加热处理对核桃果实中营养成分组成与含量的影响

徐枫钦，曲文娟，马海乐，师俊玲*

1. 西北工业大学生命学院（西安 710072）；2. 江苏大学食品物理加工研究院（镇江 212013）

核桃在世界上分布广泛，主要生长在温带地区，在欧洲（主要在土耳其）、亚洲和非洲均有栽培[1]。至2018年，我国的陕西、山西、河北、云南等20个省份都有核桃栽培[2]。核桃果实中含有不饱和脂肪酸、生育酚、植物甾醇、黄酮类化合物等多种功能活性成分，营养丰富[3]，具有很好的加工利用价值。

核桃果实可分为青皮、核桃壳、分心木、核桃仁等不同部分。不同部位的加工利用方式与产品有所不同。核桃青皮、核桃壳可用于医药和化妆品行业[4]。上述功能活性成分则主要分布于核桃仁。而且，核桃仁中还含有钾、磷、镁、钠等多种矿质元素，其中钠含量较低，可用作辅助因子来调节相关酶活。每日进食核桃仁，可以预防和调节老年痴呆，帕金森等疾病[5]。随着人们对核桃仁营养价值的认知提高，我国的核桃产业在近年来得到迅速扩大，陆续开发出了一些新型产品与加工技术。其中，加热是各种核桃加工品中常用的重要加工环节。然而，根据现有报道，加热方法与条件不同，对核桃仁中的营养成分的种类、含量及活性的影响也会有所差异[6]。因此，有必要针对加工品的营养需求，选择合适的加热方法与技术，尽可能地提高核桃产品中营养成分的含量与功能活性。

1 核桃的生产与加工概况

核桃作为一种经济作物，被广泛应用于食品、医药、手工、化工等多个领域（图1）。其中，核桃仁在食品领域的应用最多，可以被加工为核桃乳、核桃干酪等多种产品。核桃壳和核桃木则多用于手工业领域。核桃中活性成分提取物，如酚类化合物、脂肪酸等在医药领域应用较多[7]。核桃副产物如核桃壳、核桃青皮、核桃树皮等则在化工领域发挥着积极作用。

图1 核桃的主要部位与应用

核桃加工技术可以主要分为初加工和深加工两大类。其中，初加工主要包括脱皮、清洗、干燥、破壳等技术，制成的产品有风味核桃仁、核桃干制品、核桃糕点等[8]。深加工技术主要有萃取、压榨、喷雾干燥、超微粉碎等，所得产品主要有核桃粉、核桃乳、核桃油等[9]。大多数核桃产品的加工过程中都需要加热处理，不同加热技术对核桃中营养成分会产生显著而不同的影响。

2 单一加热技术对核桃中营养成分的影响

核桃加工过程中使用的单一加热技术主要有干燥、水浴加热、焙烤等。

2.1 干燥

2.1.1 微波干燥

研究发现，微波干燥可以显著提高核桃油的氧化稳定性，不饱和脂肪酸的组成变化较小，但是生育酚和植物甾醇的水平会随干燥处理时间的延长而降低[10-11]。但是，与长期常温储存相比，微波干燥引起的生育酚降低程度较小。此外，核桃油的氧化稳定性提高归因于微波干燥处理诱导了黑素苷类抗氧化物质的产生[12]。同时，微波干燥的时间和强度也会影响核桃油的氧化稳定性，只有微波预处理4 min的加热方法才能有效提高核桃油的氧化稳定性[10]。

此外，微波干燥还能有效提高核桃油压榨过程中的出油率。这是因为，微波干燥过程促进了核桃仁细胞膜的破裂，在细胞表面产生永久性孔隙，使得油脂能够更容易地从细胞中渗出[13]。微波干燥2 min或更长时间可使核桃油具有一种“烘烤”的风味。

由此可见，微波干燥可以提高核桃油的氧化稳定性与风味，但会降低油中的生育酚和植物甾醇含量。

2.1.2 高温热风干燥

研究发现，高温热风干燥可以加剧核桃中水分蒸发，提高核桃仁中蛋白质、可溶性糖、多酚类化合物、碳水化合物、黄酮类化合物的相对含量。这是因为，高温加热破坏了核桃仁的细胞和组织结构，导致其中更多的化学成分可以被释放出来。另外，核桃中一些酶（如，酯酶）能够在高温下保持活性，也进一步促进了化学成分的形成与释放。

虽然高温处理可以提高核桃的干燥速率，但是一些热敏性营养成分会在高温干燥（140 ℃）过程中受到破坏或降解。这是因为高温导致了一些化合物的变性[14]。例如，核桃中一些抗营养物质可以与矿物质元素形成紧密的复合物，从而导致这些矿物质元素检出量下降[15]。此外，过高的干燥温度还会导致核桃仁变质，以致不能食用[8]。

2.1.3 冷冻干燥

冷冻干燥是一种成本昂贵的干燥方式。研究发现，冷冻干燥有利于提高核桃产品中多不饱和脂肪酸含量和n-6/n-3比值，但会对一些化学成分、矿物质、抗氧化物质和部分脂肪酸表现出明显的负面影响[16]。

此外，干燥温度还会显著影响总脂肪酸中的成分构成（棕榈油酸除外）。如，当干燥温度为-55 ℃时，油酸、硬脂酸、钆酸、花生四烯酸和α-亚麻酸在总脂肪酸中占比最高。当干燥温度为60 ℃时，棕榈酸、棕榈油酸和亚油酸的含量最高[16]。

2.2 水浴加热

水浴加热是一种比较温和的加热方式，但加热温度有限。研究发现，对核桃仁进行水浴加热处理，可使核桃仁的初始平均过氧化值（PV）随加热温度的增大和时间的延长而增大[17]。与PV的变化趋势相似，水浴加热能够显著提高核桃油的初始平均共轭二烯值（CDV）。但是，经过水浴加热的核桃油的CDV会随贮藏时间的延长而下降，而未加热样品的CDV值则会在储藏过程中略有增加。因此，加速贮藏20 d后，两者间的差异并不显著[18]。

此外，经水浴加热的核桃仁的脂肪酸价会随贮藏时间的延长而增加。从加热处理后核桃糊中提取的核桃油中总饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸的浓度保持不变。说明，水浴加热对核桃油的脂肪酸组成影响不大[17]。

2.3 焙烤

焙烤在加热温度、持续时间和操作方法方面与干燥过程有所不同。焙烤通常在商用电烤箱或微波炉中进行。研究发现，焙烤过程对核桃仁中的蛋白质、膳食纤维的影响不大。

研究表明，焙烤会导致坚果中总酚含量下降，单宁（儿茶素聚合物）也略有下降[19]。核桃仁的抗氧化活性也会随焙烤时间和温度的改变而发生降低或升高：抗氧化活性的降低是因为酚类物质会遇热降解；抗氧化活性的升高则与多酚物质的降解与糖基化黄酮的水解有关[20]，还与形成还原酮型结构的美拉德反应产物有关[21]。

较长时间和较高温度（150 ℃）的焙烤处理会导致核桃仁中脂肪含量增加、糖含量减少[22]。核桃仁中水分则会随焙烤过程的强度增大和时间延长而出现明显下降，进而降低油脂的提取率。焙烤过程不会影响核桃油中总脂肪酸组成，但会引起饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸发生一些改变，较高的焙烤温度会导致核桃仁中生育酚含量下降[22]。

总体来看，焙烤温度对核桃仁中营养成分的组成与含量的影响大于焙烤时间。温和的焙烤温度不会影响核桃仁中酚类和类黄酮含量；高温焙烤会降低核桃仁的一些质量性状[22]。

3 不同加热工艺对核桃仁中营养成分影响的对比分析

3.1 微波烘烤与热风烘烤

对比微波烘烤和热风烘烤（烘箱烘烤）所得核桃仁和核桃油中水分、油含量、生育酚和过氧化值，可以发现，两种烘烤处理均会导致这些指标的显著变化。主要表现为，两种烘烤处理会导致核桃油中过氧化物降解，影响核桃油中脂肪酸种类，同时也导致了油中生育酚含量的降低；两种烘烤方法所得核桃油的脂肪酸组成有显著不同。相对而言，微波烘烤的出油率更高[23]。

3.2 干炒与蒸煮

与蒸煮工艺相比，干炒所得核桃仁中饱和脂肪酸含量较高，不饱和脂肪酸含量较低。这可能是因为，高温处理容易导致不饱和脂肪酸的氧化变质，使不饱和脂肪酸的双键变成了反式脂肪酸的稳定结构[24]。相比于蒸煮工艺，干燥工艺的加工温度更高，处理时间更长。由此导致了，干炒工艺所得核桃仁中不饱和脂肪酸含量较低。

干炒工艺所得核桃仁的总氨基酸含量高于蒸煮工艺[25]。核桃仁中含有五种致敏蛋白，即2S白蛋白、7S球蛋白、LTP、11S球蛋白和前纤维蛋白。它们对热处理敏感，蒸煮工艺可以降低核桃的致敏性，食用安全性更高[26]。为此，从食品安全性考虑，蒸煮工艺更为可取。

3.3 微波加热与浸泡处理

与浸泡处理（饮用水浸泡，14 d）相比，微波加热（900 W，30 s）所得核桃仁中总酚含量显著高于浸泡处理和未处理[27]。这可能是因为，微波加热处理破坏了桃核仁的细胞结构，有利于酚类物质的释放[28]。但是，与微波处理相比，浸泡处理的核桃仁中的生物活性蛋白、碳水化合物、饱和与单不饱和脂肪酸等成分更容易提取出来。此外，浸泡处理还可以提高产物的抗氧化活性，其次是微波处理，未处理样品的活性最低。这是因为，浸泡处理可以提高一些生物酶活性，使一些大分子分解成较小片段，从而增强产物的自由基清除活性[29]。

总体来看，浸泡处理能够提高核桃仁的抗氧化活性，但会降低多酚含量；而微波处理则能够显著提高核桃仁的多酚含量。

3.4 蒸煮与浸泡

浸泡处理和蒸煮处理都会导致核桃仁的酸价和过氧化值升高。与浸泡处理相比，蒸煮处理导致的核桃仁的过氧化值升高更快[30]。此外，相比而言，蒸煮处理会提高核桃仁中单不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸含量，但会减少其中的不饱和脂肪酸含量[31]。

3.5 烤制与炒制

研究发现，对核桃粕进行烤制或炒制处理，可以显著改变其中的氨基酸含量。相对而言，烤制工艺所得样品中各种氨基酸的含量较高。在两种工艺中，核桃粕的水分含量均会随着加工时温度的升高和时间的延长而减少。两种加工技术对核桃粕的蛋白质含量和脂肪含量没有显著影响。

值得一提的是，与未处理的样品相比，烤制工艺会显著降低核桃粕中乙苯和邻二甲苯含量，炒制工艺则会显著降低核桃粕中乙苯含量[32]。乙苯是对人体有害的一种物质。因此，烤制工艺与炒制工艺均可以提高核桃粕的食用安全性。

4 结语

加热处理会不同程度地影响加工后核桃产品的营养组成与含量。微波干燥、水浴加热、焙烤工艺不会影响核桃仁中脂肪酸组成，但是冷冻干燥会对核桃仁中脂肪酸组成产生负面影响；不同烘烤方式所得产品中脂肪酸组成有显著差异。水浴加热、蒸煮处理、浸泡处理能够显著提高核桃仁的过氧化值。微波干燥可显著提高核桃油的氧化稳定性。不同加热工艺也会对核桃仁中氨基酸、多酚、植物甾醇、碳水化合物、黄酮类化合物、矿质元素等物质含量产生一定而不同的影响。为此，在核桃加工过程中，有必要根据最终产品的特性与功能需求，选择最有利于提高产品质量与活性的最适宜的加热方法与技术。