充CO2氣調(diào)儲藏對青稞品質(zhì)的影響

王若暉 孫術(shù)國 林親錄 胡 敏 張素紅 趙娟紅 李北平

(中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院；稻谷及副產(chǎn)物深加工國家工程實驗室，長沙 410004)

青稞(HordeumVulgareL.var.nudumHook.f)俗稱裸大麥，又稱元麥，屬于禾本科植物[1]。青稞生長期比較短，比大米要早熟，可以遲種早收[2]，是藏區(qū)的主導(dǎo)優(yōu)勢作物和藏區(qū)農(nóng)牧民賴以生存的主要食糧。我國青稞產(chǎn)量高，具有“三高兩低”的結(jié)構(gòu)組成，即高蛋白、高纖維、高維生素和低脂肪、低糖。且富含微量元素硒，具有抗癌的功能，可稱得上是谷物中的佳品。

目前，儲糧科技工作者對氣調(diào)儲糧的研究較多。張來林等[3]和李巖峰等[4]研究了充氮氣調(diào)儲藏對高粱和稻谷等谷物品質(zhì)的影響。結(jié)果表明在高溫環(huán)境下，充氮儲糧的谷物品質(zhì)，尤其在發(fā)芽率、過氧化氫酶活動度和脂肪酸值等指標(biāo)明顯優(yōu)于常規(guī)組。涂杰等[5]對比了 CO2氣調(diào)儲藏和常規(guī)儲藏秈稻谷在脂肪酸、黏度和發(fā)芽率等品質(zhì)指標(biāo)變化規(guī)律，結(jié)果表明CO2氣調(diào)儲藏比常規(guī)儲藏品質(zhì)變化緩慢。這些研究所涉及的品質(zhì)劣化指標(biāo)非常有限，難以較好解釋糧食在儲藏過程品質(zhì)劣化機制，因而缺乏系統(tǒng)性。青稞作為青藏高原的特色大麥，藏民的主糧，在儲藏方面研究較少，系統(tǒng)性研究青稞儲藏特性的報道更是鮮有涉及?；诖?，本研究系統(tǒng)分析了青稞調(diào)儲特性，為延緩儲藏過程中青稞品質(zhì)劣化提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實驗用青稞谷粒屬果洛冬品種，產(chǎn)自2015年西藏林芝、山南、日喀則地區(qū)，經(jīng)過多次篩選保留完好的青稞，混勻樣品，將每份質(zhì)量為200 g的樣品，分別裝入充CO2氣調(diào)(氣體體積分?jǐn)?shù)達99%以上)的PE材料包裝袋后，再分別放在0、25、37 ℃，且相對濕度均為65%的恒溫恒濕人工培養(yǎng)箱中儲藏300 d，以相同溫濕度條件下常規(guī)儲藏的樣品作為對照，即未使用CO2氣調(diào)，其他儲藏條件相同。儲藏前180 d每隔30 d取樣、儲藏后120 d每隔60 d取樣觀察并測定各項指標(biāo)。每次取50 g青稞樣品磨粉，過80目篩，用自封袋密封于冰箱(4 ℃)保存。試劑均為分析純。

1.2 實驗儀器

DHG-9123A型電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；CR-10型色差儀：柯尼卡美能達(中國)投資有限公司；80-2型臺式離心機：金壇市大地自動化儀器廠；UV-2600型紫外可見分光光度計：日本島津公司；SHZ-B型雙功能水浴恒溫振蕩器：金壇市城西春蘭實驗儀器廠；XL-600B型多功能粉碎機：永康市小寶電器有限公司；SHB-Ⅲ 型循環(huán)水式多用真空泵：上?？坪銓崢I(yè)發(fā)展有限公司；PRX-150A型智能人工氣候箱：寧波賽福實驗儀器有限公司；FE20型實驗室pH計：梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 含水量的測定

參照GB 5009.3-2010中的105 ℃直接干燥法。

1.3.2 游離巰基的測定

參照羅明江等[6]方法測定游離巰基含量。

1.3.3 色澤的測定

使用CR-10型色差儀進行青稞色澤測定，采用Lab表色系。每次測量色差計顯示L*(明度)、a*(紅度)、b*(黃度)3個數(shù)值。每個樣品從不同的角度分別讀數(shù)，測3次，取其平均值，以ΔE表示青稞總色差，定義為

1.3.4 水溶性蛋白含量的測定

水溶性蛋白質(zhì)溶液的提取：稱取5.0 g過80目篩的青稞粉樣品，轉(zhuǎn)至盛有50 mL蒸餾水的100 mL燒杯中，在320 r/min，30 ℃的恒溫水浴磁力攪拌器中攪拌2 h，取出定容至100 mL，再取10 mL該液于4 000 r/min離心機離心15 min，然后取該上清液1 mL于試管中，在4 ℃冰箱保存，該液即為水溶性蛋白提取液，然后參照Lowry法[7]測定水溶性蛋白的含量。

1.3.5 α-淀粉酶的測定

根據(jù)GB/T5521—2008中的比色法測定α-淀粉酶活性的變化。

1.3.6 過氧化氫酶的測定

根據(jù)GB/T5522—2008法測定過氧化氫酶活動度的變化。

1.3.7 數(shù)據(jù)處理及分析

數(shù)據(jù)重復(fù)3次取其平均值，采用SPSS統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行分析，使用Origin7.0作圖描繪各實驗指標(biāo)的變化曲線。

2 結(jié)果與分析

2.1 青稞儲藏過程中含水量的變化

不同儲藏條件下，青稞水分變化如圖1所示。隨著儲藏時間的延長，不同儲藏條件下對水分的影響也有所差異，但總體都呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。青稞在儲藏前60 d含水量變化速率較快，儲藏60 d后含水量變化緩慢。0 ℃儲藏條件下，含水量的下降速率最緩慢；25 ℃儲藏條件下，含水量的下降速率較快；而37 ℃儲藏條件下，含水量的下降速率最快。由此可見，低溫減緩了青稞含水量的降低速率，且常規(guī)組中0 ℃和25、37 ℃均存在極顯著性差異(P=0.002<0.01)。在常規(guī)組和氣調(diào)組內(nèi)，相同溫度下，CO2氣調(diào)儲藏下的青稞含水量均小于常規(guī)組的含水量，300 d時0 ℃常規(guī)和CO2氣調(diào)儲藏的青稞含水量由儲藏前的15.12%分別降至13.39%、13.95%；25 ℃常規(guī)和CO2氣調(diào)儲藏的青稞含水量分別降至12.03%、12.56%；37 ℃常規(guī)和CO2氣調(diào)儲藏的青稞含水量分別為9.44%、10.12%。這可能是由于青稞在儲藏過程中自身發(fā)生代謝反應(yīng)所造成水分的降低，而CO2氣調(diào)情況下青稞呼吸作用受到抑制，自身代謝反應(yīng)下降，因此CO2氣調(diào)儲藏對青稞儲藏過程中水分的流失有延緩作用。

圖1 不同儲藏條件下青稞水分的變化

2.2 青稞儲藏過程中游離巰基(-SH)的變化

青稞儲藏過程中游離巰基的變化如圖2所示,青稞中游離巰基隨著時間的延長而呈現(xiàn)降低趨勢，游離巰基的下降速率隨著溫度越高變化越明顯，且在儲藏前期150 d，青稞游離巰基的下降速率比較大，后期逐漸趨于平緩，這可能是隨著儲藏時間的延長，氧氣的耗盡，巰基被氧化的程度降低了。37 ℃條件下游離巰基的下降幅度最大，而0 ℃儲藏條件下，常規(guī)組和CO2氣調(diào)組游離巰基的含量下降幅度較小。常規(guī)組和CO2氣調(diào)組中0 ℃與25、37 ℃均有顯著性差異(P<0.05)由此可知，低溫下的游離巰基的下降幅度明顯低于高溫條件下。而在0 ℃條件下，300 d時常規(guī)組和CO2氣調(diào)組中游離巰基含量分別降低了76.13%和68.96%，有顯著性差異(P<0.05)。這可能是由于常規(guī)組的儲藏環(huán)境加速了青稞中游離巰基氧化成二硫鍵，導(dǎo)致其含量降低幅度大，說明低溫和CO2氣調(diào)有助于減緩游離巰基的變化，而巰基氧化成二硫鍵必然會導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上的變化，引起青稞的食用品質(zhì)的劣化[8]。

圖2 青稞儲藏期間游離巰基的變化

2.3 青稞儲藏過程中色澤的變化

青稞在整個儲藏過程中的色澤變化如圖3所示，由圖3a可以看出，青稞樣品的L*值隨著時間的延長先逐漸上升后平緩下降，這與稻谷儲藏過程中L*值變化趨勢有所不同，因為青稞本身是綠色，在儲藏過程中L*值越大說明青稞的綠色逐漸褪去，逐漸變白。青稞在儲藏的過程中，L*值隨著溫度的升高逐漸增加至最大值，而0 ℃條件下變化幅度最小，37 ℃條件下變化最快；常規(guī)組和CO2氣調(diào)組由最初值43.10分別增加至53.87、52.20。由L*值的變化可知，CO2氣調(diào)條件下L*值的增加幅度明顯小于常規(guī)儲藏。

由圖3b可知，隨著時間的增加，整個儲藏過程中a*值幾乎是逐漸上升后趨于平穩(wěn)的，a*值增加說明紅色增多，綠色減少。0 ℃儲藏條件下，a*值的增加速率最緩慢，25 ℃儲藏條件下，a*值的增加速率較快，而37 ℃儲藏條件下，a*值的增加速率最快。常規(guī)組和CO2氣調(diào)組中，各個溫度條件下CO2氣調(diào)組變化幅度皆小于常規(guī)組，300 d時0 ℃條件下常規(guī)和CO2氣調(diào)儲藏的a*值由儲藏前的6.07分別增加至7.40、6.95；25 ℃條件下常規(guī)和CO2氣調(diào)儲藏的a*值分別增加至8.41、7.62；37 ℃條件下常規(guī)和CO2氣調(diào)儲藏的青稞a*值分別為9.43、8.65。由此可知，低溫和CO2氣調(diào)有助于緩解青稞a*值的增加。

圖3 青稞儲藏期間色澤的變化

b*值代表黃藍(lán)色，青稞儲藏過程中b*值的變化如圖3c所示，各條件下青稞b*值在300 d內(nèi)增加最快的是37 ℃條件的樣品，其次是25 ℃條件下的青稞樣品，上升速率最慢的是0 ℃條件的青稞樣品。因此高溫條件下，青稞樣品黃色增加的最快，高溫加速了青稞表面顏色的變化。而300 d時常規(guī)組和CO2氣調(diào)組中在0 ℃條件下由原始值分別升至22.60和21.65；25 ℃條件下分別升至24.2、23.00；37 ℃條件下分別升至25.35和25.05。由此可見，CO2氣調(diào)儲藏延緩了青稞表面顏色的變化，且低溫下更加明顯。

色澤的變化包括顏色和光澤這兩個方面，是青稞品質(zhì)變化的最直觀的表現(xiàn)[9]，青稞在儲藏過程中色澤的變化用E表示，E 的變化以0、1.5、3.0、6.0為代表值表示青稞儲藏過程中色差值，四個區(qū)間范圍分別說明色澤的變化的程度，0～0.5表示樣品與最初的顏色無差異，1.5～3.0表示稍有差異，3.0～6.0表示有差異，大于6.0說明有顯著性差異。由圖3d可知，青稞儲藏過程中，在儲藏至120 d時，37 ℃條件下的各組中的E值均大于6，說明120 d后青稞色澤的變化由顯著性的差異，而25 ℃條件下的各組在整個儲藏過程中的E值小于6，說明與儲藏之前相比有差異，0 ℃條件下的各組E值的變化是最小的，只是稍有差異。這可能是由于充CO2氣調(diào)抑制了部分酶的活性，影響了酶促褐變與非酶促褐變，小麥粉在儲藏期間L*值的增加與小麥粉中脂肪氧合酶的活性有很強的相關(guān)關(guān)系，脂肪氧合酶對小麥粉有漂白作用[10]。由分析可知，低溫和高CO2的環(huán)境對降低青稞色澤的變化有重要作用。

2.4 青稞儲藏過程中水溶性蛋白的變化

青稞儲藏過程中水溶性蛋白質(zhì)含量的變化如圖4所示。由圖4可知青稞在不同的儲藏條件下，水溶性蛋白質(zhì)含量隨著時間的延長呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，且在儲藏前60 d，25 ℃常規(guī)組水溶性蛋白質(zhì)含量下降幅度比37 ℃氣調(diào)組明顯。0 ℃儲藏條件下，水溶性蛋白質(zhì)含量的下降幅度最低，25 ℃儲藏條件下，青稞水溶性蛋白質(zhì)含量的下降速率較快，而37 ℃儲藏條件下，青稞水溶性蛋白質(zhì)含量的下降速率最快，且常規(guī)組中0 ℃和25、37 ℃均存在顯著性差異(P<0.05)。由此可見，低溫減緩了青稞水溶性蛋白質(zhì)含量的下降速率。在常規(guī)組和CO2氣調(diào)組內(nèi)，隨著溫度的升高，青稞水溶性蛋白質(zhì)含量均呈現(xiàn)了下降的規(guī)律。且相同條件下，常規(guī)組和CO2氣調(diào)組均有顯著性差異(P<0.05)，這說明CO2氣調(diào)儲藏對延緩青稞儲藏過程中水溶性蛋白質(zhì)含量下降有很好的效果，水溶性蛋白質(zhì)含量越高，青稞越新鮮，風(fēng)味、感官品質(zhì)更佳[11]。

圖4 青稞儲藏過程中水溶性蛋白質(zhì)含量的變化

2.5 青稞儲藏過程中α-淀粉酶活性的變化

淀粉酶活性能很好地反映谷物作為食品加工原料品質(zhì)的好壞，已經(jīng)作為評價谷物品質(zhì)的一個重要指標(biāo)[12]。α-淀粉酶是一種典型的水解酶，其活性的變化在很大程度上可以作為鑒定糧食籽粒新鮮度的指標(biāo)。新收獲谷物的α-淀粉酶活性隨著儲藏時間增加會不同程度的減弱[13]。如圖5所示，隨著儲藏時間的延長，青稞儲藏過程中α-淀粉酶的活性逐漸降低，在儲藏后期α-淀粉酶活性降低趨于平緩。比較6個不同的儲藏條件的青稞，37 ℃條件下儲藏的青稞α-淀粉酶活性下降最多，常規(guī)組和氣調(diào)組分別下降了81.46%、76.27%，且存在極顯著差異(P<0.01)；25 ℃條件下的青稞α-淀粉酶的活性的變化幅度介于0 ℃和37 ℃之間，但是常規(guī)組和CO2氣調(diào)組存在顯著性差異(P=0.023<0.05)。下降最少的是0 ℃儲藏的CO2氣調(diào)組樣品，較儲藏之前下降了56.80%，且和常規(guī)組存在極顯著差異(P=0.004<0.01)；因此，低溫和CO2氣調(diào)對抑制青稞α-淀粉酶活性的下降有一定的作用?？傮w分析，常規(guī)組不同的溫度之間存在很大的差異，CO2氣調(diào)組之間也存在很大的差異，說明低溫有助于青稞α-淀粉酶活性的保持，且CO2氣調(diào)對抑制青稞淀粉酶活性的降低有一定的作用。

圖5 青稞儲藏過程中α-淀粉酶活性的變化

2.6 青稞儲藏過程中過氧化氫酶的變化

在不同的儲藏條件下，青稞中過氧化氫酶活性的變化如圖6所示，青稞過氧化氫酶活性隨儲藏時間呈現(xiàn)遞減關(guān)系，與劉麗杰等[14]研究結(jié)果一致。隨著儲藏時間的延長和溫度的升高，青稞中所含的過氧化氫酶的活性明顯下降。在儲藏前120 d，青稞過氧化氫酶活動度下降的速率很快，而儲藏后期呈現(xiàn)平緩下降的趨勢，可能是因為剩余的氧氣使過氧化氫酶消耗多，隨著氧氣的耗盡，過氧化氫酶活性降低趨勢平緩。在0 ℃條件下，常規(guī)組和CO2氣調(diào)組的過氧化氫酶由原始值74.10 mgH2O2/g分別降低至51.75 、54.95 mgH2O2/g，且氣調(diào)儲藏效果明顯(P=0.023<0.05)；25 ℃條件下，常規(guī)組和CO2氣調(diào)組樣品的過氧化氫酶的活性分別為43.67、45.62mgH2O2/g，且常規(guī)組和CO2氣調(diào)組沒有顯著性差異(P=0.222>0.05)，37 ℃儲藏條件下，青稞中過氧化氫酶的變化最明顯，常規(guī)組和CO2氣調(diào)組的過氧化氫酶的活性分別為31.90、38.36 mgH2O2/g，降低了56.95%、35.74%，且不存在差異(P=0.066>0.05)。因此在整個儲藏過程中，高溫加速了青稞中過氧化氫酶的下降速率，進一步的分析可知，在相同溫度條件下，CO2氣調(diào)儲藏組中過氧化氫酶的下降均小于常規(guī)組，且在低溫下效果更加明顯。因此，在低溫、CO2氣調(diào)條件下更有利于青稞中過氧化氫酶的保留，且青稞在儲藏前期更應(yīng)該注意其儲藏方式。

圖6 青稞儲藏過程中過氧化氫酶活動度的變化

3 結(jié) 論

青稞的儲藏過程中含水量降低，游離巰基含量下降，水溶性蛋白含量下降，α-淀粉酶的活動度下降，過氧化氫酶的活動度下降，L*、a*、b*值上升。各項指標(biāo)在相同溫度下，氣調(diào)組的變化幅度均小于常規(guī)組，說明在充CO2氣調(diào)的條件下能夠延緩青稞儲藏品質(zhì)的劣變。但相對于不同溫度而言，高溫條件下各項指標(biāo)的變化幅度明顯大于低溫條件，而在相同高溫條件下，氣調(diào)組中可溶性蛋白含量、α-淀粉酶及過氧化氫酶的活動性變化均明顯小于常規(guī)組，說明37 ℃高溫條件下充CO2氣調(diào)效果更佳明顯。因此，充CO2氣調(diào)儲藏延緩了青稞的品質(zhì)變化，且充CO2氣調(diào)儲藏在高溫下依舊有延緩青稞品質(zhì)的降低。本研究為青稞的儲藏提供了新的思路和方法。

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