王新坤 劉超 楊清梅 程安瑋 王月明 王青 孫金月

摘要：為探究青稞籽粒中宏量營養(yǎng)素與β-葡聚糖之間的關(guān)系，并揭示加工方式對β-葡聚糖含量的影響，遴選品質(zhì)優(yōu)異的青稞品種用于功能食品的開發(fā)，對日喀則市來源的13份青稞品種進行炒制、蒸煮、焙烤和發(fā)芽處理。結(jié)果表明，β-葡聚糖含量僅與膳食纖維含量顯著相關(guān)（P<0.01），與脂肪、蛋白質(zhì)和淀粉含量均無顯著相關(guān)關(guān)系;炒制和焙烤均可顯著增加青稞籽粒全粉中β-葡聚糖含量（P<0.05），其中焙烤帶來的增益效應(yīng)更強，與未加工處理相比增幅達到14.97%。鑒于品種和烹飪方式兩個因素間存在交互作用，為實現(xiàn)β-葡聚糖的富集，宜選擇棕色品種“喜拉22”進行焙烤處理。

關(guān)鍵詞：青稞;β-葡聚糖;宏量營養(yǎng)素;加工方式

中圖分類號：S512.3：TS201.2+3文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2019）02-0124-07

Beta Glucan Content in Highland Barley Grains and Its

Change Influenced by Different Processing Methods

Wang Xinkun， Liu Chao， Yang Qingmei， Cheng Anwei， Wang Yueming， Wang Qing， Sun Jinyue

（Key Laboratory of Novel Food Resources Processing， Ministry of Agriculture/

Key Laboratory of Agro-Products Processing Technology of Shandong Province/Institute of Agro-Food Science and

Technology， Shandong Academy of Agricultural Sciences， Jinan 250100， China）

AbstractIn order to explore the relationship between macro nutrients and beta-glucan in highland barley grains， reveal the impact of processing methods on the content of beta-glucan， and select barley varieties with excellent quality for developing functional food， 13 highland barley varieties from Shigatse City were treated by frying， stewing， baking and germination. The results showed that the content of beta-glucan was only significantly related to the content of dietary fiber （P<0.01）， and was not significantly related to the content of fat， protein and starch. Both frying and baking could significantly increase the content of beta-glucan in the whole highland barley seed flour （P<0.05）， in which， the gain effect brought by baking was stronger with the increase rate up to 14.97% compared with the control. In view of the interaction between varieties and processing methods， the brown variety Xila 22 was optimum for ?baking in order to achieve the enrichment of beta-glucan.

KeywordsHighland barley; Beta-glucan; Macro nutrients; Processing method

青藏高原生活環(huán)境惡劣，醫(yī)療資源落后，但糖尿病、心腦血管疾病等慢性疾病發(fā)病率很低[1]。最新數(shù)據(jù)顯示，西藏地區(qū)長壽老人（大于100歲）比率較平原漢族高近一倍，且西藏地區(qū)老人的相對死亡率也低于平原漢族。高壽特征一方面很可能源自衰老基因的遺傳差異[2];另一方面，藏民以青稞為主食，青稞突出的保健功能是藏區(qū)人長壽的重要原因之一[3]。青稞是β-葡聚糖含量最高的谷類作物，是小麥平均含量的50倍，且遠遠高于皮大麥和燕麥[4]。青稞的保健功能與其富含β-葡聚糖密不可分。 β-葡聚糖是存在于青稞糊粉層和胚乳細胞壁中的一種多糖，即（1→3）（1→4）-β-D-葡聚糖，是由β-1，3-和β-1，4-糖苷鍵將D-吡喃葡萄糖基連接而成的線型均一性非淀粉水溶性多糖[5]。目前，生物醫(yī)學(xué)界普遍認為β-葡聚糖具有清腸、調(diào)節(jié)血糖、降低膽固醇、提高免疫力等四大生理作用[6-8]，已將其列入國家新資源食品名錄。

青稞自古以來是西藏地區(qū)的重要主食之一，主要被加工成糌粑。近年來隨著對青稞的關(guān)注逐漸增多，青稞已經(jīng)被用于糧食工業(yè)、釀酒工業(yè)、飲料工業(yè)、功能食品等很多領(lǐng)域，已成功研究出青稞掛面、青稞速食面、青稞營養(yǎng)粉、萌動青稞綠茶等產(chǎn)品。這些產(chǎn)品保持了青稞原有的低糖、低脂肪特點，是高血糖、高血脂人群的理想食品。雖然關(guān)于青稞及其β-葡聚糖生理功能的研究已有很多，但是關(guān)于不同的加工方式對青稞生理功效性影響的研究卻少有報道;雖然我國青稞研究的重心已由高產(chǎn)向優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)變，但尚缺乏青稞營養(yǎng)和保健品質(zhì)的綜合評價標準，不能根據(jù)生產(chǎn)需求來劃分專用青稞的類型或等級[9]。本研究旨在綜合評價日喀則市青稞品種的宏量營養(yǎng)品質(zhì)特性，并探究品種和常規(guī)烹飪方式對青稞中β-葡聚糖含量的影響，以期為青稞β-葡聚糖功能食品加工提供理論依據(jù)和技術(shù)。

1材料與方法

1.1材料與試劑

供試青稞材料共13份，均由西藏日喀則市科技局生物科技研究所提供，包括地方品種9份、育成品種（系）4份。品種名稱見圖1。其中，棕色品種為藏青320、噶木果日、喜拉19、喜拉22、藏青2000;紫色品種為卡娃夏沐溪、優(yōu)喜、喜珠、曲堆嘎木、嘎如;黑色品種為薩貴、曲加、雄樟。

D-葡萄糖標準品、直鏈淀粉標準品、支鏈淀粉標準品、β-葡聚糖酶購于上海瀚鴻科技股份有限公司;β-葡萄糖苷酶購于中科瑞泰生物科技有限公司;葡萄糖氧化酶、過氧化物酶購于上海源葉生物科技有限公司;熱穩(wěn)定α-淀粉酶液、淀粉葡萄糖苷酶和糖化酶購于北京索萊寶科技有限公司;葡萄糖測定試劑盒購于南京建成生物工程研究所。其余普通試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2儀器與設(shè)備

UV-1750型紫外分光光度計，日本島津公司;Lab-1A-50E型冷凍干燥機，北京博醫(yī)康實驗儀器有限公司;CR22GⅢ型高速臺式冷凍離心機，日本日立公司;A11型研磨粉碎機，德國艾卡公司;MS型電子天平，瑞士梅特勒托利多公司;SYNERGY HTX型酶標儀，美國伯騰儀器公司;GST-2-1200-Ⅰ型馬弗爐，上海廣樹機電有限公司。

1.3加工方式

分別對試材進行炒制、蒸煮、焙烤、發(fā)芽處理，以未經(jīng)處理為對照。收集樣品經(jīng)干燥、粉碎后過60目篩，置于-20℃冰箱中備用。

1.3.1炒制?將青稞分別參照糌粑的制作工藝進行炒制：首先將青稞籽粒挑選、清洗和干燥，然后置于平底鍋中加熱炒制，控制火候并不斷攪動，直到大多數(shù)籽粒開花爆裂時?；稹?/p>

1.3.2蒸煮?參照饅頭的制作工藝進行蒸煮處理：首先將青稞籽粒挑選、清洗和干燥后粉碎并過80目篩，然后加水和面得青稞全粉面團并定型，最后上屜蒸30 min至熟透。

1.3.3焙烤參照曲奇餅干的制作工藝進行焙烤：首先將青稞籽粒挑選、清洗和干燥后粉碎并過80目篩，然后加水和面得青稞全粉面團并用模具定型，最后置于上、下火溫度為180℃烤箱中15 min至熟透。

1.3.4發(fā)芽?將挑選、清洗后的青稞籽粒置于芽菜生產(chǎn)專用發(fā)芽盤上，于25℃光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)4 d后收割。

1.4測定方法

1.4.1脂肪含量?參照GB 5009.6-2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》。

1.4.2蛋白質(zhì)含量?參照GB 5009.5-2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質(zhì)的測定》。

1.4.3膳食纖維含量

參考GB 5009.88-2014《食品安全國家標準 食品中膳食纖維的測定》。

1.4.4淀粉含量

參考雙波長比色法[10]，略作改進。稱量0.1 g樣品，先后加入0.5 mL無水乙醇和2 mL氫氧化鈉溶液（1 mol/L），振蕩混勻，沸水浴中保持10 min;取出冷卻，加入0.25 mL碘試劑后，定容，搖勻，靜置15 min。以樣品空白液為對照測定吸光值，其中直鏈淀粉含量的測定波長為λ1=506 nm，參比波長為λ2=560 nm;支鏈淀粉的測定波長為λ3=722 nm，參比波長為λ4=545 nm。將直鏈淀粉吸光度差值△A直=A?λ2-A?λ1和支鏈淀粉吸光度差值△A支=A?λ4-A?λ3分別代入對應(yīng)的直、支鏈淀粉標準曲線回歸方程，計算出樣品中直、支鏈淀粉的濃度，再根據(jù)提取的稀釋倍數(shù)求出直、支鏈淀粉含量。淀粉含量=直鏈淀粉含量+支鏈淀粉含量。

1.4.5β-葡聚糖含量

參考NY/T 2006-2011《谷物及其制品中β-葡聚糖含量的測定》。

1.5數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

每個處理均重復(fù)3次，數(shù)據(jù)以（均值±標準差）的形式表示。單向分組資料（平衡數(shù)據(jù)/非平衡數(shù)據(jù)）方差分析、簡單/偏相關(guān)分析、二向分組資料方差分析、主成分分析和聚類分析均通過SAS 9.4統(tǒng)計軟件的相關(guān)命令句運行完成。

2結(jié)果與分析

2.1青稞全籽粒中宏量營養(yǎng)素含量

根據(jù)青稞籽粒顏色的不同，將13個青稞品種簡單劃分為棕（5個品種）、紫（5個品種）和黑（3個品種）三組。青稞籽粒中的宏量營養(yǎng)素包括含量較高的脂肪、蛋白質(zhì)、膳食纖維和淀粉，其含量均以干重計。

脂肪含量最高的品種為棕色青稞品種“噶木果日”，含量為26.8 g/kgDW;脂肪含量最低的3個品種分別為棕色青稞品種“喜拉19”以及紫色品種“曲堆嘎木”和“嘎如”，含量均低于20.0g/kgDW。脂肪含量在同一顏色（棕、紫）品種間存在顯著差異（P<0.05），但3個黑色品種間脂肪含量差異不顯著（P>0.05，圖1 A-1）。由圖1 A-2可見，脂肪含量在棕、紫、黑三色品種間不存在顯著差異 （P>0.05）。

蛋白質(zhì)含量最高的為黑色青稞品種“雄樟”，含量為146.0 g/kgDW;最低的也是黑色品種，即“曲加”，含量僅為94.4 g/kgDW。同一顏色品種間存在顯著差異（P<0.05，圖1 B-1）。但棕、紫、黑三色間不存在顯著差異（P>0.05，圖1 B-2）。

膳食纖維含量最高的為棕色青稞品種“喜拉22”，含量為253.6 g/kgDW;含量最低的是黑色品種“曲加”，含量僅為160 g/kgDW。膳食纖維含量在同一顏色品種間存在顯著差異（P<0.05，圖1 C-1）。不同顏色間棕色品種要顯著高于黑色品種（P<0.05，圖1 C-2）。

由圖1 D-1可見，淀粉含量最高的品種為棕色青稞品種“喜拉19”，含量為734.1 g/kgDW;淀粉含量最低的兩個品種分別為紫色青稞品種“嘎如”和黑色品種“雄樟”，含量均低于700g/kgDW。脂肪含量在同一顏色品種間存在顯著差異（P<0.05）。但棕、紫、黑三色間不存在顯著差異（P>0.05，圖1 D-2）。

2.2青稞全籽粒中宏量營養(yǎng)品質(zhì)綜合評價

對青稞全籽粒中脂肪、蛋白質(zhì)、膳食纖維和淀粉含量共4項宏量營養(yǎng)素含量的相關(guān)指標進行主成分分析，計算13個品種各自的綜合主成分得分（圖2A），分值越高，綜合品質(zhì)表現(xiàn)越好。棕色青稞品種“喜拉22”、紫色品種“曲堆嘎木”及黑色品種“雄樟”依次位居綜合主成分得分前3名，遠高于其它10個青稞品種，表明這3個品種的宏量營養(yǎng)品質(zhì)較好。另外，綜合主成分得分為正值的品種共6個，其中棕、紫和黑色品種各有2個。

使用類平均法對供試13個青稞品種進行聚類分析，結(jié)果（圖2B）表明，在類間均距為1.02～1.10時，可將所有品種劃分為3個類群。第Ⅰ類群包括8個品種，占供試品種總數(shù)的61.54%，聚入此類的品種主成分綜合得分均值為-0.42，綜合主成分得分排名靠后，宏量營養(yǎng)品質(zhì)較差，該類群材料包括3個棕色、3個紫色和2個黑色品種;第Ⅱ類群只有1個品種，即棕色品種“噶木果日”，主成分綜合得分為0.15，宏量營養(yǎng)品質(zhì)較好;第Ⅲ類群包括4個品種，占供試品種總數(shù)的30.77%，聚入此類的品種主成分綜合得分平均值為0.81，綜合主成分得分排名前4位，宏量營養(yǎng)品質(zhì)較好，該類群材料包括1個棕色、2個紫色和1個黑色品種。隨著類間均距增加，當(dāng)其大于1.15時，第Ⅱ和第Ⅲ類群重新組合成一個包含5個品種的類群。綜上可見，同一顏色不同品種的宏量營養(yǎng)品質(zhì)差異較大，青稞全籽粒宏量營養(yǎng)品質(zhì)和籽粒顏色間沒有顯著聯(lián)系。

2.3青稞全籽粒中β-葡聚糖含量

由13個品種間的多重比較結(jié)果（表1）可見，β-葡聚糖含量最高的2個品種為棕色青稞品種“藏青320”和“喜拉22”;最低值出現(xiàn)在黑色品種“曲加”中，約為前2個高值品種的50%;棕色品種青稞中β-葡聚糖含量要顯著高于紫色和黑色品種（P<0.05），紫色和黑色品種間差異不顯著（P>0.05）。由此可見，棕色青稞品種β-葡聚糖含量更高，更適于開發(fā)以β-葡聚糖為功能成分的食品。

2.4β-葡聚糖含量與宏量營養(yǎng)素間的相關(guān)分析

相關(guān)分析結(jié)果（表2）表明，青稞籽粒的β-葡聚糖與宏量營養(yǎng)素組分之間存在不同程度的相關(guān)性：β-葡聚糖含量與膳食纖維含量之間呈正相關(guān)，且達到極顯著水平（P<0.01）;β-葡聚糖含量與蛋白質(zhì)含量之間呈正相關(guān)，且達到顯著水平（P<0.05）;β-葡聚糖含量與脂肪和淀粉含量間均無顯著相關(guān)關(guān)系（P>0.05）。

當(dāng)研究多個變量時，簡單相關(guān)只表明兩個變量的共變聯(lián)系，但由于其他變量影響的作用，簡單相關(guān)系數(shù)可能擴大或縮小了這兩個變量之間的真實聯(lián)系，而偏相關(guān)關(guān)系固定或剔除了某兩個變量以外的其他變量對它們帶來的影響，可反映事物間的本質(zhì)聯(lián)系，通過偏相關(guān)系數(shù)與相關(guān)系數(shù)的比較，變量之間的內(nèi)在線性聯(lián)系會更真實可靠。與簡單相關(guān)系數(shù)的分析不同，β-葡聚糖含量與脂肪、膳食纖維和淀粉含量間的偏相關(guān)關(guān)系均達到極顯著水平（P<0.01），而與蛋白質(zhì)含量間的偏相關(guān)關(guān)系不顯著（P>0.05）。綜合簡單相關(guān)分析和偏相關(guān)分析結(jié)果可知，β-葡聚糖含量僅與膳食纖維含量極顯著相關(guān)（P<0.01）。

2.5加工方式對青稞全籽粒中β-葡聚糖含量的影響

以品種作為因素A，以加工方式作為因素B，對13個青稞品種籽粒經(jīng)4種加工方式處理后的β-葡聚糖含量進行兩向分組資料的方差分析，結(jié)果見圖 3。

在品種方面，經(jīng)不同加工方式處理后，β-葡聚糖含量最高的兩個品種為棕色青稞品種“藏青320”和“喜拉22”，β-葡聚糖含量最低值為黑色品種“曲加”（圖3A），這與未經(jīng)處理時表現(xiàn)一致（表1）。總體來看，β-葡聚糖含量在13個品種間的變化趨勢加工前后表現(xiàn)相近。

在加工方式方面，由圖3B可見，炒制和焙烤均可顯著增加青稞籽粒全粉中β-葡聚糖含量（P<0.05），其中焙烤效應(yīng)更強，與對照比增幅達14.97%;蒸煮并未造成青稞籽粒全粉中β-葡聚糖的損耗（P>0.05）;發(fā)芽引起β-葡聚糖含量的大幅降低，與對照比降幅達76.66%。

方差分析結(jié)果（圖3C）顯示，品種因素和加工方式均對青稞籽粒中β-葡聚糖含量產(chǎn)生極顯著影響（P<0.01），同時兩個因素間還存在交互作用，也對β-葡聚糖含量產(chǎn)生極顯著影響（P<0.01）?？梢?，青稞籽粒中β-葡聚糖含量由品種和加工方式兩個因素同時決定，選擇β-葡聚糖含量高的原料，再通過焙烤處理，才能使β-葡聚糖得到最大程度的富集。

3討論與結(jié)論

近二十年來，國內(nèi)有許多青藏高原青稞品種基本營養(yǎng)成分和β-葡聚糖的研究和報道，但大多僅限于含量測定和單項營養(yǎng)組分在品種間的比較，有關(guān)青稞綜合營養(yǎng)品質(zhì)評價的報道較少，不利于選擇綜合品質(zhì)優(yōu)良品種。近年來，主成分分析和聚類分析被廣泛應(yīng)用到多樣品、多指標的品質(zhì)分析中。對青稞宏量營養(yǎng)品質(zhì)評價發(fā)現(xiàn)，雖然同一顏色不同品種間的宏量營養(yǎng)品質(zhì)差異較大，尤其是棕色品種“喜拉22”宏量營養(yǎng)品質(zhì)遠優(yōu)于其他品種，但青稞全籽粒宏量營養(yǎng)品質(zhì)高低和籽粒顏色并沒有直接聯(lián)系。因此，不可以通過籽粒顏色來直接判斷青稞宏量營養(yǎng)品質(zhì)的優(yōu)劣。宏量營養(yǎng)品質(zhì)最好的品種“喜拉22”所含β-葡聚糖恰好也是最高的，因而亟需弄清兩者之間是否有必然聯(lián)系。由相關(guān)分析結(jié)果可知，β-葡聚糖含量僅與膳食纖維含量極顯著相關(guān)（P<0.01），與脂肪、蛋白質(zhì)和淀粉含量均無顯著相關(guān)關(guān)系?，F(xiàn)在青稞育種中只把三高兩低（高蛋白、高纖維、高維生素和低脂肪、低糖）作為育種目標，本研究表明高蛋白和低脂肪的青稞品種未必β-葡聚糖含量也高。目前生產(chǎn)上種植的青稞品種主要是通用型品種，產(chǎn)量高、蛋白高但β-葡聚糖含量低，不能滿足β-葡聚糖功能食品的需要。所以在育種中應(yīng)將β-葡聚糖含量作為獨立明確的育種指標，開發(fā)β-葡聚糖含量高的專用型品種。

目前青稞工業(yè)食品大多是模仿或者照搬其他傳統(tǒng)谷物食品的生產(chǎn)工藝，β-葡聚糖在加工中的變化研究不受重視，尚未形成青稞原料保健品質(zhì)特點一致的過硬產(chǎn)品、品牌和規(guī)模[11]。為探究β-葡聚糖在常見青稞食品例如糌粑、饅頭、餅干、麥綠素等生產(chǎn)中的變化規(guī)律，選擇炒制、蒸煮、焙烤、發(fā)芽4四種傳統(tǒng)加工方式對13個品種進行處理。炒制和焙烤均可使青稞籽粒全粉中β-葡聚糖含量增加，這應(yīng)該與兩種烹飪方式中高溫引起不可溶纖維素降解生成新的β-葡聚糖有關(guān)，由于焙烤溫度要高于炒制，因而其帶來的β-葡聚糖增益效應(yīng)更強。有研究對青稞進行微波、擠壓膨化加工，其葡聚糖含量與未處理原料相比分別上升0.77%和1.57%[12]，這也應(yīng)源于微波、擠壓膨化帶來的熱效應(yīng)。相比之下，蒸煮并未造成青稞籽粒全粉中β-葡聚糖的損耗。一方面蒸煮溫度較低可能不足以破壞糖苷鍵而引起不可溶纖維素向可溶纖維素的轉(zhuǎn)化;另一方面，蒸煮可能合成了新的β-葡聚糖，但又溶解到水中，才未引起β-葡聚糖含量的變化。青稞雖蛋白含量高，但是面筋蛋白含量少，延展性較弱，導(dǎo)致青稞不能形成性能優(yōu)良的面團，因而青稞粉不能像小麥粉一樣形成面條制品或制作出具有公認體積和外觀的饅頭，但可以在小麥粉中適量添加青稞粉以增加產(chǎn)品中β-葡聚糖含量[13]。萌動是生命發(fā)展的初級階段，也是最有活力的階段[14]，同時引起青稞籽粒β-葡聚糖含量的大幅降低，這應(yīng)源于發(fā)芽籽粒中分解代謝旺盛，水溶性的β-葡聚糖很容易被分解利用，成為幼苗新器官合成的原料[15]。青稞幼葉富含礦質(zhì)營養(yǎng)、酶、維生素和葉綠素，臨床研究證實其具有增進體能、降低血糖、調(diào)節(jié)血壓等功能[11]。為了減少青稞中β-葡聚糖在發(fā)芽期間的損耗，一方面應(yīng)為幼苗補充外源營養(yǎng)物質(zhì)，另一方面可以添加β-葡聚糖苷酶抑制劑，以抑制因代謝引起的β-葡聚糖降解。

綜合分析可知，品種因素對青稞籽粒中β-葡聚糖含量有極顯著影響（P<0.01），棕色品種“喜拉22”經(jīng)過四種加工方式處理其所含β-葡聚糖仍然是最高的，可以將其作為開發(fā)β-葡聚糖功能食品的原料。炒制和焙烤處理對青稞β-葡聚糖含量均有一定程度的增益效應(yīng)，其中焙烤效果較好。鑒于品種和加工方式兩因素間存在顯著交互作用，為實現(xiàn)β-葡聚糖的富集，宜選擇棕色品種“喜拉22”進行焙烤處理。本研究為開發(fā)β-葡聚糖功能性食品提供了一些理論基礎(chǔ)，但具體的作用機制還有待進一步研究。

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