變溫滾筒催化紅外-熱風干燥核桃營養品質研究

曲文娟 ，凡 威，朱亞楠，馬海樂，師俊玲，潘忠禮

（1.江蘇大學, 食品物理加工研究院, 江蘇鎮江 212013；2.江蘇大學食品與生物工程學院, 江蘇鎮江 212013；3.西北工業大學生命學院, 陜西西安 710072；4.美國加州大學戴維斯分校生物與農業工程系, 美國加州 95616）

核桃果仁中含有豐富的營養物質，其中脂質含量約占60%以上，以不飽和脂肪酸為主，此外還含有蛋白質以及抗氧化多酚等物質[1-2]，對心血管疾病、降血脂以及糖尿病等均有較大的益處，具有較高的醫療保健價值[1]。核桃由于采收量大、采收時間短以及采收后新鮮核桃初始含水率高（40%～55%）等特點，絕大多數核桃在采收后均需進行干燥處理，便于后續的運輸、貯藏、銷售以及深加工[3]。

核桃仁含油率、多酚和蛋白含量較高[2,4-5]，在加工以及運輸過程中極易發生氧化[6-8]，使得核桃產生異味以及對人體有害的物質，從而導致核桃產品品質降低。目前，核桃干燥工業化生產中多采用熱風干燥[9]，以熱空氣為傳熱介質，將物料表面的水分蒸發并去除，物料內部水分由于水分梯度不斷向表面遷移，以此循環往復從而達到干燥的目的，但仍存在干燥效率低、時間長、能耗高、干燥過程中易氧化從而導致營養物質損失等問題[10-11]。而催化式紅外輻射[9]干燥以天然氣為能源，利用紅外加熱器發射出的紅外線照射到被加熱物料上，無需加熱介質，物料中的水分直接吸收紅外輻射能量，從而使物料內部溫度快速升高，實現物料快速脫水干燥的目的。與傳統熱風干燥相比，具有干燥效率高、化學分解作用小以及產品營養物質保留較好等特點。Gabel等[12]研究洋蔥片紅外干燥得出，紅外干燥比熱風干燥得到的洋蔥片具有更好的顏色和風味物質保留。陳文敏等[13]研究紅棗紅外干燥發現，與熱風干燥相比，紅外干燥的紅棗營養物質保留率高、色澤和外觀質量最好。雷宏杰等[14]研究花椒葉干燥發現，與熱風干燥和真空干燥相比，紅外干燥耗時短，且干制花椒葉中黃酮和總酚含量高。

近年來，國內外學者大多關注于熱風干燥工藝[15]、包裝[16-17]、貯藏因素[18-19]等方面對核桃品質變化的影響，對于新型干燥方式——變溫滾筒式催化紅外-熱風聯合干燥工藝以及其對核桃營養品質影響的研究未見報道。溫度作為干燥參數之一，對于干燥產品的干燥過程具有重要的影響。干燥溫度越高，干燥時間越短，但同時也會導致產品品質受損，熱量破壞物料表觀結構；低溫干燥可以改善產品品質，但是干燥速率較低，延長了干燥時間，造成更高的能量消耗。變溫式干燥[20]是解決這一問題的重要途徑，可以在降低干燥時間的同時，改善產品品質。有相關研究[20]也表明，與恒溫干燥相比，變溫干燥工藝在干燥時間、產品色澤以及營養物質保留等方面均有優勢。因而為進一步縮短干燥時間以及改善核桃營養品質，

本研究將變溫滾筒催化紅外-熱風聯合干燥工藝引入核桃干燥中，考察其對核桃油、蛋白、多酚品質的影響，并與單一熱風干燥（HAD）和恒溫滾筒催化紅外—熱風聯合干燥（CTDCIR-HAD）進行對比，考察該新型干燥技術的優勢，為干果的新型干燥技術開發提供更豐富的基礎理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮帶青皮核桃清香型 陜西農貿市場；Folin-Ciocalteu試劑、無水碳酸鈉、百里酚酞、氫氧化鈉、鹽酸、硫酸、無水乙醇、三氯甲烷、冰醋酸、無水乙醚、硫酸亞鐵、鐵氰化鉀、三氯化鐵、硼酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、碘化鉀、甲醇、苯、硫代硫酸鈉、重鉻酸鉀、鄰苯二甲酸氫鉀、氫氧化鉀、一氯化碘、正己烷、可溶性淀粉、8-苯胺-1-萘磺酸（ANS）、氯化鉀、均為分析純 國藥集團化學試劑有限公司。

滾筒催化紅外干燥設備（圖1） 江蘇大學食品學院聯合鎮江美博紅外科技有限公司研制；熱風干燥設備 江蘇大學食品學院聯合泰州圣泰科紅外科技有限公司研制；Card-F98型熒光分光光度計 美國Varian公司；SU8200型場發射掃描電鏡 日本HITACHI公司；Nexusn670型傅里葉紅外光譜儀美國Niccolet儀器公司；Card-2010plus型氣相色譜日本島津公司；S-433D型全自動氨基酸分析儀德國Sykam公司；UV-2800型紫外可見光分光光度計 上海尤尼科科學儀器有限公司；J-815型圓二色光譜儀 日本JASCO公司；ZNCL-BS型智能數顯磁力加熱攪拌器 上海越眾儀器設備有限公司；FD-8型冷凍干燥儀 北京博醫康試驗儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 核桃干燥實驗 參考前期干燥工藝優化的方法[9]，將鮮核桃從冷凍室取出，室溫（25 ℃）解凍，除去外層青皮及表面雜質，清洗后于通風處瀝干表面水分，分別經恒溫滾筒催化紅外—熱風干燥（CTDCIRHAD）、變溫滾筒催化紅外—熱風干燥（VTDCIRHAD）和單一熱風干燥（HAD），具體干燥條件詳見表1。收集3種干燥方式處理后的干核桃作為后續品質評價試驗原料。

表1 不同干燥方法的條件Table 1 Conditions of different drying methods

1.2.2 核桃油特性測定 參照孟阿會[21]的方法提取3種干核桃樣品中的油脂，并略改。取核桃仁粉碎后，與正己烷按 m核桃粉:V正己烷為 1:5（g/mL）混合，暗處提取12 h，真空抽濾，經旋轉蒸發處理除去提取劑，得到核桃油樣。

碘值：按GB/T 5532-2008《動植物油脂碘值的測定》[22]執行；酸價：按 GB 5009.229-2016《食品中酸價的測定》[23]執行；過氧化值：按GB 5009.227-2016《食品中過氧化值的測定》[24]執行。脂肪酸組成的測定：參照孟阿會[21]的方法略作修改。氣相色譜起始溫度180 ℃并維持4 min，以3 ℃/min的升溫速率至230 ℃后維持15 min，分別設置進樣口和檢測器溫度為250和260 ℃，分流比設置為40:1，氮氣、空氣和氫氣流速分別為100、40和400 mL/min，進樣量為1 μL，通過對樣品與4種脂肪酸甲酯化標準品的保留時間確定樣品脂肪酸的種類和比例。

1.2.3 核桃蛋白特性測定 參照毛曉英[25]的方法提取3種干核桃樣品中的蛋白并略作修改。取脫油的核桃仁殘渣粉碎后，與去離子水按m脫脂核桃粉:V水為1:26（g/mL）混合，使用 0.05 mol/L NaOH 溶液調節pH至11.0，在45 ℃下磁力攪拌1.5 h，然后10000×g下離心10 min，取上清液凍干（溫度-60 ℃，真空度1.0 Pa，時間24 h）即為核桃蛋白樣，測定以下指標。

1.2.3.1 傅里葉紅外變換（FTIR）光譜測定 參照毛曉英[25]的方法，按1:100比例加入核桃蛋白與溴化鉀，研磨后進行壓片處理上機檢測。儀器掃描波數范圍4000～400 cm-1，分辨率4 cm-1，掃描次數32次。

1.2.3.2 圓二色譜（CD）測定 參照毛曉英[25]的方法并略作修改。將核桃蛋白稀釋至濃度0.2 mg/mL，在充N2的環境下進行圓二色譜掃描。掃描波長190～250 nm，光徑 1 cm，掃描速度 50 nm/min，分辨率0.1 nm，響應時間1 s，掃描3次。

1.2.3.3 熒光特性和表面疏水性測定 參照毛曉英[25]的方法并略作修改。將核桃蛋白用去離子水稀釋至濃度0.1 mg/mL上機檢測。熒光發射光譜掃描條件為：光徑1 cm，激發波長370 nm，發射波長400～500 nm，速度120 nm/min，激發和發射波長狹縫寬度均為10 nm；激發光譜掃描條件為：發射波長429 nm，激發波長300～400 nm，其它條件同發射光譜條件。

使用pH8.0的磷酸鹽緩沖液稀釋核桃蛋白濃度至0.10～0.02 mg/mL，取4 mL稀釋蛋白樣品加入20 μL ANS試劑（8 mmol/L），混勻避光反應15 min后測定樣品的熒光強度，設定激發波長為370 nm，發射波長為429 nm，以樣品濃度和熒光強度制作線性回歸方程，其斜率即為疏水性指數H0。

1.2.3.4 掃描電鏡（SEM）測定 取少量核桃蛋白樣，用雙面導電膠粘在樣品臺上，以離子濺射儀噴金，最后將樣品置于SEM下觀察其顯微結構。

1.2.4 氨基酸組成測定 參照耿樹香等[26]的方法略作修改。精確稱取一定量核桃蛋白樣，加入6 mol/L HCl，真空封口，在110 ℃下水解24 h，冷卻后過濾、48 ℃下抽真空濃縮，殘留物用0.5 mL去離子水溶解后再次濃縮，經0.22 μm濾膜過濾后，采用全自動氨基酸分析儀進行氨基酸組分測試。

1.2.5 核桃多酚特性測定 參照李笑笑[2]的方法，提取3種干核桃樣品中的多酚并略作修改。取核桃仁10 g粉碎后，與添加0.05 mol/L HCl的70%乙醇按m脫脂核桃粉:V乙醇為 1:5（g/mL）混合，在超聲輔助下提取40 min，10000×g下離心10 min后，收集上清液。采用Folin-Ciocalteu法[8]測定總多酚（TPC）含量，總酚含量表示為每1 g核桃仁相當于沒食子酸的毫克數（mg沒食子酸/g核桃仁）。并測定其抗氧化能力。

1.2.5.1 DPPH自由基清除能力 參照李笑笑[2]的方法測定。將提取的核桃多酚樣品，以95%乙醇配制成質量濃度分別為 20、40、60、80、100 μg/mL 的溶液，取上述溶液各 0.1 mL，加入 3.9×10-9mol/L DPPH（95%乙醇配制），充分混勻，37 ℃保溫60 min，在波長517 nm下測定吸光值。樣品吸光值記做As1，95%乙醇為空白對照，吸光值記做Ab1，DPPH自由基清除率（RSA(DPPH)）計算公式如下：

1.2.5.2 ABTS+自由基清除能力 參照李笑笑[2]的方法測定。取 7 mmol/L ABTS乙醇溶液50 mL和5 mmol/L過硫酸鉀乙醇溶液50 mL，混合，室溫避光靜置12 h，作為反應貯備液，然后用 70%乙醇稀釋，使其吸光值在734 nm處為0.7±0.02；將提取的核桃多酚樣品，以70%乙醇配制成質量濃度分別為20、40、60、80、100 μg/mL 的溶液，取各溶液 0.1 mL，加入3.9 mL 反應貯備液，混合，室溫避光 6 min，在波長734 nm下測定吸光值。樣品吸光值記做As2，70%乙醇為空白對照，吸光值記做Ab2，ABTS+自由基清除率（RSA(ABTS)）計算公式如下：

1.2.5.3 鐵離子還原能力 參照李笑笑[2]的方法測定。將提取的核桃多酚樣品，用蒸餾水配成濃度分別為 20、40、60、80、100 μg/mL 的溶液，各取 2 mL，再加入2 mL 0.2 mol/mL pH 6.6 的磷酸鹽緩沖溶液和2 mL 1%鐵氰化鉀溶液，充分混勻，50 ℃水浴20 min；再加入2 mL 10%三氯乙酸溶液混勻，于3000 r/min離心10 min，取上清液4 mL，加入4 mL蒸餾水和0.8 mL 0.1%三氯化鐵溶液，振蕩混合均勻，在波長700 nm處測定其吸光值。

1.3 數據處理

所有試驗均做3個平行試驗，所有數據均以“平均值±標準偏差”的形式表示，采用OriginPro 9.1軟件畫圖。利用IBM SPSS Statistics 25軟件對數據進行顯著性分析，采取Duncan檢驗，P＜0.05代表數據之間存在顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 變溫紅外熱風干燥方式對核桃油特性的影響

以酸價、過氧化值、碘值為評價指標，系統考察變溫紅外熱風干燥處理對核桃油品質的影響，并與單一熱風干燥（HAD）和恒溫滾筒催化紅外-熱風干燥（CTDCIR-HAD）相比較。在光、熱或脂肪酶的作用下，脂質分子會釋放出游離脂肪酸。酸價反映游離脂肪酸的多少，數值越高，表明油脂越易氧化[27]。氫過氧化物是脂肪酸氧化過程中積累的主要產物，反映了脂質氧化程度，數值越高，油脂穩定性越差[28]。碘價則反映油脂不飽和程度，數值越大，表明不飽和度越高[21]。由表2可知，經3種干燥方式處理后的核桃油碘價之間均無顯著差異（136.12～137.18 g/100g）（P＞0.05），而酸價和過氧化值之間均存在顯著差異（P＜0.05），表明紅外輻射處理對核桃油不飽和度的影響較小，但對其酸敗氧化程度影響顯著。與HAD處理相比，VTDCIR-HAD處理的核桃油酸價和過氧化值最低，低了28.85%和20%；其次是CTDCIR-HAD處理，低了17.31%和4%。綜上所述，與HAD和CTDCIR-HAD處理相比，VTDCIR-HAD處理的核桃油品質最優，能夠明顯減緩核桃油的氧化酸敗速度，對脂肪酸保護效果最好，與王文倩等[10]報道的結論一致。這與催化紅外干燥與熱風干燥的機理及過程不同有關。在催化紅外干燥過程中，紅外線有一定的穿透性，可以促進由內向外的熱擴散過程，加快水分遷移，縮短物料受熱時間[29]。這與3種干燥方式的實際干燥時間長短相一致，達到相同干燥效果（干基含水率8%），VTDCIR-HAD時間為14.38 h，CTDCIRHAD時間為16.16 h，HAD時間為20 h。其中VTDCIRHAD的核桃總受熱時間較短，是其延緩核桃氧化酸敗的主要原因。HA由于熱處理時間長，導致核桃油脂長時間的水解酸敗和氧化，從而表現出更高的酸價和過氧化值。此外還發現，3種干燥方式處理的核桃酸價（0.37～0.52 mg/g）和過氧化值（0.0020～0.0025 g/100g）均未超過GB 19300-2014《堅果與籽類食品》[30]規定的上限（酸價上限為3 mg/g，過氧化值上限為0.08 g/100 g），表明3種干燥方式處理的核桃油品質均達標。

表2 不同干燥方式下的核桃油品質Table 2 Quality of walnut oil in different drying methods

此外還考察了變溫紅外熱風干燥處理對核桃油中油酸、亞油酸、亞麻酸和棕櫚酸含量的影響。由表3可知，核桃油中油酸、亞油酸、亞麻酸不飽和脂肪酸的含量豐富，三者相加的總含量高達89.91%～91.35%，與趙志剛[31]報道的鮮山核桃不飽和脂肪酸含量95%接近。3種干燥方式處理之間的油酸、亞油酸、亞麻酸含量無顯著差異（P＞0.05）。這是因為紅外輻射能夠激活一些抗氧化成分，如抗壞血酸、多酚類等，進而提高抗氧化能力，減緩不飽和脂肪酸的氧化[32]。王文倩等[10]研究不同干燥方法對核桃不飽和脂肪酸影響時，也發現遠紅外干燥能有效保護核桃中油酸、亞油酸和亞麻酸的穩定性。此外，VTDCIRHAD和CTDCIR-HAD處理的核桃油棕櫚酸含量均高于HAD處理的核桃。綜上所述，VTDCIR-HAD和CTDCIR-HAD處理均優于HAD，可有效保護核桃中油酸、亞油酸、亞麻酸以及棕櫚酸，且兩種聯合干燥方式處理后核桃油酸/亞油酸比值均高于HAD，表明其氧化穩定性較優[33]。此外還發現，3種干燥方式處理的核桃油酸（14.70%～14.86%）、亞油酸（64.74%～66.85%）、亞麻酸（9.75%～10.16%）和棕櫚酸（7.69%～8.55%）均在國標范圍內，表明3種干燥方式處理的核桃油均含有標準的不飽和脂肪酸含量，品質優良。

表3 不同干燥方式下的核桃油脂肪酸相對含量Table 3 Fatty acid relative content of walnut oil in different drying methods

2.2 變溫紅外熱風干燥方式對核桃蛋白品質的影響

2.2.1 FTIR分析結果 FTIR是表征蛋白聚合物分子間作用力的主要技術之一[35]，在FTIR光譜圖上表征為振動譜帶的寬度、強度以及峰的位置[36]。本研究通過FTIR檢測考察變溫紅外熱風干燥處理對核桃蛋白分子間作用力的影響，并與單一熱風干燥（HAD）和恒溫滾筒催化紅外-熱風干燥（CTDCIRHAD）相比較。由圖2可知，3種干燥方式處理的核桃蛋白均具有典型的酰胺特征吸收峰，在3296 cm-1處出現了較寬的酰胺A帶特征吸收峰，主要為氨基與羥基的伸縮振動峰[37]，此外分別在2926 cm-1（CH伸縮振動峰，屬于酰胺B帶）、1744～1746、1655 cm-1（C=O 振動，C=N 伸縮，屬于酰胺I帶）、1538～1541 cm-1（N-H面內彎曲，部分C-N伸縮振動，酰胺II帶）處也出現了酰胺特征吸收峰。此外還發現，3種干燥方式處理的核桃蛋白的大部分化學鍵之間均并未產生明顯偏移，但是與HAD處理相比，VTDCIR-HAD和CTDCIR-HAD處理的核桃蛋白紅外吸收強度均明顯增大，兩者之間沒有明顯差別，表明紅外輻射處理并未使核桃蛋白形成新的化學鍵，但增強了核桃蛋白分子間作用力，改善了核桃蛋白結構，使其變得更穩定。這與催化紅外干燥機理有關，由于紅外線輻射穿透性較強，會使物料內部分子振動增強，對蛋白分子間作用力有一定的影響[38]。

圖2 不同干燥方式下的核桃蛋白FTIR圖譜Fig.2 FTIR spectra of walnut protein in different drying methods

2.2.2 CD分析結果 CD光譜技術是研究溶液狀態下蛋白質或多肽構象的一種重要手段。本研究通過CD檢測考察變溫紅外熱風干燥處理對核桃蛋白二級結構的影響，并與單一熱風干燥（HAD）和恒溫滾筒催化紅外-熱風干燥（CTDCIR-HAD）相比較。圖3顯示，3種干燥方式處理的核桃蛋白均在203～206.5 nm處有1個負峰，在236～238 nm處有1個正峰。根據CDPro軟件分析得到蛋白質二級結構含量，結果見表4。由表4發現，3種干燥方式處理的核桃蛋白二級結構占比從大到小依次為β-折疊（40.8%～41.2%）、無規則卷曲（34.5%～36.1%）、β-轉角（21.1%～21.2%）、α-螺旋（1.6%～3.2%），表明核桃蛋白結構是以β-折疊和無規則卷曲為主。與HAD處理相比，CTDCIRHAD和VTDCIR-HAD處理的核桃蛋白的α-螺旋含量均顯著降低（P＜0.05），分別下降了50%和18.75%，無規則卷曲含量均上升，表明紅外輻射處理對核桃蛋白二級結構有一定的影響，使核桃蛋白結構變得伸展，改善了蛋白結構，使其變得更柔性。趙潤澤[39]的研究也得出相似結論。紅外輻射處理改變了核桃蛋白的二級結構，可能是由于輻射處理過程中的分子振動與熱效應破壞了蛋白α-螺旋結構，使其含量有所下降，而無規則卷曲結構增加，這種改變會增大蛋白質分子的柔性[25]。CD分析結果與紅外光譜分析結果（見2.2.1）一致，共同表明變溫滾筒催化紅外-熱風干燥技術除了可以提高核桃干燥效率以外，還可以改善蛋白結構，從而改善蛋白功能特性，將有利于核桃產品的深加工以及功能性核桃蛋白新產品的開發。

圖3 不同干燥方式下的核桃蛋白CD色譜圖Fig.3 Circular dichroism chromatograms of walnut protein in different drying methods

表4 不同干燥方式下的核桃蛋白二級結構含量（%）Table 4 Secondary structure contents of walnut protein in different drying methods (%)

2.2.3 熒光分析結果 根據主要熒光來源色氨酸（Trp）、酪氨酸（Tyr）和苯丙氨酸（Phe）的分子環境是否發生變化，可以表征蛋白分子三級構象的變化。本研究通過熒光光譜檢測考察變溫紅外熱風干燥處理對核桃蛋白三級結構的影響，并與單一熱風干燥（HAD）和恒溫滾筒催化紅外-熱風干燥（CTDCIRHAD）相比較。由圖4可知，3種干燥方式處理的核桃蛋白的熒光發射和激發光譜的波形與最大波長的位置沒有發生明顯變化，但熒光強度發生了明顯的改變。與HAD處理相比，CTDCIR-HAD和VTDCIRHAD處理的核桃蛋白的熒光強度均顯著增強，但兩者之間沒有明顯差別，表明紅外輻射處理改變了核桃蛋白三級結構，與夏珂[40]的研究結論相似。這是由于短時間的紅外輻射高溫加熱處理，促進蛋白質結構舒展，使其變得更加無序[41]（這一點已由2.2.1紅外光譜和2.2.2圓二色譜的結果證實），因而分子外部的極性環境中產熒光集團數量增加，從而導致熒光強度增強，將有利于改善蛋白結構，提高其功能特性。

圖4 不同干燥方式下的核桃蛋白熒光發射與激發光譜Fig.4 Fluorescence emission and excitation spectra of walnut protein in different drying methods

2.2.4 表面疏水性分析結果 表面疏水性是蛋白質分子表觀特征之一，反映蛋白分子三級結構的改變。表面疏水性的變化影響著蛋白質分子間的相互作用，從而對蛋白質的功能性有著更大的影響作用[42]。本研究通過表面疏水性測定考察變溫紅外熱風干燥處理對核桃蛋白分子表面疏水基團數量的影響，并與單一熱風干燥（HAD）和恒溫滾筒催化紅外-熱風干燥（CTDCIR-HAD）相比較。由表5可知，與HAD處理相比，CTDCIR-HAD和VTDCIR-HAD處理的核桃蛋白表面疏水性均有顯著提升（P＜0.05），分別增加了28.27%和12.51%，表明紅外輻射處理能促使核桃蛋白分子表面疏水基團數量提升，與夏珂[40]和呂彤等[43]報道的結論一致。這是由于紅外輻射熱效應使得蛋白結構打開（這一點已由2.2.1紅外光譜、2.2.2圓二色譜和2.2.3熒光光譜的結果證實），隱藏在內部的疏水性基團暴露到分子表面，從而導致表面疏水性的提升。蛋白質疏水性提高將有利于提高蛋白降血壓、抗氧化等功能特性，對功能性核桃蛋白產品開發具有重要意義。

表5 不同干燥方式下的核桃蛋白表面疏水性Table 5 Surface hydrophobicity of walnut protein in different drying methods

2.2.5 SEM分析結果 通過掃描電鏡（SEM）觀察蛋白質的微觀結構，可以反映變溫紅外熱風干燥處理對核桃蛋白微觀結構的影響，結果見圖5。在掃描電子顯微鏡下放大2000倍，觀察核桃蛋白的表觀結構。從圖5a可知，HAD處理的核桃蛋白表面不平整，呈不規則凹凸狀。此外，從圖5b和圖5c可知，CTDCIRHAD和VTDCIR-HAD處理的核桃蛋白表面也較為粗糙，兩者之間無明顯差異，且與HAD處理相比也無明顯差別，表明紅外輻射干燥處理對核桃蛋白表觀結構無明顯影響。這種經過熱處理后蛋白表觀結構變得粗糙的現象，在趙潤澤[39]等烘烤對核桃蛋白影響的研究中也有出現。這可能是由于三種干燥方式均是利用物料表面水分的蒸發和內部水分由內向外擴散從而達到干燥的目的，在熱處理過程中分子振動增強，導致蛋白高級結構發生去螺旋現象，無規則卷曲增多[44]（這一點已由2.2.2圓二色譜結果證實），從而導致蛋白表觀結構變得粗糙，將有利于提高蛋白溶解性，改善其功能特性。

圖5 不同干燥方式下的核桃蛋白SEM圖Fig.5 SEM images of walnut protein in different drying methods

2.2.6 氨基酸組成分析結果 游離氨基酸組成是蛋白質的一個重要化學特性，決定了蛋白質的營養價值高低。本研究通過氨基酸組成測定考察變溫紅外熱風干燥處理對核桃蛋白中氨基酸含量的影響，并與單一熱風干燥（HAD）和恒溫滾筒催化紅外-熱風干燥（CTDCIR-HAD）相比較。由表6可知，經3種干燥方式處理的核桃蛋白氨基酸組成中，谷氨酸含量最高，分別占到氨基酸總量的20.71%、22.22%和22.27%，其次是精氨酸、天冬氨酸，與毛曉英[25]報道中的核桃蛋白氨基酸組成成分相似。與HAD處理相比，CTDCIRHAD和VTDCIR-HAD處理的核桃蛋白中游離疏水性氨基酸占比分別降低了19.24%和9.49%，親水性氨基酸占比分別增加了9.84%和4.85%，表明紅外輻射干燥處理使得核桃蛋白中水溶性氨基酸占比增多，改善了核桃蛋白的氨基酸組成，有利于后續蛋白產品的深加工，提高其水溶性。

表6 不同干燥方式下的核桃蛋白氨基酸組成Table 6 Amino acid composition of walnut protein in different drying methods

綜合上述所有蛋白指標得出，與HAD相比，恒溫和變溫滾筒紅外-熱風聯合干燥方式處理的核桃蛋白紅外吸收強度增大，α-螺旋結構含量降低，熒光強度增強，表面疏水性增加，游離疏水性氨基酸占比降低，親水性氨基酸占比增加，表明紅外輻射干燥處理在一定程度上改善了核桃蛋白分子結構和表面微觀結構，以及氨基酸組成，提高了其表面疏水性，將有利于提高蛋白功能特性，對后續核桃深加工以及功能性核桃蛋白新產品開發具有重要意義。

2.3 變溫紅外熱風干燥方式對核桃多酚品質的影響

由表7可知，經VTDCIR-HAD處理的核桃多酚含量最高，達到了14.42 mg沒食子酸/g核桃仁，與李笑笑[2]測得結果相似，其次是CTDCIR-HAD處理的核桃（13.68 mg/g），HAD處理的核桃多酚含量最低（13.00 mg/g）。與HAD處理相比，CTDCIR-HAD和VTDCIR-HAD處理的核桃多酚含量顯著增高了5.23%和10.92%（P＜0.05），表明紅外輻射干燥處理可以有效減少酚類化合物的損失。有研究報道顯示，催化紅外輻射在干燥過程中能使多酚氧化酶失活，從而減少酚類化合物的損失[45]。紅外輻射能量通過分子振動轉化為熱能[46]，并在干燥過程中被迅速地均勻吸收至物料中心，可能會破壞聚合多酚的共價鍵，該化學鍵不牢固，因此會釋放并激活物料中的小分子酚類化合物[32]，從而使多酚含量增高。VTDCIR-HAD處理的核桃多酚含量高于CTDCIR-HAD處理組是因為VTDCIR-HAD紅外輻射時間較長，為22.5 min，而CTDCIR-HAD僅為9.5 min，可以釋放并激活出的小分子酚類化合物更多，從而導致多酚含量更高。此外，HAD干燥時間較長，導致活性抗氧化物質與空氣接觸的時間增加，并加劇了氧化程度，從而使得干燥樣品中的酚類物質減少。

表7 不同干燥方式下的核桃多酚抗氧化能力Table 7 Antioxidant abilities of walnut polyphenols in different drying methods

本研究通過DPPH自由基清除率的測定考察變溫紅外熱風干燥處理對核桃多酚抗氧化活性的影響，并與單一熱風干燥（HAD）和恒溫滾筒催化紅外-熱風干燥（CTDCIR-HAD）相比較。由圖6和表7可知，DPPH·清除能力最強的為CTDCIR-HAD處理組，IC50值為 47.63 μg/mL，其次是 VTDCIR-HAD 處理組（55.68 μg/mL），清除能力最弱的為HAD處理組，IC50值為62.97 μg/mL。與HAD處理相比，CTDCIRHAD和VTDCIR-HAD處理的核桃多酚均具有較強的DPPH·清除能力，IC50(DPPH)分別降低了24.36%和11.58%，表明紅外輻射干燥處理能顯著提高核桃多酚的 DPPH·清除能力（P＜0.05）。

圖6 不同干燥方式下的核桃多酚DPPH自由基清除率Fig.6 DPPH radical scavenging rates of walnut polyphenols in different drying methods

此外，本研究還通過測定ABTS+自由基清除率考察變溫紅外熱風干燥處理對核桃多酚抗氧化活性的影響。由圖7和表7可知，ABTS+自由基清除能力與DPPH·清除能力規律相似，清除能力順序由高到低分別為 CTDCIR-HAD＞VTDCIR-HAD＞HAD。與HAD處理相比，CTDCIR-HAD和VTDCIR-HAD處理的核桃多酚IC50(ABTS)分別降低了14.72%和10.60%，表明紅外輻射干燥處理也能顯著提高核桃多酚的ABTS+自由基清除能力（P＜0.05）。

圖7 不同干燥方式下的核桃多酚ABTS+自由基清除率Fig.7 ABTS+ radical scavenging rates of walnut polyphenols in different drying methods

本研究進一步通過測定鐵離子還原能力考察變溫紅外熱風干燥處理對核桃多酚抗氧化活性的影響。由圖8可知，HAD處理組核桃多酚鐵離子還原能力最低，明顯低于CTDCIR-HAD和VTDCIR-HAD處理組，表明紅外輻射干燥處理能顯著提高核桃多酚的鐵離子還原能力，與Ren等[45]的研究結論一致，紅外輻射能夠釋放物料中一些與高分子量化合物以共價鍵結合或以高分子量聚合物重復單元存在的小分子抗氧化物質，并激活其活性，進而提高抗氧化活性，顯示出優異的抗氧化能力。

圖8 不同干燥方式下的核桃多酚鐵離子還原能力Fig.8 Iron ion reduction abilities of walnut polyphenols in different drying methods

綜合上述得出，與HAD相比，CTDCIR-HAD處理的核桃多酚抗氧化活性最強，VTDCIR-HAD處理的核桃多酚含量最高，但兩種干燥處理方式均優于HAD，多酚含量分別增加 5.23% 和 10.92%，IC50(DPPH)與IC50(ABTS)分別降低24.36%、11.58%和14.72%、10.60%，鐵離子還原能力明顯提高，表明紅外輻射干燥處理可以有效減少干燥過程中酚類化合物的損失，并顯著（P＜0.05）提升其抗氧化活性，更有利保護營養物質，顯示出了紅外輻射處理在核桃干燥中的優異性。

3 結論與討論

本研究系統評價了變溫滾筒紅外-熱風聯合干燥方法對干制核桃營養品質的影響。與單一熱風干燥和恒溫滾筒紅外-熱風聯合干燥相比，變溫滾筒紅外-熱風聯合干燥方式處理后的核桃油品質最好，酸價和過氧化值最低，而碘價、油酸、亞油酸和亞麻酸含量無顯著變化，對核桃油保護效果最好；此外核桃蛋白分子結構明顯改善，表現為紅外吸收強度增大，α-螺旋結構含量降低，熒光強度增強，同時蛋白表面疏水性增強，游離疏水性氨基酸占比降低，親水性氨基酸占比增加，表面微觀結構粗糙，均有利于提高蛋白功能特性。變溫滾筒紅外-熱風聯合干燥方式處理后核桃多酚含量最高，DPPH和ABTS+自由基清除能力以及鐵離子還原能力均有顯著性升高（P＜0.05） 。綜上所述，與單一熱風干燥和恒溫滾筒紅外-熱風聯合干燥相比，變溫滾筒紅外-熱風聯合干燥方式更有利于保護干制核桃營養品質，可以有效減緩核桃內部油脂氧化酸敗速度，改善蛋白結構、表面疏水性以及氨基酸組成，減少干燥過程中酚類化合物的損失，顯著提升其抗氧化活性。綜合考量核桃油、蛋白以及多酚品質，變溫滾筒紅外-熱風聯合干燥方法最優，但由于試驗中考察的品質指標有限，后續可針對核桃仁的更多營養品質、感官品質和功能特性，例如核桃蛋白的溶解性、持水性、乳化性、起泡性、凝膠性等以及核桃的貯藏特性進行進一步分析，以進一步評價和改善干燥工藝，提高產品品質，為后續核桃產品的深加工以及功能性產品的開發提供理論依據。