葡萄汁中霉菌毒素降解的脉冲电场与超声技术联合应用研究

【字体: 时间:2025年05月19日 来源:Applied Food Research 4.5

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  为解决葡萄汁中霉菌毒素(如 AFB1、AFB2、OTA、ENNB、ENNB1)污染问题,研究人员开展脉冲电场(PEF)与超声(USN)联合降解霉菌毒素的研究。结果显示,ENNB1 reduction 达 48%,ENNB 达 36%,OTA 达 21%,AFB1 和 AFB2 各达 15%。该技术为食品工业提供新方向。

  葡萄汁凭借丰富的酚类化合物,在市场上占据越来越大的份额,这些酚类化合物与预防心血管疾病和癌症等健康功效息息相关。然而,相关研究表明,葡萄汁中存在霉菌毒素,给消费者健康带来了重大风险。霉菌毒素是某些丝状真菌在特定温度和湿度条件下产生的次级代谢产物,广泛存在于食品链中,尤其是植物源性食品,像曲霉属、镰刀菌属和青霉属等真菌产生的毒素,如黄曲霉毒素 B1(AFB1)、黄曲霉毒素 B2(AFB2)、赭曲霉毒素 A(OTA)、恩尼菌素 B(ENNB)和恩尼菌素 B1(ENNB1)等,它们具有肾毒性、肝毒性、致癌性等多种危害,严重威胁着公众健康。随着消费者对食品营养、安全和环境影响的关注度不断提高,开发既能有效降解霉菌毒素,又不影响产品感官和营养品质的环保型技术成为当务之急。
在此背景下,西班牙相关研究机构的研究人员开展了脉冲电场(PEF)与超声(USN)技术联合应用于葡萄汁中霉菌毒素降解的研究,该研究成果发表在《Applied Food Research》。这项研究对于保障葡萄汁的食品安全、推动食品加工技术的绿色化发展具有重要的现实意义。

研究人员主要采用了以下关键技术方法:首先,制备葡萄汁样本并分别添加浓度为 100 μg/L 的 AFB1、AFB2、OTA、ENNB 和 ENNB1;然后,利用分散液液微萃取(DLLME)技术从处理后的样本和未处理的对照样本中提取霉菌毒素;最后,通过液相色谱 - 串联质谱(LC-MS/MS)对霉菌毒素进行定量分析。同时,设置了合理的实验参数,如 PEF 处理采用 30 kV 电压、3 kV/cm 场强、500 kJ/kg 比能等,USN 处理使用 20 kHz 频率、100 W 功率、50°C 温度及 30 min 处理时间等,并进行了三次重复实验以确保结果的可靠性。

研究结果


霉菌毒素降解效果


研究发现,PEF 与 USN 联合处理对葡萄汁中的霉菌毒素具有显著的降解效果。其中,ENNB1 的降解率最高,达到了 47.88%,ENNB 的降解率为 35.91%,且两者的降解效果具有统计学显著性(p ≤ 0.01);OTA 的降解率为 20.63%,处于中间水平;AFB1 和 AFB2 的降解率相对较低,分别为 14.73% 和 14.97%。通过对比处理前后的霉菌毒素浓度及色谱图,进一步验证了联合处理对霉菌毒素的降解作用。

与其他技术的比较


与高压处理(HPP)等其他非热技术相比,PEF 和 USN 联合处理在霉菌毒素降解方面表现出一定的优势。例如,HPP 处理在类似条件下对霉菌毒素的降解率通常在 7%-75% 之间,而 PEF 和 USN 联合处理对 ENNs 等霉菌毒素的降解率更高。这可能是由于 PEF 的电穿孔作用和 USN 的空化效应协同作用,能够更有效地破坏霉菌毒素的分子结构,从而提高降解效率。

研究结论与讨论


本研究表明,脉冲电场(PEF)与超声(USN)联合处理技术在葡萄汁霉菌毒素降解方面具有显著的应用潜力。该技术能够有效降低葡萄汁中 AFB1、AFB2、OTA、ENNB 和 ENNB1 等多种霉菌毒素的含量,其中对新兴霉菌毒素 ENNB 和 ENNB1 的降解效果尤为突出。同时,作为一种可持续的非热技术,PEF 和 USN 联合处理对葡萄汁的营养和感官品质影响极小,符合现代食品加工对环保、安全和高品质的要求。

研究结果为食品工业提供了一种新的霉菌毒素控制策略,有助于推动绿色食品加工技术的发展。然而,目前对于 PEF 和 USN 联合处理降解霉菌毒素的作用机制尚不完全明确,仍需进一步研究。此外,该技术在实际生产中的应用效果、成本效益以及与其他食品加工工艺的兼容性等问题也需要更多的研究来验证。尽管如此,本研究为开发高效、环保的食品毒素降解技术奠定了基础,具有重要的理论和实际应用价值。

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