山核桃活性成分及初加工工艺技术的研究进展

摘要  山核桃是一种高营养的坚果食品，含有丰富的生物活性物质，可广泛应用于食品、药品、保健品等领域。山核桃初加工工艺对于提升产品的品相和品质以及经济效益具有重要价值，优化山核桃初加工工艺技术，推动机械设备加快实现机械化、自动化和智能化势在必行。为此，对山核桃中主要生物活性成分研究进展进行综述，总结了山核桃初级加工工艺的研究现状，并且对当前产品加工工艺突破点进行分析讨论。以期为消费者提供正确选择坚果的科学依据，为推动山核桃产业实现机械化、自动化、智能化提供理论支持。

关键词  山核桃；生物活性成分；初加工工艺

中图分类号  TS255  文献标识码  A  文章编号  0517-6611（2024）21-0005-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.21.002

开放科学（资源服务）标识码（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

基金项目  黄山市科技计划项目（2021KN-05）；中央财政林业科技推广示范资金项目（苏〔2023〕TG04）。

作者简介  王艳辉（1994—），女，黑龙江大庆人，硕士，从事天然产物化学研究。*通信作者，助理研究员，博士，从事植物学研究。

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，属胡桃科（Juglandacea）山核桃属（Carya Nutt），属于高档干果和木本油料种属，在我国资源丰富，分布广泛［1］。山核桃喜阴湿怕干热，适宜于中性至微碱性、盐基饱和度高的土壤，常选择于海拔500 m以下的阴坡、半阴坡和海拔500 m以上的阳坡、半阳坡块状整地种植［2］。山核桃在全世界共有18个种、3个亚种，我国原产的山核桃品种有5个种，分别是浙江山核桃、大别山山核桃、贵州山核桃、湖南山核桃、越南山核桃，引进1种，薄壳山核桃，分布在浙江、安徽、河南、湖北、辽宁、四川、陕西等地［3-5］。在所有山核桃属种中浙江山核桃和薄壳山核桃的知名度和经济价值相对较高，其他品种栽培、利用较少，或处于野生状态［6］。

山核桃油脂的含量超过70%，其中，不饱和脂肪酸达到97%，主要成分油酸和亚油酸。此外，还有蛋白质、氨基酸、脂肪、糖、矿质元素、维生素、酶以及多种活性物质，对人体健康具有重要营养价值，如抗氧化［7］、抗老化［8］和保肝护肝［9］等作用，可加工成手剥山核桃、山核桃油、山核桃仁、山核桃粉等产品，因其独特的保健和药用价值深受广大消费者的喜爱［10-12］。

随着对山核桃生物活性功能成分的深入探索，利用山核桃独特风味和营养价值所开展的加工工艺研究也逐渐深入。该研究介绍山核桃生物活性成分的应用价值，并对山核桃初加工工艺的现阶段的发展情况进行综述，以期为我国山核桃产业的发展提供借鉴。

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营养成分为脂肪，约占75%，其次是大量的蛋白质、酚类化合物、维生素（特别是维生素E）和矿物质养分等［13-14］。

1.1  脂肪酸

山核桃核桃仁营养丰富，油脂含量最高，核桃油是一种高级食用油。山核桃中脂肪酸尤其是不饱和脂肪酸的含量已经成为衡量果实品质的重要指标。山核桃油中不饱和脂肪酸含量超过80%，包括油酸、亚油酸、棕榈酸和亚麻酸，可作为人体不饱和脂肪酸的摄入重要来源之一［15-17］。此外，山核桃油中还存在生育酚、植物甾醇和角鲨烯等多种人体无法自身合成的活性成分，这些成分对预防高血脂、心血管疾病、糖尿病等老年病具有显著效果［18-19］。近年来，对于山核桃中油脂的研究方向除了侧重研究油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸含量的测定，还探究了其含量变化因素的影响条件，例如果实成熟度越大，其不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比值越大，其中油酸的增长速度最快［20］。山核桃油中n-6脂肪酸与n-3脂肪酸的比值为5.31∶1，符合我国食品营养安全推荐标准，因此，可将山核桃油作为理想食用油的备选。但是，山核桃油中的不饱和脂肪酸容易被氧化，使其营养作用的发挥受到限制，因此，开发出合适的制备技术和工艺是山核桃油未来发展的重要方向。

1.2  蛋白质

山核桃果仁中含有丰富的蛋白质，含量约为9.00%［21］。山核桃蛋白与动物蛋白的效价接近，其生物价能达到98.77%，消化率能达到87.20%［22-24］。山核桃蛋白种含有18种氨基酸，其中包括8种人体必需氨基酸（表1），与世界卫生组织和联合国粮农组织推荐氨基酸摄入含量配比标准接近［25］；除人体必需氨基酸外，还富含能够提高大脑记忆力的谷氨酸，提高人体免疫力的精氨酸和对心肌细胞具有保护作用的天冬氨酸，可见山核桃蛋白是一种优质植物蛋白，对人体具有很强的营养保健作用。刘威等［26］对6种山核桃单株果实的蛋白质及氨基酸含量进行测定，发现蛋白质含量在6.38%～9.24%，氨基酸含量在6.06%～8.76%。王江铭等［21］对比山核桃与大别山山核桃种仁氨基酸含量差异，发现山核桃种蛋白质及氨基酸含量显著高于大别山山核桃，可以作为良种选育的潜力更大。

1.3  酚类化合物

在山核桃果实中，还有一类非常重要的营养物质——酚类化合物。一般来说，苯环上含有酚羟基的物质都统称为酚类化合物［27］。常见的包括酚酸、类黄酮、香豆素、木质素和单宁［28］。酚类为植物次生代谢产物，含量低但功效大。起初，研究者发现山核桃采后种皮颜色变化和油脂氧化似乎与酚类化合物相关，随后人们逐渐注意到酚类化合物的存在，加快了对其的深入研究［29-30］。目前已从山核桃中鉴定酚类代谢物67个，其中包括36种单宁、22种类黄酮和9种酚酸［27］。已鉴定出的代谢物中，以鞣花酸为结构单元的水解单宁数量最多，其次是以没食子酸为结构单元的水解单宁。鉴定出的类黄酮代谢物包含4种母核，分别是槲皮素、山核桃黄素、杜鹃黄素和山奈酚。山核桃具有较强的抗氧化活性，研究者发现这种抗氧化性的物质基础是其中所含的酚类化合物［31］。山核桃中的酚类化合物能够有效缓解采收后种皮色变、油脂变质，因此，研究其酚类代谢物的变化及影响因素，对山核桃的提质增效具有重要意义。但是，当前对山核桃中酚类化合物的研究多数集中在核桃仁中，未来应该要加大对壳、外果皮、树枝中酚类化合物的研究，为今后废弃物综合利用奠定基础。

1.4  维生素

在山核桃果仁中，维生素的含量居多，这也是山核桃抗氧化性在所有干果种类中排名第一的原因。其中维生素E是主要的抗氧化活性成分，可以作为抗氧化剂抑制不饱和脂肪酸的氧化，可以用于预防脑部疾病，如动脉硬化、阿尔兹海默症等［32］。除去维生素E，果仁中还有维生素A和叶酸，含量在20～25 mg，维生素A可以提供人体视觉保护，同时提升免疫力，而叶酸能够供给制造神经末梢和构成传递神经冲动的重要化学物质原料，主要可以用于预防婴儿早期畸形。

1.5  矿物质元素

在自然界中有25种元素是人体所必需的元素，分为常量元素和微量元素，其中微量元素需要通过食物获取。不同于其他营养元素能够自身体内合成或者体内贮存，矿质元素会随着能量进行消耗，需要随时补充。山核桃中的矿质元素也比较丰富，种类可达到22种，特别是磷、钙、锌等元素的含量普遍高于一般坚果仁。李新委等［33］测定出了每100 g山核桃种仁中钙、铁、锌、碘、锰的含量，其中钙元素含量最高可达到132 mg/100 g，其次是碘元素18.8 mg，锰11.39 mg、锌元素7.07 mg、铁元素6.0 mg。依据山核桃种仁矿质元素水平，成年人每日食用5～6颗山核桃，便可满足部分矿质元素的需求。类似的结果在常君等［34］的试验中得到的验证。可见山核桃是优良的人体必需矿质元素来源食品。

1.6  其他

除了上述主要生物活性物质之外，在山核桃中还发现了类胡萝卜素化合物、萘醌及其苷类化合物、角鲨烯、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发现了以胡桃醌和氢化胡桃醌及其苷类衍生物为主的萘醌及其苷类化合物。并且其含量受采摘时间和存放时长的影响［35］。角鲨烯是一种合成维生素D、类固醇激素和胆固醇的三萜前体化合物，亲和皮肤，可做润肤剂，还可以用于降低患癌风险、降低固醇水平等生物效用［36］。山核桃中的类胡萝卜素主要分为叶黄素和玉米黄质，可与维生素E协同作用增强抗氧化能力。有研究者发现在山核桃发育过程中，类胡萝卜素含量可在开花后的第20周达到峰值，随后逐渐降低［37］。磷脂作为细胞膜的主要组成成分，在生物体生长发育过程中的作用是至关重要的。研究发现，山核桃中林芝总磷脂含量约为1.19%，与其他坚果相比含量较低［38］。