超高压静电场对山楂酱流变特性调控与微生物灭活的协同机制研究

为解决热杀菌技术对软质食品凝胶特性及营养品质的破坏问题，中国研究人员创新性采用超高压静电场灭菌技术(UVEFS)，系统评估其对山楂酱流变参数(G'=1902Pa)、微生物灭活率(>90%)及酚类物质保留率(TPC提升2%)的影响，为黏稠态食品非热加工提供新技术路径。

　　

研究背景
水果制品加工中长期存在"杀菌-品质"难以兼得的行业痛点。传统热杀菌技术(如巴氏杀菌)虽能有效灭活微生物，却会导致黏稠态食品如果酱出现维生素损失、凝胶网络破坏等问题。以山楂酱为例，其核心功能成分果胶(pectin)在高温下易降解，直接影响产品的流变学特性(rheological properties)和口感。近年来，非热加工技术如高压处理(HPP)、脉冲电场(PEF)等虽能部分解决上述问题，但仍存在设备成本高、处理效率低等缺陷。

中国农业科学院农产品加工研究所团队在《Innovative Food Science》发表的研究，首次将超高压静电场灭菌技术(Ultra-high-voltage electrostatic field sterilisation, UVEFS)应用于山楂酱加工，通过对比水浴杀菌(WBS)、微波杀菌(MWS)、射频杀菌(RFS)等传统方法，系统解析了60kV静电场对食品基质的多尺度作用机制。

关键技术方法
研究采用连续式UVEFS处理系统(5g/min流速)，结合流变仪测定储能模量(G')/损耗模量(G")、质构分析仪评估凝胶强度，并通过平板计数法检测微生物存活率。实验设置未处理组(NT)、WBS(85℃/30min)、MWS(800W/90s)、RFS(27MHz/5min)四组对照，分析TPC(总酚含量)、ABTS自由基清除率等品质指标。

研究结果
1. 流变学特性
UVEFS处理组展现出显著增强的黏弹性网络：储能模量G'(1902Pa)较热处理组平均提高42%，损耗模量G"(718Pa)表明更优的能量耗散特性。幂律模型显示其稠度系数K(310Pa·sⁿ)达到WBS组的1.8倍，证实静电场能促进果胶分子间交联。

2. 微生物灭活效应
UVEFS对霉菌/酵母的杀灭效果达1.78logCFU/mL，致死率超90%。电镜观察显示，静电场通过破坏微生物细胞膜电位实现非热杀菌，避免了热处理导致的芽孢激活现象。

3. 品质保持优势
独特的是，UVEFS组TPC反提升2%，而热处理组平均下降15%。色差分析(ΔE=1.32)证实其色泽稳定性优于MWS组(ΔE=4.56)。静电场的低温特性有效保留了抗坏血酸等热敏成分。

结论与意义
该研究揭示了静电场通过调控果胶-水分子相互作用增强凝胶强度的新机制：高压电场诱导的偶极取向效应使水结合能力提升19%，形成更致密的三维网络。作为首个将UVEFS应用于高黏度食品体系的研究，其开发的处理参数(60kV/5g/min)为果酱、果蔬泥等产品提供了工业化应用模板。这种"冷杀菌"技术可同步实现食品安全与品质提升的双重目标，对开发功能性食品加工装备具有重要指导价值。