超声-臭氧协同处理对草莓-哈密瓜功能饮料中螺旋藻和橙皮提取物活性成分的保鲜机制研究

为解决传统热杀菌和化学防腐剂对清洁标签功能饮料活性成分的破坏问题，研究人员创新性地采用超声(US)、臭氧(OZ)及其协同处理(UOT)技术，对富含Spirulina platensis和橙皮提取物的草莓-哈密瓜复合饮料进行非热杀菌。研究发现UOT处理能最佳保留总酚(331.83 mg GAE/100mL)、总黄酮(123.49 mg QE/100mL)等活性物质，将保质期延长至60天，为清洁标签饮料工业提供了可持续解决方案。

　　

随着消费者对清洁标签(clean-label)和功能性饮料需求的快速增长，传统热杀菌技术导致的营养素降解问题日益凸显。化学防腐剂虽然能延长保质期，但可能引发健康隐患。草莓-哈密瓜复合饮料富含热敏感的生物活性成分，如何在不使用添加剂的前提下实现有效保鲜，成为食品工业面临的重大挑战。

巴基斯坦费萨拉巴德地区的研究人员创新性地将超声(ultrasonication, US)和臭氧(ozonation, OZ)技术相结合，开发出一种富含Spirulina platensis藻粉和橙皮提取物的新型功能饮料。研究团队采用天然低共熔溶剂(NADES)辅助超声提取技术，从原料中高效获取了总酚含量达36.51 mg GAE/g的橙皮提取物。通过对比传统巴氏杀菌(90°C/1min)、单独US(300W,25kHz,10min)、单独OZ(30mg/L,1L/min,10min)以及协同处理(UOT，各5min)的效果，发现非热技术能显著优于热处理。

关键技术包括：1)采用NADES-UA提取生物活性物质；2)建立多指标评价体系(理化、微生物、感官等)；3)应用主成分分析(PCA)解析处理效果。

3.1 提取物表征
UAE-NADES提取的Spirulina platensis显示出655.40 mg/g的蛋白质含量，橙皮提取物则富含36.51 mg GAE/g的总酚，为饮料提供了天然抗菌和抗氧化基础。

3.2 体外消化率
UOT处理样品消化率达91.20%，显著高于热处理(87.97%)，证实非热技术更利于营养释放。

3.3 感官特性
UOT在总体接受度(7.82分)和风味保留方面最优，热处理导致明显的风味劣变(6.34分)。

3.4 理化稳定性
贮藏60天后，UOT样品pH仅从4.81降至4.56，总可溶性固形物(TSS)保持在11.38°Brix，显著优于对照组的9.50°Brix。

3.5 生物活性物质
UOT使总酚保留量达331.83 mg GAE/100mL，较对照组(207.15 mg)提升60%；DPPH自由基清除率保持在54.07%，证实抗氧化活性得到有效保护。

3.6 酶活性控制
UOT将果胶甲酯酶(PME)、多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)活性分别抑制至20%、18%和12%，显著延缓了酶促褐变。

3.7 微生物安全
60天贮藏后，UOT处理样品的总菌落数仅2.32 Log CFU/mL，而对照组已超出可计数范围，证明其持久的抗菌效果。

该研究证实，超声-臭氧协同处理通过物理细胞破碎和氧化应激的双重机制，在不使用化学添加剂的情况下，实现了清洁标签饮料的活性成分保留与微生物安全控制。这种"绿色"加工技术为功能性食品工业提供了新思路，既能满足消费者对清洁标签的需求，又解决了热敏感产品保鲜难题。研究结果发表于《Ultrasonics Sonochemistry》，为相关产业技术升级提供了重要参考。