青稞麩皮醋的抗氧化活性及風味物質分析

馬 敬

（青海省工業職業技術學校，青海 西寧 810000）

青稞在分類學上屬于禾本科大麥屬，因其籽粒裸露，又稱為裸大麥，在青藏高原已有3 500 多年的種植歷史，目前被廣泛種植于我國四川、西藏、青海等地，是一種極具民族特色的糧食作物[1]。青稞加工以面粉產業為代表，生產過程中存在大量的副產物——青稞麩皮，青稞麩皮主要由種皮、糊粉層、胚和胚乳組成，富含多酚、花青素和黃酮等具有抗氧化活性的物質[2-3]，目前大量的青稞麩皮僅作為動物飼料或直接被廢棄，造成了巨大的浪費。

食醋有3 000 多年的歷史，是世界范圍內應用廣泛的一種酸性調味品[4]。中國傳統固態發酵谷物醋基本都是以高粱、大米或糯米為主要原料，以小麥麩皮和稻殼為輔料釀造而成。其中除了水和乙酸外，還含有成百上千種微量物質（如多酚、黃酮、有機酸、氨基酸和川芎嗪等揮發性風味物質等），這些物質不僅賦予了食醋獨特的風味和口感，還使得食醋具有軟化血管、抗氧化、促消化和增強食欲等功能[5]。隨著科學的飛速發展和生活水平的不斷提高，人們對食醋有了更高的要求與期待，食醋不再僅僅是一種酸性調味品，同時也是一種保健品，國內部分知名醋廠已經開發上市了“保健醋”、“養生醋”等產品，食醋中的生物活性物質越來越受到民眾和研究者的關注。

本研究以青稞麩皮替代小麥麩皮釀造固態發酵食醋，一方面可以消耗青稞面粉加工產業的副產物，在減少浪費的同時還能延長產業鏈、增加附加值；另一方面可以開發一款風味新穎、口感佳且具有較好抗氧化效果的食醋。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

酒醪、小麥麩皮、火醅、稻殼：由山西省清徐縣某醋廠提供；青稞麩皮：購自西藏春光食品有限公司。

氫氧化鈉、福林酚、沒食子酸、鹽酸等（均為分析純）：國藥集團化學試劑有限公司；草酸、酒石酸、丙酮酸、乙酸、乳酸、檸檬酸、琥珀酸、2-辛醇（均為色譜純）等：上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.1.2 儀器與設備

S200 SevenCompact pH 計：梅特勒托利多公司；e2795 高效液相色譜儀：美國沃特世公司；5977A-7890B氣相色譜質譜聯用儀：美國安捷倫公司；S433D 氨基酸分析儀：德國賽卡姆公司；UV-6100 紫外分光光度計：上海元析儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 食醋的釀造方法

參照表1 的原料用量，分別將小麥麩皮、青稞麩皮、稻殼和酒醪混合均勻置于陶缸中，再將火醅接種于上述混合物的表面，當醋醅溫度首次升至38 ℃以上時開始翻醅，每天翻醅1 次，當醋鹵總酸不再上升時終止醋酸發酵，取一半醋醅進行淋醋得到生醋，剩下的一半醋醅用于熏醅，熏醅結束后用上述生醋浸淋熏醅，得到的醋液加鹽、煮沸滅菌、罐裝得到成品食醋。

表1 原料用量Table 1 The additions of raw materials 單位:kg

1.2.2 測定項目與方法

1.2.2.1 總酸含量

參考GB/T 5009.41—2003《食醋衛生標準的分析方法》[6]中的方法測定。

1.2.2.2 還原糖含量

參考GB 5009.7—2016《食品安全國家標準 食品中還原糖的測定》[7]中的方法測定。

1.2.2.3 總多酚和總黃酮含量

參考翟淑紅等[8]的方法測定。

1.2.2.4 DPPH 自由基清除能力

參考王雯婷等[9]的方法測定。

1.2.2.5 ABTS 自由基清除能力

參考仇菊等[10]的方法測定。

1.2.2.6 羥自由基清除能力

參考王征帆等[11]的方法測定。

1.2.2.7 游離氨基酸

參考GB 5009.124—2016《食品安全國家標準 食品中氨基酸的測定》[12]中的方法測定。

1.2.2.8 有機酸

參考GB/T 18623—2011《國家地理標志產品 鎮江香醋》[13]中的方法測定。

1.2.2.9 揮發性風味物質

參考高鵬巖等[14]的方法測定。

1.2.3 數據處理

采用Microsoft Excel 2010 進行數據處理，采用GraphPad Prism 7 進行數據分析及圖表繪制。

2 結果與分析

2.1 總酸及還原糖含量的比較

總酸和還原糖含量是食醋的最基本指標，GB/T 18623—2011《國家地理標志產品 鎮江香醋》[13]還將這兩個指標作為評判鎮江香醋等級的指標。由圖1可以看出，對照組食醋的總酸和還原糖含量分別為（6.25±0.06）g/100 mL 和（2.48±0.05）g/100 mL，試驗組分別為（6.38±0.05）g/100 mL 和（2.80±0.03）g/100 mL；分析兩者數據發現，試驗組還原糖含量顯著高于對照組（P＜0.05），而總酸含量兩者無顯著差異。這可能是由于青稞麩皮的淀粉含量高于小麥麩皮[15-16]，淀粉在醋酸發酵階段被酸水解或微生物分解為單糖或寡糖，同時部分還原糖未被利用而殘留在食醋里，使得食醋中含有一定量的還原糖。

圖1 食醋中總酸和還原糖含量的比較Fig.1 Comparison of total acids and reducing sugars contents in vinegars

2.2 總多酚和總黃酮含量的比較

多酚和黃酮是食醋中兩類最主要的抗氧化活性物質，其具有良好的自由基清除能力[17-19]。由圖2 可以看出，對照組食醋的總多酚和總黃酮含量分別為（451.67±15.36）mg/100mL 和（278.67±10.05）mg/100 mL，而試驗組的總多酚和總黃酮含量均顯著高于對照組（P＜0.05），分別為（934.33±35.72）mg/100 mL 和（630.33±26.16）mg/100 mL。雖然青稞麩皮和小麥麩皮都含有較多的多酚和黃酮類物質，但青稞麩皮中的多酚和黃酮含量更高[15-16]。

圖2 食醋中總多酚和總黃酮含量的比較Fig.2 Comparison of total polyphenols and total flavonoids contents in vinegars

2.3 自由基清除能力的比較

自由基又稱為游離基，由于其具有非偶電子的基團或原子，化學性質十分活躍，過量的自由基會破壞人體的DNA、蛋白質和脂肪等物質[20-21]，增加患病風險。食醋中的多酚、黃酮和VC 等物質都具有自由基清除能力。由圖3 可以看出，試驗組和對照組食醋的DPPH自由基清除能力無顯著差異，分別為86.05%±1.23%和83.10%±2.11%；但試驗組ABTS 自由基和羥自由基清除能力均顯著高于對照組（P＜0.05），其ABTS 自由基清除能力分別為91.98%±2.06%和82.33%±1.28%，羥自由基清除能力分別為86.05%±1.85%和78.67%±1.72%，這表明總體上試驗組的自由基清除能力更強。結合圖2 可知，這一方面是由于試驗組的總多酚和總黃酮的含量更高，另一方面可能是由于不同的抗氧化活性物質與不同自由基的親和力有差別導致的。

圖3 食醋自由基清除能力的比較Fig.3 Comparison of free radical scavenging abilities of vinegars

2.4 有機酸組成的比較

食醋中的有機酸可按其揮發性分為揮發酸和不揮發酸。其中揮發酸主要是乙酸，由于乙酸沸點較低易揮發，因此其酸感尖酸刺激；食醋中的不揮發酸含量雖然不高，但其種類較多，如草酸、酒石酸、丙酮酸、乳酸、檸檬酸、琥珀酸和焦谷氨酸等，這些不揮發酸能降低食醋的刺激性，賦予食醋柔和的口感，對食醋品質具有重要意義[22]。由圖4 可以看出，食醋中最主要的有機酸為乙酸和乳酸，其次為檸檬酸和琥珀酸，而草酸、酒石酸、丙酮酸和焦谷氨酸的含量都較低；此外，試驗組的乙酸、草酸、丙酮酸含量與對照組中均無顯著差異，但乳酸、檸檬酸、琥珀酸和焦谷氨酸這4 種不揮發酸的含量均顯著高于對照組（P＜0.05），因此試驗組食醋的口感會更柔和適口。

圖4 食醋有機酸組成的比較Fig.4 Comparison of vinegar organic acids compositions

2.5 氨基酸組成的比較

游離氨基酸是食醋中的重要呈味物質，能使食醋的口感協調，谷氨酸和天冬氨酸還能賦予食醋鮮味[23]；與蛋白質相比，游離氨基酸更容易被人體吸收利用。由表2 可以看出，對照組食醋的總游離氨基酸含量為（3 589.94±109.01）mg/100 mL，顯著高于試驗組（3 430.55±117.30）mg/100 mL（P＜0.05），這可能是由于小麥麩皮的蛋白質含量比青稞麩皮的蛋白質含量更高[15-16]，這些蛋白質被酶或酸水解游離出來，使得食醋更加醇厚協調。此外，由于人體自身不能合成賴氨酸、苯丙氨酸和甲硫氨酸等必需氨基酸，因此必須從食物中攝取這些氨基酸[24]。由表2 可以看出，試驗組的必需氨基酸含量為（1 425.92±51.62）mg/100 mL，與對照組（1 361.87±49.62）mg/100 mL 無顯著差異。γ-氨基丁酸是一種非蛋白氨基酸，也是一種重要的抑制性神經遞質，它參與多種代謝活動，具有很高的生理活性[25]，具有鎮靜、安神和降血壓等生理功能[26]。表2 數據表明，試驗組的γ-氨基丁酸含量顯著高于對照組（P＜0.05）。因此，試驗組的保健效果應優于對照組。

表2 食醋游離氨基酸組成的比較Table 2 Comparison of free amino acid compositions of vinegars單位：mg·100 mL-1

2.6 揮發性風味物質組成的比較

由圖5 可以看出，通過頂空固相微萃取-氣相色譜質譜聯用技術從2 組共6 個平行樣品中共檢測出80 種揮發性風味物質，并將其分為酯類、醇類、醛類、酮類、酸類和其他6 個大類，其中有40 種酯類、9 種醇類、9 種醛類、8 種酮類、8 種酸類、3 種酚類、2 種炔類和1 種烯類物質。可以看出，具有果香的酯類物質[27]的種數占到檢測到的揮發性風味物質的一半，是最主要的一大類揮發性風味物質，酯類中以乙酸乙酯、乙酸苯乙酯、乙酸2-甲基丁酯和乙酸異戊酯的含量最高。醇類物質中以苯乙醇和異戊醇為主，其中苯乙醇具有玫瑰花香和蜜香[28]，而異戊醇為蘋果白蘭地的香氣和辛辣味[29]。同時從圖5 中可以看出，試驗組和對照組在食醋揮發性風味物質組成有較大差別，尤其是酯類和醛類物質。分析可能原因是試驗組中青稞麩皮比對照組小麥麩皮在發酵時更易產生酯類和醛類物質。因此，兩組酯類和醛類物質存在較大差異。

圖5 食醋揮發性風味物質組成比較Fig.5 Comparison of volatile flavors compositions in vinegars

3 結論

通過利用青稞麩皮替代小麥麩皮用于釀造固態發酵食醋，并比較青稞麩皮醋與小麥麩皮醋的總酸、還原糖、總多酚、總黃酮、自由基清除能力、揮發性風味物質、游離氨基酸和有機酸組成等指標。結果表明，青稞麩皮醋的基礎指標、抗氧化活性以及風味物質組成等方面都優于小麥麩皮醋。本研究為提高青稞麩皮附加值，延長青稞加工產業鏈，并開發一款口感佳、風味新穎及具有良好抗氧化效果的食醋提供了思路。