西藏地区青稞加工前后品质及风味物质分析

于翠翠，王波，张文会*

西藏自治区农牧科学院农产品开发与食品科学研究所（拉萨 850032）

青稞主要分布于西藏、青海、甘肃、四川阿坝及甘孜州等高寒地区[1]，是藏民族的主要粮食。青稞的营养成分符合“三高两低”（高蛋白、高纤维、高维生素和低脂肪、低糖）的饮食结构组成，是谷类作物中的佳品[2]。有研究表明，青稞β-葡聚糖有降血脂，降胆固醇调节血糖，提高免疫力上具有重要作用[3-4]。青稞蛋白质含量平均为高于小麦、水稻、玉米。其含有18种氨基酸，其中人体必需的氨基酸种类较为齐全，赖氨酸是谷物主要限制性氨基酸，在青稞中含量达0.36 g/100 g[5]。糌粑是藏族人民的主食，它是青稞传统加工后的产品[6]。青稞播种在4～5月，而收割在8～10月。糌粑是将青稞洗净、晾干、炒熟后磨成的面粉，它营养丰富，适宜高原山区耐寒地区的需要[7]。糌粑营养丰富、适口性好、具有降血脂、提高免疫力等保健作用[8-9]。现有文献对于青稞加工前后变化并未有研究，因此试验对西藏地区8个糌粑加工企业的原料及成品进行检测，对比加工前后营养品质及风味物质变化。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

青稞及糌粑：青稞及糌粑样品各8份，取自西藏8个主要青稞糌粑加工企业。

电子分子天平；台式离心机；消化炉；Foss凯氏定氮仪；U-3010紫外可见分光光度计；气相色谱质谱联用仪等。

1.2 试验方法

1.2.1 糌粑加工流程

青稞原料→除杂、清理→润麦→熟化→筛分→冷却→磨粉→包装

水磨是利用水位落差产生的动力带动石磨盘的转轴，使石磨磨盘转动研磨熟化的青稞籽粒，得到糌粑粉。电动石磨磨粉原理与水磨相同，电动石磨由电提供动能。

1.2.2 品质测定

水分，依据GB/T 5009.3—2003《食品中水分的测定》；蛋白质，依据GB/T 5009.5—2003《食品中蛋白质的测定》；脂肪，依据GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的测定》；粗纤维，依据GB/T 5009.10—2003《植物类食品中粗纤维的测定》；灰分，依据GB/T 5009.4—2003《食品中灰分的测定方法》；脂肪酸值，依据GB/T 15684—2015《谷物碾磨制品 脂肪酸值的测定》；含砂量，依据GB/T 5508—2011《粮食、油料检验粉类含砂量测定》；磁性金属物，按照GB/T 5509—2008《粮食、油料检验粉类磁性金属物测定》。

1.2.3 风味物质的测定[10-11]

HS-SPME条件：取样品至于20 mL萃取瓶中，样品体积占样品瓶体积一半，迅速旋紧盖子，置于已预先设好温度60 ℃水浴中，将固相微萃取针插入样品瓶中，进行顶空萃取，萃取时间30 min。

GC-MS条件：采用DB-WAX色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。升温程序：起始温度40 ℃，保持3 min；以6 ℃/min升温至100 ℃；以10 ℃/min升温至230℃，保持7 min；不分流进样。质谱条件：离子源EI源，离子源温度200 ℃，接口温度250 ℃，电子能量70 eV，扫描范围m/z为33～450，采集方式Scan。样品中测得的挥发性化合物由计算机检索，通过质谱数据库（NIST和WILEY数据库）检索结果与标准化合物进行比对，对匹配度大于800的挥发性物质进行定性。

1.2.4 数据分析

用SPSS 22.0软件和主成分分析法[12]进行单因素方差分析与主成分数据分析。

2 结果与分析

2.1 青稞加工前后营养物质变化

由表1可知，青稞加工前后的蛋白质平均在9.59%～9.63%，水分平均在4.94%～5.39%，灰分在1.82%～1.86%；青稞加工前后蛋白质、水分、灰分不存在显著性差异，即这3种营养物质在加工前后变化较小，说明青稞加工成糌粑对蛋白质、水分、灰分的影响较小。

青稞加工前后的脂肪质平均在1.71%～2.25%，脂肪酸值平均含量在14.04～18.23 mg/100 g之间，含沙量平均在0.01%～0.03%；加工前后这3种营养物质的含量明显增加，可以看出青稞加工前后脂肪含量、脂肪酸值含量、含沙量均存在显著性差异，同时可以看出2种加工方式之间不存在差异性显著；说明青稞加工成糌粑对脂肪含量、脂肪酸值含量、含沙量的影响较大；分析脂肪及脂肪酸值增加较多的原因，可能是因为加工成糌粑后使酶的活性增加，促使脂肪在酶的作用下水解氧化的速率加快，脂肪含量增加；高温条件下游离脂肪酸进一步氧化产生难闻的戊醛、己醛等挥发性羰基化合物，导致脂肪酸值升高[7]。含沙量增加原因可能是在青稞加工过程中，石磨中的砂尘进入。

青稞加工前后的粗纤维平均含量在1.13%～1.96%，加工前后粗纤维含量明显减少，可看出青稞及加工后糌粑的粗纤维含量存在显著性差异，且水磨与石磨加工之间也存在显著性差异，说明青稞加工成糌粑对粗纤维含量影响较大，同时，2种加工方式对糌粑粗纤维含量的影响较大。分析原因可能主要是由于石磨加工破坏青稞中粗纤维素，使其含量下降。

表1 青稞加工前后营养物质的比较

2.2 青稞及糌粑中风味物质的变化分析[7-8]

对8种青稞及糌粑进行风味物质测定，比较分析加工前后的风味物质变化，主要是分析醛类、酸类、酯类、醇类、吡嗪类、烷类、酮类、苯类及其他等风味物质的相对含量的变化，其结果见表2。

由表2可知，青稞原料中烷类化合物含量最高，平均含量28.36%；其次是醇类，平均含量19.04%；醛类平均含量16.44%；其余风味物质的平均含量均在10%以下。青稞中这3类风味物质平均含量占总风味物质的63.84%。电磨加工后烷类化合物含量最高，平均含量18.69%；其次是醛类平均含量15.33%，烯炔类平均含量14.84%，醇类平均含量12.78%，这4类风味物质平均含量占总风味物质的61.64%。水磨加工后烷类与烯炔类化合物含量最高，平均含量17.09%和17.07%；其次是醛类平均含量13.03%，醇类平均含量12.72%，这4类风味物质平均含量占总风味物质的59.91%。

青稞加工前后发生主要变化的风味物质包括醛类、酮类、烯炔类和苯类。由表2可知，醛类与苯类化合物在加工后含量减少较为明显，酮类与烯炔类化合物在加工后含量明显增加；醛类化合物只有在水磨加工时与原料存在显著性差异，其他3类化合物在加工前与加工后均存在显著性差异，说明青稞加工对醛类、酮类、烯炔类和苯类4种风味物质的影响较大。而醇类、吡嗪类、烷类化合物在加工后含量减少，醚类、呋喃类化合物在加工后含量增加，但变化的程度不能达到显著性差异。

表2 青稞加工前后风味物质含量的比较

分析原因，酮类化合物含量增加主要来自脂肪氧化、酯类分解或糖类热降解过程，在炒制过程中各类化合物可发生酯化、缩合、裂解、氧化等反应[13]，最终使炒制后醇类含量显著降低、酯类含量有所增加。

2.3 不同加工方式下糌粑风味物质主成分分析

利用SPSS 21.0对糌粑风味物质的相对含量进行主成分分析，得到主成分的特征值、方差贡献率、累积贡献率见表3。

由表3可知，第1成分的贡献率10.81%，第二主成分的贡献率28.814%，第三主成分的贡献率12.731%，第四主成分的贡献率8.093%，总贡献率90.448%。根据主成分提取累计贡献度大于85%要求可知，这4个主成分包含了大部分信息量，根据其贡献率大小一次编号为第1主成分，第2主成分，第3主成分，第4主成分。

表3 4个主成分的初始特征值

表4为青稞2种加工方式下12类风味物质的主成分矩阵及主成分得分矩阵。主成分矩阵反映了各类风味物质对此主成分负荷相对大小和作用的方向，即该指标对主成分的影响程度，根据主成分矩阵分析（表4），醚类、烯炔类、呋喃类、酮类和脂类对第1主成分的正向影响最为显著；第2主成分中，醛类、与酸类、苯类对其正影响显著；在第3类主成分中醇类化合物对其影响较为显著；在第4类主成分中吡嗪类对其影响较为显著。

用各指标变量的主成分矩阵（表3）乘以主成分相对应的特征值开平方根，得到2个主成分中每个指标所对应的系数即特征向量（表5），以特征向量为权重构建2个主成分的表达函数式：y1=-0.066×醛类+0.22×酸类+0.322×醇类+1.934×醚类+1.451×酯类-1.013×吡嗪+1.725×呋喃-2.017×烷类+1.284×酮类+1.835×烯炔类+1.032×苯类；y2=1.75×醛类+1.342×酸类-0.587×醇类-0.385×醚类-1.23×酯类-0.274×吡嗪+0.685×呋喃-0.034×烷类+0.869×酮类-0.712×烯炔类+1.168×苯类；y3=-0.0237×醛类+0.669×酸类+1.057×醇类-0.146×醚类-0.008×酯类+0.239×吡嗪-0.164×呋喃-0.212×烷类-0.416×酮类+0.093×烯炔类+0.254×苯类；y4=0.034×醛类+0.105×酸类-0.078×醇类+0.281×醚类-0.035×酯类+0.757×吡嗪+0.09×呋喃-0.142×烷类+0.185×酮类-0.091×烯炔类-0.226×苯类。

表4 各种风味物质的主成分矩阵及主成分得分矩阵

表5 特征向量与主成分得分矩阵

2.4 2种加工方式风味物质综合评价

依据贡献率可以建立风味物质综合评价的模型：Y总=（40.81y1+28.814y2+12.731y3+8.093y4）/90.448。根据主成分综合得分模型，可计算出2种加工方式下风味物质的综合得分和排序为表6，表明石磨加工风物物质含量高于水磨加工。

表6 2种加工方式主成分因子得分

3 结论

结果表明，青稞经高温炒制磨成粉后，由于加速糌粑中脂肪酶的氧化等原因使脂肪含量、脂肪酸值含量增加，而粗纤维含量明显较少。同时风味物质也发生变化，醛类与苯类化合物在加工前后出现显著差异，含量减少较明显；酮类与烯炔类化合物在加工前后达到显著相差异，含量明显增加。根据主成分分析法得出石磨加工方式下的风味物质含量高于水磨加工。而有研究提到老百姓比较喜欢水磨加工糌粑，从试验结果来看，这与风味物质含量没有关系，更多是口感及糌粑粗细程度存在密切关系。