杏仁果肉的非热保鲜：脉冲电场对微生物灭活作用的影响及品质特性的提升

《Journal of Food Engineering》：Non-thermal preservation of almond pulp: Microbial inactivation dynamics and quality attributes enhanced by pulsed electric field

高压脉冲电场（PEF）可有效灭活杏仁乳中的微生物并保持其品质，在19-25 kV电压和不同脉冲间隔下达到商业无菌标准，同时显著优于传统热处理对风味、颗粒大小和颜色的影响。

　　

作者：王宇 | 马思睿 | 刘俊驰 | 段家琪 | 徐怀德 | 常正仕 | 王俊

中国陕西省杨陵市西北农林科技大学食品科学与工程学院，邮编712100

摘要

热灭菌（HT，121°C/20分钟）会通过使蛋白质变性并破坏乳化液来降低杏仁果肉的质量。本研究评估了高压脉冲电场（PEF：3微秒，100赫兹；19–25千伏，间隔30秒）作为非热处理方法在微生物灭活和质量保持方面的效果。结果表明，在特定条件下（19千伏/270秒、22千伏/180秒和25千伏/150秒），PEF能够达到商业所需的灭菌标准（总菌数、霉菌、酵母和大肠菌群均符合要求）。虽然两种处理方法都增加了导电性，但HT处理产生了明显的异味（通过HS-SPME-GC-MS/电子鼻技术检测到），并且颗粒尺寸增大（3.29 ± 0.05微米）。相比之下，PEF处理更好地保留了挥发性风味化合物，使颗粒尺寸显著减小（2.73–2.82微米），颜色变化也较小。PEF在有效灭菌杏仁果肉的同时，对关键质量属性（风味、颗粒尺寸、颜色）的负面影响明显小于传统HT处理，显示出其在质量保持方面的优越性。

引言

杏仁既是一种食品资源，也是一种药用资源，富含脂质、蛋白质、维生素和矿物质。其蛋白质含量约为25%，是高质量植物蛋白的宝贵来源（Bernoussi等人，2024年）。除了丰富的宏量营养素外，杏仁还含有多种具有健康促进作用的生物活性化合物（Wang等人，2025年）。杏仁果肉是最常见的杏仁加工副产品之一，深受消费者欢迎。作为一种植物蛋白饮料，杏仁果肉因其独特的香气、顺滑的口感和持久的余味而受到青睐。然而，由于杏仁果肉中含有较高的蛋白质和油脂，容易受到细菌、酵母和霉菌等微生物的污染。此外，不当的加工和储存方法会导致杏仁果肉饮料变质，显著缩短其保质期，因此灭菌成为关键问题（Manzoor等人，2021年）。有效的灭菌方法对于防止微生物生长、保持产品质量以及确保饮料长期安全至关重要。

目前市场上用于杏仁果肉灭菌的主要方法是热灭菌。热灭菌能有效消除微生物，包括潜在的病原体。然而，这种方法也存在局限性，因为热处理可能会影响风味，破坏热敏感的维生素和生物活性化合物等营养成分，从而降低产品质量（Yang等人，2023年）。热灭菌对类似牛奶的乳化液的稳定性有很大影响，在生产植物蛋白饮料时难以保持稳定的稳定性，这已成为大规模统一生产的主要瓶颈（Kaur等人，2025年）。目前常用的方法是通过选择合适的乳化剂来增强饮料系统的稳定性（Tan等人，2021年）。但过量添加食品添加剂可能对人类健康构成风险。

非热加工技术是指不依赖热处理来灭活微生物的食品加工方法。这些方法通过各种物理和生物机制在亚致死温度下抑制或消除微生物和酶的活性（Hassoun等人，2020年）。高压脉冲电场（PEF）是一种创新的非热灭菌技术，能够在不破坏食品原有风味和营养价值的情况下有效灭活微生物，从而克服了传统热灭菌方法的缺点（Manzoor等人，2020年）。现有研究表明，脉冲电场（PEF）技术能够在水果和蔬菜汁以及蛋白饮料等基质中有效灭活微生物，同时对关键质量属性（如营养成分和质地）的影响很小。这表明PEF在保持产品质量方面具有巨大潜力（Zhu等人，2019年；Brito和Silva，2024年；Cavalcanti等人，2023年）。针对牛奶和乳制品的研究也表明，PEF处理可以在不显著改变感官或外观特性的情况下灭活微生物，进一步证明了其作为非热灭菌技术的实用价值（Ding等人，2025年）。这些发现为PEF在食品灭菌中的应用带来了希望。本研究聚焦于使用高压脉冲电场处理的杏仁果肉，旨在探讨不同电压下的处理时间对微生物的影响，并确定最佳处理时长。同时，研究还探讨了PEF处理对灭菌动力学和质量的影响，为杏仁果肉的非热灭菌提供了技术支持。

杏仁果肉的制备与加工

本研究使用了来自中国新疆阿克苏的甜杏仁。选取的杏仁经过随机检查，确保无虫害、疾病、损伤、霉菌或表面缺陷，作为实验材料。杏仁果肉的加工过程基于初步实验确定：先将杏仁在室温下浸泡12小时，然后去皮，并制成杏仁与水比例为1:10的浆液。

灭菌动力学分析

根据植物蛋白饮料的卫生标准（GB 7101-2015）（NHCSAMR，2015年），对杏仁果肉的灭菌动力学进行了分析，检测了总菌数、霉菌、酵母和大肠菌群。结果显示，所有处理组的大肠菌群最可能数（MPN）值均低于3 CFU/mL（表1）。在HT处理组中，总菌数为3 CFU/mL，而霉菌和酵母的数量均为0 CFU/mL，表明微生物生长得到了有效控制。

结论

研究表明，脉冲电场（PEF）技术能有效灭活杏仁果肉中的微生物，且处理时间越长，灭菌效果越显著。PEF处理可使总菌数减少3–4个对数单位，从而部分抑制霉菌和酵母的生长。这确保了杏仁果肉饮料的生产符合安全标准，并具有较长的保质期。此外，PEF处理后的杏仁果肉在风味和颜色方面也表现出良好的保持效果。

作者贡献声明

王宇：撰写初稿，进行研究。 马思睿：方法设计，进行研究。 刘俊驰：资源协调。 段家琪：资源准备。 徐怀德：资源协调。 常正仕：监督指导，概念构思。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。我们声明与所提交的工作无关任何商业或关联利益冲突。

致谢

本研究得到了中国国家重点研发计划（项目编号：2023YFD2201303-1）的支持。作者还感谢西北农林科技大学食品科学与工程学院提供的仪器共享平台在GC-MS分析（周远）和颗粒尺寸分析（马翠翠）方面的帮助，以及中国杨陵西北农林大学生命科学研究核心服务团队在电子鼻分析方面的支持。