不同干燥方式對(duì)核桃仁及核桃油理化品質(zhì)的影響

羅 凡，費(fèi)學(xué)謙，郭少海，杜孟浩

(中國林業(yè)科學(xué)研究院 亞熱帶林業(yè)研究所，杭州311400)

我國核桃資源豐富，是核桃生產(chǎn)大國[1]。核桃油中的功能性脂肪酸油酸(18∶1ω-9)、亞油酸(18∶2ω-6)和亞麻酸(18∶3ω-3)含量高，且ω-3與ω-6不飽和脂肪酸比值較好[2]，具有降血脂、預(yù)防心腦血管疾病的作用[3-5]；此外，核桃油還具有提高記憶力[6]、清除自由基、延緩衰老[7-8]等功效。因此，核桃油為繼核桃蛋白、核桃乳之外主要的核桃加工產(chǎn)品。

為了獲得良好的風(fēng)味，核桃油加工中常對(duì)核桃進(jìn)行烘烤處理。核桃本身所含的蛋白質(zhì)、糖、油脂等在高溫有氧的條件下會(huì)發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)所生成的揮發(fā)性產(chǎn)物和非揮發(fā)性產(chǎn)物對(duì)核桃油的風(fēng)味和品質(zhì)有著重要影響。此外，核桃油的品質(zhì)，如酸價(jià)、過氧化值、脂肪酸組成以及抗氧化性都與其烘烤程度有著密切聯(lián)系。因此，研究不同加熱方式及條件對(duì)核桃仁及核桃油品質(zhì)的影響十分必要。王晗琦等[9]以云南三臺(tái)核桃為材料，研究了水煮(100℃，12 min)、烘烤(130℃，38 min)、煎炸(200℃，46 s)3種熱 加工處理對(duì)核桃油氧化、功能性脂肪酸和抗氧化功能成分的影響，發(fā)現(xiàn)處理后核桃油的過氧化值和酸價(jià)均有升高的同時(shí)部分黃酮和總酚含量增加。徐月華等[10]研究發(fā)現(xiàn)隨著核桃仁烘烤溫度升高、時(shí)間延長，核桃油色澤呈加深趨勢(shì)，其酸價(jià)和過氧化值升高，維生素E含量減少，但烘烤對(duì)核桃油主要脂肪酸組成影響不大，且適當(dāng)烘烤有利于增加其氧化穩(wěn)定性。

熱風(fēng)、紅外輻射和微波輻射均為廣泛應(yīng)用的物料干燥工藝。本文以核桃為材料，分別考察了熱風(fēng)、紅外輻射和微波輻射3種干燥方式和條件對(duì)核桃仁以及壓榨核桃油理化品質(zhì)的影響，以期找到影響核桃油氧化穩(wěn)定性等品質(zhì)變化的關(guān)鍵點(diǎn)，為提高核桃深度加工水平，研發(fā)核桃油的科學(xué)加工工藝提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

核桃樣品為2017年成熟新疆阿克蘇“新2”品種。實(shí)驗(yàn)前測(cè)定核桃仁的初始含水率為4.66%，初始含油率為43.11%。

DHG-9140A熱風(fēng)式烘箱，P70F20L-DG(S0)微波爐，MG38CB-AA烤箱，6YY-190自動(dòng)液壓榨油機(jī)，CM-3600A色差儀。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 干燥方式及條件

分別采用熱風(fēng)式烘箱、烤箱和微波爐對(duì)核桃進(jìn)行熱風(fēng)、紅外輻射和微波輻射的干燥處理，處理結(jié)束后自然冷卻至室溫后剝殼，冷藏備用。一部分用于測(cè)定核桃仁的含水率和含油率，其余液壓榨油，測(cè)定核桃油的相關(guān)指標(biāo)。表1為3種干燥方式及條件。

表1 干燥方式及條件

注：在150℃的條件下紅外輻射100 min后核桃仁出現(xiàn)焦糊現(xiàn)象，因此舍棄了該溫度下120 min的處理。

1.2.2 核桃仁理化指標(biāo)測(cè)定

含水率測(cè)定參考GB 5009.3—2016，含油率測(cè)定參考GB 5009.6—2016。

1.2.3 壓榨核桃油理化指標(biāo)的測(cè)定

含水率測(cè)定按照GB 5009.236—2016方法，酸價(jià)的測(cè)定按照GB 5009.229—2016方法，過氧化值的測(cè)定按照GB 5009.227—2016方法，氧化誘導(dǎo)時(shí)間的測(cè)定按照GB/T 21121—2007方法。

色值用CM-3600A色差儀測(cè)定[11]。采用2.54 cm比色，投射，D65照亮，觀察角10°，獲得L*、a*、b*，平行測(cè)定 3 次，其中L*值反映顏色的明亮程度，0 表示黑色，100 表示白色；a*值反映紅色或綠色的程度，a*>0 表示顏色偏紅，a*<0 表示顏色偏綠；b*值反映橙色或藍(lán)色的程度，b*>0 表示顏色偏橙，b*<0 表示顏色偏藍(lán)。

2 結(jié)果與討論

2.1 核桃仁理化指標(biāo)的變化

2.1.1 核桃仁含水率的變化

經(jīng)過不同條件干燥后核桃仁含水率的變化如圖1所示。

從圖1可以看出，3種干燥方式下經(jīng)過不同溫度加熱，核桃仁中含水率隨加熱時(shí)間延長都呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，且隨加熱溫度的升高，下降速度提高；在熱風(fēng)、紅外輻射和微波輻射3種干燥方式中，加熱前期(熱風(fēng)60 min，紅外輻射60 min，微波輻射10 min)水分下降趨勢(shì)線性相關(guān)，其中熱風(fēng)加熱時(shí)，90、120℃和150℃加熱到60 min時(shí)，核桃仁含水率隨加熱時(shí)間下降的線性相關(guān)系數(shù)分別為0.972 4、0.976 3和0.940 4；紅外輻射時(shí)，90、120℃和150℃加熱到60 min時(shí)，核桃仁含水率隨加熱時(shí)間下降的線性相關(guān)系數(shù)分別為0.713 6、0.991 2和0.999 7；微波輻射加熱時(shí)，中低火、中火、中高火和高火下加熱到10 min時(shí)，核桃仁含水率下降的線性相關(guān)系數(shù)分別為0.921 1、0.986 0、0.990 5和0.993 7。在90、120℃和150℃下熱風(fēng)處理核桃120 min，含水率分別從初始的4.66%降至2.27%、0.67%和0.23%，比初始分別下降了51.29%、85.62%和95.06%；紅外輻射后的核桃仁含水率分別降至1.43%、0.37%和0.09%(90 min)，比初始分別下降了69.31%、92.06%和98.07%；微波輻射加熱20 min核桃仁含水率分別下降至1.84%、0.67%、0.52%和0.75%，比初始分別下降了60.51%、85.62%、88.84%和83.91%。由此可見，3種干燥方式的失水效率為微波輻射>紅外輻射>熱風(fēng)。

2.1.2 核桃仁含油率的變化

經(jīng)過不同條件干燥后核桃仁含油率的變化如圖2所示。

從圖2可以看出，經(jīng)過不同條件干燥后，核桃仁的含油率均有不同程度的下降，其中在90、120℃和150℃下熱風(fēng)加熱120 min后，核桃仁的含油率由初始的43.11%分別下降到40.66%、40.41%和40.05%，比初始分別下降了5.68%、6.26%和7.10%；紅外輻射90℃和120℃下加熱120 min后，核桃仁含油率分別從初始的43.11%下降到39.84%和35.33%，比初始分別下降了7.59%和18.05%，150℃加熱90 min后含油率下降到37.91%，比初始下降了12.06%；不同火力微波輻射加熱20 min后，核桃仁含油率分別下降到37.09%、32.87%、33.22%和34.02%，比初始分別下降了13.96%、23.75%、22.94%和21.09%。從結(jié)果可以看出，3種干燥方式核桃仁含油率下降由多到少的順序?yàn)槲⒉ㄝ椛?紅外輻射>熱風(fēng)。

2.2 壓榨核桃油理化指標(biāo)的變化

2.2.1 核桃油含水率的變化

經(jīng)過不同條件干燥后壓榨核桃油含水率變化如圖3所示。

圖3 不同條件干燥后壓榨核桃油含水率的變化

從圖3可以看出，干燥前核桃油的含水率為0.07%，經(jīng)過熱風(fēng)加熱后核桃油的含水率總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，加熱溫度較高(120℃和150℃)時(shí)，含水率下降更明顯，加熱120 min，90、120℃和150℃下核桃油的含水率分別為0.04%、0.03%和0.02%；經(jīng)紅外輻射加熱處理的核桃，在90℃和120℃下核桃油含水率隨加熱時(shí)間延長變化不明顯，加熱120 min核桃油含水率分別降低至0.06%和0.05%，在150℃下核桃油含水率在加熱初期(20 min)下降到0.05%，后續(xù)隨加熱時(shí)間延長核桃油含水率下降不明顯；微波輻射處理的核桃，其壓榨核桃油含水率隨微波強(qiáng)度和加熱時(shí)間變化均不顯著，且加熱20 min后核桃油含水率平均為0.06%，高于前兩種干燥方式，可能是因?yàn)槲⒉ㄝ椛涮幚硇矢?，時(shí)間短所致。從以上結(jié)果可以看出，高溫處理(熱風(fēng)120℃和150℃，紅外輻射150℃)明顯降低核桃油的含水率，低溫處理影響較小，3種干燥方式中微波處理對(duì)核桃油含水率影響不明顯。

2.2.2 核桃油酸價(jià)的變化

核桃經(jīng)過干燥處理后，測(cè)定了其壓榨核桃油的酸價(jià)變化，結(jié)果如圖4所示。

從圖4可以看出，核桃經(jīng)過干燥處理后，其壓榨核桃油的酸價(jià)均呈現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)降低，然后隨加熱時(shí)間的延長趨于平穩(wěn)或略上升的規(guī)律。其中熱風(fēng)處理20 min，90、120℃和150℃下核桃油的酸價(jià)(KOH)從初始的0.591 mg/g分別下降到0.359、0.415 mg/g和0.379 mg/g，分別下降了39.26%、29.78%和35.87%；紅外輻射20 min，90、120℃和150℃下核桃油的酸價(jià)(KOH)從初始的0.591 mg/g分別下降到0.360、0.339 mg/g和0.302 mg/g，分別下降了39.09%、42.64%和48.90%；微波輻射5 min，4種火力下核桃油的酸價(jià)(KOH)分別下降到0.337、0.354、0.384 mg/g和0.362 mg/g，分別下降了42.98%、40.10%、35.03%和38.75%。從結(jié)果可知，經(jīng)過適當(dāng)加熱后核桃油的酸價(jià)都有所降低，這可能是因?yàn)榧訜岷蠛颂矣椭兴纸档突蚪?jīng)過加熱核桃油中的天然抗氧化營養(yǎng)成分的溶出造成的[12]，具體原因有待于進(jìn)一步探索。

2.2.3 核桃油過氧化值的變化

核桃經(jīng)過干燥處理后，測(cè)定了其壓榨核桃油過氧化值的變化，結(jié)果如圖5所示。

圖5 不同條件干燥后核桃油過氧化值的變化

從圖5可以看出，對(duì)核桃短時(shí)間加熱后，其壓榨核桃油的過氧化值呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。熱風(fēng)處理40 min，90、120℃和150℃下核桃油的過氧化值從初始的0.161 g/100 g分別下降到0.075、0.065 g/100 g和0.077 g/100 g，分別下降了53.42%、59.63%和52.17%；紅外輻射20 min，90、120℃和150℃下核桃油的過氧化值從初始的0.161 g/100 g分別下降到0.115、0.097 g/100 g和0.074 g/100 g，分別下降了28.57%、39.75%和54.04%；微波輻射處理5 min，4種火力下核桃油的過氧化值分別下降到0.044、0.047、0.137 g/100 g和0.112 g/100 g，比初始分別下降了72.67%、70.81%、14.91%和30.43%。加熱后期，隨著加熱時(shí)間的延長，熱風(fēng)和紅外輻射低溫(90℃和120℃)處理后核桃油過氧化值趨于穩(wěn)定，可能是加熱時(shí)核桃中天然抗氧化成分變化或產(chǎn)生了部分抗氧化美拉德產(chǎn)物延緩了核桃油中脂肪酸的氧化進(jìn)程[13]；高溫(150℃)處理后核桃油過氧化值有明顯上升趨勢(shì)，其中兩種加熱方式在150℃下加熱90 min，過氧化值分別上升到0.150 g/100 g和0.142 g/100 g；微波輻射10 min后4種火力下核桃油的過氧化值均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，且隨火力升高過氧化值也更高，在20 min時(shí)分別達(dá)到0.049、0.112、0.137 g/100 g和0.168 g/100 g。

2.2.4 核桃油總色差的變化

用L*、a*和b* 3個(gè)數(shù)值可以在一個(gè)三維立體圖中精確表示出一個(gè)顏色的點(diǎn)，用相對(duì)值可以得出和基準(zhǔn)點(diǎn)的差異，即總色差△E=(△a2+△b2+△L2)1/2。以未處理的核桃油為基準(zhǔn)點(diǎn)，不同條件干燥處理后的核桃油的L*、a*和b*值按照公式計(jì)算總色差△E，結(jié)果如圖6所示。

從圖6可以看出，經(jīng)過3種干燥方式處理后，核桃油的顏色與對(duì)照相比都產(chǎn)生了差異，且隨加熱時(shí)間的延長差異越來越顯著，其中熱風(fēng)加熱后，核桃油顏色逐漸發(fā)生變化，尤其是在150℃下，加熱初期核桃油顏色就迅速變化，加熱的最后30 min內(nèi)，顏色變化速度最快；紅外輻射60 min，3種溫度對(duì)核桃油顏色的變化差異不明顯，60 min后，在150℃下核桃油顏色迅速加深；經(jīng)過不同火力的微波輻射后核桃油的顏色逐漸呈現(xiàn)差異，15 min后，采用高火加熱的核桃油顏色迅速加深，與其他火力變化有顯著差異。由此可見，高溫或是高火力對(duì)核桃油顏色的影響較大。

2.2.5 核桃油氧化穩(wěn)定性的變化

經(jīng)過不同條件干燥后壓榨核桃油氧化穩(wěn)定性的變化如圖7所示。

從圖7可以看出，經(jīng)過3種干燥方式處理后，壓榨核桃油的氧化穩(wěn)定性都有所提高，其中熱風(fēng)加熱時(shí)，90、120℃和150℃下核桃油的氧化穩(wěn)定時(shí)間分別從初始的3.12 h最高升高到4.29 h(加熱40 min時(shí))、4.39 h(加熱90 min時(shí))和4.25 h(加熱40 min時(shí))，比初始分別提高了37.5%、40.70%和36.22%；紅外輻射加熱時(shí)，90、120℃和150℃下核桃油的氧化穩(wěn)定時(shí)間最高分別升高到4.44 h(加熱40 min時(shí))、4.83 h(加熱60 min時(shí))和5.39 h(加熱90 min時(shí))，比初始分別提高了42.31%、54.81%和72.76%；微波輻射加熱時(shí)各火力下核桃油的氧化穩(wěn)定時(shí)間最高分別達(dá)到了4.69 h(5 min)、5.0 h(15 min)、4.25 h(15 min)和4.52 h(20 min)，比初始分別提高了50.32%、60.26%、36.22%和44.87%。從結(jié)果可以看出，中低火力加熱后氧化穩(wěn)定時(shí)間先增加后穩(wěn)定或降低，而高火加熱后核桃油的氧化穩(wěn)定時(shí)間呈現(xiàn)持續(xù)升高的趨勢(shì)，可能是加熱產(chǎn)生了具有抗氧化性的美拉德產(chǎn)物。

3 結(jié) 論

考察了熱風(fēng)、紅外輻射和微波輻射3種干燥方式對(duì)核桃仁及核桃油理化品質(zhì)的影響。通過測(cè)定核桃仁含水率、含油率以及壓榨核桃油含水率、氧化穩(wěn)定性、酸價(jià)、過氧化值和色值，探討了干燥方式對(duì)核桃仁及核桃油理化指標(biāo)的影響規(guī)律。結(jié)果表明：經(jīng)過不同溫度加熱核桃仁含水率隨加熱時(shí)間延長均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，3種干燥方式的失水效率為微波輻射>紅外輻射>熱風(fēng)；經(jīng)過不同方式干燥后，核桃仁含油率下降由多到少的順序?yàn)槲⒉ㄝ椛?紅外輻射>熱風(fēng)；熱風(fēng)加熱后核桃油含水率總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，微波輻射處理對(duì)核桃油含水率影響不明顯；核桃經(jīng)干燥處理后，壓榨核桃油的酸價(jià)和過氧化值均呈現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)降低的現(xiàn)象，可能是因?yàn)榧訜岷蠛颂矣椭兴纸档突蚪?jīng)過加熱核桃油中的天然抗氧化營養(yǎng)成分的溶出或美拉德產(chǎn)物等抗氧化物質(zhì)的生成延緩了核桃油中脂肪酸的氧化進(jìn)程；經(jīng)過干燥后，核桃油的顏色隨干燥時(shí)間的延長變化越來越顯著，高溫或高火力加熱核桃后對(duì)核桃油顏色的影響較大；經(jīng)過3種干燥方式處理后，壓榨核桃油的氧化穩(wěn)定性都有所提高，可能是加熱后核桃中溶出的天然抗氧化成分或生成的美拉德產(chǎn)物增加了油脂的抗氧化性。本研究對(duì)探究核桃油氧化穩(wěn)定性的變化機(jī)理以及優(yōu)化核桃加工工藝提供了理論基礎(chǔ)。