摘要 山核桃是一種高營養(yǎng)的堅果食品，含有豐富的生物活性物質，可廣泛應用于食品、藥品、保健品等領域。山核桃初加工工藝對于提升產品的品相和品質以及經濟效益具有重要價值，優(yōu)化山核桃初加工工藝技術，推動機械設備加快實現機械化、自動化和智能化勢在必行。為此，對山核桃中主要生物活性成分研究進展進行綜述，總結了山核桃初級加工工藝的研究現狀，并且對當前產品加工工藝突破點進行分析討論。以期為消費者提供正確選擇堅果的科學依據，為推動山核桃產業(yè)實現機械化、自動化、智能化提供理論支持。

關鍵詞 山核桃；生物活性成分；初加工工藝

中圖分類號 TS255 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2024）21-0005-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.21.002

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Research Progress of Bioactive Compounds and Primary Processing Technology of Carya cathayensis Sarg

WANG Yan-hui1， HONG Ai-juan2， YAO Qi3 et al

（1. Key Lab. of Biomass Energy and Material， Jiangsu Province/Key Lab. of Chemical Engineering of Forest Products， National Forestry and Grassland Administration/ National Engineering Research Center for Low Carbon and Efficient Utilization of Forest Biomass，Institute of Chemical Industry of Forest Products， CAF，Nanjing， Jiangsu 210042;2.Huangshan Mountain Wild Local Products Co.， Ltd.， Huangshan， Anhui 245000;3.Forestry Research Institute of Shexian County， Huangshan， Anhui 245000）

Abstract Carya cathayensis Sarg was a kind of high nutrition nut， containing rich bioactive substances， could be widely used in food， medicine， functional food and other fields. Carya cathayensis Sarg primary processing technology was important for improving product appearance and quality as well as economic benefits. It was imperative to optimize Carya cathayensis Sarg primary processing technology and promote machinery and equipment to accelerate mechanization， automation and intelligence. In this paper， the research progress of the main bioactive ingredients in Carya cathayensis Sarg was reviewed， the research status of the primary processing technology of pecan was summarized， and the breakthrough point of the current product processing technology was discussed. In order to provide consumers with the scientific basis for the correct choice of nuts， to provide theoretical support for promoting the pecan industry to achieve mechanization， automation， intelligence.

Key words Carya cathayensis Sarg;Bioactive compounds;Preliminary working technology

基金項目 黃山市科技計劃項目（2021KN-05）；中央財政林業(yè)科技推廣示范資金項目（蘇〔2023〕TG04）。

作者簡介 王艷輝（1994—），女，黑龍江大慶人，碩士，從事天然產物化學研究。*通信作者，助理研究員，博士，從事植物學研究。

收稿日期 2023-11-03；修回日期 2024-01-17

山核桃（Carya cathayensis Sarg）又名小胡桃，屬胡桃科（Juglandacea）山核桃屬（Carya Nutt），屬于高檔干果和木本油料種屬，在我國資源豐富，分布廣泛［1］。山核桃喜陰濕怕干熱，適宜于中性至微堿性、鹽基飽和度高的土壤，常選擇于海拔500 m以下的陰坡、半陰坡和海拔500 m以上的陽坡、半陽坡塊狀整地種植［2］。山核桃在全世界共有18個種、3個亞種，我國原產的山核桃品種有5個種，分別是浙江山核桃、大別山山核桃、貴州山核桃、湖南山核桃、越南山核桃，引進1種，薄殼山核桃，分布在浙江、安徽、河南、湖北、遼寧、四川、陜西等地［3-5］。在所有山核桃屬種中浙江山核桃和薄殼山核桃的知名度和經濟價值相對較高，其他品種栽培、利用較少，或處于野生狀態(tài)［6］。

山核桃油脂的含量超過70%，其中，不飽和脂肪酸達到97%，主要成分油酸和亞油酸。此外，還有蛋白質、氨基酸、脂肪、糖、礦質元素、維生素、酶以及多種活性物質，對人體健康具有重要營養(yǎng)價值，如抗氧化［7］、抗老化［8］和保肝護肝［9］等作用，可加工成手剝山核桃、山核桃油、山核桃仁、山核桃粉等產品，因其獨特的保健和藥用價值深受廣大消費者的喜愛［10-12］。

隨著對山核桃生物活性功能成分的深入探索，利用山核桃獨特風味和營養(yǎng)價值所開展的加工工藝研究也逐漸深入。該研究介紹山核桃生物活性成分的應用價值，并對山核桃初加工工藝的現階段的發(fā)展情況進行綜述，以期為我國山核桃產業(yè)的發(fā)展提供借鑒。

1 山核桃中的主要生物活性成分

成熟的山核桃果仁中含有的主要營養(yǎng)成分為脂肪，約占75%，其次是大量的蛋白質、酚類化合物、維生素（特別是維生素E）和礦物質養(yǎng)分等［13-14］。

1.1 脂肪酸

山核桃核桃仁營養(yǎng)豐富，油脂含量最高，核桃油是一種高級食用油。山核桃中脂肪酸尤其是不飽和脂肪酸的含量已經成為衡量果實品質的重要指標。山核桃油中不飽和脂肪酸含量超過80%，包括油酸、亞油酸、棕櫚酸和亞麻酸，可作為人體不飽和脂肪酸的攝入重要來源之一［15-17］。此外，山核桃油中還存在生育酚、植物甾醇和角鯊烯等多種人體無法自身合成的活性成分，這些成分對預防高血脂、心血管疾病、糖尿病等老年病具有顯著效果［18-19］。近年來，對于山核桃中油脂的研究方向除了側重研究油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸含量的測定，還探究了其含量變化因素的影響條件，例如果實成熟度越大，其不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸的比值越大，其中油酸的增長速度最快［20］。山核桃油中n-6脂肪酸與n-3脂肪酸的比值為5.31∶1，符合我國食品營養(yǎng)安全推薦標準，因此，可將山核桃油作為理想食用油的備選。但是，山核桃油中的不飽和脂肪酸容易被氧化，使其營養(yǎng)作用的發(fā)揮受到限制，因此，開發(fā)出合適的制備技術和工藝是山核桃油未來發(fā)展的重要方向。

1.2 蛋白質

山核桃果仁中含有豐富的蛋白質，含量約為9.00%［21］。山核桃蛋白與動物蛋白的效價接近，其生物價能達到98.77%，消化率能達到87.20%［22-24］。山核桃蛋白種含有18種氨基酸，其中包括8種人體必需氨基酸（表1），與世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國糧農組織推薦氨基酸攝入含量配比標準接近［25］；除人體必需氨基酸外，還富含能夠提高大腦記憶力的谷氨酸，提高人體免疫力的精氨酸和對心肌細胞具有保護作用的天冬氨酸，可見山核桃蛋白是一種優(yōu)質植物蛋白，對人體具有很強的營養(yǎng)保健作用。劉威等［26］對6種山核桃單株果實的蛋白質及氨基酸含量進行測定，發(fā)現蛋白質含量在6.38%～9.24%，氨基酸含量在6.06%～8.76%。王江銘等［21］對比山核桃與大別山山核桃種仁氨基酸含量差異，發(fā)現山核桃種蛋白質及氨基酸含量顯著高于大別山山核桃，可以作為良種選育的潛力更大。

1.3 酚類化合物

在山核桃果實中，還有一類非常重要的營養(yǎng)物質——酚類化合物。一般來說，苯環(huán)上含有酚羥基的物質都統(tǒng)稱為酚類化合物［27］。常見的包括酚酸、類黃酮、香豆素、木質素和單寧［28］。酚類為植物次生代謝產物，含量低但功效大。起初，研究者發(fā)現山核桃采后種皮顏色變化和油脂氧化似乎與酚類化合物相關，隨后人們逐漸注意到酚類化合物的存在，加快了對其的深入研究［29-30］。目前已從山核桃中鑒定酚類代謝物67個，其中包括36種單寧、22種類黃酮和9種酚酸［27］。已鑒定出的代謝物中，以鞣花酸為結構單元的水解單寧數量最多，其次是以沒食子酸為結構單元的水解單寧。鑒定出的類黃酮代謝物包含4種母核，分別是槲皮素、山核桃黃素、杜鵑黃素和山奈酚。山核桃具有較強的抗氧化活性，研究者發(fā)現這種抗氧化性的物質基礎是其中所含的酚類化合物［31］。山核桃中的酚類化合物能夠有效緩解采收后種皮色變、油脂變質，因此，研究其酚類代謝物的變化及影響因素，對山核桃的提質增效具有重要意義。但是，當前對山核桃中酚類化合物的研究多數集中在核桃仁中，未來應該要加大對殼、外果皮、樹枝中酚類化合物的研究，為今后廢棄物綜合利用奠定基礎。

1.4 維生素

在山核桃果仁中，維生素的含量居多，這也是山核桃抗氧化性在所有干果種類中排名第一的原因。其中維生素E是主要的抗氧化活性成分，可以作為抗氧化劑抑制不飽和脂肪酸的氧化，可以用于預防腦部疾病，如動脈硬化、阿爾茲海默癥等［32］。除去維生素E，果仁中還有維生素A和葉酸，含量在20～25 mg，維生素A可以提供人體視覺保護，同時提升免疫力，而葉酸能夠供給制造神經末梢和構成傳遞神經沖動的重要化學物質原料，主要可以用于預防嬰兒早期畸形。

1.5 礦物質元素

在自然界中有25種元素是人體所必需的元素，分為常量元素和微量元素，其中微量元素需要通過食物獲取。不同于其他營養(yǎng)元素能夠自身體內合成或者體內貯存，礦質元素會隨著能量進行消耗，需要隨時補充。山核桃中的礦質元素也比較豐富，種類可達到22種，特別是磷、鈣、鋅等元素的含量普遍高于一般堅果仁。李新委等［33］測定出了每100 g山核桃種仁中鈣、鐵、鋅、碘、錳的含量，其中鈣元素含量最高可達到132 mg/100 g，其次是碘元素18.8 mg，錳11.39 mg、鋅元素7.07 mg、鐵元素6.0 mg。依據山核桃種仁礦質元素水平，成年人每日食用5～6顆山核桃，便可滿足部分礦質元素的需求。類似的結果在常君等［34］的試驗中得到的驗證?？梢娚胶颂沂莾?yōu)良的人體必需礦質元素來源食品。

1.6 其他

除了上述主要生物活性物質之外，在山核桃中還發(fā)現了類胡蘿卜素化合物、萘醌及其苷類化合物、角鯊烯、磷脂等其他生物活性成分。有研究者在其未成熟的外果皮中發(fā)現了以胡桃醌和氫化胡桃醌及其苷類衍生物為主的萘醌及其苷類化合物。并且其含量受采摘時間和存放時長的影響［35］。角鯊烯是一種合成維生素D、類固醇激素和膽固醇的三萜前體化合物，親和皮膚，可做潤膚劑，還可以用于降低患癌風險、降低固醇水平等生物效用［36］。山核桃中的類胡蘿卜素主要分為葉黃素和玉米黃質，可與維生素E協(xié)同作用增強抗氧化能力。有研究者發(fā)現在山核桃發(fā)育過程中，類胡蘿卜素含量可在開花后的第20周達到峰值，隨后逐漸降低［37］。磷脂作為細胞膜的主要組成成分，在生物體生長發(fā)育過程中的作用是至關重要的。研究發(fā)現，山核桃中林芝總磷脂含量約為1.19%，與其他堅果相比含量較低［38］。

2 加工工藝

2.1 預處理

在進行加工之前，山核桃要進行預處理，目的是減少損失，提高果實賣相，有效提高山核桃售價。主要流程包括采收前處理、采收、脫蒲水選。①采收前處理：一般在采收前4周對結果枝進行乙烯利制劑處理，可以省去堆漚去青的過程，統(tǒng)一成熟時間，整齊果實品質，有利于節(jié)省成本從而提高銷售利潤［39］；②山核桃采摘技術主要是揮桿擊打法和自然落果法。揮桿擊打采摘方式較為原始，主要是利用人工在樹上擊打山核桃與樹下拾山核桃的人配合，操作危險系數高，不僅提高了成本，同時也對樹枝造成傷害，降低了產量。因此，需要大力開發(fā)機械化采摘設備，目前機械化采收裝置也是利用振動原理，連接振動器與樹枝，將果實振落。此外還有旋轉敲打，依靠沖擊力敲落果實，其中沖擊頭可以旋轉擺動和收縮，免去了果農爬樹的風險［40］。但是目前生產采摘設備機械化發(fā)展水平相較于國外還處于落后的狀態(tài)，主要是因為地形復雜，大型設備智能化水平低，無法滿足現有全部需求［41］。自然落果法則是等待山核桃自然成熟掉落于安全采收網中，此方法安全性高，減少樹體損傷，但是現在對于安全網材料的選擇還有一定的優(yōu)化空間；③采收的山核桃果實經過3 d左右的堆放后，應及時脫去外殼（蒲），通常采用機械脫殼和木磨脫殼2種方法。脫去外殼后，果實進行水選工序，篩選出空籽、癟籽，然后進行烘干至果實水分低于4.3%［42］。當前階段前處理主要依靠人工操作，機械化、智能化程度不夠，未來需要加大在采收機械研發(fā)方向的研究力度，減少勞動風險，降低勞動成本。

2.2 初加工

山核桃經過預處理后就可以進入到初加工流程，其中包括干燥、人工分級、破殼。一般需要借助機械設備實現（表2）。

2.2.1 干燥技術。

干燥技術對于堅果營養(yǎng)組成和貯藏裝填具有顯著影響，直接影響產品的品質和貯藏期［47］。目前果農處理山核桃原料的干燥方式仍然以晾曬為主，但是受天氣制約影響，導致一些原料只能放在家中陰干，使得原料品質下降。近年來，一些企業(yè)開始采用烘干的方式進行干燥處理，利用干燥機進行原料處理，目前已經應用的技術包括熱風干燥、熱泵干燥、太陽能干燥、紅外干燥、微波干燥、射頻干燥等多種干燥技術［48］。同時還可以多種干燥技術聯(lián)合使用達到更佳干燥效果。目前正在通過計算機等設備進行智能調控參數，實時檢測原料變化，提高工作效率，可見發(fā)展智能干燥技術是干燥加工環(huán)節(jié)的研究新方向。

2.2.2 分級技術。

山核桃分級是產品進行商品化所必需的環(huán)節(jié)，能夠有效提高山核桃產品附加值，同時也為后續(xù)破殼加工提供操作基礎。一般是通過機械直接作用果殼進行破殼［49］，或者在預處理工藝下進行破殼［50］。此外，陳思偉等［51］提出了依據構建ResNet152V2模型對臨安山核桃進行等級分類，該模型能夠實現較好的分級效果，可用于山核桃智能分級。我國在2009年發(fā)布實施了GB/T 24307—2009山核桃產品質量等級，規(guī)定了山核桃的分類、技術要求、檢測方法、檢驗規(guī)則和包裝、運輸、貯藏的要求。但是，劉建軍等［52］認為國家標準不完全適用于浙江山核桃。因此，應加快推進山核桃分級標準，實現產業(yè)標準化以滿足實際生產需求。

2.2.3 破殼技術。

山核桃果殼堅硬，內部多出分離，殼仁間隙小，加工難度大。目前中國山核桃的初加工技術和設備相對落后，人工成本較高［53］。國內外學者對山核桃破殼機械設備進行了大量的研究。宋超等［54］設計了一種分級擊打式山核桃破殼機，樣機破殼率在99.24%左右，果仁損傷率在合理區(qū)間，可以用實際加工生產。趙艷莉等［55］建立一條基于PLC控制技術的山核桃自動化破殼生產線控制系統(tǒng)。破殼率達到100%，核仁損傷率為5.02%，完全符合生產需求。彭美樂［56］通過建立數學模型同時對裂紋擴展的理論分析的方法解決了山核桃破殼過程中果仁易碎和殼仁分離不完全的問題，同時提高了團仁率。還有研究者通過對山核桃初次破殼后物料進按照破壞程度進行識別，收集數據，準確識別率達到99.50%，提高了山核桃深加工水平，避免資源浪費［57］。此外，還有殼仁智能分選設備（表3），這種方式能更好的減少損耗、降低成本、提高效率。

3 小結與討論

山核桃營養(yǎng)豐富，含有多種生物活性物質，具有較高的營養(yǎng)價和經濟價值。隨著現代社會消費者對健康食品的需求逐漸增高，山核桃產業(yè)已然發(fā)展成農業(yè)產業(yè)化重要的組成部分。但是山核桃產品加工的規(guī)模和技術方面還存在許多問題。①加工規(guī)模小，缺乏大型生產線和現代化加工機械設備；②加工技術落后，主要依靠人工操作，勞動力成本高；③分級標準未明確，國家標準不適用所有山核桃品種，產品分級制度不規(guī)范；④加工能力弱，龍頭企業(yè)數量少，研發(fā)能力弱；⑤綜合利用能力弱，廢棄物綜合利用效率低，資源浪費嚴重。為了提升國內山核桃的生產和加工水平，需要：①引進先進加工技術，同時加大科技創(chuàng)新研發(fā)投入，提高機械化水平，盡快實現品牌化、標準化生產；②推廣精準農業(yè)，結合現代信息技術手段，實現科學施肥、精準灌溉、科學防治等一系列科學精準管理，加快實現智能化加工；③繼續(xù)深耕產品深加工，促進產業(yè)鏈融合；④提升山核桃廢棄物利用效率，充分利用副產物，實現產品高值化。

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