包装开心果种子的脉冲光处理：对储存过程中微生物及品质参数的影响

《Food Bioscience》：Pulsed light treatment of packaged pistachio seeds: impact on microbiological and quality parameters with storage

脉冲光处理可有效降低开心果的微生物污染，尤其是单层包装样本经30-60秒处理后细菌总数显著减少，但对酵母和霉菌抑制效果有限。处理后样品的物理化学性质（水分、叶绿素、颜色）未受明显影响，长期储存（12个月）后处理组的过氧化值显著低于对照组，表明脉冲光具有抗氧化保护作用，同时未改变总酚含量。研究证实脉冲光处理是一种安全有效的非热加工技术，适用于开心果的微生物控制与品质保持。

　　
本研究针对开心果（Pistacia vera）的微生物污染控制及品质保持问题，首次系统评估了脉冲光（PL）处理对预包装开心果的影响，并探讨了长期储存后的变化。实验表明，PL处理在有效降低细菌数量的同时，对开心果的物理化学品质和感官特性影响有限，且其保护作用可维持至少12个月。

### 1. 研究背景与问题提出
开心果作为全球主要坚果产品，其加工与储存面临两大核心挑战：**微生物污染控制**与**品质保持**。传统热处理虽能有效灭活微生物，但会导致油脂氧化酸价上升、色泽改变等问题。据文献记载，未处理的开心果中沙门氏菌等致病菌的存活时间可达12个月以上（Kimber et al., 2012），而干燥不足或储存条件不当会促进霉菌滋生，产生具有毒性的黄曲霉毒素（Mirabile et al., 2021）。因此，开发一种兼具高效杀菌与品质稳定特性的非热加工技术具有重要应用价值。

### 2. PL处理技术特性与实验设计
研究采用Z-1000脉冲光设备，其发射光谱覆盖200-1100纳米，主要能量集中在270纳米紫外光区域（FDA认证总剂量≤12 J/cm2）。实验创新性地设置了**包装形态变量**（单层/双层/三层）与**处理时长变量**（10/30/60秒），以模拟工业化生产中的不同包装密度场景。样本取自意大利Bronte地区的地理标志产品"Verde di Bronte"，该品种因高叶绿素（绿度）和花青素（红度）含量被欧盟严格规范（ moisture≤6%， a*/b*比值≥1.3）。

### 3. 微生物控制效果分析
- **杀菌效率**：单层包装的PL处理效果最佳，30秒处理后总细菌数降低1.84 log CFU/g，沙门氏菌等致病菌（Enterobacteriaceae）的灭活率超过90%。这种分层效应源于光线穿透性差异——单层样本的光照均匀性最佳，而三层包装因内部遮挡导致杀菌效率下降约30%。
- **抗真菌特性**：PL对霉菌和酵母菌抑制效果有限（单层60秒处理降低1.09 log CFU/g），可能与真菌细胞壁的致密性及对可见光/近红外波段的吸收特性有关。
- **耐储存性**：经12个月常温储存后，所有PL处理样本的微生物指标仍显著优于对照组（p<0.05），表明PL处理后的产品在货架期内的生物安全性得到有效维持。

### 4. 品质保持机制研究
#### 4.1 脂质氧化抑制
- **过氧化值（POV）**：对照组12个月后POV达18.39 meqO?/kg（氧化严重），而PL处理组POV稳定在1.99-6.78 meqO?/kg区间。其中60秒处理的单层样本POV最低（3.64 meq），其机理可能涉及PL对脂氧酶（LOX）的灭活（类似大豆处理研究结论）。
- **酸价变化**：短期处理（30/60秒）使酸价升高4.69-5.67 g/kg，但12个月后所有处理组的酸价趋于稳定（对照组10.31 vs PL组8.77-9.70），表明PL激活的抗氧化防御系统可中和脂质氧化副产物。

#### 4.2 颜色与营养保持
- **光谱特性**：PL处理未显著改变外部颜色参数（ΔL*<2.5，Δa*/b*<1.5），但内部叶绿素含量因处理时长呈现梯度变化（单层30秒组提升46%，单层60秒组下降19%），可能与光氧化损伤有关。
- **多酚积累**：储存12个月后，PL处理组的总酚含量平均提升1.73倍（对照组1.44倍），这可能与光诱导的植物防御反应增强（如苯丙氨酸解氨酶活性）有关，且未出现感官负面效应。

### 5. 技术经济性评估
- **最佳工艺参数**：单层包装结合30秒PL处理（1L30）在杀菌效率、品质保持和成本间取得平衡。该方案使总细菌数降低至1.32 log CFU/g（p<0.05），同时保持酸价在安全范围内（4.71 g/kg）。
- **包装影响**：双层样本的POV较单层高26%，可能与光线散射造成的局部温度升高有关；三层包装虽能降低热量传递（较单层降温3-5℃），但杀菌效率下降约15%。

### 6. 应用前景与改进方向
本研究证实PL技术可作为替代热处理的新方案，尤其适用于需要保持原有风味和营养成分的高端坚果产品。建议后续研究聚焦于：
1. **动态剂量优化**：结合光谱分析（200-1100nm）确定特定波长对开心果的靶向杀菌机制
2. **包装材料改进**：测试可降解PL薄膜对内部微环境的影响
3. **储存条件协同**：探究4℃低温储存与PL处理的联合效应

### 7. 地理标志产品保护
研究特别验证了PL处理对"Verde di Bronte"地理标志产品的适应性。处理后样本的叶绿素a/b比值（0.9-1.8）均符合欧盟≥1.3的标准，且红度参数（b*值）波动幅度控制在±10%，有效维持了该产品的特色外观和品质认证要求。

该研究为坚果加工行业提供了重要的技术参考，证实脉冲光技术能在不牺牲产品风味和营养的前提下实现微生物安全控制，特别适用于高附加值地理标志产品的加工场景。后续研究可进一步探索不同光谱组合（如UV-C与近红外结合）对开心果抗氧化成分的影响机制。