内种皮色泽及其热烫脱除对压榨核桃油品质的影响

2018-10-29宋晓波张俊佩

食品科学 2018年19期

周晔，樊玮，宋晓波，张俊佩*，裴东

（中国林业科学研究院林业研究所，林木遗传育种国家级重点实验室，国家林业和草原局林木培育重点实验室，北京 100091）

内种皮为包裹在核桃仁表面的一层薄膜，其酚类物质含量丰富，占核桃仁总酚含量的90%以上[1]。虫蛀、霉变、堆沤时间过长等因素都会造成内种皮的褐变以及核桃仁的哈败。然而，在正常的采收与处理（如干燥）过程中，内种皮中的酚类物质也可通过酶促或非酶促途径发生一定程度的氧化褐变，进而导致内种皮色泽的变化。

内种皮的色泽及其存在与否对于核桃产品的品质具有重要影响。例如，内种皮色泽的深浅会影响核桃仁产品的感官品质和销售。LY/T 1922—2010《核桃仁》规定，按照内种皮色泽可将核桃仁分为淡黄、浅琥珀和琥珀等不同等级。内种皮的存在还会造成核桃乳产品风味苦涩、颜色发暗，且易形成褐色沉淀，因此在生产过程中需对其进行脱除[2]。而内种皮对于核桃油产品品质的影响仍鲜有报道。在进行核桃油制备时，对内种皮的处理方式也不一致。例如，徐月华[3]、朱振宝[4]等在制备核桃油时对内种皮进行了脱除，而杨保求[5]、夏辉[6]等则进行了保留。明确内种皮对于核桃油品质的影响，对于核桃油的标准化生产十分必要。

目前，生产中多采用碱液法对内种皮进行脱除。然而，碱液法不仅会造成核桃仁粗脂肪含量和不饱和脂肪酸含量的降低，其产生的废液还会对环境造成污染[7-8]。研究已表明，热烫去皮法可更好地保证核桃仁的品质[9-10]。同时，热烫去皮法无需化学试剂，满足现今对食品安全的需求；处理后的水中含有的酚类物质也具有再利用价值。

本研究以深色及浅色核桃仁为原料，探讨了内种皮色泽及其热烫脱除对压榨核桃油颜色、营养成分和稳定性等方面的影响，旨在从原料筛选的角度为核桃油的标准化生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

所选品种为‘三台’核桃，于2015年9月下旬完全成熟后，采收自云南省大姚县三台镇。采收当天立即进行脱青皮和清洗处理。43 ℃恒温干燥至水分质量分数为6%～8%。选取缝合线紧密、壳面完整的核桃进行破壳取仁。核桃仁样品满足GB/T 20398—2006《核桃坚果质量等级》中“无虫蛀、出油、霉变、异味”的基本要求。

脂肪酸甲酯标准品（软脂酸甲酯、棕榈油酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯、亚油酸甲酯、亚麻酸甲酯）、生育酚标准品（α-、γ-和Δ-生育酚）美国Sigma-Aldrich公司；其余试剂均为分析纯，购自国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

CZR309型全自动螺旋榨油机广州万彪通用设备制造有限公司；DHG-9203A电热鼓风干燥箱上海一恒科学仪器有限公司；NR200型电脑色差仪深圳三恩时科技有限公司；Model F型罗维朋比色仪德国Tintometer有限公司；UV-2800型紫外-可见分光光度计上海尤尼柯科技有限公司；7890A-5975C型气相色谱质谱联用（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）仪Agilent科技（中国）有限公司；2695型高效液相色谱仪美国Waters科技有限公司；892型Rancimat油脂氧化稳定性测定仪瑞士万通（中国）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 不同色泽核桃仁的筛选

首先，采用目测法筛选出深黄偏褐的1/2核桃仁（即深色仁）和淡黄偏白的1/2核桃仁（即浅色仁）各50 g（图1）。随后利用色差计分别对两者的色泽进行测定，结果以L、a、b值表示。以测得的数值范围为界定依据，继续对深色仁和浅色仁进行筛选。最终选取1 200 g深色仁和1 200 g浅色仁，分别等分两份以作为去皮组和非去皮组。

图 1 所选深色仁（A）与浅色仁（B）Fig. 1 Dark-colored (A) and light-colored (B) walnuts

1.3.2 内种皮热烫脱除处理

将200 g核桃仁样品投入1 L 100 ℃热水中，热烫2 min后，立即将核桃仁取出，自来水冲洗冷却，用镊子对内种皮进行脱除。利用滤纸吸干去皮核桃仁表面的水分后，置于35 ℃鼓风干燥箱中干燥12 h。干燥后去皮核桃仁的水分质量分数为6.2%～7.7%，与未去皮前核桃仁的水分质量分数相当。

1.3.3 核桃油的制备

采用螺旋压榨法制油。榨油机开机后，预热榨膛5 min。关闭加热键。运行电机，将敲碎的核桃仁匀速投入进料口进行压榨。得到的毛油以8 000 r/min离心20 min以除去杂质，最终得到澄清的冷榨核桃油。出油率按下式计算。

式中：mo为澄清核桃油的质量/g；mk为压榨所用核桃仁的质量/g。

1.3.4 核桃油理化指标测定

色泽（红值、黄值）：参照GB 22460—2018《动物刊油脂罗维朋色泽的测定》，采用罗维朋比色计法（25.4 mm槽）测定；过氧化值：参照GB 5009.227—2016《食品安全国家标准食品中过氧化值的测定》，采用滴定法测定；酸值：参照GB 5009.229—2016《食品安全国家标准食品中酸价的测定》，采用冷溶剂法测定；茴香胺值：参照GB/T 24304—2009《动植物油脂茴香胺值的测定》，采用比色法测定。

脂肪酸含量：采用GC-MS测定，具体参考Savag等[11]的方法。称取20 mg核桃油置于10 mL试管，加入2 mL 0.01 mol/L NaOH-CH3OH溶液，60 ℃水浴30 min，期间每隔10 min摇晃反应溶液10 s。取出试管，自来水冲洗冷却，依次加入1 mL 10 g/100 mL NaHSO4溶液、1 mL 25 g/100 mL NaCl溶液、3 mL蒸馏水、1 mL正己烷。剧烈摇晃30 s，静置，待分层后吸取上层澄清正己烷层进行色谱分析。色谱柱：CP-Sil 88（100 m×0.25 mm，0.2 μm）；载气为高纯He，流速1 mL/min；进样量1 μL，进样口温度270 ℃，分流比100∶1。升温程序：起始温度150 ℃，保持5 min，以3 ℃/min升至210 ℃，保持10 min。根据标准品的保留时间，以及各峰质谱信息与NIST 2.0比对结果确定脂肪酸组成。按照峰面积归一化法计算各脂肪酸的相对含量。

总酚含量：参考Slatnar等[12]的方法。将10.0 g核桃油、10.0 mL正己烷和2.0 mL 甲醇-水（体积比60∶40）加入50 mL离心管，漩涡振荡2 min后，以3 000 r/min离心10 min。分离收集下层甲醇相。重复提取1 次，合并甲醇相，用纯甲醇定容至5 mL，得到核桃油总酚提取液。于10 mL试管中加入6 mL蒸馏水、500 μL福林-酚试剂、100 μL总酚提取液，混匀，室温避光静置8 min。继续加入1.5 mL 20 g/100 mL Na2CO3溶液和1.9 mL蒸馏水。混匀后40 ℃恒温培养箱内静置30 min。最终测得反应液在725 nm波长处的吸光度。以没食子酸为对照进行标准曲线的绘制。总酚含量测定结果表示为每1 g样品相当于没食子酸的质量（mg GAE/g）。对核桃仁/核桃粕中总酚的提取：称取2.5 g粉碎后的核桃仁（粕），加入12.5 mL甲醇-水（体积比60∶40），室温超声30 min。重复提取一次。提取液经合并、微孔滤膜过滤后，4 ℃下10 000 r/min离心10 min，得到核桃仁/粕总酚提取液，用纯甲醇定容至25 mL。核桃仁/核桃粕中总酚含量的测定与核桃油相同。

生育酚：参考李柰等[13]的方法。准确称取1.0 g核桃油，加入1.25 mL甲醇室温超声20 min，重复3 次。合并上层有机相，旋转蒸发除去甲醇。再加入1 mL甲醇以溶解残留的生育酚提取物。利用Merck RP-18反相色谱柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）对所得生育酚溶液进行高效液相色谱分析。色谱条件：进样量10 μL；流动相为甲醇-水（体积比98∶2），流速1.0 mL/min；紫外检测器波长设定为295 nm。外标法定量。

1.3.5 氧化稳定性测定

采用两种方法对核桃油的氧化稳定性进行测定。参考朱振宝等[4]的研究，采用Rancimat加速氧化法：取核桃油3.0 g于反应管中，吸收杯中加入50 mL超纯水。仪器测定程序设定为温度120 ℃，空气流量20.0 L/h。氧化稳定指数（oxidation stability index，OSI）由仪器自动根据电导率曲线最大二阶导数计算得出。参考美国油脂化学家协会标准采用Schaal烘箱法[14]。将50 mL核桃油置于250 mL无盖试剂瓶，（60±1）℃烘箱中贮藏一定时间（0、12、24、36、48 h）后，测定样品的过氧化值。采用GB/T 22327—2008《核桃油》中规定的12 meq/kg为过氧化值上限，根据回归方程计算核桃油货架期。

1.4 数据统计与分析

所有实验重复3 次，结果以平均值±标准偏差表示。利用SPSS 19.0软件对数据进行单因素方差分析，显著性水平设定为0.05。

2 结果与分析

2.1 内种皮色泽及其热烫脱除对出油率的影响

图 2 去皮前后核桃仁的出油率Fig. 2 Oil yields from peeled and unpeeled walnut kernels

由图2可知，去皮前，深色仁与浅色仁的出油率无显著性差异（P＞0.05）；去皮后，两者的出油率均显著降低。核桃含油量高而纤维状物质很少，冷榨制油相对困难[15]。内种皮则是核桃仁膳食纤维的主要存在部位，含量约是去皮核桃仁的5 倍[16]。因此，内种皮的脱除降低了核桃仁的纤维素含量，从而导致出油率显著减少。周伯川等[17]曾在核桃仁榨料中添加了30%的核桃壳，通过提高榨膛压力来增加出油率。

2.2 内种皮色泽及其热烫脱除对油脂颜色的影响

如表1所示，去皮前，深色仁与浅色仁的色度值差异明显，在明度（L值）与红绿度（a值）上具有显著性差异；去皮后，去皮深色仁与去皮浅色仁的色度值无显著性差异。这表明核桃仁样品的色泽差异主要存在于内种皮。对于花生、芝麻等以热榨工艺为主的油料，其油脂颜色主要受炒籽过程中美拉德反应褐色产物的影响[18-19]。核桃油则普遍采用冷榨法制取，因而其颜色主要受自身物质影响。

表 1 去皮前后核桃仁表面的色泽Table 1 Surface color of peeled and unpeeled walnut kernels

表2数据显示，深色仁油与浅仁油的颜色无显著性差异，表明内种皮色泽对油脂颜色无明显影响。这可能是因为内种皮中色素主要由酚类氧化而来，而这类色素一般被认为是水溶性色素[20]。另外，去皮深色仁油与深色仁油、去皮浅色仁油与浅色仁油颜色间也无显著性差异，表明冷榨核桃油的颜色主要取决于核桃仁中的内含物组分。推测类胡萝卜素等脂溶性色素对核桃油颜色影响较大。另外，一些非甘三酯组分如甾醇、磷脂等在贮存与压榨过程中发生氧化反应，也会对油脂颜色造成影响[21]。

2.3 内种皮色泽及其热烫脱除对脂肪酸的影响

表 3 去皮前后压榨核桃油的脂肪酸相对含量及相关质量指标Table 3 Fatty acid composition and related quality indexes of oils pressed from peeled and unpeeled walnut kernels

由表3可知，深色仁油与浅色仁油在不饱和脂肪酸含量、过氧化值、茴香胺值上均无显著性差异（P＞0.05）；去皮处理对不饱和脂肪酸的相对含量基本无影响。赵聪等[8]的研究指出，采用碱液去皮后，核桃仁中的不饱和脂肪酸显著减少。因而利用热烫法去皮可更好地保护不饱和脂肪酸组分。另外，吴世兰等[7]发现碱液去皮后，后续的烘干过程会导致去皮核桃仁中过氧化值显著升高。本研究中，经热烫去皮后的核桃仁经过烘干处理，其过氧化值未出现显著升高。两者差异可能是因为处理时间与烘干温度的不同。需要注意的是，在酸值方面，深色仁油显著高于浅色仁油，去皮深色仁油也显著高于去皮浅色仁油。不同于氧化酸败，酸值的升高来源于水解酸败。在初加工中，脱青皮不及时，以及干燥过程中局部过慢的水蒸气扩散速率等因素，都有可能在引起内种皮褐变的同时促进油脂的水解酸败，从而导致酸值升高[22]。因此，内种皮色泽的深浅与核桃仁酸值的高低具有一定联系。

2.4 内种皮色泽及其热烫脱除对抗氧化组分的影响

2.4.1 总酚含量

表 4 去皮前后核桃仁、核桃油和核桃粕中总酚含量的比较Table 4 Total phenolic contents in walnut kernels, oils, and meals before and after peeling mg GAE/g

由表4可知，浅色仁的总酚含量显著高于深色仁（P＜0.05），这也在一定程度上证实了内种皮色泽的加深源自其酚类物质的氧化褐变。然而，经压榨后，深色仁油与浅色仁油中总酚含量均很低，而去皮处理则使得核桃油中的总酚含量几乎为零。大量的酚类物质被证明残留在核桃粕中。Slatnar等[12]对不同品种核桃油中的总酚含量进行了测定，发现总酚含量仅为0.020～0.080 mg GAE/g，约占核桃仁总酚含量0.3%。Chang等[23]指出，去皮核桃仁中几乎不含多酚，仅检测到1 种二羧酸衍生物（glansreginin A）的存在。这表明核桃仁中的酚类物质具有较大极性，因而在甘油三酯中溶解度较小。然而，也有研究者从压榨核桃油中检测到一定量（0.1 mg GAE/g）的总酚[24]。因此，可筛选脂溶性多酚组分含量较高的品种作为榨油品种，以提高核桃油中的总酚含量。

2.4.2 生育酚含量

表 5 去皮前后压榨核桃油中生育酚含量的比较Table 5 Tocopherol contents of oils pressed from peeled and unpeeled walnut kernels mg/kg

研究证明，在7 种常见坚果油中，核桃油的生育酚总量仅低于榛子油[25]。由表5可知，深色仁油与浅色仁油在生育酚组成上无显著性差异。去皮处理导致生育酚总量显著减少，两者的损失率均在18%左右，而带壳核桃在4 ℃贮藏3 个月后生育酚总量的损失率在28%左右[26]。3 种异构体中，虽然γ-生育酚的绝对损失量最大，但损失率最高的为α-生育酚，Δ-生育酚则最稳定。Vaidya等[27]研究证明，在烘烤处理中，核桃油中最易氧化的为α-生育酚。这与依据理论计算得出的各异构体抗氧化能力顺序（α-＞γ-＞Δ-）[28]相符。然而，生育酚异构体的抗氧化能力还会受到基质种类（不饱和度）以及自身浓度等影响[18]。例如，在菜籽油中，当含量均小于50 µg/g时，α-生育酚较γ-生育酚具有更强的抗氧化能力；当两者含量均大于100 µg/g时则相反[29]。

2.5 内种皮色泽及其热烫脱除对油脂稳定性的影响

表 6 去皮前后压榨核桃油稳定性的比较Table 6 Stability of oils pressed from peeled and unpeeled walnut kernels

为了更全面地评价核桃油的稳定性，采用Rancimat法和Schaal烘箱法，分别在120 ℃和60 ℃加速温度下测定氧化诱导期和货架期，结果如表6所示。可知，深色仁油与浅色仁油的氧化诱导期和货架期无显著性差异（P＞0.05）。去皮处理导致氧化诱导期和货架期的缩短，两者的氧化诱导期分别缩短0.68、0.53 h，货架期分别缩短5.52、3.36 h，显著降低了核桃油的稳定性。这可能与去皮处理使得核桃油中抗氧化组分特别是生育酚含量显著减小有关。另外，虽然深色仁油在酸值上大于浅色仁油，但在实验所采用的两种加速氧化体系下，游离脂肪酸对核桃油的促氧化效果并不显著。