儲藏溫度對干核桃品質(zhì)的影響效應(yīng)

王若輝 鄭悅雯 吳書天 沈丹玉 莫潤宏 倪張林 劉毅華

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

核桃(Juglansregia)，又名胡桃、羌桃、萬歲子，屬胡桃科核桃屬核桃組，與扁桃、腰果、榛子并稱為世界“四大干果”[1]；又因脂肪含量高，有“木本油料之王”之稱[2]。作為世界重要的經(jīng)濟(jì)樹種之一，核桃富含優(yōu)質(zhì)蛋白、不飽和脂肪酸、碳水化合物、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)，但是在儲藏過程中極易發(fā)生氧化酸敗，嚴(yán)重時會產(chǎn)生不愉快氣味和苦味，甚至酸臭味，嚴(yán)重影響其健康與經(jīng)濟(jì)價值。導(dǎo)致核桃氧化酸敗包括品種、核桃的殼厚度、脂肪酸組成、天然抗氧化物的含量等自身因素[3]，以及溫度、包裝因素、儲藏時間跨度等外在因素[4]。其中儲藏溫度被認(rèn)為是直接影響核桃儲藏品質(zhì)的重要因素之一，也成為了近年核桃儲藏相關(guān)研究的重要焦點(diǎn)，尤其是在鮮核桃的低溫冷藏方面開展了較多研究。結(jié)果表明青皮鮮核桃核仁的酸價、過氧化值在低溫條件下(-19 ℃)，上升幅度顯著小于其他較高溫度處理組(-1、-3、-6、-9 ℃)[5]，而且有研究發(fā)現(xiàn)同一批青皮鮮核桃在0 ℃儲藏6個月后營養(yǎng)品質(zhì)與24 ℃貨架期儲藏2個月的品質(zhì)相當(dāng)[6]。‘三臺核桃’(青皮鮮核桃)[7]的儲藏實驗不僅發(fā)現(xiàn)0 ℃儲藏時過氧化值上升幅度最小，而且還發(fā)現(xiàn)油酸、亞油酸、亞麻酸、總酚、黃酮等物質(zhì)在該條件下的下降率不超過13%。也有研究發(fā)現(xiàn)鮮核桃(脫青皮)在低溫(-5～-12 ℃)儲藏條件下能夠顯著抑制其多酚、黃酮等物質(zhì)的流失[8]。因此，有研究者進(jìn)一步提出鮮核桃最適宜儲藏溫度是 (0±1) ℃[9, 10]。

鮮核桃雖具有風(fēng)味和口感獨(dú)特以及營養(yǎng)成分損失較少等優(yōu)點(diǎn)[11]，但是與干核桃相比，它在儲藏期間更易發(fā)生酸敗及微生物浸染[12]。同時，尚艷姣等[11]在比較鮮食與干核桃0 ℃的儲藏實驗中發(fā)現(xiàn)，儲藏期間，干核桃更不易出現(xiàn)油脂酸敗，且酸價、過氧化值均低于鮮食核桃。馬艷萍等人通過對比鮮、干核桃低溫條件下的營養(yǎng)品質(zhì)變化也發(fā)現(xiàn)干核桃呼吸代謝、衰老速度均較低，更利于其長期儲藏[13]。目前，市場仍以干核桃銷售形式為主，因此一些研究者對干核桃的儲藏溫度效應(yīng)開展了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著時間的延長，干核桃低溫儲藏優(yōu)勢越大。于江等發(fā)現(xiàn)儲藏6個月時，0 ℃和20 ℃條件下核桃儲藏品質(zhì)和抗氧化能力差異不大，但是儲藏10個月時，0 ℃條件能更好的抑制干核桃核仁氧化酸敗，減緩多酚和黃酮的消耗[14]。同樣也有研究表明4 ℃儲藏條件下，干核桃核仁的多酚、黃酮含量及DPPH清除能力明顯優(yōu)于19 ℃儲藏條件[15]。也有學(xué)者在11、13、15 ℃條件下進(jìn)行干核桃儲藏實驗，發(fā)現(xiàn)溫度越高核仁酸價、過氧化值上升越快，感官品質(zhì)下降越快[16]。

目前大部分研究者主要是針對抗氧化性質(zhì)(酸價、過氧化值、多酚等理化參數(shù))衡量溫度對核桃品質(zhì)的影響[14, 15, 17]，較少涉及更高溫度對核桃品質(zhì)，尤其是核桃重要營養(yǎng)品質(zhì)(氨基酸、脂肪酸等)的影響效應(yīng)。核桃的營養(yǎng)與商品價值主要在于其脂肪酸、氨基酸、元素等成分，因此開展不同溫度對核桃(尤其是干核桃)這些重要品質(zhì)成分的影響研究，將有利于增加我們對核桃貨架期品質(zhì)變化規(guī)律的認(rèn)知，以及為核桃品質(zhì)保全、科學(xué)儲藏提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本實驗所使用的核桃品種為“香玲”，2018年采自同一核桃園。核桃采摘去除青皮后，自然晾曬至干(含水量6%)，然后將每份核桃樣品分成20小份，每小份核桃約250 g，將每小份帶殼核桃裝入美吉斯真空保鮮袋(PA+PE+PE)中，用美吉斯真空機(jī)抽真空后塑封，每份核桃20小份平均分配置于不同溫度(冷凍-20 ℃、冷藏4 ℃、室溫20 ℃、高溫50 ℃)下進(jìn)行儲藏。在儲藏期間，定期取樣(分5次，依次是儲藏40、90、120、150、180 d)。

1.2 試驗儀器

SB-5200臺式超聲波清洗器，LSHZ-300型冷凍水浴恒溫振蕩器，DZF-6020真空干燥箱，R-3旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，723N可見分光光度計，L-8900全自動氨基酸分析儀，Agilent 7890A氣相色譜儀配備氫火焰離子檢測器，Agilent液相色譜儀，LA-S瓜果剖切面分析儀，F(xiàn)D-1D-80凍干機(jī)。

1.3 測定方法

核桃仁顏色采用萬深瓜果剖切面分析儀測定，掃描得出每個品種核桃仁的RGB值，核桃仁顏色結(jié)果以灰度值表示(灰度值越小，核仁顏色越深)。如圖1所示，圓圈越大、顏色越深核桃仁色的灰度值越小，即核仁顏色越深?？偡硬捎酶Ａ?酚比色法測定，總黃酮采用硝酸鋁-亞硝酸鈉比色法測定，脂肪酸采用氣相色譜法測定，生育酚(VE)、氨基酸的測定參考之前的研究[17]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

實驗數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2016 進(jìn)行初步處理對溫度和時間對核桃營養(yǎng)品質(zhì)和感官品質(zhì)進(jìn)行雙因素方差分析(SPSS22.0)，圖表采用Microsoft Excel 2016和Originpro 9.1繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同儲藏溫度對核桃感官品質(zhì)(仁色)的影響

如圖1所示，隨著儲藏時間的延長，核桃仁色呈加深趨勢(即灰度值呈下降趨勢)，且在不同儲藏溫度下加深程度有所不同。儲藏40 d時，50 ℃處理下的核桃仁色顯著深于其他處理條件(P<0.05)，且在此時-20 ℃條件下的核桃仁色顯著深于4 ℃處理。儲藏90 d時，50 ℃處理下的核桃仁色已經(jīng)達(dá)到儲藏期最深，并保持該色至儲藏期結(jié)束。儲藏120 d時，20 ℃處理下的核桃仁色加深程度接近飽和，而-20 ℃、4 ℃處理下的在150 d時才接近飽和。說明儲藏一定時間后，核桃仁色趨向一個較為穩(wěn)定的峰值，且表明低溫可以有效地減緩干核桃儲藏過程中仁色的加深速度。

圖1 不同儲藏溫度下核桃仁色的變化

2.2 不同儲藏溫度對多酚、黃酮含量的影響

如圖2所示，儲藏期間4種溫度處理下的多酚含量均呈現(xiàn)先升后降趨勢。儲藏40 d時，-20、4、20 ℃儲藏溫度下的多酚含量均大幅度上升，且達(dá)到各溫度的儲藏期峰值(22.48、13.25、10.19 mg/g)；儲藏90 d時，50 ℃下的總酚含量顯著高于其他處理(P<0.05)。而黃酮的含量變化趨勢與多酚變化趨勢相似。儲藏40 d時，4種處理的黃酮到含量峰值(19.16、16.00、14.22、14.04 mg/g)，是儲藏初始值的1～2倍，且低溫處理組(-20、4 ℃)的含量顯著高于其他處理(P<0.05)。儲藏前后，50 ℃處理下多酚和黃酮含量的下降率分別為15.48%和35.4%，顯著高于其他溫度處理?？傮w來說，4種溫度處理下的多酚和黃酮含量在儲藏前期(0～90 d)變化波動較大；而儲藏后期(120 d后)的變化趨于穩(wěn)定(變化率：0.36%～35.61%)。

圖2 不同儲藏溫度下核桃多酚、黃酮含量的變化

2.3 不同儲藏溫度對VE含量的影響

核桃仁中含有3種VE異構(gòu)體，分別為α-、γ-和δ- VE。γ- VE作為主要存在形式(占比高于70%)，其在儲藏期間的變化趨勢可反應(yīng)總VE含量的變化趨勢。整個儲藏期間，各溫度處理下γ- VE含量雖有波動但整體呈下降趨勢。儲藏前，γ-VE的含量為33.08 mg/100 g；儲藏180 d后，4種溫度處理的γ- VE含量分別為29.61、29.01、28.55、24.00 mg/100 g，其中50 ℃處理下γ- VE含量下降率最大，為27.44%。儲藏40 d時，-20 ℃處理的γ-VE含量驟然下降，下降率為25.34%；儲藏90 d，4 ℃處理的γ- VE含量的下降率顯著高于其他處理(P<0.05)；儲藏120 d后，50 ℃處理的γ- VE含量下降率始終高于25%，顯著高于其他處理(P<0.05)。在核桃儲藏前期(0～90 d)，4 ℃、-20 ℃處理下γ- VE含量變化波動較大；而儲藏后期(120 d后)，20 ℃、50 ℃處理下γ- VE含量變化波動較大。

注：下降率指與初始值相比。圖3 不同儲藏溫度下核桃γ- VE、總VE含量的下降率

2.4 不同儲藏溫度對脂肪酸的影響

油酸、亞油酸和棕櫚酸分別作為單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸中含量最高的脂肪酸，其在整個儲藏期間的含量變化可以反映整體脂肪酸的變化趨勢。如圖4所示，在4種溫度處理儲藏180 d后油酸的變化量為亞油酸和棕櫚酸的2-5倍，說明核桃儲藏期間亞油酸和棕櫚酸的穩(wěn)定性更好。儲藏前后，50 ℃處理下三種脂肪酸的變化率顯著高于其他溫度處理(P<0.05)：油酸的增長率達(dá)23.53%，亞油酸由最初的66.89%減少至63.20%，而棕櫚酸的變化率也在50 ℃時達(dá)到最大。在-20 ℃處理下，油酸、亞油酸的變化率也顯著高于4 ℃和20 ℃處理(P<0.05)。另外，4種溫度處理下多不飽和脂肪酸含量穩(wěn)定(變化率<5%)；而單不飽和脂肪酸的含量呈明顯上升趨勢，上升率最高可達(dá)23.18%(50 ℃)。

圖4 不同儲藏溫度下核桃脂肪酸含量變化率

2.5 不同儲藏溫度對氨基酸的影響

氨基酸是影響核桃風(fēng)味的重要因素。由表1可知，在4種溫度處理下儲藏180 d，總氨基酸、必需氨基酸、半必需氨基酸和非必需氨基酸含量均呈先升后降趨勢。儲藏90 d，4種溫度處理下的各類氨基酸含量均到達(dá)儲藏期峰值，其中50 ℃處理下半必需氨基酸含量的增長率最大，為14.92%；儲藏150 d，-20 ℃處理的各類氨基酸含量顯著高于其他溫度處理(P<0.05)；儲藏180 d，20 ℃處理下的總氨基酸、半必需氨基酸和非必需氨基酸的含量僅顯著高于50 ℃處理(P<0.05)，說明在核桃儲藏期間，溫度過高易造成氨基酸的含量下降。在4 ℃和20 ℃處理下，17種氨基酸儲藏前后的變化率不超過15%，且大多數(shù)變化率低于10%。而在-20 ℃和50 ℃處理下，異亮氨酸、亮氨酸、半胱氨酸和谷氨酸的下降率顯著高于其他氨基酸(P<0.05)。

表1 不同儲藏溫度核桃中氨基酸的變化/g/100 g

3 討論

溫度和時間對核桃仁色和營養(yǎng)指標(biāo)的交互作用分析見表2，大部分營養(yǎng)指標(biāo)分別受溫度、時間以及兩者交互作用的影響(P<0.05)。其中，溫度是影響核桃儲藏過程中仁色和營養(yǎng)品質(zhì)的重要環(huán)境因子。以往研究發(fā)現(xiàn)低溫儲藏能夠明顯延緩核桃仁色加深[19]，減少多酚、黃酮的損耗[15]，延長核桃儲藏期。本研究發(fā)現(xiàn)溫度過低(-20 ℃)，反而會導(dǎo)致干核桃仁內(nèi)部生理結(jié)構(gòu)遭到破壞，加速核桃仁色加深和營養(yǎng)品質(zhì)下降。與4 ℃低溫儲藏條件相比，干核桃在-20 ℃低溫下多酚、生育酚、氨基酸和多不飽和脂肪酸含量的下降程度更大。而一些關(guān)于鮮核桃的儲藏研究也表明低溫(-1 ℃)能夠使核桃發(fā)生凍害加速褐變，引起果實品質(zhì)下降[20]。我們發(fā)現(xiàn)4 ℃儲藏條件下，干核桃核仁中氨基酸和脂肪酸的變化率不超過10%，相同現(xiàn)象在花生中也有出現(xiàn)[21]。這可能是由于干核桃中水分含量較低，導(dǎo)致酶類活性較低和代謝減弱，從而使得氨基酸和脂肪酸變化較為平緩。Christopoulos[22]等在1 ℃和20 ℃條件下儲藏干核桃，發(fā)現(xiàn)多酚的下降率會隨著溫度升高而升高。本研究也發(fā)現(xiàn)50 ℃時，多酚、黃酮和VE的下降率更大。這種現(xiàn)象可能是由于溫度升高，核桃的呼吸速率增大[23]，各類抗氧化成分降低造成的。在-20 ℃和50 ℃條件下，油酸、亞油酸含量變化波動較大，說明極端儲藏條件可能會加快脂肪酸的氧化代謝，加速果實生理代謝[20]。儲藏期間各類脂肪酸含量的變化十分復(fù)雜，不僅受儲藏溫度和時間的影響，而且核桃品種和種植環(huán)境等因素都有可能對脂肪酸含量產(chǎn)生一定的影響，因而有必要對核桃中脂肪酸含量的變化進(jìn)行深入探索。

表2 儲藏溫度與時間對核桃品質(zhì)的交互作用

綜合其他文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)隨著儲藏時間的延長，青皮鮮核桃和去青皮鮮核桃仁色和抗氧化成分含量在儲藏前后的下降程度極明顯[6, 24]。本研究中也發(fā)現(xiàn)相同現(xiàn)象，尤其是α-VE(在50 ℃條件下降率高達(dá)72.24%)。但是多酚和黃酮在儲藏早期呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢，且在40 d時達(dá)到儲期峰值，類似現(xiàn)象在‘清香’核桃[7]于-4～0 ℃儲藏60 d以及薄殼山核桃[25]于4 ℃和-18 ℃儲藏30 d也有發(fā)現(xiàn)，這一現(xiàn)象可能是由于環(huán)境溫度的改變刺激細(xì)胞產(chǎn)生更多的多酚、黃酮[21]，使得抗氧化活性成分積累所致。此外，在各儲藏溫度下黃酮的下降率(最高可達(dá)35.4%)顯著高于多酚(最高下降率僅15.48%)，而李大鵬等[6]發(fā)現(xiàn)室溫條件下去皮鮮核桃多酚的穩(wěn)定性比黃酮差，0 ℃條件下卻與本研究相同。這種的結(jié)果可能是由于核桃的品種、采收年份、提取方式等對多酚、黃酮的含量和組成產(chǎn)生影響[26, 27]，也可能是干制過程會造成核桃抗氧化成分不同程度的損失。核桃多酚含量對核仁外觀有一定的影響[28]，本研究也發(fā)現(xiàn)儲藏后期隨著多酚含量變化趨于穩(wěn)定，核桃仁色加深也達(dá)到了飽和。與前人研究相似[29]，本研究發(fā)現(xiàn)儲藏前后部分脂肪酸含量變化明顯：油酸含量呈上升趨勢，在50 ℃下最高上升23.53%，而亞油酸含量呈下降趨勢(最高下降5.52%)。作為單不飽和脂肪酸，理論上油酸的穩(wěn)定性應(yīng)高于亞油酸，但是在各溫度下油酸儲藏前后的變化程度都大于亞油酸。我們推測在核桃儲藏過程中脂肪酸可能存在除氧化之外的合成代謝或轉(zhuǎn)化的過程[6]。值得注意的是，溫度和時間對大部分氨基酸和脂肪酸影響顯著，但是組氨酸和飽和脂肪酸受溫度和時間的影響不顯著(見表2)，這可能與它們本身穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。

4 結(jié)論

通過干核桃在4種溫度條件下儲藏180 d的對比研究表明：核桃仁色和大部分營養(yǎng)指標(biāo)受溫度和時間影響且存在交互增強(qiáng)效應(yīng)(見表2)，其中溫度和儲藏時間對核桃仁色、抗氧化成分的影響效應(yīng)最為顯著。但是溫度和時間的交互作用對仁色無顯著影響，并發(fā)現(xiàn)低溫與短期儲藏有利于干核桃仁色的維持。此外，不同品質(zhì)成分對溫度、時間的耐受性存在顯著差異，極溫環(huán)境對核桃品質(zhì)成分的破壞性強(qiáng)，因此建議干核桃根據(jù)不同用途采用不同儲藏條件：用作抗氧化原料或突出核桃抗氧化特性銷售時，-20 ℃和4 ℃條件更有利于保持干核桃抗氧化成分，且在120 d內(nèi)整體含量較為穩(wěn)定；用作工業(yè)榨油原料或核桃乳原料的干核桃更適宜儲藏在4 ℃條件下，以保全不飽和脂肪酸、氨基酸等品質(zhì)成分；干核桃直接貨架銷售時，可采用4 ℃下儲藏有利于仁色和其他營養(yǎng)品質(zhì)成分的保全，從而有利于核桃銷售。