综述：帕斯卡化技术（Pascalisation）在饮料中李斯特菌控制中的应用——有效性、局限性与未来前景

本综述系统探讨了高压加工（HPP）技术作为非热杀菌手段在控制饮料中单核细胞增生李斯特菌（L. monocytogenes）及无害李斯特菌（L. innocua）的应用价值。文章深入分析了压力参数（如400-600 MPa）、处理时间与温度的协同效应，揭示了在酸性基质中的显著杀菌效果及其在植物基饮料中的局限性。同时指出HPP可能诱导细菌进入存活但不可培养状态（VBNC）及抗生素抗性基因（ARG）转移的风险，并提出结合生物保护剂（如nisin）、紫外（UV-C）及臭氧等多技术联用策略是未来提升安全性与经济性的重要方向。

　　

2. 帕斯卡化参数对李斯特菌与无害李斯特菌灭活效果的影响

高压加工（HPP）对饮料中Listeria sp.的杀菌效果高度依赖于关键工艺参数，包括压力水平、处理持续时间、温度以及菌株种类。压力低于300 MPa通常无法有效灭活（≥5 log CFU/mL reduction）李斯特菌，仅能实现部分减菌，且可能导致细菌在储存期间恢复增殖。例如，胡萝卜汁在200 MPa下处理5分钟，细菌数量仍可超过8.00 log CFU/mL。而300–400 MPa的压力范围虽能实现中等减菌效果，却无法完全灭活，尤其在pH中性的蔬菜汁中，细菌存活与再生风险显著。

压力升至400–600 MPa时，杀菌效率大幅提升。工业应用常采用600 MPa，但许多研究表明，400 MPa持续1分钟即可在苹果汁、阿萨伊果汁等酸性饮料中实现＞6 log的减菌效果。值得注意的是，菌株间存在差异性抗压能力：野生型无害李斯特菌（L. innocua）比标准菌株更耐受高压，在甜菜汁中需400 MPa处理10分钟才能完全灭活。

处理时间与温度同样至关重要。较短时间（≤1分钟）仅在较高压力（≥500 MPa）下有效，而较低压力需延长处理时间（如350 MPa需110秒以上）才能达到安全标准。低温（4–8°C）处理可增强杀菌效果并抑制细菌恢复，而结合中等加热的高压热处理（HPTP）能进一步降低所需压力，同时更好地保留饮料感官品质。

2.1. 压力与处理时间的作用

压力是帕斯卡化过程中灭活Listeria sp.的主要因素。≤300 MPa的压力通常无法提供有效消除（以达到≥5 log CFU/mL减少为标准），仅导致部分种群减少，且细菌可能在储存期间恢复。例如，黄瓜汁中应用300 MPa/8分钟，减菌效果＜1 log CFU/mL，而将压力提升至400 MPa（相同时间）可实现5–6 log的减少，具体效果取决于细菌菌株。

400–600 MPa的压力范围显示出更好的微生物消除效率，常用于工业实践。在黄瓜汁中，400 MPa/8分钟的应用使L. monocytogenes Scott A减少了6 log，而RO15菌株仅减少5 log，表明菌株间存在耐药性差异。在水果蔬菜冰沙中，400 MPa/1分钟的应用有效减少了病原体，但较低压力则效果不彰。

大多数研究表明，使用高于500 MPa的压力可完全消除L. monocytogenes和L. innocua，使其低于检测限。例如，苹果汁中561 MPa/110秒可完全减少细菌；椰子水中593 MPa/3分钟将病原体水平有效降至＜1 CFU/mL。

2.2. 帕斯卡化过程中温度的影响

帕斯卡化的有效性还取决于过程温度。低温（4–8°C）下的处理提高了病原体灭活效率，并影响细菌从处理中恢复的能力。研究表明，8°C下应用400 MPa/8分钟（黄瓜汁）可实现5–6 log的L. monocytogenes减少，并进一步降低72小时冷藏期间细菌后续生长的可能性。

另一方面，帕斯卡化过程中的较高温度（＞20°C）既可提高Listeria sp.的消除效率，也可能引起饮料感官品质的变化。例如，45°C下应用300 MPa于浆果冰沙中，相比标准HPP在4°C下，能以更短的处理时间实现5 log的L. monocytogenes减少。然而，较高温度可能导致生物活性成分降解，因此需精确优化HPP过程以保留饮料的健康特性。

3. 帕斯卡化在不同类型饮料中的效率与潜在风险

3.1. 帕斯卡化的效率

帕斯卡化在减少饮料中L. monocytogenes和L. innocua的有效性取决于多种因素，包括饮料类型、pH值、生物活性成分含量（基质化学组成）以及所用工艺参数（压力、保持时间和温度）。低pH产品通常比中性pH饮料表现出更高的细菌灭活效率。

3.1.1. 果汁

果汁是研究帕斯卡化减少L. monocytogenes有效性中最受关注的产品之一。其化学成分，尤其是酸度（pH < 4.5），在HPP对病原体的协同效应中起关键作用。研究表明，苹果汁中应用550 MPa/1分钟可实现完全灭活（＞5 log减少）。类似地，橙汁中401–599 MPa的压力结合87–313秒的处理时间可有效确保微生物安全。

3.1.2. 蔬菜汁

与果汁相比，蔬菜汁的pH值较高，这直接影响帕斯卡化的有效性：300–400 MPa的传统压力通常仅导致部分减少，并允许细菌在储存期间恢复。例如，胡萝卜汁中200 MPa不足以显著减少L. monocytogenes，而500–600 MPa可实现完全灭活。黄瓜汁也需要高于400 MPa的压力才能实现足够的减少。

3.1.3. 冰沙与其他产品

果蔬菜冰沙由于其高粘度（来自悬浮的膳食纤维和其他生物活性成分），可抑制所施加压力的传递——导致HPP期间分布缓慢且不均匀——同时纤维和颗粒创造保护性微环境，将细菌细胞捕获在屏蔽的“口袋”中，而生物聚合物与细胞表面相互作用以稳定膜并增加对压缩的机械抗性。

研究表明，应用630 MPa压力6分钟可消除L. innocua而不影响产品口味、颜色或营养价值。类似结果见于基于新鲜水果和蔬菜的冰沙。

3.2. 帕斯卡化的潜在风险

尽管帕斯卡化在适当参数（如压力、时间和温度）下能有效减少细菌种群，某些菌株仍显示出在高压条件下存活的能力。这些微生物的存活可能导致过程后病原体再生长，这对饮料的微生物质量构成额外风险。此外，亚致死HPP条件可能影响抗生素耐药性决定簇的水平基因转移（HGT）。

HGT机制——包括转化、接合和转导——已被认为是Listeria sp.与液态食品中其他细菌间抗生素耐药基因传播的关键途径。液态基质促进紧密的细胞间接触，从而可放大转移频率。先前关于帕斯卡化对耐药基因转移水平影响的研究提供了有趣的初步迹象，表明耐药基因摄取/转移至E. facealis的可能性（尽管这些基于有限数量的实验模型）。

高压使用导致遗传物质损伤（DNA断裂）并强烈诱导细菌SOS反应（一种由威胁DNA完整性的因素诱导的细胞机制，促进细胞在应激 situations 中存活）。SOS反应激活修复、重组和整合子整合酶基因，从而促进DNA片段交换。此外，接合质粒转移本身在受体细胞中触发SOS反应，从而去抑制整合子并增强耐药基因的转移。

4. 提高帕斯卡化对单核细胞增生李斯特菌与无害李斯特菌有效性的方法

帕斯卡化是灭活饮料中L. monocytogenes和L. innocua的有效方法，但在某些情况下需要较高压力（＞400 MPa）和较长处理时间。为提高过程效率并降低处理成本，支持帕斯卡化的方法日益受到青睐。文献中 noted 的方法包括化学添加剂如臭氧、二碳酸二甲酯（DMDC）、紫外（UV-C）辐射以及生物保护，这些方法可降低所需压力、缩短处理时间并防止处理后细菌生长。

其中一种促进帕斯卡化的化学品是二碳酸二甲酯（DMDC），它对多种微生物群体表现出强杀菌活性，并被欧洲食品安全局（EFSA）认定为可安全用于饮料保鲜。在苹果汁上进行的研究表明，DMDC（116–250 mg/L）与HPP（100–600 MPa）的组合已在较低压力下实现完全消除L. monocytogenes。

另一种提高帕斯卡化有效性的方法是将HPP与UV-C辐射结合。波长为254 nm的紫外线导致细菌DNA损伤，从而抑制其复制和修复受损细胞结构的能力，使其对静水压更敏感。对果汁进行的研究表明，UV-C（0.82 J/cm²）和HPP（500 MPa）的组合导致L. monocytogenes完全灭活，而单独使用HPP需要600 MPa的压力才能达到相同效果。

另一种有前景的策略是生物保护，或使用天然抗菌物质如细菌素（如nisin）和竞争性微生物。由细菌Lactococcus lactis产生的Nisin通过形成细菌细胞膜中的孔洞表现出对Listeria sp.的强抗菌活性，导致细胞质泄漏和细胞死亡。在UHT牛奶上的研究表明，HPP（550 MPa/2.5分钟）与nisin结合导致L. monocytogenes减少3 log，而单独使用HPP未添加生物防腐剂则效果较低。

5. 未来前景

尽管帕斯卡化在消除饮料中Listeria sp.方面非常有效，尤其是在400 MPa以上压力且低pH环境中，该方法并非没有局限性。研究表明，在某些情况下L. monocytogenes和L. innocua可能表现出对帕斯卡化的增强耐药性，且亚致死损伤的细胞可能在储存期间恢复增殖能力。尤其 problematic 的是pH较高的饮料（如蔬菜汁、乳制品和植物饮料），其中高压与质子活性之间无协同效应，结合富含蛋白质、脂肪和多糖的复杂基质，可保护细菌细胞从而限制高压灭活的有效性。

6. 结论

帕斯卡化是一种减少饮料中L. monocytogenes和L. innocua污染的有效非热保鲜方法，尽管其效率高度依赖于工艺参数如压力水平、保持时间和温度。虽然工业过程通常应用600 MPa，一些研究报道在较低压力下显著的细菌灭活。然而，降低压力并不总能确保微生物安全， due to 菌株特异性耐压性、存活但不可培养细胞（VBNC）的形成（标准微生物方法无法检测）以及细菌在储存期间再生长的风险。

将帕斯卡化与支持方法结合允许饮料生产商在微生物效率、成本和最终产品质量方面优化过程。化学添加剂如DMDC和有机酸有助于降低所需帕斯卡化压力，而UV-C增加细菌的脆弱性。生物保护，包括使用nisin和保护性培养物，可进一步防止加工后L. monocytogenes的再生长。选择适当策略取决于特定饮料和技术要求，但结合不同的HPP支持方法是开发安全有效饮料保鲜的一个有前景的方向。

帕斯卡化下沉默抗生素耐药基因激活的可能性强调了需要持续进一步研究帕斯卡化对Listeria遗传稳定性及其获取和传播耐药特性能力的影响，尤其是在饮料背景下。确保微生物安全而不折衷产品质量需要多学科方法并进一步研究帕斯卡化与其他非热技术的组合效应。