《Food Reviews International》:The Quality Parameters of Hazelnuts: A Literature Review on Physical and Nutritional Properties
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摘要:榛子(Hazelnuts)是全球种植最广泛的树生坚果之一,因其独特的感官特性和在食品工业中的广泛应用而备受重视。本综述综合了当前关于榛子品质的知识,涵盖了不同品种在物理特性和营养成分上的差异,并识别出膳食纤维含量和蛋白质消化率等方面的显著知识空白。研究发
摘要:榛子(Hazelnuts)是全球种植最广泛的树生坚果之一,因其独特的感官特性和在食品工业中的广泛应用而备受重视。本综述综合了当前关于榛子品质的知识,涵盖了不同品种在物理特性和营养成分上的差异,并识别出膳食纤维含量和蛋白质消化率等方面的显著知识空白。研究发现,不同榛子品种在核仁重量、颜色、质地、基本成分(proximate composition)、氨基酸谱(amino acid profile)和脂肪酸谱(fatty acid profile)方面存在巨大差异。此外,加工方法对品质属性也有重要影响。这些信息对于认识各品种间品质参数的变异性,以及针对特定最终用途选择最优榛子品种和加工方法至关重要。由果壳(shell)、种皮(skin)和油饼(oil cake)等组分产生的副产物,正日益被认为是具有显著经济潜力的营养、保健品和药品的宝贵来源。然而,不同研究团队在榛子品质分析方法上的不一致性,阻碍了副产物与传统初级产品的发展。本综述指出了关键的方法学差异,并倡导采用标准化方案,以支持制定国际榛子品质基准。
榛子的物理特性(Physical characteristics of in-shell hazelnut and kernel)
重量、尺寸和形状(Weight, size and shape): 榛子的物理特性如重量、尺寸和形状不仅是区分品种的指标,也对行业确定最佳采收、分级和加工方法至关重要。不同品种带壳榛子的重量范围为1.62克至4.15克,核仁重量范围为0.72克至1.82克,表明果壳占果实大部分重量。同一品种在不同研究中也存在差异,例如Tonda di Giffoni的平均带壳坚果重量介于2.65克至3.16克之间。尺寸参数包括长度、宽度和厚度,可表示为形状比(shape ratio)、几何平均直径(geometric mean diameter)和球度(sphericity)。带壳榛子的长度、宽度和厚度范围分别为15.66毫米至25.89毫米、14.73毫米至23.48毫米和12.76毫米至22.27毫米。核仁的尺寸范围则分别为13.9毫米至21.08毫米(长度)、10.8毫米至16.33毫米(宽度)和8.91毫米至16.06毫米(厚度)。研究中存在测量方法不一致的问题,需要标准化方法以确保一致评估。
外观(Appearance): 榛子的外观如颜色、瑕疵和表面缺陷在决定品质和消费者接受度方面至关重要。当前评估方法仍主要依赖人工目视检查,缺乏一致性。近红外光谱(Near-infrared spectroscopy, NIR)结合高光谱成像(Hyperspectral imaging, HSI)提供了一种无损检测氧化状态的方法。榛子壳的颜色亮度(L*)范围从17.33到49.34,a*值从8.67到19.51,b*值从13.23到31.77。核仁颜色亮度范围从24.28到77.50,a*值从1.73到13.77,b*值从17.17到29.72。许多研究侧重于核仁颜色而忽略了果壳颜色,且未能考虑测试过程中颜色变化的影响因素。
质地(Texture): 榛子的主要质地参数是破裂力(rupture force)和硬度(hardness)。四种土耳其品种(Palaz, Tombul, ?ak?ldak, Kara)的带壳坚果破裂力范围在93.85牛(N)至232.70牛之间,核仁破裂力在50.10牛至64.19牛之间。不同品种的果壳硬度从82.56牛(Longa de Espanha)到389.91牛(Grada de Viseu)不等,核仁硬度从11.94牛(Segorbe)到79.00牛(Gunslebert)不等。烘烤时间和温度会显著影响质地。不同研究方法在设备、压缩速率和压缩位置上存在不一致,使得比较和基准化变得困难。
榛子核仁的营养成分(Nutritional composition of hazelnut kernels)
脂肪(Fat): 榛子富含脂肪,约占总成分的60%,含有高比例的不饱和脂肪酸。总含油量因品种而异,范围从57.5%(Napoletana 11)到68.9%(Ac?)。饱和脂肪酸含量最高的是Gunslebert(9.97%),最低的是Badem(5.19%);不饱和脂肪酸含量范围从89.7%(Palaz)到94.72%(Badem)。榛子油中最丰富的脂肪酸是油酸(oleic acid, C18:1),其次是亚油酸(linoleic acid, C18:2)和棕榈酸(palmitic acid, C16:0)。油酸含量在75.9%(Kal?nkara)到87.38%(Palaz)之间。高不饱和脂肪酸含量可能导致氧化酸败,产生醛类、酮类和呋喃等化合物。
蛋白质(Protein): 蛋白质是榛子核仁中第二大营养成分,使其成为有用的植物蛋白来源。去酚榛子分离蛋白比去酚后的蛋白更易消化。茶多酚和表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin gallate)降低了蛋白质消化率,但没食子酸(gallic acid)提高了消化率。不同品种间蛋白质消化率的系统比较仍是重要的知识空白。
氨基酸谱(Amino acid profile): 主要榛子品种包含所有九种必需氨基酸。谷氨酸(glutamic acid)、精氨酸(arginine)和天冬氨酸(aspartic acid)是最丰富的氨基酸,而赖氨酸(lysine)、蛋氨酸(methionine)和色氨酸(tryptophan)含量最低。氨基酸谱在不同收获年份间存在显著差异。蛋白质消化率校正氨基酸评分(Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score, PDCAAS)和可消化必需氨基酸评分(Digestible Indispensable Amino Acid Score, DIAAS)尚未对榛子进行测定。
碳水化合物(Carbohydrates): 报道的榛子碳水化合物含量在不同品种间差异显著,范围从5%(Negreta, Gunslebert)到超过20%(?ak?ldak, Ennis, Fo?a, Sivri, Cenny Webba)。蔗糖(sucrose)是主要的糖分,范围从1.13克/100克(?ak?ldak)到4.78克/100克(Lunga di Spagna)。榛子的膳食纤维由纤维素(cellulose)、半纤维素(hemicellulose)、杂甘露聚糖(heteromannans)、木葡聚糖(xyloglucans)和果胶多糖(pectic polysaccharides)组成。榛子膳食纤维已被证明能通过增加具有益生作用的乳酸杆菌属操作分类单元(Operational Taxonomic Units, OTU)的丰度来调节结肠微生物群组成。
矿物质(Minerals): 榛子的矿物质成分因品种而异,钾(potassium)最为丰富,范围从551.6毫克/100克(Tombul)到1650毫克/100克(Kargalak)。镁(magnesium)含量从94毫克/100克(Ku?)到213毫克/100克(Merveille de Bollwiller)。钙(calcium)含量范围从45毫克/100克(Yuvarlak Badem)到266.5毫克/100克(Palaz)。榛子被认为是膳食铜(copper)和锰(manganese)的良好来源。
维生素(Vitamins): 土耳其品种如?ak?ldak和Kargalak的泛酸(pantothenic acid, B5)和烟酸(nicotinic acid, B3)含量较高,而吡哆醛(pyridoxal, B6)、生物素(biotin, B7)和硫胺素(thiamine, B1)含量较少。脂溶性维生素中,α-生育酚(α-tocopherol)是榛子中最丰富的生育酚,范围从111.2微克/克到248.3微克/克。总生育酚含量在Kan中最低(130.7微克/克),在Tombul中最高(281.7微克/克)。
植物化学物质(Phytochemicals): 榛子核仁富含酚类化合物,如黄酮类(flavonoids)、酚酸(phenolic acids)和单宁(tannins),具有高抗氧化能力。新鲜和干燥榛子的总酚含量为40.83毫克没食子酸当量(gallic acid equivalent, GAE),总黄酮含量为105.95毫克/100克。核仁中主要酚类化合物包括没食子酸、3,4-二羟基苯甲酸、儿茶素(catechin)、咖啡酸(caffeic acid)、丁香酸(syringic acid)和芦丁(rutin)。不同品种间的详细植物化学成分比较数据不足。
评估榛子品质和成分的方法(Methods for assessing hazelnut quality and compositions)
榛子尺寸的测量相对直接,常用卡尺测量高度、宽度和厚度。然而,在如何解释这些测量值方面存在很大差异,例如计算几何平均直径、球度、表面积和形状。质地测量方法的变化,包括使用不同的压缩轴、压缩速度和压缩距离,给跨研究比较带来了挑战。相比之下,榛子的化学分析相对一致,特别是基本成分、脂肪酸组成和抗氧化能力使用了官方既定方法。然而,在抗氧化能力测定和表达所使用的标准方面存在差异。对于糖类、有机酸、淀粉、膳食纤维和氨基酸的研究相对较少,且分析方法差异较大。应全面表征营养成分,并采用国际公认的标准化方法以提高一致性。
加工方法及其对营养价值的影响(Processing methods and impacts on nutritional value)
加工对核仁的影响(Processing impacts on kernels): 烘烤过程显著改善榛子的风味、质地、颜色和外观。烘烤通过降低水分含量增加了酥脆感,从而降低了断裂点和硬度。烘烤对脂质、蛋白质和灰分含量无统计学差异,但减少了可溶性和不可溶性膳食纤维含量。烘烤导致美拉德反应(Maillard reaction),显著增加了α-二羰基化合物和5-羟甲基糠醛的水平。烘烤对总多酚含量无显著影响,也未显著影响生育酚组成。
加工对油脂和油饼的影响(Processing impacts on oil and oil cake): 不同油脂提取方法的脂质组成存在显著差异,冷榨榛子油的总脂质和甘油脂含量最高。榛子油主要由不饱和脂肪酸组成,易受氧化。研究表明,榛子油不适合在超过150℃的温度下煎炸。烘烤可以改变油脂得率和脂肪酸组成,其影响取决于烘烤条件和品种。微波加热也能用于烘烤榛子,并随着微波功率的增加提高油脂得率。
榛子副产物的利用(Utilising hazelnut by-products)
榛子果壳(Hazelnut shell): 果壳约占果实总重量的50%,可作为活性炭和膳食纤维的来源。其膳食纤维主要由半纤维素(25-30%)、纤维素(26-32%)和木质素(lignin)组成。从果壳中提取的纤维素纳米晶体可用作Pickering乳液的有效稳定剂。果壳中的酚类化合物具有抗氧化作用。
榛子种皮(Hazelnut skin): 种皮富含抗氧化剂,通常通过烘烤或漂烫去除。种皮含有7.5%水分、8%蛋白质、1.7%灰分和67.7%膳食纤维。种皮提取物的抗自由基活性比合成抗氧化剂BHA高1.5倍。种皮中的纤维、多酚和植物甾醇显示出降血脂效果。许多食品如酸奶、饼干、面包和饮料已通过添加榛子种皮进行强化,以延长保质期、提高抗氧化活性和改善感官特性。
榛子油饼(Hazelnut oil cake): 油饼常被用作动物饲料,但其富含高质量蛋白质(33.79%),适合作为新兴的植物蛋白来源。油饼的乳化特性可以维持乳化肉制品的品质。发酵后的油饼蛋白质含量增加,必需氨基酸增加6.1%。用油饼替代10%粗面粉制成的意大利面改善了营养成分和抗氧化剂含量。从油饼中提取的生物活性肽具有超过90%的血管紧张素转化酶(angiotensin converting enzyme, ACE)抑制活性。