不同產區青稞原料成分差異性與釀造適用性的分析

金瑋鋆，張曉蒙，郝建秦，張玉紅，薛潔*，谷方紅

1(中國食品發酵工業研究院，北京，100015)2(西藏自治區農牧科學院，西藏 拉薩，850032)

青稞，又稱為裸大麥，為禾本科大麥屬的一種禾谷類作物，是高原地區一種特有的耐寒耐旱農作物，主要分布在我國的西藏、青海地區，在四川、云南、甘肅、黑龍江等地也有種植[1]。青稞具有豐富的營養價值和突出的醫藥保健作用。鄒奕星等[2]測得青藏高原地區122份不同品種的青稞的總淀粉含量平均值為59.89%，最高值為66.70%。徐菲等[3]對西北地區38種青稞進行了研究，測得其總淀粉含量均值為59.49%，最高值為68.62%。青稞蛋白含量平均為12.43%，變化幅度為6.35%～23.40%，高于除燕麥和小麥以外的其他任何谷類作物[4]。除此之外，青稞還富含β-葡聚糖(3.66%～8.62%)[5]。川藏地區的人民常將青稞用于掛面、饅頭等面食的制作中，大量青稞也用作釀造青稞酒。目前，大多地區青稞酒仍為作坊式生產，受資金、人員、生產工藝和生產管理的受限，使得青稞酒酒體品質良莠不齊，無法走向工業化、集約化、規模化生產[7,13-14]。其次，青稞酒釀造國家標準尚未建立，僅有GB/T 19331—2007 《地理標志產品 互助青稞酒》，尚未出現適用于所有青稞酒產品的相關標準，這使得青稞酒品質安全無法保障。

青稞原料的品質高低與種類差異在一定程度上影響著青稞酒的品質與酒體風格。前人雖曾對西藏、甘肅、青海等地區的青稞樣品進行了測定[2-3,6,12]，但主要針對其物理性質和營養價值進行研究，并未對其釀造適用性進行著重分析。青稞品種多樣，品質差異性較大，并非所有原料都適用于青稞酒的釀造，且我國尚未建立青稞原料篩選標準，GB/T 11760—2008 《裸大麥》[8]中也僅對青稞水分、容重等指標規定了質量要求，并未限制總淀粉、蛋白質、葡聚糖等成分指標。

本研究分別對西藏、四川、甘肅、黑龍江4個青稞產區共40種青稞樣品中蛋白質、直鏈淀粉、支鏈淀粉、總淀粉和β-葡聚糖含量進行原料成分分析，研究不同產區青稞原料成分的共性與差異性。同時，參照我國啤酒、白酒等釀造原料標準，將青稞原料中蛋白質、直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉含量實驗結果與啤酒大麥、高粱、大米等酒類釀造原料進行比較，剖析青稞原料特性及其釀造適用性，為構建我國青稞酒原料體系數據庫，建立青稞酒釀造國家標準，規范青稞酒酒體品質提供重要的理論依據和數據支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

研究所涉及的青稞原料樣品共40種，分別由西藏自治區農牧科學院、黑龍江省農業科學院、甘肅省農墾農業研究院、四川省農業科學院作物研究所提供；高粱14種、粳米12種、糯米7種、小麥12種、玉米7種白酒釀造原料，由全國各地若干家大型白酒企業提供。

NaOH、CuSO4、酒石酸鈉、亞鐵氰化鉀、KI、I2、二甲基亞砜，國藥集團化學試劑有限公司；葡萄糖、α-淀粉酶，北京奧博星生物技術有限責任公司；濃硫酸、乙醚、無水乙醇，北京化工廠；鹽酸、甲基紅，西隴化工股份有限公司。所有試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

SL.502N精密天平，上海民橋精密科學儀器廠；UV-1780紫外分光光度計，Shimadzu公司；Foss-2100kjeltec凱氏定氮儀，Foss公司；TGL-16G冷凍離心機，Anke儀器廠；粉碎機、電熱恒溫鼓風干燥箱，上海一恒科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原糧總淀粉含量的測定方法

參照國家標準GB/T 5514—2008《糧油檢驗 糧食、油料中淀粉含量測定》酶解法[9]測定。

1.3.2 原糧直/支鏈淀粉含量的測定方法

直鏈淀粉采用MEGAZYME直鏈淀粉試劑盒法，參照試劑盒中使用說明操作測定，測定結果為直鏈淀粉與總淀粉含量的比值。將該比值與總淀粉測定結果(方法見2.2.1)相乘，即可得到直鏈淀粉含量(%)。支鏈淀粉含量為總淀粉與直鏈淀粉含量的差值。

1.3.3 原糧蛋白質的測定方法

參照GB 5009.5—2016《食品中蛋白質的測定》凱氏定氮法[10]測定。

1.3.4 原糧β-葡聚糖含量的測定方法

參照NY/T 2006-2011《谷物及其制品中β-葡聚糖含量的測定》酶——比色法[11]測定。

1.3.5 數據處理方法

采用Excel 2013和origin 8.5對原始數據進行處理和圖表編輯；采用SPSS 19.0對數據進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同產區青稞原料成分共性與差異性分析

分別對40種青稞原料水分、蛋白質、總淀粉(包括直鏈淀粉和支鏈淀粉)、β-葡聚糖等原料成分進行測定，對不同產區青稞原料各成分占比和含量均值進行了比較。

2.1.1 不同產區青稞原料成分組成占比的分析

圖1為不同產區青稞原料各成分占比餅形圖，其中，圖A為西藏產區、圖B為四川產區、圖C為甘肅產區和圖D為黑龍江產區。如圖1所示，西藏、四川、甘肅、黑龍江產區中青稞原料成分構成與占比呈現基本相同的態勢。各產區總淀粉占比均為最高，均值為65.8%，其中，各產區均呈現支鏈淀粉含量高于直鏈淀粉的現象，支鏈淀粉均值達到53.0%，占總淀粉含量的80%以上；其次為蛋白質和水分，其含量均值分別為12.9%和10.6%；各產區葡聚糖占比均為最小，均值為5.0%。以上總淀粉、蛋白質和葡聚糖研究結果與前人研究基本相符[3,6]。

圖1 不同產區青稞原料各成分占比餅形圖Fig.1 Different areas of naked barley raw materials accounted for composition of pie chart

2.1.2 不同產區青稞原料成分含量的差異性比較

不同產區青稞原料成分含量見表1。

表1 不同產區40種青稞原料成分含量的比較 單位：%(質量分數)

注：利用Duncan's multiple range test法進行多重比較，同一列不同小寫字母表示組間差異顯著(p<0.05)，同一列不同大寫字母表示組間差異極顯著(p<0.01)。

2.1.2.1 不同產區青稞原料蛋白質含量的比較

由表1可知，不同產區青稞蛋白質含量變化范圍基本相同，其中黑龍江產區蛋白含量均值最低，為11.6%，與甘肅產區呈顯著性差異；甘肅產區蛋白含量均值最高，為14.2%，且有最大值17.0%；西藏產區有最小值9.0%。

2.1.2.2 不同產區青稞淀粉含量的比較

由表1可知，不同產區青稞總淀粉含量范圍基本相同，其中黑龍江產區總淀粉均值最高，達到70.74%，與西藏、四川產區呈顯著性差異，與甘肅產區呈極顯著差異；甘肅產區均值最低，為60.37%，與西藏、四川產區呈顯著性差異；總淀粉最小值(56.52%)和最大值(71.79%)均出現在四川產區。

然而，不同地區支鏈淀粉與直鏈淀粉含量存在較大差異。從直鏈與支鏈淀粉含量比較來看，四川產區支鏈淀粉含量最高，均值為57.84%，有最大值67.49%，與西藏、甘肅產區呈極顯著差異；最小值(30.70%)出現在甘肅產區，與四川、黑龍江產區呈極顯著性差異；直鏈淀粉含量各產區波動范圍較大，四川產區含量最低，均值為7.15%，有最低值1.65%，與西藏、甘肅、黑龍江產區間呈極顯著差異；黑龍江產區含量最高，均值為16.76%，與西藏產區呈顯著性差異；甘肅產區有最大值31.20%。從直鏈與支鏈淀粉比值來看，四川產區支鏈淀粉占比最高，比值達到1∶8；西藏與黑龍江產區比值較為接近，分別為2∶7和2∶6；甘肅產區支鏈淀粉占比最低，比值為1∶2。

2.1.2.3 不同產區青稞原料葡聚糖含量的比較

由表1可知，不同產區青稞葡聚糖含量基本相同，各產區間均未呈現顯著性差異。其中甘肅產區葡聚糖含量最高，均值為5.47%；黑龍江產區葡聚糖含量最低，均值為4.45%；四川產區有最小值2.64%和最大值7.76%。

2.2 不同產區青稞原料釀造適用性的分析研究

研究將不同產區青稞原料的蛋白質和淀粉含量測定結果與高粱、粳米、糯米、小麥、玉米等白酒釀造原料測定結果進行分析比較，然后將該結果與部分原糧標準進行比較分析，探究青稞與釀酒原糧間的共性、釀造特性及釀造適用性。不同白酒原料蛋白質與淀粉含量范圍的比較結果見表2，對部分釀造原糧理化指標的質量要求標準見表3。

2.2.1 不同產區青稞原料與白酒原料間淀粉含量的比較

淀粉是影響原糧出酒率的主要因素，淀粉含量越高，出酒率越高。從釀酒角度來看，支鏈淀粉越高，原料易糊化，降低微生物的利用難度，利于發酵生香[15-16,18]。

表2 不同白酒原料成分含量的比較 單位：%

表3 部分釀造原糧成分的質量要求 單位：%

注：“-”為未涉及該指標質量要求；以上原糧未涉及支鏈淀粉和葡聚糖指標要求。

將不同產區青稞測定結果與表2比較可知，40種青稞總淀粉含量(均值65.8%)高于高粱、玉米和小麥，低于粳米和糯米，其中黑龍江和西藏產區高總淀粉優勢較為明顯；青稞直鏈淀粉(均值12.8%)高于糯米，與高粱、小麥和玉米含量相當，其中四川產區低直鏈淀粉優勢明顯，甘肅產區直鏈淀粉(均值20.6%)高于粳米、糯米和高粱，與小麥和玉米含量相當；青稞支鏈淀粉(均值53.0%)與高粱、粳米、小麥和玉米含量相當，比糯米含量較低，其中四川和黑龍江產區高支鏈淀粉優勢較為明顯。

分析結果表明，黑龍江、四川和西藏產區青稞總淀粉和支鏈淀粉含量較高，且與高粱、小麥、玉米等釀造原糧含量相當，從釀造角度來看更容易糊化、出酒，呈現一定青稞酒釀造優勢；甘肅產區總淀粉含量與高粱、玉米等原料含量相當，但直鏈淀粉占比較高，釀造適用性低于黑龍江、四川和西藏產區。

2.2.2 不同產區青稞原料與白酒原料間蛋白質含量的比較

釀酒原料還要求蛋白含量適當，適量的蛋白含量是保證微生物生命活動的必要物質，但過量時也會造成某些發酵副產物的增多，給酒體帶來邪雜味，影響產品質量[15,18]。

將不同產區青稞測定結果與表2比較可知，40種青稞原料蛋白質(均值12.9%)與白酒原料含量相當，其中甘肅產區高蛋白優勢較為明顯。分析結果表明，甘肅產區青稞蛋白含量較高，從釀造角度來看，更易產生酒體不良風味，影響酒體品質，釀造適用性低于黑龍江、四川和西藏產區。

2.2.3 不同產區青稞原料釀造適用性的比較分析

分析表3結果可知，釀造適用性高的原糧，其水分要求≤12.0%～15.5%；總淀粉要求含量較高，一般大于50%，直鏈淀粉要求含量較低，一般小于24%；蛋白質要求含量較低，約為8%～13%。標準中雖然對支鏈淀粉和葡聚糖含量沒有要求，然而過高的葡聚糖含量會造成糖化醪液黏度較高，不利于過濾環節的進行，影響生產效率[4,17-18]。綜合以上結果可知，黑龍江產區的青稞總淀粉含量最高，支鏈淀粉占比較高，蛋白含量較低，葡聚糖含量最低，釀造適用性最高；西藏和四川產區的青稞總淀粉含量較高，蛋白質與葡聚糖含量較低，青稞酒釀造適用性較高；甘肅產區水分、總淀粉與支鏈淀粉含量均為最低，蛋白質和葡聚糖含量最高。

3 討論

本研究對西藏、四川、甘肅和黑龍江4個青稞產區共計40種青稞樣品進行了原料成分測定，并對不同產區青稞原料成分含量進行了差異性比較。然后，結合不同白酒原料成分及其相關標準中的質量要求，對不同產區青稞樣品的青稞酒釀造適用性進行了比較分析。

綜合所有研究結果，結論如下：

(1)西藏、四川、甘肅、黑龍江4個產區40種青稞原料成分構成與占比呈現基本相同的態勢，總淀粉占比最高，其次為蛋白質和水分，葡聚糖占比最低。而不同產區間支鏈淀粉占比表現明顯差異性，其中四川產區支鏈淀粉占比最大，甘肅產區支鏈淀粉占比最小，其二者間含量差異顯著。

(2)西藏、四川、甘肅、黑龍江4個產區40種青稞原料釀造適用性分析結果表明，西藏、四川和黑龍江產區青稞原料總淀粉含量較高，支鏈淀粉占比較大，且蛋白質與葡聚糖含量相對較低，適用于青稞酒的釀造；甘肅產區青稞原料總淀粉含量顯著低于西藏、四川和黑龍江，支鏈淀粉占比較小，蛋白質和葡聚糖含量較高，釀造適用性較差，更適用于食用或藥用青稞產品領域。

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