加熱處理對核桃果實中營養(yǎng)成分組成與含量的影響

徐楓欽，曲文娟，馬海樂，師俊玲*

1. 西北工業(yè)大學(xué)生命學(xué)院（西安 710072）；2. 江蘇大學(xué)食品物理加工研究院（鎮(zhèn)江 212013）

核桃在世界上分布廣泛，主要生長在溫帶地區(qū)，在歐洲（主要在土耳其）、亞洲和非洲均有栽培[1]。至2018年，我國的陜西、山西、河北、云南等20個省份都有核桃栽培[2]。核桃果實中含有不飽和脂肪酸、生育酚、植物甾醇、黃酮類化合物等多種功能活性成分，營養(yǎng)豐富[3]，具有很好的加工利用價值。

核桃果實可分為青皮、核桃殼、分心木、核桃仁等不同部分。不同部位的加工利用方式與產(chǎn)品有所不同。核桃青皮、核桃殼可用于醫(yī)藥和化妝品行業(yè)[4]。上述功能活性成分則主要分布于核桃仁。而且，核桃仁中還含有鉀、磷、鎂、鈉等多種礦質(zhì)元素，其中鈉含量較低，可用作輔助因子來調(diào)節(jié)相關(guān)酶活。每日進(jìn)食核桃仁，可以預(yù)防和調(diào)節(jié)老年癡呆，帕金森等疾病[5]。隨著人們對核桃仁營養(yǎng)價值的認(rèn)知提高，我國的核桃產(chǎn)業(yè)在近年來得到迅速擴(kuò)大，陸續(xù)開發(fā)出了一些新型產(chǎn)品與加工技術(shù)。其中，加熱是各種核桃加工品中常用的重要加工環(huán)節(jié)。然而，根據(jù)現(xiàn)有報道，加熱方法與條件不同，對核桃仁中的營養(yǎng)成分的種類、含量及活性的影響也會有所差異[6]。因此，有必要針對加工品的營養(yǎng)需求，選擇合適的加熱方法與技術(shù)，盡可能地提高核桃產(chǎn)品中營養(yǎng)成分的含量與功能活性。

1 核桃的生產(chǎn)與加工概況

核桃作為一種經(jīng)濟(jì)作物，被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、手工、化工等多個領(lǐng)域（圖1）。其中，核桃仁在食品領(lǐng)域的應(yīng)用最多，可以被加工為核桃乳、核桃干酪等多種產(chǎn)品。核桃殼和核桃木則多用于手工業(yè)領(lǐng)域。核桃中活性成分提取物，如酚類化合物、脂肪酸等在醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用較多[7]。核桃副產(chǎn)物如核桃殼、核桃青皮、核桃樹皮等則在化工領(lǐng)域發(fā)揮著積極作用。

圖1 核桃的主要部位與應(yīng)用

核桃加工技術(shù)可以主要分為初加工和深加工兩大類。其中，初加工主要包括脫皮、清洗、干燥、破殼等技術(shù)，制成的產(chǎn)品有風(fēng)味核桃仁、核桃干制品、核桃糕點等[8]。深加工技術(shù)主要有萃取、壓榨、噴霧干燥、超微粉碎等，所得產(chǎn)品主要有核桃粉、核桃乳、核桃油等[9]。大多數(shù)核桃產(chǎn)品的加工過程中都需要加熱處理，不同加熱技術(shù)對核桃中營養(yǎng)成分會產(chǎn)生顯著而不同的影響。

2 單一加熱技術(shù)對核桃中營養(yǎng)成分的影響

核桃加工過程中使用的單一加熱技術(shù)主要有干燥、水浴加熱、焙烤等。

2.1 干燥

2.1.1 微波干燥

研究發(fā)現(xiàn)，微波干燥可以顯著提高核桃油的氧化穩(wěn)定性，不飽和脂肪酸的組成變化較小，但是生育酚和植物甾醇的水平會隨干燥處理時間的延長而降低[10-11]。但是，與長期常溫儲存相比，微波干燥引起的生育酚降低程度較小。此外，核桃油的氧化穩(wěn)定性提高歸因于微波干燥處理誘導(dǎo)了黑素苷類抗氧化物質(zhì)的產(chǎn)生[12]。同時，微波干燥的時間和強(qiáng)度也會影響核桃油的氧化穩(wěn)定性，只有微波預(yù)處理4 min的加熱方法才能有效提高核桃油的氧化穩(wěn)定性[10]。

此外，微波干燥還能有效提高核桃油壓榨過程中的出油率。這是因為，微波干燥過程促進(jìn)了核桃仁細(xì)胞膜的破裂，在細(xì)胞表面產(chǎn)生永久性孔隙，使得油脂能夠更容易地從細(xì)胞中滲出[13]。微波干燥2 min或更長時間可使核桃油具有一種“烘烤”的風(fēng)味。

由此可見，微波干燥可以提高核桃油的氧化穩(wěn)定性與風(fēng)味，但會降低油中的生育酚和植物甾醇含量。

2.1.2 高溫?zé)犸L(fēng)干燥

研究發(fā)現(xiàn)，高溫?zé)犸L(fēng)干燥可以加劇核桃中水分蒸發(fā)，提高核桃仁中蛋白質(zhì)、可溶性糖、多酚類化合物、碳水化合物、黃酮類化合物的相對含量。這是因為，高溫加熱破壞了核桃仁的細(xì)胞和組織結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其中更多的化學(xué)成分可以被釋放出來。另外，核桃中一些酶（如，酯酶）能夠在高溫下保持活性，也進(jìn)一步促進(jìn)了化學(xué)成分的形成與釋放。

雖然高溫處理可以提高核桃的干燥速率，但是一些熱敏性營養(yǎng)成分會在高溫干燥（140 ℃）過程中受到破壞或降解。這是因為高溫導(dǎo)致了一些化合物的變性[14]。例如，核桃中一些抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)可以與礦物質(zhì)元素形成緊密的復(fù)合物，從而導(dǎo)致這些礦物質(zhì)元素檢出量下降[15]。此外，過高的干燥溫度還會導(dǎo)致核桃仁變質(zhì)，以致不能食用[8]。

2.1.3 冷凍干燥

冷凍干燥是一種成本昂貴的干燥方式。研究發(fā)現(xiàn)，冷凍干燥有利于提高核桃產(chǎn)品中多不飽和脂肪酸含量和n-6/n-3比值，但會對一些化學(xué)成分、礦物質(zhì)、抗氧化物質(zhì)和部分脂肪酸表現(xiàn)出明顯的負(fù)面影響[16]。

此外，干燥溫度還會顯著影響總脂肪酸中的成分構(gòu)成（棕櫚油酸除外）。如，當(dāng)干燥溫度為-55 ℃時，油酸、硬脂酸、釓酸、花生四烯酸和α-亞麻酸在總脂肪酸中占比最高。當(dāng)干燥溫度為60 ℃時，棕櫚酸、棕櫚油酸和亞油酸的含量最高[16]。

2.2 水浴加熱

水浴加熱是一種比較溫和的加熱方式，但加熱溫度有限。研究發(fā)現(xiàn)，對核桃仁進(jìn)行水浴加熱處理，可使核桃仁的初始平均過氧化值（PV）隨加熱溫度的增大和時間的延長而增大[17]。與PV的變化趨勢相似，水浴加熱能夠顯著提高核桃油的初始平均共軛二烯值（CDV）。但是，經(jīng)過水浴加熱的核桃油的CDV會隨貯藏時間的延長而下降，而未加熱樣品的CDV值則會在儲藏過程中略有增加。因此，加速貯藏20 d后，兩者間的差異并不顯著[18]。

此外，經(jīng)水浴加熱的核桃仁的脂肪酸價會隨貯藏時間的延長而增加。從加熱處理后核桃糊中提取的核桃油中總飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸的濃度保持不變。說明，水浴加熱對核桃油的脂肪酸組成影響不大[17]。

2.3 焙烤

焙烤在加熱溫度、持續(xù)時間和操作方法方面與干燥過程有所不同。焙烤通常在商用電烤箱或微波爐中進(jìn)行。研究發(fā)現(xiàn)，焙烤過程對核桃仁中的蛋白質(zhì)、膳食纖維的影響不大。

研究表明，焙烤會導(dǎo)致堅果中總酚含量下降，單寧（兒茶素聚合物）也略有下降[19]。核桃仁的抗氧化活性也會隨焙烤時間和溫度的改變而發(fā)生降低或升高：抗氧化活性的降低是因為酚類物質(zhì)會遇熱降解；抗氧化活性的升高則與多酚物質(zhì)的降解與糖基化黃酮的水解有關(guān)[20]，還與形成還原酮型結(jié)構(gòu)的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物有關(guān)[21]。

較長時間和較高溫度（150 ℃）的焙烤處理會導(dǎo)致核桃仁中脂肪含量增加、糖含量減少[22]。核桃仁中水分則會隨焙烤過程的強(qiáng)度增大和時間延長而出現(xiàn)明顯下降，進(jìn)而降低油脂的提取率。焙烤過程不會影響核桃油中總脂肪酸組成，但會引起飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸發(fā)生一些改變，較高的焙烤溫度會導(dǎo)致核桃仁中生育酚含量下降[22]。

總體來看，焙烤溫度對核桃仁中營養(yǎng)成分的組成與含量的影響大于焙烤時間。溫和的焙烤溫度不會影響核桃仁中酚類和類黃酮含量；高溫焙烤會降低核桃仁的一些質(zhì)量性狀[22]。

3 不同加熱工藝對核桃仁中營養(yǎng)成分影響的對比分析

3.1 微波烘烤與熱風(fēng)烘烤

對比微波烘烤和熱風(fēng)烘烤（烘箱烘烤）所得核桃仁和核桃油中水分、油含量、生育酚和過氧化值，可以發(fā)現(xiàn)，兩種烘烤處理均會導(dǎo)致這些指標(biāo)的顯著變化。主要表現(xiàn)為，兩種烘烤處理會導(dǎo)致核桃油中過氧化物降解，影響核桃油中脂肪酸種類，同時也導(dǎo)致了油中生育酚含量的降低；兩種烘烤方法所得核桃油的脂肪酸組成有顯著不同。相對而言，微波烘烤的出油率更高[23]。

3.2 干炒與蒸煮

與蒸煮工藝相比，干炒所得核桃仁中飽和脂肪酸含量較高，不飽和脂肪酸含量較低。這可能是因為，高溫處理容易導(dǎo)致不飽和脂肪酸的氧化變質(zhì)，使不飽和脂肪酸的雙鍵變成了反式脂肪酸的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)[24]。相比于蒸煮工藝，干燥工藝的加工溫度更高，處理時間更長。由此導(dǎo)致了，干炒工藝所得核桃仁中不飽和脂肪酸含量較低。

干炒工藝所得核桃仁的總氨基酸含量高于蒸煮工藝[25]。核桃仁中含有五種致敏蛋白，即2S白蛋白、7S球蛋白、LTP、11S球蛋白和前纖維蛋白。它們對熱處理敏感，蒸煮工藝可以降低核桃的致敏性，食用安全性更高[26]。為此，從食品安全性考慮，蒸煮工藝更為可取。

3.3 微波加熱與浸泡處理

與浸泡處理（飲用水浸泡，14 d）相比，微波加熱（900 W，30 s）所得核桃仁中總酚含量顯著高于浸泡處理和未處理[27]。這可能是因為，微波加熱處理破壞了桃核仁的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，有利于酚類物質(zhì)的釋放[28]。但是，與微波處理相比，浸泡處理的核桃仁中的生物活性蛋白、碳水化合物、飽和與單不飽和脂肪酸等成分更容易提取出來。此外，浸泡處理還可以提高產(chǎn)物的抗氧化活性，其次是微波處理，未處理樣品的活性最低。這是因為，浸泡處理可以提高一些生物酶活性，使一些大分子分解成較小片段，從而增強(qiáng)產(chǎn)物的自由基清除活性[29]。

總體來看，浸泡處理能夠提高核桃仁的抗氧化活性，但會降低多酚含量；而微波處理則能夠顯著提高核桃仁的多酚含量。

3.4 蒸煮與浸泡

浸泡處理和蒸煮處理都會導(dǎo)致核桃仁的酸價和過氧化值升高。與浸泡處理相比，蒸煮處理導(dǎo)致的核桃仁的過氧化值升高更快[30]。此外，相比而言，蒸煮處理會提高核桃仁中單不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸含量，但會減少其中的不飽和脂肪酸含量[31]。

3.5 烤制與炒制

研究發(fā)現(xiàn)，對核桃粕進(jìn)行烤制或炒制處理，可以顯著改變其中的氨基酸含量。相對而言，烤制工藝所得樣品中各種氨基酸的含量較高。在兩種工藝中，核桃粕的水分含量均會隨著加工時溫度的升高和時間的延長而減少。兩種加工技術(shù)對核桃粕的蛋白質(zhì)含量和脂肪含量沒有顯著影響。

值得一提的是，與未處理的樣品相比，烤制工藝會顯著降低核桃粕中乙苯和鄰二甲苯含量，炒制工藝則會顯著降低核桃粕中乙苯含量[32]。乙苯是對人體有害的一種物質(zhì)。因此，烤制工藝與炒制工藝均可以提高核桃粕的食用安全性。

4 結(jié)語

加熱處理會不同程度地影響加工后核桃產(chǎn)品的營養(yǎng)組成與含量。微波干燥、水浴加熱、焙烤工藝不會影響核桃仁中脂肪酸組成，但是冷凍干燥會對核桃仁中脂肪酸組成產(chǎn)生負(fù)面影響；不同烘烤方式所得產(chǎn)品中脂肪酸組成有顯著差異。水浴加熱、蒸煮處理、浸泡處理能夠顯著提高核桃仁的過氧化值。微波干燥可顯著提高核桃油的氧化穩(wěn)定性。不同加熱工藝也會對核桃仁中氨基酸、多酚、植物甾醇、碳水化合物、黃酮類化合物、礦質(zhì)元素等物質(zhì)含量產(chǎn)生一定而不同的影響。為此，在核桃加工過程中，有必要根據(jù)最終產(chǎn)品的特性與功能需求，選擇最有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量與活性的最適宜的加熱方法與技術(shù)。