鸡爪绵核桃雄花护色配方与工艺的优化研究

胡大佐，于婷娟，白瑞亮，孟晓烨，王成忠，杨明冠，孙锐*，赵之峰*

（1.齐鲁工业大学（山东省科学院）食品科学与工程学院，山东 济南 250300；2.济南市林果科技推广和产业服务中心，山东 济南 250000；3.山东省经济林管理站，山东 济南 250000）

鸡爪绵核桃属于胡桃科（Juglandaceae）落叶乔木，原产于山东省济南市历城区，有着2 000多年的栽培历史，是经过历代果农筛选获得的优良的当地特色核桃品种[1]。鸡爪绵核桃用途广泛、产量高，既能作为油料原料也可作为观赏树木，核桃的根、叶、花、果都可以作为中药材原料[2-4]，其核桃果实口感好，营养丰富[5]。当地对于核桃的开发利用多集中于果实，对其它部位的研究和开发较少。

核桃雄花是核桃种植过程中产量较大的附加产品，在核桃的栽培过程中需要除去雄花序以保证果实的营养供给，过程中会产出大量的核桃雄花[6]，核桃雄花营养价值高，其蛋白质含量最高可达21%，富含多种氨基酸、矿物质与维生素，含有多种抗氧化成分，有助于延缓人体衰老[7-10]，是一种天然的健康食品资源。目前的核桃栽培种植过程中，大量的核桃雄花被丢弃，未能充分利用。而现有的核桃雄花加工多采用常规干制保存，易造成核桃雄花变色严重、品相不佳，核桃雄花的褐变不仅影响产品外观、风味，还会造成一定营养成分的损失，不利于产品推广。因此进行核桃雄花护色工艺研究，优化其加工工艺，可制成核桃雄花茶、盐渍核桃雄花、核桃雄花酱等，能够丰富核桃产品种类，对提高核桃雄花的资源利用率有着重要意义。

在食品加工的过程中，护色是重要的处理步骤，康三江等[11]采用植酸对苣荬菜进行护色处理，得到的最佳护绿工艺条件为护色液pH8、漂烫时间60 s、植酸钠浓度0.10 g/L，苣荬菜叶绿素含量实测值82.96%，能够较好地保护叶绿素；肖亮亮等[12]对青辣椒护色工艺进行了研究，得到的最佳工艺条件为柠檬酸0.2%、异抗坏血酸钠0.06%，在35℃温度护色90 min。然而目前对于核桃雄花护色工艺的研究较少，研究发现核桃雄花中含有多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）、醌类物质等易导致变色的物质[13-14]，在加工过程中细胞的破裂导致存在于不同细胞器中的氧化酶类和多酚相遇，引起了酶促褐变[15]。而且在加工时叶绿素也易被破坏，多种原因导致核桃雄花在加工贮藏时极易变色，护色难度较大，采取单一的护色处理无法达到理想的护色效果。除了添加护色剂之外，漂烫处理也有一定的护色作用。因此本试验选取多种护色剂对核桃雄花进行护色处理，选出效果较好的护色剂进行进一步配比，并对护色工艺进行优化，以期解决核桃雄花加工过程中的变色问题，获得核桃雄花护色加工的最佳工艺，为核桃雄花的深加工提供一定的科学性参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鸡爪绵核桃雄花：2020年4月中旬采摘自济南南部山区核桃种植区内，样品采回后置于-20℃冰箱内保存。

抗坏血酸、氯化钙、柠檬酸、乙二胺四乙酸（ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA）、碳酸钠、亚硫酸钠（分析纯）:国药集团化学试剂有限公司；植酸（食品级）:河北华阳生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

恒温水浴锅（DRHH-S4）：上海双捷实验设备有限公司；色差计（WSC-S）：上海仪电分析仪器有限公司；电子天平（YP10002）：上海光正医疗仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

原料选择→清洗除杂→漂烫→护色液浸泡→干燥脱水→色度测定。

称取10 g新鲜核桃雄花，清洗后置于沸水中漂烫5 min，取出后置于护色液中浸泡1 h，70℃下干燥4 h。研磨成粉末，测量其护色前后的色差。

1.3.2 护色剂的选择

分别选择0.6 g/L的抗坏血酸、植酸、氯化钙、柠檬酸、EDTA、碳酸钠、亚硫酸钠进行试验，以处理过的核桃雄花与新鲜核桃雄花的色差作为护色效果的参考，从中选择效果较好的护色剂。

1.3.2.1 护色剂浓度对核桃雄花色泽的影响

称取5份10.000 g（精确至0.001 g）核桃雄花置于沸水中漂烫5 min后分别转移至不同浓度（抗坏血酸组浓度为 0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 g/L，植酸组浓度为 0.05、0.1、0.15、0.2、0.25 g/L，氯化钙组浓度为 0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 g/L）的护色液中25℃浸泡1 h，取出在70℃下干燥4 h，随后研磨成粉末测其色差。

1.3.2.2 护色剂正交试验的设计

参照GB 2760—2014《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》添加限量的要求[16]和1.3.2.1中的试验结果设计正交试验确定最终的护色剂配比，见表1。

表1 核桃雄花护色剂浓度正交试验因素水平设计Table 1 Orthogonal test factor level design of walnut male flower color protection agents concentration

1.3.3 护色工艺单因素试验

1.3.3.1 漂烫时间对核桃雄花色泽的影响

称取6份10.000 g（精确至0.001 g）核桃雄花置于沸水中分别漂烫 1、3、5、7、9、11 min 后转移至浓度为0.6 g/L的护色液中25℃浸泡1.0 h，取出在70℃下干燥4 h，随后研磨成粉末测得其色差。

1.3.3.2 护色时间对核桃雄花色泽的影响

称取6份10.000 g（精确至0.001 g）核桃雄花置于沸水中漂烫5 min后转移至浓度为0.6 g/L的护色液中25 ℃分别浸泡 0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0 h，取出在70℃下干燥4 h，随后研磨成粉末测得其色差。

1.3.3.3 护色液浓度对核桃雄花色泽的影响

称取5份10.000 g（精确至0.001 g）核桃雄花置于沸水中漂烫5 min后分别转移至浓度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g/L的护色液中25℃浸泡1.0 h，取出在70℃下干燥4 h，随后研磨成粉末测得其色差。

1.3.3.4 料液比对核桃雄花色泽的影响

称取6份10.000 g（精确至0.001 g）核桃雄花置于沸水中分别漂烫5min后分别转移至料液比为1∶5、1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50（g/mL）的浓度为 0.6 g/L 护色液中25℃浸泡1.0 h，取出在70℃下干燥4 h，随后研磨成粉末测得其色差。

1.3.3.5 护色温度对核桃雄花色泽的影响

称取5份10.000 g（精确至0.001 g）核桃雄花置于沸水中漂烫5 min后分别转移至浓度为0.6 g/L的护色液中分别于 10、30、50、70、90 ℃下浸泡 1.0 h，取出在70℃下干燥4 h，随后研磨成粉末测得其色差。

1.3.4 护色工艺正交试验

设计分别以漂烫时间、护色时间、护色液浓度、料液比以及护色液温度为影响因素，进行护色工艺的正交试验，将护色后的核桃雄花在室内通风处静置6 h后测量色差，考察不同因素影响下核桃雄花护色后色泽的稳定程度。采用五因素四水平进行正交试验设计，见表2。

表2 核桃雄花护色工艺正交试验因素水平设计Table 2 Orthogonal experiment factor level design of walnut male flower color protection technology

1.3.5 色度的测定

使用色差仪测量核桃雄花粉末的亮度（L*），红度（a*），黄度（b*）值。L*代表样品的明度，L*值越大，颜色越白；a*代表样品的红绿值；b*代表样品的黄蓝值，ΔE为色差，ΔE值越大则护色效果越差。

1.4 数据处理

单个因素进行3次平行试验，利用SPSS 23统计软件进行数据处理，显著性水平P＜0.05，图片采用O-rigin 2017软件进行绘制。

2 结果与分析

2.1 护色剂的选择

2.1.1 护色剂种类的选择

不同种类护色剂护色效果见图1。

图1 不同种类护色剂护色效果对比Fig.1 Comparison of color protection effects of different kinds of color protection agents

如图1所示，对比不同护色剂护色效果可以看出，护色效果：亚硫酸钠＞氯化钙＞抗坏血酸＞植酸＞柠檬酸＞EDTA＞碳酸钠。亚硫酸钠护色效果最好，但添加亚硫酸钠有造成硫化物残留的风险，对人体健康造成危害。综合考虑护色效果、对人体影响与产品风味口感，选取植酸、抗坏血酸、氯化钙进行护色剂的复配。

2.1.2 护色剂浓度的单因素试验

各护色剂处理后核桃雄花色泽的变化如图2所示。

图2 不同浓度护色剂处理对核桃雄花色泽的影响Fig.2 Effects of different concentrations of color protection agents on the color of walnut male flowers

由图2可知，随着各护色剂浓度的提升，核桃雄花护色前后色差值逐渐减小，大部分亮度也有所提高，说明护色剂浓度的提升对护色效果有着正面影响。抗坏血酸添加量为0.5、0.7、0.9 g/L时未出现显著性差异（P＞0.05），因此后续正交试验的设计中不需要添加过多抗坏血酸。随着植酸浓度的提升，色差值越来越小，但考虑到GB 2760—2014《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》中加工蔬菜植酸最大使用量为0.2 g/kg，正交试验设计中最大添加量也不宜过高。氯化钙浓度提高时护色效果也更好，但当氯化钙添加量过高时会影响产品口感，也不宜过多添加，据此结果设计后续正交试验。

2.1.3 护色剂浓度正交试验

核桃雄花护色剂浓度L9（34）正交试验设计及结果见表3。核桃雄花护色剂浓度正交试验方差分析见表4。

表3 核桃雄花护色剂浓度的正交试验设计及结果Table 3 Orthogonal experiment design and results of the concentration of color protection agents in walnut male flowers

表4 核桃雄花护色剂浓度正交试验方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiment on the concentration of color protection agents for walnut male flower

由表3可知，各护色剂对核桃雄花护色效果的影响大小：植酸＞氯化钙＞抗坏血酸。通过极差分析可得护色剂的最佳选择为A2B3C3即抗坏血酸0.50 g/L、植酸0.15 g/L、氯化钙0.70 g/L。在此条件下进行验证，试验后所得平均色差为4.62±0.30，表现优于正交表中最优组4（6.20）。由表4可知，可以看出植酸、氯化钙浓度对核桃雄花色泽具有显著性影响（P＜0.05）。

2.2 护色工艺试验

2.2.1 护色工艺单因素试验

2.2.1.1 漂烫时间对核桃雄花护色效果的影响

漂烫时间对核桃雄花色泽的影响见图3。

图3 漂烫时间对核桃雄花护色效果的影响Fig.3 Effect of blanching time on color protection effect of walnut male flower

随着漂烫时间的增加，核桃雄花的亮度也在降低，红绿值升高，黄蓝值较为稳定，色差逐渐增大。适度的漂烫能够有效抑制褐变，漂烫时间过长会导致核桃雄花色泽偏褐色，同时也会造成其中的叶绿素与维生素C被破坏，造成营养成分的流失。因此选择漂烫时间 2、3、4、5 min 进行正交试验。

2.2.1.2 护色时间对核桃雄花护色效果的影响

护色时间对核桃雄花护色效果的影响见图4。

图4 护色时间对核桃雄花护色效果的影响Fig.4 Effect of color protection time on color protection effect of walnut male flowers

核桃雄花在护色液中进行一定时间的浸泡能够延缓脱镁叶绿素的形成、降低多酚氧化酶的活性，从而保持其较好的色泽。如图4所示，护色时间对核桃雄花色差也有显著影响（P＜0.05），随着核桃雄花在护色液中浸泡时间的增长，其色差呈现先降低后升高的趋势，在2 h时色差最小，亮度先升高后降低，红绿值先降低后升高，黄蓝值的变化相对较小。过长的护色时间对色差的降低没有明显帮助，还会导致其中部分可溶性营养成分溶出。因此选择护色时间1.5、2.0、2.5、3.0 h进行正交试验。

2.2.1.3 护色剂浓度对核桃雄花护色效果的影响

护色剂浓度对核桃雄花护色效果的影响见图5。

图5 护色剂浓度对核桃雄花护色效果的影响Fig.5 Effect of color protection agents concentration on color protection effect of walnut male flowers

护色剂浓度对核桃雄花色差有显著影响（P＜0.05）。从图5中可以看出随着护色剂浓度的提高，核桃雄花护色前后的色差逐渐降低，但护色效果提升不大，亮度变化不大，红绿值有明显下降。随着护色剂浓度的提高，其溶解的难度也随之提高，同时考虑到添加剂的残留问题，选择护色剂浓度0.4、0.6、0.6、0.8 g/L进行正交试验。

2.2.1.4 料液比对核桃雄花护色效果的影响

料液比对核桃雄花护色效果的影响见图6。

图6 料液比对核桃雄花护色效果的影响Fig.6 Effect of material-liquid ratio on color protection effect of walnut male flower

料液比对核桃雄花色差有显著影响（P＜0.05），随着料液比的提升，核桃雄花护色前后色差先升高后降低，在1∶20（g/mL）后开始下降，料液比过低时不利于核桃雄花中多酚、生物碱、醛类等苦涩味物质的溶出，导致口感不佳。因此选择料液比分别为 1∶20、1∶25、1∶30、1∶35（g/mL）进行正交试验。

2.2.1.5 护色温度对核桃雄花护色效果的影响

护色温度对核桃雄花护色效果的影响见图7。

图7 护色温度对核桃雄花护色效果的影响Fig.7 Effect of color protection temperature on color protection effect of walnut male flowers

护色温度对核桃雄花色差有显著影响（P＜0.05），随着护色温度的提升，核桃雄花护色前后的色差逐步增大，而且亮度也在逐渐下降，说明在长时间的高温作用的下，核桃雄花更容易氧化褐变，从而导致成品品质下降。因此选择护色温度0、10、20、30℃进行后续正交试验。

2.3 护色工艺正交试验结果

护色工艺正交试验结果如表5，方差分析结果见表6。

表5 核桃雄花护色工艺正交试验设计及结果Table 5 Orthogonal experimental design and results of color protection technology for male walnut flowers

由表5可以看出，各因素对于核桃雄花护色效果的影响大小为漂烫时间＞护色温度＞护色液浓度＞料液比＞护色时间。通过极差分析可得核桃雄花最佳的护色工艺为A1B1C2D4E1，即漂烫时间2 min，护色时间1.5 h，护色剂浓度 0.6 g/L，料液比 1∶35（g/mL），护色温度0℃。在此条件下进行多次验证试验，所得样品色差为15.6±0.73，其色差小于正交表中最优组别 2（16.22）。由表6可知，各条件对核桃雄花的色泽均有显著性影响（P＜0.05）。

表6 核桃雄花护色条件正交试验方差分析Table 6 Variance analysis of orthogonal experiment on color protection conditions of walnut male flowers

3 讨论与结论

核桃雄花中含有的多酚氧化酶、多酚类物质和醌类物质导致在加工时极易变色，降低产品经济价值。漂烫处理对酶促褐变有着良好的抑制作用，还有一定的清洁与杀菌作用，是果蔬加工过程中常用的预处理方法[17-19]。在核桃雄花的加工过程中叶绿素也易被破坏，单一种类的护色方法难以达到护色目的，因此在加工过程中需综合使用多种护色方式才能取得较好的效果。

本研究选择了多种护色剂进行了试验，并结合了漂烫的方式对核桃雄花进行了护色处理，取得了较为理想的效果。试验结果表明，不同种类的护色剂对核桃雄花的护色效果各不相同，综合考虑各护色剂的安全性与护色效果后，采用抗坏血酸、植酸、氯化钙复合配比作为最终的护色剂，经过试验后选择抗坏血酸0.50 g/L、植酸0.15 g/L、氯化钙0.70 g/L作为复合护色剂。漂烫预处理作为一种有效的护色技术也有着广泛应用，例如在茶叶加工中，漂烫护绿相比于蒸青或滚筒杀青技术能够更好地保持产品品质[20]，工艺条件中的漂烫时间、护色时间、护色液浓度、料液比、护色温度都对核桃雄花产品的色泽有显著性影响（P＜0.05）。试验所得的最佳工艺条件为漂烫时间2 min，护色时间1.5 h，护色剂浓度 0.6 g/L，料液比 1∶35（g/mL），护色温度0℃，在此条件下进行护色处理后所得核桃雄花经6 h室内静置后色差值为15.6。

济南等地鸡爪绵核桃雄花产量大，适宜实现规模化加工生产，本研究通过探究核桃雄花的护色工艺，为应对核桃雄花加工过程中的褐变提供了一种方案，为后续核桃雄花的生产加工提供一定的指导和参考。