典型热加工对板栗品质的影响

周 葵 李明娟 张雅媛 周 晴

(1. 广西壮族自治区农业科学院农产品加工研究所，广西 南宁 530007；2. 广西果蔬贮藏与加工新技术重点实验室，广西 南宁 530007)

板栗(CastaneamollissimaBlume)壳斗科栗属植物，原产于中国[1]。在中国，板栗作为零食小吃、菜肴食用，常以带壳板栗或板栗仁(去壳板栗)形式进行烘烤、蒸煮等高温熟化。蒸煮是最传统的板栗食用加工处理技术，隔水蒸制、浸水煮制分别利用高温水蒸气、煮制水实现热传递以实现熟化[2]。不同加工方式对板栗的品质影响有所差异，例如Li等[3]研究表明以新鲜板栗为对照，将带壳板栗分别进行水煮[100 ℃，m板栗∶V水=1∶2 (g/mL)]、电烤箱烘烤(200 ℃、20 min)、油炸(240 ℃、15 min)后，板栗中淀粉、可溶性蛋白、蔗糖、游离氨基酸、蔗糖及黄酮含量均显著降低(P<0.05)。李琳玲等[4]研究发现与翻炒带壳板栗、调味烹饪板栗仁的加工处理相比，高温蒸制板栗罐头中抗性淀粉保留量最高(93.16%)。阚黎娜[5]以6种产地的带壳板栗为原料，经高压蒸制(121 ℃、20 min)、烘烤(200 ℃、20 min)后，板栗中营养成分发生不同改变，且变化程度因品种不同而存在差异。目前国内外已有涉及板栗加工方式的研究报道，但不同熟化方式对带壳板栗、板栗仁品质的系统性研究少。

研究拟以广西板栗为原料，采用9种典型的方式熟化，即带壳板栗(烘烤、常压隔水、常压浸水、高压隔水、高压浸水)、去壳板栗(常压隔水、常压浸水、高压隔水、高压浸水)。系统分析不同熟化方式对板栗中水分、营养成分(氨基酸、淀粉、直链淀粉、可溶性糖)及多酚含量的影响，并结合微观结构、质构、感官评价，综合分析较适宜的食用热处理方式，为板栗在食用或加工中选择适宜的熟化工序提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

板栗：种植于广西天峨，广西天峨五福种业有限公司；

氢氧化钠、冰乙酸、碘、碘化钾、福林酚、碳酸钠等：分析纯，广西南宁泰诺生物工程有限公司；

氨基酸标品：上海安谱实验科技股份有限公司；

直链淀粉标准品、葡萄糖、果糖、海藻糖、麦芽糖、蔗糖、岩藻糖、鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、核糖、乳糖、水苏糖、棉子糖标准品：美国Sigma-Aldrich公司；

淀粉含量检测试剂盒：北京索莱宝科技有限公司。

1.1.2 主要仪器设备

板栗脱壳机：14刀插电款，南宁辉轩食品机械有限公司；

不锈钢苏泊尔高压锅：YW20S1型，浙江苏泊尔股份有限公司；

烤箱：KN204P型，青岛金贝克机械有限公司；

电热鼓风干燥箱：BG2-140型，上海博迅实业有限公司医疗设备厂；

真空冷冻干燥机：Pilot 10-15M型，北京博医康实验仪器有限公司；

高速中药粉碎机：WND-200型，浙江省兰溪市伟能达电器有限公司；

紫外分光光度计：TU-1810型，北京普析通用仪器有限责任公司；

氨基酸自动分析仪：LA8080型，日本株式会社日立高新技术科学；

飞纳台式扫描电镜：Phenom型，荷兰PHENOM公司；

质构仪：CT3型，美国Brookfield公司；

离子色谱仪：ICS5000型，配有Thermo ICS5000(Dionex，Thermo Scientific，Waltham，US)离子色谱系统，美国戴安公司。

1.2 试验方法

1.2.1 原料处理 采用重量法初步剔除病虫害、霉烂板栗，随机分为三大组，一组采用人工划十字口，用于带壳板栗熟化处理；一组采用自动板栗脱壳机进行脱壳，脱壳时间设为45 s，然后用刀人工去除部分残留的壳和内衣，再进行清洗，用于去壳板栗熟化处理；另一组未处理，作为对照组，样品编号记为UC。经前期预试验，确定9种熟化方式的参数。

(1) 带壳板栗熟化方式：① 烘烤(185 ℃烤箱烘烤30 min)，样品编号记为RC；② 常压隔水熟化(取约500 g板栗置于蒸架上，蒸锅内加水量约3 000 mL，蒸煮45 min)，样品编号记为CoN；③ 常压浸水熟化(取约500 g板栗直接放入蒸锅中，锅内加水量约1 500 mL，蒸煮30 min)，样品编号记为CiN；④ 高压隔水熟化(取约300 g板栗置于蒸架上，高压锅内加水量约2 000 mL，蒸煮20 min)，样品编号记为CoH；⑤ 高压浸水熟化(取约500 g板栗直接放入高压锅中，锅内加水量约800 mL，蒸煮16 min)，样品编号记为CiH。

(2) 去壳板栗熟化方式：① 常压隔水熟化(取约600 g板栗仁置于蒸架上，蒸锅内加水量约3 000 mL，蒸煮45 min)，样品编号记为CKoN；② 常压浸水熟化(取约600 g板栗仁直接放入蒸锅中，锅内加水量约1 700 mL，蒸煮25 min)，样品编号记为CKiN；③ 高压隔水熟化(取约350 g板栗仁置于蒸架上，高压锅内加水量约2 000 mL，蒸煮20 min)，样品编号记为CKoH；④ 高压浸水熟化(取约300 g板栗仁直接放入高压锅中，锅内加水量约600 mL，蒸煮10 min)，样品编号记为CKiH。

每种熟化方式重复3次，经过上述各熟化方式处理后，带壳板栗进行人工去壳去内衣，得到板栗仁样品。所有样品一部分直接用于感官评价、水分及质构的测定；一部分直接进行切片，-18 ℃预冻约3 d，再进行真空冷冻干燥，直至水分含量低于5.0%。将干制后的样品放入粉碎机内粉碎，过100目筛，用于品质指标的测定；另一部分直接取板栗仁最中心部位，切成约0.5 cm×0.3 cm×0.1 cm 块状，用液氮迅速降温，-18 ℃预冻1 d，再进行真空冷冻干燥72 h，用于微观结构的测定。

1.2.2 基本营养成分测定

(1) 水分含量：按GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》执行。

(2) 淀粉含量：采用北京索莱宝科技有限公司试剂盒(可见分光光度法)。

(3) 直链淀粉含量：采用碘结合法。

1.2.3 可溶性糖组分测定及甜度值计算 取10～100 mg 样品于2.0 mL离心管中，加入700 μL 80%乙醇，50 ℃震荡2 h。然后再加700 μL H2O稀释，10 000 r/min 离心3 min。吸取上清液，进行离子色谱检测。

离子色谱检测条件：采用CarboPacTMPA1(250 mm×4.0 mm)色谱柱；流动相为A：H2O，B：100 mmol/L NaOH；进样量为10 μL，流速为1.0 mL/min，柱温为30 ℃。洗脱梯度：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。

分别根据式(1)和式(2)计算可溶性糖总含量及甜度值[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——可溶性糖总含量，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——水苏糖含量，μg/mg；

CMal——麦芽糖含量，μg/mg。

1.2.4 多酚含量测定 采用Folin-Ciocalteus法[8]。

1.2.5 水解氨基酸测定 采用氨基酸自动分析仪测定。

1.2.6 微观结构 用导电胶将其粘在样品台上，并用氮气反复吹样品，然后在10 mA的电流下喷金60 s，再装入扫描电镜观察室，在加速电压为10 kV的情况下观察并拍照。

1.2.7 质构测定 去壳板栗直接挑选出完整颗粒；带壳板栗采用人工去壳去衣的方式，去掉约50%的外壳外衣，然后进行质构测试。选取TA39型探头，采用TPA(Texture Profile Analysis)测试模式。测试速度为1 mm/s，返回速度为1 mm/s，压缩形变率为30%，触发点负载0.098 N，然后直接从系统内导出硬度、黏性数值。

1.2.8 数据处理 试验数据采用Microsoft Excel进行统计，并计算平均值、标准差，按式(3)计算各成分的变化率。使用IBM SPSS Statistics 21.0软件进行差异显著性分析，采用Origin 8.6软件绘图。

(3)

式中：

c——变化率，%；

W1——熟化前板栗中该成分含量，%；

W2——熟化后板栗中该成分含量，%。

2 结果与分析

2.1 熟化方式对板栗营养品质的影响

2.1.1 水分含量 新鲜板栗的含水量为45.08%，烹饪方式对板栗中水分含量的影响见表1。带壳板栗烘烤处理后，水分含量为36.69%，显著降低了8.39%(P<0.05)，变化率为-18.6%；隔水烹饪带壳板栗后，水分含量略有下降，但浸水烹饪带壳板栗均显著增加板栗中水分含量(P<0.05)。去壳板栗进行熟化加工后，水分含量显著增加(P<0.05)，变化率为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气为传热媒介，板栗中水分在高温条件下快速挥发而降低。其他加工方式均以水为传热媒介，热加工破坏了板栗细胞组织而导致水分降低[9]，但由于板栗与水分、水蒸气接触，又会吸收水，而吸水量又与温度、时间、物料形态等相关，因此经过不同熟化方式加工后，板栗中水分含量呈不同变化。

表1 熟化方式对板栗水分的影响†

2.1.2 氨基酸组成比例及含量 如表2所示，新鲜板栗含有17种氨基酸，氨基酸总量、必需氨基酸总量依次为4.57，1.48 g/100 g。不同加工后板栗中氨基酸总量、必需氨基酸总量分别为4.16～4.82，1.30～1.57 g/100 g。与未加工的板栗相比，熟制后板栗中氨基酸总量、必需氨基酸总量相差仅为0.25～0.41，0.09～0.18 g/100 g。

通过计算必需氨基酸的氨基酸比值(RAA)、氨基酸比值系数(RC)和比值系数分(SRC)[10]，综合评价不同热加工对板栗中蛋白质的营养价值，具体结果如表3所示。未加工的板栗中除蛋氨酸+胱氨酸低于WHO/FAO推荐值，其他必需氨基酸均高于推荐值。由表3可知，不同加工后板栗中亮氨酸的质量分数最高，为7.76%～8.47%，是WHO/FAO推荐值的1.11～1.21倍。由表4可知，不同加工后板栗中氨基酸的SRC值为63.55～71.97，其中，带壳板栗经常压隔水蒸制后，SRC值最高，为71.97。与未加工的板栗相比，除了常压隔水蒸制处理带壳板栗之外，其余热加工处理板栗后，SRC值均降低。SRC值越接近100，蛋白质营养价值越高[11]。因此，根据SRC值，带壳板栗经常压隔水蒸熟后，蛋白质的营养价值最高。

表2 不同熟化方式后板栗中氨基酸组成†

表3 不同熟化方式板栗中人体必需氨基酸占总氨基酸的质量分数

2.1.3 淀粉、直链淀粉含量 烹饪方式对板栗中淀粉、直链淀粉含量的影响见表5，未加工的板栗中淀粉、直链淀粉含量依次为58.57%，29.47%，所有加工方式均显著降低淀粉含量、增加直链淀粉含量(P<0.05)。原因可能是烹饪处理使板栗中淀粉颗粒受热分解，使总淀粉含量降低[12]。Bao等[13]研究发现带壳板栗经蒸制或烘烤后，直链淀粉含量显著增加(P<0.05)。由表5可知，高压隔水与高压浸水处理带壳板栗后，板栗中直链淀粉含量无显著性差异(P>0.05)，但其他浸水加工后板栗中直链淀粉含量均显著高于隔水处理(P<0.05)。

表4 不同熟化方式板栗各氨基酸比值系数比较

2.1.4 可溶性糖 糖分种类、含量及其构成比例是果实风味形成的重要基础之一[14]。研究采用离子色谱法进行板栗中可溶性糖种类、含量的检测，利用软件Chromeleon处理色谱数据，通过出峰时间确定目标化合物，进行定性，同时采用外标法进行定量，结果如图1、表6所示。由图1可知，板栗样品中共检测到8种可溶性糖(海藻糖、半乳糖、葡萄糖、果糖、蔗糖、棉子糖、水苏糖、麦芽糖)，尚未检测到岩藻糖、鼠李糖、阿拉伯糖、核糖、乳糖。不同熟化方式处理的板栗中可溶性糖的组成及其含量有所差异。由表6可知，与未加工的板栗相比，经熟化处理的板栗中果糖含量增加，而半乳糖、葡萄糖、麦芽糖含量降低。原因可能是烹饪处理使板栗受热，引起糖分解，例如棉子糖、蔗糖受热分解生成果糖[15-16]，从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、直链淀粉含量†

1. 海藻糖 2. 岩藻糖 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. 水苏糖 13. 麦芽糖

表6 熟化方式对板栗中可溶性糖的影响†

可溶性糖的总含量、甜度值的具体结果如图2所示。与带壳板栗相比，去壳板栗熟化后可溶性糖总含量及甜度均降低。一方面，淀粉受热分解引起可溶性糖含量升高；另一方面，板栗在熟制过程中，组织疏松，可溶性糖渗出而导致含量降低[17]。或许由于去壳板栗缺少外壳保护作用，可溶性糖易渗出导致偏低。在9种加工方式中，带壳板栗采用常压隔水蒸煮后，可溶性糖含量最高(125.187 μg/mg)、甜度值最大(121.53)；去壳板栗采用常压浸水熟化后，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 不同熟化加工对板栗中多酚含量的影响有所差异，具体数据如表7所示。未加工的板栗中多酚含量为1.51 mg GAE/g，所有加工方式均使多酚含量降低，表明烹饪加热会破坏酚类物质[18]。除了带壳板栗的高压隔水与高压浸水加工对多酚含量无显著性差异(P>0.05)，其余3种浸水加工后板栗中多酚含量均显著低于相应的隔水烹饪方式(P<0.05)，原因可能是板栗直接与水接触，而水分的存在会加剧热传递，导致多酚类物质氧化损失[19]或迁移到水中[20]。

图2 不同熟化方式的板栗中可溶性糖总含量及甜度值雷达图

表7 熟化方式对板栗多酚含量的影响†

2.1.6 微观结构 如图3所示，生板栗淀粉颗粒完整，可见板栗淀粉颗粒紧密分布于蜂窝状细胞结构中。不同烹饪加工的板栗无法观察到完整的淀粉颗粒，原因可能是烹饪加工后淀粉出现了不同程度的糊化。对于5种带壳板栗熟化处理而言，常压浸水加工后板栗截面中有较大裂缝，空隙较大。对于4种去壳板栗熟化处理而言，常压浸水加工后板栗仁的截面中空隙裂缝大。

图3 不同方式熟化后板栗微观结构扫描电子显微镜图Figure 3 Scanning electron microscope graph of chestnuts by different cooking methods (280×)

2.1.7 质地、感官评分 由表8可知，去壳板栗经高压隔水蒸制后，香气值最高(1.82分)，常压浸水煮制的带壳板栗甜度分值最高(3.62分)，高压浸水煮制的带壳板栗质地分值最高(4.25分)，而烘烤后带壳板栗质地分值最低(2.02分)。经烹饪后，板栗的硬度、黏性值均显著降低(P<0.05)。其中，烘烤的带壳板栗硬度最大，为8.9 N；常压浸水加工的去壳板栗黏性最低，为1.1 mJ。与带壳板栗相比，去壳板栗的硬度、黏性均较低。

表8 熟化方式对板栗感官评分的影响†

3 结论

带壳板栗采用常压隔水蒸煮后，板栗仍富含17种氨基酸、SRC分值最高(71.97)；除蛋氨酸+胱氨酸占总氨基酸的质量分数(1.28%)低于WHO/FAO推荐值(3.5%)外，其余必需氨基酸占总氨基酸的质量分数均高于推荐值，说明熟化后的板栗中必需氨基酸组成比例合理，蛋白质营养价值高。

表9 熟化方式对板栗质构的影响†

不同熟化方式处理后，板栗中淀粉及多酚含量呈降低趋势、直链淀粉含量呈增加趋势。在熟化加工方式相同的条件下，带壳处理能有效保留板栗中多酚物质，其中带壳板栗采用常压隔水蒸煮后，多酚含量最高(1.49 mg GAE/g)。9种典型热加工方式对板栗中可溶性糖含量及构成比例有不同程度的影响，但熟化后板栗中果糖的含量升高，而半乳糖、葡萄糖、麦芽糖的含量均减少。此外，海藻糖、水苏糖尚未有统一的变化规律。不同糖种类的相对甜度不同，直接影响产品的食用口感。在9种熟化处理中，带壳板栗采用常压隔水蒸煮熟化后，可溶性糖含量最高(125.187 μg/mg)、甜度值最大(121.53)。所以，从蛋白质营养价值、可溶性糖、多酚角度综合考虑，带壳板栗经常压隔水熟化，能较好地保持产品品质。