典型熱加工對板栗品質的影響

周 葵 李明娟 張雅媛 周 晴

(1. 廣西壯族自治區農業科學院農產品加工研究所，廣西 南寧 530007；2. 廣西果蔬貯藏與加工新技術重點實驗室，廣西 南寧 530007)

板栗(CastaneamollissimaBlume)殼斗科栗屬植物，原產于中國[1]。在中國，板栗作為零食小吃、菜肴食用，常以帶殼板栗或板栗仁(去殼板栗)形式進行烘烤、蒸煮等高溫熟化。蒸煮是最傳統的板栗食用加工處理技術，隔水蒸制、浸水煮制分別利用高溫水蒸氣、煮制水實現熱傳遞以實現熟化[2]。不同加工方式對板栗的品質影響有所差異，例如Li等[3]研究表明以新鮮板栗為對照，將帶殼板栗分別進行水煮[100 ℃，m板栗∶V水=1∶2 (g/mL)]、電烤箱烘烤(200 ℃、20 min)、油炸(240 ℃、15 min)后，板栗中淀粉、可溶性蛋白、蔗糖、游離氨基酸、蔗糖及黃酮含量均顯著降低(P<0.05)。李琳玲等[4]研究發現與翻炒帶殼板栗、調味烹飪板栗仁的加工處理相比，高溫蒸制板栗罐頭中抗性淀粉保留量最高(93.16%)。闞黎娜[5]以6種產地的帶殼板栗為原料，經高壓蒸制(121 ℃、20 min)、烘烤(200 ℃、20 min)后，板栗中營養成分發生不同改變，且變化程度因品種不同而存在差異。目前國內外已有涉及板栗加工方式的研究報道，但不同熟化方式對帶殼板栗、板栗仁品質的系統性研究少。

研究擬以廣西板栗為原料，采用9種典型的方式熟化，即帶殼板栗(烘烤、常壓隔水、常壓浸水、高壓隔水、高壓浸水)、去殼板栗(常壓隔水、常壓浸水、高壓隔水、高壓浸水)。系統分析不同熟化方式對板栗中水分、營養成分(氨基酸、淀粉、直鏈淀粉、可溶性糖)及多酚含量的影響，并結合微觀結構、質構、感官評價，綜合分析較適宜的食用熱處理方式，為板栗在食用或加工中選擇適宜的熟化工序提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

板栗：種植于廣西天峨，廣西天峨五福種業有限公司；

氫氧化鈉、冰乙酸、碘、碘化鉀、福林酚、碳酸鈉等：分析純，廣西南寧泰諾生物工程有限公司；

氨基酸標品：上海安譜實驗科技股份有限公司；

直鏈淀粉標準品、葡萄糖、果糖、海藻糖、麥芽糖、蔗糖、巖藻糖、鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、核糖、乳糖、水蘇糖、棉子糖標準品：美國Sigma-Aldrich公司；

淀粉含量檢測試劑盒：北京索萊寶科技有限公司。

1.1.2 主要儀器設備

板栗脫殼機：14刀插電款，南寧輝軒食品機械有限公司；

不銹鋼蘇泊爾高壓鍋：YW20S1型，浙江蘇泊爾股份有限公司；

烤箱：KN204P型，青島金貝克機械有限公司；

電熱鼓風干燥箱：BG2-140型，上海博迅實業有限公司醫療設備廠；

真空冷凍干燥機：Pilot 10-15M型，北京博醫康實驗儀器有限公司；

高速中藥粉碎機：WND-200型，浙江省蘭溪市偉能達電器有限公司；

紫外分光光度計：TU-1810型，北京普析通用儀器有限責任公司；

氨基酸自動分析儀：LA8080型，日本株式會社日立高新技術科學；

飛納臺式掃描電鏡：Phenom型，荷蘭PHENOM公司；

質構儀：CT3型，美國Brookfield公司；

離子色譜儀：ICS5000型，配有Thermo ICS5000(Dionex，Thermo Scientific，Waltham，US)離子色譜系統，美國戴安公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 原料處理 采用重量法初步剔除病蟲害、霉爛板栗，隨機分為三大組，一組采用人工劃十字口，用于帶殼板栗熟化處理；一組采用自動板栗脫殼機進行脫殼，脫殼時間設為45 s，然后用刀人工去除部分殘留的殼和內衣，再進行清洗，用于去殼板栗熟化處理；另一組未處理，作為對照組，樣品編號記為UC。經前期預試驗，確定9種熟化方式的參數。

(1) 帶殼板栗熟化方式：① 烘烤(185 ℃烤箱烘烤30 min)，樣品編號記為RC；② 常壓隔水熟化(取約500 g板栗置于蒸架上，蒸鍋內加水量約3 000 mL，蒸煮45 min)，樣品編號記為CoN；③ 常壓浸水熟化(取約500 g板栗直接放入蒸鍋中，鍋內加水量約1 500 mL，蒸煮30 min)，樣品編號記為CiN；④ 高壓隔水熟化(取約300 g板栗置于蒸架上，高壓鍋內加水量約2 000 mL，蒸煮20 min)，樣品編號記為CoH；⑤ 高壓浸水熟化(取約500 g板栗直接放入高壓鍋中，鍋內加水量約800 mL，蒸煮16 min)，樣品編號記為CiH。

(2) 去殼板栗熟化方式：① 常壓隔水熟化(取約600 g板栗仁置于蒸架上，蒸鍋內加水量約3 000 mL，蒸煮45 min)，樣品編號記為CKoN；② 常壓浸水熟化(取約600 g板栗仁直接放入蒸鍋中，鍋內加水量約1 700 mL，蒸煮25 min)，樣品編號記為CKiN；③ 高壓隔水熟化(取約350 g板栗仁置于蒸架上，高壓鍋內加水量約2 000 mL，蒸煮20 min)，樣品編號記為CKoH；④ 高壓浸水熟化(取約300 g板栗仁直接放入高壓鍋中，鍋內加水量約600 mL，蒸煮10 min)，樣品編號記為CKiH。

每種熟化方式重復3次，經過上述各熟化方式處理后，帶殼板栗進行人工去殼去內衣，得到板栗仁樣品。所有樣品一部分直接用于感官評價、水分及質構的測定；一部分直接進行切片，-18 ℃預凍約3 d，再進行真空冷凍干燥，直至水分含量低于5.0%。將干制后的樣品放入粉碎機內粉碎，過100目篩，用于品質指標的測定；另一部分直接取板栗仁最中心部位，切成約0.5 cm×0.3 cm×0.1 cm 塊狀，用液氮迅速降溫，-18 ℃預凍1 d，再進行真空冷凍干燥72 h，用于微觀結構的測定。

1.2.2 基本營養成分測定

(1) 水分含量：按GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》執行。

(2) 淀粉含量：采用北京索萊寶科技有限公司試劑盒(可見分光光度法)。

(3) 直鏈淀粉含量：采用碘結合法。

1.2.3 可溶性糖組分測定及甜度值計算 取10～100 mg 樣品于2.0 mL離心管中，加入700 μL 80%乙醇，50 ℃震蕩2 h。然后再加700 μL H2O稀釋，10 000 r/min 離心3 min。吸取上清液，進行離子色譜檢測。

離子色譜檢測條件：采用CarboPacTMPA1(250 mm×4.0 mm)色譜柱；流動相為A：H2O，B：100 mmol/L NaOH；進樣量為10 μL，流速為1.0 mL/min，柱溫為30 ℃。洗脫梯度：0 minVA相∶VB相=95∶5，9 minVA相∶VB相=95∶5，20 minVA相∶VB相=0∶100，40 minVA相∶VB相=0∶100，40.1 minVA相∶VB相=95∶5，60 minVA相∶VB相=95∶5。

分別根據式(1)和式(2)計算可溶性糖總含量及甜度值[6-7]。

Tss=CTre+CGal+CGlu+CFru+CSuc+CRaf+CSta+CMal，

(1)

Sw=CTre×0.45+CGal×0.3+CGlu×0.7+CFru×1.75+CSuc×1+CRaf×0.23+CSta×0.22+CMal×0.35，

(2)

式中：

TSS——可溶性糖總含量，μg/mg；

Sw——甜度值；

CTre——海藻糖含量，μg/mg；

CGal——半乳糖含量，μg/mg；

CGlu——葡萄糖含量，μg/mg；

CFru——果糖含量，μg/mg；

CSuc——蔗糖含量，μg/mg；

CRaf——棉子糖含量，μg/mg；

CSta——水蘇糖含量，μg/mg；

CMal——麥芽糖含量，μg/mg。

1.2.4 多酚含量測定 采用Folin-Ciocalteus法[8]。

1.2.5 水解氨基酸測定 采用氨基酸自動分析儀測定。

1.2.6 微觀結構 用導電膠將其粘在樣品臺上，并用氮氣反復吹樣品，然后在10 mA的電流下噴金60 s，再裝入掃描電鏡觀察室，在加速電壓為10 kV的情況下觀察并拍照。

1.2.7 質構測定 去殼板栗直接挑選出完整顆粒；帶殼板栗采用人工去殼去衣的方式，去掉約50%的外殼外衣，然后進行質構測試。選取TA39型探頭，采用TPA(Texture Profile Analysis)測試模式。測試速度為1 mm/s，返回速度為1 mm/s，壓縮形變率為30%，觸發點負載0.098 N，然后直接從系統內導出硬度、黏性數值。

1.2.8 數據處理 試驗數據采用Microsoft Excel進行統計，并計算平均值、標準差，按式(3)計算各成分的變化率。使用IBM SPSS Statistics 21.0軟件進行差異顯著性分析，采用Origin 8.6軟件繪圖。

(3)

式中：

c——變化率，%；

W1——熟化前板栗中該成分含量，%；

W2——熟化后板栗中該成分含量，%。

2 結果與分析

2.1 熟化方式對板栗營養品質的影響

2.1.1 水分含量 新鮮板栗的含水量為45.08%，烹飪方式對板栗中水分含量的影響見表1。帶殼板栗烘烤處理后，水分含量為36.69%，顯著降低了8.39%(P<0.05)，變化率為-18.6%；隔水烹飪帶殼板栗后，水分含量略有下降，但浸水烹飪帶殼板栗均顯著增加板栗中水分含量(P<0.05)。去殼板栗進行熟化加工后，水分含量顯著增加(P<0.05)，變化率為6.8%～35.8%，其中浸水熟化后，水分含量最高(59.76%，61.21%)。原因可能是烘烤以空氣為傳熱媒介，板栗中水分在高溫條件下快速揮發而降低。其他加工方式均以水為傳熱媒介，熱加工破壞了板栗細胞組織而導致水分降低[9]，但由于板栗與水分、水蒸氣接觸，又會吸收水，而吸水量又與溫度、時間、物料形態等相關，因此經過不同熟化方式加工后，板栗中水分含量呈不同變化。

表1 熟化方式對板栗水分的影響?

2.1.2 氨基酸組成比例及含量 如表2所示，新鮮板栗含有17種氨基酸，氨基酸總量、必需氨基酸總量依次為4.57，1.48 g/100 g。不同加工后板栗中氨基酸總量、必需氨基酸總量分別為4.16～4.82，1.30～1.57 g/100 g。與未加工的板栗相比，熟制后板栗中氨基酸總量、必需氨基酸總量相差僅為0.25～0.41，0.09～0.18 g/100 g。

通過計算必需氨基酸的氨基酸比值(RAA)、氨基酸比值系數(RC)和比值系數分(SRC)[10]，綜合評價不同熱加工對板栗中蛋白質的營養價值，具體結果如表3所示。未加工的板栗中除蛋氨酸+胱氨酸低于WHO/FAO推薦值，其他必需氨基酸均高于推薦值。由表3可知，不同加工后板栗中亮氨酸的質量分數最高，為7.76%～8.47%，是WHO/FAO推薦值的1.11～1.21倍。由表4可知，不同加工后板栗中氨基酸的SRC值為63.55～71.97，其中，帶殼板栗經常壓隔水蒸制后，SRC值最高，為71.97。與未加工的板栗相比，除了常壓隔水蒸制處理帶殼板栗之外，其余熱加工處理板栗后，SRC值均降低。SRC值越接近100，蛋白質營養價值越高[11]。因此，根據SRC值，帶殼板栗經常壓隔水蒸熟后，蛋白質的營養價值最高。

表2 不同熟化方式后板栗中氨基酸組成?

表3 不同熟化方式板栗中人體必需氨基酸占總氨基酸的質量分數

2.1.3 淀粉、直鏈淀粉含量 烹飪方式對板栗中淀粉、直鏈淀粉含量的影響見表5，未加工的板栗中淀粉、直鏈淀粉含量依次為58.57%，29.47%，所有加工方式均顯著降低淀粉含量、增加直鏈淀粉含量(P<0.05)。原因可能是烹飪處理使板栗中淀粉顆粒受熱分解，使總淀粉含量降低[12]。Bao等[13]研究發現帶殼板栗經蒸制或烘烤后，直鏈淀粉含量顯著增加(P<0.05)。由表5可知，高壓隔水與高壓浸水處理帶殼板栗后，板栗中直鏈淀粉含量無顯著性差異(P>0.05)，但其他浸水加工后板栗中直鏈淀粉含量均顯著高于隔水處理(P<0.05)。

表4 不同熟化方式板栗各氨基酸比值系數比較

2.1.4 可溶性糖 糖分種類、含量及其構成比例是果實風味形成的重要基礎之一[14]。研究采用離子色譜法進行板栗中可溶性糖種類、含量的檢測，利用軟件Chromeleon處理色譜數據，通過出峰時間確定目標化合物，進行定性，同時采用外標法進行定量，結果如圖1、表6所示。由圖1可知，板栗樣品中共檢測到8種可溶性糖(海藻糖、半乳糖、葡萄糖、果糖、蔗糖、棉子糖、水蘇糖、麥芽糖)，尚未檢測到巖藻糖、鼠李糖、阿拉伯糖、核糖、乳糖。不同熟化方式處理的板栗中可溶性糖的組成及其含量有所差異。由表6可知，與未加工的板栗相比，經熟化處理的板栗中果糖含量增加，而半乳糖、葡萄糖、麥芽糖含量降低。原因可能是烹飪處理使板栗受熱，引起糖分解，例如棉子糖、蔗糖受熱分解生成果糖[15-16]，從而引起熟化后板栗中果糖含量升高。

表5 不同熟化方式板栗中淀粉、直鏈淀粉含量?

1. 海藻糖 2. 巖藻糖 3. 鼠李糖 4. 阿拉伯糖 5. 半乳糖 6. 葡萄糖 7. 果糖 8. 核糖 9. 蔗糖 10. 乳糖 11. 棉子糖 12. 水蘇糖 13. 麥芽糖

表6 熟化方式對板栗中可溶性糖的影響?

可溶性糖的總含量、甜度值的具體結果如圖2所示。與帶殼板栗相比，去殼板栗熟化后可溶性糖總含量及甜度均降低。一方面，淀粉受熱分解引起可溶性糖含量升高；另一方面，板栗在熟制過程中，組織疏松，可溶性糖滲出而導致含量降低[17]。或許由于去殼板栗缺少外殼保護作用，可溶性糖易滲出導致偏低。在9種加工方式中，帶殼板栗采用常壓隔水蒸煮后，可溶性糖含量最高(125.187 μg/mg)、甜度值最大(121.53)；去殼板栗采用常壓浸水熟化后，可溶性糖含量最低(87.710 μg/mg)、甜度值最大(85.33)。

2.1.5 多酚含量 不同熟化加工對板栗中多酚含量的影響有所差異，具體數據如表7所示。未加工的板栗中多酚含量為1.51 mg GAE/g，所有加工方式均使多酚含量降低，表明烹飪加熱會破壞酚類物質[18]。除了帶殼板栗的高壓隔水與高壓浸水加工對多酚含量無顯著性差異(P>0.05)，其余3種浸水加工后板栗中多酚含量均顯著低于相應的隔水烹飪方式(P<0.05)，原因可能是板栗直接與水接觸，而水分的存在會加劇熱傳遞，導致多酚類物質氧化損失[19]或遷移到水中[20]。

圖2 不同熟化方式的板栗中可溶性糖總含量及甜度值雷達圖

表7 熟化方式對板栗多酚含量的影響?

2.1.6 微觀結構 如圖3所示，生板栗淀粉顆粒完整，可見板栗淀粉顆粒緊密分布于蜂窩狀細胞結構中。不同烹飪加工的板栗無法觀察到完整的淀粉顆粒，原因可能是烹飪加工后淀粉出現了不同程度的糊化。對于5種帶殼板栗熟化處理而言，常壓浸水加工后板栗截面中有較大裂縫，空隙較大。對于4種去殼板栗熟化處理而言，常壓浸水加工后板栗仁的截面中空隙裂縫大。

圖3 不同方式熟化后板栗微觀結構掃描電子顯微鏡圖Figure 3 Scanning electron microscope graph of chestnuts by different cooking methods (280×)

2.1.7 質地、感官評分 由表8可知，去殼板栗經高壓隔水蒸制后，香氣值最高(1.82分)，常壓浸水煮制的帶殼板栗甜度分值最高(3.62分)，高壓浸水煮制的帶殼板栗質地分值最高(4.25分)，而烘烤后帶殼板栗質地分值最低(2.02分)。經烹飪后，板栗的硬度、黏性值均顯著降低(P<0.05)。其中，烘烤的帶殼板栗硬度最大，為8.9 N；常壓浸水加工的去殼板栗黏性最低，為1.1 mJ。與帶殼板栗相比，去殼板栗的硬度、黏性均較低。

表8 熟化方式對板栗感官評分的影響?

3 結論

帶殼板栗采用常壓隔水蒸煮后，板栗仍富含17種氨基酸、SRC分值最高(71.97)；除蛋氨酸+胱氨酸占總氨基酸的質量分數(1.28%)低于WHO/FAO推薦值(3.5%)外，其余必需氨基酸占總氨基酸的質量分數均高于推薦值，說明熟化后的板栗中必需氨基酸組成比例合理，蛋白質營養價值高。

表9 熟化方式對板栗質構的影響?

不同熟化方式處理后，板栗中淀粉及多酚含量呈降低趨勢、直鏈淀粉含量呈增加趨勢。在熟化加工方式相同的條件下，帶殼處理能有效保留板栗中多酚物質，其中帶殼板栗采用常壓隔水蒸煮后，多酚含量最高(1.49 mg GAE/g)。9種典型熱加工方式對板栗中可溶性糖含量及構成比例有不同程度的影響，但熟化后板栗中果糖的含量升高，而半乳糖、葡萄糖、麥芽糖的含量均減少。此外，海藻糖、水蘇糖尚未有統一的變化規律。不同糖種類的相對甜度不同，直接影響產品的食用口感。在9種熟化處理中，帶殼板栗采用常壓隔水蒸煮熟化后，可溶性糖含量最高(125.187 μg/mg)、甜度值最大(121.53)。所以，從蛋白質營養價值、可溶性糖、多酚角度綜合考慮，帶殼板栗經常壓隔水熟化，能較好地保持產品品質。