核桃飲料加工工藝優(yōu)化

李明娟 ，張雅媛 ,*，游向榮 ，周 葵 ，王 穎 ，衛(wèi) 萍

（1.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣西 南寧 530007；2.廣西果蔬貯藏與加工新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530007；3.廣西香蕉保鮮與加工工程技術(shù)研究中心，廣西 南寧 530007）

核桃營(yíng)養(yǎng)豐富，脂質(zhì)含量高達(dá)60%～70%，蛋白質(zhì)含量達(dá)15%～20%，核桃蛋白含有18 種氨基酸，其中8 種為人體必需氨基酸，含量接近聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO) 和世界衛(wèi)生組織（WHO ) 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)[1]，消化率高達(dá)85%，屬于優(yōu)質(zhì)植物蛋白[2]；此外，核桃還含有大量的碳水化合物及鈣、磷、鐵、鎂等多種人體所需礦物質(zhì)和微量元素，各種維生素、胡蘿卜素、核黃素、磷脂、煙酸、尼克酸等也十分豐富[3]，賦予核桃極強(qiáng)的抗氧化能力[4]，具有抗衰老、抗癌、預(yù)防神經(jīng)退變、強(qiáng)身補(bǔ)腦、增強(qiáng)記憶力等作用[5-8]，具有極高的營(yíng)養(yǎng)保健和藥理功效，被稱為“長(zhǎng)壽果”，極受消費(fèi)者青睞。

近年來，隨著消費(fèi)者對(duì)健康、營(yíng)養(yǎng)膳食的日益關(guān)注，植物蛋白飲料在市場(chǎng)上越來越暢銷[9]。以核桃為原料，研究開發(fā)口感爽滑、風(fēng)味濃郁、營(yíng)養(yǎng)豐富、易于吸收的飲料產(chǎn)品，可充分利用核桃的營(yíng)養(yǎng)保健價(jià)值，利于更好地開發(fā)利用核桃蛋白資源[10]，廣泛適合嬰幼兒、青少年和中老年人飲用，且能有效緩解核桃鮮果因采后呼吸強(qiáng)度大、含水量高、不飽和脂肪酸豐富、酶活性較高而引起的果仁易失水、哈敗、霉變等不耐貯藏現(xiàn)象[11]，市場(chǎng)前景廣闊。

然而，核桃仁外面有一層薄且緊密的褐色外衣，影響飲料產(chǎn)品的色澤，還會(huì)產(chǎn)生苦澀口感；核桃飲料是由蛋白質(zhì)、脂肪、卵磷脂等成分組成的復(fù)雜乳狀液，且核桃蛋白以球蛋白為主，水溶性和熱穩(wěn)定性差，在貯藏過程中，產(chǎn)品很容易出現(xiàn)沉淀、分層等不穩(wěn)定現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量[12-14]。因此，去皮、打漿、提高產(chǎn)品穩(wěn)定性及品質(zhì)是核桃飲料加工中的關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)，以往的研究并沒有提出系統(tǒng)的工藝方法。該文以廣西本地核桃為原料制備飲料，采用單因素及正交試驗(yàn)從核桃仁去皮、打漿、調(diào)配和穩(wěn)定性工藝等方面進(jìn)行系統(tǒng)研究，獲得具有良好穩(wěn)定性的核桃飲料產(chǎn)品，為促進(jìn)廣西地方核桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供一定的技術(shù)指導(dǎo)，并為企業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

核桃：采自廣西河池市鳳山縣；白砂糖、植脂末：食品級(jí)，市售；蔗糖脂肪酸酯（HLB=15）、單甘酯、果膠、羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）、黃原膠、微晶纖維素：食品級(jí)，購(gòu)于河南圣斯德實(shí)業(yè)有限公司；食用級(jí)NaOH：購(gòu)于廣西南寧泰諾生物工程有限公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

JYL-Y20 型破壁打漿機(jī)，JM-L50 型膠體磨，NH300型色差儀，TG16-WS 型臺(tái)式高速離心機(jī)，JRJ300-I 型高速剪切乳化機(jī)，GYB60-6S 型高壓均質(zhì)機(jī)，其他儀器設(shè)備為實(shí)驗(yàn)室常用儀器設(shè)備。

1.2 方法

1.2.1 核桃飲料加工工藝流程

1.2.2 操作要點(diǎn)

1.2.2.1 核桃仁去殼、去皮

選擇外殼完整、無(wú)蟲蛀、核桃仁含水量低于2.5%的干核桃，去殼后，將核桃仁放入一定質(zhì)量濃度的熱氫氧化鈉溶液中熱燙數(shù)分鐘，撈出后置于水龍頭下沖洗，直至核桃仁外表那層薄且緊密的褐色皮脫除。

1.2.2.2 漂洗、打漿、過濾

將去皮后的核桃仁用清水浸泡數(shù)次至中性，加一定溫度的蒸餾水打漿數(shù)分鐘過濾后備用。

1.2.2.3 調(diào)配

打漿后以核桃漿為原料，添加白砂糖和植脂末進(jìn)行調(diào)配后制備成飲料。

1.2.2.4 乳化、均質(zhì)、殺菌

核桃飲料中添加增稠劑、乳化穩(wěn)定劑進(jìn)行乳化、均質(zhì)，然后進(jìn)行巴氏滅菌，再灌裝即得成品。

1.2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.3.1 核桃仁去皮工藝的研究

（1）采用食用級(jí)NaOH 溶液對(duì)核桃仁進(jìn)行去皮處理，在熱燙溫度為80 ℃、熱燙時(shí)間為2.0 min 條件下，考察不同NaOH 溶液濃度（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%）對(duì)核桃仁去皮難易程度、脫皮率以及核桃仁打漿后色度L*值的影響；（2）在NaOH 溶液濃度為0.4%、熱燙時(shí)間為2.0 min 條件下，考察熱燙溫度（60、70、80、90、100 ℃）對(duì)核桃仁去皮難易程度、脫皮率以及核桃仁打漿后色度L*值的影響；（3）在NaOH 溶液濃度為0.4%、熱燙溫度為90 ℃條件下，考察熱燙時(shí)間（0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 min）對(duì)核桃仁去皮難易程度、脫皮率以及核桃仁打漿后色度L*值的影響。去皮后隨機(jī)稱取 100 g 核桃仁，按料液比為 1∶20（g/g）添加常溫水，打漿5 min，測(cè)定核桃漿色度L*值。

1.2.3.2 核桃打漿工藝的研究

將去皮的核桃仁用清水漂洗數(shù)次至中性，每個(gè)處理隨機(jī)稱取100 g 核桃仁，進(jìn)行打漿工藝研究。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以料液比、打漿用水溫度和打漿時(shí)間為主要因素，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，各因素及水平如表1 所示，以核桃漿感官評(píng)價(jià)及色度L*值為考核指標(biāo)，確定最優(yōu)打漿工藝參數(shù)。

表1 打漿工藝正交試驗(yàn)因素及水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment for pulping

1.2.3.3 核桃飲料調(diào)配配方的研究

在步驟“1.2.3.2”確定的最佳打漿工藝條件下，將核桃仁進(jìn)行打漿，打漿后以核桃漿為原料，輔以白砂糖和植脂末進(jìn)行調(diào)配后制備成飲料，進(jìn)行飲料感官品質(zhì)（色澤、風(fēng)味、口感、組織狀態(tài)）評(píng)價(jià)，以感官評(píng)分為考察指標(biāo)（見表3），確定白砂糖和植脂末的添加量。

1.2.3.4 核桃飲料穩(wěn)定性的研究

在前期單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，篩選出復(fù)配增稠劑（果膠∶CMC-Na∶黃原膠=4∶1∶0.8，質(zhì)量比，下同）、復(fù)配乳化劑（蔗糖脂肪酸酯∶單甘酯=3∶1）和微晶纖維素進(jìn)行三因素三水平正交試驗(yàn)，具體因素水平見表2，以離心沉淀率為考核指標(biāo)，對(duì)核桃飲料穩(wěn)定性進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化試驗(yàn)。

表2 穩(wěn)定性正交試驗(yàn)因素及水平Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment for walnut beverage stability

1.2.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.4.1 脫皮率

采用肉眼觀察法，直接觀察核桃仁在水龍頭下沖洗后脫皮部分占總果皮的百分率。

1.2.4.2 核桃漿色度值

利用NH300 型色差儀測(cè)定核桃漿色度L*值（L*值為核桃漿亮度，0 代表黑色，100 代表白色），分析核桃漿色度，L*值越大表示核桃漿色澤越白，每個(gè)樣品重復(fù)3 次，取平均值。

1.2.4.3 核桃飲料感官品質(zhì)評(píng)價(jià)

由經(jīng)過專門培訓(xùn)的8 名科技人員組成評(píng)價(jià)小組，對(duì)核桃飲料進(jìn)行感官品質(zhì)評(píng)價(jià)并評(píng)分，取平均值為最終得分，具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 核桃飲料感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Sensory score standard of walnut beverage

1.2.4.4 核桃飲料離心沉淀率

稱取核桃飲料50 g 放入離心管中，6 000 r/min 離心15 min，棄去上浮的乳析層和中間的乳清層，稱量沉淀物的質(zhì)量，每個(gè)樣品重復(fù)3 次，取平均值[15]。離心沉淀率公式如下：

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 軟件和DPS 7.05 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 核桃去皮工藝研究

2.1.1 NaOH 濃度對(duì)核桃去皮效果的影響

由表4 可知，隨著NaOH 濃度的不斷升高，核桃去皮難易程度由難到易，脫皮率不斷升高，核桃漿色度L*值先升高后降低。當(dāng)NaOH 濃度為0.1%時(shí)，核桃仁去皮難，脫皮率約為65%，因?yàn)榈蜐舛鹊膲A液不能溶解核桃仁中的果膠層，達(dá)不到去皮的目的，皮里的色素影響了打漿后的顏色，L*值顯著低于其他處理組（P＜0.05）；NaOH 濃度為 0.2%時(shí)，去皮較難，脫皮率為75%，有部分縫隙里的皮未能完全被水龍頭的水沖洗去除，導(dǎo)致打漿后顏色較暗，L*值相對(duì)較低；堿液濃度升高到0.4%時(shí)容易去皮，脫皮率達(dá)到95%，與0.3%濃度處理組L*值差異不顯著；NaOH 濃度升高至0.5%，幾乎能全部脫皮，去皮非常容易，但核桃漿L*值明顯降低，因?yàn)檫^高堿液濃度對(duì)核桃仁具有一定的腐蝕性，色澤褐變加深。因此，選用0.4%NaOH 濃度為宜。

表4 NaOH 溶液濃度對(duì)核桃去皮難易程度及色度L*值的影響Table 4 Effects of NaOH concentration on peeling and chromatic value L*of walnut

2.1.2 熱燙溫度對(duì)核桃去皮效果的影響

由表5 可知，隨著熱燙溫度不斷升高，核桃仁去皮由難變易，脫皮率逐漸升高，核桃漿色度L*值基本呈不斷升高的變化趨勢(shì)。熱燙溫度為60～80 ℃，核桃仁去皮難，脫皮率為60%～80%，有不同程度的褐色薄皮殘留，尤其是縫隙里面的皮有殘留而影響核桃漿的顏色；熱燙溫度為90 ℃，去皮容易，脫皮率達(dá)95%，核桃漿色度L*值顯著升高；熱燙溫度升至100 ℃時(shí)，去皮非常容易，脫皮率與90 ℃基本一樣，打漿后的L*值與90 ℃處理組差異不顯著，考慮到溫度過高會(huì)引起核桃仁蛋白發(fā)生水解和變性，選擇熱燙溫度為90 ℃。

表5 熱燙溫度對(duì)核桃去皮難易程度及色度值的影響Table 5 Effects of blanching temperature on peeling and chromatic value L*of walnut

2.1.3 熱燙時(shí)間對(duì)核桃去皮效果的影響

由表6 可知，隨著熱燙時(shí)間不斷延長(zhǎng)，核桃仁去皮由難到易，脫皮率不斷升高，核桃漿色度L*值不斷上升。由于核桃仁組織結(jié)構(gòu)較緊密，且有很多縫隙，吸收堿液的速度相對(duì)較慢，熱燙時(shí)間小于1.0 min，去皮難且效果差，脫皮率低于80%，核桃仁表面褐色薄衣未完全除去，導(dǎo)致打漿后色度L*值顯著偏低（P＜0.05）；熱湯時(shí)間為3.0 min 以上，去皮容易，脫皮率高達(dá)98%，去皮效果好，打漿后的L*值差異不大，但若浸泡太久則會(huì)引起堿液殘留多，不利于食品安全。因此，綜合考慮，選擇熱燙時(shí)間為3.0 min。

表6 熱燙時(shí)間對(duì)核桃去皮難易程度及色度值的影響Table 6 Effects of blanching time on peeling and chromatic value L*of walnut

2.2 核桃打漿工藝優(yōu)化

在前期單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以核桃漿感官評(píng)價(jià)和色度L*值為考核指標(biāo)，設(shè)計(jì)料液比、打漿用水溫度和打漿時(shí)間進(jìn)行正交試驗(yàn)，優(yōu)化確定最佳打漿工藝條件。由表7 可知，極差R值大小為A＞B＞C，即打漿工藝條件對(duì)核桃漿L*值的影響因素主次順序?yàn)榱弦罕龋敬驖{用水溫度＞打漿時(shí)間；由k值可知，最佳組合條件為A2B2C3，即料液比為 1∶20（g/g）、打漿溫度80 ℃、打漿時(shí)間6 min，該組合即為試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的試驗(yàn)號(hào)5，在此工藝條件下制備的核桃漿L*值最高為70.39，顯著高于其他試驗(yàn)號(hào)L*值（P＜0.05），色澤相對(duì)最白，具有核桃風(fēng)味，口感純正、細(xì)膩。

2.3 核桃飲料調(diào)配配方確定

打漿后的核桃漿，通過添加白砂糖和植脂末后制備成飲料來達(dá)到消費(fèi)者喜歡的口感和風(fēng)味要求。由表8 調(diào)配結(jié)果顯示，添加5%白砂糖和0.2%植脂末調(diào)配制備出來的核桃飲料的色澤、風(fēng)味、口感和組織狀態(tài)較好，口感潤(rùn)滑，具有核桃風(fēng)味和奶香味，流動(dòng)性好，感官評(píng)分最高為80.25 分，顯著高于其他添加組合（P＜0.05）。

2.4 核桃飲料穩(wěn)定性優(yōu)化

離心沉淀率（Centrifugal sedimentation rate，SR）是反映飲料穩(wěn)定性的一個(gè)重要指標(biāo)，離心沉淀率越小，產(chǎn)品穩(wěn)定性越好[16]。以核桃飲料離心沉淀率為考核指標(biāo)，在大量單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，篩選出復(fù)配增稠劑（果膠∶CMC-Na∶黃原膠=4∶1∶0.8）、復(fù)配乳化劑（蔗糖脂肪酸酯:單甘酯=3:1）和微晶纖維素，進(jìn)行三因素三水平正交優(yōu)化試驗(yàn)。由表9 正交試驗(yàn)結(jié)果中各因素的R和k值大小可知，極差R值大小為A＞C＞B，說明復(fù)合穩(wěn)定劑中復(fù)配增稠劑對(duì)核桃飲料離心沉淀率影響最大，其次為微晶纖維素，最后是復(fù)配乳化劑；據(jù)k的最小值確定最優(yōu)水平為A2B1C2，該組合即為試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的試驗(yàn)號(hào)4，即0.06%復(fù)配增稠劑（果膠∶CMC-Na∶黃原膠=4∶1∶0.8）、0.10%復(fù)配乳化劑（蔗糖脂肪酸酯:單甘酯=3∶1）和0.15%微晶纖維素，在此工藝條件下制備的核桃飲料為乳白色，具有較濃郁的核桃風(fēng)味，口感細(xì)膩，離心沉淀率最小為0.95%，產(chǎn)品穩(wěn)定性良好。

表7 打漿工藝正交試驗(yàn)結(jié)果Table 7 The results of orthogonal experiment for pulping

表8 核桃飲料調(diào)配配方試驗(yàn)感官評(píng)定結(jié)果Table 8 The sensory evaluation results for formulation of walnut beverage

表9 核桃飲料穩(wěn)定性正交試驗(yàn)結(jié)果Table 9 The results of orthogonal experiment for walnut beverage stability

3 結(jié)論與討論

該研究以廣西本地核桃為原料開發(fā)飲料產(chǎn)品，采用單因素和正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法對(duì)核桃飲料去皮、打漿、調(diào)配及穩(wěn)定性等加工工藝條件進(jìn)行系統(tǒng)研究。結(jié)果表明，核桃仁在0.4%NaOH 濃度、90 ℃的熱水中、熱燙3.0 min，容易去皮，去皮效果好，且同時(shí)達(dá)到脫苦脫澀的作用。于明等[17]研究了新疆鮮核桃仁去皮處理結(jié)果為在溫度為95 ℃、濃度為1.0%NaOH 溶液中浸泡10 min 去皮效果最佳，可能是品種不同、新鮮程度不同導(dǎo)致了研究結(jié)果存在差異。

核桃仁中蛋白質(zhì)以緊密的螺旋結(jié)構(gòu)存在，打漿時(shí)隨著加水量的增加，水分子可充分地與核桃蛋白質(zhì)暴露出來的親水基團(tuán)結(jié)合，相互作用加強(qiáng)，有利于蛋白的溶出；但加水量也不能過大，過大會(huì)使體系黏度降低，且會(huì)影響產(chǎn)品風(fēng)味、口感及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[18]。若打漿溫度較低、時(shí)間較短，則不利于水分子與蛋白質(zhì)分子相互作用；但溫度過高或打漿時(shí)間太長(zhǎng)，則會(huì)影響蛋白質(zhì)過分變性，產(chǎn)生凝結(jié)沉淀，也影響了產(chǎn)品質(zhì)量。該試驗(yàn)研究表明，在料液比為 1∶20（g/g）、打漿溫度 80 ℃、打漿時(shí)間6 min 條件下制備的核桃漿L*值最高（70.39），產(chǎn)品色澤乳白，具有明顯的核桃風(fēng)味。李慧蕓[19]研究發(fā)現(xiàn)，烘烤過的核桃仁最適打漿溫度也是80 ℃，與本研究結(jié)果一致。

為了達(dá)到消費(fèi)者喜歡的口感和風(fēng)味要求，打漿后的核桃漿中添加白砂糖和植脂末來調(diào)節(jié)核桃飲料達(dá)到清爽潤(rùn)滑、甜味適中的口感和奶香味。該試驗(yàn)研究表明，核桃漿添加5%白砂糖+0.2%植脂末調(diào)配加工出來的飲料感官評(píng)分最高，為80.25 分，顯著高于其他添加組合（P＜0.05），調(diào)配出來的核桃飲料為均勻的乳白色，具有核桃風(fēng)味和奶香味，口感純正，流動(dòng)性好。

飲料加工過程中穩(wěn)定體系的建立是衡量飲料質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，同時(shí)也是影響產(chǎn)品口感、質(zhì)地和貨架期的關(guān)鍵因素[20-21]。核桃飲料富含蛋白質(zhì)和脂肪，屬極不穩(wěn)定體系，在儲(chǔ)藏過程中，因重力或分子締合作用容易發(fā)生分層、絮凝等破乳現(xiàn)象[22]，從而影響產(chǎn)品的口感和保質(zhì)期，該研究通過使用復(fù)合增稠劑和乳化穩(wěn)定劑來增強(qiáng)產(chǎn)品的穩(wěn)定性，可充分利用單一穩(wěn)定劑之間的協(xié)同互作效應(yīng)，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)可避免某種單一成分添加量過大而影響產(chǎn)品風(fēng)味和口感[23]。王英臣等[24]研究表明，添加0.05%復(fù)合乳化劑（蔗糖酯: 單甘酯=4:1）、0.15%黃原膠、0.15%羧甲基纖維素鈉和0.08%海藻酸鈉制備的核桃蛋白飲料穩(wěn)定性好。而本研究則表明，0.06%復(fù)配增稠劑（果膠∶CMC-Na∶黃原膠=4∶1∶0.8）、0.10%復(fù)配乳化劑（蔗糖脂肪酸酯∶單甘酯=3∶1）和0.15%微晶纖維素制備的核桃飲料穩(wěn)定性良好。

近年來，核桃在廣西種植面積越來越大，產(chǎn)量不斷攀升，但卻缺乏對(duì)其深加工產(chǎn)品的開發(fā)，不利于當(dāng)?shù)睾颂耶a(chǎn)業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。本研究為核桃全果深加工利用提供了新思路，對(duì)提高核桃經(jīng)濟(jì)價(jià)值和加工利用率具有一定的指導(dǎo)意義。后期可從核桃飲料均質(zhì)、滅菌、包裝等加工工藝及其保健功效等方面開展進(jìn)一步的研究。