不同濃度CO2對青稞氣調儲藏品質的影響

白術群，冉婭琳，鄭艷麗，賈曉昱，李喜宏*，陳蘭

1. 中糧營養健康研究院有限公司（北京 102209）；2. 天津科技大學省部共建食品營養與安全國家重點實驗室（天津 300457）；3. 國家農產品保鮮工程技術研究中心（天津 300384）；4. 天津綠新低溫科技有限公司（天津 300457）

青稞（Hordeum vulgareL.），屬禾本科家族作物，采后因其內外穎殼分離，籽粒外露，在國內外許多研究中，又被廣泛稱為“裸大麥”[1]。其由于具有耐寒、早熟、產量穩定、適應性廣等特點，被廣泛種植于國內高海拔地區[2]。與普通谷物相比，青稞除含高含量的蛋白質、維生素、膳食纖維，及低含量的脂肪和碳水化合物外，還含有豐富的β-葡聚糖、多酚類化合物，是一種獨特的“三高兩低”谷物，其正成為人類最具應用前景的經濟作物之一[3]。近幾年，隨著青稞體內的功能因子被證實具有抗氧化、抗腫瘤、抗動脈粥樣硬化、降血糖、降血脂、免疫調節等多種生物學活性，其在食品、保健及相關行業中被廣泛開發利用，引起國內外學者越來越多的關注，深受消費者對健康飲食的推崇[4-5]。然而，青稞由于儲存環境以及自身特性因素，通常會引起谷物內部經歷復雜的物理、化學和生物變化，導致作物氧化水平升高、質地不佳和品質裂變[6]。

氣調儲藏（controlled atmosphere storage，CAS）作為國內外最先進的經濟綠色儲糧技術之一[7]，通過調控儲藏環境中氣體組成及濃度，防止霉菌生長，延緩谷物品質下降[8]。CO2作為一種無毒無害的常用氣體，來源廣泛，其通過排除儲存容器內部的O2，在低氧環境下減少谷物蛋白質、脂肪和淀粉氧化，改變酶代謝活性，降低細胞呼吸速率，減緩陳化速率，有效控制糧食正常代謝[9-11]。國內外大量研究表明，CO2氣調儲藏能降低組織內α-淀粉酶活力，提高水稻保質期[12]。同時，CO2氣調儲藏能有效保持谷物籽粒細胞，這在燕麥[13]、大豆[14]、玉米[15]方面均有報道。此外，相關研究發現氣體濃度對谷物儲藏期間產品質量起重要調控作用[16]。然而，目前應用CA儲藏來探究青稞中適宜CO2濃度對品質屬性影響的研究較少。因此，此次試驗通過調節青稞儲藏環境的CO2濃度，研究CO2水平對儲藏品質調控及理化性質的影響，旨在確定最佳青稞氣調儲藏條件，為青稞氣調儲藏提供理論依據與實踐指導。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

“藏青2000”青稞（產自西藏自治州地區林芝縣，選擇顏色、大小、籽粒飽滿度基本一致，無病蟲害的無殼青稞）。

三氯甲烷、硫代硫酸鈉（上海源葉生物科技有限公司）；高錳酸鉀（北京世紀奧科生物技術有限公司）。

1.2 主要儀器與設備

NR110精密色差儀（深圳市盛波光電科技有限公司）；DDS-307電導率儀（上海精密科學儀器有限公司）；SB-4200超聲清洗器（寧波新芝生物科技股份有限公司）。

1.3 材料處理

稱取250.0 g青稞樣品包裝于由滌棉材質制成的布袋中（15 cm×10 cm），隨機分為4組，并將樣品置于容量5 L的密閉氣調瓶中，通過氣體配送系統將CO2、N2和O2以不同比例送入氣調發生裝置，處理為：（1）空氣；（2）20% CO2+3% O2；（3）50% CO2+3% O2；（4）80% CO2+3% O2。將試樣置于恒溫梯度箱，調節溫度25±0.5 ℃，濕度60%～65%儲藏100 d，每7 d調節1次氣體，每20 d采樣與品質分析，每個處理含3次重復。

1.4 相關指標測定方法

1.4.1 顏色與整體視覺質量

參照Haydon等[17]方法測定，將青稞樣品裝入培養皿中，等距測定5個位置樣品表面顏色，計算平均值，結果以L*、a*和b*值表示。

1.4.2 水分測定

將不同儲藏條件的青稞經粉碎，過0.425 mm（40目）標準銅篩后，稱取5.000 g樣品，干燥，根據Alves等[18]方法計算水分含量。

1.4.3 脂肪酸值（FAV）

FAV值采用滴定法測定。將10.0 g青稞樣品與50.0 mL無水乙醇溶液混合，將混合物以2 000 r/min離心5 min后，收集上清液進行分析，結果表示為中和100.0 g干物質試樣中的游離脂肪酸所需的KOH毫克當量。

1.4.4 過氧化值

參照GB 5009.227—2016《食品安全國家標準 食品中過氧化值的測定》，采用滴定法進行測定，結果以meq/kg表示。

1.4.5 過氧化氫酶活力

根據GB/T 5522—2008《糧油檢驗 糧食、油料的過氧化氫酶活動度的測定》進行測定與分析，結果以mg H2O2/g表示。

1.4.6 相對電導率

通過在25 ℃的75 mL去離子水中吸收50粒樣品24 h，應用數字電導率儀測定青稞浸出液的電導率。

1.5 數據統計與分析

試驗結果經重復試驗后獲得，結果以“平均值±標準偏差”表示，并使用SPSS 13.0軟件進行統計分析，經LSD檢驗，p≤0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 色值與整體視覺質量評價

谷物表皮顏色變化主要與機體內部生物化學反應有關，是直觀反映貯藏品質的重要指標之一[18]。整體視覺質量評價如圖1（A）所示，在儲藏第100天時，未處理組樣品表皮明顯黃化，且少量籽粒出現褐變。然而，CO2處理組的青稞籽粒顏色均保持較好。這可能與高濃度CO2降低細胞呼吸速率、延緩蛋白質變化有關，這與焦義文[19]對氣調儲藏影響小麥白度變化研究一致。如圖1（B）所示，貯藏期100 d內，各試驗組青稞L*值（亮度）均呈下降趨勢，與對照組相比，CO2氣調處理組L*值下降速率顯著低于CK組（p＜0.05），且隨CO2濃度升高，青稞組織亮度保持越好，其中，80% CO2組L*值最高（43.56）。如圖1（C和D）所示，褐變指數（a*值）和黃化指數（b*值）均隨儲藏青稞時間的增加而呈上升趨勢，CK組明顯高于CO2處理組，且CO2濃度越高，試樣的褐變和黃化變程度越低，這可能與低氧高CO2條件下促進青稞酶促反應失活、減緩青稞籽粒褐變有關。

注：A、B、C、D分別為青稞整體視覺圖及L*、a*、和b*圖；A中的（f）（g）為青稞儲藏0d照片，（h）（i）（g）（k）分別為儲藏第100天時CK、20%CO2、50%CO2和80%CO2樣品照片。

2.2 不同濃度CO2處理對青稞水分含量影響

從圖2可知，水分隨儲藏時間增加呈緩慢下降趨勢。與CK組相比，經CO2氣調處理的青稞樣品水分含量在貯藏期內始終較高，且高濃度CO2（20%～80%）水分與氣調濃度呈正相關。此外，在貯藏第100天時，20%，50%和80% CO2氣調儲藏的青稞水分含量由初值（8.10%）分別降至6.02%，6.72和6.97%，而CK組的水分含量僅為5.23%，說明在溫和的儲藏溫度下，CO2氣調可以有效減少青稞含水量的流失。

圖2 不同處理對青稞水分含量的影響

2.3 不同濃度CO2處理對青稞FAV影響

游離脂肪酸（FAV）作為脂質氧化和水解反應的重要產物之一，被認為是糧食裂變的特征指標[20]。如圖3所示，青稞的FAV值隨儲藏時間延長呈逐漸增加。與對照組相比，儲藏在高濃度CO2氣調環境中青稞樣品的FAV值較低。尤其在經過100 d儲藏后，CK組青稞FAV值增至26.82 mg KOH/100 g，超過稻谷脂肪酸安全值（25 mg KOH/100 g），而高濃度CO2氣調組（20%，50%和80%）的FAV值分別為21.56，23.88和19.13 mg KOH/100 g，說明在常規儲藏的青稞樣品中脂質水解和氧化作用更快，表明高濃度CO2的CA儲藏可顯著抑制脂質水解速率，維持儲藏質量。

圖3 不同處理對青稞脂肪酸值的影響

2.4 不同濃度CO2處理對青稞過氧化值影響

過氧化值是糧食儲藏油脂氧化酸敗的重要指標之一。通常認為過氧化值越高，青稞油脂氧化程度越嚴重[21]。由圖4可知，隨著儲藏時間延長，過氧化值呈先增加后下降趨勢。試樣儲藏至75 d時，對照組和20% CO2氣調組的過氧化值提前出現峰值（2.18 meq/kg和1.86 meq/kg），隨后緩慢下降。而50%CO2和80% CO2處理組的過氧化值仍處于緩慢上升階段。說明高CO2氣調處理能明顯減緩過氧化值上升速率，延緩青稞的油脂氧化。在青稞儲藏100 d時，CK組與CO2氣調組（20%，50%和80%）的過氧化值分別由儲藏前的0.62 meq/kg分別增加至1.98，1.73，1.51和1.33 meq/kg。高濃度CO2氣調儲藏的青稞過氧化值均低于常規儲藏組，這可能與CO2氣調通過調控脂質代謝、抑制油脂氧化酸敗、提高儲藏品質有關。

圖4 不同處理對青稞相過氧化值的影響

2.5 不同濃度CO2處理對青稞過氧化氫酶活力影響

過氧化氫酶活力通常被認為是衡量糧食儲藏新鮮程度的重要指標[22]。如圖5所示，隨儲藏時間延長，試樣過氧化氫酶活力逐漸下降。青稞經100 d儲藏后，CK組過氧化氫酶活力降低至47.62 mg H2O2/g，CO2氣調組（20%，50%和80%）的過氧化氫酶活力分別降低至50.21，53.20和58.85 mg H2O2/g，且CO2濃度越高，其酶活力下降速率越緩慢。研究結果表明高濃度CO2氣調效果比常規儲藏效果顯著。這可能與在較高CO2分壓條件下，青稞籽粒細胞呼吸作用被加強，導致過氧化氫酶結構及催化性質被破壞，促使青稞新鮮度降低有關[23]。

圖5 不同處理對青稞過氧化氫酶活力的影響

2.6 不同濃度CO2處理對青稞相對電導率影響

相對電導率（RLR）是衡量谷物籽粒細胞衰老程度、評估組織活力的重要生理指標[24]。如圖6所示，RLR隨儲藏時間延長呈上升趨勢。在試樣儲藏100 d內，與經CO2氣調處理組相比，對照組RLR更高，第100天時達59.3%，分別是20% CO2，50% CO2和80% CO2處理組的1.096，1.07和1.145倍。此外，在80% CO2氣調儲藏條件下青稞試樣的RLR含量在整個貯藏期內增加量最低（35.3%～51.8%）。結果表明80% CO2的CA條件能顯著抑制細胞呼吸作用，有效保護青稞籽粒細胞，維持較高生理品質。

圖6 不同處理對青稞相對電導率的影響

3 結論

儲藏100 d內，與常規儲藏相比，氣調儲藏對青稞整體視覺質量、水分、脂質氧化程度及相對電導率均有顯著影響。且隨CO2濃度升高，試樣的脂肪酸氧化、水解及酸敗速率緩慢，細胞損傷程度明顯降低。此外，80% CO2氣調組能顯著維持組織水分含量，抑制青稞FAV值增加，提高機體抗氧化與應激能力，延緩相對電導率增加，保持樣品外觀色澤和新鮮度。綜上所述，高CO2氣調處理（80% CO2和3% O2）抑制采后青稞陳化速率效果最佳，對其儲藏品質維持較好。