不同干燥方式對核桃仁及核桃油理化品質的影響

羅 凡，費學謙，郭少海，杜孟浩

(中國林業科學研究院 亞熱帶林業研究所，杭州311400)

我國核桃資源豐富，是核桃生產大國[1]。核桃油中的功能性脂肪酸油酸(18∶1ω-9)、亞油酸(18∶2ω-6)和亞麻酸(18∶3ω-3)含量高，且ω-3與ω-6不飽和脂肪酸比值較好[2]，具有降血脂、預防心腦血管疾病的作用[3-5]；此外，核桃油還具有提高記憶力[6]、清除自由基、延緩衰老[7-8]等功效。因此，核桃油為繼核桃蛋白、核桃乳之外主要的核桃加工產品。

為了獲得良好的風味，核桃油加工中常對核桃進行烘烤處理。核桃本身所含的蛋白質、糖、油脂等在高溫有氧的條件下會發生一系列化學反應，反應所生成的揮發性產物和非揮發性產物對核桃油的風味和品質有著重要影響。此外，核桃油的品質，如酸價、過氧化值、脂肪酸組成以及抗氧化性都與其烘烤程度有著密切聯系。因此，研究不同加熱方式及條件對核桃仁及核桃油品質的影響十分必要。王晗琦等[9]以云南三臺核桃為材料，研究了水煮(100℃，12 min)、烘烤(130℃，38 min)、煎炸(200℃，46 s)3種熱 加工處理對核桃油氧化、功能性脂肪酸和抗氧化功能成分的影響，發現處理后核桃油的過氧化值和酸價均有升高的同時部分黃酮和總酚含量增加。徐月華等[10]研究發現隨著核桃仁烘烤溫度升高、時間延長，核桃油色澤呈加深趨勢，其酸價和過氧化值升高，維生素E含量減少，但烘烤對核桃油主要脂肪酸組成影響不大，且適當烘烤有利于增加其氧化穩定性。

熱風、紅外輻射和微波輻射均為廣泛應用的物料干燥工藝。本文以核桃為材料，分別考察了熱風、紅外輻射和微波輻射3種干燥方式和條件對核桃仁以及壓榨核桃油理化品質的影響，以期找到影響核桃油氧化穩定性等品質變化的關鍵點，為提高核桃深度加工水平，研發核桃油的科學加工工藝提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

核桃樣品為2017年成熟新疆阿克蘇“新2”品種。實驗前測定核桃仁的初始含水率為4.66%，初始含油率為43.11%。

DHG-9140A熱風式烘箱，P70F20L-DG(S0)微波爐，MG38CB-AA烤箱，6YY-190自動液壓榨油機，CM-3600A色差儀。

1.2 實驗方法

1.2.1 干燥方式及條件

分別采用熱風式烘箱、烤箱和微波爐對核桃進行熱風、紅外輻射和微波輻射的干燥處理，處理結束后自然冷卻至室溫后剝殼，冷藏備用。一部分用于測定核桃仁的含水率和含油率，其余液壓榨油，測定核桃油的相關指標。表1為3種干燥方式及條件。

表1 干燥方式及條件

注：在150℃的條件下紅外輻射100 min后核桃仁出現焦糊現象，因此舍棄了該溫度下120 min的處理。

1.2.2 核桃仁理化指標測定

含水率測定參考GB 5009.3—2016，含油率測定參考GB 5009.6—2016。

1.2.3 壓榨核桃油理化指標的測定

含水率測定按照GB 5009.236—2016方法，酸價的測定按照GB 5009.229—2016方法，過氧化值的測定按照GB 5009.227—2016方法，氧化誘導時間的測定按照GB/T 21121—2007方法。

色值用CM-3600A色差儀測定[11]。采用2.54 cm比色，投射，D65照亮，觀察角10°，獲得L*、a*、b*，平行測定 3 次，其中L*值反映顏色的明亮程度，0 表示黑色，100 表示白色；a*值反映紅色或綠色的程度，a*>0 表示顏色偏紅，a*<0 表示顏色偏綠；b*值反映橙色或藍色的程度，b*>0 表示顏色偏橙，b*<0 表示顏色偏藍。

2 結果與討論

2.1 核桃仁理化指標的變化

2.1.1 核桃仁含水率的變化

經過不同條件干燥后核桃仁含水率的變化如圖1所示。

從圖1可以看出，3種干燥方式下經過不同溫度加熱，核桃仁中含水率隨加熱時間延長都呈現下降趨勢，且隨加熱溫度的升高，下降速度提高；在熱風、紅外輻射和微波輻射3種干燥方式中，加熱前期(熱風60 min，紅外輻射60 min，微波輻射10 min)水分下降趨勢線性相關，其中熱風加熱時，90、120℃和150℃加熱到60 min時，核桃仁含水率隨加熱時間下降的線性相關系數分別為0.972 4、0.976 3和0.940 4；紅外輻射時，90、120℃和150℃加熱到60 min時，核桃仁含水率隨加熱時間下降的線性相關系數分別為0.713 6、0.991 2和0.999 7；微波輻射加熱時，中低火、中火、中高火和高火下加熱到10 min時，核桃仁含水率下降的線性相關系數分別為0.921 1、0.986 0、0.990 5和0.993 7。在90、120℃和150℃下熱風處理核桃120 min，含水率分別從初始的4.66%降至2.27%、0.67%和0.23%，比初始分別下降了51.29%、85.62%和95.06%；紅外輻射后的核桃仁含水率分別降至1.43%、0.37%和0.09%(90 min)，比初始分別下降了69.31%、92.06%和98.07%；微波輻射加熱20 min核桃仁含水率分別下降至1.84%、0.67%、0.52%和0.75%，比初始分別下降了60.51%、85.62%、88.84%和83.91%。由此可見，3種干燥方式的失水效率為微波輻射>紅外輻射>熱風。

2.1.2 核桃仁含油率的變化

經過不同條件干燥后核桃仁含油率的變化如圖2所示。

從圖2可以看出，經過不同條件干燥后，核桃仁的含油率均有不同程度的下降，其中在90、120℃和150℃下熱風加熱120 min后，核桃仁的含油率由初始的43.11%分別下降到40.66%、40.41%和40.05%，比初始分別下降了5.68%、6.26%和7.10%；紅外輻射90℃和120℃下加熱120 min后，核桃仁含油率分別從初始的43.11%下降到39.84%和35.33%，比初始分別下降了7.59%和18.05%，150℃加熱90 min后含油率下降到37.91%，比初始下降了12.06%；不同火力微波輻射加熱20 min后，核桃仁含油率分別下降到37.09%、32.87%、33.22%和34.02%，比初始分別下降了13.96%、23.75%、22.94%和21.09%。從結果可以看出，3種干燥方式核桃仁含油率下降由多到少的順序為微波輻射>紅外輻射>熱風。

2.2 壓榨核桃油理化指標的變化

2.2.1 核桃油含水率的變化

經過不同條件干燥后壓榨核桃油含水率變化如圖3所示。

圖3 不同條件干燥后壓榨核桃油含水率的變化

從圖3可以看出，干燥前核桃油的含水率為0.07%，經過熱風加熱后核桃油的含水率總體呈現下降趨勢，加熱溫度較高(120℃和150℃)時，含水率下降更明顯，加熱120 min，90、120℃和150℃下核桃油的含水率分別為0.04%、0.03%和0.02%；經紅外輻射加熱處理的核桃，在90℃和120℃下核桃油含水率隨加熱時間延長變化不明顯，加熱120 min核桃油含水率分別降低至0.06%和0.05%，在150℃下核桃油含水率在加熱初期(20 min)下降到0.05%，后續隨加熱時間延長核桃油含水率下降不明顯；微波輻射處理的核桃，其壓榨核桃油含水率隨微波強度和加熱時間變化均不顯著，且加熱20 min后核桃油含水率平均為0.06%，高于前兩種干燥方式，可能是因為微波輻射處理效率高，時間短所致。從以上結果可以看出，高溫處理(熱風120℃和150℃，紅外輻射150℃)明顯降低核桃油的含水率，低溫處理影響較小，3種干燥方式中微波處理對核桃油含水率影響不明顯。

2.2.2 核桃油酸價的變化

核桃經過干燥處理后，測定了其壓榨核桃油的酸價變化，結果如圖4所示。

從圖4可以看出，核桃經過干燥處理后，其壓榨核桃油的酸價均呈現短時間內降低，然后隨加熱時間的延長趨于平穩或略上升的規律。其中熱風處理20 min，90、120℃和150℃下核桃油的酸價(KOH)從初始的0.591 mg/g分別下降到0.359、0.415 mg/g和0.379 mg/g，分別下降了39.26%、29.78%和35.87%；紅外輻射20 min，90、120℃和150℃下核桃油的酸價(KOH)從初始的0.591 mg/g分別下降到0.360、0.339 mg/g和0.302 mg/g，分別下降了39.09%、42.64%和48.90%；微波輻射5 min，4種火力下核桃油的酸價(KOH)分別下降到0.337、0.354、0.384 mg/g和0.362 mg/g，分別下降了42.98%、40.10%、35.03%和38.75%。從結果可知，經過適當加熱后核桃油的酸價都有所降低，這可能是因為加熱后核桃油中水分降低或經過加熱核桃油中的天然抗氧化營養成分的溶出造成的[12]，具體原因有待于進一步探索。

2.2.3 核桃油過氧化值的變化

核桃經過干燥處理后，測定了其壓榨核桃油過氧化值的變化，結果如圖5所示。

圖5 不同條件干燥后核桃油過氧化值的變化

從圖5可以看出，對核桃短時間加熱后，其壓榨核桃油的過氧化值呈現降低的趨勢。熱風處理40 min，90、120℃和150℃下核桃油的過氧化值從初始的0.161 g/100 g分別下降到0.075、0.065 g/100 g和0.077 g/100 g，分別下降了53.42%、59.63%和52.17%；紅外輻射20 min，90、120℃和150℃下核桃油的過氧化值從初始的0.161 g/100 g分別下降到0.115、0.097 g/100 g和0.074 g/100 g，分別下降了28.57%、39.75%和54.04%；微波輻射處理5 min，4種火力下核桃油的過氧化值分別下降到0.044、0.047、0.137 g/100 g和0.112 g/100 g，比初始分別下降了72.67%、70.81%、14.91%和30.43%。加熱后期，隨著加熱時間的延長，熱風和紅外輻射低溫(90℃和120℃)處理后核桃油過氧化值趨于穩定，可能是加熱時核桃中天然抗氧化成分變化或產生了部分抗氧化美拉德產物延緩了核桃油中脂肪酸的氧化進程[13]；高溫(150℃)處理后核桃油過氧化值有明顯上升趨勢，其中兩種加熱方式在150℃下加熱90 min，過氧化值分別上升到0.150 g/100 g和0.142 g/100 g；微波輻射10 min后4種火力下核桃油的過氧化值均呈現上升趨勢，且隨火力升高過氧化值也更高，在20 min時分別達到0.049、0.112、0.137 g/100 g和0.168 g/100 g。

2.2.4 核桃油總色差的變化

用L*、a*和b* 3個數值可以在一個三維立體圖中精確表示出一個顏色的點，用相對值可以得出和基準點的差異，即總色差△E=(△a2+△b2+△L2)1/2。以未處理的核桃油為基準點，不同條件干燥處理后的核桃油的L*、a*和b*值按照公式計算總色差△E，結果如圖6所示。

從圖6可以看出，經過3種干燥方式處理后，核桃油的顏色與對照相比都產生了差異，且隨加熱時間的延長差異越來越顯著，其中熱風加熱后，核桃油顏色逐漸發生變化，尤其是在150℃下，加熱初期核桃油顏色就迅速變化，加熱的最后30 min內，顏色變化速度最快；紅外輻射60 min，3種溫度對核桃油顏色的變化差異不明顯，60 min后，在150℃下核桃油顏色迅速加深；經過不同火力的微波輻射后核桃油的顏色逐漸呈現差異，15 min后，采用高火加熱的核桃油顏色迅速加深，與其他火力變化有顯著差異。由此可見，高溫或是高火力對核桃油顏色的影響較大。

2.2.5 核桃油氧化穩定性的變化

經過不同條件干燥后壓榨核桃油氧化穩定性的變化如圖7所示。

從圖7可以看出，經過3種干燥方式處理后，壓榨核桃油的氧化穩定性都有所提高，其中熱風加熱時，90、120℃和150℃下核桃油的氧化穩定時間分別從初始的3.12 h最高升高到4.29 h(加熱40 min時)、4.39 h(加熱90 min時)和4.25 h(加熱40 min時)，比初始分別提高了37.5%、40.70%和36.22%；紅外輻射加熱時，90、120℃和150℃下核桃油的氧化穩定時間最高分別升高到4.44 h(加熱40 min時)、4.83 h(加熱60 min時)和5.39 h(加熱90 min時)，比初始分別提高了42.31%、54.81%和72.76%；微波輻射加熱時各火力下核桃油的氧化穩定時間最高分別達到了4.69 h(5 min)、5.0 h(15 min)、4.25 h(15 min)和4.52 h(20 min)，比初始分別提高了50.32%、60.26%、36.22%和44.87%。從結果可以看出，中低火力加熱后氧化穩定時間先增加后穩定或降低，而高火加熱后核桃油的氧化穩定時間呈現持續升高的趨勢，可能是加熱產生了具有抗氧化性的美拉德產物。

3 結 論

考察了熱風、紅外輻射和微波輻射3種干燥方式對核桃仁及核桃油理化品質的影響。通過測定核桃仁含水率、含油率以及壓榨核桃油含水率、氧化穩定性、酸價、過氧化值和色值，探討了干燥方式對核桃仁及核桃油理化指標的影響規律。結果表明：經過不同溫度加熱核桃仁含水率隨加熱時間延長均呈現下降趨勢，3種干燥方式的失水效率為微波輻射>紅外輻射>熱風；經過不同方式干燥后，核桃仁含油率下降由多到少的順序為微波輻射>紅外輻射>熱風；熱風加熱后核桃油含水率總體呈現下降趨勢，微波輻射處理對核桃油含水率影響不明顯；核桃經干燥處理后，壓榨核桃油的酸價和過氧化值均呈現短時間內降低的現象，可能是因為加熱后核桃油中水分降低或經過加熱核桃油中的天然抗氧化營養成分的溶出或美拉德產物等抗氧化物質的生成延緩了核桃油中脂肪酸的氧化進程；經過干燥后，核桃油的顏色隨干燥時間的延長變化越來越顯著，高溫或高火力加熱核桃后對核桃油顏色的影響較大；經過3種干燥方式處理后，壓榨核桃油的氧化穩定性都有所提高，可能是加熱后核桃中溶出的天然抗氧化成分或生成的美拉德產物增加了油脂的抗氧化性。本研究對探究核桃油氧化穩定性的變化機理以及優化核桃加工工藝提供了理論基礎。