青稞（Hordeum vulgare）因在收获期内外颖壳分离和籽粒外露又被称为裸大麦，与大麦、小米、高粱等同属于谷物杂粮[1]。青稞富含β-葡聚糖、γ-氨基丁酸、戊聚糖、酚类化合物等次生代谢产物[2]。主要种植于青海、西藏、云南、四川等地，其品种繁多、资源丰富，具有耐寒、适应性强、生长周期短、抗逆性强等优良特性，逐渐成为有发展前景的经济作物[3]。青稞主要用于食品（糌粑）、饲料、酿造等方面，因其蛋白、淀粉含量与其他啤酒原料接近，可用于啤酒的酿造。研究表明，青稞比大麦发芽速率更快，酒精产量更高，有利于减少酿造时间以及水和能源的消耗[4]。将青稞酿成青稞啤酒，可以明显改善青稞的适口性，最大限度的保留青稞特有的有效成分，使其具有饮料、酒用和保健三重功效，是普通啤酒和青稞啤酒典型特征的完美结合[5]。
目前，国内对青稞麦芽品种及其酿造特性等方面研究不足[6]，且对青稞麦芽挥发性风味化合物的研究鲜有报道。本实验选用黑青稞、甘青4号、柴青1号、肚里黄4种青稞，通过相同的制麦工艺制得青稞麦芽，并利用变异系数法对青稞麦芽理化指标、功能性指标以及挥发性风味化合物进行分析评价，旨在明确4种青稞麦芽的酿造特性和风味特征，进而为育种专家优化青稞品种、酿造商选择适宜的青稞麦芽提供理论参考依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
黑青稞（水分8.52%、蛋白质12.01%、淀粉58.92 mg/g）、甘青4号（水分9.02%、蛋白质9.59%、淀粉56.85 mg/g）、柴青1号（水分10.16%、蛋白质11.28%、淀粉77.05 mg/g）、肚里黄（水分8.70%、蛋白质11.28%、淀粉66.51 mg/g）：由中粮营养健康研究院提供。
大麦β-葡聚糖：上海安谱实验科技股份有限公司；福林酚（分析纯）、芦丁、没食子酸标准品（纯度均＞98%）、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、2,2'-联氮-双-（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）二铵盐（2,2'-azinobis（3-ethylbenzothiazoline）-6-sulfonate，ABTS）（均为分析纯）：上海源叶生物科技有限公司；淀粉酶活性检测试剂盒：北京盒子生工科技有限公司；磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、正己烷、甲醇、浓硫酸、氢氧化钠、盐酸（均为分析纯）：北京化工厂。
1.2 仪器与设备
BGT-12糖化仪：香港塞维斯检测设备科技有限公司；DLFU麦芽粉碎机：大连中汇达科学仪器有限公司；DHG-9140AD电热恒温鼓风干燥箱：中科博达仪器科技有限公司；GC-MS-2020NX气相色谱-质谱联用（gas chromatography mass spectrometry，GC-MS）仪（配备AOC-6000三位一体自动进样器、20 mL固相微萃取（solid-phase microextraction，SPME）、顶空样品瓶及安全瓶盖）、SPME fiber Carboxen/DVB/PDMS固相微萃取头（50/30 μm，2 cm）、UV-1900i紫外分光光度计：岛津企业管理（中国）有限公司；SorvallST 16R台式高速冷冻离心机、Multiskan sky酶标仪：美国Thermo Fisher公司。
1.3 方法
1.3.1 青稞制麦工艺
选择成熟饱满、无破损的青稞200 g，用质量分数0.1%的次氯酸钠溶液浸泡30 min后用去离子水冲洗干净，按照料液比为1∶5（g∶mL）加入去离子水进行浸麦，在发芽的过程中每天喷水使其浸麦度保持在43%。青稞制麦工艺如下：
首先15 ℃浸麦8 h，空气休止16 h，15 ℃浸麦8 h，后16 ℃发芽96 h，发芽完成后进入排潮阶段，即45 ℃、3 h-55 ℃、3 h-65 ℃、3 h-75 ℃、3 h，85 ℃焙焦3 h，之后人工去除麦根于4 ℃保存。
1.3.2 青稞籽粒指标测定
千粒质量、三天发芽率、五天发芽率：按照GB/T 7416—2008《啤酒大麦》的方法测定。
1.3.3 青稞麦芽理化指标测定
水分含量、浸出物、色度、库尔巴哈值和糖化力：按照QB/T 1686—2008《啤酒麦芽》中的方法进行测定；可溶性氮含量：采用凯氏定氮法测定；还原糖含量：采用3,5-二硝基水杨酸（3,5-dinitrosalicylic acid，DNS）法[7]测定；淀粉酶活力：使用boxbio淀粉酶检测试剂盒进行测定。
1.3.4 青稞籽粒和麦芽功能性指标测定
（1）青稞麦芽β-葡聚糖含量：按照QB/T 1686—2008《啤酒麦芽》中刚果红法进行测定。
（2）青稞籽粒和麦芽总多酚化合物的提取
脱脂：称取青稞麦芽粉（或籽粒粉）（过60目筛）10 g，按固液比1∶5（g∶mL）加入正己烷，摇匀，在室温条件下磁力搅拌1 h，过滤，弃去滤液，残渣重复上述步骤3次，收集残渣，在40 ℃条件下烘至质量恒定，得脱脂青稞粉。
提取：准确称取已脱脂的青稞麦芽粉（或籽粒粉）1.0 g，加入20 mL体积分数80%的酸化甲醇（HCl∶甲醇∶水=1∶80∶10；V/V）溶液，混匀，超声提取（60 ℃，超声5 s，间歇8 s，总时间30 min），12 000 r/min常温离心10 min，取上清液即为待测样本。
（3）青稞籽粒和麦芽总多酚含量测定
参照杜艳[8]的方法进行测量，没食子酸标准曲线回归方程为y=3.593 6x-0.010 4，相关系数R2=0.999 7。在波长760 nm处测定吸光度值，再根据标准曲线回归方程计算青稞籽粒和麦芽总多酚含量。
（4）青稞籽粒和麦芽总黄酮含量测定
参照杨希娟等[9]的方法进行测量，芦丁标准曲线回归方程为y=1.243 5x+0.037 5，相关系数R2=0.993 8。在波长510 nm处测定吸光度值，再根据标准曲线回归方程计算青稞籽粒和麦芽总黄酮含量。
（5）青稞籽粒和麦芽花色苷含量测定
采用pH示差法测定花色苷含量，提取液分别用氯化钾-盐酸缓冲液（pH1.0）和乙酸钠-盐酸缓冲液（pH4.5）稀释，平衡1 h后，在波长510 nm和700 nm处测量吸光度值，重复3次。花色苷含量计算公式如下：
式中：ΔA为不同波长处吸光度差值；V反总为反应体系总体积，mL；V提为提取液总体积，mL；ε为花色苷摩尔消光系数，2.69×104 mL/mmol/cm；d1为96孔板光径，0.5 cm；W为样本质量，g；103为单位换算系数，1mmol=103μmol。
（6）抗氧化活性测定
ABTS自由基清除活性测定：参考杜艳[8]的方法；DPPH自由基清除活性测定：参照井璐珍[10]的方法。
1.3.5 青稞麦芽挥发性风味化合物测定
样品制备：参照于淼等[11]的方法并进行适当修改，采用料水比1（青稞麦芽细粉）：8（70 ℃纯净水）（g∶mL）的比例配制麦芽汁。吸取5 mL麦汁于气质瓶中，放入冰箱进行降温处理，待麦汁冷却后，加10 μL质量浓度为8.05 μg/mL的2-甲基-3-庚酮（内标），上机检测。
顶空固相微萃取（headspace solid phase microextraction，HS-SPME）条件：将准备好的顶空测试样品，放置于顶空固相微萃取自动进样系统，60 ℃恒温振荡10 min，插入SPME fiber Carboxen/DVB/PDMS固相微萃取头，60 ℃萃取30 min后拔出，插入进样口，解吸3 min。
气相色谱条件：InertCappure-Wax色谱柱（50m×0.25mm，0.2μm）；载气为99.999%高纯氦气（He），载气流速1.5mL/min；进样口温度250 ℃；解吸时间1 min；升温程序为初始温度40 ℃，保持3 min，以10 ℃/min升至150 ℃，随后以4 ℃/min升至230 ℃，保持8 min；进样量1 μL，不分流进样；溶剂延迟时间3 min。
质谱条件：电子电离源（electron ionization，EI），电子能量70 eV；四极杆温度150 ℃，离子源温度230 ℃，接口温度250 ℃，传输线温度250 ℃，质谱扫描范围：30～500 Da。定性采用全扫描模式（SCAN），定量选择离子监测（select ion monitoring，SIM）模式。
定性定量分析：根据峰面积大小筛选分析总离子图，自动识别信燥比＞200的峰并进行匹配度筛选，基于美国国家标准与技术研究院（national institute of standards and technology，NIST）17数据库对青稞麦芽风味物质进行质谱定性；采用内标法进行定量分析。
1.3.6 综合评分
综合评分参考文献[12]的方法，利用变异法确定各项指标的权重系数，将数据进行标准化处理，对于值越小的指标，标准化之后需要加负号，然后将各指标标准化值与权重相乘，得到综合评分。各指标的变异系数计算公式如下：
式中：Vi为第i项指标的变异系数；σi为第i项指标的标准差；
Xi为第i项指标的平均值。
各项指标的权重计算公式如下：
采用Z-score标准化法对各项指标的数据进行标准化处理，计算公式如下：
式中：Zij为标准化后各项指标；Xij为各项指标实际测量值。
1.3.7 数据处理
采用Excel 2010和IBM SPSS statistic 27软件对数据进行整理，通过单因素方差分析和Duncan多重比较进行显著性分析，结果以“平均值±标准差”形式表示，由Origin 2021软件作图。
2 结果与分析
2.1 青稞籽粒指标分析
青稞在发芽的过程中会吸收周围的水分，使营养物质从胚乳运输到其他组织，促进根和芽的生长。通过测定青稞籽粒指标，将其与常用酿酒大麦进行对比，确定适宜青稞籽粒。4种青稞籽粒指标测定结果见表1。由表1可知，4种青稞籽粒千粒质量≥28.0 g，均符合GB/T 7416—2008《啤酒大麦》标准。甘青4号的三天发芽率为94%，五天发芽率为98%，均达到一级要求。黑青稞、柴青1号和肚里黄的三天发芽率≥85%，五天发芽率≥92%，均达到二级要求。
表1 4种青稞籽粒指标
Table 1 Seed indexes of 4 kinds of highland barley
注：同行不同小写字母表示差异显著（P＜0.05）。下同。
项目 黑青稞 甘青4号 柴青1号 肚里黄千粒质量/g三天发芽率/%五天发芽率/%33.799±0.44c 86±2.65b 92±1.53b 33.887±0.27b 94±3.21a 98±0.58a 39.570±0.24a 85±4.73b 92±0.58b 33.934±0.12c 87±4.04ab 93±2.00b
2.2 青稞麦芽理化指标分析
4种青稞麦芽理化指标的测定结果见表2。
表2 4种青稞麦芽理化指标
Table 2 Physiochemical indexes of 4 kinds of highland barley malt
项目 黑青稞 甘青4号 柴青1号 肚里黄水分含量/%可溶性氮/（mg·mL-1）库尔巴哈值/%色度/EBC浸出率/%蛋白质/%糖化力/WK α-淀粉酶活力/（U·g-1）β-淀粉酶活力/（U·g-1）还原糖/（mg·g-1）4.89±0.00b 0.94±0.00a 37.7±0.71a 4.34±0.00a 82.1±0.12c 13.03±0.20a 101.58±0.18b 44.13±0.80a 4.88±0.00b 0.75±0.00b 38.6±0.03a 4.08±0.005b 85.3±0.13a 10.20±0.00b 122.44±2.51a 40.42±3.94ab 5.35±0.00a 0.72±0.03bc 30.4±1.41b 2.64±0.00d 84.3±0.12b 12.83±0.06a 116.35±3.97a 37.33±0.36b 4.75±0.00c 0.71±0.00c 36.3±0.02a 2.70±0.015c 81.1±0.00d 10.23±0.03b 115.23±0.18a 43.36±1.37a 312.41±2.00a 23.25±0.65c 232.86±1.27c 26.93±0.43a 209.11±4.32d 18.38±0.28d 243.99±8.46b 25.36±0.07b
由表2可知，4种青稞麦芽水分含量≤5.5%，符合QB/T 1686—2008《啤酒麦芽》要求；色度、浸出率、β-淀粉酶活力以及还原糖含量存在显著差异（P＜0.05）。可溶性氮直接影响啤酒的风味、泡沫数量和泡沫稳定性[13]；4种青稞麦芽的可溶性氮含量为0.71～0.94 mg/mL，与大麦麦芽可溶性氮含量（0.59～1.13 mg/mL）[14]相似。库尔巴哈值与蛋白质的溶解度有关，库尔巴哈值越高，说明蛋白质分解越完全[15]；甘青4号麦芽达到二级（38%～47%）要求，其余3款青稞麦芽蛋白质的溶解度稍差。色度是感官的一个重要参数，代表消费者感知的第一属性，对产品属性至关重要；4种麦芽的色度为2.64～4.34 EBC，符合淡色麦芽（≤8 EBC）的要求。浸出率反映了麦芽中可溶于水的物质占麦芽总物质的百分比；4种青稞麦芽的浸出率为81.1%～85.3%，比大麦麦芽的浸出率（78%～82%）稍高，这可能与青稞没有外壳，吸水快，叶芽及根生长迅速有关[16]。麦芽糖化力是指麦芽中淀粉酶将淀粉转化为麦芽糖的能力；4种青稞麦芽糖化力为101.58～122.44 WK，远低于大麦麦芽（≥280 WK），这可能是因为青稞麦芽中淀粉酶活力低于大麦麦芽[17]。α-淀粉酶和β-淀粉酶是麦芽中的主要酶，其酶活力可以评估麦芽淀粉分解能力，在青稞籽粒中，一般无α-淀粉酶存在，而在发芽后，由于赤霉酸的诱导，在糊粉层处产生大量α-淀粉酶；4种青稞麦芽中α-淀粉酶活力为37.33～44.13 U/g，β-淀粉酶活力为209.11～312.41 U/g，均低于大麦麦芽[18]。青稞麦芽中的还原糖主要由葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖和麦芽三糖组成，青稞籽粒中还原糖含量较低，而发芽会激活内源淀粉酶、纤维素酶等活性，促使大量碳水化合物被分解为小分子糖，在后续啤酒酿造中经酵母糖代谢产生酒精和风味化合物[19]；4种青稞麦芽中还原糖含量为18.38～26.93 mg/g。
综上所述，4种青稞麦芽的理化性质各不相同，从库尔巴哈值、浸出率、糖化力和还原糖方面看，甘青4号青稞麦芽酿造特性较好，从可溶性氮、蛋白质、淀粉酶活力方面看，黑青稞麦芽酿造特性较好。
2.3 青稞籽粒和麦芽功能性指标分析
2.3.1 青稞麦芽β-葡聚糖含量分析
青稞中的β-葡聚糖含量位居大麦之首，具有降低胆固醇和低密度血脂含量的功能，是人体营养和健康的重要组成成分[20]。但是叶海生[21]在啤酒酿造过程中发现，麦芽中β-葡聚糖含量过高会对麦汁过滤速度、发酵、啤酒泡沫以及非生物稳定性有重大影响。游茂兰等[22]研究发现，β-葡聚糖对淀粉颗粒有包裹作用，从而延缓或抑制酒精的发酵。4种青稞麦芽的β-葡聚糖含量见图1。由图1可知，4种青稞麦芽之间β-葡聚糖含量存在显著差异（P＜0.05）。其中柴青1号麦芽的β-葡聚糖含量最高，为4 043.36 mg/L；黑青稞麦芽的β-葡聚糖含量最低，为446.88 mg/L；甘青4号和肚里黄麦芽中β-葡聚糖含量分别为2 002.71、1 960.70 mg/L，两者不存在显著差异（P＞0.05）。
图1 4种青稞麦芽β-葡聚糖含量
Fig.1 Content of β-glucan in 4 kinds of highland barley malt
2.3.2 酚类化合物含量分析
啤酒中80%的酚类化合物来自麦芽，在啤酒酿造过程中，麦芽中酚类物质可以与啤酒中的浑浊敏感蛋白质相结合，形成大分子物质析出，从而提高了啤酒的非生物稳定性[23]。黄酮类化合物具有酚类化合物的通性，在啤酒中具有抗氧化的功效。4种青稞籽粒及麦芽总多酚和总黄酮含量见图2。由图2a可知，4种青稞籽粒总多酚含量为1.58～1.87 mg/g，不存在显著差异（P＞0.05）；由图2b可知，4种青稞籽粒总黄酮含量为0.86～1.33 mg/g，其中甘青4号籽粒总黄酮含量最高，且与其他品种之间存在显著差异（P＜0.05）。
图2 4种青稞籽粒及麦芽总多酚（A）和总黄酮（B）含量
Fig.2 Contents of total polyphenols (A) and total flavones (B) in seed and malt of 4 highland barley
经过发芽和干燥后，青稞麦芽中的总多酚含量和总黄酮含量均有提高，这与SHARMAP等[24]研究结果相似。可能是因为麦芽在烘烤和焙焦过程中蛋白质和多糖发生了美拉德反应产生了多酚化合物[25]，也有可能在干燥时，细胞壁成分的降解和游离酚物质的释放增加了酚类化合物的含量[1]。由图2a可知，4种青稞麦芽总多酚含量为1.95～2.21 mg/g，柴青1号麦芽总多酚含量最低，且与其他3款麦芽存在显著差异（P＜0.05）。由图2b可知，4种青稞麦芽总黄酮含量为1.12～1.57 mg/g，其中甘青4号麦芽总黄酮含量最高，与黑青稞和肚里黄麦芽存在显著差异（P＜0.05）。
2.3.3 花色苷含量分析
花色苷易发生氧化和聚合，具有单宁性质，是造成啤酒非生物浑浊的原因之一[26]。4种青稞籽粒及麦芽花色苷含量见图3。由图3可知，4种青稞籽粒花色苷含量为0.32～0.72 μmol/g，而制成青稞麦芽后，花色苷含量大幅度下降，损失率最高超过25%，这可能是因为花色苷易溶于水，在浸麦过程中随水分的除去而流失。
图3 4种青稞籽粒及麦芽花色苷含量
Fig.3 Content of anthocyanins in seed and malt of 4 highland barley
2.3.4 抗氧化活性分析
青稞抗氧化活性主要来自酚类化合物，是有效的抗氧化剂[27]，具有清除活性自由基、螯合铁和抑制脂质过氧化等功能[28]，4种青稞籽粒及麦芽抗氧化活性分析见图4。
图4 4种青稞籽粒及麦芽抗氧化活性
Fig.4 Antioxidant activity in seed and malt of 4 highland barley
由图4可知，4种青稞籽粒及麦芽均具有ABTS和DPPH自由基清除能力，且通过发芽和干燥后ABTS和DPPH自由基清除能力都呈现上升趋势。甘青4号麦芽中ABTS和DPPH自由基清除能力均最高，分别为93.05%、22.22%，这种差异可能与4种青稞中不同形态的酚类物质组成及含量有关。
2.4 青稞麦芽挥发性风味化合物研究
2.4.1 4种青稞麦芽挥发性风味化合物成分特征分析
为研究4种青稞麦芽的挥发性风味化合物特征，利用顶空固相微萃取和GC-MS联用技术对4种青稞麦芽挥发性风味化合物成分进行分析鉴定，选取相似度≥80，并除去烷烃类对青稞麦芽风味影响小的物质，结果见表3。由表3可知，4种青稞共检测到19种挥发性风味化合物，黑青稞、甘青4号、柴青1号、肚里黄麦芽分别检测到12、13、11、11种。其中，醛类4种，醇类7种，酚类2种，酮类3种，呋喃类1种，酯类2种，共同的特征风味物质有5种：3,5-二叔丁基苯酚、香叶基丙酮、2-正戊基呋喃、邻苯二甲酸二异丁酯、2,2,4-三甲基戊二醇异丁酯。
表3 4种青稞麦芽挥发性风味化合物GC-MS分析结果
Table3 Results of volatile flavor compounds in 4 kinds of highland barley malt analyzed by GC-MS
种类 CAS 化合物 香气特征78-84-2 590-86-3 66-25-1 122-78-1 71-41-0 111-27-3 112-53-8 3391-86-4 104-76-7 2051-33-4 143-8-8 7786-61-0 1138-52-9醛类醇类烤香味坚果味青草味蜂蜜味奶油味、灼烧味果香味花香味蘑菇味、青草味草香、玫瑰香酚类异丁醛异戊醛正己醛苯乙醛正戊醇正己醇月桂醇蘑菇醇2-乙基己醇四氢薰衣草醇1-壬醇2-甲氧基-4-乙烯苯酚3,5-二叔丁基苯酚玫瑰、甜橙香香辛料味酚类香味含量/（μg·L-1）黑青稞 甘青4号 柴青1号 肚里黄7.24±0.49 31.00±0.92 47.62±4.31-5.16±2.01 12.74±5.10 191.62±57.45 10.05±1.35 20.86±3.54-- --- - -15.54±1.82 18.98±0.97-- - - -7.68±0.46 16.54±1.29 42.16±3.39 7.10±1.36 6.53±0.14-35.91±1.69 9.11±0.04—— - -26.96±1.47 271.97±51.47-37.47±3.99 39.75±7.62--10.01±0.73 4.65±0.30 11.69±4.15 14.73±2.52-24.10±4.55 27.39±3.01 16.99±3.52
续表
注：“-”表示未检出。香气特征从http://www.femaflavor.org/flavor-library查阅。
呋喃类酯类种类 CAS 化合物 香气特征127-43-5 513-86-0 3796-70-1 3777-69-3 112-53-8 6846-50-0酮类β-甲基紫罗兰酮3-羟基-2-丁酮香叶基丙酮2-正戊基呋喃邻苯二甲酸二异丁酯2,2,4-三甲基戊二醇异丁酯花香黄油、奶油味青甜味果香、花香味马铃薯味含量/（μg·L-1）黑青稞 甘青4号 柴青1号 肚里黄--21.88±3.54 16.82±3.09 11.57±1.22 46.17±2.35 48.06±6.93 9.57±3.56-43.27±1.84 11.69±0.07 27.60±4.60 56.21±1.40--31.52±3.13 8.15±0.16 50.88±5.25 72.39±4.35 33.36±7.95 85.86±2.75 13.28±1.55 48.50±2.58 71.78±1.70
青稞麦芽中的风味物质来源于烘烤过程中的美拉德反应和史垂克降解[11]。醇类化合物是麦芽中淀粉和纤维素热降解的结果[29]，醛类化合物是某些氨基酸和脂肪酸的氧化产物。由表3可知，在青稞麦芽中，醇、醛类化合物种类最多，主要呈现花香、果香、坚果和烤香等风味特点；苯乙醛、蘑菇醇只存在于甘青4号麦芽中，可以赋予麦芽蜂蜜味和蘑菇味，1-壬醇只存在于肚里黄麦芽中，可以赋予麦芽玫瑰、甜橙香味。酮类化合主要来源于脂肪氧化和氨基酸降解[30]。4种麦芽中共有的酮类化合物是香叶基丙酮，可为青稞麦芽带来香甜味。呋喃类化合物是4种麦芽中共有的化合物，2-正戊基呋喃是亚油酸的氧化产物，它的阈值较低，且具有果香、花香味等风味特性，同时也是米饭和馒头的关键风味化合物[31]。酯类化合物合成与不饱和脂肪酸密切相关，可以通过制麦工艺调整控制不饱和脂肪酸的积累来影响麦芽中酯类化合物含量，使得麦芽中的酯类化合物更加丰富。酯类化合物在4种麦芽中含量较高，主要包括邻苯二甲酸二异丁酯和2,2,4-三甲基戊二醇异丁酯，为青稞麦芽带来马铃薯风味。
综上所述，品种不同能明显影响麦芽中风味化合物的种类和含量，4种青稞麦芽的风味形成受到醛类、醇类、酯类化合物的影响较大，而酚类、酮类、呋喃类对青稞麦芽的风味影响较小。
2.4.2 基于挥发性风味化合物4种青稞麦芽主成分分析
主成分分析（principal components analysis，PCA）是一种通过降维将多个变量变为少数综合变量，用简化的数据反应原始变量的大部分信息的统计方法，可以同时将多个变量进行图形化分析[32]。为确定4种青稞麦芽之间的差异以及导致这些差异的特征风味化合物，使用PCA对表3中19种风味化合物进行降维处理，共提取出3个特征值＞1的主成分（PC），其中PC1和PC2的方差贡献率分别为43.55%和36.05%，累计方差贡献率为79.60%，说明前两个主成分足以解释4种青稞麦芽挥发性风味化合物特征。
基于挥发性风味化合物4种青稞麦芽主成分分析得分图和载荷图见图5。由图5a可知，4种青稞麦芽分别位于三个明显不同的区域，其中肚里黄位于PC1的正半轴，甘青4号、柴青1号、黑青稞位于PC1的负半轴，说明肚里黄麦芽与其他3种麦芽的风味差异较大，基于PCA结果，4种青稞麦芽可以很好的区分。由图5b可知，肚里黄麦芽风味综合表征点位于第4象限，与3-羟基-2-丁酮、2-甲氧基-4-乙烯苯酚、1-壬醇、香叶基丙酮、正戊醇、2-正戊基呋喃相关性较高，主要呈现奶油味、香辛料味、玫瑰味、青甜味、果香味等。甘青4号麦芽风味综合表征点位于第3象限，与正己醛、蘑菇醇、苯乙醛、β-甲基紫罗兰酮相关性较高，主要呈现青草味、蜂蜜味、花香味等。柴青1号和黑青稞麦芽风味综合表征点位于第2象限，与异丁醛、异戊醛、月桂醇、四氢薰衣草醇相关性较高，主要呈现烤香味、坚果味、花香味等。
图5 基于挥发性风味化合物4种青稞麦芽主成分分析得分图（a）和载荷图（b）
Fig.5 Score chart (a) and load chart (b) of principal components analysis of 4 kinds of highland barley malt based on volatile flavor compounds
4种青稞麦芽挥发性风味化合物主成分得分表见表4。由表5可知，4种青稞麦芽挥发性风味化合物主成分得分为肚里黄＞柴青1号＞黑青稞＞甘青4号。
表4 4种青稞麦芽挥发性风味化合物主成分得分
Table 4 Score of principal components of volatile flavor compounds in 4 kinds of highland barley malt
青稞品种 PC1（43.6%） PC2（36.1%） 得分 平均值/排名黑青稞-0.473/3甘青4号-2.225/4柴青1号1.180/2肚里黄-1.30-1.36-1.20-3.08-2.66-2.55-0.58-0.73-0.16 4.04 4.77 4.80-0.18 0.62 0.29-3.46-2.54-2.48 4.16 3.32 4.10-1.36-0.83-1.62-0.632-0.369-0.419-2.592-2.077-2.007 1.249 0.880 1.410 1.270 1.780 1.508 1.520/1
表5 4种青稞麦芽各指标权重
Table 5 Weight of various indexes of 4 kinds of highland barley malt
指标 标准差 平均值 变异系数 权重水分浸出率色度库尔巴哈值糖化力β-葡聚糖总多酚总黄酮花色苷还原糖α-淀粉酶β-淀粉酶挥发性风味化合物0.263 1.939 0.896 3.691 8.802 1 476.211 0.162 0.189 0.059 3.719 3.098 44.333 0.957 4.968 83.188 3.440 35.778 113.900 2 113.415 2.171 1.383 0.080 23.480 41.310 249.593 11.750 0.053 0.023 0.260 0.103 0.077 0.698 0.075 0.137 0.738 0.158 0.075 0.178 0.081 0.020 0.009 0.098 0.039 0.029 0.263 0.028 0.052 0.278 0.060 0.028 0.067 0.031
2.4.3 4种青稞麦芽的加权综合评分
以青稞麦芽的水分、浸出率、色度、库尔巴哈值、糖化力、β-葡聚糖、多酚、黄酮、花色苷、还原糖、α-淀粉酶、β-淀粉酶和挥发性风味化合物为指标，运用变异系数法计算各项指标的平均值、标准差和变异系数，进而得出各指标的权重，结果见表5。由表5可知，花色苷、β-葡聚糖、库尔巴哈值、β-淀粉酶和还原糖所占权重较大，对青稞麦芽的酿造特性具有重大影响。
将4种青稞麦芽所得的13项指标进行标准化，将标准化值与各指标的权重相乘得到综合评分，结果见表6。由表6可知，甘青4号麦芽的酿造特性评分最高，为0.612 8，其次是肚里黄麦芽和黑青稞麦芽，综合评分分别为0.319 6和0.284 9，柴青1号麦芽的酿造特性最差，综合评分为-0.002。
表6 4种青稞麦芽的酿造特性评价
Table 6 Evaluation of brewing characteristics of 4 kinds of highland barley malt
指标 黑青稞 甘青4号 柴青1号 肚里黄水分浸出物色度库尔巴哈值糖化力β-葡聚糖多酚黄酮花色苷还原糖α-淀粉酶β-淀粉酶挥发性风味化合物综合评分/排名-0.016 6 0.021 1 0.031 8 0.069 2 0.000 8-0.039 8 0.048 7 0.000 8 0.000 8 0.045 3 0.037 4 0.034 4 0.051 0 0.284 9/3-0.017 6 0.084 4 0.022 3 0.078 1 0.078 5-0.004 7 0.078 9 0.078 7 0.054 3 0.079 0-0.002 6-0.017 5 0.101 0 0.612 8/1 0.008 5 0.016 2-0.015 6 0.000 7 0.000 6 0.020 3 0.000 5 0.000 5 0.000 5 0.000 5-0.018 3-0.016 9 0.000 5-0.002 0/4-0.008 6 0.000 8-0.010 1 0.056 9 0.052 2-0.000 3 0.052 6 0.056 7 0.054 9 0.065 2 0.001 0-0.002 7 0.001 0 0.319 6/2
3 结论
本实验以4种不同品种青稞为原料，通过相同制麦工艺制得麦芽，并对其麦芽籽粒指标，理化指标、功能性指标和挥发性风味化合物进行检测及分析。从4种青稞籽粒指标方面分析，4种青稞籽粒三天发芽率、五天发芽率、千粒质量均符合相关标准。从理化指标方面分析，4种青稞麦芽的库尔巴哈值、糖化力低于大麦麦芽，而浸出率普遍高于大麦麦芽，黑青稞麦芽具有较高的α-淀粉酶和β-淀粉酶活力，甘青4号麦芽具有较高的还原糖含量。从功能性指标方面分析，除黑青稞麦芽外，其余3种青稞麦芽中β-葡聚糖含量较高，甘青4号麦芽中总多酚含量、总黄酮含量、DPPH自由基清除能力和ABTS自由基清除能力均居于首位。基于挥发性风味化合物4种麦芽主成分分析得出，整体风味得分为肚里黄＞柴青1号＞黑青稞＞甘青4号。基于变异系数法对4种青稞麦芽酿造特性进行综合评分，结果表明，甘青4号＞肚里黄＞黑青稞＞柴青1号。综上，甘青4号为最佳青稞麦芽酿造品种，为酿酒师选择合适的青稞麦芽酿造啤酒提供理论指导。
[1]GALLEGOS-INFANTE J A, ROCHA-GUZMAN N E, GONZALEZLAREDO R F,et al.Effect of processing on the antioxidant properties of extracts from Mexican barley(Hordeum vulgare)cultivar[J].Food Chem,2009,119(3):903-906.
[2]ZHANG K Z, YANG J G, QIAO Z W, et al.Assessment of β-glucans,phenols,flavor and volatile profiles of hulless barley wine originating from highland areas of China[J].Food Chem,2019,293:32-40.
[3] GUO T L, HORVATH C, CHEN L, et al.Understanding the nutrient composition and nutritional functions of highland barley(Qingke): A review[J].Trends Food Sci Tech,2020,103:109-117.
[4]AGU R C,BRINGHURST T A,BROSNAN J M,et al.Potential of hullless barley malt for use in malt and grain whisky production[J].J I Brewing,2009,115(2):128-133.
[5]弭孝涛，吕爱霞，耿靖玮，等.上面发酵青稞啤酒糖化工艺研究[J].中国酿造，2010，29（11）：73-75.
[6]于佳俊，张玉红，薛洁，等.啤酒酿造中青稞深加工产品的应用探究[J].中外酒业·啤酒科技，2019（9）：37-40.
[7]赵凯，许鹏举，谷广烨.3,5-二硝基水杨酸比色法测定还原糖含量的研究[J].食品科学，2008，29（8）：534-536.
[8]杜艳.青稞蛋白-多酚相互作用机制及复合物应用研究[D].无锡：江南大学，2023.
[9]杨希娟，党斌，徐菲，等.不同粒色青稞酚类化合物含量与抗氧化活性的差异及评价[J].中国粮油学报，2017，32（9）：34-42.
[10]井璐珍.不同色泽青稞及发芽青稞中酚类物质的定性定量分析及抗氧化活性研究[D].杨凌：西北农林科技大学，2019.
[11]于淼，马明娟，毋思敏，等.六款特种麦芽风味物质和感官特性分析[J].食品工业科技，2020，41（20）：246-250，265.
[12]廖超，谢勇，覃小丽，等.不同干燥方式对发芽青稞活性成分的影响[J].食品与发酵工业，2020，46（21）：139-146.
[13]YANG H R,ZONG X Y,XU Y C,et al.Efficient fermentation of very high-gravity worts by brewer's yeast with wheat gluten hydrolysates and their ultrafiltration fractions supplementations[J].LWT-Food Sci Technol,2019,106:151-157.
[14]吕亮杰，杜丽杰，郭元世，等.大麦麦芽品质性状的基因型差异及相关性[J].麦类作物学报，2014，34（2）：240-247.
[15]管敦仪.啤酒工业手册[M].北京：中国轻工业出版社，2018：65-67.
[16]弭孝涛.青稞啤酒酿造工艺的研究[D].济南：齐鲁工业大学，2011.
[17]范冬雪，李林林，张东，等.淀粉酶水平与青稞全粉及青稞麦芽糖化力的相关性分析[J].食品科技，2014，39（3）：102-105，111.
[18]李利霞.制麦工艺对燕麦麦芽品质的影响研究[D].杨凌：西北农林科技大学，2013.
[19]JIANG L J,SONG J L,QI M M,et al.Carbon and nitrogen sources consumption by ale and lager yeast strains:a comparative study during fermentation[J].Appl Microbiol Biot,2023,107(22):6937-6947.
[20]GUNJAN M,SUMATHI S,BABY J.Extraction and Isolation of β-glucan from grain sources-A review[J].J Food Sci,2017,82(7):1535-1545.
[21]叶海生.β-葡聚糖对啤酒酿造过程的影响及控制[J].啤酒科技，2007（12）：47-48.
[22]游茂兰，邓婧，覃小丽，等.β-葡聚糖对传统青稞酒发酵的影响[J].食品与发酵工业，2019，45（10）：149-154.
[23]林琳.多酚物质对啤酒非生物稳定性影响的研究[D].青岛：青岛科技大学，2010.
[24]SHARMA P,GUJRAL S H.Antioxidant and polyphenol oxidase activity of germinated barley and its milling fractions[J].Food Chem,2010,120(3):673-678.
[25]CARVALHO O D,CURTO F A,GUIDO F L.Determination of phenolic content in different barley varieties and corresponding malts by liquid chromatography-diode array detection-electrospray ionization tandem mass spectrometry[J].Antioxidants,2015,4(3):563-576.
[26]酒花多酚-潜在的啤酒风味和风味稳定物质[J].啤酒科技，2007（5）：48-52，57.
[27]KADIRI O.A review on the status of the phenolic compounds and antioxidant capacity of the flour:Effects of cereal processing[J].Int J Food Prop,2017,20(sup1):S798-S809.
[28]GE X Z, JING L Z, ZHAO K, et al.The phenolic compounds profile,quantitative analysis and antioxidant activity of four naked barley grains with different color[J].Food Chem,2021,335:127655.
[29]YAHYA H,LINFORTH S R,COOK J D.Flavor generation during commercial barley and malt roasting operations:A time course study[J].Food Chem,2014,145:378-387.
[30]张一，李小燕，牛丽敏，等.4种单一麦芽威士忌特征风味成分解析[J].食品科学，2024，45（5）：111-117.
[31]SIK D Y, KYU-SEONG L, O-YOUNG J, et al.Characterization of volatile aroma compounds in cooked black rice[J].J Agr Food Chem,2008,56(1):235-240.
[32]KIM S,LEE S,BANG E,et al.Comparative evaluation of flavor compounds in fermented green and roasted coffee beans by solid phase microextraction-gas chromatography/mass spectrometry[J].Flavour Frag J,2019,34(5):365-376.