充CO2气调储藏对青稞品质的影响

王若晖 孙术国 林亲录 胡 敏 张素红 赵娟红 李北平

(中南林业科技大学食品科学与工程学院；稻谷及副产物深加工国家工程实验室，长沙 410004)

青稞(HordeumVulgareL.var.nudumHook.f)俗称裸大麦，又称元麦，属于禾本科植物[1]。青稞生长期比较短，比大米要早熟，可以迟种早收[2]，是藏区的主导优势作物和藏区农牧民赖以生存的主要食粮。我国青稞产量高，具有“三高两低”的结构组成，即高蛋白、高纤维、高维生素和低脂肪、低糖。且富含微量元素硒，具有抗癌的功能，可称得上是谷物中的佳品。

目前，储粮科技工作者对气调储粮的研究较多。张来林等[3]和李岩峰等[4]研究了充氮气调储藏对高粱和稻谷等谷物品质的影响。结果表明在高温环境下，充氮储粮的谷物品质，尤其在发芽率、过氧化氢酶活动度和脂肪酸值等指标明显优于常规组。涂杰等[5]对比了 CO2气调储藏和常规储藏籼稻谷在脂肪酸、黏度和发芽率等品质指标变化规律，结果表明CO2气调储藏比常规储藏品质变化缓慢。这些研究所涉及的品质劣化指标非常有限，难以较好解释粮食在储藏过程品质劣化机制，因而缺乏系统性。青稞作为青藏高原的特色大麦，藏民的主粮，在储藏方面研究较少，系统性研究青稞储藏特性的报道更是鲜有涉及。基于此，本研究系统分析了青稞调储特性，为延缓储藏过程中青稞品质劣化提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

实验用青稞谷粒属果洛冬品种，产自2015年西藏林芝、山南、日喀则地区，经过多次筛选保留完好的青稞，混匀样品，将每份质量为200 g的样品，分别装入充CO2气调(气体体积分数达99%以上)的PE材料包装袋后，再分别放在0、25、37 ℃，且相对湿度均为65%的恒温恒湿人工培养箱中储藏300 d，以相同温湿度条件下常规储藏的样品作为对照，即未使用CO2气调，其他储藏条件相同。储藏前180 d每隔30 d取样、储藏后120 d每隔60 d取样观察并测定各项指标。每次取50 g青稞样品磨粉，过80目筛，用自封袋密封于冰箱(4 ℃)保存。试剂均为分析纯。

1.2 实验仪器

DHG-9123A型电热鼓风干燥箱：上海一恒科学仪器有限公司；CR-10型色差仪：柯尼卡美能达(中国)投资有限公司；80-2型台式离心机：金坛市大地自动化仪器厂；UV-2600型紫外可见分光光度计：日本岛津公司；SHZ-B型双功能水浴恒温振荡器：金坛市城西春兰实验仪器厂；XL-600B型多功能粉碎机：永康市小宝电器有限公司；SHB-Ⅲ 型循环水式多用真空泵：上海科恒实业发展有限公司；PRX-150A型智能人工气候箱：宁波赛福实验仪器有限公司；FE20型实验室pH计：梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 含水量的测定

参照GB 5009.3-2010中的105 ℃直接干燥法。

1.3.2 游离巯基的测定

参照罗明江等[6]方法测定游离巯基含量。

1.3.3 色泽的测定

使用CR-10型色差仪进行青稞色泽测定，采用Lab表色系。每次测量色差计显示L*(明度)、a*(红度)、b*(黄度)3个数值。每个样品从不同的角度分别读数，测3次，取其平均值，以ΔE表示青稞总色差，定义为

1.3.4 水溶性蛋白含量的测定

水溶性蛋白质溶液的提取：称取5.0 g过80目筛的青稞粉样品，转至盛有50 mL蒸馏水的100 mL烧杯中，在320 r/min，30 ℃的恒温水浴磁力搅拌器中搅拌2 h，取出定容至100 mL，再取10 mL该液于4 000 r/min离心机离心15 min，然后取该上清液1 mL于试管中，在4 ℃冰箱保存，该液即为水溶性蛋白提取液，然后参照Lowry法[7]测定水溶性蛋白的含量。

1.3.5 α-淀粉酶的测定

根据GB/T5521—2008中的比色法测定α-淀粉酶活性的变化。

1.3.6 过氧化氢酶的测定

根据GB/T5522—2008法测定过氧化氢酶活动度的变化。

1.3.7 数据处理及分析

数据重复3次取其平均值，采用SPSS统计软件对数据进行分析，使用Origin7.0作图描绘各实验指标的变化曲线。

2 结果与分析

2.1 青稞储藏过程中含水量的变化

不同储藏条件下，青稞水分变化如图1所示。随着储藏时间的延长，不同储藏条件下对水分的影响也有所差异，但总体都呈现逐渐下降的趋势。青稞在储藏前60 d含水量变化速率较快，储藏60 d后含水量变化缓慢。0 ℃储藏条件下，含水量的下降速率最缓慢；25 ℃储藏条件下，含水量的下降速率较快；而37 ℃储藏条件下，含水量的下降速率最快。由此可见，低温减缓了青稞含水量的降低速率，且常规组中0 ℃和25、37 ℃均存在极显著性差异(P=0.002<0.01)。在常规组和气调组内，相同温度下，CO2气调储藏下的青稞含水量均小于常规组的含水量，300 d时0 ℃常规和CO2气调储藏的青稞含水量由储藏前的15.12%分别降至13.39%、13.95%；25 ℃常规和CO2气调储藏的青稞含水量分别降至12.03%、12.56%；37 ℃常规和CO2气调储藏的青稞含水量分别为9.44%、10.12%。这可能是由于青稞在储藏过程中自身发生代谢反应所造成水分的降低，而CO2气调情况下青稞呼吸作用受到抑制，自身代谢反应下降，因此CO2气调储藏对青稞储藏过程中水分的流失有延缓作用。

图1 不同储藏条件下青稞水分的变化

2.2 青稞储藏过程中游离巯基(-SH)的变化

青稞储藏过程中游离巯基的变化如图2所示,青稞中游离巯基随着时间的延长而呈现降低趋势，游离巯基的下降速率随着温度越高变化越明显，且在储藏前期150 d，青稞游离巯基的下降速率比较大，后期逐渐趋于平缓，这可能是随着储藏时间的延长，氧气的耗尽，巯基被氧化的程度降低了。37 ℃条件下游离巯基的下降幅度最大，而0 ℃储藏条件下，常规组和CO2气调组游离巯基的含量下降幅度较小。常规组和CO2气调组中0 ℃与25、37 ℃均有显著性差异(P<0.05)由此可知，低温下的游离巯基的下降幅度明显低于高温条件下。而在0 ℃条件下，300 d时常规组和CO2气调组中游离巯基含量分别降低了76.13%和68.96%，有显著性差异(P<0.05)。这可能是由于常规组的储藏环境加速了青稞中游离巯基氧化成二硫键，导致其含量降低幅度大，说明低温和CO2气调有助于减缓游离巯基的变化，而巯基氧化成二硫键必然会导致蛋白质结构上的变化，引起青稞的食用品质的劣化[8]。

图2 青稞储藏期间游离巯基的变化

2.3 青稞储藏过程中色泽的变化

青稞在整个储藏过程中的色泽变化如图3所示，由图3a可以看出，青稞样品的L*值随着时间的延长先逐渐上升后平缓下降，这与稻谷储藏过程中L*值变化趋势有所不同，因为青稞本身是绿色，在储藏过程中L*值越大说明青稞的绿色逐渐褪去，逐渐变白。青稞在储藏的过程中，L*值随着温度的升高逐渐增加至最大值，而0 ℃条件下变化幅度最小，37 ℃条件下变化最快；常规组和CO2气调组由最初值43.10分别增加至53.87、52.20。由L*值的变化可知，CO2气调条件下L*值的增加幅度明显小于常规储藏。

由图3b可知，随着时间的增加，整个储藏过程中a*值几乎是逐渐上升后趋于平稳的，a*值增加说明红色增多，绿色减少。0 ℃储藏条件下，a*值的增加速率最缓慢，25 ℃储藏条件下，a*值的增加速率较快，而37 ℃储藏条件下，a*值的增加速率最快。常规组和CO2气调组中，各个温度条件下CO2气调组变化幅度皆小于常规组，300 d时0 ℃条件下常规和CO2气调储藏的a*值由储藏前的6.07分别增加至7.40、6.95；25 ℃条件下常规和CO2气调储藏的a*值分别增加至8.41、7.62；37 ℃条件下常规和CO2气调储藏的青稞a*值分别为9.43、8.65。由此可知，低温和CO2气调有助于缓解青稞a*值的增加。

图3 青稞储藏期间色泽的变化

b*值代表黄蓝色，青稞储藏过程中b*值的变化如图3c所示，各条件下青稞b*值在300 d内增加最快的是37 ℃条件的样品，其次是25 ℃条件下的青稞样品，上升速率最慢的是0 ℃条件的青稞样品。因此高温条件下，青稞样品黄色增加的最快，高温加速了青稞表面颜色的变化。而300 d时常规组和CO2气调组中在0 ℃条件下由原始值分别升至22.60和21.65；25 ℃条件下分别升至24.2、23.00；37 ℃条件下分别升至25.35和25.05。由此可见，CO2气调储藏延缓了青稞表面颜色的变化，且低温下更加明显。

色泽的变化包括颜色和光泽这两个方面，是青稞品质变化的最直观的表现[9]，青稞在储藏过程中色泽的变化用E表示，E 的变化以0、1.5、3.0、6.0为代表值表示青稞储藏过程中色差值，四个区间范围分别说明色泽的变化的程度，0～0.5表示样品与最初的颜色无差异，1.5～3.0表示稍有差异，3.0～6.0表示有差异，大于6.0说明有显著性差异。由图3d可知，青稞储藏过程中，在储藏至120 d时，37 ℃条件下的各组中的E值均大于6，说明120 d后青稞色泽的变化由显著性的差异，而25 ℃条件下的各组在整个储藏过程中的E值小于6，说明与储藏之前相比有差异，0 ℃条件下的各组E值的变化是最小的，只是稍有差异。这可能是由于充CO2气调抑制了部分酶的活性，影响了酶促褐变与非酶促褐变，小麦粉在储藏期间L*值的增加与小麦粉中脂肪氧合酶的活性有很强的相关关系，脂肪氧合酶对小麦粉有漂白作用[10]。由分析可知，低温和高CO2的环境对降低青稞色泽的变化有重要作用。

2.4 青稞储藏过程中水溶性蛋白的变化

青稞储藏过程中水溶性蛋白质含量的变化如图4所示。由图4可知青稞在不同的储藏条件下，水溶性蛋白质含量随着时间的延长呈现逐渐下降的趋势，且在储藏前60 d，25 ℃常规组水溶性蛋白质含量下降幅度比37 ℃气调组明显。0 ℃储藏条件下，水溶性蛋白质含量的下降幅度最低，25 ℃储藏条件下，青稞水溶性蛋白质含量的下降速率较快，而37 ℃储藏条件下，青稞水溶性蛋白质含量的下降速率最快，且常规组中0 ℃和25、37 ℃均存在显著性差异(P<0.05)。由此可见，低温减缓了青稞水溶性蛋白质含量的下降速率。在常规组和CO2气调组内，随着温度的升高，青稞水溶性蛋白质含量均呈现了下降的规律。且相同条件下，常规组和CO2气调组均有显著性差异(P<0.05)，这说明CO2气调储藏对延缓青稞储藏过程中水溶性蛋白质含量下降有很好的效果，水溶性蛋白质含量越高，青稞越新鲜，风味、感官品质更佳[11]。

图4 青稞储藏过程中水溶性蛋白质含量的变化

2.5 青稞储藏过程中α-淀粉酶活性的变化

淀粉酶活性能很好地反映谷物作为食品加工原料品质的好坏，已经作为评价谷物品质的一个重要指标[12]。α-淀粉酶是一种典型的水解酶，其活性的变化在很大程度上可以作为鉴定粮食籽粒新鲜度的指标。新收获谷物的α-淀粉酶活性随着储藏时间增加会不同程度的减弱[13]。如图5所示，随着储藏时间的延长，青稞储藏过程中α-淀粉酶的活性逐渐降低，在储藏后期α-淀粉酶活性降低趋于平缓。比较6个不同的储藏条件的青稞，37 ℃条件下储藏的青稞α-淀粉酶活性下降最多，常规组和气调组分别下降了81.46%、76.27%，且存在极显著差异(P<0.01)；25 ℃条件下的青稞α-淀粉酶的活性的变化幅度介于0 ℃和37 ℃之间，但是常规组和CO2气调组存在显著性差异(P=0.023<0.05)。下降最少的是0 ℃储藏的CO2气调组样品，较储藏之前下降了56.80%，且和常规组存在极显著差异(P=0.004<0.01)；因此，低温和CO2气调对抑制青稞α-淀粉酶活性的下降有一定的作用。总体分析，常规组不同的温度之间存在很大的差异，CO2气调组之间也存在很大的差异，说明低温有助于青稞α-淀粉酶活性的保持，且CO2气调对抑制青稞淀粉酶活性的降低有一定的作用。

图5 青稞储藏过程中α-淀粉酶活性的变化

2.6 青稞储藏过程中过氧化氢酶的变化

在不同的储藏条件下，青稞中过氧化氢酶活性的变化如图6所示，青稞过氧化氢酶活性随储藏时间呈现递减关系，与刘丽杰等[14]研究结果一致。随着储藏时间的延长和温度的升高，青稞中所含的过氧化氢酶的活性明显下降。在储藏前120 d，青稞过氧化氢酶活动度下降的速率很快，而储藏后期呈现平缓下降的趋势，可能是因为剩余的氧气使过氧化氢酶消耗多，随着氧气的耗尽，过氧化氢酶活性降低趋势平缓。在0 ℃条件下，常规组和CO2气调组的过氧化氢酶由原始值74.10 mgH2O2/g分别降低至51.75 、54.95 mgH2O2/g，且气调储藏效果明显(P=0.023<0.05)；25 ℃条件下，常规组和CO2气调组样品的过氧化氢酶的活性分别为43.67、45.62mgH2O2/g，且常规组和CO2气调组没有显著性差异(P=0.222>0.05)，37 ℃储藏条件下，青稞中过氧化氢酶的变化最明显，常规组和CO2气调组的过氧化氢酶的活性分别为31.90、38.36 mgH2O2/g，降低了56.95%、35.74%，且不存在差异(P=0.066>0.05)。因此在整个储藏过程中，高温加速了青稞中过氧化氢酶的下降速率，进一步的分析可知，在相同温度条件下，CO2气调储藏组中过氧化氢酶的下降均小于常规组，且在低温下效果更加明显。因此，在低温、CO2气调条件下更有利于青稞中过氧化氢酶的保留，且青稞在储藏前期更应该注意其储藏方式。

图6 青稞储藏过程中过氧化氢酶活动度的变化

3 结 论

青稞的储藏过程中含水量降低，游离巯基含量下降，水溶性蛋白含量下降，α-淀粉酶的活动度下降，过氧化氢酶的活动度下降，L*、a*、b*值上升。各项指标在相同温度下，气调组的变化幅度均小于常规组，说明在充CO2气调的条件下能够延缓青稞储藏品质的劣变。但相对于不同温度而言，高温条件下各项指标的变化幅度明显大于低温条件，而在相同高温条件下，气调组中可溶性蛋白含量、α-淀粉酶及过氧化氢酶的活动性变化均明显小于常规组，说明37 ℃高温条件下充CO2气调效果更佳明显。因此，充CO2气调储藏延缓了青稞的品质变化，且充CO2气调储藏在高温下依旧有延缓青稞品质的降低。本研究为青稞的储藏提供了新的思路和方法。

[1]臧靖巍，阚建全，陈宗道，等. 青稞的成分研究及其应用现状[J]. 中国食品添加剂,2004(4):43-46

ZANG Jingwei, KAN Jianquan, CHEN Zongdao, et al. Applications of barley and study on its components[J]. China Food Additives,2004(04):43-46

[2]李涛，王金水，李露，等. 青稞的特性及其应用现状[J]. 农产品加工(学刊)，2009,9: 92-93,96

LI Tao, WANG Jinshui, LI Lu, et al. Characteristics and applications of hulless barley[J]. Academic Periodical of Farm Produces Processing, 2009,9:92-93+96

[3]张来林，桑青波，傅元海，等. 充氮气调对高粱储藏品质的影响[J]. 河南工业大学学报：自然科学版，2011，32(6):18-23

ZHANG Lailin, SANG Qingbo, FU Yuanhai, et al. effect on controlled atmosphere storage with N2on storage quality of sorghum[J]. Journal of Henan University of Technology: Natural Science Edition, 2011, 32(6):18-23

[4]李岩峰，肖建文，张来林，等. 充氮气调对稻谷品质的影响研究[J]. 粮食加工，2010，32(1): 46-48

LI Yanfeng, XIAO Jianwen, ZHANG Lailin, et al. Study on the effect of N2 storage on the quality of rice[J]. Grain Processing, 2010,32(1):46-48

[5]涂杰，兰盛斌，高影，等. CO2气调储藏和常规储藏籼稻谷品质比较[J]. 粮食储藏，2003，32(6)：31-33

TU Jie, LAN Shengbin, GAO Ying. et al. Comparision of the quality of Long-grain rice between CA storage and conventional storage[J]. Grain Storage, 2003, 32(6): 31-33

[6]罗明江, 罗春霞, 吴赣香. Ellman′s试剂比色法测定食品中蛋白质的巯基和二硫键[J]. 郑州粮食学院学报, 1986(1): 92-95

LUO Mingjiang, LUO Chunxia, WU Ganxiang, et al. Determination of sulfhydry group and disulfuric chain of protein in food by Ellman’s reagent colorimetric method[J]. Journal of Zhengzhou Grain Collge, 1986(1):92-95

[7]LOWRY O H, ROSEBROUGH N J, RANDALL R J. Protein measurement with Folin phenol reagent[J]. Journal of Biological Chemistry, 1951:193, 256-257

[8]张来林，黄文浩，肖建文，等. 不同储藏条件对大豆、稻谷蛋白中巯基和二硫键的影响研究[J]. 粮食加工,2012(3):67-70

ZHANG Lailin, HUANG Wenhao, XIAO Jianwen, et al. Study on the effect of different storage conditions on-SH and-S-S-from Soybean and Rice Protein[J]. Grain Processing, 2012(3):67-70

[9]潘永贵，谢江辉，史光艳. 鲜切番木瓜最适加工成熟度的研究[J]. 食品工业科技，2009，30(3)：108-110

PAN Yonggui，XIE Jianghui, SHI Guangyan. Study on the proper processing maturity of fresh-cut papaya[J]. Science and Technology of Food Industry,2009,30(3):108-110

[10]钟建军，吕建华，谢更祥，等. 不同储藏方式对小麦粉水分、脂肪酸值和白度的影响[J]. 粮食与饲料工业,2013(2):13-15,25

ZHONG Jianjun, LYU Jianhua, XIE Gengxiang, et al. Effect of different storage methods on moisture content, fatty acid values and whiteness of flour[J]. Cereal and Feed Industry, 2013(2):13-15,25

[11]朱玫，刘子豪，刘利，等. 大米中水溶性蛋白质的测定方法及影响因素探讨[J]. 粮食与饲料工业,2015(7):64-67

ZHU Mei, LIU Zihao, LIU Li, et al. Determination methods for water-soluble protein in rice and the influence factors[J]. Cereal and Feed Industry, 2015(7):64-67

[12]姜晓东，张京，郭刚刚. 中国大麦地方品种的α-淀粉酶酶活性研究[J]. 植物遗传资源学报,2013,14(2):322-328

JIANG Xiaodong, ZHANG Jing, GUO Ganggang. Study on the α-amylase activity of Chinese barley landrace[J]. Journal of Plant Genetic Resources,2013,14(2):322-328

[13]崔素萍, 张鸿薇, 马萍, 等. 稻谷及糙米储藏过程中淀粉酶活性的变化[J]. 黑龙江八一农垦大学学报, 2008, 20(4):57-60

CUI Suping, ZHANG Hongwei, MA Ping, et al. Change of amylase activity in the paddy and brown rice during storage[J]. Journal of Heilongjiang August First Land Reclamation University,2008,20(4):57-60

[14]刘丽杰, 李喜宏, 李仲群, 等. 不同处理对小麦储藏品质影响的研究[J]. 食品科技, 2010, 35(3):153-156

LIU Lijie, LI Xihong, LI Zhongqun, et al. Study on changes of quality during wheat storage period[J]. Food Science and Technology, 2010, 35(3):153-156.