山核桃采后原料低溫動態烘干工藝

高軍龍，趙美鈺，顧曉波，曹晶晶，楊建華，鄧楊勇*

1. 杭州姚生記食品有限公司（杭州 310052）；2. 杭州市臨安區農林技術推廣中心（杭州 311300）

山核桃（Carya cathayensisSarg.）是胡桃科山核桃屬植物[1]，山核桃仁富含優質蛋白質及人體營養必需的不飽和脂肪酸、氨基酸和微量元素[2-4]。我國山核桃主要分布于浙江和安徽交界的天目山地區，其中杭州市臨安區是我國最大的山核桃加工基地與集散中心，其山核桃種植面積和產量均居全國首位[5-6]。山核桃采后原料（俗稱水籽，指脫蒲后經清水漂選去除浮籽但未干燥處理的山核桃堅果）的脫水干燥處理是山核桃加工貯存過程中最重要的環節之一，國內外大量研究顯示，干燥工藝對堅果營養組成和貯藏特性有顯著性影響[7-8]。山核桃原料的干燥程度直接影響產品的品質和貯藏期。然而，目前山核桃原料的干燥仍以日曬為主，由于環境因素的限制，加之部分農戶質量意識薄弱，一些山核桃原料在尚未曬干的情況下就放在家中陰干（俗稱陰干籽），此類方法干燥的原料加工后產品特有的香味寡淡，并且在貯存期間產品質量容易下降。近年來，一些企業為了克服自然干燥帶來的干燥效率低、產品質量差、易污染等問題，采用烘干方式對山核桃原料進行干燥，但大多以烘干池等靜態烘干方式為主，靜態烘干過程中由于山核桃原料顆粒較小、堆積密度大，熱源空氣難以進入，而熱源溫度又很高，造成局部高溫，使水分揮發不及時、不均勻[9]。相較于自然晾曬，采用靜態烘干設備干燥的山核桃在貯藏期間劣變速率快、貯藏期短、品質低。因此，為探究適宜山核桃原料的烘干工藝，試驗以去蒲后的山核桃為原料，通過每隔一定時間翻料的方式模擬動態烘干，探究不同烘干溫度和烘干時間對山核桃原料水分、過氧化值及發芽率的影響，以期得到適宜山核桃原料的低溫動態烘干條件。

1 材料與方法

1.1 試驗原料

山核桃采自浙江省杭州市臨安區。采用新采摘去蒲后的山核桃，表面無損傷、顏色和大小均勻、果粒飽滿。

1.2 試驗試劑

冰乙酸、三氯甲烷、碘化鉀、石油醚（沸程30～60 ℃）、硫代硫酸鈉、無水硫酸鈉、可溶性淀粉、重鉻酸鉀（均為分析級，隴西科學股份有限公司）。

1.3 儀器與設備

電子分析天平（AB204-N型，上海梅特勒-托利多儀器有限公司）；電熱鼓風干燥箱（101型，吳江市亞邦電熱科技有限公司）；全自動電位滴定儀（FSJA5B1型，上海禾工科學儀器有限公司）。

1.4 試驗方法

1.4.1 低溫動態烘干

將山核桃原料分別放置在35，37和40 ℃烘箱內，每隔30 min翻1次料，并于烘制的第10，第15，第20，第22和第25小時取一定量各溫度組樣品，置于干燥器內冷卻至室溫后裝入密封袋內待測。

1.4.2 自然晾曬

將山核桃原料均勻攤開，厚度為一層，放置在陽光下晾曬3 d，晾曬期間每天翻動4～6次，處理后置于密封袋內待測。

1.4.3 陰干

將山核桃原料均勻攤開，厚度為一層，進行為期10 d的陰干處理，處理后置于密封袋內待測。

1.4.4 傳統靜態烘干將山核桃原料均勻平鋪，在40 ℃下烘制26 h，置于干燥器內冷卻至室溫后裝入密封袋內待測。

1.4.5 水分測定參照GB 5009. 3——2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》中的直接干燥法[10]，重復測定3次。

1.4.6 發芽率測定

選取一定量干燥后的山核桃樣品浸泡在自來水中，每隔24 h換1次水，浸泡48 h后，平鋪于濕潤的細河沙（取細膩的河沙進行潤濕，手捏成團不滴水即可，平鋪于盆內至厚2～3 cm）上，并覆蓋一層厚2～3cm的細河沙，將沙盆置于恒溫（24 ℃）馴化室內。每2 d對細河沙進行一次潤濕，每5 d對細河沙進行1次翻沙工作（河沙潤濕干燥后容易板結，不利于種子的呼吸和發芽）。于第10，第15，第20和第25天觀察并記錄種子的發芽情況，計算發芽率。

1.4.7 過氧化值測定

參照GB 5009.229——2016《食品安全國家標準 食品中過氧化值的測定》第一法規定的方法[11]，重復測定3次。

1.5 數據處理

試驗數據采用Excel 2010進行分析和圖表繪制。

2 結果與討論

2.1 不同低溫動態烘干條件下山核桃原料的水分

山核桃原料中水分主要存在于山核桃果殼和山核桃仁中，試驗在對山核桃原料水分的測定中發現，帶殼山核桃原料和脫殼山核桃果仁的水分存在顯著差異，經測定初始帶殼山核桃原料水分為27.14%，脫殼山核桃果仁的水分為19.46%。圖1為采用低溫動態烘干法干燥山核桃原料過程中不同溫度和時間下山核桃原料的水分變化趨勢圖。山核桃原料在干燥過程中主要分為加速干燥和恒速干燥階段，加速干燥階段，在相同時間內烘干溫度越高，山核桃原料和山核桃仁的水分下降越快，恒速干燥階段，同一溫度下隨著干燥時間的增加，水分變化較為緩慢[12]。如圖1所示，在烘干的第15小時后水分下降速度減慢。這是因為在恒速干燥階段，山核桃果仁內部水分比較低，熱量主要用于山核桃果仁內部一些結合水的蒸發[13]，因此水分下降速率減慢。試驗中烘干溫度40 ℃、烘干時間25 h時山核桃原料和仁的水分達最小值，分別為4.85%和8.89%。

圖1 不同溫度和時間烘干山核桃全果和去殼后山核桃仁水分

2.2 不同低溫動態烘干條件下山核桃原料的發芽率

由圖2可見，隨著烘干時間和溫度的增加，山核桃原料的發芽率呈先增加后下降趨勢，這可能是因為隨著烘干時間和溫度的增加，山核桃內部水分逐漸降低，同時呼吸速率下降，營養物質消耗較少，有利于山核桃種子的萌發[14]，然而隨著烘干溫度和時間繼續增加，山核桃中的水分繼續下降，水分過低時，可能引起山核桃仁內部分結合水的喪失，破壞其生命結構使得發芽率降低。有研究表明，種子內部急劇失水時會引起種子細胞膜脂過氧化，使細胞膜和呼吸結構受損、代謝異常等，最終使種子活力下降，并且隨著失水的繼續，這些變化將進一步加劇，一旦超出細胞內部的保護物質和保護酶的調控能力，將會造成代謝機構破壞，從而導致細胞死亡[15]。呂彤等[16]研究表明，種子的脫水時間越長，種子內部含水量越低，發芽率和發芽勢隨之降低，種子脫水24 h以上種子萌發率及發芽勢均受到明顯抑制。在試驗中，當烘干溫度37℃、時間15 h時山核桃具有最高的發芽率，25 d時發芽率為55.00%。

圖2 不同溫度和時間下烘干山核桃發芽率

2.3 不同低溫動態烘干條件下山核桃原料的過氧化值的變化

如圖3所示，隨著烘干溫度和時間的增加，過氧化值逐漸增加，在烘干的第20小時后山核桃原料的過氧化值增加速率較快，這可能是由于一些山核桃原料外殼因持續受熱破裂，使傳熱速率加快，加劇了油脂的氧化[17]。同時在相同的烘干時間內，烘干溫度越高，過氧化值越大，這可能是因為溫度較高的環境，更容易加快油脂氧化的速度，最終使得過氧化值增加[18]。然而試驗中過氧化值的范圍為0.002～0.006 g/100 g，符合國標要求（≤0.08 g/100 g）[19]，在40 ℃烘制25 h后過氧化值相對較高，為0.006 g/100 g。

圖3 不同溫度和時間下烘干山核桃過氧化值

烘干溫度較低，山核桃原料的烘干時間較長、烘干效率較低；高溫烘干雖然可以在較短時間達到低溫烘干的效果，但是高溫會加快山核桃原料的油脂氧化，使得過氧化值增加，并且較高溫度可能會影響種子的發芽率。綜合在不同烘干溫度和時間下山核桃原料中的水分、發芽率和過氧化值變化趨勢，得出較適宜山核桃原料的低溫動態烘干條件：干燥溫度37 ℃、干燥時間15 h。

2.4 不同方式干燥山核桃水分對比

對低溫動態烘干（37 ℃、15 h）、傳統靜態烘干、自然晾曬和陰干4種干燥方式下干燥的山核桃原料和山核桃仁進行水分的測定，結果顯示（圖4），傳統靜態烘干組水分最低，這是因為傳統靜態烘干組相較于其他組干燥溫度較高、時間較長，而傳統靜態烘干組與低溫動態烘干組水分差異較小。

圖4 不同干燥方式烘干山核桃水分

2.5 不同方式干燥山核桃發芽率對比

如圖5所示，在不同試驗時間內曬干組發芽率均高于低溫動態烘干組、傳統靜態烘干組和陰干組，一方面可能是前期處理后的山核桃水分較大，直接在陽光下暴曬會使得山核桃殼出現裂縫[20]，在一定程度上減少山核桃在發芽過程中的阻力，另一方面可能是曬干組水分較高有利于種子萌發。有研究表明種子含水量是影響發芽率的重要因素，在相同的土壤環境下，種子本身含水量越高越有利于萌發，但如果種子含水量過高則會使呼吸作用加強，從而導致種溫升高、種子出汗結露甚至霉變，嚴重影響種子的發芽率[21]，這與試驗結果基本一致。

圖5 不同干燥方式下烘干山核桃發芽率

圖6 不同方式干燥山核桃原料貯藏期過氧化值

2.6 不同方式干燥山核桃過氧化值變化

過氧化值是衡量山核桃中油脂早期氧化程度的重要指標[22]，在貯藏過程中因受貯藏條件（如水分、溫度、時間等）和自身條件（含水量等）的影響，山核桃原料的過氧化值會受到不同程度的影響。研究表明，初始水分越高則在貯藏過程中過氧化值上升越快，這可能是因為水分越高，微生物生長越旺盛，在微生物的作用下脂解酶活性被進一步激活，從而加快脂肪的酸敗[23]。趙文革等[24]同樣研究表明，隨著貯藏時間的延長，核桃堅果中過氧化值不斷增加，且隨溫度升高而迅速增加，并且其變化規律符合一級化學反應動力學模型。在180 d的貯藏過程中，隨著貯藏時間的增加，過氧化值均有所上升，其中上升速度最快的為陰干組，而自然晾曬組和低溫動態烘干組過氧化值上升較為緩慢。

3 結論

試驗通過對不同烘干溫度和時間下山核桃原料中的水分、發芽率和過氧化值變化趨勢進行研究，試驗發現最適宜山核桃原料低溫動態烘干的條件為干燥溫度37 ℃、干燥時間15 h，此條件下帶殼山核桃原料水分為9.95%，去殼后果仁水分為5.89%，山核桃原料發芽率為55.00%，過氧化值為0.003 g/100 g。同時，與自然晾曬、陰干和傳統靜態烘干比較發現，低溫動態烘干山核桃原料具有較低的水分含量及較高的發芽率，且在貯藏的6個月中過氧化值較低。