倪香艷 顧軍強(qiáng) 鐘 葵 佟立濤 劉麗婭 周素梅

(農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所1，北京 100193) (江南大學(xué)食品學(xué)院2，無(wú)錫 214036)

燕麥品種的品質(zhì)性狀及聚類分析

倪香艷1顧軍強(qiáng)2鐘 葵1佟立濤1劉麗婭1周素梅1

(農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所1，北京 100193) (江南大學(xué)食品學(xué)院2，無(wú)錫 214036)

收集我國(guó)2012年31個(gè)裸燕麥品種，對(duì)燕麥品種間營(yíng)養(yǎng)與加工品質(zhì)的差異進(jìn)行分析；通過聚類分析初步篩選出營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)較高的燕麥品種，并對(duì)糊化特性為主的加工品質(zhì)進(jìn)行品種分類。結(jié)果表明：營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)中直鏈淀粉、粗脂肪、β-葡聚糖、總酚等營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)品種變異性較大(CV>15%)。加工品質(zhì)中脂肪酶活(CV：32.56%)和糊化特性(CV>15%)品種變異性較大，白度差異較小(CV∶4.57%)。通過聚類分析最終初步篩選出甘肅定莜5號(hào)(高蛋白)、吉林白燕2號(hào)(高β-葡聚糖)、山西晉燕8號(hào)(高賴氨酸)及山西壩莜3號(hào)(高亞油酸)等營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)較高的燕麥品種。按糊化特性初步將燕麥品種分為3類，適宜不同類型燕麥產(chǎn)品加工。相關(guān)研究旨在為燕麥育種和加工人員提供燕麥品質(zhì)的基礎(chǔ)理論數(shù)據(jù)。

燕麥 營(yíng)養(yǎng)品質(zhì) 加工品質(zhì) 品質(zhì)評(píng)價(jià) 品種篩選

燕麥營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，富含β-葡聚糖、蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、維生素、礦物質(zhì)以及植物營(yíng)養(yǎng)素等物質(zhì)[1]，同時(shí)具有降血壓、降膽固醇、預(yù)防心臟病和控制糖尿病等功效[2]。因此，近年來燕麥成為備受人們喜愛的一種谷物食品。

本研究收集了我國(guó)2012年的31個(gè)燕麥品種，測(cè)量了水分、總淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、β-葡聚糖、總酚、氨基酸組成、脂肪酸組成及糊化特性等主要的營(yíng)養(yǎng)和加工指標(biāo)，對(duì)籽粒的營(yíng)養(yǎng)與加工品質(zhì)性狀等進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析和比較。旨在闡明不同燕麥品種品質(zhì)指標(biāo)的差異性，初步篩選出營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)較高的燕麥品種，并初步分析不同燕麥品種的加工適宜性。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

從全國(guó)10個(gè)燕麥主產(chǎn)區(qū)收集2012年的31個(gè)裸燕麥主栽品種，磨粉過100目篩，待用。

表1 試驗(yàn)所用燕麥產(chǎn)地和品種

1.2 燕麥籽?；酒焚|(zhì)指標(biāo)測(cè)定

參照GB 5009.3—2010、GB 5009. 4—2003測(cè)定水分、灰分含量；GB/T 14772—2008測(cè)定粗脂肪含量；GB/T5009.5—2003測(cè)定蛋白質(zhì)含量；參照 AACC Method 32-23、AOAC Method 995.16方法測(cè)定β-葡聚糖含量；參照Megazyme K-PHYT 07/11方法測(cè)定植酸含量；參照AOAC 996.11、AOAC Method 76.13方法測(cè)定總淀粉含量；參照Megazyme Amylose /Amylopectin Assay Procedure方法測(cè)定直鏈淀粉含量；參照GB 5413.27—2010測(cè)定脂肪酸含量；參照GB/T 5009 采用酸水解法測(cè)定氨基酸含量，使用氨基酸自動(dòng)分析儀測(cè)定，2619型離子交換樹脂(柱型2.6 mm×150 mm)分析氨基酸組成[8]；采用福林酚法[9]測(cè)定燕麥總酚含量。采用乙酸銅比色法測(cè)定脂肪酸變化來測(cè)定殘存酶活，具體步驟參考Qian等[10]的方法。

1.3 燕麥籽粒全粉糊化特性測(cè)定

根據(jù)AACC61-02標(biāo)準(zhǔn)方法、參考Mariotti等[11]方法，采用布拉本德803200微型黏度儀(德國(guó)Brabender公司)測(cè)定。測(cè)定參數(shù)：30 ℃開始計(jì)時(shí)，以 7.5 ℃/min的速度升溫至 93 ℃，93 ℃保溫 5 min，再以 7.5 ℃/min 的速度冷卻到 50 ℃，50 ℃保溫2 min，測(cè)量時(shí)攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速250 r/min，黏度單位為cm·g，記錄黏度曲線上的糊化溫度、峰值黏度、低谷黏度、最終黏度和回生值等特征參數(shù)。

鹽湖股份牽頭搭建的新型電商平臺(tái)，如果說是中國(guó)鉀堿行業(yè)發(fā)展的“骨骼”，那么高效便捷的操作和充足的資金流則是行業(yè)發(fā)展的“血脈”。平臺(tái)上公開透明的價(jià)格信息、高效便捷的操作流程、安全快速的融資渠道、全程監(jiān)測(cè)的物流網(wǎng)絡(luò)，客戶通過平臺(tái)，短短5分鐘就能實(shí)現(xiàn)訂單融資，解決客戶訂貨難、發(fā)貨慢、難追蹤、資金不足等問題。供應(yīng)鏈金融板塊中，一旦平臺(tái)完成審核后，銀行馬上就能做出回應(yīng)迅速撥款，充分體現(xiàn)了“互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)+供應(yīng)鏈金融”模式創(chuàng)新的制勝可取之處。采訪中，羅永成欣慰地說到，“平臺(tái)與眾不同之處就是強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，平臺(tái)上股東能發(fā)揮各自資源、渠道優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，確保了平臺(tái)健康運(yùn)行?！?/p>

1.4 燕麥籽粒白度測(cè)定

2 結(jié)果與分析

2.1 燕麥籽粒營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析

我國(guó)燕麥品種多樣，不同品種燕麥籽粒的品質(zhì)性狀存在較大差異。31個(gè)燕麥籽粒營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析如表2?？偟矸?、灰分和蛋白質(zhì)含量品種差異較小，變異系數(shù)分別為6.50%、10.26%和11.26%；直鏈淀粉、粗脂肪、β-葡聚糖、總酚含量品種差異較大，變異系數(shù)基本在15%左右。這與已報(bào)道的對(duì)燕麥品種品質(zhì)分析的結(jié)論相近[13, 14, 15]。其中，β-葡聚糖含量變幅在2.79%～5.63%，而鄧萬(wàn)和等[16]收集的燕麥品種β-葡聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)主要集中在4.01%～6.00%，研究結(jié)果相近。本文中粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為6.72%，顯著高于王燕收集的2010年燕麥品種粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)(5.32%)，推測(cè)與年份和環(huán)境差異有關(guān)，通常低溫環(huán)境容易增加油脂的合成[15]。

表2 燕麥籽粒營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析(干基)

燕麥的主要營(yíng)養(yǎng)組分含量基本呈現(xiàn)正態(tài)分布(圖1)。45.2%的樣品總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)集中在54.0%～58.0%；45.2%的樣品蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)集中在16.0%～18.0%；41.9%的樣品粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)集中在6.0%～7.0%；β-葡聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)集中在4.5%～5.5%(61.3%)，這與文獻(xiàn)[17-18]研究相比結(jié)論類似，燕麥主要營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)分布相對(duì)更為集中，推測(cè)與產(chǎn)區(qū)和品種數(shù)量有關(guān)。

不飽和脂肪酸如亞油酸、油酸、亞麻酸等對(duì)人體健康非常有益，如亞油酸屬于人體必需脂肪酸，是公認(rèn)具有降血脂活性的功能因子[14]。研究燕麥脂肪酸在不同品種間的差異性可為今后研究燕麥產(chǎn)品的保健功能等提供參考。燕麥籽粒中共檢測(cè)到7種脂肪酸(表3)，分別是肉豆蔻酸(C14∶0)、棕櫚酸(C16∶0)、棕櫚油酸(C16∶1)、硬脂酸(C18∶0)、油酸(C18∶1)、亞油酸(C18∶2)、亞麻酸(C18∶3)，其中油酸與亞油酸(不飽和脂肪酸)占總脂肪酸72.69%，棕櫚酸(飽和脂肪酸)占總脂肪酸22.91%。此外，3種主要脂肪酸品種間含量差異小(CV<10%)。

表3 燕麥籽粒中脂肪酸組成及含量統(tǒng)計(jì)分析

賴氨酸通常被認(rèn)為是谷物的第一限制性氨基酸，相對(duì)其他谷物，燕麥蛋白中賴氨酸含量較高，被視為彌補(bǔ)“賴氨酸缺乏癥”的優(yōu)質(zhì)谷物[14]。研究燕麥氨基酸組成的品種差異性可為優(yōu)質(zhì)谷物研究提供品種參考。燕麥籽粒氨基酸含量及組成見表4，共17種氨基酸(色氨酸除外)被檢出。其中谷氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高(4.01%)，其次為天冬氨酸、亮氨酸與精氨酸等；含量較低的為蛋氨酸、組氨酸及酪氨酸，蛋氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低(0.17%)。大部分氨基酸變異系數(shù)均為10%左右，表明品種間存在一定差異。WHO/FAO的推薦賴氨酸值為55 mg/gPro，部分燕麥品種賴氨酸含量小于推薦值，變幅為0.57%～0.98%，平均值為0.75% (47.62 mg/gPro)，接近WHO/FAO的推薦值。

圖1 燕麥籽粒營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)分布

表4 燕麥籽粒中氨基酸組成統(tǒng)計(jì)分析

2.2 燕麥籽粒加工品質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析

千粒重越大，比表面積越小，脂肪酶活性則相對(duì)較低，相對(duì)容易加工利用，因此燕麥加工一般選擇籽粒較大(長(zhǎng)度、寬度均大)的品種[19]；植酸為燕麥中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，能降低礦物質(zhì)的消化吸收率[20]；白度是重要的感官品質(zhì)指標(biāo)，加工生產(chǎn)中常選用白度較高的品種[13]；燕麥脂肪酶被激活將導(dǎo)致產(chǎn)品感官品質(zhì)變差，是加工儲(chǔ)存過程中關(guān)鍵控制指標(biāo)[21]。不同品種燕麥加工品質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析如表5。千粒重平均為23.28 g，相比早年燕麥籽粒(17.42 g)[17]，燕麥籽粒更飽滿，產(chǎn)量更高。不同品種間，白度差異最小(4.57%)，脂肪酶活差異最大(32.56%)。

表5 燕麥籽粒加工品質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析

燕麥的主要加工品質(zhì)指標(biāo)分布見圖2。4個(gè)品質(zhì)指標(biāo)均呈現(xiàn)良好的正態(tài)分布。其中，有4個(gè)燕麥品種的脂肪酶活大于100 μmol/(h·g)，在加工時(shí)需根據(jù)不同的燕麥品種選擇主要滅酶強(qiáng)度，以確保加工過程中脂肪酶被完全鈍化。

圖2 燕麥籽粒加工品質(zhì)指標(biāo)分布

燕麥全粉糊化特性可為燕麥的加工應(yīng)用提供重要理論參考，不同品種燕麥全粉糊化特性統(tǒng)計(jì)分析如表6。糊化溫度平均為85.69 ℃，變異系數(shù)僅2.65%，表明品種間燕麥起始糊化難易程度相近。糊化特性中其他黏度參數(shù)變異系數(shù)均較大，崩解值變異系數(shù)達(dá)65.77%，表明不同品種燕麥糊熱穩(wěn)定性差異性較大，這與鄭建梅、路威等[13,22]的研究結(jié)果基本一致。

表6 不同品種燕麥全粉糊化特性統(tǒng)計(jì)分析

不同品種燕麥品質(zhì)和糊化特性的相關(guān)性分析結(jié)果如表7。燕麥品質(zhì)指標(biāo)中，總淀粉和總蛋白含量呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。燕麥糊化特性指標(biāo)中，糊化溫度與最終黏度之間存在顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，與峰值黏度、崩解值、回生值之間存在極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)；峰值黏度與低谷黏度、最終黏度、崩解值、回生值之間存在極顯著正相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)均在0.70以上；低谷黏度、最終黏度和回生值彼此之間存在極顯著正相關(guān)(P<0.01)。相關(guān)結(jié)果與文獻(xiàn)[13, 22]研究結(jié)果類似。

營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)與糊化特性指標(biāo)中，蛋白質(zhì)含量與峰值黏度存在極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與崩解值存在顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，表明蛋白質(zhì)的種類和組成會(huì)影響淀粉的糊化特性，與張宏[23]等關(guān)于影響淀粉糊化的因素的研究結(jié)果相符合。

表7 不同品種燕麥品質(zhì)和糊化特性相關(guān)性分析

注:*和**分別表示在0.05和0.01水平上顯著。

2.3 燕麥品種營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)聚類分析

燕麥品種營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)差異較大，因此有必要篩選營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)較高的燕麥品種，主要以蛋白質(zhì)、β-葡聚糖、亞油酸及賴氨酸[14]的含量為指標(biāo)。利用這4個(gè)指標(biāo)分別進(jìn)行離差平方和聚類分析(圖3)，可將31個(gè)燕麥品種分成3類(表8)。

圖3 燕麥營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)聚類分析

Ⅰ類主要分布在河北和內(nèi)蒙古地區(qū)，具有β-葡聚糖和亞油酸含量低等特點(diǎn)；Ⅱ類主要分布在山西、云南、四川及寧夏地區(qū)，亞油酸含量最高，主要有山西壩莜3號(hào)、云南昭通、四川白燕11號(hào)、寧夏燕科1號(hào)；Ⅲ類要分布在山西、甘肅、吉林和新疆地區(qū)，具有蛋白質(zhì)、β-葡聚糖及賴氨酸含量高等特點(diǎn)，因此又可分為高蛋白、高β-葡聚糖及高賴氨酸3組。1組蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為19.05%，主要有甘肅定莜5號(hào)、甘肅定莜2號(hào)和吉林白燕8號(hào)等；2組β-葡聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為5.25%，主要有吉林白燕2號(hào)、吉林白燕4號(hào)和甘肅定莜8號(hào)等；3組賴氨酸含量平均為9.07 mg/g，主要有山西品質(zhì)晉燕8號(hào)、甘肅定莜1號(hào)和寧夏白燕2號(hào)等。

表8 燕麥營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)聚類結(jié)果分析

注：數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差；同列中不同字母表示有顯著性差異(P<0.05)。

2.4 燕麥品種加工指標(biāo)聚類分析

糊化特性是淀粉的重要流變性特性，直接影響產(chǎn)品的加工特性和加工制品類型，因此有必要對(duì)其部分糊化特性進(jìn)行分析。主要以糊化溫度、崩解值和回生值為指標(biāo)。利用這3個(gè)指標(biāo)分別進(jìn)行離差平方和聚類分析(圖4)，可將31個(gè)燕麥品種分成3類(表9)。

圖4 燕麥加工指標(biāo)聚類分析

Ⅰ類主要分布在河北、山西和甘肅地區(qū)，具有崩解值較低的特點(diǎn)，崩解值是峰值黏度和低谷黏度的差值，反映淀粉糊的穩(wěn)定性。崩解值越低，則面粉糊的熱穩(wěn)定性能越好，宜選用作為高溫罐制產(chǎn)品的原料；Ⅱ類分布在云南地區(qū)，回生值最低，為云南昭通品種，回生值反映了淀粉分子的重結(jié)晶程度，回生值越低，其老化程度低，故宜選用作為對(duì)穩(wěn)定性要求高的谷物飲料等產(chǎn)品的原料；Ⅲ類主要分布在山西、內(nèi)蒙古、四川、新疆和寧夏地區(qū)，具有回生值較高和糊化溫度低等特點(diǎn)，糊化溫度低，則淀粉吸水膨脹、糊化特性強(qiáng)，穩(wěn)定性差，故不適合作為需要加工溫度過高的產(chǎn)品原料。

表9 燕麥加工指標(biāo)聚類結(jié)果分析

3 結(jié)論

3.1 不同品種間燕麥品質(zhì)差異較大。燕麥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)中直鏈淀粉、粗脂肪、β-葡聚糖、總酚等指標(biāo)含量差異較大，而總淀粉、灰分和蛋白質(zhì)含量差異較?。患庸て焚|(zhì)中脂肪酶活品種差異較大，白度差異較小，糊化特性指標(biāo)中糊化溫度差異最小，其他指標(biāo)變異系數(shù)均較大。

3.2 對(duì)不同品種燕麥品質(zhì)和糊化特性進(jìn)行相關(guān)性分析，總淀粉含量與蛋白質(zhì)含量間存在極顯著負(fù)相關(guān)，蛋白質(zhì)含量與峰值黏度存在極顯著負(fù)相關(guān)，脂肪含量與糊化特性指標(biāo)不存在顯著相關(guān)性。

3.3 初步篩選出一批蛋白質(zhì)(甘肅定莜5號(hào)、甘肅定莜2號(hào)和吉林白燕8號(hào)等)、β-葡聚糖(吉林白燕2號(hào)、吉林白燕4號(hào)和甘肅定莜8號(hào)等)、賴氨酸(山西晉燕8號(hào)、甘肅定莜1號(hào)和寧夏白燕2號(hào)等)含量較高的高營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)燕麥品種，為今后研究燕麥的降脂保健功能及彌補(bǔ)“賴氨酸缺乏癥”的優(yōu)質(zhì)谷物以及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與食用品質(zhì)相結(jié)合的加工產(chǎn)品的研究提供良好的供試材料。

3.4 通過聚類分析將不同燕麥品種按照糊化特性分為3類：Ⅰ類品種的崩解值較低，以河北、山西和甘肅地區(qū)品種為主，適宜宜選用作為高溫罐制產(chǎn)品的原料；Ⅱ類品種的回生值較低，以云南地區(qū)品種為主，宜選用作為對(duì)穩(wěn)定性要求高的谷物飲料等產(chǎn)品的原料；Ⅲ類品種的回生值較高和糊化溫度偏低，以山西、內(nèi)蒙古、四川、新疆和寧夏地區(qū)品種為主，不宜作為加工溫度過高類產(chǎn)品的原料。

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Quality Characteristics of Oat Cultivars and Cluster Analysis

Ni Xiangyan1Gu Junqiang2Zhong Kui1Tong Litao1Liu Liya1Zhou Sumei1

(Key Laboratory of Agro-products Processing, Ministry of Agriculture; Institute of Food Science and Technology Chinese Academy of Agricultural Sciences1, Beijing 100193)(Jiangnan University2,Wuxi 214036)

We collected 31 samples of hull-less oat cultivars from major production areas in China, which were harvested in 2012. The difference between oat cultivars in nutritional compositions and processing quality was analyzed and compared among cultivars; Oat cultivars of high nutritional quality were preliminarily selected by cluster analysis, and processing quality was classified by pasting properties. The results indicate that amylose, crude fat, β-glucan and total phenols have the larger variation among cultivars with the variation coefficient more than 15.00%. The lipase activity(CV∶32.56%)and pasting properties(CV∶>15%)of oat flour have the larger variation among cultivars, while whiteness has the less variation coefficient, which was 4.57%. Gan Su Dingyou-5 (high content of crude protein), Ji Lin Baiyan-2 (high content of β-glucan), Shan Xi Pin Zhi Jinyan-8 (high content of lysine) and Shan Xi Bayou-3 (high content of linoleic acid) were preliminarily selected due to theirs higher nutritional quality. The oat cultivars were divided into three groups by pasting properties, which were suitable for different types of oat products. The research provides the basic data of oat quality for oat breeding and processing researcher.

oats, nutritional quality, processing quality, quality evaluation, cultivars selection

TS236

A

1003-0174(2016)10-0018-07

國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2012BAD29B03-02)，農(nóng)業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201403063-03)

2015-03-04

倪香艷，女，1991年出生，碩士，糧油深加工與功能食品

周素梅，女，1971年出生，研究員，糧油深加工與功能食品