雞爪綿核桃雄花護色配方與工藝的優化研究

胡大佐，于婷娟，白瑞亮，孟曉燁，王成忠，楊明冠，孫銳*，趙之峰*

（1.齊魯工業大學（山東省科學院）食品科學與工程學院，山東 濟南 250300；2.濟南市林果科技推廣和產業服務中心，山東 濟南 250000；3.山東省經濟林管理站，山東 濟南 250000）

雞爪綿核桃屬于胡桃科（Juglandaceae）落葉喬木，原產于山東省濟南市歷城區，有著2 000多年的栽培歷史，是經過歷代果農篩選獲得的優良的當地特色核桃品種[1]。雞爪綿核桃用途廣泛、產量高，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，營養豐富[5]。當地對于核桃的開發利用多集中于果實，對其它部位的研究和開發較少。

核桃雄花是核桃種植過程中產量較大的附加產品，在核桃的栽培過程中需要除去雄花序以保證果實的營養供給，過程中會產出大量的核桃雄花[6]，核桃雄花營養價值高，其蛋白質含量最高可達21%，富含多種氨基酸、礦物質與維生素，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。而現有的核桃雄花加工多采用常規干制保存，易造成核桃雄花變色嚴重、品相不佳，核桃雄花的褐變不僅影響產品外觀、風味，還會造成一定營養成分的損失，不利于產品推廣。因此進行核桃雄花護色工藝研究，優化其加工工藝，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，護色是重要的處理步驟，康三江等[11]采用植酸對苣荬菜進行護色處理，得到的最佳護綠工藝條件為護色液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%，能夠較好地保護葉綠素；肖亮亮等[12]對青辣椒護色工藝進行了研究，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℃溫度護色90 min。然而目前對于核桃雄花護色工藝的研究較少，研究發現核桃雄花中含有多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）、醌類物質等易導致變色的物質[13-14]，在加工過程中細胞的破裂導致存在于不同細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，多種原因導致核桃雄花在加工貯藏時極易變色，護色難度較大，采取單一的護色處理無法達到理想的護色效果。除了添加護色劑之外，漂燙處理也有一定的護色作用。因此本試驗選取多種護色劑對核桃雄花進行護色處理，選出效果較好的護色劑進行進一步配比，并對護色工藝進行優化，以期解決核桃雄花加工過程中的變色問題，獲得核桃雄花護色加工的最佳工藝，為核桃雄花的深加工提供一定的科學性參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雞爪綿核桃雄花：2020年4月中旬采摘自濟南南部山區核桃種植區內，樣品采回后置于-20℃冰箱內保存。

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）:國藥集團化學試劑有限公司；植酸（食品級）:河北華陽生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

恒溫水浴鍋（DRHH-S4）：上海雙捷實驗設備有限公司；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，取出后置于護色液中浸泡1 h，70℃下干燥4 h。研磨成粉末，測量其護色前后的色差。

1.3.2 護色劑的選擇

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色效果的參考，從中選擇效果較好的護色劑。

1.3.2.1 護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 護色劑正交試驗的設計

參照GB 2760—2014《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》添加限量的要求[16]和1.3.2.1中的試驗結果設計正交試驗確定最終的護色劑配比，見表1。

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

1.3.3 護色工藝單因素試驗

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 后轉移至濃度為0.6 g/L的護色液中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后轉移至濃度為0.6 g/L的護色液中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后分別轉移至濃度為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g/L的護色液中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后分別轉移至濃度為0.6 g/L的護色液中分別于 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 護色工藝正交試驗

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

表2 核桃雄花護色工藝正交試驗因素水平設計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*代表樣品的黃藍值，ΔE為色差，ΔE值越大則護色效果越差。

1.4 數據處理

單個因素進行3次平行試驗，利用SPSS 23統計軟件進行數據處理，顯著性水平P＜0.05，圖片采用O-rigin 2017軟件進行繪制。

2 結果與分析

2.1 護色劑的選擇

2.1.1 護色劑種類的選擇

不同種類護色劑護色效果見圖1。

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

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

2.1.2 護色劑濃度的單因素試驗

各護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，隨著各護色劑濃度的提升，核桃雄花護色前后色差值逐漸減小，大部分亮度也有所提高，說明護色劑濃度的提升對護色效果有著正面影響。抗壞血酸添加量為0.5、0.7、0.9 g/L時未出現顯著性差異（P＞0.05），因此后續正交試驗的設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《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》中加工蔬菜植酸最大使用量為0.2 g/kg，正交試驗設計中最大添加量也不宜過高。氯化鈣濃度提高時護色效果也更好，但當氯化鈣添加量過高時會影響產品口感，也不宜過多添加，據此結果設計后續正交試驗。

2.1.3 護色劑濃度正交試驗

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

表3 核桃雄花護色劑濃度的正交試驗設計及結果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，各護色劑對核桃雄花護色效果的影響大小：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。在此條件下進行驗證，試驗后所得平均色差為4.62±0.30，表現優于正交表中最優組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 護色工藝試驗

2.2.1 護色工藝單因素試驗

2.2.1.1 漂燙時間對核桃雄花護色效果的影響

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，黃藍值較為穩定，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，造成營養成分的流失。因此選擇漂燙時間 2、3、4、5 min 進行正交試驗。

2.2.1.2 護色時間對核桃雄花護色效果的影響

護色時間對核桃雄花護色效果的影響見圖4。

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

核桃雄花在護色液中進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），隨著核桃雄花在護色液中浸泡時間的增長，其色差呈現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，黃藍值的變化相對較小。過長的護色時間對色差的降低沒有明顯幫助，還會導致其中部分可溶性營養成分溶出。因此選擇護色時間1.5、2.0、2.5、3.0 h進行正交試驗。

2.2.1.3 護色劑濃度對核桃雄花護色效果的影響

護色劑濃度對核桃雄花護色效果的影響見圖5。

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

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

2.2.1.4 料液比對核桃雄花護色效果的影響

料液比對核桃雄花護色效果的影響見圖6。

圖6 料液比對核桃雄花護色效果的影響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、醛類等苦澀味物質的溶出，導致口感不佳。因此選擇料液比分別為 1∶20、1∶25、1∶30、1∶35（g/mL）進行正交試驗。

2.2.1.5 護色溫度對核桃雄花護色效果的影響

護色溫度對核桃雄花護色效果的影響見圖7。

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

護色溫度對核桃雄花色差有顯著影響（P＜0.05），隨著護色溫度的提升，核桃雄花護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，從而導致成品品質下降。因此選擇護色溫度0、10、20、30℃進行后續正交試驗。

2.3 護色工藝正交試驗結果

護色工藝正交試驗結果如表5，方差分析結果見表6。

表5 核桃雄花護色工藝正交試驗設計及結果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色效果的影響大小為漂燙時間＞護色溫度＞護色液濃度＞料液比＞護色時間。通過極差分析可得核桃雄花最佳的護色工藝為A1B1C2D4E1，即漂燙時間2 min，護色時間1.5 h，護色劑濃度 0.6 g/L，料液比 1∶35（g/mL），護色溫度0℃。在此條件下進行多次驗證試驗，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 討論與結論

核桃雄花中含有的多酚氧化酶、多酚類物質和醌類物質導致在加工時極易變色，降低產品經濟價值。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，單一種類的護色方法難以達到護色目的，因此在加工過程中需綜合使用多種護色方式才能取得較好的效果。

本研究選擇了多種護色劑進行了試驗，并結合了漂燙的方式對核桃雄花進行了護色處理，取得了較為理想的效果。試驗結果表明，不同種類的護色劑對核桃雄花的護色效果各不相同，綜合考慮各護色劑的安全性與護色效果后，采用抗壞血酸、植酸、氯化鈣復合配比作為最終的護色劑，經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作為復合護色劑。漂燙預處理作為一種有效的護色技術也有著廣泛應用，例如在茶葉加工中，漂燙護綠相比于蒸青或滾筒殺青技術能夠更好地保持產品品質[20]，工藝條件中的漂燙時間、護色時間、護色液濃度、料液比、護色溫度都對核桃雄花產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，護色時間1.5 h，護色劑濃度 0.6 g/L，料液比 1∶35（g/mL），護色溫度0℃，在此條件下進行護色處理后所得核桃雄花經6 h室內靜置后色差值為15.6。

濟南等地雞爪綿核桃雄花產量大，適宜實現規模化加工生產，本研究通過探究核桃雄花的護色工藝，為應對核桃雄花加工過程中的褐變提供了一種方案，為后續核桃雄花的生產加工提供一定的指導和參考。