解凍方式對冷凍脫衣核桃仁解凍品質的影響

李 興，王永倫，楊 苗，林姿娜，徐懷德

（西北農林科技大學食品科學與工程學院，陜西楊凌 712100）

核桃（Juglans regiaL.）是國內外廣泛栽培的木本油料植物，我國核桃仁年產量在300 萬噸左右，其果實富含不飽和脂肪酸（包括油酸、亞油酸、亞麻酸等）、維生素和礦物質等[1]，核桃仁具有益智健腦、維護心腦血管健康、防老抗衰等作用[2-3]，是優質脂肪和蛋白質的來源。

為了滿足餐飲行業的需要，實現產品增值，目前有企業將核桃脫殼取仁并去掉苦澀種皮制成脫衣核桃仁[4-5]。由于水分含量較高，脂肪含量高達60%～70%，不飽和脂肪酸占脂肪的90%[6-7]，易發生脂質氧化變質。因此，脫衣核桃仁一般采用50～65 ℃烘干，然后冷藏或直接-18 ℃凍藏。銷售中采用冷鏈運輸，食用前進行解凍，從而實現了脫衣核桃仁從工廠到餐桌的現代餐飲消費。

目前，鮮食核桃仁在冷凍溫度下貯藏對品質的影響已有相關研究[8-10]，但解凍同樣會對產品品質產生影響。室溫空氣解凍（Room Temperature Air Thawing，RTAT）、微波解凍（Microwave Thawing，MT）、4 ℃冷藏解凍（Refrigerator Thawing，RT）和室溫超聲解凍（Ultrasound Thawing，UT）等均為食品加工過程中常用的解凍方式。其中室溫空氣解凍利用空氣的對流傳熱，具有成本低和適用范圍廣等優點，張忠等[11]在解凍軟兒梨試驗中發現室溫解凍后果實的可滴定酸、可溶性固形物含量顯著高于水浴解凍組，但解凍過程易受微生物影響[12]；微波解凍利用電能轉化的電磁波引起食品中極性分子間的振動碰撞產生熱量達到快速解凍，應用在果蔬解凍時可減少汁液流失率[13-14]，有效地保留酚類物質和可溶性維生素等營養素含量[15-16]，但微波解凍可能會因物料特性存在加熱邊角效應從而引發局部過熱甚至出現熟化現象[17]；4 ℃冷藏室解凍是將樣品放入4 ℃冰箱冷藏室進行解凍。由于溫度較低可抑制微生物繁殖[18]，減少酶促褐變反應的發生[19]，但解凍時間較長；室溫超聲解凍則是利用超聲波產生的空化效應、機械效應、熱效應對冷凍物料的聯合作用進行解凍[20]，具有效率高、能耗低、適用范圍廣等特點，超聲處理能縮短解凍時間，減小內部溫差[21]，減少蛋白和氨基酸損失[22]。另有研究發現，超聲解凍與低溫結合時較好地保留了冷凍蘋果汁的營養成分和風味[23]。

目前對核桃仁解凍條件的研究主要集中于采后貯藏保鮮過程，解凍溫度對鮮食核桃仁感官品質的影響[24]，不同解凍方式對脫衣核桃仁品質的影響未見報道。因此，本研究以冷凍脫衣核桃仁為原料，研究室溫空氣解凍、微波解凍、4 ℃冷藏解凍和室溫超聲解凍對其品質的影響，旨在為冷凍核桃仁的解凍提供一定技術支撐及理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

核桃品種為“溫185” 購于陜西省商洛市興貿農副產品購銷有限公司，由公司完成機械化脫殼處理，挑選果仁較完整的核桃仁封袋包裝后運回實驗室；油酸甲酯、亞油酸甲酯、亞麻酸甲酯等標品、甲醇、異丙醇、乙腈、甲酸等色譜純、氫氧化鉀 優級純，北京索萊寶科技有限公司；1,2,3-三氯丙烷 色譜純，上海麥克林生化科技有限公司；三氯乙酸、石油醚（60～90 ℃）、乙醚、濃硫酸、無水乙醇、鹽酸等 分析純，四川西隴科學有限公司。

HH-S4A 恒溫水浴鍋 北京科偉永興儀器有限公司；BCD-568WDPF 普通冰箱 海爾集團；TP101探針式溫度計 托爾為有限公司；M1-L213B 微波爐 美的微波爐電氣有限公司；KM-1030C 超聲波清洗機 廣州科盟清潔技術有限公司；TA-XT PLUS質構儀 英國Stable Micro Systems 公司；CM-5 色差計 美國HunterLab 公司；HC-3018R 高速冷凍離心機 安徽中佳科學儀器有限公司；LC-2030 Plus 高效液相色譜儀、Nexis GC-2030 氣相色譜儀、UV1780紫外-可見分光光度計 日本島津公司；GCMS-ISQ2012氣相色譜-質譜聯用儀 美國Thermo 公司；Nano SEM-450 掃描電鏡 美國FEI 公司。

1.2.1 樣品前處理和解凍 選用脫殼的干核桃1/2仁，在預試驗基礎上選擇50 ℃浸泡1 h 后脫種皮得到脫衣核桃仁。然后在-20 ℃下凍結24 h 后取出。按照表1 中的方式，以-20 ℃為解凍初溫，核桃仁中心溫度4 ℃為解凍終溫[13-16]，分別進行解凍處理。將經過不同解凍方式解凍所得的核桃仁暫存于100 mm×150 mm（厚0.06 mm）自封袋中，并置于4 ℃下以備相關指標測定。

表1 核桃仁的不同解凍方式Table 1 Different thawing methods of walnut kernels

1.2.2 色值測定 用CM-5 色差儀測定解凍核桃仁的顏色，一式五份，結果由Hunter 系統（L*、a*和b*）表示。L*表征明亮度，間隔為（0～100），a*為紅綠值，正值表示偏紅，負值表示偏綠；b*代表黃藍值，正值表示偏黃，負值表示偏藍。總色差（ΔE）是與對照（未解凍樣品）相比的顏色總差別。為確保數據取樣的穩定性，在每個核桃樣品表面的中心和四角進行五次測量[15]。

1.2 實驗方法

1.2.3 質構特性測定 用物性測定儀測定核桃仁的酥脆性、咀嚼性、平均硬度。參考景娜娜等[10]的方法，并根據實際材料物性和前期預試驗參數探究結果，具體測定參數設置為：探頭類型選擇P/2，測試前探頭下降速度5.0 mm/s，測試中速度5.0 mm/s，測試后探頭回程速度5.0 mm/s；測定距離為3 mm；引發力為5.0 kg。

1.2.4 游離氨基酸測定 參考Yin 等[25]的方法，稱取粉碎后的樣品0.30 g 到離心管中，加入15 mL 10%三氯乙酸（TCA），以10000 r/min 的速度均質1 min。再將樣品在冰水浴中超聲處理5 min后靜置2 h，在4 ℃下以10614 r/min 離心15 min 收集上清液。用NaOH 將上清液的pH 調節至2.0，然后加超純水定容至25 mL，制得樣品使用液相色譜法進行分析。色譜柱為Inertsil ODS-3 C18（4.6 mm×150 mm，7 μm）。流動相為pH3.2、3.3、4.0 和4.9 的檸檬酸鈉和檸檬酸的混合緩沖液，以及質量分數為4%的茚三酮緩沖液。

1.2.5 VE含量測定 參考Souza 等[26]的方法，并對柱類型和洗脫方案進行一定的修改。取用3 g 核桃仁碎末，依次進行液-液萃取、過濾、溶劑真空蒸發、再溶解、凈化和HPLC 分離。

使用C18，3 μm，240 mm×4.6 mm 色譜柱分離VE，流動相由（A）水、（B）甲醇和（C）甲醇-異丙醇-乙腈10:55:35 組成。洗脫程序：0 min，8% A+92% B；0～3 min，100% B；3～35 min，100% C；35～40 min，8%A+92% B。將柱溫調至25 ℃，流速為0.6 mL/min。使用熒光檢測器（fluorescence detector，FLD）檢測VE。

1.2.6 不飽和脂肪酸測定 核桃仁中不飽和脂肪酸含量的測定參考GB 5009.168-2016《中國食品中脂肪酸測定國家標準》并稍作修改。將解凍后的核桃仁研碎后加入2.5 倍質量體積的石油醚浸提24 h，旋蒸提油。稱取制得油樣約60 mg 于具塞試管中，加入4 mL 異辛烷溶解試樣，必要時可微熱加速溶解，再加入200 μL 氫氧化鉀-甲醇溶液，蓋上玻璃塞猛烈振搖30 s 后靜置至澄清。將試管放入40 ℃下保溫30 min，結束后加入約1 g 硫酸氫鈉，猛烈振搖待鹽沉淀后將上清液過0.22 μm 有機濾膜移至上機瓶中，待測。另取油酸甲酯、亞油酸甲酯、亞麻酸甲酯標準溶液各1 μL 注入氣相色譜儀，對色譜峰進行定性，并根據峰面積之比進行定量分析。

毛細管色譜柱選SH-RTX-2560（100 m×0.25 mm，0.25 μm）；采用儀器程序，進樣量為1 μL，分流比為10:1，進樣口溫度240 ℃，柱箱初始溫度為100 ℃，保持13 min，后以10 ℃/min 的升溫速率上升到180 ℃，保持6 min，再以1 ℃/min 升溫至200 ℃，保持20 min，最后以4 ℃/min 升溫至230 ℃，保持10.5 min。傳輸線溫度280 ℃。

1.2.7 油脂酸敗指標測定

1.2.7.1 酸價測定 參考GB 5009.229-2016《食品安全國家標準 食品中酸價的測定》進行測定。

1.2.7.2 碘值測定 參考GB/T 5532-2008《動植物油脂 碘值的測定》進行測定。

1.2.7.3 過氧化值測定 參考GB 5009.227-2016《食品安全國家標準 食品中過氧化值的測定》進行測定。

1.2.7.4 茴香胺值測定 參考GB/T 24304-2009《動植物油脂 茴香胺值的測定》進行測定。

1.2.7.5 羰基價測定 參考GB 5009.230-2016《食品安全國家標準 食品中羰基價的測定》進行測定。

1.2.8 揮發性成分測定 揮發性成分萃取參考伏威銘等[27]的方法并加以修改。樣品前處理方法：稱取2 g 磨碎核桃仁于25 mL 頂空瓶中，加入2 μL 外標（1,2,3-三氯丙烷，138 μg/mL，溶于甲醇）。混勻后在50 ℃下平衡10 min，插入活化后的DVB/CAR WR/PDMS SPME Arrow 萃取頭，在50 ℃下萃取30 min，萃取完成后于GC 進樣口解吸5 min。

GC-MS 分析參考Guo 等[28]的方法并加以修改。配備熔融石英毛細管柱（DB-5，60 m×0.25 mm，0.25 μm）用于核桃仁揮發性香氣成分的分析。初始溫度為50 ℃，保持5 min，以3 ℃/min 的速率升至210 ℃并保持3 min，然后以10 ℃/min 升至230 ℃，隨后保持在230 ℃的終溫2 min。樣品（1 μL）以5:1 的分流比進樣。使用流速為1.0 mL/min 的高純度氦氣（>99.99%）作為流動相。質譜儀在70 eV（正模式）下以電子電離模式運行。傳輸線和離子源的溫度分別為150 ℃和250 ℃。質譜以全掃描模式記錄，掃描范圍設置為m/z 30～500。根據化合物保留時間計算其保留指數，通過其計算值與數據庫中保留時間指數（retention index，RI）相比較，對化合物進行定性。分析時去除萃取裝置或儀器殘留的硅氧烷類的雜質峰。

1.2.9 顯微結構觀測 將經不同解凍方式解凍的核桃仁沿縱切面切成厚約1 mm 的薄片，貼板后噴金。用掃描電鏡對切片進行圖像采集，經過200～800 倍的視野對比，選擇400 倍觀察核桃仁貯藏細胞的情況。

1.3 數據處理

所有實驗重復3 次，所得實驗數據均使用SPSS 26.0 做方差分析及顯著性分析，P<0.05 時表示差異顯著。采用Origin Pro 2018 繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同解凍方式對脫衣核桃仁色澤的影響

由圖1 可知不同解凍方式對核桃仁亮度值的影響較大，對紅綠值和黃藍值的影響較小。其中，微波解凍組核桃仁亮度值最低（L*=56.5），且黃藍值（b*=26.3）和紅綠值（a*=4.8）顯著（P<0.05）高于其他三組，核桃仁明顯變得黯淡，變黃發紅程度最明顯，原因可能與微波爐加熱不均及工作時高溫對食品的熟化[29]密切相關。室溫空氣解凍、冷藏解凍和室溫超聲解凍處理后的核仁黃藍值和紅綠值無顯著性差異，亮度值差異顯著（P<0.05），由高到低依次為冷藏解凍、室溫超聲解凍、室溫空氣解凍，經室溫空氣解凍后的核桃亮度較暗可能與解凍溫度較高造成的氧化有關。室溫空氣解凍、微波解凍兩組較解凍前有明顯的顏色變化[4]，室溫超聲解凍組△E值為2.76，解凍前后顏色差異不明顯，冷藏解凍前后核桃仁的顏色差異最小。

圖1 不同解凍方式對脫衣核桃仁色澤的影響Fig.1 Effects of different thawing methods on the color of stripped-walnut kernel

2.2 不同解凍方式對脫衣核桃仁質構的影響

本研究選取了咀嚼性、平均硬度和酥脆性作為不同解凍方式下核桃仁的質構評價指標。由圖2 可知，經室溫空氣解凍后測得的核桃仁咀嚼性和平均硬度均顯著小于其他三種解凍方式（P<0.05），而咀嚼性和平均硬度一定程度上均能反映細胞間結合力的強弱程度[30-31]。酥脆性定義為致使樣品破裂的力，當樣品同時具備較高硬度和較低粘聚性時可以表現出較好的酥脆性[32]。經微波解凍后的核桃仁酥脆性值最高，是由于未經包裝的樣品在電磁波碰撞產熱使核桃仁在短時間內損失了較多水分，得到的核桃仁硬度較高。經冷藏解凍、室溫超聲解凍后核桃仁的酥脆性較微波解凍組低20%左右，說明以上兩種方式對核桃仁中的水分保留較好，得到的解凍樣品水分充足、鮮嫩爽脆，且兩種方式間無顯著性差異（P>0.05）。

圖2 不同解凍方式對脫衣核桃仁質構的影響Fig.2 Effects of different thawing methods on the texture of stripped-walnut kernel

2.3 不同解凍方式對脫衣核桃仁游離氨基酸含量的影響

如表2 所示，經室溫超聲解凍后的脫衣核桃仁中各游離氨基酸含量均顯著地高于其它解凍產品（P<0.05），以含量最高的游離氨基酸谷氨酸為例，室溫超聲解凍后的脫衣核桃仁中谷氨酸的含量依次為室溫空氣解凍組、微波解凍組和冷藏解凍組的1.64、1.09、1.28 倍。因此，經室溫超聲解凍后的核桃仁總游離氨基酸含量、必需氨基酸含量均顯著高于其他解凍方式（P<0.05），可能是由于超聲的熱效應、空化效應等使得核桃蛋白構象改變[33]，使后續的提取率升高。總氨基酸含量較高的為微波解凍組和冷藏解凍組的解凍產品，含量分別為室溫超聲解凍組的71%、67%。經室溫空氣解凍的核桃仁總氨基酸含量最低，含量為室溫超聲解凍組的60%。

表2 不同解凍方式對脫衣核桃仁游離氨基酸含量的影響Table 2 Effects of different thawing methods on the free amino acid content of stripped-walnut kernel

2.4 不同解凍方式對脫衣核桃仁VE 含量的影響

維生素E 作為核桃中特征性的脂溶性維生素，具有抗氧化緩衰老、預防心血管疾病、保護肝腎臟等功能[34]，核桃被視為食補VE的良好來源。由圖3 可知，微波解凍組脫衣核桃仁的γ-VE和δ-VE含量最高，二者分別較對應含量最低組解凍產品高18%和37%；生物活性最強的α-VE經過室溫空氣解凍后含量最高，較α-VE含量最低的微波解凍組高28%。不同解凍方式對脫衣核桃仁VE總含量影響顯著，其中，微波解凍組VE總含量顯著高于其他解凍方式（P<0.05），約為VE總含量最低的冷藏解凍組的1.17倍，可能是高溫、加熱、超聲等非常規或脅迫性環境對VE這種抗氧化物質產生了一定的激發作用使得含量增高，這與范玲等[35]在不同熱處理對花生維生素E 含量影響的試驗結論類似。

圖3 不同解凍方式對脫衣核桃仁VE 含量的影響Fig.3 Effects of different thawing methods on the VE content of stripped-walnut kernel

2.5 不同解凍方式對脫衣核桃仁不飽和脂肪酸含量的影響

油酸、亞麻酸、亞油酸是核桃中主要的不飽和脂肪酸，具有保護細胞、調節血液循環降血脂、消炎抗癌、預防心腦血管疾病和防治糖尿病等重要的生理功能[36-37]。如圖4 所示，經微波解凍后的脫衣核桃仁中亞油酸含量最高，其次是室溫超聲解凍組，兩組間亞油酸含量無顯著性差異但顯著高于冷藏解凍組和室溫空氣解凍組的解凍產品（P<0.05）。微波解凍和室溫超聲解凍組的油酸含量也顯著高于另外兩組，油酸含量最高的微波解凍組約為室溫空氣解凍組的1.14 倍。亞麻酸含量最高組出現在室溫空氣解凍組，與另兩種脂肪酸受解凍方式的影響趨勢不同，可能是不同脂肪酸對環境的耐受程度不同。整體上，經微波解凍和室溫超聲解凍后所得核桃仁不飽和脂肪酸含量較高，在解凍方式的選擇時根據實際需求可做參考。

圖4 不同解凍方式對脫衣核桃仁油酸、亞麻酸、亞油酸含量的影響Fig.4 Effects of different thawing methods on the oleic acid,linolenic acid,linoleic acid content of stripped-walnut kernel

2.6 不同解凍方式對脫衣核桃仁油脂酸敗指標的影響

核桃因油脂含量豐富容易受環境影響而氧化。不同解凍方式對核桃油脂酸敗指標的影響見圖5。由圖5A 和圖5B 可知，經室溫空氣解凍和微波解凍后的核桃酸價較高而碘值較低說明對應核仁中的游離脂肪酸含量較高，不飽和脂肪酸含量較低，此時的核桃仁油脂品質較差。結合圖5C 和圖5D 可以看出，經室溫空氣解凍和微波解凍后脫衣核桃仁的過氧化值和茴香胺值顯著高于其他兩種解凍方式（P<0.05），分別對應著核仁油脂初級氧化和次級氧化程度[38]，說明這兩種解凍方式下核桃的整體油脂氧化程度更重；而經冷藏解凍的核仁油脂過氧化值和茴香胺值均為最小，即脂肪氧化程度最低。由圖5E 羰基價結果反映的哈敗程度可見，室溫空氣解凍和微波解凍后哈敗程度較大，與李亞茹等[39]探究油茶籽油羰基價在高溫下含量較高的結果相似，但不同解凍方式的核仁羰基價測量值無顯著性差異，且均遠低于GB/T 22165-2008 堅果炒貨食品通則中對羰基價的限定標準20 meq/kg。綜合以上油脂酸敗指標測量結果可知，室溫空氣解凍和微波解凍對加速油脂氧化的程度顯著高于另外兩種解凍方式，經冷藏解凍后核仁的油脂酸敗程度較低，油脂品質較好，可能與解凍溫度低對應的油脂氧化反應速度較慢有關；超聲對解凍時油脂氧化的抑制優勢也有所體現，原因可能與超聲處理能較好保留油脂雙鍵，使脂質穩定性較好有關[40]。

圖5 不同解凍方式對脫衣核桃仁酸價（AV）、碘值（IV）、過氧化值（PV）、茴香胺值（PAV）、羰基價（CV）的影響Fig.5 Effects of different thawing methods on the AV,IV,PV,PAV,CV of stripped-walnut kernel

2.7 不同解凍方式對脫衣核桃仁揮發性成分的影響

由表3 可知，本研究在經不同解凍方式處理的核桃仁中共檢出17 種揮發性成分（除烷烴），其中醇類9 種、酯類2 種、醛類3 種、萜烯類2 種、醚類1 種。烷烴類物質可以作為合成其他揮發性香氣成分的前體物質，在不同解凍方式下測得的含量為3.68～7.64 mg/kg，是檢出的揮發性物質中含量最高的類別，冷藏解凍和室溫超聲解凍下的核仁烷烴類物質較少，約為室溫空氣解凍組和微波解凍組的50%；其次含量最高的是醇類物質，因醇類物質的含量與脂肪的氧化程度呈正相關[41]，因此由冷藏解凍和室溫超聲解凍后醇類物質含量較少可知，這兩種解凍方式下核桃中油脂氧化程度較室溫空氣解凍組和微波解凍組低；酯類物質僅在微波解凍和冷藏解凍組有少量檢出；苧烯在萜烯類物質中含量最高，呈愉快新鮮的橘子香氣，香味閾值低[42]，對整體香氣的貢獻較大，含量最高的微波解凍組是冷藏解凍的3.21 倍；醛類物質中己醛和壬醛均為脂質氧化產物[43]，其中正壬醛在室溫空氣解凍和微波解凍后核桃仁中測得含量為另外兩種方式的近兩倍，說明室溫空氣解凍和微波解凍造成的脂質氧化程度更大，與2.6 中酸敗指標的結果一致。

表3 不同解凍方式對脫衣核桃仁揮發性物質組成和含量的影響（mg/kg 脫衣核桃仁）Table 3 Effects of different thawing methods on the composition and content of volatile compounds in stripped-walnut kernel (mg/kg stripped-walnut kernel)

2.8 不同解凍方式對脫衣核桃仁顯微結構的影響

食品解凍是將凍樣中的冰晶融化的過程，解凍方式不同導致冰晶融化速率不同，也進一步影響著食品對解凍水分的再吸收過程進而影響食品品質。貯藏細胞是構成核桃仁主體的細胞組織[30]，由蛋白質網絡和脂肪填充其間組成網狀結構。圖6 是掃描電鏡所拍的不同解凍方式下核桃仁的顯微結構圖。從圖6 中可以看出，經室溫空氣解凍和微波解凍后核仁內貯藏細胞出現不規則皺縮、卷曲變形的程度較為明顯，均出現了較多的細胞間隙空腔，而冷藏解凍和室溫超聲解凍處理后的核桃仁內貯藏細胞顯示出較為均一整齊的結構，胞間空腔不明顯，說明這兩種解凍方式對核仁貯藏細胞整體的均一結構破壞程度較小。

以上結果說明了室溫空氣解凍和微波解凍這兩種解凍方式對核仁貯藏細胞結構影響較大，容易造成不同程度的胞間空腔孔隙，可能是該兩種解凍方式對應的油脂氧化程度較高造成的脂肪在蛋白質網絡上位置改變有關[30]，反之冷藏解凍和室溫超聲解凍處理效果較為溫和，對細胞結構破壞較小，貯藏細胞整體網狀結構完整性較好，與2.6 中油脂酸敗程度較小對應一致。

3 結論

解凍方式對核桃仁質構特性影響不明顯；微波解凍、室溫超聲解凍后測得的游離氨基酸總量（0.213～0.302 g/100 g），VE（3.89～4.37 mg/100 g），不飽和脂肪酸含量（>570 mg/g）較高，但微波解凍的熟化作用使該組核桃仁亮度值最低（L*=56.5），且黃藍值（b*=26.3）和紅綠值（a*=4.8）顯著（P<0.05）高于其他三組，即顏色變暗、褐變顏色明顯；室溫空氣解凍造成的核桃油脂氧化程度最嚴重；經冷藏解凍和室溫超聲解凍后的核桃仁酸價低于0.37 mg/g，碘值大于110 g/100 g，過氧化值、茴香胺值較低，哈敗程度輕微，由此反映的油脂氧化程度較低、品質較好，與GC-MS 醛類物質生成較少反映出的氧化程度較小一致，另外核桃仁貯藏細胞的胞間間隙均勻，整體結構完整性好。綜上，選擇冷藏解凍和室溫超聲解凍更有利于保證脫衣核桃仁的解凍品質，避免核桃仁在解凍中的不良變化。