不同品种高粱的加工特性与利用研究

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　　摘要 收集2017年我国高粱产区的10个高粱样品，进行了籽粒品质、淀粉性质和糊化特性的研究。结果表明，糯高粱整体出酒率较高，粳高粱中通杂108、龙杂17号、晋杂22号的出酒率较高，适合酿造清香型大曲白酒;吉杂124和锦杂106的抗性淀粉含量较高且热稳定性好，可应用于食品加工业。
　　关键词 高粱;品质;淀粉;糊化特性;出酒率
　　中图分类号 TS 21文献标识码 A
　　文章编号 0517-6611（2020）01-0193-03
　　doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.01.058
　　开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
　　Study on the Processing Characteristics and Utilization of Sorghum in Different Varieties
　　DUAN Bing，YANG Ling，GUO Xu kai et al
　　（Sorghum Institute，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Jinzhong，Shanxi 030600）
　　Abstract 10 kinds of sorghum varieties，which were collected from sorghum region of China in 2017，were studied from the grain quality，starch properties and gelatinization characteristics.The results showed that the overall alcohol yield of glutinous sorghum was higher;among the non glutinous sorghum varieties，the alcohol yield of Tongza 108，Longza 17 and Jinza 22 was higher.The resistant starch content of Jiza 124 and Jinza 106 were high and the thermal stability was good，which could be applied in food processing industry.
　　Key words Sorghum;Quality;Starch;Gelatinization characteristics;Wine yield
　　高粱（Sorghumbicolor）又稱乌禾、蜀黍，是一种重要的耐旱作物，具有高产、抗旱、抗盐碱、抗涝、耐贫瘠等特点，已有3 000多年的历史，种植面积和产量仅次于小麦、水稻、玉米和大麦，位居第5位[1]。高粱的营养价值较高，籽粒中含有人体所需的多种营养成分，对人体健康极为有益。现代研究已经表明，高粱中含有多酚、抗性淀粉等多种主要活性成分[2]。淀粉是高粱籽粒中含量最多且最重要的碳水化合物[3]，其含量为65.3%～81.0%，平均值为79.5%。70%～80%的高粱淀粉为支链淀粉[4]。直链淀粉含量在不同高粱品种间差异较大，普通高粱淀粉中直链淀粉的质量分数为11.98%～23.47%，平均值为18.71%，而高直链淀粉品种中直链淀粉的质量分数为40%～70%，糯质高粱品种直链淀粉含量非常低，而支链淀粉的质量分数接近100%[5]。笔者深入研究了不同品种高粱的品质性状，籽粒中直链、支链淀粉的含量，糊化特性和出酒率，分析各指标间的关系，旨在为高粱品种品质特性分析和加工适宜性研究提供理论依据和参考。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验材料 于2017年11月收集不同地域的高粱品种10个，即吉杂124、锦杂106、晋杂22号、晋杂34号、龙杂17号、通杂108、赤杂101、冀酿2号、晋糯3号、徐州1号。
　　直链淀粉标样、单宁酸，购自美国Sigma公司;支链淀粉标样购自美国Fluka公司;浓硫酸、氢氧化钠、硼酸、混合催化剂、溴甲酚绿、甲基红、无水乙醇、正己烷、浓盐酸、碘、碘化钾、氨水、二甲基甲酰胺、柠檬酸铁铵，均为分析纯，均购自凯达试剂有限公司。
　　1.2 仪器与设备
　　黏度仪Viscograph-E，为德国布拉本德仪器公司产品;EBC-LF麦芽标准粉碎机，为麦科仪科技有限公司产品;AL204电子天平（感量0.1 mg），为美国METTLER-TOLEDO公司产品;FOSS 2100凯氏定氮仪，为瑞典福斯分析仪器公司产品;SZF-06C型粗脂肪测定仪（Clarus 480），为浙江托普仪器有限公司产品;UV-1780紫外分光光度计，为日本岛津公司产品。
　　1.3 检测项目与方法
　　①容重的测定参照GB5498—2013《粮食、油料检验 容重测定法》;
　　②水分的测定参照GB/T 21305—2007《谷物及谷物制品水分的测定》;
　　③总淀粉、直链淀粉及总淀粉含量参照双波长比色原理[6]测定;
　　④脂肪的测定依据GBT14772—2008《食品中粗脂肪的测定方法》;⑤蛋白质的测定采用凯氏定氮法[7]测定;⑥单宁含量的测定依据GB/T 15686—2008《高粱单宁含量的测定》中方法进行;⑦抗性淀粉含量的测定采用Megazyme抗性淀粉试剂盒法（AOAC法2002.02、AACC法32-40）;⑧黏度依据 ICC169 及 GB /T 14490—1993 规定的测试标准进行测定;⑨出酒率的测定，换算至规定温度下65°白酒计算出酒率[8]。 　　2 结果与分析
　　2.1 不同品种高粱的品质测定
　　10个高粱品种的品质检测结果（表1）表明，容重的平均含量为755.6 g，变幅为684～783 g，其中高于平均值（755.6 g）的有6份，占总样品数的60%;蛋白质的平均含量为9.84%，变幅为8.08%～11.7%，其中高于平均值（9.84%）的有4份，占总样品数的40%;脂肪的平均含量为3.77%，变幅为3.32%～4.89%，其中高于平均值（3.77%）的有4份，占总样品数的40%;单宁的平均含量为1.39%，变幅为0.49%～2.22%，其中高于1.39%的有7份，占总样品数的70%;水分的平均含量为12.15%，变幅为11.8%～13.7%，其中高于平均值（12.15%）的有2份，占总样品数的20%。籽粒成熟饱满、结构紧密、颗粒小、含水量低的样品，容重较大[9]。这表明水分含量越高的品种容重越低。
　　2.2 不同品种高粱的淀粉含量测定
　　高粱淀粉和玉米淀粉的性质相似，2种作物籽粒淀粉的形态一样，只是高粱淀粉粒略大。直链淀粉在淀粉老化过程中发挥主要作用[10]。抗性淀粉作为一种新型食品添加物，与膳食纤维具有相似的生理功能，具有高膳食纤维含量、低热量等特点，有助于控制体重、防止便秘、增强抵抗力和促进矿物质的吸收等。
　　由表2可知，10个高粱品种的总淀粉含量为73.10%～76.70%，其中赤杂101的总淀粉含量最高;10个高粱品种的直链淀粉含量为1.59%～40.89%，其中锦杂106的直链淀粉含量最高，糯高粱的直链淀粉含量都较低;10个高粱品种的支链淀粉含量为59.11%～98.41%，其中糯高粱的支链淀粉含量均都在95%以上;10個高粱品种的抗性淀粉含量为3.14%～20.42%，其中冀酿2号的抗性淀粉含量最高，吉杂124次之。
　　2.3 不同品种高粱的糊化特性测定
　　淀粉的性质直接影响淀粉类制品的淀粉糊化效果和加工制品性质[11]。淀粉糊化性质受基因型与环境的影响，与直链淀粉的含量相关，直链淀粉含量越高，淀粉崩解值较小，糊化温度相对较高，回生值不明显[12]。崩解值反映淀粉糊在高温时的抗剪切能力，崩
　　解值越小，淀粉糊的热稳定性越强[13]。回生值反映淀粉糊的稳定性及老化能力，回生值越大在一定程度上说明淀粉越易老化[14]。淀粉糊化为吸热反应，吸收的热能用于淀粉晶体的熔解、颗粒的膨胀和直链淀粉分子从淀粉颗粒中释放，不同来源的淀粉的膨胀速度和直链淀粉溶解速度、糊化能力存在差异[15-16]。10个高粱品种的糊化特性见表3。
　　由表3可知，10个高粱品种的淀粉在61.9～83.1 ℃时开始糊化，糊化温度的平均值为78.17 ℃，极差值为14.0 ℃;10个高粱品种的峰值黏度为216～657 BU，平均值为336.4 BU，极差值为441 BU，品种间差异很大;10个高粱品种的最低黏度为165～276 BU，平均值为204.6 BU，极差值为111 BU;10个高粱品种的最终黏度为323～511 BU，平均值为425.4 BU，极差值为188 BU;10个高粱品种的崩解值为48～381 BU，平均值为131.8 BU，极差值为333 BU;10个高粱品种的回生值为90～327 BU，平均值为220.8 BU，极差值为237 BU;直链淀粉含量高的品种糊化温度、最终黏度和回生值较高，支链淀粉含量高的品种峰值黏度、最低黏度和崩解值较高。
　　糊化温度反映淀粉糊化所需的热量，也反映淀粉熟化的的速度。一般而言，糊化温度越低，熟化越快，加工完成所需的时间越短。10个品种中，晋糯3号的糊化温度最低，同等加热条件下最易熟化;反之，龙杂17号的糊化温度最高，说明该品种需在较高温度条件下才能熟化。
　　峰值黏度反映淀粉颗粒的膨胀性能，淀粉颗粒在冷水中是不易溶解的，当加热至95 ℃时，伴随支链淀粉溶出颗粒的膨胀，形成峰值黏度，因此支链淀粉含量越高，峰值黏度越大，而可溶性直链淀粉含量越高，峰值黏度越小。
　　崩解值是由已糊化的淀粉颗粒结构的瓦解所引起的，反映淀粉在加热过程中的耐剪切性，崩解值越小，则糊化稳定性越好。10个高粱品种中，晋杂22号的崩溃值最小，说明其在热稳定性最好;徐州1号的崩溃值最大，其热稳定性也最差。
　　回生值是淀粉糊化冷却后的黏度与最低黏度的差值，反映淀粉的短期老化能力。回生值越高，说明其在加热后的冷却过程中老化较快，不利于保持稳定的糊黏度。10个高粱品种中赤杂101的回生值最大，说明其淀粉老化速度最快;徐州1号的回生值最小，说明其淀粉的老化速度最慢。
　　2.4 不同品种高粱的出酒率测定
　　淀粉是影响出酒率的主要因素，淀粉结构对白酒口感也有明显的影响[17]。表4中出酒率结果显示糯高粱品种的出酒率显著高于粳高粱品种，传统清香型大曲白酒酿造原料选用的是北方的粳高粱，而糯高粱则作为南方酒厂选用的主要酿造原料[18]。糯高粱酿造清香型白酒由于蒸粮后黏软，导致大渣发酵不完全，故大渣的出酒率较低，二渣出酒率较高。酿酒高粱品种要求蛋白质含量为9%～10%，脂肪含量≤4%，单宁含量为0.5%～1.5%[19]。粳高粱中通杂108、龙杂17号、晋杂22号的出酒率较高，而徐州1号的出酒率最低。
　　3 结论
　　（1）10种高粱的品质结合出酒率分析，糯高粱的整体出酒率较高，出酒率较高的高粱品种都具有较高的容重、蛋白质、脂肪、单宁的含量，与前人研究结果相一致。徐州1号的容重虽然也较高，但脂肪含量高达4.89%，单宁含量为2.22%，蛋白质含量也偏高，从而影响了出酒率。高粱是一种适用乳糜泻病人食用的无麸质食品。近年来，乳糜泻和小麦粉不耐受疾病使得消费者对无麸质食品的需求日益增加，可考虑从食品加工等方面对徐州1号进行开发利用。 　　（2）10个高粱品种的直链淀粉、支链淀粉和抗性淀粉含量差异较大。该试验中的抗性淀粉提取采用高粱全粉，高粱研磨后颗粒大小和高粱粉中的蛋白质、单宁、脂肪等成分对抗性淀粉的含量有一定的影响。申瑞玲等[20]研究表明，抗性淀粉在食品中的应用主要基于2个方面，一是健康功效;二是对食品质地和感官特性的影响。抗性淀粉的热稳定性好、持水性差，主要应用于饼干和脆片等低水分食品，不仅起到多种健康生理功效，而且不会影响食物的原有口感和质地，是一种膳食纤维源优选成分。吉杂124和锦杂106的抗性淀粉含量较高且热稳定性好，可应用于食品加工业。
　　（3）10个高粱品种中，粳高粱的糊化温度较糯高粱偏高;粳高粱的崩解值低于糯高粱，表明其溶胀后淀粉颗粒强度大，不易破裂，耐剪切性好;晋杂22号的耐剪切性最好，而徐州1号最差;糯高粱回生值较粳高粱低，赤杂101最高，其中以徐州1号最低，表明糯高粱易糊化，结合对出酒率的分析，用糯高粱酿造清香型大曲白酒时出酒率较粳高粱更高。
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