不同品種高粱的加工特性與利用研究

段冰 楊玲 郭旭凱 郭睿 邵強 溫賢將

摘要?收集2017年我國高粱產區的10個高粱樣品，進行了籽粒品質、淀粉性質和糊化特性的研究。結果表明，糯高粱整體出酒率較高，粳高粱中通雜108、龍雜17號、晉雜22號的出酒率較高，適合釀造清香型大曲白酒;吉雜124和錦雜106的抗性淀粉含量較高且熱穩定性好，可應用于食品加工業。

關鍵詞?高粱;品質;淀粉;糊化特性;出酒率

中圖分類號?TS?21文獻標識碼?A

文章編號?0517-6611（2020）01-0193-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.01.058

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Study on the Processing Characteristics and Utilization of Sorghum in Different Varieties

DUAN Bing，YANG Ling，GUO Xu?kai et al

（Sorghum Institute，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Jinzhong，Shanxi 030600）

Abstract?10 kinds of sorghum varieties，which were collected from sorghum region of China in 2017，were studied from the grain quality，starch properties and gelatinization characteristics.The results showed that the overall alcohol yield of glutinous sorghum was higher;among the non?glutinous sorghum varieties，the alcohol yield of Tongza 108，Longza 17 and Jinza 22 was higher.The resistant starch content of Jiza 124 and Jinza 106 were high and the thermal stability was good，which could be applied in food processing industry.

Key words?Sorghum;Quality;Starch;Gelatinization characteristics;Wine yield

高粱（Sorghumbicolor）又稱烏禾、蜀黍，是一種重要的耐旱作物，具有高產、抗旱、抗鹽堿、抗澇、耐貧瘠等特點，已有3 000多年的歷史，種植面積和產量僅次于小麥、水稻、玉米和大麥，位居第5位[1]。高粱的營養價值較高，籽粒中含有人體所需的多種營養成分，對人體健康極為有益。現代研究已經表明，高粱中含有多酚、抗性淀粉等多種主要活性成分[2]。淀粉是高粱籽粒中含量最多且最重要的碳水化合物[3]，其含量為65.3%～81.0%，平均值為79.5%。70%～80%的高粱淀粉為支鏈淀粉[4]。直鏈淀粉含量在不同高粱品種間差異較大，普通高粱淀粉中直鏈淀粉的質量分數為11.98%～23.47%，平均值為18.71%，而高直鏈淀粉品種中直鏈淀粉的質量分數為40%～70%，糯質高粱品種直鏈淀粉含量非常低，而支鏈淀粉的質量分數接近100%[5]。筆者深入研究了不同品種高粱的品質性狀，籽粒中直鏈、支鏈淀粉的含量，糊化特性和出酒率，分析各指標間的關系，旨在為高粱品種品質特性分析和加工適宜性研究提供理論依據和參考。

1?材料與方法

1.1?試驗材料?于2017年11月收集不同地域的高粱品種10個，即吉雜124、錦雜106、晉雜22號、晉雜34號、龍雜17號、通雜108、赤雜101、冀釀2號、晉糯3號、徐州1號。

直鏈淀粉標樣、單寧酸，購自美國Sigma公司;支鏈淀粉標樣購自美國Fluka公司;濃硫酸、氫氧化鈉、硼酸、混合催化劑、溴甲酚綠、甲基紅、無水乙醇、正己烷、濃鹽酸、碘、碘化鉀、氨水、二甲基甲酰胺、檸檬酸鐵銨，均為分析純，均購自凱達試劑有限公司。

1.2?儀器與設備

黏度儀Viscograph-E，為德國布拉本德儀器公司產品;EBC-LF麥芽標準粉碎機，為麥科儀科技有限公司產品;AL204電子天平（感量0.1 mg），為美國METTLER-TOLEDO公司產品;FOSS 2100凱氏定氮儀，為瑞典福斯分析儀器公司產品;SZF-06C型粗脂肪測定儀（Clarus 480），為浙江托普儀器有限公司產品;UV-1780紫外分光光度計，為日本島津公司產品。

1.3?檢測項目與方法

①容重的測定參照GB5498—2013《糧食、油料檢驗 容重測定法》;

②水分的測定參照GB/T 21305—2007《谷物及谷物制品水分的測定》;

③總淀粉、直鏈淀粉及總淀粉含量參照雙波長比色原理[6]測定;

④脂肪的測定依據GBT14772—2008《食品中粗脂肪的測定方法》;⑤蛋白質的測定采用凱氏定氮法[7]測定;⑥單寧含量的測定依據GB/T 15686—2008《高粱單寧含量的測定》中方法進行;⑦抗性淀粉含量的測定采用Megazyme抗性淀粉試劑盒法（AOAC法2002.02、AACC法32-40）;⑧黏度依據 ICC169 及 GB /T 14490—1993 規定的測試標準進行測定;⑨出酒率的測定，換算至規定溫度下65°白酒計算出酒率[8]。

2?結果與分析

2.1?不同品種高粱的品質測定

10個高粱品種的品質檢測結果（表1）表明，容重的平均含量為755.6 g，變幅為684～783 g，其中高于平均值（755.6 g）的有6份，占總樣品數的60%;蛋白質的平均含量為9.84%，變幅為8.08%～11.7%，其中高于平均值（9.84%）的有4份，占總樣品數的40%;脂肪的平均含量為3.77%，變幅為3.32%～4.89%，其中高于平均值（3.77%）的有4份，占總樣品數的40%;單寧的平均含量為1.39%，變幅為0.49%～2.22%，其中高于1.39%的有7份，占總樣品數的70%;水分的平均含量為12.15%，變幅為11.8%～13.7%，其中高于平均值（12.15%）的有2份，占總樣品數的20%。籽粒成熟飽滿、結構緊密、顆粒小、含水量低的樣品，容重較大[9]。這表明水分含量越高的品種容重越低。

2.2?不同品種高粱的淀粉含量測定

高粱淀粉和玉米淀粉的性質相似，2種作物籽粒淀粉的形態一樣，只是高粱淀粉粒略大。直鏈淀粉在淀粉老化過程中發揮主要作用[10]。抗性淀粉作為一種新型食品添加物，與膳食纖維具有相似的生理功能，具有高膳食纖維含量、低熱量等特點，有助于控制體重、防止便秘、增強抵抗力和促進礦物質的吸收等。

由表2可知，10個高粱品種的總淀粉含量為73.10%～76.70%，其中赤雜101的總淀粉含量最高;10個高粱品種的直鏈淀粉含量為1.59%～40.89%，其中錦雜106的直鏈淀粉含量最高，糯高粱的直鏈淀粉含量都較低;10個高粱品種的支鏈淀粉含量為59.11%～98.41%，其中糯高粱的支鏈淀粉含量均都在95%以上;10個高粱品種的抗性淀粉含量為3.14%～20.42%，其中冀釀2號的抗性淀粉含量最高，吉雜124次之。

2.3?不同品種高粱的糊化特性測定

淀粉的性質直接影響淀粉類制品的淀粉糊化效果和加工制品性質[11]。淀粉糊化性質受基因型與環境的影響，與直鏈淀粉的含量相關，直鏈淀粉含量越高，淀粉崩解值較小，糊化溫度相對較高，回生值不明顯[12]。崩解值反映淀粉糊在高溫時的抗剪切能力，崩

解值越小，淀粉糊的熱穩定性越強[13]。回生值反映淀粉糊的穩定性及老化能力，回生值越大在一定程度上說明淀粉越易老化[14]。淀粉糊化為吸熱反應，吸收的熱能用于淀粉晶體的熔解、顆粒的膨脹和直鏈淀粉分子從淀粉顆粒中釋放，不同來源的淀粉的膨脹速度和直鏈淀粉溶解速度、糊化能力存在差異[15-16]。10個高粱品種的糊化特性見表3。

由表3可知，10個高粱品種的淀粉在61.9～83.1 ℃時開始糊化，糊化溫度的平均值為78.17 ℃，極差值為14.0 ℃;10個高粱品種的峰值黏度為216～657 BU，平均值為336.4 BU，極差值為441 BU，品種間差異很大;10個高粱品種的最低黏度為165～276 BU，平均值為204.6 BU，極差值為111 BU;10個高粱品種的最終黏度為323～511 BU，平均值為425.4 BU，極差值為188 BU;10個高粱品種的崩解值為48～381 BU，平均值為131.8 BU，極差值為333 BU;10個高粱品種的回生值為90～327 BU，平均值為220.8 BU，極差值為237 BU;直鏈淀粉含量高的品種糊化溫度、最終黏度和回生值較高，支鏈淀粉含量高的品種峰值黏度、最低黏度和崩解值較高。

糊化溫度反映淀粉糊化所需的熱量，也反映淀粉熟化的的速度。一般而言，糊化溫度越低，熟化越快，加工完成所需的時間越短。10個品種中，晉糯3號的糊化溫度最低，同等加熱條件下最易熟化;反之，龍雜17號的糊化溫度最高，說明該品種需在較高溫度條件下才能熟化。

峰值黏度反映淀粉顆粒的膨脹性能，淀粉顆粒在冷水中是不易溶解的，當加熱至95 ℃時，伴隨支鏈淀粉溶出顆粒的膨脹，形成峰值黏度，因此支鏈淀粉含量越高，峰值黏度越大，而可溶性直鏈淀粉含量越高，峰值黏度越小。

崩解值是由已糊化的淀粉顆粒結構的瓦解所引起的，反映淀粉在加熱過程中的耐剪切性，崩解值越小，則糊化穩定性越好。10個高粱品種中，晉雜22號的崩潰值最小，說明其在熱穩定性最好;徐州1號的崩潰值最大，其熱穩定性也最差。

回生值是淀粉糊化冷卻后的黏度與最低黏度的差值，反映淀粉的短期老化能力。回生值越高，說明其在加熱后的冷卻過程中老化較快，不利于保持穩定的糊黏度。10個高粱品種中赤雜101的回生值最大，說明其淀粉老化速度最快;徐州1號的回生值最小，說明其淀粉的老化速度最慢。

2.4?不同品種高粱的出酒率測定

淀粉是影響出酒率的主要因素，淀粉結構對白酒口感也有明顯的影響[17]。表4中出酒率結果顯示糯高粱品種的出酒率顯著高于粳高粱品種，傳統清香型大曲白酒釀造原料選用的是北方的粳高粱，而糯高粱則作為南方酒廠選用的主要釀造原料[18]。糯高粱釀造清香型白酒由于蒸糧后黏軟，導致大渣發酵不完全，故大渣的出酒率較低，二渣出酒率較高。釀酒高粱品種要求蛋白質含量為9%～10%，脂肪含量≤4%，單寧含量為0.5%～1.5%[19]。粳高粱中通雜108、龍雜17號、晉雜22號的出酒率較高，而徐州1號的出酒率最低。

3?結論

（1）10種高粱的品質結合出酒率分析，糯高粱的整體出酒率較高，出酒率較高的高粱品種都具有較高的容重、蛋白質、脂肪、單寧的含量，與前人研究結果相一致。徐州1號的容重雖然也較高，但脂肪含量高達4.89%，單寧含量為2.22%，蛋白質含量也偏高，從而影響了出酒率。高粱是一種適用乳糜瀉病人食用的無麩質食品。近年來，乳糜瀉和小麥粉不耐受疾病使得消費者對無麩質食品的需求日益增加，可考慮從食品加工等方面對徐州1號進行開發利用。

（2）10個高粱品種的直鏈淀粉、支鏈淀粉和抗性淀粉含量差異較大。該試驗中的抗性淀粉提取采用高粱全粉，高粱研磨后顆粒大小和高粱粉中的蛋白質、單寧、脂肪等成分對抗性淀粉的含量有一定的影響。申瑞玲等[20]研究表明，抗性淀粉在食品中的應用主要基于2個方面，一是健康功效;二是對食品質地和感官特性的影響。抗性淀粉的熱穩定性好、持水性差，主要應用于餅干和脆片等低水分食品，不僅起到多種健康生理功效，而且不會影響食物的原有口感和質地，是一種膳食纖維源優選成分。吉雜124和錦雜106的抗性淀粉含量較高且熱穩定性好，可應用于食品加工業。

（3）10個高粱品種中，粳高粱的糊化溫度較糯高粱偏高;粳高粱的崩解值低于糯高粱，表明其溶脹后淀粉顆粒強度大，不易破裂，耐剪切性好;晉雜22號的耐剪切性最好，而徐州1號最差;糯高粱回生值較粳高粱低，赤雜101最高，其中以徐州1號最低，表明糯高粱易糊化，結合對出酒率的分析，用糯高粱釀造清香型大曲白酒時出酒率較粳高粱更高。

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