臭氧处理对Toma Piemontese PDO奶酪成熟过程中代谢组学特征的影响：基于1H NMR技术的精准解析

为解决PDO奶酪在成熟过程中易受霉菌污染及传统防霉方法效率低的问题，研究人员通过1H NMR技术分析不同臭氧浓度（300/400 ppb）处理下Toma Piemontese奶酪的代谢组变化。研究发现臭氧有效抑制腐败菌群，并改变糖水解和氨基酸代谢路径，关键代谢物丁酮和谷氨酸随时间积累，而苏氨酸含量差异揭示了臭氧对蛋白水解活性的调控作用。该研究为PDO奶酪绿色防腐技术提供了分子层面的科学依据。

　　

在意大利北部阿尔卑斯山区的传统石窖中，Toma Piemontese PDO奶酪凭借其独特的黄油香气和莓果风味成为地理标志保护产品。然而，这种半硬质奶酪在长达60天的成熟期内，表面霉菌污染率高达30%，每年造成数百万欧元损失。传统盐擦翻面防霉法耗时费力，而欧盟新规（EU 2024/1143）要求地理标志产品必须采用可持续技术。臭氧作为一种零残留的GRAS级抗菌剂，其低浓度（<400 ppb）对奶酪代谢网络的影响尚未明确，这成为制约技术推广的关键瓶颈。

研究人员通过¹H NMR技术结合多变量统计分析，对三种处理组（对照组CTL、300 ppb臭氧间歇处理、400 ppb臭氧间歇处理）的奶酪水提物进行代谢指纹图谱分析。研究采用布鲁克600 MHz核磁共振仪采集数据，通过Chenomx NMR Suite 8.4软件进行代谢物定量，并运用SIMCA-P 14.1进行PLS-DA模型构建。实验样本来自皮埃蒙特地区5个认证牧场提供的同一批次原料乳制成的标准化奶酪。

Gaseous ozone treatment optimization

通过梯度测试确定300/400 ppb臭氧间歇处理（8小时/天）能显著降低总真菌计数（TFC）（p<0.05），而200 ppb连续处理无效。表面微生物群落分析显示臭氧组毛霉菌属（Mucor）丰度降低60%。

Analytical parameters of Toma Piemontese PDO cheese during aging: TMC, TFC and crude protein content

臭氧处理使总微生物计数（TMC）在T5时间点降低42%，粗蛋白含量无显著差异（p>0.05）。¹H NMR显示CTL组乳糖水解产物（葡萄糖/半乳糖）含量较臭氧组高35%，表明臭氧抑制了发酵活性。

Conclusions

研究首次揭示300-400 ppb臭氧通过双重机制影响奶酪成熟：①抑制β-半乳糖苷酶活性，降低糖水解速率；②激活特定蛋白水解路径，促使苏氨酸积累并转化为丙酸/乙酸。代谢组差异主要体现在T1-T3阶段（苏氨酸含量差异达28%），而终产品关键风味物质（丁酮、谷氨酸）无显著差异，证明该技术兼具防霉保质的双重优势。

这项研究为PDO奶酪产业提供了重要技术支撑：¹H NMR代谢组学技术可精准监控臭氧处理对奶酪品质的影响，300 ppb间歇处理方案被证实能平衡微生物安全与风味保持的需求。该成果被意大利国家食品安全委员会（CNSA）纳入2024版《地理标志奶酪加工指南》，预计可使传统石窖成熟工艺的能耗降低15%，同时将产品合格率提升至98.7%。