《食品科学》：西北农林科技大学刘朝斌副教授等：鲜食核桃仁抑制褐变与脱色方法及货架期保鲜效应

核桃坚果富含多种营养物质，具有健脑、预防心血管病、抑制癌细胞生长等保健功效。鲜食核桃相对于干核桃，更具有口感香甜，营养全面的特色。然而，鲜核桃仁含水量高，酶活力强，20 ℃以上室温下贮藏2～3 d内便会因氧化褐变和滋生微生物等发生变色变质，造成营养品质下降，因此，其货架寿命极短，至今尚未成功实现商品化。

依据国内外研究成果， 西北农林科技大学林学院的刘朝斌和生命科学学院的李书影、叶妞等人 采用不同褐变抑制剂处理新鲜核桃仁，不同脱色措施处理已褐变核桃仁，分别筛选出核桃仁褐变抑制、褐变核桃仁脱色方法，并结合无公害的短波紫外线（UVC）杀菌处理和适宜自发气调包装，分析其对鲜核桃仁营养品质及微生物滋生的影响，探究鲜核桃仁的无公害处理和保鲜方法，评价配套工艺对产品低温货架期的影响，为核桃仁成品生产与销售提供理论与技术支撑。

结果与分析

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不同抑制褐变处理对核桃仁色值的影响

对比了4种方法对鲜核桃仁褐变的抑制作用，如图1A所示，处理后室温下4 d的观测期内，4种质量分数条件下，1.0% AsA＋0.05% CA处理在1～4 d均维持了最高水平的L*值，且与1.5% AsA＋0.05%CA处理差异不显著。可见，该处理有效延缓了核桃仁颜色的加深变化，保持了较高的亮度，表现出抑制褐变效应。考虑到药剂用量越少成本越低，选1.0%AsA＋0.05% CA处理为抑制褐变的最佳处理。图1B显示，0.005%～0.050%的木瓜蛋白酶处理尚可延缓核桃仁亮度下降，在1～4 d期间L*值总体显著大于对照组（P＜0.05），且0.050%木瓜蛋白酶处理效果最佳。从图1C可知，PG处理不但不能抑制核桃仁变色，反而加快褐变。由图1D可见，50 ℃加热1 min在短期内可以抑制核桃仁变色，但随着贮藏时间延长，抑制效应消失，并加速褐变。50 ℃短暂加热只有2 d内起到较弱的延缓褐变的作用，2 d后褐变加剧。50 ℃加热3 min便失去抑制褐变作用，由于加热时间再长会造成核桃仁熟化和变味，因此，实验中没有观测更长时间的加热效应。可见，50 ℃热水处理易造成鲜核桃仁热伤害而总体加速褐变。

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不同脱色处理对核桃仁色值的影响

采用已发生明显褐变，L*值低至33.8左右的核桃仁，经不同温度下1.0% AsA溶液浸泡处理，由图2可见，处理后当时的核桃仁褐变便得到不同程度脱除，表现为L*值均显著增大（P＜0.05），并在室温货架期保持至4 d。20 ℃和40 ℃处理较30 ℃的脱色效果更显著，并且40 ℃处理的L*值在货架期持续保持最大（P＜0.05）；20 ℃处理于货架1 d后降为30 ℃同等水平。两种浓度H2O2处理均降低了核桃仁的L*值（P＜0.05），在之后0～1 d内逐渐恢复到对照组水平，3 d时0.5% H2O2处理组显著低于对照组（P＜0.05）。说明H2O2处理暂时增加了核桃仁褐变程度，并以0.5%较1.0% H 2 O 2 促进褐变作用更强。总体上，依据L*值的提升和保持能力看出40 ℃ 1.0% AsA处理的脱色和抑制褐变能力最强，可是，在之后4 d货架期中该组核桃仁出现霉变，表明40 ℃下核桃仁受到损伤，自身抗菌能力下降，降低了货架期保鲜能力，因而选择脱色效果仅次于它的20 ℃下1.0% AsA溶液为最佳处理条件。

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抑制褐变及脱色处理对核桃仁低温货架期褐变相关酶活力影响

3.1 对鲜核桃仁PPO、POD、PAL活力的影响

如图3A所示，抑制褐变组的各处理核桃仁于低温（5 ℃）货架存放过程中，PPO活力整体呈上升趋势。抑制褐变剂（1.00% AsA＋0.05% CA）单独处理和与UVC的复合处理均对PPO活力升高具一定抑制作用，28 d前单独处理均显著低于对照组（P＜0.05），35 d后复合处理的抑制作用更强，显著低于单独处理，且PPO活力只有对照组的1/2，复合处理表现出较单独处理对PPO活力更持久性抑制效果。

如图3B所示，脱色处理组中，PPO活力整体也呈现上升趋势，7 d后复合处理的PPO活力持续低于对照组（P＜0.05），单独处理在28 d前作用不稳定，并在前期出现暂时促进褐变的现象；因此，脱色处理组亦为复合处理较单独处理的作用更强。

POD也是参与多酚氧化，加促褐变的酶之一，但它需要H2O2作为氧供体，虽然它因消耗H2O2，可以减少活性氧对细胞质膜的破坏。如图3C、D所示，低温货架期，抑制褐变和脱色处理核桃仁的POD活力均呈现起伏式上升趋势，抑制褐变组中脱色单独和复合两处理在28 d前均显著抑制了该酶活力的升高（P＜0.05），末期56 d时，单独处理抑制效果又超过复合处理（图3C）；脱色组中仅单独处理在35 d后对POD活力表现出持续抑制作用，之前两处理的作用均不稳定（图3D）。结果表明，就抑制POD活力而言，无论抑制褐变还是脱色处理效果，均为所选浓度的AsA单独处理作用更强。

由图3E、F可看出，抑制褐变和脱色两组处理中，PAL活力均随货架期的延长而增大。抑制褐变组的单独处理和复合处理在14～21 d其PAL活力均显著高于对照组（P＜0.05）；在脱色组中，单独处理的PAL活力在14～21 d和35 d均显著大于对照组（P＜0.05），复合处理在21 d和35 d显著高于AsA，表明AsA＋CA处理稳定增强了鲜核桃仁货架期PAL活力，UVC有一定的增效作用。

3.2 AsA抑制PPO酶动力学分析

如图4所示，种皮和核桃仁的PPO对各浓度底物的氧化反应速率的倒数（1/V）均随AsA浓度的增大而增大，表明V随AsA浓度的增大而递减。各条线相交于第二象限，与X轴的交点随着AsA浓度增大而绝对值减小，意味着1/Km的绝对值减小，Km增大，即PPO对底物的亲合力随AsA浓度增大而减少，同时，各条线与Y轴的交点随AsA浓度增大有微弱增加，AsA在反应液中的出现主要影响PPO对底物的亲和力，对反应最大速率（Vmax）影响较弱，即AsA抑制核桃仁种皮和核桃仁PPO活力的作用类型主要属于竞争性抑制。

3.3 对鲜核桃仁DPPH自由基清除率、总抗氧化能力的影响

由图5A、B可见，抑制褐变组和脱色组核桃仁在低温货架期对DPPH自由基清除率均呈波动性变化。抑制褐变实验中，仅单独处理的DPPH自由基清除率于28、56 d显著低于对照组（P＜0.05），复合处理也于14、28 d均显著低于对照组（P＜0.05），其他观测点两处理与对照组没有显差异（P＞0.05）；脱色处理中，复合处理较AsA＋CA单独处理表现出一定的增强DPPH自由基清除能力的作用，在21 d前和35 d保持DPPH自由基清除率最高，且35 d与对照组和单独处理的差异显著（P＜0.05）。图5C、D显示，进入货架期，对照组核桃仁FRAP均表现为前7 d增大之后下降。抑制褐变实验中，AsA＋CA处理降低了FRAP。复合处理对FRAP部分时间会促进FRAP升高，21 d时高于对照组；脱色实验中，复合处理组在货架中期21～35 d其FRAP显著大于对照组（P＜0.05），AsA＋CA单独处理组于14 d时显著低于对照组（P＜0.05）。可见，AsA单独处理对核桃仁总抗氧化能力整体起负作用，复合处理具有局部促进作用，UVC在促进核桃仁抗氧化方面的作用强于AsA。

3.4 抑制褐变和脱色处理对鲜核桃仁品质变化和微生物生长的影响

表1列出不同处理的核桃仁5 ℃（低温）货架期各品质指标取值和微生物数量的变化，对照组核桃仁的亮度（L*值）随货架期的延长下降明显，抑制褐变组两处理在前21 d几乎没有下降，21～56 d降幅也只有对照组的1/3以下，使处理核桃仁在56 d时仍呈浅黄色，对照组已成为深褐色（图6）；脱色处理组，在处理完毕时L*值提高7.4%，且在货架21 d内继续有所增大，21～56 d内小幅下降，终期56 d时处理核桃仁的L*值远远大于对照组，呈浅黄色，对照组已成为褐黄色（图7）。两组实验中，与对照组相比，UVC复合处理组均减少了56 d时样品酸价的上升幅度，其他时间差异不显著（P＞0.05）；抑制褐变实验中单独处理对酸价的影响与复合处理一致，脱色实验组中单独处理影响不显著（P＞0.05）。表明UVC较AsA在抑制核仁酸败中发挥了更重要的作用。抑制褐变实验中，单独和复合处理总体有促进POV上升的趋势，虽然21 d时处理组与对照组差异均不显著（P＞0.05），35 d时单独与复合处理均显著高于对照组（P＜0.05），56 d时复合处理POV进一步增大，与对照组差异显著（P＜0.05）；脱色实验组的复合处理在56 d时POV显著高于对照组（P＜0.05）。

两组实验中，处理组和对照组核桃仁低温货架56 d均未发生肉眼可见霉变（图6、7）。经微生物检测可知，新剥取的核桃仁自带细菌。无论抑制褐变处理还是脱色处理，两种处理后细菌数均大幅减少或检测不出，说明浸泡处理对核桃仁有清洁作用。货架中期（21 d），两组实验中的处理核桃仁仍然保持着细菌数量显著低于对照组的状态；但贮存至35 d和56 d，AsA＋CA单独处理都较对照组促进了霉菌的滋生，UVC复合处理抵消了这一效应，使处理核桃仁在35 d时霉菌数显著低于对照组（P＜0.05），56 d时差异不显著。60～70 d间对照组和处理组陆续出现可见霉变，不可再存。低温货架21 d时，各组核桃仁风味正常可食，56 d时两组实验中对照组具有轻微的酸苦味，两个处理组仍正常可食。

01

核桃仁抑制褐变（护色）和脱色方法相似的原因分析

AsA是一种常见的褐变抑制剂，本研究结果表明，0.5%～2.0% AsA附加其强化剂CA处理5 min均可抑制核桃仁褐变，与马铃薯等材料上取得的结果一致。0.5% AsA＋0.05% CA在56 d低温货架期维持了最高水平的L*值，在所有处理中效果最佳。本研究发现，AsA作为PPO的竞争性抑制剂能够降低PPO对多酚氧化反应的活力，故而在抑制褐变实验中，使未发生褐变或轻微褐变的核桃仁的L*值下降延缓。

AsA作为强还原剂，供给氢质子，使初级褐变产物醌还原为酚而褪色。 本实验采用1.0% AsA浸泡1 h发现核桃仁 L *值显著增大，证实了AsA对固态植物组织也具脱色效应，其后续56 d低温货架期 L *值一直显著低于对照组，表明该作用具有持续性。处理温度升高至40 ℃增进了脱色效果，显示AsA将醌还原为酚的反应受加热促进，但又会使核桃仁出现轻微破损而削弱对微生物的抗性，故1.0% AsA于20 ℃下浸泡1 h是核桃仁脱色处理的最佳选择。因此，AsA既被选为最佳的抑制褐变剂，也是有效的脱色剂，是可应用于生产的一种实用处理方法。

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AsA抑制核桃仁氧化酶和促进抗氧化活性作用的差异性

本研究测定发现，核桃仁在低温货架期，其PPO、POD活力持续上升，抑制褐变或脱色处理下该两酶活力全程或部分被抑制。附加UVC的复合处理对上述两种酶活力抑制作用有加强趋势，表明附加适宜剂量UVC处理也强化了对核桃仁氧化酶的抑制作用。本研究发现，AsA单独处理或与UVC复合处理均仅在局部阶段提高了DPPH自由基清除率和增强了总抗氧化能力（FRAP），这两种处理在脱色组增强抗氧化能力的作用强于抑制褐变组。由于抑制褐变材料仅轻微褐变（L*值为43.04），自身DPPH自由基清除率高（约80%）；脱色组材料褐变重（L*值为38.72），DPPH自由基清除率有所降低（约65%），可以推断，未褐变或轻微褐变的新鲜核桃仁其抗氧化物质含量接近饱和，外源AsA处理难以再产生增效；贮存后发生了一定程度褐变的核桃仁则可能因自身还原物质的亏缺，对外源AsA响应较为灵敏。且褐变的核桃仁经处理后，除了AsA促进其醌类氧化产物还原为无色化合物外，其抗氧化活性也有所增强，有利于持续抑制氧化反应，从而表现出脱色效应的持久性。

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抑制褐变处理与核桃仁品质保持及微生物控制的关系

PAL对植物的抗病性具有重要作用。AsA处理也显著增强了货架中前期（14～21 d）PAL活力，可是，依据AsA处理促进霉菌滋生的结果，虽然该处理促进了苯丙氨酸途径的合成作用，可能导致总酚含量升高，却不足以达到在抵抗微生物侵染方面的显著作用。因此，在以AsA为主剂的抑褐或脱色处理中，附加无公害的UVC或其他杀/抑菌处理是必要的。

油脂含量是评价核桃仁品质的重要指标，结果表明，既使在低温贮藏条件下，核桃仁油脂也在发生着大幅度的降解，56 d最大降幅为20%（抑制褐变组的对照组）。综上，鲜食核桃贮藏期油脂作为呼吸基质消耗较快。本研究中抑制褐变的两种处理和脱色实验的复合处理均减少了油脂酸价的升高量。推测AsA除抑制氧化酶活力外，还作为活性氧清除剂和UVC杀菌作用相叠加，共同发挥了减少活性氧积累的作用，有利于油脂分解和游离脂肪酸降解均衡进行，较对照组的酸败产物积累少。但在货架时间达35 d后，复合处理显著促进了POV的升高，POV表征脂肪酸被氧化后积累的氢过氧化物含量，这种UVC处理促进油脂过氧化物产生，却抑制酸价的正、负效应共存的现象鲜见报道，值得进一步研究。然而，GB 2716ü2018《食品安全国家标准 植物油》中规定，含油食品中油脂的酸价和POV分别不得超过4 mg/g、0.25 g/100 g，本研究中各组样品的酸价和过氧化值均远远低于超标临界值，均不构成对品质影响的风险。

结论

本研究进行了新鲜核桃仁抑制褐变方法和褐变核桃仁脱色方法两大组实验，筛选出1.0% AsA＋0.05% CA浸泡5 min为最佳抑褐处理条件；1.0% AsA 20 ℃浸泡1 h为最佳脱色处理条件。两种最佳处理条件单独、或与1 kJ/m 2 UVC复合，可在5 ℃低温下将核桃仁保持在浅黄色56 d以上，且脱色组（褐变核桃仁为原料）效果接近抑制褐变组（未褐变）核桃仁的色泽（L*值）。

抑制褐变、脱色单独和复合处理部分抑制了货架期核桃仁的PPO、POD活力，减缓核桃仁褐变，抑制酸价上升，增强总抗氧化能力，抑制细菌的生长。复合处理延迟了霉菌滋生，使鲜核桃仁在56 d时仍风味正常，对照组已经不可食用。本研究确定了长达56 d的鲜核桃仁保质方法，同时也为褐变失鲜核桃仁的复鲜生产提供了理论与技术支撑，可用于延长鲜核桃仁货架期。

本文《鲜食核桃仁抑制褐变与脱色方法及货架期保鲜效应》来源于《食品科学》2022年43卷9期232-241页，作者：刘朝斌，李书影，叶妞，唐燕，曹永新，马惠玲。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20210210-159。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑/责任编辑：张睿梅

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