青稞品種對青稞發酵酒營養與感官品質的影響

姜 欣，江 偉,*，謝三款，薛 潔，賈福晨

（1.中國食品發酵工業研究院，國家酒類品質與安全國際聯合研究中心，北京 100015；2.西藏自治區農牧科學院農產品開發與食品科學研究所，西藏 拉薩 850000）

青稞（Hordeum vulgareL.var.nudumHook.f.）為大麥屬禾谷類作物，又名裸大麥、元麥、米大麥[1]，具有抗旱和耐寒的特性，是我國西藏地區環境適應性較強和釀酒的農作物[2]。據統計，2018年西藏青稞總產量為80萬 t，其中約37.5%的青稞被用來釀酒[3]。青稞中除富含淀粉、蛋白質以外，還富含γ-氨基丁酸、β-葡聚糖、多酚類等功效組分，這些功效組分具有清腸、調節血脂、降低膽固醇等重要生理作用，因此青稞具有改善人體生理功能的潛力[4-5]。然而，青稞種類繁多，其品質差異會對青稞發酵酒（以下簡稱青稞酒）的品質和風格產生直接影響[6-7]。

目前的研究多集中在以下兩方面：1）青稞原料的理化和營養等指標研究，如金瑋鋆等[8]從西藏、四川、甘肅、黑龍江4 個產區40 種青稞的蛋白質、淀粉、β-葡聚糖指標推測可能適合釀造青稞蒸餾酒的品種，徐菲等[9]發現西北地區38 種青稞中淀粉、蛋白質含量高于除燕麥和小麥以外的大多數谷物；2）青稞酒的制備、風味、微生物及演替規律和功效性研究[10-14]。但涉及青稞品種與青稞酒品質的關聯性研究報道很少。因此，優選適用于優質青稞酒的原料品種是目前需要解決的問題。

本研究以西藏地區7 種代表性青稞（‘隆子黑’‘芶芝黑’‘藏青2000’‘喜拉22’‘QB14’‘藏青25’‘藏青27’，以下分別簡稱隆子黑、芶芝黑、藏青2000、喜拉22、QB14、藏青25和藏青27）及其釀制的7 款青稞酒為研究對象，從理化性質和營養方面明確不同品種青稞及其青稞酒的理化、營養等差異情況，采用典范對應分析（canonical correspondence analysis，CCA）和主成分分析（principal component analysis，PCA）研究不同品種青稞與青稞酒的關聯特征。結合風味分析和感官品評，揭示青稞品種對青稞酒風味和感官品質的影響。綜合理化、營養、風味和感官特征，對青稞品種進行品質分級篩選，旨在為釀造優質或特色青稞酒提供理論參考和技術支撐。

1 材料、試劑與方法

1.1 材料與試劑

7 種西藏地區代表性青稞品種 西藏自治區農牧科學院。

硫酸銅、硫酸鉀、硫酸、硼酸、甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑、亞甲基藍指示劑、氫氧化鈉、95%乙醇、碘、碘化鉀、高峰氏淀粉酶、石油醚、乙醚、甲苯、三氯甲烷、鹽酸、硫酸銅、酒石酸鉀鈉、亞鐵氰化鉀、亞甲藍、甲基紅（均為分析純） 上海源葉生物科技有限公司；天冬氨酸、谷氨酸、絲氨酸、組氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、瓜氨酸、精氨酸、丙氨酸、酪氨酸、胱氨酸、纈氨酸、甲硫氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、脯氨酸、賴氨酸標準品 中國藥品生物制品檢定所；γ-氨基丁酸標準品 美國Sigma-Aldrich公司；沒食子酸標準品 中國食品藥品檢定研究院；支鏈淀粉檢測試劑盒、β-葡聚糖檢測試劑盒 愛爾蘭Megazyme公司。

1.2 儀器與設備

Clarus 600型氣相色譜（配備氫火焰離子化檢測器）美國PerkinElmer公司；1260高效液相色譜（配紫外檢測器） 美國Agilent公司；UV2550紫外-可見分光光度計、萬分之一天平 日本島津公司。

1.3 方法

1.3.1 青稞酒釀造

青稞酒的釀造工藝參考課題組前期研究[15-16]，流程包括原料挑選、清洗去雜、泡糧蒸糧、補水攤涼、接曲糖化、補水發酵、過濾灌裝等，每個品種青稞設置3 個平行。稱取5 kg飽滿無蟲害的青稞，清洗、瀝干水分后，加入3 倍質量55 ℃泡糧水，泡糧24 h后，將青稞平整鋪在蒸屜上蒸4 h，待蒸籠上氣后，每隔0.5 h淋灑補水。蒸好的青稞在無菌環境下平鋪攤涼，拌入質量分數0.6%的安琪釀酒曲后裝入發酵容器中，放入28 ℃培養箱中糖化培養48 h。向糖化好的青稞酒醅中加入2.5 倍去離子水，加入質量分數0.6%比例的安琪酵母，密封后于28 ℃培養48 h，結束發酵。

1.3.2 青稞釀造性能指標和青稞酒基本理化性能指標的測定

水分、蛋白質和總淀粉的質量分數分別參照GB/T 5009.3—2016《食品中水分的測定》、GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》和GB/T 5009.9—2016《食品安全國家標準 食品中淀粉的測定》進行測定。支鏈淀粉質量分數采用支鏈淀粉檢測試劑盒進行測定，具體操作參照試劑盒說明書。

7 種青稞酒基本理化指標（pH值、乙醇體積分數、總酸質量濃度和總糖質量濃度）按照GB/T 13662—2018《黃酒》進行測定。

1.3.3 氨基酸水平測定

青稞中氨基酸的提取：稱取0.5 g樣品粉碎后過80 目篩，加入50 mL 50%乙醇溶液，超聲提取30 min，再加入30 mL 50%乙醇溶液，超聲提取30 min，過濾，濾液于80 ℃水浴揮發至近干，用50%乙醇溶液定容至10 mL。取1 mL提取液，加入衍生試劑體積分數20%異硫氰酸苯酯試劑儲備液和體積分數20%三乙胺試劑儲備液各1 mL，于50 ℃水浴中保持45 min，加入1 mL正己烷萃取，取下層溶液經0.45 μm濾膜過濾后備用。

青稞酒中氨基酸的提取：將0.1 mol/L異硫氰酸苯酯、1 mol/L三乙胺和青稞酒樣品以體積比1∶1∶2的加入試管中混勻，室溫下放置1 h后加入與等體積的正己烷，渦旋振蕩1 min，靜置10 min。吸取下層溶液，經0.45 μm濾膜過濾后待檢測。

高效液相色譜檢測條件：色譜柱為C18色譜柱（4.6 mm×250 mm，5 μm），檢測波長260 nm；流動相A為10 mmol/L Na2HPO4、10 mmol/L Na2B4O7溶液（pH 8.2），流動相B為乙腈-甲醇-水溶液（體積比45∶45∶10）；柱溫40 ℃；流速1 mL/min；進樣量10 μL。采用外標法根據峰面積定量。

1.3.4γ-氨基丁酸水平測定

取γ-氨基丁酸標準樣品用蒸餾水溶解，配制15.3 mg/100 mL標準溶液。準確吸取1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0 mL標準溶液定容至10 mL，配制不同質量濃度的標準工作液。分別吸取0.5 mL標準工作液，加入0.6 mL pH 9.0、0.2 mol/L硼酸鈉緩沖液，搖勻，加入2 mL質量分數5%苯酚溶液，搖勻，加入1 mL質量分數7%次氯酸鈉溶液，搖勻，放入沸水浴加熱5 min，直到溶液顏色變成藍綠色，冰浴冷卻至室溫，測定溶液645 nm波長處吸光度并作標準曲線。

青稞γ-氨基丁酸的含量參考趙大偉等[17]的方法（比色法）進行測定。青稞酒γ-氨基丁酸質量濃度參考范明成等[18]的方法（比色法）進行測定。

1.3.5β-葡聚糖和總多酚水平的測定

青稞及青稞酒中β-葡聚糖水平采用β-葡聚糖檢測試劑盒進行測定；青稞和青稞酒中總多酚水平采用Folin-Ciocalteu法[19-21]進行測定，結果均以沒食子酸計。

1.3.6 酒體揮發性風味化合物質量濃度的測定

采用氣相色譜法對酒體揮發性風味化合物進行分析：WAXETR 57 CB色譜柱（50 m×0.25 mm，0.25 μm）；進樣口溫度240 ℃；檢測器溫度250 ℃；載氣為高純氮氣（99.999%）；流速1.1 mL/min；分流比為20∶1；進樣量1 μL；氮氣流速35 mL/min；空氣流速350 mL/min；升溫程序：起始溫度60 ℃，保持4.00 min；以5.0 ℃/min升溫至70 ℃；再以9.0 ℃/min升溫至120 ℃；再以20.0 ℃/min升溫至205 ℃，保持15.00 min。以乙酸正丁酯、叔戊醇、2-乙基丁酸為內標物質采用內標法測定揮發性風味化合物質量濃度。

1.3.7 青稞酒理化指標測定和酒體的感官品評

由8 位國家級酒類專業評委組成感官品評小組進行品鑒。分別從透明度、色度、澄清度、酯香、果香、原料香、醇香、硫味、酸味、甜味、苦味、澀味、綜合評分13 個方面進行品評，每項滿分均為10 分。

1.4 數據處理與分析

實驗設置3 個平行，結果以平均值±標準差表示。采用SPSS 15.0軟件進行單因素方差分析進行顯著性分析，P＜0.05表示差異顯著。采用Canoco 4.5軟件對青稞及青稞酒總氨基酸、必需氨基酸、非必需氨基酸、γ-氨基丁酸、β-葡聚糖和總多酚水平進行CCA，對7 種青稞酒中揮發性風味化合物質量濃度進行PCA。

2 結果與分析

2.1 不同品種青稞釀造性能的差異

水分、蛋白質、總淀粉和支鏈淀粉質量分數是體現青稞釀酒性能的重要指標。如表1所示，7 種青稞的水分質量分數在9.31%～10.95%之間，符合GB/T 11760—2021《青稞》[22]對青稞的質量要求以及DBS63/0002—2021《食品安全地方標準 青稞酒》對青稞酒水分質量分數的要求。

表1 7 種青稞的理化指標Table 1 Physicochemical indices of seven varieties of highland barley

蛋白質含量是衡量青稞品質的基本釀造性能指標，適量的蛋白質有利于豐富青稞酒香氣，但含量過高會妨礙發酵影響產品風味[14]。7 種青稞的蛋白質量分數為9.06%～17.32%，不同青稞品種間存在差異，這7 種青稞的蛋白質量分數范圍高于其他原料如高粱、大麥等[23]，且與四川、甘肅和黑龍江產區的青稞蛋白質量分數范圍相近[8]。蛋白質量分數最高的青稞品種為隆子黑（17.32%），其次是芶芝黑（15.60%）和藏青2000（14.83%），青稞的高蛋白水平是否對青稞酒產生邪雜味需經釀造后品評判定。

淀粉（質量分數61.17%～71.61%）是青稞的主要營養成分，其中淀粉質量分數最高的品種為藏青25（71.61%）。青稞中支鏈淀粉質量分數為45.10%～58.91%，不同品種青稞的支鏈淀粉質量分數由高至低依次為：喜拉22（58.91%）、藏青25（58.12%）、隆子黑（54.13%）、QB14（52.18%）、藏青27（51.83%）、芶芝黑（50.10%）、藏青2000（45.10%），可見青稞中的淀粉主要為支鏈淀粉，支鏈淀粉比直鏈淀粉更易于分解，其占比越高越有利于原料的糊化、提高出酒率或促進發酵生香。

2.2 不同品種青稞釀造青稞酒的理化指標的差異

以7 種青稞原料釀造的青稞酒pH值、乙醇體積分數、總酸質量濃度和總糖質量濃度如表2所示，青稞酒pH值介于3.48～3.91，偏酸性；乙醇體積分數為3.10%～4.83%；總酸、總糖質量濃度分別為6.12～11.38 g/L和2.72～3.96 g/L，均屬于合理區間范圍，但僅依據基本理化指標無法準確實現對原料品種的等級篩選。

表2 7 種不同品種青稞酒的理化指標Table 2 Physicochemical indicators of highland barley wine from seven varieties

2.3 不同品種青稞與青稞酒中氨基酸水平的差異

氨基酸含量是評價釀酒原糧及酒體品質的重要指標之一[24-25]。由表3可知，7 種青稞的總氨基酸含量為148.62～268.97 mg/g，其中藏青2000總氨基酸含量最高，其次是芶芝黑（237.51 mg/g）、隆子黑（206.53 mg/g）和藏青27（206.60 mg/g），且丙氨酸、瓜氨酸等非必需氨基酸含量約占總氨基酸含量的74.42%～80.02%，與侯殿志等[23]的報道相似。由表4可知，青稞酒中總氨基酸質量濃度為62.28～82.23 mg/L，其中質量濃度最高的品種仍然是藏青2000，表明青稞酒中氨基酸可能主要源于青稞原料，但與原料中氨基酸組成不同的是，青稞酒中氨基酸以必需氨基酸為主，占比高達62.86%～73.86%，非必需氨基酸占比下降，可能是非必需氨基酸在青稞酒釀造環節發生生物化學轉化不斷形成必需氨基酸。

表3 7 種不同品種青稞原料氨基酸含量Table 3 Contents of amino acids in seven varieties of highland barley mg/g

續表3

表4 7 種不同品種青稞酒中氨基酸質量濃度Table 4 Contents of amino acids in highland barley wine from seven varieties mg/L

2.4 不同品種青稞、青稞酒中關鍵性營養指標的差異

γ-氨基丁酸、β-葡聚糖和多酚是青稞中關鍵性營養成分，γ-氨基丁酸作為非蛋白質氨基酸具有改善機體睡眠質量、降血壓、活化肝腎功能等功效[26-28]；β-葡聚糖會增加發酵液黏度從而延緩和抑制酒曲對青稞淀粉的分解利用[29]，但適量的β-葡聚糖有助于提高機體免疫力；多酚具有降血壓、降血脂和降膽固醇的功效[30]。不同品種青稞、青稞酒中γ-氨基丁酸、β-葡聚糖和總多酚水平差異如表5、6所示。

表5 不同品種青稞原糧中γ-氨基丁酸、β-葡聚糖和總多酚含量Table 5 Contents of γ-aminobutyric acid, β-glucan and total polyphenols in different varieties of highland barley

不同品種青稞中γ-氨基丁酸含量為14.92～51.95 mg/100 g，這與鄧俊琳等[31]報道的青稞萌發過程中γ-氨基丁酸含量相近。γ-氨基丁酸含量最高的3 個青稞品種依次為藏青25、隆子黑、藏青2000，三者γ-氨基丁酸含量無顯著差異（P＞0.05），且均高于50 mg/100 g。青稞酒中γ-氨基丁酸主要源于青稞原糧或由谷氨酸經微生物體內谷氨酸脫羧酶的支路產生。7 種青稞酒中γ-氨基丁酸質量濃度為43.78～97.93 mg/L，質量濃度較高的品種有藏青25（97.93 mg/L）、藏青2000（95.71 mg/L）和隆子黑（92.93 mg/L）。若以青稞原糧對酒體中γ-氨基丁酸貢獻率為100%計算，γ-氨基丁酸的利用率為40.61%～66.71%。對比原料中γ-氨基丁酸和谷氨酸的含量，推測青稞酒中γ-氨基丁酸主要源于青稞原料。

青稞中β-葡聚糖含量為5.95～7.97 g/100 g，這與孟勝亞等[32]報道的含量范圍相近，且本研究中β-葡聚糖變異系數較小。青稞酒中β-葡聚糖質量濃度為55.32～78.34 mg/L，其中質量濃度較高的青稞酒有藏青25（78.34 mg/L）、藏青2000（74.79 mg/L）、喜拉22（72.09 mg/L）和QB14（71.24 mg/L）。對比青稞原糧與酒體β-葡聚糖水平可知，原料中β-葡聚糖進入到青稞酒體中的比例僅為0.21%～0.25%，β-葡聚糖主要經過濾環節進入到廢酒醅中。

青稞品種中總多酚含量為125.90～201.47 mg/100 g，不同品種間差異較為顯著。隆子黑含量最高，其次是芶芝黑（194.28 mg/100 g）和藏青2000（193.90 mg/100 g）。青稞酒中總多酚質量濃度為25.35～36.59 mg/100 mL，質量濃度較高的品種為藏青2000（36.59 mg/100 mL）和隆子黑（36.33 mg/100 mL）。通過計算發現青稞酒體中總多酚的利用率為38.79%～45.30%，推測酒體中多酚類物質主要直接源于青稞原料。

綜合上述3 種營養指標的整體分析，初步認為藏青2000為最佳釀造品種，其次是隆子黑、芶芝黑和藏青25。

2.5 不同青稞品種間與青稞酒間的關聯性分析結果

為有效了解青稞原料對青稞酒的影響情況，針對以上營養類指標，采用CCA探究青稞品種間的差異性以及青稞與青稞酒間的關聯性。如圖1所示，青稞品種間的營養品質具有一定的相似性，但也存在差異。7 種青稞均位于圖1中第3象限，說明不同品種的青稞在總氨基酸、γ-氨基丁酸、β-葡聚糖和總多酚含量等營養品質方面具有較高的相似性，且藏青25、隆子黑和藏青2000三者營養品質較為相近，芶芝黑、喜拉22、藏青27和QB14四者營養品質較為相近。β-葡聚糖和γ-氨基丁酸水平與各青稞的其他理化和營養指標不在同一象限，結合表5結果推測γ-氨基丁酸在藏青25、隆子黑和藏青2000三者中的含量較高是可能導致這3 種青稞整體偏離其他4 種青稞的主要原因，γ-氨基丁酸含量可作為有效區分青稞品種的關鍵性指標。

圖1 不同品種的青稞與青稞酒營養品質CCA結果Fig.1 CCA plot of the nutritional quality of high barley and high barley wine from different varieties

與青稞原料相反，青稞酒間的營養品質卻存在顯著差異。圖1顯示7 種青稞酒各分布于4 個象限，結合表6結果可知，藏青25和藏青2000兩種青稞酒中γ-氨基丁酸和β-葡聚糖質量濃度均較高，所以兩者分布于第1象限。喜拉22和QB14兩種青稞酒只有β-葡聚糖質量濃度較高，總多酚、氨基酸和γ-氨基丁酸的質量濃度均較低，因此分布于第2象限，兩者最為相似。藏青27和芶芝黑兩種青稞酒中氨基酸和總多酚的質量濃度均相對較高，分布于第3象限，兩者最為相似。隆子黑中的氨基酸、總多酚和γ-氨基丁酸的質量濃度均相對較高，分布于第4象限，與其他品種均不同。總體來看，青稞原料中總氨基酸、總多酚、γ-氨基丁酸質量濃度是影響不同青稞酒營養品質差異的關鍵因素。

表6 7 種不同品種青稞酒中γ-氨基丁酸、β-葡聚糖和總多酚的質量濃度Table 6 Contents of γ-aminobutyric acid, β-glucan and total polyphenols in highland barley wine from seven varieties

青稞品種與青稞酒之間也存在一定的關聯性。其中，藏青27和芶芝黑的青稞與青稞酒的營養結構具有一致性，均位于第3象限。其他品種的青稞原料與青稞酒的營養結構主要受γ-氨基丁酸、β-葡聚糖、總多酚和氨基酸水平中的一種或幾種影響，營養品質不盡相同，分布于第1、2、4象限。

總體來看，盡管不同品種青稞的營養品質存在一定的相似性，但經過發酵工藝釀造出青稞酒的營養品質卻存在明顯差異，這可能與原料中不同營養組成受發酵過程中微生物的演替和代謝影響有關，因此青稞品種的有效篩選對青稞酒的優質釀造非常必要。

2.6 青稞品種對青稞酒風味和感官評價分析

7 種青稞酒中質量濃度占比高于1%的主要風味物質共檢測出55 種，包括醛類、酯類、醇類、酚類、酸類、萜類、烯烴類、硫化物等，質量濃度較高的有異戊醇、苯乙醇、2-壬基醇，其次為異丁醇、乙酸、乙酸異戊酯、2,3-丁二醇、癸酸甲酯、乙酸苯乙酯、4-乙基-2-甲氧基苯酚和2-甲氧基-4-乙烯苯酚（圖2），其他揮發性化合物質量濃度更低，均在50 mg/L以下。由圖2可知，不同品種的青稞酒在風味結構特征上各有不同。

圖2 7 種青稞酒的揮發性風味化合物質量濃度Fig.2 Contents of volatile flavor compounds in highland barley wine from seven varieties

對7 種青稞酒中揮發性風味化合物質量濃度進行PCA，如圖3所示，7 種青稞酒分布于4 個象限。其中，藏青25分布于第1象限，該象限中風味物質以酯類種類居多；藏青27和喜拉22分布于第2象限且距離較近，說明兩者風味較為相似，以醇類物質為主；隆子黑分布于第3象限，以酯類為主，但酯類的種類少于第1象限，因此，隆子黑受這些酯類物質的影響具有與其他青稞酒不同的特殊風味；藏青2000和芶芝黑兩種青稞酒的樣品點分布于第4象限，且兩者的風味物質的結構特征相似，酚類、醇類、醛類和酯類物質的影響較大。QB14青稞酒的樣品點位于原點附近。

圖3 7 種青稞酒的風味物質PCA結果Fig.3 PCA plot of flavor substances of highland barley wine from seven varieties

優質青稞酒要求所有成分共同協同作用達到風味和口感的整體平衡，青稞酒的感官差異主要體現在綜合評分、酯香、果香、原料香、醇香、酸味和甜味7 個感官指標。如圖4所示，藏青25青稞酒的酯香最為突出，與圖3結果相互印證，其次是芶芝黑，而藏青2000、隆子黑和QB14 3 種青稞酒的酯香較為適中；QB14青稞酒的果香最為突出，藏青27和藏青2000適中；藏青2000、芶芝黑、隆子黑、藏青25和藏青27的原料香均較為適中；藏青27、藏青25、QB14、喜拉22和隆子黑的醇香均較為突出，藏青2000和芶芝黑兩種青稞酒的醇香較為適中，與圖3結果相互印證；藏青25的酸感較為突出，其次是喜拉22，藏青2000、藏青27、芶芝黑、QB14較為適中；喜拉22、QB14和藏青27的甜味較為突出，藏青2000、藏青25和隆子黑較為適中。綜合以上多項感官評價可知，藏青2000青稞酒的綜合評分最高，其次是與之相近的芶芝黑、隆子黑和藏青25。

圖4 7 種青稞酒的感官評價結果Fig.4 Results of sensory evaluation of highland barley wine from seven varieties

綜合青稞和青稞酒的理化指標、營養品質和風味感官特征等多維度分析和統計評價可知，藏青2000青稞的蛋白質、總氨基酸、γ-氨基丁酸和總多酚的含量較高，其釀造的青稞酒中氨基酸、γ-氨基丁酸、β-葡聚糖和總多酚的質量濃度整體處于較高水平，且感官評價最好，因此，藏青2000青稞被認為是最佳釀造品種，其次是芶芝黑、隆子黑、藏青25。

3 結 論

本實驗通過對不同青稞品種及其釀制的青稞酒中理化、營養、風味和感官評價分析，對比研究了青稞原料和青稞酒的相似性和差異性。青稞原料中氨基酸類型以非必需氨基酸為主，經過釀造的一系列生物轉化，青稞酒中氨基酸類型以必需氨基酸為主。氨基酸、γ-氨基丁酸、總多酚和β-葡聚糖水平是青稞中關鍵性營養功效指標，其中前三者的差異較為顯著，綜合判定藏青2000營養成分最佳，其次是隆子黑、芶芝黑和藏青25；而青稞酒中基于營養指標可優選出藏青2000、隆子黑、藏青25。CCA結果表明盡管青稞品種存在相似性，但營養結構的較小差異可經發酵過程中微生物的演替和代謝后被放大，使青稞酒的營養結構存在明顯差異。PCA和感官評價結果表明，藏青2000青稞酒具有適中的酯香、果香、原料香、醇香、酸味、甜味，風味最佳，其次是芶芝黑、隆子黑和藏青25青稞酒，三者的風味各有特色。綜上，藏青2000是最佳優選品種，其次是芶芝黑、隆子黑和藏青25。未來研究可圍繞青稞酒發酵過程中微生物、營養和風味物質進行深入剖析，揭示青稞品種影響青稞酒品質的內在機理，以為優質青稞酒的釀造提供更加深入的理論參考和技術支撐。