雞爪綿核桃雄花護(hù)色配方與工藝的優(yōu)化研究

胡大佐，于婷娟，白瑞亮，孟曉燁，王成忠，楊明冠，孫銳*，趙之峰*

（1.齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250300；2.濟(jì)南市林果科技推廣和產(chǎn)業(yè)服務(wù)中心，山東 濟(jì)南 250000；3.山東省經(jīng)濟(jì)林管理站，山東 濟(jì)南 250000）

雞爪綿核桃屬于胡桃科（Juglandaceae）落葉喬木，原產(chǎn)于山東省濟(jì)南市歷城區(qū)，有著2 000多年的栽培歷史，是經(jīng)過歷代果農(nóng)篩選獲得的優(yōu)良的當(dāng)?shù)靥厣颂移贩N[1]。雞爪綿核桃用途廣泛、產(chǎn)量高，既能作為油料原料也可作為觀賞樹木，核桃的根、葉、花、果都可以作為中藥材原料[2-4]，其核桃果實口感好，營養(yǎng)豐富[5]。當(dāng)?shù)貙τ诤颂业拈_發(fā)利用多集中于果實，對其它部位的研究和開發(fā)較少。

核桃雄花是核桃種植過程中產(chǎn)量較大的附加產(chǎn)品，在核桃的栽培過程中需要除去雄花序以保證果實的營養(yǎng)供給，過程中會產(chǎn)出大量的核桃雄花[6]，核桃雄花營養(yǎng)價值高，其蛋白質(zhì)含量最高可達(dá)21%，富含多種氨基酸、礦物質(zhì)與維生素，含有多種抗氧化成分，有助于延緩人體衰老[7-10]，是一種天然的健康食品資源。目前的核桃栽培種植過程中，大量的核桃雄花被丟棄，未能充分利用。而現(xiàn)有的核桃雄花加工多采用常規(guī)干制保存，易造成核桃雄花變色嚴(yán)重、品相不佳，核桃雄花的褐變不僅影響產(chǎn)品外觀、風(fēng)味，還會造成一定營養(yǎng)成分的損失，不利于產(chǎn)品推廣。因此進(jìn)行核桃雄花護(hù)色工藝研究，優(yōu)化其加工工藝，可制成核桃雄花茶、鹽漬核桃雄花、核桃雄花醬等，能夠豐富核桃產(chǎn)品種類，對提高核桃雄花的資源利用率有著重要意義。

在食品加工的過程中，護(hù)色是重要的處理步驟，康三江等[11]采用植酸對苣荬菜進(jìn)行護(hù)色處理，得到的最佳護(hù)綠工藝條件為護(hù)色液pH8、漂燙時間60 s、植酸鈉濃度0.10 g/L，苣荬菜葉綠素含量實測值82.96%，能夠較好地保護(hù)葉綠素；肖亮亮等[12]對青辣椒護(hù)色工藝進(jìn)行了研究，得到的最佳工藝條件為檸檬酸0.2%、異抗壞血酸鈉0.06%，在35℃溫度護(hù)色90 min。然而目前對于核桃雄花護(hù)色工藝的研究較少，研究發(fā)現(xiàn)核桃雄花中含有多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）、醌類物質(zhì)等易導(dǎo)致變色的物質(zhì)[13-14]，在加工過程中細(xì)胞的破裂導(dǎo)致存在于不同細(xì)胞器中的氧化酶類和多酚相遇，引起了酶促褐變[15]。而且在加工時葉綠素也易被破壞，多種原因?qū)е潞颂倚刍ㄔ诩庸べA藏時極易變色，護(hù)色難度較大，采取單一的護(hù)色處理無法達(dá)到理想的護(hù)色效果。除了添加護(hù)色劑之外，漂燙處理也有一定的護(hù)色作用。因此本試驗選取多種護(hù)色劑對核桃雄花進(jìn)行護(hù)色處理，選出效果較好的護(hù)色劑進(jìn)行進(jìn)一步配比，并對護(hù)色工藝進(jìn)行優(yōu)化，以期解決核桃雄花加工過程中的變色問題，獲得核桃雄花護(hù)色加工的最佳工藝，為核桃雄花的深加工提供一定的科學(xué)性參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雞爪綿核桃雄花：2020年4月中旬采摘自濟(jì)南南部山區(qū)核桃種植區(qū)內(nèi)，樣品采回后置于-20℃冰箱內(nèi)保存。

抗壞血酸、氯化鈣、檸檬酸、乙二胺四乙酸（ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA）、碳酸鈉、亞硫酸鈉（分析純）:國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；植酸（食品級）:河北華陽生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

恒溫水浴鍋（DRHH-S4）：上海雙捷實驗設(shè)備有限公司；色差計（WSC-S）：上海儀電分析儀器有限公司；電子天平（YP10002）：上海光正醫(yī)療儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

原料選擇→清洗除雜→漂燙→護(hù)色液浸泡→干燥脫水→色度測定。

稱取10 g新鮮核桃雄花，清洗后置于沸水中漂燙5 min，取出后置于護(hù)色液中浸泡1 h，70℃下干燥4 h。研磨成粉末，測量其護(hù)色前后的色差。

1.3.2 護(hù)色劑的選擇

分別選擇0.6 g/L的抗壞血酸、植酸、氯化鈣、檸檬酸、EDTA、碳酸鈉、亞硫酸鈉進(jìn)行試驗，以處理過的核桃雄花與新鮮核桃雄花的色差作為護(hù)色效果的參考，從中選擇效果較好的護(hù)色劑。

1.3.2.1 護(hù)色劑濃度對核桃雄花色澤的影響

稱取5份10.000 g（精確至0.001 g）核桃雄花置于沸水中漂燙5 min后分別轉(zhuǎn)移至不同濃度（抗壞血酸組濃度為 0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 g/L，植酸組濃度為 0.05、0.1、0.15、0.2、0.25 g/L，氯化鈣組濃度為 0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 g/L）的護(hù)色液中25℃浸泡1 h，取出在70℃下干燥4 h，隨后研磨成粉末測其色差。

1.3.2.2 護(hù)色劑正交試驗的設(shè)計

參照GB 2760—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》添加限量的要求[16]和1.3.2.1中的試驗結(jié)果設(shè)計正交試驗確定最終的護(hù)色劑配比，見表1。

表1 核桃雄花護(hù)色劑濃度正交試驗因素水平設(shè)計Table 1 Orthogonal test factor level design of walnut male flower color protection agents concentration

1.3.3 護(hù)色工藝單因素試驗

1.3.3.1 漂燙時間對核桃雄花色澤的影響

稱取6份10.000 g（精確至0.001 g）核桃雄花置于沸水中分別漂燙 1、3、5、7、9、11 min 后轉(zhuǎn)移至濃度為0.6 g/L的護(hù)色液中25℃浸泡1.0 h，取出在70℃下干燥4 h，隨后研磨成粉末測得其色差。

1.3.3.2 護(hù)色時間對核桃雄花色澤的影響

稱取6份10.000 g（精確至0.001 g）核桃雄花置于沸水中漂燙5 min后轉(zhuǎn)移至濃度為0.6 g/L的護(hù)色液中25 ℃分別浸泡 0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0 h，取出在70℃下干燥4 h，隨后研磨成粉末測得其色差。

1.3.3.3 護(hù)色液濃度對核桃雄花色澤的影響

稱取5份10.000 g（精確至0.001 g）核桃雄花置于沸水中漂燙5 min后分別轉(zhuǎn)移至濃度為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g/L的護(hù)色液中25℃浸泡1.0 h，取出在70℃下干燥4 h，隨后研磨成粉末測得其色差。

1.3.3.4 料液比對核桃雄花色澤的影響

稱取6份10.000 g（精確至0.001 g）核桃雄花置于沸水中分別漂燙5min后分別轉(zhuǎn)移至料液比為1∶5、1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50（g/mL）的濃度為 0.6 g/L 護(hù)色液中25℃浸泡1.0 h，取出在70℃下干燥4 h，隨后研磨成粉末測得其色差。

1.3.3.5 護(hù)色溫度對核桃雄花色澤的影響

稱取5份10.000 g（精確至0.001 g）核桃雄花置于沸水中漂燙5 min后分別轉(zhuǎn)移至濃度為0.6 g/L的護(hù)色液中分別于 10、30、50、70、90 ℃下浸泡 1.0 h，取出在70℃下干燥4 h，隨后研磨成粉末測得其色差。

1.3.4 護(hù)色工藝正交試驗

設(shè)計分別以漂燙時間、護(hù)色時間、護(hù)色液濃度、料液比以及護(hù)色液溫度為影響因素，進(jìn)行護(hù)色工藝的正交試驗，將護(hù)色后的核桃雄花在室內(nèi)通風(fēng)處靜置6 h后測量色差，考察不同因素影響下核桃雄花護(hù)色后色澤的穩(wěn)定程度。采用五因素四水平進(jìn)行正交試驗設(shè)計，見表2。

表2 核桃雄花護(hù)色工藝正交試驗因素水平設(shè)計Table 2 Orthogonal experiment factor level design of walnut male flower color protection technology

1.3.5 色度的測定

使用色差儀測量核桃雄花粉末的亮度（L*），紅度（a*），黃度（b*）值。L*代表樣品的明度，L*值越大，顏色越白；a*代表樣品的紅綠值；b*代表樣品的黃藍(lán)值，ΔE為色差，ΔE值越大則護(hù)色效果越差。

1.4 數(shù)據(jù)處理

單個因素進(jìn)行3次平行試驗，利用SPSS 23統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，顯著性水平P＜0.05，圖片采用O-rigin 2017軟件進(jìn)行繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 護(hù)色劑的選擇

2.1.1 護(hù)色劑種類的選擇

不同種類護(hù)色劑護(hù)色效果見圖1。

圖1 不同種類護(hù)色劑護(hù)色效果對比Fig.1 Comparison of color protection effects of different kinds of color protection agents

如圖1所示，對比不同護(hù)色劑護(hù)色效果可以看出，護(hù)色效果：亞硫酸鈉＞氯化鈣＞抗壞血酸＞植酸＞檸檬酸＞EDTA＞碳酸鈉。亞硫酸鈉護(hù)色效果最好，但添加亞硫酸鈉有造成硫化物殘留的風(fēng)險，對人體健康造成危害。綜合考慮護(hù)色效果、對人體影響與產(chǎn)品風(fēng)味口感，選取植酸、抗壞血酸、氯化鈣進(jìn)行護(hù)色劑的復(fù)配。

2.1.2 護(hù)色劑濃度的單因素試驗

各護(hù)色劑處理后核桃雄花色澤的變化如圖2所示。

圖2 不同濃度護(hù)色劑處理對核桃雄花色澤的影響Fig.2 Effects of different concentrations of color protection agents on the color of walnut male flowers

由圖2可知，隨著各護(hù)色劑濃度的提升，核桃雄花護(hù)色前后色差值逐漸減小，大部分亮度也有所提高，說明護(hù)色劑濃度的提升對護(hù)色效果有著正面影響?？箟难崽砑恿繛?.5、0.7、0.9 g/L時未出現(xiàn)顯著性差異（P＞0.05），因此后續(xù)正交試驗的設(shè)計中不需要添加過多抗壞血酸。隨著植酸濃度的提升，色差值越來越小，但考慮到GB 2760—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》中加工蔬菜植酸最大使用量為0.2 g/kg，正交試驗設(shè)計中最大添加量也不宜過高。氯化鈣濃度提高時護(hù)色效果也更好，但當(dāng)氯化鈣添加量過高時會影響產(chǎn)品口感，也不宜過多添加，據(jù)此結(jié)果設(shè)計后續(xù)正交試驗。

2.1.3 護(hù)色劑濃度正交試驗

核桃雄花護(hù)色劑濃度L9（34）正交試驗設(shè)計及結(jié)果見表3。核桃雄花護(hù)色劑濃度正交試驗方差分析見表4。

表3 核桃雄花護(hù)色劑濃度的正交試驗設(shè)計及結(jié)果Table 3 Orthogonal experiment design and results of the concentration of color protection agents in walnut male flowers

表4 核桃雄花護(hù)色劑濃度正交試驗方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiment on the concentration of color protection agents for walnut male flower

由表3可知，各護(hù)色劑對核桃雄花護(hù)色效果的影響大小：植酸＞氯化鈣＞抗壞血酸。通過極差分析可得護(hù)色劑的最佳選擇為A2B3C3即抗壞血酸0.50 g/L、植酸0.15 g/L、氯化鈣0.70 g/L。在此條件下進(jìn)行驗證，試驗后所得平均色差為4.62±0.30，表現(xiàn)優(yōu)于正交表中最優(yōu)組4（6.20）。由表4可知，可以看出植酸、氯化鈣濃度對核桃雄花色澤具有顯著性影響（P＜0.05）。

2.2 護(hù)色工藝試驗

2.2.1 護(hù)色工藝單因素試驗

2.2.1.1 漂燙時間對核桃雄花護(hù)色效果的影響

漂燙時間對核桃雄花色澤的影響見圖3。

圖3 漂燙時間對核桃雄花護(hù)色效果的影響Fig.3 Effect of blanching time on color protection effect of walnut male flower

隨著漂燙時間的增加，核桃雄花的亮度也在降低，紅綠值升高，黃藍(lán)值較為穩(wěn)定，色差逐漸增大。適度的漂燙能夠有效抑制褐變，漂燙時間過長會導(dǎo)致核桃雄花色澤偏褐色，同時也會造成其中的葉綠素與維生素C被破壞，造成營養(yǎng)成分的流失。因此選擇漂燙時間 2、3、4、5 min 進(jìn)行正交試驗。

2.2.1.2 護(hù)色時間對核桃雄花護(hù)色效果的影響

護(hù)色時間對核桃雄花護(hù)色效果的影響見圖4。

圖4 護(hù)色時間對核桃雄花護(hù)色效果的影響Fig.4 Effect of color protection time on color protection effect of walnut male flowers

核桃雄花在護(hù)色液中進(jìn)行一定時間的浸泡能夠延緩脫鎂葉綠素的形成、降低多酚氧化酶的活性，從而保持其較好的色澤。如圖4所示，護(hù)色時間對核桃雄花色差也有顯著影響（P＜0.05），隨著核桃雄花在護(hù)色液中浸泡時間的增長，其色差呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，在2 h時色差最小，亮度先升高后降低，紅綠值先降低后升高，黃藍(lán)值的變化相對較小。過長的護(hù)色時間對色差的降低沒有明顯幫助，還會導(dǎo)致其中部分可溶性營養(yǎng)成分溶出。因此選擇護(hù)色時間1.5、2.0、2.5、3.0 h進(jìn)行正交試驗。

2.2.1.3 護(hù)色劑濃度對核桃雄花護(hù)色效果的影響

護(hù)色劑濃度對核桃雄花護(hù)色效果的影響見圖5。

圖5 護(hù)色劑濃度對核桃雄花護(hù)色效果的影響Fig.5 Effect of color protection agents concentration on color protection effect of walnut male flowers

護(hù)色劑濃度對核桃雄花色差有顯著影響（P＜0.05）。從圖5中可以看出隨著護(hù)色劑濃度的提高，核桃雄花護(hù)色前后的色差逐漸降低，但護(hù)色效果提升不大，亮度變化不大，紅綠值有明顯下降。隨著護(hù)色劑濃度的提高，其溶解的難度也隨之提高，同時考慮到添加劑的殘留問題，選擇護(hù)色劑濃度0.4、0.6、0.6、0.8 g/L進(jìn)行正交試驗。

2.2.1.4 料液比對核桃雄花護(hù)色效果的影響

料液比對核桃雄花護(hù)色效果的影響見圖6。

圖6 料液比對核桃雄花護(hù)色效果的影響Fig.6 Effect of material-liquid ratio on color protection effect of walnut male flower

料液比對核桃雄花色差有顯著影響（P＜0.05），隨著料液比的提升，核桃雄花護(hù)色前后色差先升高后降低，在1∶20（g/mL）后開始下降，料液比過低時不利于核桃雄花中多酚、生物堿、醛類等苦澀味物質(zhì)的溶出，導(dǎo)致口感不佳。因此選擇料液比分別為 1∶20、1∶25、1∶30、1∶35（g/mL）進(jìn)行正交試驗。

2.2.1.5 護(hù)色溫度對核桃雄花護(hù)色效果的影響

護(hù)色溫度對核桃雄花護(hù)色效果的影響見圖7。

圖7 護(hù)色溫度對核桃雄花護(hù)色效果的影響Fig.7 Effect of color protection temperature on color protection effect of walnut male flowers

護(hù)色溫度對核桃雄花色差有顯著影響（P＜0.05），隨著護(hù)色溫度的提升，核桃雄花護(hù)色前后的色差逐步增大，而且亮度也在逐漸下降，說明在長時間的高溫作用的下，核桃雄花更容易氧化褐變，從而導(dǎo)致成品品質(zhì)下降。因此選擇護(hù)色溫度0、10、20、30℃進(jìn)行后續(xù)正交試驗。

2.3 護(hù)色工藝正交試驗結(jié)果

護(hù)色工藝正交試驗結(jié)果如表5，方差分析結(jié)果見表6。

表5 核桃雄花護(hù)色工藝正交試驗設(shè)計及結(jié)果Table 5 Orthogonal experimental design and results of color protection technology for male walnut flowers

由表5可以看出，各因素對于核桃雄花護(hù)色效果的影響大小為漂燙時間＞護(hù)色溫度＞護(hù)色液濃度＞料液比＞護(hù)色時間。通過極差分析可得核桃雄花最佳的護(hù)色工藝為A1B1C2D4E1，即漂燙時間2 min，護(hù)色時間1.5 h，護(hù)色劑濃度 0.6 g/L，料液比 1∶35（g/mL），護(hù)色溫度0℃。在此條件下進(jìn)行多次驗證試驗，所得樣品色差為15.6±0.73，其色差小于正交表中最優(yōu)組別 2（16.22）。由表6可知，各條件對核桃雄花的色澤均有顯著性影響（P＜0.05）。

表6 核桃雄花護(hù)色條件正交試驗方差分析Table 6 Variance analysis of orthogonal experiment on color protection conditions of walnut male flowers

3 討論與結(jié)論

核桃雄花中含有的多酚氧化酶、多酚類物質(zhì)和醌類物質(zhì)導(dǎo)致在加工時極易變色，降低產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價值。漂燙處理對酶促褐變有著良好的抑制作用，還有一定的清潔與殺菌作用，是果蔬加工過程中常用的預(yù)處理方法[17-19]。在核桃雄花的加工過程中葉綠素也易被破壞，單一種類的護(hù)色方法難以達(dá)到護(hù)色目的，因此在加工過程中需綜合使用多種護(hù)色方式才能取得較好的效果。

本研究選擇了多種護(hù)色劑進(jìn)行了試驗，并結(jié)合了漂燙的方式對核桃雄花進(jìn)行了護(hù)色處理，取得了較為理想的效果。試驗結(jié)果表明，不同種類的護(hù)色劑對核桃雄花的護(hù)色效果各不相同，綜合考慮各護(hù)色劑的安全性與護(hù)色效果后，采用抗壞血酸、植酸、氯化鈣復(fù)合配比作為最終的護(hù)色劑，經(jīng)過試驗后選擇抗壞血酸0.50 g/L、植酸0.15 g/L、氯化鈣0.70 g/L作為復(fù)合護(hù)色劑。漂燙預(yù)處理作為一種有效的護(hù)色技術(shù)也有著廣泛應(yīng)用，例如在茶葉加工中，漂燙護(hù)綠相比于蒸青或滾筒殺青技術(shù)能夠更好地保持產(chǎn)品品質(zhì)[20]，工藝條件中的漂燙時間、護(hù)色時間、護(hù)色液濃度、料液比、護(hù)色溫度都對核桃雄花產(chǎn)品的色澤有顯著性影響（P＜0.05）。試驗所得的最佳工藝條件為漂燙時間2 min，護(hù)色時間1.5 h，護(hù)色劑濃度 0.6 g/L，料液比 1∶35（g/mL），護(hù)色溫度0℃，在此條件下進(jìn)行護(hù)色處理后所得核桃雄花經(jīng)6 h室內(nèi)靜置后色差值為15.6。

濟(jì)南等地雞爪綿核桃雄花產(chǎn)量大，適宜實現(xiàn)規(guī)模化加工生產(chǎn)，本研究通過探究核桃雄花的護(hù)色工藝，為應(yīng)對核桃雄花加工過程中的褐變提供了一種方案，為后續(xù)核桃雄花的生產(chǎn)加工提供一定的指導(dǎo)和參考。