脉冲喷雾干燥技术在婴幼儿食品中的应用：从食品安全角度评估微生物灭活与化学污染物控制

为解决婴幼儿食品中沙门氏菌污染风险及传统喷雾干燥技术效率低下的问题，研究人员开展脉冲喷雾干燥(PSD)技术评估，证实非致病性Pediococcus acidilactici ATCC 8042可作为沙门氏菌的保守替代菌株，PSD在80-110°C出口温度下实现2-4 log微生物灭活，HMF和丙烯酰胺含量与商业产品相当，为婴幼儿食品安全生产提供新技术方案。

　　

婴幼儿食品的安全问题一直是全球关注的焦点，尤其是沙门氏菌(Salmonella)和阪崎肠杆菌(Cronobacter sakazakii)等病原体在谷物基食品(CBF)和婴幼儿配方奶粉(PIF)中的污染风险。传统喷雾干燥技术虽然广泛应用，但存在能耗高、处理粘度范围有限等问题。更令人担忧的是，热加工过程中产生的5-羟甲基糠醛(HMF)和丙烯酰胺等化学污染物，可能对婴幼儿健康造成潜在威胁。

针对这些挑战，西班牙农业食品研究与技术研究所(IRTA, Institute of Agrofood Research and Technology)的科研团队在《Future Foods》发表了一项创新研究。他们系统评估了脉冲喷雾干燥(Pulse Spray Drying, PSD)这项新兴技术在婴幼儿食品加工中的应用潜力。PSD技术通过每分钟3000次的热空气波(350-400°C)实现快速干燥，不仅能处理高粘度(达16,000 mPa·s)物料，其能效(2604 kJ/kg水蒸发)也显著优于传统喷雾干燥(4500-11,500 kJ/kg)。

研究人员首先通过实验室规模实验，评估了非致病性Pediococcus acidilactici ATCC 8042作为沙门氏菌替代菌株的适用性。研究采用热灭活动力学模型，在三种水分活度(a_w 0.45、0.75、0.98)条件下测试了CBF和PIF中两种微生物的耐热性。随后在PSD中试设备上，以80-110°C不同出口温度处理接种替代菌的食品基质，检测微生物灭活效果，并采用UPLC-MS/MS分析HMF和丙烯酰胺含量。

3.1. 不同条件下P. acidilactici和沙门氏菌的热灭活动力学

研究发现P. acidilactici在低a_w(0.45)的CBF中表现出更强的热抗性，60-65°C时的D_T值超过100分钟，而沙门氏菌不足5分钟。在PIF基质中，P. acidilactici的D_T值平均是沙门氏菌的4.42倍，偏差因子(B_f)计算证实其作为保守替代菌的可靠性。

3.2. P. acidilactici作为沙门氏菌非致病性替代菌的验证

线性回归分析显示两者logD_T值呈显著相关(R2=0.604-0.877)，斜率接近1，证实P. acidilactici能可靠预测沙门氏菌灭活效果，尤其适用于中试规模验证。

3.3. PSD处理中P. acidilactici的存活情况

PSD在95-110°C出口温度下对CBF实现1.8-4.1 log灭活，PIF在80-100°C实现1.4-3.6 log灭活。值得注意的是，采样位置(主干燥室或旋风分离器)对灭活效果无显著影响，这简化了工业化生产的质量控制流程。

3.4. PSD过程中化学污染物的形成

CBF中HMF含量随温度升高而增加，110°C处理45分钟的主干燥室样品达0.34 mg/kg，但仍低于商业产品报道值(0.57-16.6 mg/kg)。PIF中HMF维持在0.14 mg/kg，与优质商业产品相当。丙烯酰胺在CBF中含量为119.5 μg/kg，虽低于欧盟婴幼儿饼干标准(150 μg/kg)，但超过谷物基食品基准(40 μg/kg)，提示需要进一步优化工艺。

这项研究首次系统评估了PSD技术在婴幼儿食品加工中的综合安全性。研究证实P. acidilactici ATCC 8042是验证沙门氏菌灭活效果的可靠替代菌，解决了病原体在中试规模实验中的生物安全限制问题。PSD技术展现出的高效微生物灭活能力(2-4 log)与可控的化学污染物水平，为婴幼儿食品工业提供了兼具安全性与能效的新型干燥方案。特别是对粘度高达16,000 mPa·s的半液态物料处理能力，拓展了传统喷雾干燥的应用边界。未来研究可进一步优化PSD参数，在确保微生物安全的同时，降低丙烯酰胺等有害物质的生成，为制定婴幼儿食品新型干燥技术标准提供科学依据。