不同產(chǎn)區(qū)青稞原料成分差異性與釀造適用性的分析

金瑋鋆，張曉蒙，郝建秦，張玉紅，薛潔*，谷方紅

1(中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院，北京，100015)2(西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院，西藏 拉薩，850032)

青稞，又稱為裸大麥，為禾本科大麥屬的一種禾谷類作物，是高原地區(qū)一種特有的耐寒耐旱農(nóng)作物，主要分布在我國的西藏、青海地區(qū)，在四川、云南、甘肅、黑龍江等地也有種植[1]。青稞具有豐富的營養(yǎng)價(jià)值和突出的醫(yī)藥保健作用。鄒奕星等[2]測得青藏高原地區(qū)122份不同品種的青稞的總淀粉含量平均值為59.89%，最高值為66.70%。徐菲等[3]對(duì)西北地區(qū)38種青稞進(jìn)行了研究，測得其總淀粉含量均值為59.49%，最高值為68.62%。青稞蛋白含量平均為12.43%，變化幅度為6.35%～23.40%，高于除燕麥和小麥以外的其他任何谷類作物[4]。除此之外，青稞還富含β-葡聚糖(3.66%～8.62%)[5]。川藏地區(qū)的人民常將青稞用于掛面、饅頭等面食的制作中，大量青稞也用作釀造青稞酒。目前，大多地區(qū)青稞酒仍為作坊式生產(chǎn)，受資金、人員、生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)管理的受限，使得青稞酒酒體品質(zhì)良莠不齊，無法走向工業(yè)化、集約化、規(guī)模化生產(chǎn)[7,13-14]。其次，青稞酒釀造國家標(biāo)準(zhǔn)尚未建立，僅有GB/T 19331—2007 《地理標(biāo)志產(chǎn)品 互助青稞酒》，尚未出現(xiàn)適用于所有青稞酒產(chǎn)品的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這使得青稞酒品質(zhì)安全無法保障。

青稞原料的品質(zhì)高低與種類差異在一定程度上影響著青稞酒的品質(zhì)與酒體風(fēng)格。前人雖曾對(duì)西藏、甘肅、青海等地區(qū)的青稞樣品進(jìn)行了測定[2-3,6,12]，但主要針對(duì)其物理性質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行研究，并未對(duì)其釀造適用性進(jìn)行著重分析。青稞品種多樣，品質(zhì)差異性較大，并非所有原料都適用于青稞酒的釀造，且我國尚未建立青稞原料篩選標(biāo)準(zhǔn)，GB/T 11760—2008 《裸大麥》[8]中也僅對(duì)青稞水分、容重等指標(biāo)規(guī)定了質(zhì)量要求，并未限制總淀粉、蛋白質(zhì)、葡聚糖等成分指標(biāo)。

本研究分別對(duì)西藏、四川、甘肅、黑龍江4個(gè)青稞產(chǎn)區(qū)共40種青稞樣品中蛋白質(zhì)、直鏈淀粉、支鏈淀粉、總淀粉和β-葡聚糖含量進(jìn)行原料成分分析，研究不同產(chǎn)區(qū)青稞原料成分的共性與差異性。同時(shí)，參照我國啤酒、白酒等釀造原料標(biāo)準(zhǔn)，將青稞原料中蛋白質(zhì)、直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉含量實(shí)驗(yàn)結(jié)果與啤酒大麥、高粱、大米等酒類釀造原料進(jìn)行比較，剖析青稞原料特性及其釀造適用性，為構(gòu)建我國青稞酒原料體系數(shù)據(jù)庫，建立青稞酒釀造國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范青稞酒酒體品質(zhì)提供重要的理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

研究所涉及的青稞原料樣品共40種，分別由西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院、黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、甘肅省農(nóng)墾農(nóng)業(yè)研究院、四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所提供；高粱14種、粳米12種、糯米7種、小麥12種、玉米7種白酒釀造原料，由全國各地若干家大型白酒企業(yè)提供。

NaOH、CuSO4、酒石酸鈉、亞鐵氰化鉀、KI、I2、二甲基亞砜，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；葡萄糖、α-淀粉酶，北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司；濃硫酸、乙醚、無水乙醇，北京化工廠；鹽酸、甲基紅，西隴化工股份有限公司。所有試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

SL.502N精密天平，上海民橋精密科學(xué)儀器廠；UV-1780紫外分光光度計(jì)，Shimadzu公司；Foss-2100kjeltec凱氏定氮儀，F(xiàn)oss公司；TGL-16G冷凍離心機(jī)，Anke儀器廠；粉碎機(jī)、電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原糧總淀粉含量的測定方法

參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5514—2008《糧油檢驗(yàn) 糧食、油料中淀粉含量測定》酶解法[9]測定。

1.3.2 原糧直/支鏈淀粉含量的測定方法

直鏈淀粉采用MEGAZYME直鏈淀粉試劑盒法，參照試劑盒中使用說明操作測定，測定結(jié)果為直鏈淀粉與總淀粉含量的比值。將該比值與總淀粉測定結(jié)果(方法見2.2.1)相乘，即可得到直鏈淀粉含量(%)。支鏈淀粉含量為總淀粉與直鏈淀粉含量的差值。

1.3.3 原糧蛋白質(zhì)的測定方法

參照GB 5009.5—2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》凱氏定氮法[10]測定。

1.3.4 原糧β-葡聚糖含量的測定方法

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

1.3.5 數(shù)據(jù)處理方法

采用Excel 2013和origin 8.5對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和圖表編輯；采用SPSS 19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同產(chǎn)區(qū)青稞原料成分共性與差異性分析

分別對(duì)40種青稞原料水分、蛋白質(zhì)、總淀粉(包括直鏈淀粉和支鏈淀粉)、β-葡聚糖等原料成分進(jìn)行測定，對(duì)不同產(chǎn)區(qū)青稞原料各成分占比和含量均值進(jìn)行了比較。

2.1.1 不同產(chǎn)區(qū)青稞原料成分組成占比的分析

圖1為不同產(chǎn)區(qū)青稞原料各成分占比餅形圖，其中，圖A為西藏產(chǎn)區(qū)、圖B為四川產(chǎn)區(qū)、圖C為甘肅產(chǎn)區(qū)和圖D為黑龍江產(chǎn)區(qū)。如圖1所示，西藏、四川、甘肅、黑龍江產(chǎn)區(qū)中青稞原料成分構(gòu)成與占比呈現(xiàn)基本相同的態(tài)勢(shì)。各產(chǎn)區(qū)總淀粉占比均為最高，均值為65.8%，其中，各產(chǎn)區(qū)均呈現(xiàn)支鏈淀粉含量高于直鏈淀粉的現(xiàn)象，支鏈淀粉均值達(dá)到53.0%，占總淀粉含量的80%以上；其次為蛋白質(zhì)和水分，其含量均值分別為12.9%和10.6%；各產(chǎn)區(qū)葡聚糖占比均為最小，均值為5.0%。以上總淀粉、蛋白質(zhì)和葡聚糖研究結(jié)果與前人研究基本相符[3,6]。

圖1 不同產(chǎn)區(qū)青稞原料各成分占比餅形圖Fig.1 Different areas of naked barley raw materials accounted for composition of pie chart

2.1.2 不同產(chǎn)區(qū)青稞原料成分含量的差異性比較

不同產(chǎn)區(qū)青稞原料成分含量見表1。

表1 不同產(chǎn)區(qū)40種青稞原料成分含量的比較 單位：%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

注：利用Duncan's multiple range test法進(jìn)行多重比較，同一列不同小寫字母表示組間差異顯著(p<0.05)，同一列不同大寫字母表示組間差異極顯著(p<0.01)。

2.1.2.1 不同產(chǎn)區(qū)青稞原料蛋白質(zhì)含量的比較

由表1可知，不同產(chǎn)區(qū)青稞蛋白質(zhì)含量變化范圍基本相同，其中黑龍江產(chǎn)區(qū)蛋白含量均值最低，為11.6%，與甘肅產(chǎn)區(qū)呈顯著性差異；甘肅產(chǎn)區(qū)蛋白含量均值最高，為14.2%，且有最大值17.0%；西藏產(chǎn)區(qū)有最小值9.0%。

2.1.2.2 不同產(chǎn)區(qū)青稞淀粉含量的比較

由表1可知，不同產(chǎn)區(qū)青稞總淀粉含量范圍基本相同，其中黑龍江產(chǎn)區(qū)總淀粉均值最高，達(dá)到70.74%，與西藏、四川產(chǎn)區(qū)呈顯著性差異，與甘肅產(chǎn)區(qū)呈極顯著差異；甘肅產(chǎn)區(qū)均值最低，為60.37%，與西藏、四川產(chǎn)區(qū)呈顯著性差異；總淀粉最小值(56.52%)和最大值(71.79%)均出現(xiàn)在四川產(chǎn)區(qū)。

然而，不同地區(qū)支鏈淀粉與直鏈淀粉含量存在較大差異。從直鏈與支鏈淀粉含量比較來看，四川產(chǎn)區(qū)支鏈淀粉含量最高，均值為57.84%，有最大值67.49%，與西藏、甘肅產(chǎn)區(qū)呈極顯著差異；最小值(30.70%)出現(xiàn)在甘肅產(chǎn)區(qū)，與四川、黑龍江產(chǎn)區(qū)呈極顯著性差異；直鏈淀粉含量各產(chǎn)區(qū)波動(dòng)范圍較大，四川產(chǎn)區(qū)含量最低，均值為7.15%，有最低值1.65%，與西藏、甘肅、黑龍江產(chǎn)區(qū)間呈極顯著差異；黑龍江產(chǎn)區(qū)含量最高，均值為16.76%，與西藏產(chǎn)區(qū)呈顯著性差異；甘肅產(chǎn)區(qū)有最大值31.20%。從直鏈與支鏈淀粉比值來看，四川產(chǎn)區(qū)支鏈淀粉占比最高，比值達(dá)到1∶8；西藏與黑龍江產(chǎn)區(qū)比值較為接近，分別為2∶7和2∶6；甘肅產(chǎn)區(qū)支鏈淀粉占比最低，比值為1∶2。

2.1.2.3 不同產(chǎn)區(qū)青稞原料葡聚糖含量的比較

由表1可知，不同產(chǎn)區(qū)青稞葡聚糖含量基本相同，各產(chǎn)區(qū)間均未呈現(xiàn)顯著性差異。其中甘肅產(chǎn)區(qū)葡聚糖含量最高，均值為5.47%；黑龍江產(chǎn)區(qū)葡聚糖含量最低，均值為4.45%；四川產(chǎn)區(qū)有最小值2.64%和最大值7.76%。

2.2 不同產(chǎn)區(qū)青稞原料釀造適用性的分析研究

研究將不同產(chǎn)區(qū)青稞原料的蛋白質(zhì)和淀粉含量測定結(jié)果與高粱、粳米、糯米、小麥、玉米等白酒釀造原料測定結(jié)果進(jìn)行分析比較，然后將該結(jié)果與部分原糧標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較分析，探究青稞與釀酒原糧間的共性、釀造特性及釀造適用性。不同白酒原料蛋白質(zhì)與淀粉含量范圍的比較結(jié)果見表2，對(duì)部分釀造原糧理化指標(biāo)的質(zhì)量要求標(biāo)準(zhǔn)見表3。

2.2.1 不同產(chǎn)區(qū)青稞原料與白酒原料間淀粉含量的比較

淀粉是影響原糧出酒率的主要因素，淀粉含量越高，出酒率越高。從釀酒角度來看，支鏈淀粉越高，原料易糊化，降低微生物的利用難度，利于發(fā)酵生香[15-16,18]。

表2 不同白酒原料成分含量的比較 單位：%

表3 部分釀造原糧成分的質(zhì)量要求 單位：%

注：“-”為未涉及該指標(biāo)質(zhì)量要求；以上原糧未涉及支鏈淀粉和葡聚糖指標(biāo)要求。

將不同產(chǎn)區(qū)青稞測定結(jié)果與表2比較可知，40種青稞總淀粉含量(均值65.8%)高于高粱、玉米和小麥，低于粳米和糯米，其中黑龍江和西藏產(chǎn)區(qū)高總淀粉優(yōu)勢(shì)較為明顯；青稞直鏈淀粉(均值12.8%)高于糯米，與高粱、小麥和玉米含量相當(dāng)，其中四川產(chǎn)區(qū)低直鏈淀粉優(yōu)勢(shì)明顯，甘肅產(chǎn)區(qū)直鏈淀粉(均值20.6%)高于粳米、糯米和高粱，與小麥和玉米含量相當(dāng)；青稞支鏈淀粉(均值53.0%)與高粱、粳米、小麥和玉米含量相當(dāng)，比糯米含量較低，其中四川和黑龍江產(chǎn)區(qū)高支鏈淀粉優(yōu)勢(shì)較為明顯。

分析結(jié)果表明，黑龍江、四川和西藏產(chǎn)區(qū)青稞總淀粉和支鏈淀粉含量較高，且與高粱、小麥、玉米等釀造原糧含量相當(dāng)，從釀造角度來看更容易糊化、出酒，呈現(xiàn)一定青稞酒釀造優(yōu)勢(shì)；甘肅產(chǎn)區(qū)總淀粉含量與高粱、玉米等原料含量相當(dāng)，但直鏈淀粉占比較高，釀造適用性低于黑龍江、四川和西藏產(chǎn)區(qū)。

2.2.2 不同產(chǎn)區(qū)青稞原料與白酒原料間蛋白質(zhì)含量的比較

釀酒原料還要求蛋白含量適當(dāng)，適量的蛋白含量是保證微生物生命活動(dòng)的必要物質(zhì)，但過量時(shí)也會(huì)造成某些發(fā)酵副產(chǎn)物的增多，給酒體帶來邪雜味，影響產(chǎn)品質(zhì)量[15,18]。

將不同產(chǎn)區(qū)青稞測定結(jié)果與表2比較可知，40種青稞原料蛋白質(zhì)(均值12.9%)與白酒原料含量相當(dāng)，其中甘肅產(chǎn)區(qū)高蛋白優(yōu)勢(shì)較為明顯。分析結(jié)果表明，甘肅產(chǎn)區(qū)青稞蛋白含量較高，從釀造角度來看，更易產(chǎn)生酒體不良風(fēng)味，影響酒體品質(zhì)，釀造適用性低于黑龍江、四川和西藏產(chǎn)區(qū)。

2.2.3 不同產(chǎn)區(qū)青稞原料釀造適用性的比較分析

分析表3結(jié)果可知，釀造適用性高的原糧，其水分要求≤12.0%～15.5%；總淀粉要求含量較高，一般大于50%，直鏈淀粉要求含量較低，一般小于24%；蛋白質(zhì)要求含量較低，約為8%～13%。標(biāo)準(zhǔn)中雖然對(duì)支鏈淀粉和葡聚糖含量沒有要求，然而過高的葡聚糖含量會(huì)造成糖化醪液黏度較高，不利于過濾環(huán)節(jié)的進(jìn)行，影響生產(chǎn)效率[4,17-18]。綜合以上結(jié)果可知，黑龍江產(chǎn)區(qū)的青稞總淀粉含量最高，支鏈淀粉占比較高，蛋白含量較低，葡聚糖含量最低，釀造適用性最高；西藏和四川產(chǎn)區(qū)的青稞總淀粉含量較高，蛋白質(zhì)與葡聚糖含量較低，青稞酒釀造適用性較高；甘肅產(chǎn)區(qū)水分、總淀粉與支鏈淀粉含量均為最低，蛋白質(zhì)和葡聚糖含量最高。

3 討論

本研究對(duì)西藏、四川、甘肅和黑龍江4個(gè)青稞產(chǎn)區(qū)共計(jì)40種青稞樣品進(jìn)行了原料成分測定，并對(duì)不同產(chǎn)區(qū)青稞原料成分含量進(jìn)行了差異性比較。然后，結(jié)合不同白酒原料成分及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的質(zhì)量要求，對(duì)不同產(chǎn)區(qū)青稞樣品的青稞酒釀造適用性進(jìn)行了比較分析。

綜合所有研究結(jié)果，結(jié)論如下：

(1)西藏、四川、甘肅、黑龍江4個(gè)產(chǎn)區(qū)40種青稞原料成分構(gòu)成與占比呈現(xiàn)基本相同的態(tài)勢(shì)，總淀粉占比最高，其次為蛋白質(zhì)和水分，葡聚糖占比最低。而不同產(chǎn)區(qū)間支鏈淀粉占比表現(xiàn)明顯差異性，其中四川產(chǎn)區(qū)支鏈淀粉占比最大，甘肅產(chǎn)區(qū)支鏈淀粉占比最小，其二者間含量差異顯著。

(2)西藏、四川、甘肅、黑龍江4個(gè)產(chǎn)區(qū)40種青稞原料釀造適用性分析結(jié)果表明，西藏、四川和黑龍江產(chǎn)區(qū)青稞原料總淀粉含量較高，支鏈淀粉占比較大，且蛋白質(zhì)與葡聚糖含量相對(duì)較低，適用于青稞酒的釀造；甘肅產(chǎn)區(qū)青稞原料總淀粉含量顯著低于西藏、四川和黑龍江，支鏈淀粉占比較小，蛋白質(zhì)和葡聚糖含量較高，釀造適用性較差，更適用于食用或藥用青稞產(chǎn)品領(lǐng)域。

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