青稞品种对青稞发酵酒营养与感官品质的影响

姜 欣，江 伟,*，谢三款，薛 洁，贾福晨

（1.中国食品发酵工业研究院，国家酒类品质与安全国际联合研究中心，北京 100015；2.西藏自治区农牧科学院农产品开发与食品科学研究所，西藏 拉萨 850000）

青稞（Hordeum vulgareL.var.nudumHook.f.）为大麦属禾谷类作物，又名裸大麦、元麦、米大麦[1]，具有抗旱和耐寒的特性，是我国西藏地区环境适应性较强和酿酒的农作物[2]。据统计，2018年西藏青稞总产量为80万 t，其中约37.5%的青稞被用来酿酒[3]。青稞中除富含淀粉、蛋白质以外，还富含γ-氨基丁酸、β-葡聚糖、多酚类等功效组分，这些功效组分具有清肠、调节血脂、降低胆固醇等重要生理作用，因此青稞具有改善人体生理功能的潜力[4-5]。然而，青稞种类繁多，其品质差异会对青稞发酵酒（以下简称青稞酒）的品质和风格产生直接影响[6-7]。

目前的研究多集中在以下两方面：1）青稞原料的理化和营养等指标研究，如金玮鋆等[8]从西藏、四川、甘肃、黑龙江4 个产区40 种青稞的蛋白质、淀粉、β-葡聚糖指标推测可能适合酿造青稞蒸馏酒的品种，徐菲等[9]发现西北地区38 种青稞中淀粉、蛋白质含量高于除燕麦和小麦以外的大多数谷物；2）青稞酒的制备、风味、微生物及演替规律和功效性研究[10-14]。但涉及青稞品种与青稞酒品质的关联性研究报道很少。因此，优选适用于优质青稞酒的原料品种是目前需要解决的问题。

本研究以西藏地区7 种代表性青稞（‘隆子黑’‘芶芝黑’‘藏青2000’‘喜拉22’‘QB14’‘藏青25’‘藏青27’，以下分别简称隆子黑、芶芝黑、藏青2000、喜拉22、QB14、藏青25和藏青27）及其酿制的7 款青稞酒为研究对象，从理化性质和营养方面明确不同品种青稞及其青稞酒的理化、营养等差异情况，采用典范对应分析（canonical correspondence analysis，CCA）和主成分分析（principal component analysis，PCA）研究不同品种青稞与青稞酒的关联特征。结合风味分析和感官品评，揭示青稞品种对青稞酒风味和感官品质的影响。综合理化、营养、风味和感官特征，对青稞品种进行品质分级筛选，旨在为酿造优质或特色青稞酒提供理论参考和技术支撑。

1 材料、试剂与方法

1.1 材料与试剂

7 种西藏地区代表性青稞品种 西藏自治区农牧科学院。

硫酸铜、硫酸钾、硫酸、硼酸、甲基红指示剂、溴甲酚绿指示剂、亚甲基蓝指示剂、氢氧化钠、95%乙醇、碘、碘化钾、高峰氏淀粉酶、石油醚、乙醚、甲苯、三氯甲烷、盐酸、硫酸铜、酒石酸钾钠、亚铁氰化钾、亚甲蓝、甲基红（均为分析纯） 上海源叶生物科技有限公司；天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、组氨酸、甘氨酸、苏氨酸、瓜氨酸、精氨酸、丙氨酸、酪氨酸、胱氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、脯氨酸、赖氨酸标准品 中国药品生物制品检定所；γ-氨基丁酸标准品 美国Sigma-Aldrich公司；没食子酸标准品 中国食品药品检定研究院；支链淀粉检测试剂盒、β-葡聚糖检测试剂盒 爱尔兰Megazyme公司。

1.2 仪器与设备

Clarus 600型气相色谱（配备氢火焰离子化检测器）美国PerkinElmer公司；1260高效液相色谱（配紫外检测器） 美国Agilent公司；UV2550紫外-可见分光光度计、万分之一天平 日本岛津公司。

1.3 方法

1.3.1 青稞酒酿造

青稞酒的酿造工艺参考课题组前期研究[15-16]，流程包括原料挑选、清洗去杂、泡粮蒸粮、补水摊凉、接曲糖化、补水发酵、过滤灌装等，每个品种青稞设置3 个平行。称取5 kg饱满无虫害的青稞，清洗、沥干水分后，加入3 倍质量55 ℃泡粮水，泡粮24 h后，将青稞平整铺在蒸屉上蒸4 h，待蒸笼上气后，每隔0.5 h淋洒补水。蒸好的青稞在无菌环境下平铺摊凉，拌入质量分数0.6%的安琪酿酒曲后装入发酵容器中，放入28 ℃培养箱中糖化培养48 h。向糖化好的青稞酒醅中加入2.5 倍去离子水，加入质量分数0.6%比例的安琪酵母，密封后于28 ℃培养48 h，结束发酵。

1.3.2 青稞酿造性能指标和青稞酒基本理化性能指标的测定

水分、蛋白质和总淀粉的质量分数分别参照GB/T 5009.3—2016《食品中水分的测定》、GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》和GB/T 5009.9—2016《食品安全国家标准 食品中淀粉的测定》进行测定。支链淀粉质量分数采用支链淀粉检测试剂盒进行测定，具体操作参照试剂盒说明书。

7 种青稞酒基本理化指标（pH值、乙醇体积分数、总酸质量浓度和总糖质量浓度）按照GB/T 13662—2018《黄酒》进行测定。

1.3.3 氨基酸水平测定

青稞中氨基酸的提取：称取0.5 g样品粉碎后过80 目筛，加入50 mL 50%乙醇溶液，超声提取30 min，再加入30 mL 50%乙醇溶液，超声提取30 min，过滤，滤液于80 ℃水浴挥发至近干，用50%乙醇溶液定容至10 mL。取1 mL提取液，加入衍生试剂体积分数20%异硫氰酸苯酯试剂储备液和体积分数20%三乙胺试剂储备液各1 mL，于50 ℃水浴中保持45 min，加入1 mL正己烷萃取，取下层溶液经0.45 μm滤膜过滤后备用。

青稞酒中氨基酸的提取：将0.1 mol/L异硫氰酸苯酯、1 mol/L三乙胺和青稞酒样品以体积比1∶1∶2的加入试管中混匀，室温下放置1 h后加入与等体积的正己烷，涡旋振荡1 min，静置10 min。吸取下层溶液，经0.45 μm滤膜过滤后待检测。

高效液相色谱检测条件：色谱柱为C18色谱柱（4.6 mm×250 mm，5 µm），检测波长260 nm；流动相A为10 mmol/L Na2HPO4、10 mmol/L Na2B4O7溶液（pH 8.2），流动相B为乙腈-甲醇-水溶液（体积比45∶45∶10）；柱温40 ℃；流速1 mL/min；进样量10 μL。采用外标法根据峰面积定量。

1.3.4γ-氨基丁酸水平测定

取γ-氨基丁酸标准样品用蒸馏水溶解，配制15.3 mg/100 mL标准溶液。准确吸取1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0 mL标准溶液定容至10 mL，配制不同质量浓度的标准工作液。分别吸取0.5 mL标准工作液，加入0.6 mL pH 9.0、0.2 mol/L硼酸钠缓冲液，摇匀，加入2 mL质量分数5%苯酚溶液，摇匀，加入1 mL质量分数7%次氯酸钠溶液，摇匀，放入沸水浴加热5 min，直到溶液颜色变成蓝绿色，冰浴冷却至室温，测定溶液645 nm波长处吸光度并作标准曲线。

青稞γ-氨基丁酸的含量参考赵大伟等[17]的方法（比色法）进行测定。青稞酒γ-氨基丁酸质量浓度参考范明成等[18]的方法（比色法）进行测定。

1.3.5β-葡聚糖和总多酚水平的测定

青稞及青稞酒中β-葡聚糖水平采用β-葡聚糖检测试剂盒进行测定；青稞和青稞酒中总多酚水平采用Folin-Ciocalteu法[19-21]进行测定，结果均以没食子酸计。

1.3.6 酒体挥发性风味化合物质量浓度的测定

采用气相色谱法对酒体挥发性风味化合物进行分析：WAXETR 57 CB色谱柱（50 m×0.25 mm，0.25 μm）；进样口温度240 ℃；检测器温度250 ℃；载气为高纯氮气（99.999%）；流速1.1 mL/min；分流比为20∶1；进样量1 µL；氮气流速35 mL/min；空气流速350 mL/min；升温程序：起始温度60 ℃，保持4.00 min；以5.0 ℃/min升温至70 ℃；再以9.0 ℃/min升温至120 ℃；再以20.0 ℃/min升温至205 ℃，保持15.00 min。以乙酸正丁酯、叔戊醇、2-乙基丁酸为内标物质采用内标法测定挥发性风味化合物质量浓度。

1.3.7 青稞酒理化指标测定和酒体的感官品评

由8 位国家级酒类专业评委组成感官品评小组进行品鉴。分别从透明度、色度、澄清度、酯香、果香、原料香、醇香、硫味、酸味、甜味、苦味、涩味、综合评分13 个方面进行品评，每项满分均为10 分。

1.4 数据处理与分析

实验设置3 个平行，结果以平均值±标准差表示。采用SPSS 15.0软件进行单因素方差分析进行显著性分析，P＜0.05表示差异显著。采用Canoco 4.5软件对青稞及青稞酒总氨基酸、必需氨基酸、非必需氨基酸、γ-氨基丁酸、β-葡聚糖和总多酚水平进行CCA，对7 种青稞酒中挥发性风味化合物质量浓度进行PCA。

2 结果与分析

2.1 不同品种青稞酿造性能的差异

水分、蛋白质、总淀粉和支链淀粉质量分数是体现青稞酿酒性能的重要指标。如表1所示，7 种青稞的水分质量分数在9.31%～10.95%之间，符合GB/T 11760—2021《青稞》[22]对青稞的质量要求以及DBS63/0002—2021《食品安全地方标准 青稞酒》对青稞酒水分质量分数的要求。

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

蛋白质含量是衡量青稞品质的基本酿造性能指标，适量的蛋白质有利于丰富青稞酒香气，但含量过高会妨碍发酵影响产品风味[14]。7 种青稞的蛋白质量分数为9.06%～17.32%，不同青稞品种间存在差异，这7 种青稞的蛋白质量分数范围高于其他原料如高粱、大麦等[23]，且与四川、甘肃和黑龙江产区的青稞蛋白质量分数范围相近[8]。蛋白质量分数最高的青稞品种为隆子黑（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对青稞酒产生邪杂味需经酿造后品评判定。

淀粉（质量分数61.17%～71.61%）是青稞的主要营养成分，其中淀粉质量分数最高的品种为藏青25（71.61%）。青稞中支链淀粉质量分数为45.10%～58.91%，不同品种青稞的支链淀粉质量分数由高至低依次为：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%），可见青稞中的淀粉主要为支链淀粉，支链淀粉比直链淀粉更易于分解，其占比越高越有利于原料的糊化、提高出酒率或促进发酵生香。

2.2 不同品种青稞酿造青稞酒的理化指标的差异

以7 种青稞原料酿造的青稞酒pH值、乙醇体积分数、总酸质量浓度和总糖质量浓度如表2所示，青稞酒pH值介于3.48～3.91，偏酸性；乙醇体积分数为3.10%～4.83%；总酸、总糖质量浓度分别为6.12～11.38 g/L和2.72～3.96 g/L，均属于合理区间范围，但仅依据基本理化指标无法准确实现对原料品种的等级筛选。

表2 7 种不同品种青稞酒的理化指标Table 2 Physicochemical indicators of highland barley wine from seven varieties

2.3 不同品种青稞与青稞酒中氨基酸水平的差异

氨基酸含量是评价酿酒原粮及酒体品质的重要指标之一[24-25]。由表3可知，7 种青稞的总氨基酸含量为148.62～268.97 mg/g，其中藏青2000总氨基酸含量最高，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约占总氨基酸含量的74.42%～80.02%，与侯殿志等[23]的报道相似。由表4可知，青稞酒中总氨基酸质量浓度为62.28～82.23 mg/L，其中质量浓度最高的品种仍然是藏青2000，表明青稞酒中氨基酸可能主要源于青稞原料，但与原料中氨基酸组成不同的是，青稞酒中氨基酸以必需氨基酸为主，占比高达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酿造环节发生生物化学转化不断形成必需氨基酸。

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

续表3

表4 7 种不同品种青稞酒中氨基酸质量浓度Table 4 Contents of amino acids in highland barley wine from seven varieties mg/L

2.4 不同品种青稞、青稞酒中关键性营养指标的差异

γ-氨基丁酸、β-葡聚糖和多酚是青稞中关键性营养成分，γ-氨基丁酸作为非蛋白质氨基酸具有改善机体睡眠质量、降血压、活化肝肾功能等功效[26-28]；β-葡聚糖会增加发酵液黏度从而延缓和抑制酒曲对青稞淀粉的分解利用[29]，但适量的β-葡聚糖有助于提高机体免疫力；多酚具有降血压、降血脂和降胆固醇的功效[30]。不同品种青稞、青稞酒中γ-氨基丁酸、β-葡聚糖和总多酚水平差异如表5、6所示。

表5 不同品种青稞原粮中γ-氨基丁酸、β-葡聚糖和总多酚含量Table 5 Contents of γ-aminobutyric acid, β-glucan and total polyphenols in different varieties of highland barley

不同品种青稞中γ-氨基丁酸含量为14.92～51.95 mg/100 g，这与邓俊琳等[31]报道的青稞萌发过程中γ-氨基丁酸含量相近。γ-氨基丁酸含量最高的3 个青稞品种依次为藏青25、隆子黑、藏青2000，三者γ-氨基丁酸含量无显著差异（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粮或由谷氨酸经微生物体内谷氨酸脱羧酶的支路产生。7 种青稞酒中γ-氨基丁酸质量浓度为43.78～97.93 mg/L，质量浓度较高的品种有藏青25（97.93 mg/L）、藏青2000（95.71 mg/L）和隆子黑（92.93 mg/L）。若以青稞原粮对酒体中γ-氨基丁酸贡献率为100%计算，γ-氨基丁酸的利用率为40.61%～66.71%。对比原料中γ-氨基丁酸和谷氨酸的含量，推测青稞酒中γ-氨基丁酸主要源于青稞原料。

青稞中β-葡聚糖含量为5.95～7.97 g/100 g，这与孟胜亚等[32]报道的含量范围相近，且本研究中β-葡聚糖变异系数较小。青稞酒中β-葡聚糖质量浓度为55.32～78.34 mg/L，其中质量浓度较高的青稞酒有藏青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）。对比青稞原粮与酒体β-葡聚糖水平可知，原料中β-葡聚糖进入到青稞酒体中的比例仅为0.21%～0.25%，β-葡聚糖主要经过滤环节进入到废酒醅中。

青稞品种中总多酚含量为125.90～201.47 mg/100 g，不同品种间差异较为显著。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）。青稞酒中总多酚质量浓度为25.35～36.59 mg/100 mL，质量浓度较高的品种为藏青2000（36.59 mg/100 mL）和隆子黑（36.33 mg/100 mL）。通过计算发现青稞酒体中总多酚的利用率为38.79%～45.30%，推测酒体中多酚类物质主要直接源于青稞原料。

综合上述3 种营养指标的整体分析，初步认为藏青2000为最佳酿造品种，其次是隆子黑、芶芝黑和藏青25。

2.5 不同青稞品种间与青稞酒间的关联性分析结果

为有效了解青稞原料对青稞酒的影响情况，针对以上营养类指标，采用CCA探究青稞品种间的差异性以及青稞与青稞酒间的关联性。如图1所示，青稞品种间的营养品质具有一定的相似性，但也存在差异。7 种青稞均位于图1中第3象限，说明不同品种的青稞在总氨基酸、γ-氨基丁酸、β-葡聚糖和总多酚含量等营养品质方面具有较高的相似性，且藏青25、隆子黑和藏青2000三者营养品质较为相近，芶芝黑、喜拉22、藏青27和QB14四者营养品质较为相近。β-葡聚糖和γ-氨基丁酸水平与各青稞的其他理化和营养指标不在同一象限，结合表5结果推测γ-氨基丁酸在藏青25、隆子黑和藏青2000三者中的含量较高是可能导致这3 种青稞整体偏离其他4 种青稞的主要原因，γ-氨基丁酸含量可作为有效区分青稞品种的关键性指标。

图1 不同品种的青稞与青稞酒营养品质CCA结果Fig.1 CCA plot of the nutritional quality of high barley and high barley wine from different varieties

与青稞原料相反，青稞酒间的营养品质却存在显著差异。图1显示7 种青稞酒各分布于4 个象限，结合表6结果可知，藏青25和藏青2000两种青稞酒中γ-氨基丁酸和β-葡聚糖质量浓度均较高，所以两者分布于第1象限。喜拉22和QB14两种青稞酒只有β-葡聚糖质量浓度较高，总多酚、氨基酸和γ-氨基丁酸的质量浓度均较低，因此分布于第2象限，两者最为相似。藏青27和芶芝黑两种青稞酒中氨基酸和总多酚的质量浓度均相对较高，分布于第3象限，两者最为相似。隆子黑中的氨基酸、总多酚和γ-氨基丁酸的质量浓度均相对较高，分布于第4象限，与其他品种均不同。总体来看，青稞原料中总氨基酸、总多酚、γ-氨基丁酸质量浓度是影响不同青稞酒营养品质差异的关键因素。

表6 7 种不同品种青稞酒中γ-氨基丁酸、β-葡聚糖和总多酚的质量浓度Table 6 Contents of γ-aminobutyric acid, β-glucan and total polyphenols in highland barley wine from seven varieties

青稞品种与青稞酒之间也存在一定的关联性。其中，藏青27和芶芝黑的青稞与青稞酒的营养结构具有一致性，均位于第3象限。其他品种的青稞原料与青稞酒的营养结构主要受γ-氨基丁酸、β-葡聚糖、总多酚和氨基酸水平中的一种或几种影响，营养品质不尽相同，分布于第1、2、4象限。

总体来看，尽管不同品种青稞的营养品质存在一定的相似性，但经过发酵工艺酿造出青稞酒的营养品质却存在明显差异，这可能与原料中不同营养组成受发酵过程中微生物的演替和代谢影响有关，因此青稞品种的有效筛选对青稞酒的优质酿造非常必要。

2.6 青稞品种对青稞酒风味和感官评价分析

7 种青稞酒中质量浓度占比高于1%的主要风味物质共检测出55 种，包括醛类、酯类、醇类、酚类、酸类、萜类、烯烃类、硫化物等，质量浓度较高的有异戊醇、苯乙醇、2-壬基醇，其次为异丁醇、乙酸、乙酸异戊酯、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（图2），其他挥发性化合物质量浓度更低，均在50 mg/L以下。由图2可知，不同品种的青稞酒在风味结构特征上各有不同。

图2 7 种青稞酒的挥发性风味化合物质量浓度Fig.2 Contents of volatile flavor compounds in highland barley wine from seven varieties

对7 种青稞酒中挥发性风味化合物质量浓度进行PCA，如图3所示，7 种青稞酒分布于4 个象限。其中，藏青25分布于第1象限，该象限中风味物质以酯类种类居多；藏青27和喜拉22分布于第2象限且距离较近，说明两者风味较为相似，以醇类物质为主；隆子黑分布于第3象限，以酯类为主，但酯类的种类少于第1象限，因此，隆子黑受这些酯类物质的影响具有与其他青稞酒不同的特殊风味；藏青2000和芶芝黑两种青稞酒的样品点分布于第4象限，且两者的风味物质的结构特征相似，酚类、醇类、醛类和酯类物质的影响较大。QB14青稞酒的样品点位于原点附近。

图3 7 种青稞酒的风味物质PCA结果Fig.3 PCA plot of flavor substances of highland barley wine from seven varieties

优质青稞酒要求所有成分共同协同作用达到风味和口感的整体平衡，青稞酒的感官差异主要体现在综合评分、酯香、果香、原料香、醇香、酸味和甜味7 个感官指标。如图4所示，藏青25青稞酒的酯香最为突出，与图3结果相互印证，其次是芶芝黑，而藏青2000、隆子黑和QB14 3 种青稞酒的酯香较为适中；QB14青稞酒的果香最为突出，藏青27和藏青2000适中；藏青2000、芶芝黑、隆子黑、藏青25和藏青27的原料香均较为适中；藏青27、藏青25、QB14、喜拉22和隆子黑的醇香均较为突出，藏青2000和芶芝黑两种青稞酒的醇香较为适中，与图3结果相互印证；藏青25的酸感较为突出，其次是喜拉22，藏青2000、藏青27、芶芝黑、QB14较为适中；喜拉22、QB14和藏青27的甜味较为突出，藏青2000、藏青25和隆子黑较为适中。综合以上多项感官评价可知，藏青2000青稞酒的综合评分最高，其次是与之相近的芶芝黑、隆子黑和藏青25。

图4 7 种青稞酒的感官评价结果Fig.4 Results of sensory evaluation of highland barley wine from seven varieties

综合青稞和青稞酒的理化指标、营养品质和风味感官特征等多维度分析和统计评价可知，藏青2000青稞的蛋白质、总氨基酸、γ-氨基丁酸和总多酚的含量较高，其酿造的青稞酒中氨基酸、γ-氨基丁酸、β-葡聚糖和总多酚的质量浓度整体处于较高水平，且感官评价最好，因此，藏青2000青稞被认为是最佳酿造品种，其次是芶芝黑、隆子黑、藏青25。

3 结 论

本实验通过对不同青稞品种及其酿制的青稞酒中理化、营养、风味和感官评价分析，对比研究了青稞原料和青稞酒的相似性和差异性。青稞原料中氨基酸类型以非必需氨基酸为主，经过酿造的一系列生物转化，青稞酒中氨基酸类型以必需氨基酸为主。氨基酸、γ-氨基丁酸、总多酚和β-葡聚糖水平是青稞中关键性营养功效指标，其中前三者的差异较为显著，综合判定藏青2000营养成分最佳，其次是隆子黑、芶芝黑和藏青25；而青稞酒中基于营养指标可优选出藏青2000、隆子黑、藏青25。CCA结果表明尽管青稞品种存在相似性，但营养结构的较小差异可经发酵过程中微生物的演替和代谢后被放大，使青稞酒的营养结构存在明显差异。PCA和感官评价结果表明，藏青2000青稞酒具有适中的酯香、果香、原料香、醇香、酸味、甜味，风味最佳，其次是芶芝黑、隆子黑和藏青25青稞酒，三者的风味各有特色。综上，藏青2000是最佳优选品种，其次是芶芝黑、隆子黑和藏青25。未来研究可围绕青稞酒发酵过程中微生物、营养和风味物质进行深入剖析，揭示青稞品种影响青稞酒品质的内在机理，以为优质青稞酒的酿造提供更加深入的理论参考和技术支撑。