西藏地區(qū)青稞加工前后品質及風味物質分析

于翠翠，王波，張文會*

西藏自治區(qū)農牧科學院農產品開發(fā)與食品科學研究所（拉薩 850032）

青稞主要分布于西藏、青海、甘肅、四川阿壩及甘孜州等高寒地區(qū)[1]，是藏民族的主要糧食。青稞的營養(yǎng)成分符合“三高兩低”（高蛋白、高纖維、高維生素和低脂肪、低糖）的飲食結構組成，是谷類作物中的佳品[2]。有研究表明，青稞β-葡聚糖有降血脂，降膽固醇調節(jié)血糖，提高免疫力上具有重要作用[3-4]。青稞蛋白質含量平均為高于小麥、水稻、玉米。其含有18種氨基酸，其中人體必需的氨基酸種類較為齊全，賴氨酸是谷物主要限制性氨基酸，在青稞中含量達0.36 g/100 g[5]。糌粑是藏族人民的主食，它是青稞傳統(tǒng)加工后的產品[6]。青稞播種在4～5月，而收割在8～10月。糌粑是將青稞洗凈、晾干、炒熟后磨成的面粉，它營養(yǎng)豐富，適宜高原山區(qū)耐寒地區(qū)的需要[7]。糌粑營養(yǎng)豐富、適口性好、具有降血脂、提高免疫力等保健作用[8-9]。現(xiàn)有文獻對于青稞加工前后變化并未有研究，因此試驗對西藏地區(qū)8個糌粑加工企業(yè)的原料及成品進行檢測，對比加工前后營養(yǎng)品質及風味物質變化。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

青稞及糌粑：青稞及糌粑樣品各8份，取自西藏8個主要青稞糌粑加工企業(yè)。

電子分子天平；臺式離心機；消化爐；Foss凱氏定氮儀；U-3010紫外可見分光光度計；氣相色譜質譜聯(lián)用儀等。

1.2 試驗方法

1.2.1 糌粑加工流程

青稞原料→除雜、清理→潤麥→熟化→篩分→冷卻→磨粉→包裝

水磨是利用水位落差產生的動力帶動石磨盤的轉軸，使石磨磨盤轉動研磨熟化的青稞籽粒，得到糌粑粉。電動石磨磨粉原理與水磨相同，電動石磨由電提供動能。

1.2.2 品質測定

水分，依據GB/T 5009.3—2003《食品中水分的測定》；蛋白質，依據GB/T 5009.5—2003《食品中蛋白質的測定》；脂肪，依據GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的測定》；粗纖維，依據GB/T 5009.10—2003《植物類食品中粗纖維的測定》；灰分，依據GB/T 5009.4—2003《食品中灰分的測定方法》；脂肪酸值，依據GB/T 15684—2015《谷物碾磨制品 脂肪酸值的測定》；含砂量，依據GB/T 5508—2011《糧食、油料檢驗粉類含砂量測定》；磁性金屬物，按照GB/T 5509—2008《糧食、油料檢驗粉類磁性金屬物測定》。

1.2.3 風味物質的測定[10-11]

HS-SPME條件：取樣品至于20 mL萃取瓶中，樣品體積占樣品瓶體積一半，迅速旋緊蓋子，置于已預先設好溫度60 ℃水浴中，將固相微萃取針插入樣品瓶中，進行頂空萃取，萃取時間30 min。

GC-MS條件：采用DB-WAX色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。升溫程序：起始溫度40 ℃，保持3 min；以6 ℃/min升溫至100 ℃；以10 ℃/min升溫至230℃，保持7 min；不分流進樣。質譜條件：離子源EI源，離子源溫度200 ℃，接口溫度250 ℃，電子能量70 eV，掃描范圍m/z為33～450，采集方式Scan。樣品中測得的揮發(fā)性化合物由計算機檢索，通過質譜數(shù)據庫（NIST和WILEY數(shù)據庫）檢索結果與標準化合物進行比對，對匹配度大于800的揮發(fā)性物質進行定性。

1.2.4 數(shù)據分析

用SPSS 22.0軟件和主成分分析法[12]進行單因素方差分析與主成分數(shù)據分析。

2 結果與分析

2.1 青稞加工前后營養(yǎng)物質變化

由表1可知，青稞加工前后的蛋白質平均在9.59%～9.63%，水分平均在4.94%～5.39%，灰分在1.82%～1.86%；青稞加工前后蛋白質、水分、灰分不存在顯著性差異，即這3種營養(yǎng)物質在加工前后變化較小，說明青稞加工成糌粑對蛋白質、水分、灰分的影響較小。

青稞加工前后的脂肪質平均在1.71%～2.25%，脂肪酸值平均含量在14.04～18.23 mg/100 g之間，含沙量平均在0.01%～0.03%；加工前后這3種營養(yǎng)物質的含量明顯增加，可以看出青稞加工前后脂肪含量、脂肪酸值含量、含沙量均存在顯著性差異，同時可以看出2種加工方式之間不存在差異性顯著；說明青稞加工成糌粑對脂肪含量、脂肪酸值含量、含沙量的影響較大；分析脂肪及脂肪酸值增加較多的原因，可能是因為加工成糌粑后使酶的活性增加，促使脂肪在酶的作用下水解氧化的速率加快，脂肪含量增加；高溫條件下游離脂肪酸進一步氧化產生難聞的戊醛、己醛等揮發(fā)性羰基化合物，導致脂肪酸值升高[7]。含沙量增加原因可能是在青稞加工過程中，石磨中的砂塵進入。

青稞加工前后的粗纖維平均含量在1.13%～1.96%，加工前后粗纖維含量明顯減少，可看出青稞及加工后糌粑的粗纖維含量存在顯著性差異，且水磨與石磨加工之間也存在顯著性差異，說明青稞加工成糌粑對粗纖維含量影響較大，同時，2種加工方式對糌粑粗纖維含量的影響較大。分析原因可能主要是由于石磨加工破壞青稞中粗纖維素，使其含量下降。

表1 青稞加工前后營養(yǎng)物質的比較

2.2 青稞及糌粑中風味物質的變化分析[7-8]

對8種青稞及糌粑進行風味物質測定，比較分析加工前后的風味物質變化，主要是分析醛類、酸類、酯類、醇類、吡嗪類、烷類、酮類、苯類及其他等風味物質的相對含量的變化，其結果見表2。

由表2可知，青稞原料中烷類化合物含量最高，平均含量28.36%；其次是醇類，平均含量19.04%；醛類平均含量16.44%；其余風味物質的平均含量均在10%以下。青稞中這3類風味物質平均含量占總風味物質的63.84%。電磨加工后烷類化合物含量最高，平均含量18.69%；其次是醛類平均含量15.33%，烯炔類平均含量14.84%，醇類平均含量12.78%，這4類風味物質平均含量占總風味物質的61.64%。水磨加工后烷類與烯炔類化合物含量最高，平均含量17.09%和17.07%；其次是醛類平均含量13.03%，醇類平均含量12.72%，這4類風味物質平均含量占總風味物質的59.91%。

青稞加工前后發(fā)生主要變化的風味物質包括醛類、酮類、烯炔類和苯類。由表2可知，醛類與苯類化合物在加工后含量減少較為明顯，酮類與烯炔類化合物在加工后含量明顯增加；醛類化合物只有在水磨加工時與原料存在顯著性差異，其他3類化合物在加工前與加工后均存在顯著性差異，說明青稞加工對醛類、酮類、烯炔類和苯類4種風味物質的影響較大。而醇類、吡嗪類、烷類化合物在加工后含量減少，醚類、呋喃類化合物在加工后含量增加，但變化的程度不能達到顯著性差異。

表2 青稞加工前后風味物質含量的比較

分析原因，酮類化合物含量增加主要來自脂肪氧化、酯類分解或糖類熱降解過程，在炒制過程中各類化合物可發(fā)生酯化、縮合、裂解、氧化等反應[13]，最終使炒制后醇類含量顯著降低、酯類含量有所增加。

2.3 不同加工方式下糌粑風味物質主成分分析

利用SPSS 21.0對糌粑風味物質的相對含量進行主成分分析，得到主成分的特征值、方差貢獻率、累積貢獻率見表3。

由表3可知，第1成分的貢獻率10.81%，第二主成分的貢獻率28.814%，第三主成分的貢獻率12.731%，第四主成分的貢獻率8.093%，總貢獻率90.448%。根據主成分提取累計貢獻度大于85%要求可知，這4個主成分包含了大部分信息量，根據其貢獻率大小一次編號為第1主成分，第2主成分，第3主成分，第4主成分。

表3 4個主成分的初始特征值

表4為青稞2種加工方式下12類風味物質的主成分矩陣及主成分得分矩陣。主成分矩陣反映了各類風味物質對此主成分負荷相對大小和作用的方向，即該指標對主成分的影響程度，根據主成分矩陣分析（表4），醚類、烯炔類、呋喃類、酮類和脂類對第1主成分的正向影響最為顯著；第2主成分中，醛類、與酸類、苯類對其正影響顯著；在第3類主成分中醇類化合物對其影響較為顯著；在第4類主成分中吡嗪類對其影響較為顯著。

用各指標變量的主成分矩陣（表3）乘以主成分相對應的特征值開平方根，得到2個主成分中每個指標所對應的系數(shù)即特征向量（表5），以特征向量為權重構建2個主成分的表達函數(shù)式：y1=-0.066×醛類+0.22×酸類+0.322×醇類+1.934×醚類+1.451×酯類-1.013×吡嗪+1.725×呋喃-2.017×烷類+1.284×酮類+1.835×烯炔類+1.032×苯類；y2=1.75×醛類+1.342×酸類-0.587×醇類-0.385×醚類-1.23×酯類-0.274×吡嗪+0.685×呋喃-0.034×烷類+0.869×酮類-0.712×烯炔類+1.168×苯類；y3=-0.0237×醛類+0.669×酸類+1.057×醇類-0.146×醚類-0.008×酯類+0.239×吡嗪-0.164×呋喃-0.212×烷類-0.416×酮類+0.093×烯炔類+0.254×苯類；y4=0.034×醛類+0.105×酸類-0.078×醇類+0.281×醚類-0.035×酯類+0.757×吡嗪+0.09×呋喃-0.142×烷類+0.185×酮類-0.091×烯炔類-0.226×苯類。

表4 各種風味物質的主成分矩陣及主成分得分矩陣

表5 特征向量與主成分得分矩陣

2.4 2種加工方式風味物質綜合評價

依據貢獻率可以建立風味物質綜合評價的模型：Y總=（40.81y1+28.814y2+12.731y3+8.093y4）/90.448。根據主成分綜合得分模型，可計算出2種加工方式下風味物質的綜合得分和排序為表6，表明石磨加工風物物質含量高于水磨加工。

表6 2種加工方式主成分因子得分

3 結論

結果表明，青稞經高溫炒制磨成粉后，由于加速糌粑中脂肪酶的氧化等原因使脂肪含量、脂肪酸值含量增加，而粗纖維含量明顯較少。同時風味物質也發(fā)生變化，醛類與苯類化合物在加工前后出現(xiàn)顯著差異，含量減少較明顯；酮類與烯炔類化合物在加工前后達到顯著相差異，含量明顯增加。根據主成分分析法得出石磨加工方式下的風味物質含量高于水磨加工。而有研究提到老百姓比較喜歡水磨加工糌粑，從試驗結果來看，這與風味物質含量沒有關系，更多是口感及糌粑粗細程度存在密切關系。