有机酸浓度能否预测草莓果泥中酵母和霉菌的生长？生物保鲜策略的模型构建与验证

【编辑推荐】为开发无添加剂的健康食品保鲜方案，法国INRAE团队通过建模评估有机酸(OAs)对草莓果泥中腐败酵母/霉菌的抑制效果，测定乳酸/乙酸/丙酸/山梨酸/苯甲酸的最小抑菌浓度(MIC/LIC)，发现山梨酸抑菌效果最佳，但发酵蔬菜汁因含其他成分导致OA预测偏差，为生物保鲜策略优化提供新思路。

　　

在追求健康饮食的浪潮中，消费者对无添加剂食品的需求日益增长，而水果制品因富含营养成为微生物滋生的温床。草莓果泥作为典型的高糖酸性食品，常面临酵母和霉菌腐败的挑战。传统化学防腐剂虽有效却不符合健康趋势，生物保鲜（Biopreservation）技术因此备受关注。然而，现有研究多聚焦于保鲜效果验证，缺乏系统性策略设计，尤其是有机酸（Organic Acids, OAs）浓度与微生物抑制的量化关系尚不明确。

法国国家农业食品与环境研究院（INRAE）联合阿维尼翁大学SQPOV实验室的Clarisse Breard团队，在《International Journal of Food Microbiology》发表研究，首次构建了草莓果浆腐败微生物生长的预测模型。研究人员选取代表性腐败菌株——包括草莓常见病原菌Saccharomyces uvarum、Botrytis cinerea及从变质果泥中分离的5种酵母，测定乳酸、乙酸、丙酸、山梨酸（Sorbic acid）和苯甲酸的最小抑制浓度（Minimum Inhibitory Concentration, MIC）和最低抑菌浓度（Least Inhibitory Concentration, LIC）。通过合成草莓培养基（SSM）和真实果泥的对比实验，验证模型预测能力，并探究发酵蔬菜汁的抑菌机制。

关键技术包括：（1）采用梯度稀释法测定OAs的MIC/LIC；（2）基于SSM构建微生物生长动力学模型；（3）比较模型预测值与实际草莓果泥中微生物生长速率的差异；（4）分析发酵蔬菜汁中非OA成分的抑菌作用。

【研究结果】

1. 1.

   有机酸抑菌效能排序

   山梨酸对所有测试菌株表现出最强抑制（MIC比乳酸低3个数量级），而乳酸效果最弱。这与文献报道的OAs解离常数（pK_a）特性相符，证实酸性环境下非解离态OAs更易穿透细胞膜。

2. 2.

   模型验证表现

   在SSM中仅1%的观测值比预测生长快（误差范围20%），实际果泥中该比例为10%，表明模型具有保守性优势。但pH和糖分等基质特性会影响OAs解离平衡，提示需引入理化参数修正。

3. 3.

   发酵蔬菜汁的"黑箱效应"

   尽管其OA含量与模型预测抑菌水平相当，实际抑菌活性显著偏低。推测其中多酚或肽类物质可能干扰OAs作用通路，需通过代谢组学进一步解析。

【结论与意义】

该研究首次量化了OAs对草莓果泥腐败微生物的抑制阈值，建立的预测模型为生物保鲜剂配方设计提供工具。但发酵蔬菜汁的"增效-拮抗"效应揭示，单纯依赖OA浓度无法准确评估复杂基质中的生物保鲜效果。未来需整合代谢物组学与机器学习，构建多参数预测体系。这项成果不仅为水果制品保鲜工艺优化奠定基础，更为"清洁标签"食品开发提供新范式。