朱嘉文, 遲 明, 張艷珍, 王 菲, 白家瑞

(青海省輕工業(yè)研究所有限責任公司1,西寧 810001)

(鄭州輕工業(yè)大學食品與生物工程學院2,鄭州 450002)

青稞(Highlandbarley),又稱裸大麥,禾本科大麥屬[1],是典型的營養(yǎng)比較均衡的作物,高度符合“三高兩低”的飲食結(jié)構(gòu)[2,3],而且富含β-葡聚糖、多酚、黃酮、花青素等生物活性成分[4,5],對調(diào)節(jié)血糖[6]、降低血脂[7]和膽固醇[8]、抑制動脈粥樣硬化[9]等有促進作用[10],受到廣大消費者的關(guān)注。

隨著消費者對青稞營養(yǎng)和功能認識的逐漸提高,青稞食品市場不斷擴大,關(guān)于青稞米[11]、青稞面條[12]、青稞餅干[13]等的研究和相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)進入大眾視野。然而,青稞籽粒中不飽和脂肪酸含量較高,易引起氧化和水解,從而導致產(chǎn)品酸敗變質(zhì),產(chǎn)生不良風味,嚴重影響青稞產(chǎn)品的保質(zhì)期[14]。一般采用加熱滅酶的方法處理青稞原料,以此鈍化青稞中的脂肪酶活力,延長貨架期[15,16,17]。

常見的滅酶處理包括炒制、微波、濕熱處理及過熱蒸汽處理等[18]。這些處理在鈍化脂肪酶的同時,往往也會導致青稞谷物的微觀結(jié)構(gòu)、理化特性等發(fā)生變化。景孝男等[19]發(fā)現(xiàn)經(jīng)熱處理后青稞全粉組織形態(tài)和晶體結(jié)構(gòu)改變,但未產(chǎn)生新的化學基團,且青稞全粉糊化溫度顯著增加。孫若琪等[20]、陳遠嬌等[21]、Liu等[22]發(fā)現(xiàn)濕熱處理后青稞粉的糊化特性發(fā)生變化,部分快消化淀粉轉(zhuǎn)化為慢性或抗性淀粉形式[23],其中炒制處理的青稞粉糊化黏度最低,淀粉結(jié)構(gòu)被嚴重破壞[24]。王偉玲等[25]、卞華偉等[26]發(fā)現(xiàn)干熱處理可以提高青稞粉糊的穩(wěn)定性,降低淀粉黏度和回生值,這是由淀粉有序化程度和結(jié)晶度的增加以及淀粉分子斷鏈后的重排引起的,且隨著干熱處理時間的延長,相對結(jié)晶度逐漸降低。目前的研究多集中于熱處理后對青稞谷物營養(yǎng)組分、理化特性及加工特性的研究,對于熱處理后青稞粉滋味口感等食用品質(zhì)的研究分析鮮有報道,而食品原材料的食用品質(zhì)嚴重影響著食品加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

研究開展了不同熱處理對青稞粉食用品質(zhì)的影響。首先對青稞粉進行感官剖面分析,并結(jié)合色度儀、電子舌味覺分析和電子鼻氣味分析,探究不同熱處理對青稞風味和品質(zhì)的影響;再利用主成分分析方法,探明不同熱處理制得青稞粉滋味品質(zhì)的差異,為青稞的精準化加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

青稞,昆侖14號,由青海省農(nóng)林科學院作物育種栽培研究所青稞研究室提供;電子舌基準液。

1.2 儀器與設(shè)備

BS224S分析天平,GT10-1高速離心機,SA402B電子舌,PEN3型電子鼻,BCD-177H冰箱、BC/BD-560FA低溫冷凍柜,FW135超微粉碎機,THZ-312恒溫振蕩儀。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品制備

1.3.1.1 原青稞粉(SQ)

將青稞籽粒清洗、除雜,挑選完整飽滿青稞顆粒作為實驗原料,加10%(質(zhì)量分數(shù))蒸餾水潤麥2 h以平衡水分,每隔20 min充分攪拌1次。將平衡水分之后的青稞籽粒在40 ℃下烘干,磨粉過80目篩備用。

1.3.1.2 炒制青稞粉(CQ)

將1.3.1.1中平衡水分之后的青稞籽粒進行分段式烘炒,第一階段155～165 ℃炒制70～75 min,第二階段175～185 ℃炒制65～75 min,第三階段195～205 ℃炒制40～45 min。炒制完成后冷卻至室溫,棄去焦糊籽粒,磨粉,過80目篩備用。

1.3.1.3 煮制青稞粉(ZQ)

將1.3.1.1中平衡水分之后的青稞籽粒加入沸水煮制20 min,煮制過程中不斷攪拌,完成后浸泡1 h,將青稞撈出,瀝干表面多余水分,40 ℃下烘干,磨粉,過80目篩備用。

1.3.2 感官剖面檢驗分析

感官評價參考馮飛等[27]方法并稍作修改,將40 g青稞粉用200 mL溫度80 ℃純凈水溶解,組織10名經(jīng)專業(yè)培訓的感官品評員(男女各半),對青稞粉的氣味、色澤、口感和沖調(diào)性等指標進行綜合品評,評價采用百分制。感官評價指標與評分標準見表1,對其結(jié)果進行方差分析及感官剖面分析評定。

表1 青稞粉感官評價指標與評分細則

1.3.3 青稞粉色度分析

采用色差分析儀進行測定,同一樣品做4份平行。

1.3.4 青稞粉電子舌測定

電子舌的測定參考李燮昕等[28]的方法。取過80 目篩后的青稞粉2 g置于150 mL錐形瓶,加入100 mL去離子水,置于超聲機處理10 min后,以120 r/min的速度在恒溫振蕩器室溫振蕩2 h,取出后過濾。取80 mL濾液在室溫環(huán)境進行電子舌分析實驗,分析條件:自動進樣,每個樣品檢測120 s,重復測5次,選取后3次的采集的數(shù)據(jù)為分析數(shù)據(jù)。SA402B型電子舌傳感器(人工雙分子膜傳感器)的性能描述如表2所示。

表2 SA402B型電子舌傳感器性能描述

1.3.5 青稞粉電子鼻測定

電子鼻的測定參考劉強等[29]的方法并稍作修改。采用PEN3型電子鼻對所有樣本進行信號采集,重復實驗設(shè)置3次,取平均值用于后續(xù)數(shù)據(jù)分析。PEN3型電子鼻傳感器性能描述如表3所示。

表3 PEN3型電子鼻傳感器性能描述

1.3.6 數(shù)據(jù)分析

每個實驗重復3次,實驗數(shù)據(jù)用均值±標準差表示。采用Origin 21Pro做圖,采用SPSS 24.0軟件進行數(shù)據(jù)分析處理,用Anova方差分析、Duncan’s多重比較法檢驗數(shù)據(jù)顯著性差異,P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同熱處理青稞粉感官剖面檢驗分析

由熱處理青稞粉感官剖析圖(圖1)及方差分析表(表4)可以看出,青稞粉經(jīng)熱處理后,組織狀態(tài)無明顯差異,但其外觀、氣味、口感及沖調(diào)性均發(fā)生顯著性變化(P<0.05),這是因為熱處理會導致青稞粉發(fā)生輕微的美拉德反應和焦糖化反應,使麥麩的顏色變深,且氣味產(chǎn)生較濃郁的麥香味,這與王鈺麟等[30]的研究結(jié)果相同。此外,加熱處理會導致淀粉溶解度上升,這也使得青稞粉口感及沖調(diào)性有了較為良好的改善。

圖1 不同熱處理青稞粉感官剖面圖

表4 方差分析表

2.2 不同熱處理青稞粉色度分析

色度是食品物料重要的物理指標之一,表5和表6分別反映了青稞粉經(jīng)熱處理后色度發(fā)生的變化及其方差分析情況。由表5可知,經(jīng)熱處理之后青稞粉的亮度(ΔL*)顯著下降、紅綠值(Δa*)、黃藍值(Δb*)則顯著上升(P<0.05),ΔL*下降可能是由于青稞粉經(jīng)熱處理之后發(fā)生美拉德反應,青稞粉產(chǎn)生輕微褐變,導致顏色亮度下降[31]。熱處理后Δa*和Δb*值上升,可見熱處理會導致青稞粉的色澤向紅、黃色轉(zhuǎn)移,趙波等[11]研究發(fā)現(xiàn)熱處理過程中的美拉德反應同樣會使麥麩的黃色和紅色加深,這也與感官評價結(jié)果一致。

表5 不同熱加工處理青稞粉的色度

表6 方差分析表

2.3 不同熱處理對青稞粉電子舌的影響

圖2和表7中可以得到未經(jīng)處理的青稞粉與熱處理后的青稞粉之間的味覺差異,其苦味、鮮味及甜味較重,響應值均大于9,澀味及其后味較淡,響應值在0左右,且相比未處理對照組與炒制青稞,煮制青稞甜味更明顯,該實驗結(jié)果與感官分析結(jié)果相符合。表8反映了不同處理青稞粉味覺響應值的方差分析情況,可以看出,不同處理青稞粉之間味覺響應值均呈現(xiàn)顯著性差異(P<0.05),可能是因為熱處理會使淀粉顆粒和蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞,共價鍵斷裂,促進了糖基化反應發(fā)生,從而發(fā)生美拉德反應。圖3中主成分分析法將數(shù)據(jù)降維并通過PCA圖上的距離表征不同青稞粉間的差異。PC1和PC2的貢獻率分別是75.4%和24.3%,總貢獻率達到99.7%,研究表明,總貢獻率大于80%即可表明樣品的整體滋味輪廓。SQ、CQ、ZQ分別聚集在第四、三、一象限,且不同處理的青稞粉在二維空間內(nèi)的區(qū)域距離相隔較遠,說明不同樣品之間差異顯著,可利用電子舌進行有效區(qū)分,這與方差分析的結(jié)果顯示一致。

圖2 不同熱處理青稞粉電子舌味覺響應值雷達圖

圖3 熱處理青稞粉電子舌主成分分析圖

表7 不同熱處理青稞粉電子舌響應值

表8 方差分析表

2.4 不同熱處理對青稞粉電子鼻的影響

通過電子鼻對不同處理青稞粉中的揮發(fā)性風味物質(zhì)進行直觀的分類,其響應值如圖4雷達圖和表9所示,青稞粉在W1S有極高的響應值,且熱處理之后響應值顯著下降,說明烷類化合物中青稞粉中最主要的揮發(fā)性成分,加熱處理會破壞碳碳單鍵或碳氫鍵。此外,W1C及W1W傳感器響應值也發(fā)生顯著變化(P<0.05),W1C主要反映芳烴化合物,W1W主要反映硫化合物,熱處理過程中由于淀粉破壞已經(jīng)蛋白質(zhì)變性,淀粉中的醇羥基以及蛋白質(zhì)中的二硫鍵發(fā)生斷裂,產(chǎn)生芳烴化合物和含硫化合物。

圖4 青稞粉電子鼻響應值雷達圖

表9 不同熱加工處理對青稞粉的電子鼻響應值的影響

表10反映了不同青稞粉揮發(fā)性成分的方差分析情況,由表可知,青稞粉經(jīng)熱處理后,W3C、W6S、W5C、W2S、W3S傳感器響應值差異不顯著(P<0.05),且在雷達圖(圖4)中的響應值基本重疊,說明青稞粉經(jīng)熱處理后的揮發(fā)性風味在氨類、氫化物、短鏈烷烴類、芳香成分、醇類、醛酮類及長鏈烷烴類等揮發(fā)性物質(zhì)基本相似,未發(fā)生明顯變化。但W1C、W5S、W1S、W1W、W2W傳感器響應值差異顯著(P<0.05),說明不同處理青稞粉揮發(fā)性物質(zhì)在芳烴化合物、氮氧化合物、甲基類、硫化合物和芳烴化合物等揮發(fā)性成分及含量顯著下降(P<0.05),主要是由于加熱過程中脂肪發(fā)生氧化,糖類發(fā)生美拉德反應導致的,而硫化物在炒制過程中升高則是因為高溫炒制會促進美拉德反應。圖5是電子鼻響應值的主成分分析圖,PCA分析目的是將數(shù)據(jù)降維,可以看出PC1和PC2的貢獻率分別是89.0%和10.2%,總貢獻率是99.2%,涵蓋了樣品的大部分信息。在PCA模型中,不同處理青稞粉雖然在二維區(qū)域內(nèi)的空間距離較近,但CQ處于第四象限,SQ分散在第二、三象限,ZQ處于第四象限,仍可利用電子鼻將不同處理青稞粉進行有效區(qū)分。

圖5 青稞粉電子鼻主成分分析

表10 方差分析表

3 結(jié)論

通過感官剖面分析結(jié)合色度儀、電子舌、電子鼻技術(shù)等智能感官分析,針對不同熱處理的青稞粉進行了滋味品質(zhì)評價分析。研究結(jié)果表明:青稞粉經(jīng)熱處理后,顏色亮度下降,色澤向紅、黃轉(zhuǎn)移,此外,通過電子舌和電子鼻技術(shù)結(jié)合雷達圖譜和PCA分析,對不同處理的青稞粉進行了更直觀的差異分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)熱處理后的青稞粉味覺和揮發(fā)性物質(zhì)差異顯著,芳烴化合物、氮氧化合物和甲基類化合物下降,硫化物升高,可利用電子舌、電子鼻等智能感官儀器對青稞粉進行有效的快速區(qū)分,且智能感官分析與感官評價結(jié)果相一致。不同熱處理青稞粉色澤、滋味、氣味、等品質(zhì)特征具有顯著差異,這為青稞谷物類產(chǎn)品的研究開發(fā)提供了參考。