云南省是我国重要的核桃主产区之一,核桃的种植面积、产量和产值均居全国之首[1]。漾濞大泡核桃、大姚三台核桃和昌宁细香核桃是云南大面积种植的优良品种,其中三台核桃以壳薄、肉白、油脂含量适中、蛋白含量高的特点深受消费者喜爱,是国内外知名优质核桃品种之一[2]。新鲜核桃因其含有高的水分含量、可溶性多糖和鲜味氨基酸,口感与干核桃相比更加多汁、甜脆和鲜美,越来越受到市场欢迎[3]。虽然核桃的干制处理可以延长保存,但热干制过程会破坏核桃的天然维生素,油脂和蛋白质发生不同程度的氧化,使得核桃的风味和口感有所变化,营养价值降低[4]。随着人们生活水平的提高和对天然、健康、安全食品需求的增加,消费者更注重食品的品质、营养价值和更少加工。因此,新鲜核桃在市场上的认可度不断提高,需求量不断增加,成为消费者青睐的健康食品之一。
高水分含量使新鲜核桃容易出现采后失水萎蔫、变黑、发霉等劣变,缩短核桃的货架期,降低营养品质和外观风味[5]。目前,对新鲜核桃的保鲜研究主要集中在控温为主的低温贮藏研究。许多研究也表明,低温贮藏的方式能抑制核桃油脂氧化、微生物生长和酶活性,延长鲜核桃的贮藏期。但单一的保藏方法在保鲜效果上并不能很好地解决贮藏品质的问题。因此,目前对鲜核桃贮藏保鲜技术的研究主要集中于低温贮藏与保鲜剂、真空处理、气调等相结合[6-9]。其中抽真空结合低温的贮藏方式通常还会与保鲜剂结合使用,虽然这种方法对核桃保鲜有一定的成效,但其存在保鲜剂残留的问题,可能会存在食品安全的问题。且常见的保鲜剂ClO味道较为强烈,用于核桃保鲜会影响核桃原本风味,降低商品价值。杨曦等[10]使用抽真空处理结合低温贮藏的方式能很好地保持核桃仁水分,延缓氧化,达到良好的贮藏效果。由此可见,单纯的抽真空结合低温贮藏的方式也是一种核桃保鲜的有效方法。李萍等[11]对干核桃仁进行不同脱氧剂包装后在40 ℃加速氧化条件下贮藏24 d,发现不同脱氧剂均能在一定程度上延缓过氧化值的上升,抑制游离脂肪酸的增加,延长干核桃仁的贮藏期。脱氧剂结合低温贮藏鲜核桃的方法在行业中鲜有报道,将脱氧剂和低温贮藏方式结合,有望更好地保持鲜核桃的品质。
核桃贮藏过程中品质劣变是多方面的,以往研究大多数仅关注鲜核桃贮藏过程中水分、色泽和油脂品质的变化。而风味作为直接影响消费者购买的一项重要指标,却很少被研究者关注。尽管在陈柏等[12]的研究中也曾发现(-9±1) ℃和(-19±1) ℃冻藏的鲜核桃解冻后核桃仁有异味,但后续研究中也并未对冻藏核桃风味劣变展开深入研究。因此,为了更符合产业化要求,了解贮藏过程中核桃品质的变化,本研究对新鲜去青皮核桃和鲜核桃仁分别采用抽真空、加脱氧剂处理,并将其置于-18 ℃温度贮藏6个月,每个月对核桃的色泽、硬度、失重率、油脂品质(脂肪含量、过氧化值、酸价、丙二醛)、可溶性蛋白、总抗氧化能力、脂肪酸组成及挥发性风味进行分析,探究快速、低成本的新鲜核桃保藏方法,为去青皮鲜核桃及鲜核桃仁的贮藏保鲜提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
本实验核桃品种为云南大姚三台核桃,由云南省林业和草原研究院提供,2023年8月15日于大姚县核桃基地采收。在生理成熟时采摘无病虫害缺陷、大小均一、无腐烂、无机械损伤、青果开裂度50%的青皮核桃,采收后24 h内室温运至实验室,置于4 ℃冷库存放过夜备用。聚乙烯自封保鲜袋(15 cm×10 cm,厚度40 μm)和聚乙烯真空袋(20 cm×15 cm,厚度60 μm),佛山市利霖包装科技有限公司;食品级脱氧剂,东莞市利友防霉抗菌有限公司。丙二醛含量测定试剂盒,苏州科铭生物技术有限公司;总抗氧化能力测定试剂盒,北京索莱宝科技有限公司;质谱级正庚烷、14%三氟化硼甲醇,上海麦克林生化有限公司;石油醚(沸程30～60 ℃),天津致远有限公司;其他试剂均为国产分析纯。
1.2 仪器与设备
CR-400色彩色差计,中国上海柯尼卡美能达投资有限公司;TA-XT plus质构仪,英国Stable Micro System公司;HE53快速水分测定仪,瑞士梅特勒托利多有限公司;Spectra Max M5酶标仪,美国Molecular Devices公司;Bosin C-Nose电子鼻,上海保圣实业发展有限公司;GC-MS QP2010 Plus气相色谱质谱联用仪,岛津企业管理(中国)有限公司;DB-5MS色谱柱,美国安捷伦科技有限公司;SPME萃取针50/30 μm DVB/CAR/PDMS,中国赛默飞世尔科技公司。
1.3 实验方法
1.3.1 青皮核桃的处理
将鲜核桃的青皮去除并用流动自来水清洗干净,在室温下晾干,得到去青皮鲜核桃(QPH),将QPH的硬壳去除即得到鲜核桃仁(HR)。保鲜实验分为6组:QPH对照组(QPHC)、QPH真空组(QPHZ)、QPH脱氧剂组(QPHT)、HR对照组(HRC)、HR真空组(HRZ)和HR脱氧剂组(HRT)。对照组不做任何处理,真空组用真空包装机将包装内的空气抽出形成真空环境,脱氧剂组则在每个保鲜袋内加入一包脱氧剂后密封包装。所有不同处理组包含若干份核桃,每份10个样品。置于-18 ℃贮藏6个月,每个月取样测定理化指标,并于贮藏终点取样测定各组核桃的脂肪酸和风味物质。
1.3.2 去青皮鲜核桃及鲜核桃仁物理指标测定
1.3.2.1 色差
用色差计测核桃样品的色泽,记录样品的L*(亮度)、a*(红度)和b*(黄度)。总色差(ΔE)按公式(1)计算:
(1)
式中:下标0表示测定的样品色差初始值;下标实验表示贮藏采样时间点测定的各色差值。
1.3.2.2 硬度
将核桃仁样品置于质构仪测试台面上,用直径100 mm的圆盘型探头(P/100),进行整体压缩测试。运行参数为:实验前速度和实验后速度分别为1 mm/s和10 mm/s,实验速度1 mm/s,距离为5 mm,触发器为5 g,硬度为第一次循环的最大压缩力。
1.3.2.3 失重率
用分析天平记录核桃样品的质量,按公式(2)计算失重率:
失重率
(2)
式中:m0为样品贮藏的初始质量;m1为贮藏采样时间点样品的质量。
1.3.3 核桃样品脂肪含量、过氧化值(peroxide value,PV)、酸价(acid value,AV)和丙二醛(malondialdehyde,MDA)的测定
用研钵将核桃仁研碎,称取50.00 g与150 mL石油醚充分混匀后在室温下浸提12 h。经Na2S2O3用滤纸过滤,用旋蒸发仪除去滤液中的石油醚,得到核桃油。
1.3.3.1 脂肪含量
按公式(3)计算脂肪含量:
脂肪含量
(3)
式中:W为核桃油的质量,g;50为核桃仁的质量,g。
1.3.3.2 过氧化值PV
称取2.00 g核桃油,参照GB 5009.227—2023《食品安全国家标准 食品中过氧化值的测定》的方法测定核桃仁的PV。按公式(4)计算PV:
(4)
式中:V为滴定所需的Na2S2O3标准溶液的体积,mL;C为Na2S2O3标准溶液摩尔浓度,mol/L;M为核桃油的质量,g。
1.3.3.3 酸价AV
称取2.00 g核桃油,参照GB 5009.229—2016《食品安全国家标准 食品中酸价的测定》测定核桃仁AV。AV的计算如公式(5)所示:
(5)
式中:V为滴定所需的标准NaOH溶液的体积,mL;C为NaOH标准溶液的摩尔浓度,mol/L;M为核桃油的质量,g。
1.3.3.4 MDA含量
参照试剂盒说明书方法测定。
1.3.4 可溶性蛋白含量测定
参考XIAO等[3]的方法稍作修改,采用考马斯亮蓝法测定核桃样品可溶性蛋白的含量。向0.10 g去皮核桃加入1 mL磷酸盐缓冲液(pH=6.8),充分研磨后,在10 000 r/min下离心10 min。取10 μL上清液与200 μL考马斯亮蓝混合,用酶标仪测定590 nm处的吸光值。用牛血清白蛋白绘制蛋白标准曲线,将吸光值带入标准曲线(y=0.504 4x+0.324 3,R2=0.996 0)计算可溶性蛋白含量(mg/g)。
1.3.5 总抗氧化能力
参照试剂盒说明书方法测定。
1.3.6 脂肪酸组成分析
参照闫辉强等[13]的方法测定核桃样品脂肪酸组成。核桃油的甲基酯化参照国家标准GB 5009.168—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定》方法进行处理。取甲基酯化核桃油1 μL,用GC-MS进行分析。柱温在100 ℃下保持7 min,然后以13 ℃/min的速度升至180 ℃,保持6 min,再以2 ℃/min的速度升至200 ℃,保持6 min,最后以5 ℃/min的速度升至230 ℃,保持10 min。载气为He,流速为1 mL/min,EI离子源温度为280 ℃,电子能量为70 eV,扫描模式为27～550 m/z,溶剂延迟时间为3 min。采用峰面积归一化法测定各化学成分的相对质量分数。
1.3.7 核桃风味分析
1.3.7.1 电子鼻分析
根据RONG等[14]的方法,稍作修改。将3.00 g研碎的核桃样品放入40 mL顶空进样瓶中,在50 ℃的温度下孵育20 min后进行电子鼻检测。传感器采样间隔为1 s,测定时间为60 s,清洗时间为120 s,注射流速为1 mL/min。
1.3.7.2 GC-MS分析
参考DENG等[15]的方法稍作修改,用GC-MS对核桃样品风味物质进行分析。称取5.00 g研碎的核桃样品与20 μL环己酮内标(100 ng/μL)混合,在60 ℃下平衡20 min,达到平衡后将DVB/CAR/PDMS萃取针插入顶空进样瓶萃取40 min,取出萃取纤维头,插入进样口,在 250 ℃下解吸5 min,流速1 mL/min,不分裂。柱温在40 ℃下保持2 min,再以5 ℃/min升温至150 ℃,最后以7 ℃/min升温至260 ℃,保持8 min。EI离子源温度为230 ℃,电子能为70 eV,扫描范围为35～450 m/z。使用NIST 14数据库鉴定挥发性化合物,并根据匹配度≥80%进行选择。通过与内标的峰面积比较,进行半定量分析。
1.4 数据分析
所有指标测定来自3个平行试验,结果以“平均值±标准差”表示。采用SPSS统计软件27.0进行单因素方差分析,组间比较采用Duncan检验,P<0.05表示具有显著性差异。
2 结果与分析
2.1 不同处理组冻藏去青皮鲜核桃及鲜核桃仁的物理指标变化
2.1.1 不同处理组冻藏去青皮鲜核桃及鲜核桃仁的外观品质变化
各处理组核桃仁的颜色均随贮藏时间延长而加深。其中QPHC变化较显著,在贮藏第1个月颜色开始变黄,第3个月出现轻微变红,到第6个月完全褐变发暗。QPHZ和QPHT的颜色变化较慢,第3个月略微变黄,QPHZ颜色变化较小,未褐变或腐败,而QPHT在同一时间明显褐变。与QPH相比,HR贮藏期间的外观变化较显著。HRC在贮藏的第1月颜色呈现微黄,第3个月开始褐变,到第6个月完全褐变。HRZ和HRT褐变速度较为缓慢,HRZ在第4个月轻微褐变,而HRT到第6个月才出现褐变。所有处理组比较可以看到QPHC和HRC的外观变化最快,1个月内外观质量显著下降;QPHT和HRZ的外观变化较慢,褐变也较延后;QPHZ和HRT的外观变化最小;这表明,对QPH采用真空处理能更有效地延缓其褐变速率,而HR加入脱氧剂则能更好地维持其外观品质并减缓褐变过程。
2.1.2 不同处理组冻藏去青皮鲜核桃及鲜核桃仁的色差变化
色差值(ΔE)是用于衡量2个颜色之间差异程度的指标,值越小,2个颜色之间的差异就越小。如附表1(https://doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.041956,下同)所示,各处理组的ΔE随贮藏时间的延长显著增加,在贮藏1月之后各组与对照组之间存在显著差异(P<0.05)。核桃内源性多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)会催化核桃仁中的酚类物质生成棕色聚合物,使其发生褐变,引起ΔE变化[16]。贮藏第6月时,HRZ(11.07)和HRT(11.13)的ΔE显著高于QPHZ(9.34)、QPHT(10.11),相同类型新鲜核桃抽真空和加脱氧剂处理组的ΔE无显著差异,说明2种处理在色泽的保持效果上相似。由于QPH有核桃外壳的保护,贮藏环境空气极少,呼吸、衰老、氧化褐变等反应的速率受到抑制,生成的深色聚合物较少。另外,真空包装不仅减少了氧气浓度,改变包装环境的气体成分,降低空气湿度,进一步抑制PPO的活性[17],减缓核桃氧化褐变。同样脱氧处理也能通过减少氧气浓度,抑制PPO活性来抑制核桃的氧化褐变。
2.1.3 不同处理组冻藏去青皮鲜核桃及鲜核桃仁的硬度变化
如附表1所示,鲜核桃仁的硬度随贮藏时间延长呈现下降趋势。鲜核桃仁在贮藏期间细胞壁物质水解,同时核仁表面一些细菌分泌的酶也可以分解果胶造成果实硬度下降,这也是导致果实表面发生腐烂、褐变等现象的原因之一[18]。与0月相比,除QPHT的硬度在贮藏4个月后才出现显著差异,其余处理组的硬度均在贮藏3个月存在显著差异,表明QPHT对鲜核桃仁硬度的保持效果更好。核桃外壳一定程度上有效地阻隔核桃仁与环境之间直接的水分交换,从而减少了外部湿度变化对核桃内部水分含量的影响,有助于保持核桃仁水分的相对稳定,进而减缓了因水分变化而引起的硬度变化[16]。贮藏6个月时,QPHZ(4 358.73 g)和HRZ(4 330.24 g)的硬度显著高于QPHT(4 081.50 g)、HRT(4 024.80 g)、QPHC(3 874.79 g)和HRC(3 924.78 g)(P<0.05),说明抽真空处理对鲜核桃硬度的保持效果优于加脱氧剂处理。抽真空消耗包装环境内的氧气,延缓核桃油脂、蛋白的氧化和其他导致硬度下降的生化反应,抑制好氧菌,从而有助于保持核桃的硬度和口感[8]。
2.1.4 不同处理组冻藏去青皮鲜核桃及鲜核桃仁失重率变化
随着贮藏时间的延长,所有处理组核桃样品的失重率均呈现上升趋势(附表1)。与0月相比,贮藏前2个月各处理组失重率存在显著性差异,但组间差异不显著。核桃在冻藏过程中内部水分自然流失和生化反应的进行,失重率不断增加。贮藏第6个月,HRC组的失重率最高(2.3%),其次为QPHC(1.87%),其余组的失重率均显著低于QPHC和HRC,但组间差异不显著,表明抽真空和加脱氧剂在一定程度上可以减缓核桃的失重率,减缓核桃失重的效果相当。核桃在贮藏过程中的失重主要与水分的流失有关,真空和脱氧处理创建低氧环境,减缓呼吸、衰老等生化反应速率和微生物增值对水的利用,从而减缓水分的损失。贮藏期间QPHC的失重率低于HRC,说明核桃的外壳一定程度上减少外界环境与核桃仁接触,减少水分流失。
2.2 不同处理组冻藏去青皮鲜核桃及鲜核桃仁的化学指标变化
2.2.1 不同处理组冻藏去青皮鲜核桃及鲜核桃仁脂肪含量的变化
如图1所示,贮藏起始鲜核桃的脂肪含量在45.7%左右,各处理组核桃脂肪含量随贮藏时间的延长而降低。贮藏第1个月时,QPHC和HRC的脂肪含量下降最快,显著低于其余各处理组(P<0.05)。核桃中高比例的不饱和脂肪酸,如亚油酸和亚麻酸,与空气中的氧气接触后极易发生油脂氧化[17]。贮藏6个月时,QPHC(38.03%)和HRC(38.15%)的脂肪含量显著低于QPHZ(41.61%)、QPHT(42.04%)、HRZ(41.48%)和HRT(41.48%)。整个贮藏期,QPHC和HRC的脂肪含量无显著差异,同时QPH和HR的抽真空和加脱氧剂处理组之间无显著差异(P>0.05),说明核桃果壳对核桃脂肪含量变化的影响不大,抽真空和加脱氧剂处理对缓解脂肪含量降低的作用效果相当,即低氧环境降低鲜核桃脂肪氧化速率。抽真空在贮藏开始降低包装内的氧气浓度,加脱氧剂则在贮藏期间持续吸收包装环境内的氧气,减缓鲜核桃油脂的降解导致的核桃仁脂肪含量降低。
图1 不同处理对QPH和HR脂肪含量的影响
Fig.1 The impact of different treatments on the fat contents of QPH and HR
注:不同小写字母表示相同处理组在不同时间差异显著(P<0.05); 不同大写字母表示相同贮存时间组间差异显著(P<0.05)(下同)。
2.2.2 不同处理组冻藏去青皮鲜核桃及鲜核桃仁PV、AV和MDA变化
PV是衡量油脂中过氧化物含量的指标,主要反映油脂氧化酸败的初期阶段[19]。AV则测量油脂中游离脂肪酸含量的多少,与油脂氧化程度有关,主要反映油脂的新鲜度和质量好坏[20]。MDA是油脂氧化的终产物,反映食品中脂质过氧化的程度,用于评估食品的新鲜度和质量[21]。
如图2所示,鲜核桃样品的PV随贮藏时间的延长总体呈上升趋势,这与耿阳阳等[22]在对鲜核桃贮藏研究中的PV也是上升趋势的。除QPHZ和HRZ,其余处理组在贮藏第1个月后核桃的PV上升速度加快。贮藏1～5个月,加脱氧剂组鲜核桃的PV高于对照组,这是对照组中由于氢过氧化物缓慢降解成更小的二次副产物,例如己醛[23]。贮藏第6个月QPHC和HRC的PV显著高于其余处理组(P<0.05)。QPHZ和HRZ的PV增加缓慢,说明抽真空处理减少氧气的可用性直接影响到脂质氧化速率,有效抑制鲜核桃油脂氧化。核桃油脂初级氧化产物过氧化物会进一步氧化成酸,加脱氧剂在缓解鲜核桃油脂酸败效果较抽真空弱但优于对照,使过氧化物形成酸的速度减慢,在贮藏中期表现比对照组鲜核桃高的PV,贮藏后期对照组鲜核桃过氧化物大量积累,PV显著高于其他保鲜处理组。这与王进等[24]研究ClO2和1-MCP对青皮核桃二步贮藏效应核桃仁PV变化相似。
图2 不同处理QPH和HR的过氧化值变化
Fig.2 Changes in peroxide values of QPH and HR with different treatments
图3显示,随贮藏时间的延长所有处理组核桃的AV不断上升,这与陈柏等[12]的研究结果一致。从第3个月开始HRC的AV显著高于各处理组(P<0.05)。QPHZ和HRZ组均显示最低的AV,贮藏第4个月后,它们的AV显著低于其他处理组,且组间差异不显著,表明抽真空可有效减缓鲜核桃脂肪氧化引起的游离脂肪酸产生。脂肪酶能够加速甘油三酯的水解,产生更多的游离脂肪酸[20],而通过抽真空处理,可以有效抑制脂肪酶的活性,进而减缓鲜核桃仁AV的增加,这与姜德志等[8]关于真空包装对核桃贮藏AV影响的研究结果相一致。HRC从第3个月开始鲜核桃的AV显著高于各处理组,第4个月已超过国标限值(<3 mg/g,GB 19300—2014《食品安全国家标准 坚果与籽类食品》);QPHC组鲜核桃的AV在贮藏第6月也超过国标限值,其余处理组的AV仍低于国标限值,说明抽真空和加脱氧剂对保持鲜核桃质量有效。
图3 不同处理QPH和HR的酸价变化
Fig.3 Changes of acid value of QPH and HR with different treatments
注:不同小写字母表示相同处理组在不同时间差异显著(P<0.05); 不同大写字母表示相同贮存时间组间差异显著(P<0.05)。
如图4所示,不同处理组鲜核桃样品的MDA在贮藏期间先升高后降低。贮藏起始核桃的MDA值为1.65,贮藏第1个月,除QPHZ和QPHT,其余处理组核桃的MDA与核桃起始MDA差异显著(P<0.05)。由于MDA主要通过脂质过氧化反应产生,而脂质过氧化是一种自由基引发的链式反应,通常发生在不饱和脂肪酸暴露于氧的氧化过程中。贮藏第6个月时,QPHC、HRC的MDA含量显著高于其他组,QPHZ和HRZ的MDA含量变化比QPHT和HRT小,表明真空处理延缓MDA增加的效果更好。真空包装通过抽出包装袋内空气,显著减少贮藏环境氧气的含量可以有效降低氧化速率,从而减少MDA的产生。
图4 不同处理QPH和HR的MDA变化
Fig.4 Changes of MDA in QPH and HR with different treatments
2.2.3 不同处理冻藏去青皮鲜核桃及鲜核桃仁可溶性蛋白含量变化
可溶性蛋白是坚果重要的营养成分,对坚果的生长发育、成熟衰老、抗病和抗逆性等有重要作用,与口感、质地有关,影响坚果的风味和营养价值,是评价核桃仁食用品质的重要指标之一[25]。如图5所示,随着贮藏时间的延长,各处理组鲜核桃样品的可溶性蛋白含量均呈现下降趋势,含量高低顺序为抽真空处理组>加脱氧剂处理组>对照组。贮藏第6个月,QPHC、QPHZ、QPHT、HRC、HRZ和HRT的可溶性蛋白含量分别为7.89、9.25、8.54、7.33、9.20、8.46 mg/g,表明抽真空处理能有效维持鲜核桃仁的可溶性蛋白含量。抽真空处理法通过减少氧气接触降低核桃的呼吸衰老以及氧化引发的自由基生成,有效地延缓了核桃仁生化反应速度,包括蛋白质的氧化和酶促降解,所以可溶性蛋白的减少相对其他处理组缓慢[26]。
图5 不同处理QPH和HR的可溶性蛋白含量变化
Fig.5 Changes in soluble protein content of QPH and HR with different treatments
2.2.4 不同处理冻藏去青皮鲜核桃及鲜核桃仁总抗氧化能力的变化
随贮藏时间的延长,各处理组鲜核桃样品的总抗氧化能力整体呈下降趋势,QPHZ和HRZ的总抗氧化能力在整个贮藏期间一直维持在一个较高水平且差异不显著(图6)。核桃中维生素E、维生素C、多酚、抗氧化酶及其他天然抗氧化物质,可以清除核桃贮藏期间呼吸、衰老、损伤等产生的自由基,随着这些反应的持续进行,抗氧化物质逐渐被消耗,抗氧化活性随之降低[27]。贮藏第6个月时,QPHC、QPHZ、QPHT、HRC、HRZ和HRT的总抗氧化能力分别为6.80、8.61、7.27、6.40、8.46、7.19 μmol/g,鲜核桃的总抗氧化能力抽真空>加脱氧剂>对照组。结果表明,抽真空处理有效维持去青皮鲜核桃及鲜核桃冻藏期间的抗氧化能力。
图6 不同处理QPH和HR的总抗氧化能力变化
Fig.6 Changes of total antioxidant capacity of QPH and HR with different treatments
2.2.5 不同处理冻藏去青皮鲜核桃及鲜核桃仁脂肪酸组成分析
脂肪酸组成和比例与坚果的保质期、营养价值和风味密切相关。如图7-a和图7-b所示,鲜核桃仁的脂肪酸主要由不饱和脂肪酸组成,包括亚油酸、顺式亚麻酸和顺-11-二十碳烯酸,而饱和脂肪酸主要由棕榈酸和硬脂酸组成。这与马艳萍等[28]对核桃冷藏期间脂肪酸组成的研究结果一致。贮藏6个月后,所有处理组鲜核桃样品的多饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid,PUFA)含量均降低,除了HRC组鲜核桃的PUFA含量(49.65%)显著低于0 d(59.15%),其余组与0 d鲜核桃的PUFA含量差异不显著;HRC的单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acids,MUFA)含量(37.33%)显著高于0 d(27.83%),其余处理组与0 d之间MUFA含量差异不显著。HRC鲜核桃仁去壳后失去果仁与空气直接接触的物理屏障以及果壳自有抗菌物质的保护,加速核桃仁甘油三酯的水解和过氧化[29],特别是多不饱和的亚油酸和亚麻酸的氧化,导致鲜核桃PUFA的相对含量迅速下降,同时高度暴露于氧气和较高水分含量导致脂肪酸水解,从而产生高比例的MUFA[30]。与0 d(12.86%),各处理组的饱和脂肪酸(saturated fatty acid,SFA)含量均不存在显著性差异(P>0.05),但贮藏第6月,QPHT的SFA显著高于HRT(P<0.05)。核桃外壳阻止核桃内部与环境之间的水分转移,高水分含量利于脂肪酸的水解反应,进而增加了饱和脂肪酸的含量,而核桃仁由于缺少壳的保护,内部水分更容易蒸发,与外部环境达到平衡,因此减少了脂肪酸的水解反应[20]。脂肪酸与核桃的风味之间存在着紧密的关联,不同脂肪酸的组合能够赋予核桃一系列既令人愉悦也可能不受欢迎的风味特征。这些脂肪酸组成的微小变化,均能引起风味及其强度的显著变动。然而亚油酸展现出独特的酸味特性,是许多挥发性化合物的前体,易被氧化,生成己醛、戊醛、庚醛和(E)-2-庚醛[20]。因此,亚油酸在核桃风味构成中占据核心地位,其含量的变化对核桃整体风味特征具有显著影响,是造成核桃仁最终风味差异的关键因素之一。
a-不同种类脂肪酸占比;b-脂肪酸组成
图7 不同处理QPH和HR的不同种类脂肪酸占比和 脂肪酸组成
Fig.7 Proportion of different types of fatty acids and fatty acid composition in QPH and HR with different treatments
注:不同小写字母表示不同种类脂肪酸存在差异显著(P<0.05)。
2.3 不同处理冻藏去青皮鲜核桃及鲜核桃仁风味分析
如图8风味物质的响应雷达图所示,样品间的区分度较高,18个传感器检测到14种不同类别的挥发性物质,传感器S4、S5、S6、S9、S11、S14、S17和S18的响应值高且存在显著差异,对应的物质种类为硫化物、胺类、醇类、甲苯和丙酮等、烷烃、甲烷、含氢物质、醚类、酯类和芳香烃类,表明它们是鲜核桃产物中主要的关键风味成分。相似的,XIAO等[3]在研究离子体活化水对4 ℃冷藏鲜核桃仁的保鲜效果发现,烷烃和芳香族化合物、甲烷、硫化合物、有机化合物和硫化合物以及长链烷烃的传感器对核桃仁的响应强度随着贮存时间的延长而增加。
图8 不同处理QPH和HR特征气味电子鼻雷达图
Fig.8 Radar images of electronic noses with QPH and HR characteristics with different treatments
GC-MS分析从0 d鲜核桃样品中共鉴定出40种挥发性风味物质,贮藏6个月后,在QPHC、QPHZ、QPHT、HRC、HRZ和HRT中分别检测到37、15、25、26、28、24种挥发性化化合物(附表2)。第0天,QPHZ、HRZ和HRT的鲜核桃相对含量较高的风味物质为醛类和酮类,QPHT和QPHC相对含量较高的风味物质为醛类和醇类,HRC相对含量较高的风味物质为酮类和其他。PEI等[31]通过GC-MS分析鲜核桃表明,醛类、酮类和醇类是鲜核桃中主要的挥发性化合物。醛类物质具有油脂、坚果的香气和较低的阈值,被认为是核桃风味的主要贡献者[32],也是酸败油中含量最丰富的挥发性化合物之一,是脂质氧化过程中形成的主要二次氧化产物。例如己醛在低浓度下表现为油脂、坚果的香气,但在高浓度下则与腐臭味道呈正相关[33]。贮藏第6月QPHC的己醛的相对含量显著高于其余处理组。这是由于QPHC较高的氧气浓度和壳内高水分含量促进贮藏过程中鲜核桃油脂氧化生成更多的己醛,从而降低鲜核桃的品质。HRC组鲜核桃仁没有外壳的保护,与空气和微生物接触产生较多的己醛。但在本研究中却发现QPHC和HRT的己醛含量显著高于HRC,这是因为鲜核桃的油脂氧化是一个相对复杂的过程,HRC在贮藏过程中直接与空气和微生物接触可发生的更严重的氧化反应从而生成了其他具有腐败气味的物质。与本研究猜想一致,HRC中相对含量最高的物质中除了醛类物质还有其他类化合物,如具有哈喇味的甲氧基苯肟是其他类化合物唯一的物质,仅在HRC中检测到。因为系列的氧化反应导致HRC鲜核仁中油脂的水解、不饱和脂肪酸的氧化等,产生苯乙酮并进一步与羟肟反应生成具有哈喇味的甲氧基苯肟降低鲜核桃仁的品质。随着贮藏时间的延长,加脱氧剂处理组己醛含量显著高于真空处理组,因为脱氧剂在初期迅速吸收大量氧气后,后期无法继续有效维持低氧环境,导致加脱氧剂处理组在贮藏后期发生严重的油脂氧化反应,从而生成更多的己醛。而真空处理可使新鲜核桃仁在整个贮藏过程中处低氧环境减少油脂氧化生成己醛,维持了鲜核桃的风味。醇类也是脂肪的氧化的产物,虽然大多数醇类物质具有水果、花香和甜味[34],但过量的醇类会破坏新鲜核桃仁的原始风味,引起异味,降低新鲜核桃仁品质。贮藏第6月对照处理的醇类物质相对含量高于其余处理组,其中抽真空低于加脱氧剂,表明抽真空在贮藏中的保鲜效果更好。1-辛烯-3-醇具有泥土味[34],然而HRZ的1-辛烯-3-醇相对含量显著高于QPHZ(P<0.05),表明QPHZ对核桃保鲜的效果更佳。真空处理通过降低氧气浓度,核桃壳的阻隔作用降低了氧气与核桃仁的接触机会,从而减少了氧化产物的生成,包括1-辛烯-3-醇等挥发性物质。酮类物质具有芳香、花香和果香的香气对核桃风味,但由于气味阈值高,对核桃风味的贡献很小[20]。
气味活性值(odor activity value,OAV)通过将化合物的浓度与其嗅觉阈值相除得到,用来描述特定气味分子在样品中的感官影响力。OAV≥1的挥发性化合物被认为是风味的主要贡献物质。不同的OAV值说明鲜核桃在贮藏的过程中不断发生氧化反应形成不同的风味物质。醛类是新鲜核桃的主要风味化合物。苯乙醛(山楂、蜂蜜、甜味)、己醛(坚果味、草香、牛脂、脂肪味、青草味、鱼腥味)和壬醛(油性、柑橘味和青草味)是第0天鲜核桃主要风味贡献物质(附表3)。贮藏6个月后,QPHC、QPHT、HRC、HRZ和HRT风味主要贡献物质是苯乙醛和反式-2-壬烯醛(花果香、脂肪);QPHZ风味主要贡献物质是苯乙醛和己醛。其中,苯乙醛在0 d和贮藏6个月的不同处理组中均为主要风味贡献物质。QPHC和HRT苯乙醛的OAV显著高于0 d,其余处理组则显著低于0 d(P<0.05)。低水平的己醛使鲜核桃具有坚果味,同时己醛水平与酸败呈正相关,高水平则产生酸败味[35]。贮藏6个月后,QPHZ的己醛的OAV最小。在贮藏过程中,己醛进一步氧化和其他挥发物的转化,其含量随之降低。核桃外壳具有一定的保护作用,能减缓内部核桃仁的氧化速度。在抽真空条件下,氧气含量极低,有效抑制氧化反应,使己醛等氧化产物生成速率大幅降低。相比之下,加脱氧剂贮藏虽能降低氧气浓度,但效果不如抽真空处理,因此己醛等氧化产物含量相对较高[20]。说明QPHZ鲜核桃仁中的保鲜效果最好,防止鲜核桃仁在贮藏过程中产生更多的酸败味。
3 结论
本研究采用不做任何处理、抽真空和加脱氧剂对去青皮鲜核桃及鲜核桃仁进行保鲜处理,并对冻藏过程中各组鲜核桃的理化指标进行分析。结果表明,抽真空和加脱氧剂处理都能在一定程度上提高核桃的耐贮性,保持核桃的品质。其中QPHZ在延缓核桃质地软化、氧化褐变和油脂氧化方面优于对照和加脱氧剂处理。在贮藏6个月后,QPHZ不仅能减缓核桃的褐变,保持较好的外观品质和色差,延缓核桃的尺寸减小和硬度的下降,有效减缓鲜核桃失重率的增加,还能显著抑制PV、AV和MDA的增加,显示最低的多不饱和脂肪酸氧化程度,异味物质己醛的含量最少。可以通过抑制脂肪氧化减少新鲜核桃的氧化褐变和异味物质的产生。本研究为去青皮鲜核桃及鲜核桃仁的贮藏保鲜提供研究依据。
[1] 于志彬, 吉洋洋, 何爱民, 等.不同MA袋对鲜食核桃仁保鲜效果的比较[J].中国农学通报, 2023, 39(3):141-147.YU Z B, JI Y Y, HE A M, et al.Effects of different modified atmosphere packages on preservation of fresh walnuts[J].Chinese Agricultural Science Bulletin, 2023, 39(3):141-147.
[2] 刘娇, 李浩, 杨卿, 等.云南省核桃坚果及核桃仁产品质量分级探讨[J].南方农业, 2024, 18(1):107-112.LIU J, LI H, YANG Q, et al.Discussion on the quality classification of walnut nuts and walnut kernel products in Yunnan Province[J].South China Agriculture, 2024, 18(1):107-112.
[3] XIAO H M, ZHANG S Q, XI F, et al.Preservation effect of plasma-activated water (PAW) treatment on fresh walnut kernels[J].Innovative Food Science &Emerging Technologies, 2023, 85:103304.
[4] WANG P, ZHONG L L, YANG H B, et al.Comprehensive comparative analysis of lipid profile in dried and fresh walnut kernels by UHPLC-Q-Exactive Orbitrap/MS[J].Food Chemistry, 2022, 386:132706.
[5] 李勇鹏, 潘莉, 宁德鲁, 等.不同处理核桃青果常温保鲜效果的比较[J].西部林业科学, 2018, 47(3):41-44;62.LI Y P, PAN L, NING D L, et al.Effect of different treatments on preservation of fresh walnut fruit at room temperature[J].Journal of West China Forestry Science, 2018, 47(3):41-44;62.
[6] 陈柏, 颉敏华, 吴小华, 等.5种保鲜剂对低温贮藏去青皮核桃感官品质的影响[J].甘肃农业科技, 2018, 49(6):40-44.CHEN B, XIE M H, WU X H, et al.Effects of 5 preservatives on sensory quality during cold storage of peeled green walnut fruit[J].Gansu Agricultural Science and Technology, 2018, 49(6):40-44.
[7] 陈柏, 颉敏华, 吴小华, 等.4种包装材料对低温贮藏期间去青皮核桃感官品质的影响[J].甘肃农业科技, 2018, 49(12):19-23.CHEN B, XIE M H, WU X H, et al.Effects of different packaging materials on sensory quality of peeled green walnut fruit during cold storage[J].Gansu Agricultural Science and Technology, 2018, 49(12):19-23.
[8] 姜德志, 王其竹, 徐永杰.1-MCP复合抽真空包装对脱青皮鲜食核桃贮藏生理的影响[J].西南林业大学学报(自然科学), 2023, 43(6):179-184.JIANG D Z, WANG Q Z, XU Y J.Effects of storage physiology on fresh walnut without green husk after 1-MCP composite vacuum packaging treatment[J].Journal of Southwest Forestry University(Natural Sciences), 2023, 43(6):179-184.
[9] 韩强, 郜海燕, 陈杭君, 等.ClO2处理和包装方法对鲜核桃仁贮藏品质的影响[J].中国食品学报, 2017, 17(5):130-137.HAN Q, GAO H Y, CHEN H J, et al.Effects of ClO2 treatment and packing methods on storage quality of fresh walnut kernel[J].Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology, 2017, 17(5):130-137.
[10] 杨曦, 张润光, 韩军岐, 等.不同贮藏方式对核桃鲜果采后生理及贮藏品质的影响[J].中国农业科学, 2015, 48(10):2029-2038. YANG X, ZHANG R G, HAN J Q, et al.Effects of different storage methods on postharvest physiology and storage quality of fresh walnut fruit[J].Scientia Agricultura Sinica, 2015, 48(10):2029-2038.
[11] 李萍, 张宇佳, 曹昌伟, 等.不同脱氧剂对泡核桃仁贮藏品质的影响[J].保鲜与加工, 2025, 25 (2):46-53;61.LI P, ZHANG Y J, CAO C W, et al.Effects of different deoxidizers on the storage quality of walnut kernels from Juglans sigillata[J].Storage and Process,2025, 25 (2):46-53;61.
[12] 陈柏, 颉敏华, 吴小华, 等.不同冷冻温度对‘清香’去青皮鲜核桃冻藏期间品质的影响[J].经济林研究, 2019, 37(3):65-72.CHEN B, XIE M H, WU X H, et al.Effects of different freezing temperatures on quality of peeled fresh ‘Qingxiang’ walnut during freezing storage[J].Non-wood Forest Research, 2019, 37(3):65-72.
[13] 闫辉强, 后春静, 马君义, 等.不同品种和成熟度的油橄榄果表型性状与脂肪酸组成及含量分析[J].中国油脂, 2019, 44(4):105-111.YAN H Q, HOU C J, MA J Y, et al.Phenotypic character and fatty acid composition and content of olive fruit in different varieties and maturity[J].China Oils and Fats, 2019, 44(4):105-111.
[14] RONG Y T, XIE J L, YUAN H B, et al.Characterization of volatile metabolites in Pu-erh teas with different storage years by combining GC-E-Nose, GC-MS, and GC-IMS[J].Food Chemistry:X, 2023, 18:100693.
[15] DENG J K, ZHAO H B, QI B, et al.Volatile characterization of crude and refined walnut oils from aqueous enzymatic extraction by GC-IMS and GC-MS[J].Arabian Journal of Chemistry, 2024, 17(1):105404.
[16] TARIGAN E, PRATEEPCHAIKUL G, YAMSAENGSUNG R, et al.Sorption isotherms of shelled and unshelled kernels of candle nuts[J].Journal of Food Engineering, 2006, 75(4):447-452.
[17] ZHANG J J, XU X, ZENG Q, et al.Lipidomics and metabolomics reveal the molecular mechanisms underlying the effect of thermal treatment on composition and oxidative stability of walnut oil[J].Food Research International, 2024, 191:114695.
[18] 孙雯. 气调贮藏对核桃鲜果保鲜与采后生理效应的研究 [D].杨凌:西北农林科技大学, 2014.SUN W, Effect of controlled atmosphere on the preservation and postharvest physiology of green walnut fruit [D].Yangling:Northwest A&F University, 2014.
[19] LEAL A R, DION
SIO A P, DE ABREU F A P, et al.Impact of different kernel grades on volatile compounds profile, fatty acids and oxidative quality of cashew nut oil[J].Food Research International, 2023, 165:112526.
[20] THEWES F R, BOTH V, THEWES F R, et al.Pecan storage:Effects of 1-MCP on the overall quality and volatile compounds profile of shelled and unshelled pecans[J].LWT, 2021, 145:111298.
[21] HUO J Y, PENG W, OUYANG H, et al.Exploration of markers in oxidized rancidity walnut kernels based on lipidomics and volatolomics[J].Food Research International, 2024, 182:114141.
[22] 耿阳阳, 张彦雄, 胡译文, 等.鲜食核桃研究进展[J].食品工业科技, 2016, 37(16):396-399.GENG Y Y, ZHANG Y X, HU Y W, et al.Research progress of fresh walnuts[J].Science and Technology of Food Industry, 2016, 37(16):396-399.
[23] GREBENTEUCH S, KROH L W, DRUSCH S, et al.Formation of secondary and tertiary volatile compounds resulting from the lipid oxidation of rapeseed oil[J].Foods, 2021, 10(10):2417.
[24] 王进, 蒋柳庆, 马惠玲, 等.ClO2和1-MCP对青皮核桃二步贮藏的效应[J].中国食品学报, 2015, 15(3):137-145.WANG J, JIANG L Q, MA H L, et al.Effect of ClO2 and 1-MCP on preservation of green fruit and peeled walnut in two-step storage[J].Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology, 2015, 15(3):137-145.
[25] 刘晨霞, 乔勇进, 黄宇斐, 等.温度对核桃贮藏生理品质的影响[J].食品与发酵科技, 2018, 54(4):42-47.LIU C X, QIAO Y J, HUANG Y F, et al.Effect of temperature on storage physiological quality of walnut[J].Food and Fermentation Sciences &Technology, 2018, 54(4):42-47.
[26] ZHANG M X, CAI S B, WANG O, et al.A comprehensive review on walnut protein:Extraction, modification, functional properties and its potential applications[J].Journal of Agriculture and Food Research, 2024, 16:101141.
[27] ZHANG D L, YE N, LI M R, et al.Walnut green husk extract enhances the effect of chlorine dioxide on kernel quality and antioxidant properties of fresh-eating walnuts during their shelf life[J].Food Chemistry, 2023, 428:136797.
[28] 马艳萍, 刘兴华, 袁德保, 等.不同品种鲜食核桃冷藏期间呼吸强度及品质变化[J].农业工程学报, 2010, 26(1):370-374. MA Y P, LIU X H,YUAN D B, et al.Changes of respiration intensity and quality of different varieties of fresh walnut during cold storage[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2010, 26(1):370-374.
[29] ORTIZ C M, VICENTE A R, FIELDS R P, et al.Walnut (Juglans regia L.) kernel postharvest deterioration as affected by pellicle integrity, cultivar and oxygen concentration[J].Postharvest Biology and Technology, 2019, 156:110948.
[30] GADANI B C, MILÉSKI K M L, PEIXOTO L S, et al.Physical and chemical characteristics of cashew nut flour stored and packaged with different packages[J].Food Science and Technology, 2017, 37(4):657-662.
[31] PEI H, HE S D, LIU S Y, et al.Aroma characteristics and odor source analysis of roasted Xinjiang thin-shell walnuts (Juglans regia L.) by using multivariate statistical analysis[J].Food Bioscience, 2023, 56:103312.
[32] XI B N, ZHANG J J, LI C, et al.Effects of natural and synthetic antioxidants addition on the characteristic flavor and metabolites of walnut oil during oxidation[J].Food Bioscience, 2024, 61:104788.
[33] ZHOU Y, FAN W, CHU F X, et al.Identification of volatile oxidation compounds as potential markers of walnut oil quality[J].Journal of Food Science, 2018, 83(11):2745-2752.
[34] MA X, ZHENG C, ZHOU Q, et al.Comparison evaluation pretreatments on the quality characteristics, oxidative stability, and volatile flavor of walnut oil[J].Food Chemistry, 2024, 448:139124.
[35] BAKKALBA
E, YLMAZ Ö M, JAVIDIPOUR I, et al.Effects of packaging materials, storage conditions and variety on oxidative stability of shelled walnuts[J].LWT - Food Science and Technology, 2012, 46(1):203-209.