加熱處理對核桃果實中營養成分組成與含量的影響

徐楓欽，曲文娟，馬海樂，師俊玲*

1. 西北工業大學生命學院（西安 710072）；2. 江蘇大學食品物理加工研究院（鎮江 212013）

核桃在世界上分布廣泛，主要生長在溫帶地區，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品有所不同。核桃青皮、核桃殼可用于醫藥和化妝品行業[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、鈉等多種礦質元素，其中鈉含量較低，可用作輔助因子來調節相關酶活。每日進食核桃仁，可以預防和調節老年癡呆，帕金森等疾病[5]。隨著人們對核桃仁營養價值的認知提高，我國的核桃產業在近年來得到迅速擴大，陸續開發出了一些新型產品與加工技術。其中，加熱是各種核桃加工品中常用的重要加工環節。然而，根據現有報道，加熱方法與條件不同，對核桃仁中的營養成分的種類、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需求，選擇合適的加熱方法與技術，盡可能地提高核桃產品中營養成分的含量與功能活性。

1 核桃的生產與加工概況

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

圖1 核桃的主要部位與應用

核桃加工技術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，制成的產品有風味核桃仁、核桃干制品、核桃糕點等[8]。深加工技術主要有萃取、壓榨、噴霧干燥、超微粉碎等，所得產品主要有核桃粉、核桃乳、核桃油等[9]。大多數核桃產品的加工過程中都需要加熱處理，不同加熱技術對核桃中營養成分會產生顯著而不同的影響。

2 單一加熱技術對核桃中營養成分的影響

核桃加工過程中使用的單一加熱技術主要有干燥、水浴加熱、焙烤等。

2.1 干燥

2.1.1 微波干燥

研究發現，微波干燥可以顯著提高核桃油的氧化穩定性，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，核桃油的氧化穩定性提高歸因于微波干燥處理誘導了黑素苷類抗氧化物質的產生[12]。同時，微波干燥的時間和強度也會影響核桃油的氧化穩定性，只有微波預處理4 min的加熱方法才能有效提高核桃油的氧化穩定性[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，微波干燥過程促進了核桃仁細胞膜的破裂，在細胞表面產生永久性孔隙，使得油脂能夠更容易地從細胞中滲出[13]。微波干燥2 min或更長時間可使核桃油具有一種“烘烤”的風味。

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

2.1.2 高溫熱風干燥

研究發現，高溫熱風干燥可以加劇核桃中水分蒸發，提高核桃仁中蛋白質、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胞和組織結構，導致其中更多的化學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，也進一步促進了化學成分的形成與釋放。

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。這是因為高溫導致了一些化合物的變性[14]。例如，核桃中一些抗營養物質可以與礦物質元素形成緊密的復合物，從而導致這些礦物質元素檢出量下降[15]。此外，過高的干燥溫度還會導致核桃仁變質，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。研究發現，冷凍干燥有利于提高核桃產品中多不飽和脂肪酸含量和n-6/n-3比值，但會對一些化學成分、礦物質、抗氧化物質和部分脂肪酸表現出明顯的負面影響[16]。

此外，干燥溫度還會顯著影響總脂肪酸中的成分構成（棕櫚油酸除外）。如，當干燥溫度為-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。研究發現，對核桃仁進行水浴加熱處理，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行。研究發現，焙烤過程對核桃仁中的蛋白質、膳食纖維的影響不大。

研究表明，焙烤會導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生降低或升高：抗氧化活性的降低是因為酚類物質會遇熱降解；抗氧化活性的升高則與多酚物質的降解與糖基化黃酮的水解有關[20]，還與形成還原酮型結構的美拉德反應產物有關[21]。

較長時間和較高溫度（150 ℃）的焙烤處理會導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度增大和時間延長而出現明顯下降，進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生一些改變，較高的焙烤溫度會導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量性狀[22]。

3 不同加熱工藝對核桃仁中營養成分影響的對比分析

3.1 微波烘烤與熱風烘烤

對比微波烘烤和熱風烘烤（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，可以發現，兩種烘烤處理均會導致這些指標的顯著變化。主要表現為，兩種烘烤處理會導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，高溫處理容易導致不飽和脂肪酸的氧化變質，使不飽和脂肪酸的雙鍵變成了反式脂肪酸的穩定結構[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胞結構，有利于酚類物質的釋放[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，從而增強產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

研究發現，對核桃粕進行烤制或炒制處理，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。兩種加工技術對核桃粕的蛋白質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。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 結語

加熱處理會不同程度地影響加工后核桃產品的營養組成與含量。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生負面影響；不同烘烤方式所得產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、礦質元素等物質含量產生一定而不同的影響。為此，在核桃加工過程中，有必要根據最終產品的特性與功能需求，選擇最有利于提高產品質量與活性的最適宜的加熱方法與技術。