，表明该样品的口感偏硬，不黏，缺乏弹性，但比较耐咀嚼．QQ74、Peruvian White和BLWY-white01的硬度值较小，表明三者蒸煮后的口感较软．Roland White的黏着性值最大，是BL-black的近15倍，表明其口感偏黏．除BLWY-red01和Ceres Red外，其余8个藜麦样品均表现出较好的弹性(弹性值大于87%)，而Roland White的弹性值更是接近1，表明这些藜麦饭样品大多富有弹性．胶着性值等于硬度值乘以内聚性值，而咀嚼性值等于胶着性值乘以弹性值．可以看出，不同样品间的咀嚼性值和胶着性值相差可达2.3～2.5倍，表明本研究所使用藜麦样品的耐咀嚼程度存在较大差异．

表5 藜麦饭质构特性指标测定结果Tab.5 Texture properties of cooked quinoa

不同营养组分含量与质构特征值间的相关性分析结果见表6，可知不同营养组分的含量与质构特征值间存在不同程度的相关性．淀粉含量与硬度、胶着性和咀嚼性均极显著负相关(p＜0.01)，与回复性和内聚性显著负相关(p＜0.05)，而直链淀粉含量与这5个质构特征值均呈显著正相关(p＜0.05)．Wu等[10]的研究也发现藜麦总淀粉含量与黏着性显著负相关，而直链淀粉含量与其蒸煮后的硬度、黏着性、内聚性、胶着性和咀嚼性极显著正相关．直链淀粉含量较高会导致大米蒸煮过程中的吸水量减少，淀粉不易充分糊化，因而米饭较硬，但具有较高的咀嚼性[5,26]. 据此推测，藜麦中直链淀粉也可能是通过影响其蒸煮过程的吸水而导致藜麦饭的硬度增大．

表6 藜麦营养组分含量与质构特征值之间的相关性Tab.6 Correlation between the nutritional composition and texture properties of quinoa

藜麦总蛋白质含量与硬度、胶着性及咀嚼性极显著正相关(p<0.01)，且与内聚性显著正相关(p<0.05)．Wu等[13]针对13份藜麦种质的研究也发现蛋白质含量与前述4个质构特征值之间均存在显著正相关性．蛋白质可通过二硫键形成网络结构，从而限制淀粉粒的膨胀和水合作用，并可通过自身的水合作用影响淀粉的吸水量[27]．本研究中藜麦材料的蛋白质含量为13.02%～15.76%，随着蛋白质含量的增加，藜麦中淀粉粒吸水速率降低，且藜麦蛋白形成的网络结构进一步影响淀粉的吸水和充分糊化，导致藜麦饭的硬度增大．

在4种蛋白组分中，清蛋白含量与质构特征值之间无显著相关性，球蛋白含量仅与弹性显著正相关(p<0.05)，而醇溶蛋白含量与硬度、内聚性、胶着性和咀嚼性均显著或极显著负相关(p<0.05或p<0.01)，谷蛋白含量与内聚性和胶着性显著正相关(p<0.05)，但与弹性极显著负相关(p<0.01)．大米的清蛋白和球蛋白含量与米饭的硬度、黏着性和弹性也无显著相关性，但其醇溶蛋白含量与米饭的硬度、胶着性和咀嚼性显著负相关[28]．这与本研究中相关藜麦蛋白组分对藜麦饭质构特征值影响的结果较为一致．

藜麦粗脂肪含量与回复性极显著负相关(p<0.01). 脂肪易与淀粉特别是直链淀粉形成复合物，使淀粉粒之间的相互作用减弱，有效交联点的数目和密度减少，导致米饭回复性降低[8]．Li等[12]的研究证实藜麦的脂肪也可通过与淀粉形成复合物影响淀粉颗粒间的相互作用．因此脂肪含量增加时，其与直链淀粉作用形成的复合物增多，而可用于形成弹性凝胶的直链淀粉减少，导致藜麦饭回复性降低．

2.4 藜麦营养组分与感官品质的关系分析

10份藜麦蒸煮后的感官品质评价结果见图1，所有评价指标除外观结构外，气味、适口性、滋味、松散性和感官评价总分的变异系数均大于10%，这表明10份藜麦饭样品的感官品质差异较大．藜麦饭样品的感官评价总分变幅为55.0～82.5，其中Peruvian White的各项感官评价指标得分均较高，尤其是适口性和滋味．评价员普遍认为该藜麦饭样品软硬适中且咀嚼时有坚果味．BLWY-red01的适口性和滋味得分相对偏低，但其气味和外观结构得分相对较高，评价员大多认为其香气较浓郁，且饭粒结构较为完整．Peruvian White和K3在气味、口感和滋味上均获得了评价员的好评，因而感官评价总评分较高．BLblack各项感官指标评分均较低，口感较硬，无黏性，不适于制作藜麦饭．

图1 藜麦饭感官评价结果Fig.1 Sensory evaluation results of cooked quinoa

不同营养组分含量与感官评价指标得分的相关性分析结果见表7，总淀粉含量与滋味评分极显著正相关(p<0.01)，与其他感官评价指标之间无显著相关性，而直链淀粉含量与滋味和感官评价总分均极显著负相关(p<0.01)．在感官评价咀嚼饭粒时，口腔中的唾液腺分泌α-淀粉酶和糖苷酶等多种酶类，可将藜麦饭中的淀粉代谢为可溶性糖类，从而产生甜味[29-30].因此，总淀粉含量越高，越有利于藜麦饭甜味的形成，从而提高其滋味评分．李贞[31]针对大米的研究发现直链淀粉含量与米饭感官评价指标均显著或极显著负相关．低直链淀粉含量的大米通常含有较多的快消化淀粉，可快速水解为葡萄糖，而高直链淀粉含量大米的淀粉消化速率相对较慢[32]．Tran等[33]和Bett-Garber等[34]的研究均表明直链淀粉含量增加时，米饭的甜度值降低．据此推测，藜麦直链淀粉含量增加也会导致藜麦饭的甜味降低，进而降低滋味得分．

表7 藜麦营养组分含量与感官评分之间的相关性Tab.7 Correlation between the nutritional composition and sensory evaluation scores of cooked quinoa

总蛋白质含量与藜麦饭感官评价总分显著负相关(p<0.05)．芮闯等[14]和李苏红等[35]也报道大米的蛋白质含量与米饭感官评分显著负相关．蛋白质可与淀粉分子竞争自由水，使淀粉吸水不足，影响其糊化程度，进而导致蒸煮感官品质变差[26]．在4种蛋白组分中，清蛋白、球蛋白和谷蛋白含量与感官评价指标均无显著相关性，而醇溶蛋白含量则与适口性、滋味和感官评价总分显著正相关(p<0.05)．此外，粗脂肪含量与藜麦饭滋味得分显著正相关(p<0.01)．针对大米的研究发现，在一定范围内脂肪含量越高，米饭越有光泽，且滋味更好[31]．Yoon等[36]报道大米脂肪中的不饱和脂肪酸对米饭感官品质具有积极影响．藜麦脂肪中的不饱和脂肪酸含量高，蒸煮过程中可能形成具有清香、坚果等味道的风味物质，从而提高藜麦饭的滋味评分[37-38]．

3 结 语

10份藜麦的营养组分含量及糊化、质构和感官品质存在较大差异．不同营养组分对藜麦加工品质存在不同影响．在糊化特性方面，总蛋白质含量越高，藜麦粉峰值黏度和谷值黏度越低；清蛋白含量越高，藜麦粉峰值黏度和峰值时间越低；其他3种藜麦蛋白组分以及淀粉、直链淀粉和粗脂肪含量与糊化特性间均无显著相关性．在质构特性方面，总蛋白质和直链淀粉含量高、总淀粉和醇溶蛋白含量低的藜麦蒸煮后硬度和胶着性更大，更耐咀嚼；粗脂肪含量高的藜麦饭回复性较差，谷蛋白含量越低、球蛋白含量越高，藜麦饭的弹性越好．在感官品质方面，总蛋白质和直链淀粉含量低、醇溶蛋白含量高的藜麦饭感官评价总分更高，总淀粉、粗脂肪和醇溶蛋白含量高的藜麦饭滋味更好．本研究初步明确了藜麦营养组分含量与加工品质特性的关系，可为不同加工用途的藜麦原料选择及品种选育提供参考．