高压均质与微波巴氏杀菌协同植物蛋白强化对番茄酱产品理化特性及生物活性成分的影响研究

本研究针对传统番茄酱加工中生物活性成分易损失、质构特性调控不足等问题，开展了高压均质(HPH)与微波(MW)巴氏杀菌技术协同植物蛋白（豌豆蛋白/RuBisCo）强化的创新研究。结果表明：微波处理显著提升番茄红素保留率（达206.4 mg/kg）和蛋白质溶解度（8.50‰），豌豆蛋白可增强产品粘稠度（K值64.16 Pa·sn），而RuBisCo则赋予更高抗氧化活性（SC% 78.32）。该研究为开发功能型番茄制品提供了关键技术支撑，对促进农产品高值化利用具有重要实践意义。

　　

随着消费者对功能性食品需求的日益增长，如何通过加工技术创新最大限度保留食品中的生物活性成分成为产业痛点。番茄酱作为地中海膳食的重要组成，富含番茄红素和酚类化合物等功能成分，但在传统加工过程中面临热敏性成分降解、质构特性难以精准调控等问题。与此同时，植物蛋白添加虽可提升产品营养价值，但不同蛋白类型与加工技术的交互作用机制尚不明确。为此，土耳其中东技术大学食品工程系的Ozan Tas、Elif G?kcen Ates等研究团队在《Applied Food Research》发表了创新性研究成果，系统解析了高压均质(High-Pressure Homogenization, HPH)与微波(Microwave, MW)巴氏杀菌技术协同植物蛋白（豌豆蛋白/核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶RuBisCo）对番茄酱综合品质的提升效应。

研究团队采用多维度分析技术：首先通过物化特性分析（pH、可溶性固形物°Brix、色泽CIE Lab）评估基础品质；采用流变仪测定Herschel-Bulkley模型参数（屈服应力τ₀、稠度系数K、流变指数n）；利用时域核磁共振(TD-NMR)解析水分迁移特性；通过紫外分光光度法量化番茄红素、可溶性蛋白、总酚含量(TPC)及DPPH自由基清除率(SC%)。所有实验均设5次重复，采用Minitab软件进行方差分析(ANOVA)和Tukey多重比较。

3.1 物理分析

研究发现RuBisCo的添加使pH显著升高至4.33（p<0.05），源于其碱性氨基酸的中和作用。微波处理组°Brix值最高（9.88），与快速加热促发的细胞内含物溶出效应相关。色泽分析显示豌豆蛋白组具有更优的亮度（L值40.18）和红度（a值24.06），而RuBisCo因本身绿色导致产品显色偏暗（ΔE>7.98）。

3.2 流变学分析

豌豆蛋白经HPH+MW处理后呈现最高稠度系数（K值64.16 Pa·sⁿ）和屈服应力（τ₀ 64.16 Pa），表明其形成了强三维网络结构。相反，RuBisCo组因凝胶形成能力较弱，表现出较低的粘稠特性（K值1.57 Pa·sⁿ）。微波处理相较于传统巴氏杀菌更能促进蛋白质聚集和果胶溶出，从而改善产品流变特性。

3.3 TD-NMR弛豫分析

RuBisCo组经热处理后弛豫时间T₂显著延长（287.4 ms），说明其水分结合能力较弱；而豌豆蛋白组T₂值最低（125.5 ms），证实其能有效束缚水分。该现象与蛋白质的溶解性和结构刚性密切相关。

3.4 化学分析

微波处理使番茄红素保留率提升至206.4 mg/kg，显著高于传统加热组（172.9 mg/kg）。可溶性蛋白含量在RuBisCo经HPH+MW处理后达最高值（8.50‰），与其较低等电点（pI 3.5）在酸性环境中的稳定性有关。抗氧化特性方面，RuBisCo组DPPH清除率高达78.32%，与其富含酚类物质（2.26 mg GAE/g）和天然抗氧化成分相关。

本研究创新性地揭示了植物蛋白类型与先进加工技术的协同效应：豌豆蛋白更适合用于提升产品质构和视觉接受度，而RuBisCo在生物活性保留方面更具优势。微波巴氏杀菌技术凭借其快速、高效的热效应，在改善功能成分保留率和蛋白质溶解度方面显著优于传统方法。该研究为开发高附加值番茄制品提供了理论依据和技术路径，对促进农产品加工转型升级具有重要实践意义。