范思敏，穆宏磊，郜海燕，*，陳杭君，房祥軍，吳偉杰

(1.上海大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，上海 200444；2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 食品科學(xué)研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部果品采后處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江省果蔬保鮮與加工技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國輕工業(yè)果蔬保鮮與加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310021)

山核桃(CaryacathayensisSarg.)是胡桃科(Juglandaceae)山核桃屬(CaryaNutt.)植物，別名小胡桃，適宜生長于潮濕溫暖的山谷中，在我國主產(chǎn)于浙江臨安、安徽寧國等地[1]。山核桃是一種天然綠色食品，營養(yǎng)價(jià)值豐富，含有多種不飽和脂肪酸[2]、蛋白質(zhì)[3]、氨基酸[4]、人體必需的微量元素[5]，以及大量水溶性和脂溶性的抗氧化功能成分[6-8]。

未加工的山核桃仁中含有大量以單寧為代表的多酚類物質(zhì)[9-10]，食用時(shí)與口腔唾液蛋白相互作用會(huì)產(chǎn)生收斂感[11-12]，口感較苦澀。這種苦澀感會(huì)影響山核桃仁的食用品質(zhì)，引起消費(fèi)者的不適。因此，山核桃主要以加工品的形式面向消費(fèi)者，其加工工藝主要包括蒸煮脫澀[13]、賦味[14]、烘烤[15]等。其中，對(duì)山核桃仁進(jìn)行脫澀處理是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。一般地，山核桃仁的脫澀加工形式主要為長時(shí)間浸泡去澀[16]、高溫蒸煮[17]或使用強(qiáng)堿(NaOH)浸泡處理[18-19]。作者團(tuán)隊(duì)在前期的研究中發(fā)現(xiàn)：長時(shí)間浸泡或高溫蒸煮處理會(huì)加速山核桃仁的油脂氧化，從而導(dǎo)致山核桃仁品質(zhì)劣變[20]；NaOH浸泡處理會(huì)導(dǎo)致山核桃仁的營養(yǎng)流失，且其安全性也有待考量。NaHCO3是一種酸式鹽，溶于水后呈弱堿性，是食品添加劑小蘇打的主要成分，在食品行業(yè)中應(yīng)用廣泛。在本研究檢索范圍內(nèi)，尚未見有報(bào)道使用NaHCO3對(duì)山核桃仁進(jìn)行脫澀處理的報(bào)道。本研究以未加工的山核桃仁為原料，使用NaHCO3輔助脫澀，探索堿法脫澀工藝，以脫澀率和感官評(píng)分作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，運(yùn)用響應(yīng)面法對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)比不同脫澀工藝對(duì)山核桃仁酚類物質(zhì)含量與品質(zhì)的影響，旨在改善山核桃產(chǎn)品的加工工藝，為提高山核桃產(chǎn)品的質(zhì)量提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

原料為山核桃仁，購自浙江省杭州市臨安創(chuàng)輝食品廠。

主要試劑：福林酚試劑，購于上海源葉生物科技有限公司；無水碳酸鈉、沒食子酸、檸檬酸、正己烷、冰乙酸、碘化鉀、硫代硫酸鈉，購于上海凌峰化學(xué)試劑有限公司；EDTA(乙二胺四乙酸)，購于北京鼎國昌盛生物技術(shù)有限責(zé)任公司；甲醇、乙酸乙酯，購于上海麥克林生化科技有限公司。以上試劑均為分析純。所用NaHCO3為食用小蘇打，購于濟(jì)南寶碩食品科技有限公司。

主要儀器設(shè)備：XMTD-8222型水浴鍋，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；DGG-9070A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；UV-9000型紫外-可見分光光度計(jì)，上海元析儀器有限公司；RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海亞榮生化儀器廠。

1.2 山核桃仁脫澀處理工藝

堿法脫澀：稱取大小均勻的山核桃仁顆粒20 g，加入蒸餾水200 mL和5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的NaHCO3，65 ℃浸泡60 min，然后將山核桃仁轉(zhuǎn)移至事先配制好的2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))檸檬酸溶液中浸泡10 min，進(jìn)行護(hù)色處理。隨后將山核桃仁取出，用蒸餾水清洗山核桃仁表面殘留的檸檬酸溶液，至清洗溶液為中性，將山核桃仁撈出，烘干水分待用。

沸水脫澀：按照傳統(tǒng)加工工藝，稱取大小均勻的山核桃仁顆粒20 g，加入蒸餾水200 mL，沸水浸泡60 min，然后烘干待用。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 單寧含量測(cè)定

單寧含量以沒食子酸計(jì)。將待測(cè)試樣(山核桃仁)粉碎，稱取0.1 g，加入1 mL 60%(體積分?jǐn)?shù))乙醇，超聲條件下浸提30 min，然后于10 000×g離心15 min。取0.1 mL上清液于10 mL刻度試管，加入0.5 mL福林酚試劑和1.0 mL 7.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))碳酸鈉溶液，用蒸餾水定容至10 mL，避光反應(yīng)2 h，在725 nm處測(cè)定其吸光度，并基于構(gòu)建的沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線，測(cè)算其含量。

1.3.2 脫澀率測(cè)定

根據(jù)山核桃仁在脫澀處理前、后單寧含量的差值與山核桃仁在脫澀處理前單寧含量的比值來計(jì)算脫澀率[21]。

1.3.3 感官評(píng)價(jià)

選擇9名人員經(jīng)培訓(xùn)后，根據(jù)表1中的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)山核桃仁進(jìn)行感官評(píng)價(jià)[22]，給出感官評(píng)分(總分10分)。

表1 山核桃仁感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.4 游離酚、結(jié)合酚含量測(cè)定

參考Li等[23]的方法提取游離酚，簡(jiǎn)述如下：稱量0.1 g山核桃仁粉碎顆粒，加入1 mL 60%(體積分?jǐn)?shù))乙醇，超聲浸提30 min，10 000×g離心15 min，保留上清液待測(cè)。

參考文獻(xiàn)[24-25]的方法，稍作修改，提取結(jié)合酚。簡(jiǎn)述如下：稱取提取游離酚后的固態(tài)殘?jiān)? g，加入正己烷，振蕩后，10 000×g離心15 min，棄去上清液，保留固態(tài)殘?jiān)?。向固態(tài)殘?jiān)屑尤?0 mL含有10 mmol·L-1EDTA的4 mol·L-1NaOH溶液，避光反應(yīng)4 h后，用6 mol·L-1HCl溶液調(diào)節(jié)pH值至1，抽濾，濾液用乙酸乙酯萃取，收集乙酸乙酯相于40 ℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至黏稠狀，用甲醇復(fù)溶至10 mL，得山核桃仁結(jié)合酚提取液，待測(cè)。

基于Folin-Ciocalteu比色法[26]，稍作修改，使用福林酚試劑作為顯色劑，于760 nm處測(cè)定反應(yīng)體系的吸光度值，計(jì)算游離酚和結(jié)合酚的含量。

1.3.5 品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

參照GB 5009.227—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中過氧化值的測(cè)定》測(cè)定過氧化值，參照GB 5009.229—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中酸價(jià)的測(cè)定》測(cè)定酸價(jià)，參照GB/T 5532—2008《動(dòng)植物油脂 碘值的測(cè)定》測(cè)定碘值。

1.4 山核桃仁堿法脫澀工藝的參數(shù)優(yōu)化

1.4.1 單因素試驗(yàn)

(1)設(shè)定NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%，脫澀時(shí)間為60 min，固液比(g·mL-1，下同)為1∶20，分別考查不同脫澀溫度(50、55、60、65、70、75 ℃)對(duì)山核桃仁脫澀率的影響。

(2)設(shè)定NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%，脫澀溫度為60 ℃，固液比為1∶20，分別考查不同脫澀時(shí)間(20、40、60、80、100、120 min)對(duì)山核桃仁脫澀率的影響。

(3)設(shè)定脫澀時(shí)間為60 min，脫澀溫度為60 ℃，固液比為1∶20，分別考查不同NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0.5%、1%、2%、3%、4%、5%)對(duì)山核桃仁脫澀率的影響。

(4)設(shè)定NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%，脫澀溫度為60 ℃，脫澀時(shí)間為60 min，分別考查不同固液比(1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50)對(duì)山核桃仁脫澀率的影響。

1.4.2 響應(yīng)面試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，采用Design-Expert 8.0.6軟件進(jìn)行4因素3水平的響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)(表2)?；诿摑?單位為%，權(quán)重80%)與感官評(píng)分(權(quán)重20%)計(jì)算響應(yīng)值(在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，脫澀率和感官評(píng)價(jià)只賦權(quán)重，不進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化)，用于確定最優(yōu)工藝參數(shù)組合。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)的因素與水平

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 23.0軟件對(duì)單因素試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；采用Design-Expert 8.0.6軟件開展響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析；采用Graphpad Prism 8軟件制作圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理因素對(duì)山核桃仁脫澀的影響

2.1.1 脫澀溫度對(duì)山核桃仁脫澀率的影響

隨著脫澀溫度升高，山核桃仁的脫澀率增大(圖1)。當(dāng)脫澀溫度從50 ℃增加至60 ℃時(shí)，山核桃仁的脫澀率明顯上升；當(dāng)脫澀溫度大于60 ℃時(shí)，山核桃仁的脫澀率變化趨緩；當(dāng)脫澀溫度為75 ℃時(shí)，山核桃仁的脫澀率最高(92.35%)。山核桃仁含有大量油脂，脫澀溫度過高會(huì)加速山核桃仁中的油脂氧化，從而影響山核桃仁品質(zhì)[17]。綜合考慮，選擇55、60、65 ℃用于后續(xù)的響應(yīng)面試驗(yàn)。

圖1 脫澀溫度對(duì)山核桃仁脫澀率的影響

2.1.2 脫澀時(shí)間對(duì)山核桃仁脫澀率的影響

隨著脫澀時(shí)間延長，山核桃仁的脫澀率先快速增加，后趨于平緩(圖2)。當(dāng)脫澀時(shí)間為120 min時(shí)，山核桃仁的脫澀率最高(92.78%)；但當(dāng)脫澀時(shí)間為80 min時(shí)，山核桃仁的脫澀率已接近峰值?？紤]到脫澀時(shí)間過長反而可能會(huì)影響山核桃仁的品質(zhì)，選擇60、80、100 min的脫澀時(shí)間用于后續(xù)響應(yīng)面試驗(yàn)。

圖2 脫澀時(shí)間對(duì)山核桃仁脫澀率的影響

2.1.3 NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)山核桃仁脫澀率的影響

隨著NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，山核桃仁的脫澀率先增大，后趨于平穩(wěn)(圖3)。當(dāng)NaHCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時(shí)，山核桃仁的脫澀率最高(91.82%)。NaHCO3溶于水，可以營造弱堿性的溶液環(huán)境，能夠加快澀味物質(zhì)溶出，從而達(dá)到脫澀目的。從試驗(yàn)結(jié)果來看，選擇3%、4%、5%的NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)用于后續(xù)響應(yīng)面試驗(yàn)。

圖3 NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)山核桃仁脫澀率的影響

2.1.4 固液比對(duì)山核桃仁脫澀率的影響

在不同固液比條件下，山核桃仁的脫澀率差異較小(圖4)。當(dāng)固液比為1∶30時(shí)，山核桃仁的脫澀率達(dá)到91.15%。在保證山核桃仁脫澀率的基礎(chǔ)上，考慮原料用量和成本問題，選擇固液比1∶10、1∶20、1∶30用于后續(xù)響應(yīng)面試驗(yàn)。

圖4 固液比對(duì)山核桃仁脫澀率的影響

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果

將響應(yīng)面試驗(yàn)方案與結(jié)果整理于表3。運(yùn)用Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，擬合響應(yīng)分(y)與脫澀溫度(xA)、脫澀時(shí)間(xB)、NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)(xC)、固液比(xD)的回歸方程：

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

響應(yīng)曲面的坡度能夠反映不同因素之間相互作用的強(qiáng)弱：曲面坡度陡峭，說明響應(yīng)值受因素交互作用的影響較大；曲面坡度較平滑，說明響應(yīng)值受因素交互作用影響較小。脫澀溫度與NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)、脫澀時(shí)間與NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)交互作用的響應(yīng)曲面均較為陡峭(圖5)，說明山核桃仁的脫澀率和感官評(píng)分受脫澀溫度、脫澀時(shí)間、NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響較大。其中，脫澀溫度與NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)交互作用的響應(yīng)曲面更為陡峭，表明在堿法脫澀處理工藝中，脫澀溫度與NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)山核桃仁脫澀后的響應(yīng)值影響最明顯。根據(jù)響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果，得到山核桃仁堿法脫澀工藝的理論最優(yōu)參數(shù)：脫澀溫度64.7 ℃，脫澀時(shí)間100 min，NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)4.8%，固液比1∶15.9。在此條件下，響應(yīng)值理論上為75.04。考慮到實(shí)際生產(chǎn)情況，對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行修正：脫澀溫度65 ℃，脫澀時(shí)間100 min，NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%，固液比1∶15。在此條件下，山核桃仁的脫澀率為92.04%，感官評(píng)分為9.2分，響應(yīng)值為75.47。

2.3 脫澀處理對(duì)山核桃仁游離酚、結(jié)合酚含量的影響

2.3.1 游離酚含量

山核桃仁中含有大量的酚類物質(zhì)，通常以游離態(tài)和結(jié)合態(tài)的形式存在。研究表明，果蔬[27]、谷物[28]中的酚類物質(zhì)以游離態(tài)形式為主。經(jīng)測(cè)算，未經(jīng)處理的山核桃仁中游離酚的含量是結(jié)合酚含量的2.9倍。經(jīng)脫澀處理后，山核桃仁中的游離酚含量顯著(P<0.05)降低，且經(jīng)堿法脫澀工藝處理的山核桃仁中游離酚含量顯著(P<0.05)低于經(jīng)沸水脫澀處理的(圖6)。這可能是因?yàn)?，堿性環(huán)境加快了游離態(tài)酚類物質(zhì)從山核桃仁中的溶出。

CK，未經(jīng)處理；T1，沸水脫澀；T2，堿法脫澀。柱上無相同字母的表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

2.3.2 結(jié)合酚含量

結(jié)合酚是酚類物質(zhì)與蛋白質(zhì)、葡萄糖、纖維素等物質(zhì)結(jié)合后存在于植物細(xì)胞中的物質(zhì)，通常條件下溶劑難以將其直接提取出來。堅(jiān)果中含有大量的結(jié)合酚[29]，與游離酚相比，結(jié)合酚具有更強(qiáng)的抗氧化能力[30]。未經(jīng)處理的山核桃仁中的結(jié)合酚含量為1.7 mg·g-1(圖7)，經(jīng)脫澀處理后，山核桃仁中的結(jié)合酚含量均顯著(P<0.05)降低，表明脫澀處理會(huì)造成一部分的結(jié)合酚損失。經(jīng)沸水脫澀和堿法脫澀處理后，山核桃仁中的結(jié)合酚含量分別是處理前的46%和63%，后者的結(jié)合酚含量顯著(P<0.05)高于前者。這一差別可能與脫澀處理的溫度有關(guān)，沸水脫澀中過高的處理溫度會(huì)導(dǎo)致更多的酚類物質(zhì)損失。

圖7 不同處理下山核桃仁的結(jié)合酚含量

2.4 脫澀處理對(duì)山核桃仁品質(zhì)的影響

2.4.1 過氧化值

過氧化值是反映山核桃仁加工過程中油脂初期氧化的重要參數(shù)，與山核桃仁的品質(zhì)密切相關(guān)。與未經(jīng)處理的山核桃仁相比，經(jīng)沸水脫澀和堿法脫澀處理的山核桃仁的過氧化值均顯著(P<0.05)增加(圖8)，分別增加15.76、10.57倍。這說明，脫澀處理會(huì)導(dǎo)致山核桃仁發(fā)生一定程度的氧化，但堿法脫澀對(duì)山核桃仁過氧化值的影響顯著(P<0.05)低于沸水脫澀。這可能與堿法脫澀較低的處理溫度有關(guān)。王晗琦等[31]認(rèn)為，堅(jiān)果在水煮加工過程中脂肪發(fā)生氧化，高溫會(huì)加快油脂氧化進(jìn)程，導(dǎo)致過氧化值上升。

圖8 不同處理下山核桃仁的過氧化值

2.4.2 酸價(jià)

酸價(jià)是計(jì)量油脂中游離羧酸基團(tuán)的指標(biāo)，反映脂肪酸水解產(chǎn)物的含量，可用于評(píng)價(jià)油脂質(zhì)量。與未經(jīng)處理的山核桃仁相比，經(jīng)沸水脫澀和堿法脫澀處理的山核桃仁的酸價(jià)均顯著(P<0.05)增加(圖9)，分別是未進(jìn)行脫澀處理的2.38倍和1.79倍，說明脫澀處理會(huì)導(dǎo)致山核桃仁脂肪酸水解，從而引起酸價(jià)升高。與沸水脫澀處理相比，堿法脫澀處理的山核桃仁的酸價(jià)顯著(P<0.05)降低。這可能是因?yàn)閴A法脫澀中相對(duì)較低的溫度能夠有效減緩脂肪酸的水解，從而更利于山核桃仁品質(zhì)的保持。

圖9 不同處理下山核桃仁的酸價(jià)

2.4.3 碘值

碘值表征的是不飽和脂肪酸在加成反應(yīng)中吸收鹵素的能力，在一定程度上可反映油脂的不飽和程度。未經(jīng)處理的山核桃仁中含有大量不飽和脂肪酸，其碘值較高。經(jīng)沸水脫澀和堿法脫澀處理的山核桃仁，碘值均顯著(P<0.05)降低(圖10)，分別降至處理前的87%和94%，說明脫澀過程中山核桃仁的油脂被氧化，不飽和度降低。與沸水脫澀相比，堿法脫澀處理的山核桃仁的碘值顯著(P<0.05)升高。這可能是因?yàn)閴A法脫澀處理中相對(duì)較低的溫度可以在一定程度上抑制不飽和脂肪酸被氧化，從而維持山核桃仁的品質(zhì)。

圖10 不同處理下山核桃仁的碘值

3 結(jié)論

本研究以山核桃仁為原料，使用NaHCO3輔助進(jìn)行脫澀處理，綜合脫澀率與感官評(píng)分進(jìn)行評(píng)價(jià)，在單因素試驗(yàn)與響應(yīng)面試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化出山核桃仁堿法脫澀的最佳工藝參數(shù)：脫澀溫度65 ℃，脫澀時(shí)間100 min，NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%，固液比1∶15。在此條件下，脫澀率達(dá)92.04%，感官評(píng)分為9.2分，響應(yīng)值為75.47。與沸水脫澀工藝相比，本研究優(yōu)化的堿法脫澀工藝，既能夠去除苦澀味，又能較好地保留山核桃仁的品質(zhì)。