变温滚筒催化红外-热风干燥核桃营养品质研究

曲文娟 ，凡 威，朱亚楠，马海乐，师俊玲，潘忠礼

（1.江苏大学, 食品物理加工研究院, 江苏镇江 212013；2.江苏大学食品与生物工程学院, 江苏镇江 212013；3.西北工业大学生命学院, 陕西西安 710072；4.美国加州大学戴维斯分校生物与农业工程系, 美国加州 95616）

核桃果仁中含有丰富的营养物质，其中脂质含量约占60%以上，以不饱和脂肪酸为主，此外还含有蛋白质以及抗氧化多酚等物质[1-2]，对心血管疾病、降血脂以及糖尿病等均有较大的益处，具有较高的医疗保健价值[1]。核桃由于采收量大、采收时间短以及采收后新鲜核桃初始含水率高（40%～55%）等特点，绝大多数核桃在采收后均需进行干燥处理，便于后续的运输、贮藏、销售以及深加工[3]。

核桃仁含油率、多酚和蛋白含量较高[2,4-5]，在加工以及运输过程中极易发生氧化[6-8]，使得核桃产生异味以及对人体有害的物质，从而导致核桃产品品质降低。目前，核桃干燥工业化生产中多采用热风干燥[9]，以热空气为传热介质，将物料表面的水分蒸发并去除，物料内部水分由于水分梯度不断向表面迁移，以此循环往复从而达到干燥的目的，但仍存在干燥效率低、时间长、能耗高、干燥过程中易氧化从而导致营养物质损失等问题[10-11]。而催化式红外辐射[9]干燥以天然气为能源，利用红外加热器发射出的红外线照射到被加热物料上，无需加热介质，物料中的水分直接吸收红外辐射能量，从而使物料内部温度快速升高，实现物料快速脱水干燥的目的。与传统热风干燥相比，具有干燥效率高、化学分解作用小以及产品营养物质保留较好等特点。Gabel等[12]研究洋葱片红外干燥得出，红外干燥比热风干燥得到的洋葱片具有更好的颜色和风味物质保留。陈文敏等[13]研究红枣红外干燥发现，与热风干燥相比，红外干燥的红枣营养物质保留率高、色泽和外观质量最好。雷宏杰等[14]研究花椒叶干燥发现，与热风干燥和真空干燥相比，红外干燥耗时短，且干制花椒叶中黄酮和总酚含量高。

近年来，国内外学者大多关注于热风干燥工艺[15]、包装[16-17]、贮藏因素[18-19]等方面对核桃品质变化的影响，对于新型干燥方式——变温滚筒式催化红外-热风联合干燥工艺以及其对核桃营养品质影响的研究未见报道。温度作为干燥参数之一，对于干燥产品的干燥过程具有重要的影响。干燥温度越高，干燥时间越短，但同时也会导致产品品质受损，热量破坏物料表观结构；低温干燥可以改善产品品质，但是干燥速率较低，延长了干燥时间，造成更高的能量消耗。变温式干燥[20]是解决这一问题的重要途径，可以在降低干燥时间的同时，改善产品品质。有相关研究[20]也表明，与恒温干燥相比，变温干燥工艺在干燥时间、产品色泽以及营养物质保留等方面均有优势。因而为进一步缩短干燥时间以及改善核桃营养品质，

本研究将变温滚筒催化红外-热风联合干燥工艺引入核桃干燥中，考察其对核桃油、蛋白、多酚品质的影响，并与单一热风干燥（HAD）和恒温滚筒催化红外—热风联合干燥（CTDCIR-HAD）进行对比，考察该新型干燥技术的优势，为干果的新型干燥技术开发提供更丰富的基础理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜带青皮核桃清香型 陕西农贸市场；Folin-Ciocalteu试剂、无水碳酸钠、百里酚酞、氢氧化钠、盐酸、硫酸、无水乙醇、三氯甲烷、冰醋酸、无水乙醚、硫酸亚铁、铁氰化钾、三氯化铁、硼酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、碘化钾、甲醇、苯、硫代硫酸钠、重铬酸钾、邻苯二甲酸氢钾、氢氧化钾、一氯化碘、正己烷、可溶性淀粉、8-苯胺-1-萘磺酸（ANS）、氯化钾、均为分析纯 国药集团化学试剂有限公司。

滚筒催化红外干燥设备（图1） 江苏大学食品学院联合镇江美博红外科技有限公司研制；热风干燥设备 江苏大学食品学院联合泰州圣泰科红外科技有限公司研制；Card-F98型荧光分光光度计 美国Varian公司；SU8200型场发射扫描电镜 日本HITACHI公司；Nexusn670型傅里叶红外光谱仪美国Niccolet仪器公司；Card-2010plus型气相色谱日本岛津公司；S-433D型全自动氨基酸分析仪德国Sykam公司；UV-2800型紫外可见光分光光度计 上海尤尼科科学仪器有限公司；J-815型圆二色光谱仪 日本JASCO公司；ZNCL-BS型智能数显磁力加热搅拌器 上海越众仪器设备有限公司；FD-8型冷冻干燥仪 北京博医康试验仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 核桃干燥实验 参考前期干燥工艺优化的方法[9]，将鲜核桃从冷冻室取出，室温（25 ℃）解冻，除去外层青皮及表面杂质，清洗后于通风处沥干表面水分，分别经恒温滚筒催化红外—热风干燥（CTDCIRHAD）、变温滚筒催化红外—热风干燥（VTDCIRHAD）和单一热风干燥（HAD），具体干燥条件详见表1。收集3种干燥方式处理后的干核桃作为后续品质评价试验原料。

表1 不同干燥方法的条件Table 1 Conditions of different drying methods

1.2.2 核桃油特性测定 参照孟阿会[21]的方法提取3种干核桃样品中的油脂，并略改。取核桃仁粉碎后，与正己烷按 m核桃粉:V正己烷为 1:5（g/mL）混合，暗处提取12 h，真空抽滤，经旋转蒸发处理除去提取剂，得到核桃油样。

碘值：按GB/T 5532-2008《动植物油脂碘值的测定》[22]执行；酸价：按 GB 5009.229-2016《食品中酸价的测定》[23]执行；过氧化值：按GB 5009.227-2016《食品中过氧化值的测定》[24]执行。脂肪酸组成的测定：参照孟阿会[21]的方法略作修改。气相色谱起始温度180 ℃并维持4 min，以3 ℃/min的升温速率至230 ℃后维持15 min，分别设置进样口和检测器温度为250和260 ℃，分流比设置为40:1，氮气、空气和氢气流速分别为100、40和400 mL/min，进样量为1 μL，通过对样品与4种脂肪酸甲酯化标准品的保留时间确定样品脂肪酸的种类和比例。

1.2.3 核桃蛋白特性测定 参照毛晓英[25]的方法提取3种干核桃样品中的蛋白并略作修改。取脱油的核桃仁残渣粉碎后，与去离子水按m脱脂核桃粉:V水为1:26（g/mL）混合，使用 0.05 mol/L NaOH 溶液调节pH至11.0，在45 ℃下磁力搅拌1.5 h，然后10000×g下离心10 min，取上清液冻干（温度-60 ℃，真空度1.0 Pa，时间24 h）即为核桃蛋白样，测定以下指标。

1.2.3.1 傅里叶红外变换（FTIR）光谱测定 参照毛晓英[25]的方法，按1:100比例加入核桃蛋白与溴化钾，研磨后进行压片处理上机检测。仪器扫描波数范围4000～400 cm-1，分辨率4 cm-1，扫描次数32次。

1.2.3.2 圆二色谱（CD）测定 参照毛晓英[25]的方法并略作修改。将核桃蛋白稀释至浓度0.2 mg/mL，在充N2的环境下进行圆二色谱扫描。扫描波长190～250 nm，光径 1 cm，扫描速度 50 nm/min，分辨率0.1 nm，响应时间1 s，扫描3次。

1.2.3.3 荧光特性和表面疏水性测定 参照毛晓英[25]的方法并略作修改。将核桃蛋白用去离子水稀释至浓度0.1 mg/mL上机检测。荧光发射光谱扫描条件为：光径1 cm，激发波长370 nm，发射波长400～500 nm，速度120 nm/min，激发和发射波长狭缝宽度均为10 nm；激发光谱扫描条件为：发射波长429 nm，激发波长300～400 nm，其它条件同发射光谱条件。

使用pH8.0的磷酸盐缓冲液稀释核桃蛋白浓度至0.10～0.02 mg/mL，取4 mL稀释蛋白样品加入20 μL ANS试剂（8 mmol/L），混匀避光反应15 min后测定样品的荧光强度，设定激发波长为370 nm，发射波长为429 nm，以样品浓度和荧光强度制作线性回归方程，其斜率即为疏水性指数H0。

1.2.3.4 扫描电镜（SEM）测定 取少量核桃蛋白样，用双面导电胶粘在样品台上，以离子溅射仪喷金，最后将样品置于SEM下观察其显微结构。

1.2.4 氨基酸组成测定 参照耿树香等[26]的方法略作修改。精确称取一定量核桃蛋白样，加入6 mol/L HCl，真空封口，在110 ℃下水解24 h，冷却后过滤、48 ℃下抽真空浓缩，残留物用0.5 mL去离子水溶解后再次浓缩，经0.22 μm滤膜过滤后，采用全自动氨基酸分析仪进行氨基酸组分测试。

1.2.5 核桃多酚特性测定 参照李笑笑[2]的方法，提取3种干核桃样品中的多酚并略作修改。取核桃仁10 g粉碎后，与添加0.05 mol/L HCl的70%乙醇按m脱脂核桃粉:V乙醇为 1:5（g/mL）混合，在超声辅助下提取40 min，10000×g下离心10 min后，收集上清液。采用Folin-Ciocalteu法[8]测定总多酚（TPC）含量，总酚含量表示为每1 g核桃仁相当于没食子酸的毫克数（mg没食子酸/g核桃仁）。并测定其抗氧化能力。

1.2.5.1 DPPH自由基清除能力 参照李笑笑[2]的方法测定。将提取的核桃多酚样品，以95%乙醇配制成质量浓度分别为 20、40、60、80、100 μg/mL 的溶液，取上述溶液各 0.1 mL，加入 3.9×10-9mol/L DPPH（95%乙醇配制），充分混匀，37 ℃保温60 min，在波长517 nm下测定吸光值。样品吸光值记做As1，95%乙醇为空白对照，吸光值记做Ab1，DPPH自由基清除率（RSA(DPPH)）计算公式如下：

1.2.5.2 ABTS+自由基清除能力 参照李笑笑[2]的方法测定。取 7 mmol/L ABTS乙醇溶液50 mL和5 mmol/L过硫酸钾乙醇溶液50 mL，混合，室温避光静置12 h，作为反应贮备液，然后用 70%乙醇稀释，使其吸光值在734 nm处为0.7±0.02；将提取的核桃多酚样品，以70%乙醇配制成质量浓度分别为20、40、60、80、100 μg/mL 的溶液，取各溶液 0.1 mL，加入3.9 mL 反应贮备液，混合，室温避光 6 min，在波长734 nm下测定吸光值。样品吸光值记做As2，70%乙醇为空白对照，吸光值记做Ab2，ABTS+自由基清除率（RSA(ABTS)）计算公式如下：

1.2.5.3 铁离子还原能力 参照李笑笑[2]的方法测定。将提取的核桃多酚样品，用蒸馏水配成浓度分别为 20、40、60、80、100 μg/mL 的溶液，各取 2 mL，再加入2 mL 0.2 mol/mL pH 6.6 的磷酸盐缓冲溶液和2 mL 1%铁氰化钾溶液，充分混匀，50 ℃水浴20 min；再加入2 mL 10%三氯乙酸溶液混匀，于3000 r/min离心10 min，取上清液4 mL，加入4 mL蒸馏水和0.8 mL 0.1%三氯化铁溶液，振荡混合均匀，在波长700 nm处测定其吸光值。

1.3 数据处理

所有试验均做3个平行试验，所有数据均以“平均值±标准偏差”的形式表示，采用OriginPro 9.1软件画图。利用IBM SPSS Statistics 25软件对数据进行显著性分析，采取Duncan检验，P＜0.05代表数据之间存在显著性差异。

2 结果与分析

2.1 变温红外热风干燥方式对核桃油特性的影响

以酸价、过氧化值、碘值为评价指标，系统考察变温红外热风干燥处理对核桃油品质的影响，并与单一热风干燥（HAD）和恒温滚筒催化红外-热风干燥（CTDCIR-HAD）相比较。在光、热或脂肪酶的作用下，脂质分子会释放出游离脂肪酸。酸价反映游离脂肪酸的多少，数值越高，表明油脂越易氧化[27]。氢过氧化物是脂肪酸氧化过程中积累的主要产物，反映了脂质氧化程度，数值越高，油脂稳定性越差[28]。碘价则反映油脂不饱和程度，数值越大，表明不饱和度越高[21]。由表2可知，经3种干燥方式处理后的核桃油碘价之间均无显著差异（136.12～137.18 g/100g）（P＞0.05），而酸价和过氧化值之间均存在显著差异（P＜0.05），表明红外辐射处理对核桃油不饱和度的影响较小，但对其酸败氧化程度影响显著。与HAD处理相比，VTDCIR-HAD处理的核桃油酸价和过氧化值最低，低了28.85%和20%；其次是CTDCIR-HAD处理，低了17.31%和4%。综上所述，与HAD和CTDCIR-HAD处理相比，VTDCIR-HAD处理的核桃油品质最优，能够明显减缓核桃油的氧化酸败速度，对脂肪酸保护效果最好，与王文倩等[10]报道的结论一致。这与催化红外干燥与热风干燥的机理及过程不同有关。在催化红外干燥过程中，红外线有一定的穿透性，可以促进由内向外的热扩散过程，加快水分迁移，缩短物料受热时间[29]。这与3种干燥方式的实际干燥时间长短相一致，达到相同干燥效果（干基含水率8%），VTDCIR-HAD时间为14.38 h，CTDCIRHAD时间为16.16 h，HAD时间为20 h。其中VTDCIRHAD的核桃总受热时间较短，是其延缓核桃氧化酸败的主要原因。HA由于热处理时间长，导致核桃油脂长时间的水解酸败和氧化，从而表现出更高的酸价和过氧化值。此外还发现，3种干燥方式处理的核桃酸价（0.37～0.52 mg/g）和过氧化值（0.0020～0.0025 g/100g）均未超过GB 19300-2014《坚果与籽类食品》[30]规定的上限（酸价上限为3 mg/g，过氧化值上限为0.08 g/100 g），表明3种干燥方式处理的核桃油品质均达标。

表2 不同干燥方式下的核桃油品质Table 2 Quality of walnut oil in different drying methods

此外还考察了变温红外热风干燥处理对核桃油中油酸、亚油酸、亚麻酸和棕榈酸含量的影响。由表3可知，核桃油中油酸、亚油酸、亚麻酸不饱和脂肪酸的含量丰富，三者相加的总含量高达89.91%～91.35%，与赵志刚[31]报道的鲜山核桃不饱和脂肪酸含量95%接近。3种干燥方式处理之间的油酸、亚油酸、亚麻酸含量无显著差异（P＞0.05）。这是因为红外辐射能够激活一些抗氧化成分，如抗坏血酸、多酚类等，进而提高抗氧化能力，减缓不饱和脂肪酸的氧化[32]。王文倩等[10]研究不同干燥方法对核桃不饱和脂肪酸影响时，也发现远红外干燥能有效保护核桃中油酸、亚油酸和亚麻酸的稳定性。此外，VTDCIRHAD和CTDCIR-HAD处理的核桃油棕榈酸含量均高于HAD处理的核桃。综上所述，VTDCIR-HAD和CTDCIR-HAD处理均优于HAD，可有效保护核桃中油酸、亚油酸、亚麻酸以及棕榈酸，且两种联合干燥方式处理后核桃油酸/亚油酸比值均高于HAD，表明其氧化稳定性较优[33]。此外还发现，3种干燥方式处理的核桃油酸（14.70%～14.86%）、亚油酸（64.74%～66.85%）、亚麻酸（9.75%～10.16%）和棕榈酸（7.69%～8.55%）均在国标范围内，表明3种干燥方式处理的核桃油均含有标准的不饱和脂肪酸含量，品质优良。

表3 不同干燥方式下的核桃油脂肪酸相对含量Table 3 Fatty acid relative content of walnut oil in different drying methods

2.2 变温红外热风干燥方式对核桃蛋白品质的影响

2.2.1 FTIR分析结果 FTIR是表征蛋白聚合物分子间作用力的主要技术之一[35]，在FTIR光谱图上表征为振动谱带的宽度、强度以及峰的位置[36]。本研究通过FTIR检测考察变温红外热风干燥处理对核桃蛋白分子间作用力的影响，并与单一热风干燥（HAD）和恒温滚筒催化红外-热风干燥（CTDCIRHAD）相比较。由图2可知，3种干燥方式处理的核桃蛋白均具有典型的酰胺特征吸收峰，在3296 cm-1处出现了较宽的酰胺A带特征吸收峰，主要为氨基与羟基的伸缩振动峰[37]，此外分别在2926 cm-1（CH伸缩振动峰，属于酰胺B带）、1744～1746、1655 cm-1（C=O 振动，C=N 伸缩，属于酰胺I带）、1538～1541 cm-1（N-H面内弯曲，部分C-N伸缩振动，酰胺II带）处也出现了酰胺特征吸收峰。此外还发现，3种干燥方式处理的核桃蛋白的大部分化学键之间均并未产生明显偏移，但是与HAD处理相比，VTDCIR-HAD和CTDCIR-HAD处理的核桃蛋白红外吸收强度均明显增大，两者之间没有明显差别，表明红外辐射处理并未使核桃蛋白形成新的化学键，但增强了核桃蛋白分子间作用力，改善了核桃蛋白结构，使其变得更稳定。这与催化红外干燥机理有关，由于红外线辐射穿透性较强，会使物料内部分子振动增强，对蛋白分子间作用力有一定的影响[38]。

图2 不同干燥方式下的核桃蛋白FTIR图谱Fig.2 FTIR spectra of walnut protein in different drying methods

2.2.2 CD分析结果 CD光谱技术是研究溶液状态下蛋白质或多肽构象的一种重要手段。本研究通过CD检测考察变温红外热风干燥处理对核桃蛋白二级结构的影响，并与单一热风干燥（HAD）和恒温滚筒催化红外-热风干燥（CTDCIR-HAD）相比较。图3显示，3种干燥方式处理的核桃蛋白均在203～206.5 nm处有1个负峰，在236～238 nm处有1个正峰。根据CDPro软件分析得到蛋白质二级结构含量，结果见表4。由表4发现，3种干燥方式处理的核桃蛋白二级结构占比从大到小依次为β-折叠（40.8%～41.2%）、无规则卷曲（34.5%～36.1%）、β-转角（21.1%～21.2%）、α-螺旋（1.6%～3.2%），表明核桃蛋白结构是以β-折叠和无规则卷曲为主。与HAD处理相比，CTDCIRHAD和VTDCIR-HAD处理的核桃蛋白的α-螺旋含量均显著降低（P＜0.05），分别下降了50%和18.75%，无规则卷曲含量均上升，表明红外辐射处理对核桃蛋白二级结构有一定的影响，使核桃蛋白结构变得伸展，改善了蛋白结构，使其变得更柔性。赵润泽[39]的研究也得出相似结论。红外辐射处理改变了核桃蛋白的二级结构，可能是由于辐射处理过程中的分子振动与热效应破坏了蛋白α-螺旋结构，使其含量有所下降，而无规则卷曲结构增加，这种改变会增大蛋白质分子的柔性[25]。CD分析结果与红外光谱分析结果（见2.2.1）一致，共同表明变温滚筒催化红外-热风干燥技术除了可以提高核桃干燥效率以外，还可以改善蛋白结构，从而改善蛋白功能特性，将有利于核桃产品的深加工以及功能性核桃蛋白新产品的开发。

图3 不同干燥方式下的核桃蛋白CD色谱图Fig.3 Circular dichroism chromatograms of walnut protein in different drying methods

表4 不同干燥方式下的核桃蛋白二级结构含量（%）Table 4 Secondary structure contents of walnut protein in different drying methods (%)

2.2.3 荧光分析结果 根据主要荧光来源色氨酸（Trp）、酪氨酸（Tyr）和苯丙氨酸（Phe）的分子环境是否发生变化，可以表征蛋白分子三级构象的变化。本研究通过荧光光谱检测考察变温红外热风干燥处理对核桃蛋白三级结构的影响，并与单一热风干燥（HAD）和恒温滚筒催化红外-热风干燥（CTDCIRHAD）相比较。由图4可知，3种干燥方式处理的核桃蛋白的荧光发射和激发光谱的波形与最大波长的位置没有发生明显变化，但荧光强度发生了明显的改变。与HAD处理相比，CTDCIR-HAD和VTDCIRHAD处理的核桃蛋白的荧光强度均显著增强，但两者之间没有明显差别，表明红外辐射处理改变了核桃蛋白三级结构，与夏珂[40]的研究结论相似。这是由于短时间的红外辐射高温加热处理，促进蛋白质结构舒展，使其变得更加无序[41]（这一点已由2.2.1红外光谱和2.2.2圆二色谱的结果证实），因而分子外部的极性环境中产荧光集团数量增加，从而导致荧光强度增强，将有利于改善蛋白结构，提高其功能特性。

图4 不同干燥方式下的核桃蛋白荧光发射与激发光谱Fig.4 Fluorescence emission and excitation spectra of walnut protein in different drying methods

2.2.4 表面疏水性分析结果 表面疏水性是蛋白质分子表观特征之一，反映蛋白分子三级结构的改变。表面疏水性的变化影响着蛋白质分子间的相互作用，从而对蛋白质的功能性有着更大的影响作用[42]。本研究通过表面疏水性测定考察变温红外热风干燥处理对核桃蛋白分子表面疏水基团数量的影响，并与单一热风干燥（HAD）和恒温滚筒催化红外-热风干燥（CTDCIR-HAD）相比较。由表5可知，与HAD处理相比，CTDCIR-HAD和VTDCIR-HAD处理的核桃蛋白表面疏水性均有显著提升（P＜0.05），分别增加了28.27%和12.51%，表明红外辐射处理能促使核桃蛋白分子表面疏水基团数量提升，与夏珂[40]和吕彤等[43]报道的结论一致。这是由于红外辐射热效应使得蛋白结构打开（这一点已由2.2.1红外光谱、2.2.2圆二色谱和2.2.3荧光光谱的结果证实），隐藏在内部的疏水性基团暴露到分子表面，从而导致表面疏水性的提升。蛋白质疏水性提高将有利于提高蛋白降血压、抗氧化等功能特性，对功能性核桃蛋白产品开发具有重要意义。

表5 不同干燥方式下的核桃蛋白表面疏水性Table 5 Surface hydrophobicity of walnut protein in different drying methods

2.2.5 SEM分析结果 通过扫描电镜（SEM）观察蛋白质的微观结构，可以反映变温红外热风干燥处理对核桃蛋白微观结构的影响，结果见图5。在扫描电子显微镜下放大2000倍，观察核桃蛋白的表观结构。从图5a可知，HAD处理的核桃蛋白表面不平整，呈不规则凹凸状。此外，从图5b和图5c可知，CTDCIRHAD和VTDCIR-HAD处理的核桃蛋白表面也较为粗糙，两者之间无明显差异，且与HAD处理相比也无明显差别，表明红外辐射干燥处理对核桃蛋白表观结构无明显影响。这种经过热处理后蛋白表观结构变得粗糙的现象，在赵润泽[39]等烘烤对核桃蛋白影响的研究中也有出现。这可能是由于三种干燥方式均是利用物料表面水分的蒸发和内部水分由内向外扩散从而达到干燥的目的，在热处理过程中分子振动增强，导致蛋白高级结构发生去螺旋现象，无规则卷曲增多[44]（这一点已由2.2.2圆二色谱结果证实），从而导致蛋白表观结构变得粗糙，将有利于提高蛋白溶解性，改善其功能特性。

图5 不同干燥方式下的核桃蛋白SEM图Fig.5 SEM images of walnut protein in different drying methods

2.2.6 氨基酸组成分析结果 游离氨基酸组成是蛋白质的一个重要化学特性，决定了蛋白质的营养价值高低。本研究通过氨基酸组成测定考察变温红外热风干燥处理对核桃蛋白中氨基酸含量的影响，并与单一热风干燥（HAD）和恒温滚筒催化红外-热风干燥（CTDCIR-HAD）相比较。由表6可知，经3种干燥方式处理的核桃蛋白氨基酸组成中，谷氨酸含量最高，分别占到氨基酸总量的20.71%、22.22%和22.27%，其次是精氨酸、天冬氨酸，与毛晓英[25]报道中的核桃蛋白氨基酸组成成分相似。与HAD处理相比，CTDCIRHAD和VTDCIR-HAD处理的核桃蛋白中游离疏水性氨基酸占比分别降低了19.24%和9.49%，亲水性氨基酸占比分别增加了9.84%和4.85%，表明红外辐射干燥处理使得核桃蛋白中水溶性氨基酸占比增多，改善了核桃蛋白的氨基酸组成，有利于后续蛋白产品的深加工，提高其水溶性。

表6 不同干燥方式下的核桃蛋白氨基酸组成Table 6 Amino acid composition of walnut protein in different drying methods

综合上述所有蛋白指标得出，与HAD相比，恒温和变温滚筒红外-热风联合干燥方式处理的核桃蛋白红外吸收强度增大，α-螺旋结构含量降低，荧光强度增强，表面疏水性增加，游离疏水性氨基酸占比降低，亲水性氨基酸占比增加，表明红外辐射干燥处理在一定程度上改善了核桃蛋白分子结构和表面微观结构，以及氨基酸组成，提高了其表面疏水性，将有利于提高蛋白功能特性，对后续核桃深加工以及功能性核桃蛋白新产品开发具有重要意义。

2.3 变温红外热风干燥方式对核桃多酚品质的影响

由表7可知，经VTDCIR-HAD处理的核桃多酚含量最高，达到了14.42 mg没食子酸/g核桃仁，与李笑笑[2]测得结果相似，其次是CTDCIR-HAD处理的核桃（13.68 mg/g），HAD处理的核桃多酚含量最低（13.00 mg/g）。与HAD处理相比，CTDCIR-HAD和VTDCIR-HAD处理的核桃多酚含量显著增高了5.23%和10.92%（P＜0.05），表明红外辐射干燥处理可以有效减少酚类化合物的损失。有研究报道显示，催化红外辐射在干燥过程中能使多酚氧化酶失活，从而减少酚类化合物的损失[45]。红外辐射能量通过分子振动转化为热能[46]，并在干燥过程中被迅速地均匀吸收至物料中心，可能会破坏聚合多酚的共价键，该化学键不牢固，因此会释放并激活物料中的小分子酚类化合物[32]，从而使多酚含量增高。VTDCIR-HAD处理的核桃多酚含量高于CTDCIR-HAD处理组是因为VTDCIR-HAD红外辐射时间较长，为22.5 min，而CTDCIR-HAD仅为9.5 min，可以释放并激活出的小分子酚类化合物更多，从而导致多酚含量更高。此外，HAD干燥时间较长，导致活性抗氧化物质与空气接触的时间增加，并加剧了氧化程度，从而使得干燥样品中的酚类物质减少。

表7 不同干燥方式下的核桃多酚抗氧化能力Table 7 Antioxidant abilities of walnut polyphenols in different drying methods

本研究通过DPPH自由基清除率的测定考察变温红外热风干燥处理对核桃多酚抗氧化活性的影响，并与单一热风干燥（HAD）和恒温滚筒催化红外-热风干燥（CTDCIR-HAD）相比较。由图6和表7可知，DPPH·清除能力最强的为CTDCIR-HAD处理组，IC50值为 47.63 μg/mL，其次是 VTDCIR-HAD 处理组（55.68 μg/mL），清除能力最弱的为HAD处理组，IC50值为62.97 μg/mL。与HAD处理相比，CTDCIRHAD和VTDCIR-HAD处理的核桃多酚均具有较强的DPPH·清除能力，IC50(DPPH)分别降低了24.36%和11.58%，表明红外辐射干燥处理能显著提高核桃多酚的 DPPH·清除能力（P＜0.05）。

图6 不同干燥方式下的核桃多酚DPPH自由基清除率Fig.6 DPPH radical scavenging rates of walnut polyphenols in different drying methods

此外，本研究还通过测定ABTS+自由基清除率考察变温红外热风干燥处理对核桃多酚抗氧化活性的影响。由图7和表7可知，ABTS+自由基清除能力与DPPH·清除能力规律相似，清除能力顺序由高到低分别为 CTDCIR-HAD＞VTDCIR-HAD＞HAD。与HAD处理相比，CTDCIR-HAD和VTDCIR-HAD处理的核桃多酚IC50(ABTS)分别降低了14.72%和10.60%，表明红外辐射干燥处理也能显著提高核桃多酚的ABTS+自由基清除能力（P＜0.05）。

图7 不同干燥方式下的核桃多酚ABTS+自由基清除率Fig.7 ABTS+ radical scavenging rates of walnut polyphenols in different drying methods

本研究进一步通过测定铁离子还原能力考察变温红外热风干燥处理对核桃多酚抗氧化活性的影响。由图8可知，HAD处理组核桃多酚铁离子还原能力最低，明显低于CTDCIR-HAD和VTDCIR-HAD处理组，表明红外辐射干燥处理能显著提高核桃多酚的铁离子还原能力，与Ren等[45]的研究结论一致，红外辐射能够释放物料中一些与高分子量化合物以共价键结合或以高分子量聚合物重复单元存在的小分子抗氧化物质，并激活其活性，进而提高抗氧化活性，显示出优异的抗氧化能力。

图8 不同干燥方式下的核桃多酚铁离子还原能力Fig.8 Iron ion reduction abilities of walnut polyphenols in different drying methods

综合上述得出，与HAD相比，CTDCIR-HAD处理的核桃多酚抗氧化活性最强，VTDCIR-HAD处理的核桃多酚含量最高，但两种干燥处理方式均优于HAD，多酚含量分别增加 5.23% 和 10.92%，IC50(DPPH)与IC50(ABTS)分别降低24.36%、11.58%和14.72%、10.60%，铁离子还原能力明显提高，表明红外辐射干燥处理可以有效减少干燥过程中酚类化合物的损失，并显著（P＜0.05）提升其抗氧化活性，更有利保护营养物质，显示出了红外辐射处理在核桃干燥中的优异性。

3 结论与讨论

本研究系统评价了变温滚筒红外-热风联合干燥方法对干制核桃营养品质的影响。与单一热风干燥和恒温滚筒红外-热风联合干燥相比，变温滚筒红外-热风联合干燥方式处理后的核桃油品质最好，酸价和过氧化值最低，而碘价、油酸、亚油酸和亚麻酸含量无显著变化，对核桃油保护效果最好；此外核桃蛋白分子结构明显改善，表现为红外吸收强度增大，α-螺旋结构含量降低，荧光强度增强，同时蛋白表面疏水性增强，游离疏水性氨基酸占比降低，亲水性氨基酸占比增加，表面微观结构粗糙，均有利于提高蛋白功能特性。变温滚筒红外-热风联合干燥方式处理后核桃多酚含量最高，DPPH和ABTS+自由基清除能力以及铁离子还原能力均有显著性升高（P＜0.05） 。综上所述，与单一热风干燥和恒温滚筒红外-热风联合干燥相比，变温滚筒红外-热风联合干燥方式更有利于保护干制核桃营养品质，可以有效减缓核桃内部油脂氧化酸败速度，改善蛋白结构、表面疏水性以及氨基酸组成，减少干燥过程中酚类化合物的损失，显著提升其抗氧化活性。综合考量核桃油、蛋白以及多酚品质，变温滚筒红外-热风联合干燥方法最优，但由于试验中考察的品质指标有限，后续可针对核桃仁的更多营养品质、感官品质和功能特性，例如核桃蛋白的溶解性、持水性、乳化性、起泡性、凝胶性等以及核桃的贮藏特性进行进一步分析，以进一步评价和改善干燥工艺，提高产品品质，为后续核桃产品的深加工以及功能性产品的开发提供理论依据。