热风固定处理对干制核桃品质特性及挥发性有机化合物的影响机制研究

为解决传统核桃干燥过程中绿皮资源浪费及风味品质调控难题，研究人员通过150°C热风固定(20-100min)结合晒干处理，系统探究了核桃次级代谢物(多酚56.74-116.11 mg/kg、角鲨烯7.31-19.86 mg/kg)和挥发性有机物(VOCs)的变化规律。采用GC-IMS鉴定出39种VOCs，发现固定处理显著增加杂环化合物(22%-35%)、醛类(13%-19%)和酮类(7%-23%)含量，通过PCA和OAV筛选出13种关键风味物质。该研究为核桃绿色加工工艺优化提供了理论依据，发表于《LWT》。

　　

核桃作为起源于汉代的传统坚果，其干燥加工方式直接影响产品品质和市场接受度。中国特有的带绿皮烘焙干燥工艺（称为"固定"）虽能赋予独特风味，却面临两大核心矛盾：一方面，富含多酚、萘醌等活性成分的绿皮常被废弃，既污染环境又浪费资源；另一方面，绿皮中单宁等物质虽具健康效益，但会导致苦涩味，限制消费市场。更关键的是，现有研究多聚焦去壳核桃的干燥工艺，对带绿皮干燥过程中营养-风味协同变化机制认知空白。

针对这些痛点，河北农业大学食品科技学院的Congcong Guo团队在《LWT》发表创新研究，首次系统解析热风固定处理对核桃品质特性及挥发性有机化合物(VOCs)的影响规律。研究人员采用150°C梯度热风固定(20-100min)结合晒干的方式，通过GC-IMS联用多元统计方法，揭示了固定时间与核桃次级代谢物、抗氧化活性及风味特征的量效关系。

关键技术方法包括：1) 模拟传统工艺设置6组处理(自然干燥ND+5组固定时间)；2) 采用GC-IMS检测VOCs并建立指纹图谱；3) 结合PCA和OPLS-DA进行多指标综合评价；4) 通过OAV值筛选关键风味物质。实验样本为云南林业科学院提供的"铁核桃"(Juglans sigillata Dode)。

3.1 固定时间对核桃品质特性的影响

理化性质显示，20min固定组酸值(AV)最高(0.69 mg KOH/g)，但所有组AV(0.15-0.69)和过氧化值(PV)(0.01-0.14 g/100g)均低于国标限值。脂肪酸分析发现固定处理使不饱和脂肪酸(UFA)占比提升至91.55%-92.85%，其中亚油酸(C18:2)含量最高(64.94%-69.11%)，证实绿皮可能保护油脂免受热氧化降解。

3.2 微量营养素变化规律

固定处理显著提升活性成分：20min组多酚含量达116.11 mg/kg(ND组的2.06倍)；20min组角鲨烯(19.86 mg/kg)和80min组总生育酚(158.88 mg/kg)含量最高。ABTS和FRAP实验显示80min组抗氧化活性最强，分别比ND高23.56%和15.43%，可能与绿皮的物理屏障效应或化学抗氧化作用相关。

3.3 综合评分分析

通过PCA建立的品质评价模型累计贡献率达97.984%，20min固定组综合评分最高(1.67)，60min组次之(0.92)，而100min组最低(-1.17)，表明适度固定可提升整体品质。

3.4 VOC特征解析

GC-IMS鉴定出39种VOCs，分为6个特征区：A区(ND富含醇类)、B区(固定组醛类显著增加)、C-F区(酮类、杂环化合物呈时间依赖性变化)。关键发现包括：1) 总VOCs含量在20min组达峰值(205.70 μg/g)；2) 杂环化合物占比最高(22%-35%)，其中5-甲基-2-乙酰基呋喃在80min组含量达40.03 μg/g，贡献焙烤香气；3) OPLS-DA筛选出16种关键VOCs，结合OAV值确定13种核心风味物质，如α-蒎烯(柑橘香)在80min组OAV达543，甲基-2-甲基丁酸酯(果香)OAV超10000。

这项研究首次阐明带绿皮固定处理通过三重机制影响核桃品质：1) 热效应促进绿皮细胞壁破裂，释放多酚等活性物质；2) 美拉德反应和脂质氧化协同产生特征风味物质；3) 绿皮物理屏障延缓内核氧化。该成果不仅为传统工艺改良提供数据支撑(推荐20-60min固定)，更开创性地提出绿皮资源化利用策略，对坚果加工产业具有重要指导意义。