高压与热巴氏杀菌在印加果粕功能性饮料开发中的对比研究：营养保留与品质提升的创新策略

本研究针对植物基饮料热加工导致热敏性营养素降解和感官品质下降的问题，探讨了非热高压处理(HP)对印加果(Plukenetia volubilis L.)压饼粕(SPM)饮料营养物保留、理化特性及微生物安全性的影响。研究发现600MPa高压处理(HP600)能显著提高碳水化合物(4.04%)和脂质(0.67%)保留率，增强抗氧化活性，改善色泽稳定性，降低沉淀率，且微生物安全性符合标准，为开发清洁标签、可持续的健康饮料提供了新技术路径。

　　

随着全球人口预计到2050年将达到98亿，粮食系统和自然资源面临前所未有的压力。这种压力加速了向可持续和健康促进型饮食的转变，特别是推动了植物基功能性食品的发展，其中非乳饮料（来自豆类、谷物和油籽）因其健康关注、乳糖不耐受和环境因素而日益受欢迎。植物基饮料的碳足迹显著低于乳制品牛奶，因此更具环境友好性。然而，植物基饮料的成功在很大程度上取决于加工方法，这些方法影响营养保留、微生物安全和感官品质。传统的热巴氏杀菌(Conventional Pasteurization, CP)虽然常用，但会降解热敏性营养素并改变感官特性，限制了其在高端功能性饮料中的应用。

印加果（Plukenetia volubilis L.）是一种亚马逊油籽，以其高含量的多不饱和脂肪酸而闻名，特别是α-亚麻酸(ω-3)和亚油酸(ω-6)，并具有健康促进特性，包括基于生育酚的抗氧化剂。油提取后的压饼占种子质量的35–54%，含有高质量蛋白质(47–59%)、必需氨基酸、纤维、多糖、多酚和有机酸，但目前仍未得到充分利用。这种营养成分配方使得印加果压饼成为开发功能性、蛋白质强化植物基饮料的有前途的原料。

为了克服热加工的限制，本研究探索了高压处理(High-Pressure Processing, HP)作为一种非热技术，用于保留生物活性化合物并增强产品品质。HP已被证明可以改善微生物安全、延长保质期并保留植物基饮料的营养价值。然而，HP在印加果基饮料中的应用尚未得到广泛研究。本研究旨在填补这一空白，通过开发一种使用印加果压饼的新型功能性饮料，并比较CP和HP对其营养、理化和微生物特性的影响。

本研究由泰国 Mae Fah Luang University 的创新食品科学与技术项目团队开展，研究结果发表在《Food Chemistry Advances》上。研究人员采用了几种关键技术方法：首先，使用印加果压饼粉(SPM)作为主要原料，其成分包括3.50%水分、58.83%蛋白质、38.03%碳水化合物、4.61%脂质和5.51%灰分（干基）。饮料制备过程中，SPM与80°C水混合并均质，添加柠檬酸三钠、甜菊糖粉和结冷胶作为配料。CP处理在85°C下进行5分钟，而HP处理在400、500和600 MPa下进行5分钟，压力增加速率约为7.5 MPa/s，并在不到3秒内释放。样本队列来源于泰国 Chiang Rai 的 Tai C.M.S. Standard Industrial Co., Ltd. 提供的印加果压饼。

分析方面，研究人员测量了pH、水分活度、颜色参数（使用CIE Lab*系统）、近似组成（包括水分、蛋白质、脂质、灰分和碳水化合物）、粗纤维含量、傅里叶变换红外光谱(FTIR)以鉴定有机官能团、表观粘度、粒径分布、离心沉淀率(CS)、总可溶性固形物(TSS)、可滴定酸度(TA)、总酚含量(TPC)和ABTS自由基清除活性。微生物特性通过好氧菌计数和酵母霉菌计数评估，感官评价由30名未训练 panelists 使用9点享乐量表进行。统计分析使用ANOVA和Duncan检验，显著性水平为p<0.05。

3.1. Nutritional composition

3.1.1. Proximate composition

HP600处理的饮料保留了较高的碳水化合物(4.04%，湿基)和脂质含量(0.67%)，与CP处理样本相比。蛋白质(4.28%)和纤维(0.40%)略有减少，但HP600处理的饮料表现出显著较高的膳食纤维含量(2.65%)。这表明HP能更好地保留营养组分，尤其是压力诱导的细胞壁破坏增强了碳水化合物的溶出。

3.1.2. Crude fiber content

粗纤维含量在饮料中范围为0.40%至0.64%（湿基），显著低于SPM(5.51%，干基)， due to dilution。HP600下纤维减少， likely due to partial solubilization and degradation of insoluble fibers under high pressure，尽管这可能限制功能声称，但改善了感官品质。

3.2. Color properties

HP600在7天储存后保持了稳定的颜色(L* 65.33, a* 1.52, b* 11.57)，而CP显示出更大的颜色损失。白度指数(WI)和总色差(ΔE)表明HP600有最小的可察觉颜色变化， reinforcing its role in preserving visual appeal。

3.3. Particle size distribution

HP600导致显著较小的粒径，表明更好的分散和颗粒聚集体破坏，与先前研究一致，HP可以通过破坏细胞壁促进更细的分散。这改善了稳定性，减少了沉淀。

3.4. Physicochemical properties

HP500和HP600表现出最低的粘度(3.11和3.59 cP)，而CS在HP处理样本中较低(～20–28%)， compared to CP(>34%)。pH保持稳定，所有HP处理在6.70–6.75范围内，而CP有最低pH(6.67)。这些结果提示HP增强了口感、乳液稳定性和pH，改善了感官吸引力和保质期。

3.5. Organic groups

FTIR光谱显示所有样本有特征峰 for hydroxyl, amide, and C-H stretching，指示多糖、脂质和蛋白质。HP600更好地保留了酰胺I和O-H拉伸的强度，表明HP更好地维持了蛋白质和酚类的天然结构。

3.6. Total phenolic content and antioxidant activity

HP600处理的样本显示出最高的TPC(1.34 mg GAE/g干基)和ABTS活性(4.35 mg AAE/g干基)， with only 6.61% decline in TPC and 9.82% in ABTS after storage，而CP有17.22%和41.94%的减少。这表明HP增强了酚类提取性和稳定性。

3.7. Microbial characteristics

HP600在7天储存后保持了显著较低的微生物计数，低于腐败阈值，而CP显示出微生物再生。没有酵母或霉菌出现，表明有效的微生物控制。

3.8. Sensory evaluations

HP600处理的饮料在颜色、口感和总体可接受性上得分竞争性，与商业杏仁奶相比， preferred for aftertaste and perceived naturalness。这表明HP保持了原生风味化合物和乳液稳定性。

3.9. The Sacha inchi-based beverage treated at 600 MPa

3.9.1. Dietary fiber content

饮料含有2.65 g膳食纤维 per 100 mL，显著高于商业杏仁奶(<1 g)，提供功能益处 for digestive health。HP可能通过分解多糖增强纤维可用性。

3.9.2. Amino acid composition

氨基酸谱显示保留了关键氨基酸，如支链氨基酸(BCAAs)，但浓度较低 due to dilution and potential degradation。半胱氨酸和蛋氨酸未检测到， likely due to oxidation under high pressure。

3.9.3. Fatty acid composition

脂肪酸谱显示脂质含量减少， with 0.79 g/100 g饱和脂肪和0.28 g/100 g不饱和脂肪。ω-3和ω-6脂肪酸痕量存在，无检测到α-亚麻酸。 reductions attributed to dilution and oxidative degradation。

3.10. Nutritional labeling

HP600饮料提供36.31 kcal per 100 mL，6.19 g蛋白质和1.09 g脂肪。一份230 mL提供14 g蛋白质，使其成为有价值的蛋白来源。它还含有2.65 g膳食纤维 per 100 mL，无胆固醇或添加糖，符合饮食指南。

研究结论表明，HP600是增强即饮印加果基功能性饮料营养、感官和安全品质的最有效方法。它保留了关键生物活性组分，如蛋白质和纤维，同时保持了无糖、无胆固醇的配方。该过程还改善了粘度、物理稳定性和感官质地，有助于更好的消费者体验。HP600处理有效减少了冷藏储存期间的微生物负载，确保了安全而不妥协品质。此外，它突出了印加果压饼粕作为可持续、营养丰富原料在功能性饮料中的价值化。总体而言，这项研究展示了HP600在开发清洁标签、植物基饮料方面的潜力，具有增强的营养和感官特性，同时支持农业食品部门的可持续性和循环经济努力。

讨论部分强调，HP作为一种非热保存方法，可以保留植物基饮料的营养和感官品质。然而，它需要高初始资本和运营成本， due to specialized equipment。尽管HP技术可扩展，但大规模采用仍具挑战性 due to need for specialized infrastructure。监管要求因地区而异， novel products like plant-based beverages may present market entry challenges。尽管存在这些挑战，HP600的 superior microbial stability and quality retention 使其成为传统热处理的有前途的替代方案，为未来研究优化成本效益和监管合规提供了方向。