不同品種榛子加工榛子露適宜性評價

周群星，胡昊，呂春茂，孟憲軍，于艷奇

（沈陽農業大學食品學院，遼寧沈陽 110000）

榛子（Corylus avellanaL），世界“四大堅果”之一，富含多種營養素（15%粗蛋白、60%脂肪、維生素、礦物質等）[1,2]。榛子在我國22 個省區都有種植，多年來培育出眾多新品種（達維、玉墜、遼榛系列等）[3]，由于氣候等多因素影響，各品種間存在一定的差異性。隨著國民生活水平提升，人們對于食物的關注重心偏移到“健康、天然”上。榛子多作為傳統的“炒貨”銷售，產品單一會對榛子產業的規?；纬梢欢ǖ淖璧K。若想進一步挖掘榛子資源的附加值，必須進行深加工處理，其中附加值較高的當數榛子露植物蛋白飲料。

榛子露植物性蛋白飲料相較于牛奶會減少CO2的排放量，對環境的負面影響小，避免了與宰殺動物相關的倫理問題。有益于“乳糖不耐癥”人群、避免因動物蛋白攝入過多導致的“富貴病”等優點[4,5]。近年來，多種新生活方式又興起（如素食主義、蛋素食主義）[6,7]。多重原因導致日常飲用植物蛋白類飲料的消費者越來越多。植物蛋白飲料銷量持續上漲，牛奶在西方國家的消費量逐年下降。植物蛋白類飲品備受消費者青睞，市場空前繁榮[8]。

適宜的原料是生產優質產品的物質基礎。適宜性評價在果蔬、動物源食品等領域都有涉及，國內外多名學者通過加工適宜性研究初步探索出了加工相關產品的專用品種[9-11]，目前關于榛子露的研究多集中在工藝優化、多原料復配榛子露研發上[12,13]，而有關加工榛子露專用榛子原料的研究未見報道。所以本文從全國范圍內收集21 份榛子樣品，榛子品種涉及達維、玉墜、平歐21 號、遼榛系列等多個品種，地區包括東北三省、河北、山西等省份。按相同工藝加工成榛子露，測定產品相關指標進行多元統計分析、構建數學模型。期望從中篩選出較適合生產榛子露的原料品種，以期為篩選生產榛子露專用榛子原料給出參考意見，并為企業加工和基地種植提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

在2021 年10 月榛子成熟期間，從榛子“四大栽培區”收集榛子樣品21 份。自然風干后用密封袋密封置4 ℃冷庫低溫貯藏，隨實驗進展按需按量取用。產地及榛子品種等詳細信息見表1。

圖1 21 份榛子實驗材料Fig.1 21 hazelnuts experiment materials

表1 榛子樣品詳細信息Table 1 Details of hazelnut samples

1.2 主要藥品與試劑

卡拉膠、瓜爾豆膠、蔗糖脂、單雙脂肪酸脂、蔗糖酯、吐溫80，食品級，河南萬邦化工科技有限公司；氫氧化鈉，分析純，國藥集團化學試劑有限公司；石油醚，分析純，沈陽西隴化工有限公司；牛血清蛋白，標準品，天津市致遠化學試劑有限公司；G-250 考馬斯亮藍，色譜純，上海阿拉丁生化科技有限公司。

1.3 主要儀器與設備

JML-50 膠體磨，浙江恒東科技有限公司；FSH-2A 均質機，常州越新儀器制造有限公司；H3-18TR離心機，杭州旌斐儀器科技有限公司；TU-1810紫外分光光度計，北京普析通用儀器有限公司；M200P 酶標儀，上海儀電物理光學儀器有限公司；3 nh 色差儀，深圳三恩時科技有限公司；索氏提取器，賽多利斯科學儀器有限公司；DHR-1 流變儀，美國TA 公司。

1.4 榛子露加工工藝

加工工藝流程參考李延輝等[14]的方法，參數稍加調整：室溫條件下（18～22 ℃），將一定量的榛子仁浸泡在水中12 h 左右，撈出瀝干。采用100 ℃的質量濃度為1%（g/100 mL）的NaOH 熱燙1 min，不斷攪拌使榛子表皮與堿液充分接觸，撈出浸泡在冷水中，手工去皮。將去除種皮的潔白榛子仁用60 ℃溫水磨漿（料水比m/V=1:6），榛子原漿通過200 目篩過濾除渣備用。干混白砂糖和穩定劑，在榛子露原漿達到60 ℃時加入，充分攪拌。在榛子露原漿達到70 ℃時加入乳化劑，充分攪拌。升溫至80 ℃，在均質機中均質后將飲料灌裝入瓶中。為了盡可能減少營養損失，采取巴氏滅菌法滅菌（90 ℃，15 s）。取出后自然冷卻至室溫，放入冰箱4 ℃下保存即可。

1.5 指標測定方法

每個指標同時做3 組平行，取3 組平行的平均值為最終數據。

（1）L*、a*、b*：參考Keenan 等[15]的方法。常溫條件下，使用色差儀測定。先利用黑板，白板進行校正儀器，稱取2 mL 榛子露樣品于透明容器中，平鋪開來，放入便攜式色差儀中蓋上蓋子，按下測量鍵讀取顏色數值，記錄所測的L*值、a*值、b*值。

（2）pH：用臺式酸度計測量。將電極從保護液中取出，用蒸餾水沖洗。將探頭深入到榛子露中，pH 數值顯示不變后記錄數據，進行下一個樣品測定時，用蒸餾水對探頭反復沖洗至pH 回到中值。

（3）黏度：采用DHR-1 流變儀，在25 ℃室溫條件下測定榛子露表觀黏度，取適量榛子露平鋪在平面臺上，用硅油封邊，防止外流。參數設置：夾具為40 mm 平行板，珀爾帖板鋼；平衡時間60 s，持續時間240 s，剪切速度從0.1～100.0 s-1，每數量級點數100。

（4）透光率：取用蒸餾水稀釋100 倍的榛子露樣品，在波長750 nm 的情況下，用紫外可見分光光度計測定透光率。透光率越小，表示產品的穩定程度越好。

（5）蛋白質含量測定：采用考馬斯亮藍G-250的方法。以牛血清蛋白為標準品，參考年國芳等[16]的方法繪制標準曲線、處理榛子露樣品。根據樣品在595 nm 處的吸光值，對照標準曲線確定各榛子露樣品的蛋白質含量。

（6）脂肪含量：參照GB/T 5009.6-2016，索氏提取法[17]。

（7）平均粒徑：參考栗昇[18]的方法。

（8）可溶性固形物：折光儀法。

（9）離心沉淀率：參考趙福利[19]的方法，離心沉淀率按照公式（1）計算。

式中：

D——離心沉淀率，%，

W0——10 mL 離心管質量，g；

W1——10 mL 樣品質量，g；

W2——沉淀物與離心管總質量，g。

（10）離心懸浮比：將放置一段時間的樣品,分別精確稱取上層及底層10 g，并在3 000 r/min 離心15 min，然后稱量其離心沉淀量，計算離心懸浮比。離心懸浮比可以快速反映出整體顆粒懸浮分布的均勻性，該值越高，表明自然分層率越低，飲料越穩定。離心懸浮比按照公式（2）計算。

式中：

E——離心懸浮比；

X1——上層沉淀量，g；

X2——下層沉淀量，g。

（11）穩定值：參考徐嘉一[20]的方法。采用公式（3）計算穩定值。R≤1，越接近1，穩定性越好。

式中：

R——穩定值；

A前——離心前的吸光度；

A后——離心后的吸光度。

1.6 數據分析

利用Excel 2021 匯總數據，標準化處理，IBM SPSS 21 進行數據描述性、相關性、主成分分析。Origin 2021 制作相關性分析熱圖。利用SPSS AU在線網站進行層次分析，確定指標權重。

2 結果與討論

2.1 榛子露指標品質特性分析

從表2 中可以看出，樣品的a*、b*、離心沉淀率、蛋白質、脂肪、平均粒徑、黏度的變異系數均大于10%，表明指標在樣品間有較大差異，即說明了所選取樣品的廣泛性。再對比指標的均值和中位數，發現指標的兩數值都十分接近，其中，pH、可溶性固形物、蛋白質的兩數值相等，即表明存在較少的異常數據。結合上述分析兩點，說明了所選取樣品的普遍性和獨立性[21]。

圖2 榛子露Fig.2 Hazelnut milk

表2 榛子露評價指標測量值的分布情況Table 2 Distribution of measured values of each index of hazelnut milk

2.2 榛子露綜合品質評價模型的建立

2.2.1 榛子露指標間相關性分析

相關性分析是指對兩個或多個具備相關性的變量元素進行分析，從而衡量兩個變量因素的相關密切程度。它要求相關性的元素之間需要存在一定的聯系或者概率。質量是一個綜合性概念，是多因素共同作用的結果[22]。為實現對榛子露多角度、全方面的綜合評價，選取了感官品質（L*、a*、b*）、理化與營養品質（pH 值、可溶性固形物、蛋白質、脂肪、平均粒徑、黏度）、加工品質（離心沉淀率、離心懸浮比、穩定值、透光率）三方面指標。由于指標選取較多及指標間存在共線關系[23]，首先對指標進行相關性分析，為后續指標篩選提供理論基礎，結果如圖3 所示。

圖3 產品指標相關性分析熱圖Fig.3 Heat map of correlation analysis of hazelnut milk index

感官指標中的L*與可溶性固形物呈顯著正相關，相關系數為0.514（P＜0.05）。b*與蛋白質呈顯著負相關，相關系數為-0.450（P＜0.05）；加工品質指標的離心沉淀率與離心懸浮比、穩定值、蛋白質、脂肪都呈顯著負相關，相關系數依此是-0.918、-0.890、-0.910、-0.954（P＜0.01）；而與透光率、平均粒徑、黏度呈顯著正相關，相關系數依此是0.904、0.913、0.948（P＜0.01）；理化與營養指標中的蛋白質與脂肪呈顯著正相關，平均粒徑與黏度呈顯著正相關。蛋白質、脂肪與平均粒徑、黏度兩兩都呈顯著負相關，相關系數依此為-0.874、-0.924、-0.912、-0.956（P＜0.01）。

2.2.2 主成分分析

榛子各指標間存在著相互影響，簡單的相關性分析難以直接反映出產品品質與指標間的關系。為了簡化模型，需要對指標進行取舍，篩選出包含信息多、涵蓋范圍廣的核心指標。主成分分析結果如表3所示。從表3 中可以看出累積方差貢獻率逐漸減小，前3個主成分的累計方差貢獻率達到82.00%＞80%，即其所含信息占總體信息的82.00%[24]；且特征值都大于1[25]，主成分選取的兩個原則均滿足。碎石圖表示的信息是所提取因子數與其他剩余因子的區別度（圖4），斜率與區別度成正比。碎石圖的走勢也很好的表明了表3 方差累積貢獻率的情況。

圖4 碎石圖Fig.4 Scree plot

表3 各主成分的特征值與方差貢獻Table 3 Eigenvalue and cumulative contribution of evaluation factors

經旋轉處理后，各變量載荷值在不同主成分上趨向于兩極分化，可更好的觀察出解釋變量與各主成分之間的關系。載荷值越大，表明對該主成分越重要[26]（表4）。核心評價指標的篩選應遵循：指標具備相對的獨立性；有一定的變異系數[27]。此外，基于前三個主成分構建了主成分三維載荷圖（圖5）。

圖5 主成分因子三維載荷圖Fig.5 Three-dimensional loading diagram of principal component factors

表4 主成分因子載荷矩陣Table 4 Principal component factor loading matrix

第一主成分包括離心沉淀率、離心懸浮比、穩定值、透光率、蛋白質、脂肪、平均粒徑、黏度。特征值為7.66，方差貢獻58.91%，包含理化與營養、加工品質的多個指標。榛子露作為植物蛋白飲料其核心評價指標是蛋白質、脂肪含量豐富度。加之離心沉淀率與平均粒徑、黏度呈顯著正相關、與蛋白質、脂肪呈顯著負相關。因此，選取離心沉淀率、蛋白質、脂肪作為第一主成分的代表指標。

第二主成分包括L*、可溶性固形物，方差貢獻率為13.67%。L*與可溶性固形物在0.05 水平上顯著正相關?？扇苄怨绦挝锸侵敢后w或流體食品中所有溶于水的化合物的總稱。包括糖、酸、維生素、礦物質等。故選取可溶性固形物代表第二主成分。

第三主成分包括a*、b*、pH，方差貢獻率為9.417%。各榛子露樣品pH 值浮動幅度不大，維持在一個相對穩定的趨勢，變異系數小于10%。b*與蛋白質在0.05水平顯著負相關。為全方位評價榛子露，選取指標要盡可能全面覆蓋，可以代表絕大多數信息。且上述第一、二主成分選取的代表指標中不含感官評價指標，最終確定第三主成分指標為b*。

綜上所述，將榛子露的綜合評價指標簡化為離心沉淀率、蛋白質含量、脂肪含量、可溶性固形物、b*，五項。

2.2.3 核心指標層次分析

各評價指標的品質特性差異明顯，應先判斷指標屬性為正向、中性、還是反向的[28]，繼而確定評價指標的理想值X0（表5）。離心沉淀率為反向指標，值越小表示產品越穩定；中性指標只有可溶性固形物；b*、脂肪、蛋白質是正向指標，值越大越好。為消除指標間不同量綱及數量級的影響，對核心指標數據進行正向化、歸一化處理[29]。標準化結果如表5 所示。

表5 理想值和核心評價指標標準化處理結果Table 5 Ideal value and core evaluation index standardized processing results

利用層次分析法中的1～9 比例標度法，對篩選出的5 項核心評價指標（b*、可溶性固形物、離心沉淀率、脂肪、蛋白質）構建5 階判斷矩陣進行層次分析研究（表6），分析得到特征向量分別為0.360、0.546、0.714、1.383、1.998；權重對應的分別是：7.198%，10.916%，14.271%，27.657%，39.959%。除此之外，該判斷矩陣通過了合理滿意一致性檢驗（CR＜0.1）[27]，綜合上述分析得到榛子露綜合品質評價模型：Y=0.071 98b*+0.109 16×可溶性固形物+0.14271×離心沉淀率+0.276 57×脂肪+0.399 59×蛋白質。

表6 層次分析和一致性檢驗結果Table 6 Analytic hierarchy process and consistency test results

2.3 榛子原料適宜性分類

將樣品相關指標數據標準化處理后代入模型，計算綜合品質得分（表7）。由于榛子原料品質與榛子露產品質量有顯著正相關性，榛子露綜合品質評價結果可以作為評價不同品種榛子加工榛子露適宜性評價標準[30,31]。

表7 榛子露綜合品質得分及排序Table 7 Comprehensive quality score and ranking of hazelnut milk

首先僅以綜合品質得分排序來看。17 號（南部安徽遼榛9 號）以0.92 得分排序第一。4、5、6、11、21 號榛子樣品綜合得分均大于0.6，適合制備榛子露。1、3、8、10、13、14、20 樣品的綜合得分在0.4～0.6 范圍內，也基本滿足制備榛子露的基本需求，7、9、15、16、18、19 得分不足0.4，在這里不建議加工制備榛子露，可進行其它深加工產品的候補原料品種（表8）。

表8 榛子樣品加工適宜性分類Table 8 Classification of processing suitability of hazelnut samples

若從整體來看，所有樣品綜合得分在0.1～0.92之間，極值差高達0.80。綜合得分大于0.6 的有8份參試樣品，0～0.6 范圍內的有13 份參試樣品。排序前10 的參試樣品中，來自北部栽培區的樣品占了60%的比例。涉及到的榛子品種有6 種，其中多為遼榛3 號。由此可見，加工榛子露的榛子原料要從北部栽培區選取，品種建議采用遼榛3 號。這與李亮等[32]的研究結果類似。排名后10 的樣品中，中部、南部、干旱栽培區占據了80%，僅有的4 份干旱地區的榛子樣品有3 份在最后10 名中。并且，排序最后的是18 號干旱新疆玉墜，綜合得分較低。因此不建議采用干旱地區的榛子原料加工榛子露產品。排序后10 的榛子品種還較為混亂，平歐、達維、玉墜、遼榛2、3、5、6、7 號都有所涉及。出現上述這種情況的原因，可能還是要歸根于栽培區的氣候環境等因素。

為區別各榛子原料加工榛子露的適宜性，在榛子露綜合品質得分基礎上進行K-均值聚類分析（圖6）。在歐式距離為10 時，樣品被劃分為四類，7、8、9、13、15、16、19 號為第Ⅰ類群，18 號單獨為第Ⅱ類群，第Ⅲ類群有10 個樣品，第IV 類群包括2、12、17 號。綜合聚類分析的最優分割等多方信息考量下[33]，給出榛子加工榛子露適宜性評價建議（表8）。建議選用北部栽培區的遼榛3 號加工榛子露產品，不建議選用干旱栽培區的榛子原料加工榛子露，可作為其他榛子深加工產品的考慮，如榛子油、榛子面條等。

圖6 聚類分析樹狀圖Fig.6 Cluster analysis tree graph

3 結論

結合相關性、主成分分析將榛子露的13 項評價指標簡化為離心沉淀率、蛋白質含量、脂肪含量、可溶性固形物、b*，5 項。層析分析確定各指標權重為：b*（7.198%），可溶性固形物（10.916%），離心沉淀率（14.271%），脂肪（27.657%），蛋白質（39.959%）。得到榛子露綜合品質評價模型：Y=0.071 98×b*+0.109 16×可溶性固形物+0.142 71×離心沉淀率+0.276 57×脂肪+0.399 59×蛋白質。南部安徽遼榛9 號（17 號）以0.92 綜合得分排序第一，通過聚類分析確定綜合得分值的最優分割，結合多方信息，最終推薦北部栽培區的遼榛3 號作為加工榛子露的原料，干旱栽培區的榛子原料不建議制備榛子露，可做其它榛子深加工產品的考慮。