储藏温度对干核桃品质的影响效应

王若辉 郑悦雯 吴书天 沈丹玉 莫润宏 倪张林 刘毅华

(中国林业科学研究院亚热带林业研究所，杭州 311400)

核桃(Juglansregia)，又名胡桃、羌桃、万岁子，属胡桃科核桃属核桃组，与扁桃、腰果、榛子并称为世界“四大干果”[1]；又因脂肪含量高，有“木本油料之王”之称[2]。作为世界重要的经济树种之一，核桃富含优质蛋白、不饱和脂肪酸、碳水化合物、维生素等营养物质，但是在储藏过程中极易发生氧化酸败，严重时会产生不愉快气味和苦味，甚至酸臭味，严重影响其健康与经济价值。导致核桃氧化酸败包括品种、核桃的壳厚度、脂肪酸组成、天然抗氧化物的含量等自身因素[3]，以及温度、包装因素、储藏时间跨度等外在因素[4]。其中储藏温度被认为是直接影响核桃储藏品质的重要因素之一，也成为了近年核桃储藏相关研究的重要焦点，尤其是在鲜核桃的低温冷藏方面开展了较多研究。结果表明青皮鲜核桃核仁的酸价、过氧化值在低温条件下(-19 ℃)，上升幅度显著小于其他较高温度处理组(-1、-3、-6、-9 ℃)[5]，而且有研究发现同一批青皮鲜核桃在0 ℃储藏6个月后营养品质与24 ℃货架期储藏2个月的品质相当[6]。‘三台核桃’(青皮鲜核桃)[7]的储藏实验不仅发现0 ℃储藏时过氧化值上升幅度最小，而且还发现油酸、亚油酸、亚麻酸、总酚、黄酮等物质在该条件下的下降率不超过13%。也有研究发现鲜核桃(脱青皮)在低温(-5～-12 ℃)储藏条件下能够显著抑制其多酚、黄酮等物质的流失[8]。因此，有研究者进一步提出鲜核桃最适宜储藏温度是 (0±1) ℃[9, 10]。

鲜核桃虽具有风味和口感独特以及营养成分损失较少等优点[11]，但是与干核桃相比，它在储藏期间更易发生酸败及微生物浸染[12]。同时，尚艳姣等[11]在比较鲜食与干核桃0 ℃的储藏实验中发现，储藏期间，干核桃更不易出现油脂酸败，且酸价、过氧化值均低于鲜食核桃。马艳萍等人通过对比鲜、干核桃低温条件下的营养品质变化也发现干核桃呼吸代谢、衰老速度均较低，更利于其长期储藏[13]。目前，市场仍以干核桃销售形式为主，因此一些研究者对干核桃的储藏温度效应开展了研究，结果发现随着时间的延长，干核桃低温储藏优势越大。于江等发现储藏6个月时，0 ℃和20 ℃条件下核桃储藏品质和抗氧化能力差异不大，但是储藏10个月时，0 ℃条件能更好的抑制干核桃核仁氧化酸败，减缓多酚和黄酮的消耗[14]。同样也有研究表明4 ℃储藏条件下，干核桃核仁的多酚、黄酮含量及DPPH清除能力明显优于19 ℃储藏条件[15]。也有学者在11、13、15 ℃条件下进行干核桃储藏实验，发现温度越高核仁酸价、过氧化值上升越快，感官品质下降越快[16]。

目前大部分研究者主要是针对抗氧化性质(酸价、过氧化值、多酚等理化参数)衡量温度对核桃品质的影响[14, 15, 17]，较少涉及更高温度对核桃品质，尤其是核桃重要营养品质(氨基酸、脂肪酸等)的影响效应。核桃的营养与商品价值主要在于其脂肪酸、氨基酸、元素等成分，因此开展不同温度对核桃(尤其是干核桃)这些重要品质成分的影响研究，将有利于增加我们对核桃货架期品质变化规律的认知，以及为核桃品质保全、科学储藏提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本实验所使用的核桃品种为“香玲”，2018年采自同一核桃园。核桃采摘去除青皮后，自然晾晒至干(含水量6%)，然后将每份核桃样品分成20小份，每小份核桃约250 g，将每小份带壳核桃装入美吉斯真空保鲜袋(PA+PE+PE)中，用美吉斯真空机抽真空后塑封，每份核桃20小份平均分配置于不同温度(冷冻-20 ℃、冷藏4 ℃、室温20 ℃、高温50 ℃)下进行储藏。在储藏期间，定期取样(分5次，依次是储藏40、90、120、150、180 d)。

1.2 试验仪器

SB-5200台式超声波清洗器，LSHZ-300型冷冻水浴恒温振荡器，DZF-6020真空干燥箱，R-3旋转蒸发仪，723N可见分光光度计，L-8900全自动氨基酸分析仪，Agilent 7890A气相色谱仪配备氢火焰离子检测器，Agilent液相色谱仪，LA-S瓜果剖切面分析仪，FD-1D-80冻干机。

1.3 测定方法

核桃仁颜色采用万深瓜果剖切面分析仪测定，扫描得出每个品种核桃仁的RGB值，核桃仁颜色结果以灰度值表示(灰度值越小，核仁颜色越深)。如图1所示，圆圈越大、颜色越深核桃仁色的灰度值越小，即核仁颜色越深。总酚采用福林-酚比色法测定，总黄酮采用硝酸铝-亚硝酸钠比色法测定，脂肪酸采用气相色谱法测定，生育酚(VE)、氨基酸的测定参考之前的研究[17]。

1.4 数据分析

实验数据用Microsoft Excel 2016 进行初步处理对温度和时间对核桃营养品质和感官品质进行双因素方差分析(SPSS22.0)，图表采用Microsoft Excel 2016和Originpro 9.1绘制。

2 结果与分析

2.1 不同储藏温度对核桃感官品质(仁色)的影响

如图1所示，随着储藏时间的延长，核桃仁色呈加深趋势(即灰度值呈下降趋势)，且在不同储藏温度下加深程度有所不同。储藏40 d时，50 ℃处理下的核桃仁色显著深于其他处理条件(P<0.05)，且在此时-20 ℃条件下的核桃仁色显著深于4 ℃处理。储藏90 d时，50 ℃处理下的核桃仁色已经达到储藏期最深，并保持该色至储藏期结束。储藏120 d时，20 ℃处理下的核桃仁色加深程度接近饱和，而-20 ℃、4 ℃处理下的在150 d时才接近饱和。说明储藏一定时间后，核桃仁色趋向一个较为稳定的峰值，且表明低温可以有效地减缓干核桃储藏过程中仁色的加深速度。

图1 不同储藏温度下核桃仁色的变化

2.2 不同储藏温度对多酚、黄酮含量的影响

如图2所示，储藏期间4种温度处理下的多酚含量均呈现先升后降趋势。储藏40 d时，-20、4、20 ℃储藏温度下的多酚含量均大幅度上升，且达到各温度的储藏期峰值(22.48、13.25、10.19 mg/g)；储藏90 d时，50 ℃下的总酚含量显著高于其他处理(P<0.05)。而黄酮的含量变化趋势与多酚变化趋势相似。储藏40 d时，4种处理的黄酮到含量峰值(19.16、16.00、14.22、14.04 mg/g)，是储藏初始值的1～2倍，且低温处理组(-20、4 ℃)的含量显著高于其他处理(P<0.05)。储藏前后，50 ℃处理下多酚和黄酮含量的下降率分别为15.48%和35.4%，显著高于其他温度处理。总体来说，4种温度处理下的多酚和黄酮含量在储藏前期(0～90 d)变化波动较大；而储藏后期(120 d后)的变化趋于稳定(变化率：0.36%～35.61%)。

图2 不同储藏温度下核桃多酚、黄酮含量的变化

2.3 不同储藏温度对VE含量的影响

核桃仁中含有3种VE异构体，分别为α-、γ-和δ- VE。γ- VE作为主要存在形式(占比高于70%)，其在储藏期间的变化趋势可反应总VE含量的变化趋势。整个储藏期间，各温度处理下γ- VE含量虽有波动但整体呈下降趋势。储藏前，γ-VE的含量为33.08 mg/100 g；储藏180 d后，4种温度处理的γ- VE含量分别为29.61、29.01、28.55、24.00 mg/100 g，其中50 ℃处理下γ- VE含量下降率最大，为27.44%。储藏40 d时，-20 ℃处理的γ-VE含量骤然下降，下降率为25.34%；储藏90 d，4 ℃处理的γ- VE含量的下降率显著高于其他处理(P<0.05)；储藏120 d后，50 ℃处理的γ- VE含量下降率始终高于25%，显著高于其他处理(P<0.05)。在核桃储藏前期(0～90 d)，4 ℃、-20 ℃处理下γ- VE含量变化波动较大；而储藏后期(120 d后)，20 ℃、50 ℃处理下γ- VE含量变化波动较大。

注：下降率指与初始值相比。图3 不同储藏温度下核桃γ- VE、总VE含量的下降率

2.4 不同储藏温度对脂肪酸的影响

油酸、亚油酸和棕榈酸分别作为单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸中含量最高的脂肪酸，其在整个储藏期间的含量变化可以反映整体脂肪酸的变化趋势。如图4所示，在4种温度处理储藏180 d后油酸的变化量为亚油酸和棕榈酸的2-5倍，说明核桃储藏期间亚油酸和棕榈酸的稳定性更好。储藏前后，50 ℃处理下三种脂肪酸的变化率显著高于其他温度处理(P<0.05)：油酸的增长率达23.53%，亚油酸由最初的66.89%减少至63.20%，而棕榈酸的变化率也在50 ℃时达到最大。在-20 ℃处理下，油酸、亚油酸的变化率也显著高于4 ℃和20 ℃处理(P<0.05)。另外，4种温度处理下多不饱和脂肪酸含量稳定(变化率<5%)；而单不饱和脂肪酸的含量呈明显上升趋势，上升率最高可达23.18%(50 ℃)。

图4 不同储藏温度下核桃脂肪酸含量变化率

2.5 不同储藏温度对氨基酸的影响

氨基酸是影响核桃风味的重要因素。由表1可知，在4种温度处理下储藏180 d，总氨基酸、必需氨基酸、半必需氨基酸和非必需氨基酸含量均呈先升后降趋势。储藏90 d，4种温度处理下的各类氨基酸含量均到达储藏期峰值，其中50 ℃处理下半必需氨基酸含量的增长率最大，为14.92%；储藏150 d，-20 ℃处理的各类氨基酸含量显著高于其他温度处理(P<0.05)；储藏180 d，20 ℃处理下的总氨基酸、半必需氨基酸和非必需氨基酸的含量仅显著高于50 ℃处理(P<0.05)，说明在核桃储藏期间，温度过高易造成氨基酸的含量下降。在4 ℃和20 ℃处理下，17种氨基酸储藏前后的变化率不超过15%，且大多数变化率低于10%。而在-20 ℃和50 ℃处理下，异亮氨酸、亮氨酸、半胱氨酸和谷氨酸的下降率显著高于其他氨基酸(P<0.05)。

表1 不同储藏温度核桃中氨基酸的变化/g/100 g

3 讨论

温度和时间对核桃仁色和营养指标的交互作用分析见表2，大部分营养指标分别受温度、时间以及两者交互作用的影响(P<0.05)。其中，温度是影响核桃储藏过程中仁色和营养品质的重要环境因子。以往研究发现低温储藏能够明显延缓核桃仁色加深[19]，减少多酚、黄酮的损耗[15]，延长核桃储藏期。本研究发现温度过低(-20 ℃)，反而会导致干核桃仁内部生理结构遭到破坏，加速核桃仁色加深和营养品质下降。与4 ℃低温储藏条件相比，干核桃在-20 ℃低温下多酚、生育酚、氨基酸和多不饱和脂肪酸含量的下降程度更大。而一些关于鲜核桃的储藏研究也表明低温(-1 ℃)能够使核桃发生冻害加速褐变，引起果实品质下降[20]。我们发现4 ℃储藏条件下，干核桃核仁中氨基酸和脂肪酸的变化率不超过10%，相同现象在花生中也有出现[21]。这可能是由于干核桃中水分含量较低，导致酶类活性较低和代谢减弱，从而使得氨基酸和脂肪酸变化较为平缓。Christopoulos[22]等在1 ℃和20 ℃条件下储藏干核桃，发现多酚的下降率会随着温度升高而升高。本研究也发现50 ℃时，多酚、黄酮和VE的下降率更大。这种现象可能是由于温度升高，核桃的呼吸速率增大[23]，各类抗氧化成分降低造成的。在-20 ℃和50 ℃条件下，油酸、亚油酸含量变化波动较大，说明极端储藏条件可能会加快脂肪酸的氧化代谢，加速果实生理代谢[20]。储藏期间各类脂肪酸含量的变化十分复杂，不仅受储藏温度和时间的影响，而且核桃品种和种植环境等因素都有可能对脂肪酸含量产生一定的影响，因而有必要对核桃中脂肪酸含量的变化进行深入探索。

表2 储藏温度与时间对核桃品质的交互作用

综合其他文献发现随着储藏时间的延长，青皮鲜核桃和去青皮鲜核桃仁色和抗氧化成分含量在储藏前后的下降程度极明显[6, 24]。本研究中也发现相同现象，尤其是α-VE(在50 ℃条件下降率高达72.24%)。但是多酚和黄酮在储藏早期呈现逐渐升高的趋势，且在40 d时达到储期峰值，类似现象在‘清香’核桃[7]于-4～0 ℃储藏60 d以及薄壳山核桃[25]于4 ℃和-18 ℃储藏30 d也有发现，这一现象可能是由于环境温度的改变刺激细胞产生更多的多酚、黄酮[21]，使得抗氧化活性成分积累所致。此外，在各储藏温度下黄酮的下降率(最高可达35.4%)显著高于多酚(最高下降率仅15.48%)，而李大鹏等[6]发现室温条件下去皮鲜核桃多酚的稳定性比黄酮差，0 ℃条件下却与本研究相同。这种的结果可能是由于核桃的品种、采收年份、提取方式等对多酚、黄酮的含量和组成产生影响[26, 27]，也可能是干制过程会造成核桃抗氧化成分不同程度的损失。核桃多酚含量对核仁外观有一定的影响[28]，本研究也发现储藏后期随着多酚含量变化趋于稳定，核桃仁色加深也达到了饱和。与前人研究相似[29]，本研究发现储藏前后部分脂肪酸含量变化明显：油酸含量呈上升趋势，在50 ℃下最高上升23.53%，而亚油酸含量呈下降趋势(最高下降5.52%)。作为单不饱和脂肪酸，理论上油酸的稳定性应高于亚油酸，但是在各温度下油酸储藏前后的变化程度都大于亚油酸。我们推测在核桃储藏过程中脂肪酸可能存在除氧化之外的合成代谢或转化的过程[6]。值得注意的是，温度和时间对大部分氨基酸和脂肪酸影响显著，但是组氨酸和饱和脂肪酸受温度和时间的影响不显著(见表2)，这可能与它们本身稳定的分子结构有关。

4 结论

通过干核桃在4种温度条件下储藏180 d的对比研究表明：核桃仁色和大部分营养指标受温度和时间影响且存在交互增强效应(见表2)，其中温度和储藏时间对核桃仁色、抗氧化成分的影响效应最为显著。但是温度和时间的交互作用对仁色无显著影响，并发现低温与短期储藏有利于干核桃仁色的维持。此外，不同品质成分对温度、时间的耐受性存在显著差异，极温环境对核桃品质成分的破坏性强，因此建议干核桃根据不同用途采用不同储藏条件：用作抗氧化原料或突出核桃抗氧化特性销售时，-20 ℃和4 ℃条件更有利于保持干核桃抗氧化成分，且在120 d内整体含量较为稳定；用作工业榨油原料或核桃乳原料的干核桃更适宜储藏在4 ℃条件下，以保全不饱和脂肪酸、氨基酸等品质成分；干核桃直接货架销售时，可采用4 ℃下储藏有利于仁色和其他营养品质成分的保全，从而有利于核桃销售。