《Critical Reviews in Food Science and Nutrition》：Treating donor human milk with alternative pasteurization methods, high-pressure processing and ultraviolet-C irradiation, and their impact on pathogen inactivation, nutrient content and protein bioactivity: a scoping review
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人乳是一种复杂的生物活性食物基质，能够支持婴儿的生长和发育。在缺乏亲生母亲自身乳汁的情况下，住院早产儿会接受经Holder巴氏杀菌法（HoP；62.5?°C，30?min）处理的捐赠者母乳（donor milk，DM）。然而，Holder巴氏杀菌法会使生物活性
人乳是一种复杂的生物活性食物基质，能够支持婴儿的生长和发育。在缺乏亲生母亲自身乳汁的情况下，住院早产儿会接受经Holder巴氏杀菌法（HoP；62.5?°C，30?min）处理的捐赠者母乳（donor milk，DM）。然而，Holder巴氏杀菌法会使生物活性蛋白失活并破坏乳汁的部分营养成分，从而限制了其对婴儿的潜在健康益处。两种非热巴氏杀菌工艺——紫外线-C辐照（ultraviolet-C，UV-C）和高压处理（high-pressure processing，HPP）——是有前景的替代方案。HPP和UV-C能够在提供与HoP相似的微生物灭活效果的同时，更好地保留蛋白质的生物活性，但目前尚无综述明确病原体和DM组分对其操作参数变化的响应趋势。因此，研究人员开展了一项范围综述，以评估HPP和UV-C操作参数的变化如何影响DM的安全性和质量。结论表明，与Holder巴氏杀菌法相比，特定参数组合的单次循环HPP和UV-C能够灭活营养型细菌，并提高DM组分的保留率。关于UV-C用于人乳的研究受限于已被评估的组分范围。在就安全性和质量与HoP进行比较之前，需要更多数据来优化每种技术。
引言
人乳含有独特的宏量营养素和微量营养素以及有助于促进消化和减轻胃肠道感染的生物活性成分。然而，近50%选择纯母乳喂养以满足其婴儿营养需求的早产儿父母无法分泌足量的乳汁。因此，住院早产儿通常会补充经过巴氏杀菌的捐赠者母乳（DM）。全球大多数母乳库通过Holder巴氏杀菌法（HoP；62.5?°C，30?min）处理乳汁。该处理是加工DM的金标准，因为它能在喂养脆弱婴儿前充分减少潜在病原体>5 log菌落形成单位每毫升（CFU/mL）。与配方奶喂养相比，DM的益处显而易见。用DM而非早产儿配方奶补充早产儿喂养可降低坏死性小肠结肠炎的发生率。然而，由于许多乳蛋白发生不可逆的热变性，DM的质量低于新鲜挤出的亲生母亲的乳汁。HoP会降低某些人乳组分的浓度和功能，包括免疫球蛋白（Igs）、溶菌酶、乳铁蛋白、骨桥蛋白、胰岛素、脂联素、弹性蛋白酶、表皮生长因子、维生素C、维生素E、叶酸和胆汁盐刺激脂肪酶（BSSL）。BSSL活性的丧失对早产儿尤其成问题，因为他们无法产生足够的内源性胰腺脂肪酶，需要依赖BSSL帮助消化脂肪。临床试验证据表明，与喂养亲生母亲生乳汁的早产儿相比，喂养经过巴氏杀菌的亲生母亲乳汁和HoP DM的早产儿的脂肪吸收分别减少了高达17%和30%。喂养DM的婴儿生长速度也较慢，并且表现出更大的神经发育迟缓风险。为了克服这些限制并改善DM喂养婴儿的健康结局，正在研究替代巴氏杀菌方法。虽然可以考虑替代热巴氏杀菌方法，如高温短时处理和热超声处理，但非热方法如紫外线-C（UV-C）辐照和高压处理（HPP）已成为最有前景的HoP替代方案，因为它们能在确保安全性的同时保留DM的营养成分。
进行HPP时，DM通常包装在能够承受高压的塑料容器中，然后放入充满压力传输流体（如水）的腔体中。液体被加压，静水压均匀地传递到包装的乳汁中。DM的快速加压会损伤细菌病原体的细胞膜和病毒病原体的包膜，并可能不可逆地影响细胞内组分（如蛋白质）的结构，从而使潜在病原体失活。有证据表明，HPP可以像HoP一样有效灭活病原体。通常在食品工业中，HPP在300–800?MPa的压力范围内、4?°C至约45?°C的温度下进行。
用UV-C辐照对DM进行巴氏杀菌时，DM暴露于杀菌波长（200–280?nm），通常是将UV灯浸入桶或容器中，持续所需时间以达到所需的病原体活力降低程度。由于DM的不透明性导致UV-C辐射穿透有限，DM会被持续搅拌。用于DM的UV-C剂量强度范围为85至33,000?J/L，通常表示为每单位体积每单位时间的入射光子数。UV-C通过使DNA和RNA二聚化来减少病原体载量，导致核酸损伤无法修复、细胞无法复制，最终导致细胞死亡。与HPP类似，UV-C可能像HoP一样有效地消除病原体。
与不可逆地使蛋白质变性并改变某些小分子共价结构的热处理方法相比，HPP和UV-C可能对人乳组分分子结构引起的永久性变化较少，从而保留了免疫蛋白、消化酶和宏量营养素。然而，与通常为62.5?°C、30?min的HoP不同，采用HPP和UV-C方法的研究通常会探索广泛的参数设置范围（例如压力、温度、时间、循环次数、UV-C辐照剂量），并使用各种设备和方法分析不同的分析物。这种变异性使得评估可重复性具有挑战性，尤其是处理参数的微小变化可能导致不同程度的营养保留和病原体灭活。此外，一些参数组合已被用于证明营养保留，但未评估其确保安全性的能力，反之亦然。以前的系统性文献综述试图总结HPP和UV-C对DM安全性和质量的影响；然而，处理结果被归因于HPP和UV-C总体，而没有完全阐明每个处理参数对营养物质、生物活性成分、细菌和病毒所施加的影响。因此，本次系统性范围综述的目标是收集关于HPP和UV-C对DM质量和安全性影响的现有数据，并对测试的参数进行详细检查，以更好地理解质量和安全性指标如何随参数变化而响应，从而为未来优化每种技术的研究提供基础。本综述还旨在识别当前对HPP和UV-C处理DM的理解中的空白，以指导未来的研究并提高数据的可比性。
方法
方案与注册
一份综述方案已于2024年1月10日在开放科学框架注册。
纳入标准
纳入本综述的文章是在同行评审期刊上发表的原创研究文章。符合条件的文章使用HPP和/或UV-C作为人乳的处理方法。文章需要分析人乳组分的浓度或功能性、功能和/或微生物安全性。比较HPP和/或UV-C与生乳的文章被纳入。如果文章未研究液态人乳（例如人乳衍生的分离蛋白/强化剂、人乳粉），则被排除。仅分析非人乳（例如牛乳）的文章也被排除。仅测量除营养物质或生物活性组分浓度或功能以外的其他结局（例如抗氧化能力、抗病毒活性）或未进行病原体灭活评估（例如log10减少值）的文章被排除。同样，评估消化后质量或安全性相关结局的文章也被排除，因为这不反映人乳的天然组成。二次研究文章、已发表方案、会议摘要、预印本和学位论文也被排除。
信息来源
检索了MEDLINE、EMBASE和Web of Science等电子数据库，从建库至2023年11月10日，以确定记录HPP和/或UV-C对DM组成、功能性或安全性影响的文章。未限制出版年份或语言。
检索策略
在研究图书馆员的协助下，使用与HPP、UV-C和人乳相关的关键词和MeSH术语组合，通过标题和摘要检索研究文章。最终的检索策略针对MEDLINE、EMBASE和Web of Science进行了调整。
来源与证据筛选
所有确定的文章均被收集并上传至Covidence。由Covidence去除重复项，并根据纳入标准评估文章的合格性。两名独立审稿人进行初始标题和摘要筛选、全文审查和数据提取。使用纳入标准对100条随机记录进行了试点筛选以确认审稿人间可靠性。通过标题和摘要筛选确定的文章需进行全文审查，并记录文章排除原因。所有纳入文章的参考文献列表均通过手动和使用AI驱动的参考文献筛选工具ResearchRabbit进行筛查，以查找检索策略未捕获的任何额外文章。筛选过程中出现的任何审稿人分歧均通过讨论直至达成共识或由第三方裁决。研究筛选过程的结果被完整记录，并以PRISMA-ScR流程图呈现。
数据条目与图表绘制过程
由两名独立审稿人以表格格式提取相关数据。对两篇文章进行了提取表的试点测试，并比较了试点结果。审稿人之间讨论了任何分歧直至达成一致。试点后对提取表进行的任何必要修改均被记录。从文本、表格和图形中提取数据。当数据仅以图形形式呈现时，使用在线绘图数字化工具PlotDigitizer根据相对像素坐标确定图中的数值。当数据不可用、未报告或缺失时，尽力联系作者。
提取的数据包括研究信息、HPP和UV-C处理参数以及与DM质量和安全性相关的结局。与处理参数相关的数据包括压力、时间、温度、循环次数和剂量或强度。结局数据包括处理前后生物活性或营养组分的浓度或活性、组分浓度或活性的保留百分比、初始微生物密度、最终微生物密度和微生物减少量。其他研究特征包括DM池的数量、每个DM池的捐赠者数量、样本体积、用于HPP的设备、用于UV-C的灯类型、细菌或病毒种类、细菌或病毒来源以及分析方法。
从文章中提取的定量数据转换为标准化单位。与质量相关的结局表示为保留百分比、细菌载量的log10减少值或病毒载量的log10减少值。对于HPP处理，时间以分钟（min）为单位报告，温度以摄氏度（°C）为单位，压力以兆帕（MPa）为单位。对于UV-C工艺，时间、温度和每单位体积剂量的单位分别以分钟（min）、摄氏度（°C）和焦耳每升（J/L）报告。
结果综合
与研究特征、处理参数和结局数据相关的提取数据以文本、表格形式以及在可能的情况下使用图形进行总结。对于少于2项研究报告的结局，以叙述方式总结结果。所有其他结局变量按组分/生物学功能、分析方法、参数和保留百分比整理成表格。通过将来自16篇记录单次循环HPP处理后细菌灭活数据的文章合并成线性回归图，评估了HPP的巴氏杀菌功效。每个图按压力分组，并以时间为x轴，以减少量（log CFU/mL）为y轴构建。当同一压力和时间的多个数据点可用时，计算平均减少量并提供代表值范围的条形图。否则，数据未经转换直接报告。添加了一条阈值线以标记5-log CFU/mL，这是通常为乳制品巴氏杀菌规定的灭活贝氏柯克斯体的最低要求。处理时间超过30?min的数据因其在现有数据中代表性有限而被视为异常值排除。同样，本地细菌的测量值也被排除，因为这些细菌的初始浓度通常低于5-log CFU/mL，低于前述阈值。
结果
研究选择
在去除6,493篇重复文献后，共识别出23,539篇文章。经标题和摘要筛选后，共有23,448篇文章被认为不符合条件。对81篇文章进行了全文筛选，其中51篇被纳入最终综述。
研究特征
四十六篇文章研究了HPP。在这46篇文章中，38篇测量了乳汁组分的结局，16篇测量了细菌和/或病毒。四篇文章仅研究了UV-C处理。一篇文章同时研究了UV-C处理和HPP。HPP研究仅测量了乳汁组分和/或功能的结局，而4篇仅测量了细菌和/或病毒。HPP研究测量了两类结局组：乳汁组分和/或功能，以及细菌和/或病毒。六篇UV-C研究仅测量了乳汁组分和/或功能。四篇UV-C研究测量了两类结局组：乳汁组分和/或功能，以及细菌和/或病毒。
HPP的操作参数各不相同。每次循环的压力范围为164.04至900?MPa；然而，最常报告的压力在200至600?MPa之间。处理时间范围为0.03?min至120?min，但大多数处理不超过10?min。保持温度，定义为压力传输流体的初始温度，范围为?15?°C至85?°C。并非所有研究都报告了因绝热加热导致的温度变化。大多数报告的保持温度在4至25?°C之间。大多数研究测试了单次循环处理；然而，有10项研究包括了2次或4次循环处理。这些多循环处理要么对每次循环使用相同的压力，要么对每次循环使用不同的压力。
对于HPP，文章中最常研究的细菌是金黄色葡萄球菌、蜡样芽孢杆菌、大肠杆菌和单核细胞增生李斯特菌。有两篇文章观察了HPP对病毒活力的影响，包括巨细胞病毒（CMV）和甲型肝炎病毒（HAV）。
对于HPP，文章中最常研究的人乳组分是IgA、乳铁蛋白、溶菌酶、IgG、BSSL、脂肪酸和IgM。其他重要的生物活性成分包括细胞因子、胰岛素、脂联素、生育酚和瘦素。一些不常研究的重要生物活性成分包括胰高血糖素样肽-1、叶酸、弹性蛋白酶、脂蛋白脂肪酶、nesfatin-1、骨桥蛋白、聚合免疫球蛋白受体、转化生长因子-β2、血管内皮生长因子和黄嘌呤氧化酶。
UV-C的操作参数也各不相同。剂量范围为85至33,000?J/L。只有两篇文章报告了保持温度或处理过程中的温度变化。研究考察了UV-C对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、阴沟肠杆菌、粪肠球菌、表皮葡萄球菌、单核细胞增生李斯特菌和蜡样芽孢杆菌的影响。有一篇文章考察了UV-C对DM中病毒的影响，但由于处理是在已巴氏杀菌的DM而非生DM上进行的而被排除。
对于UV-C，文章中最常研究的人乳组分是溶菌酶、BSSL和乳铁蛋白。一些微量营养素和生物活性蛋白不常被研究，包括叶酸、过氧化氢酶、IgA和胰岛素。
HPP
HPP与安全性
营养型细菌
大多数非孢子形成细菌，包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和单核细胞增生李斯特菌，在低于500?MPa的处理中未能达到>5-log CFU/mL的减少量。只有阪崎克罗诺杆菌在300?MPa下处理5?min后被灭活>5-log CFU/mL。在400?MPa下处理7?min和在450?MPa下至少处理3?min后，观察到单核细胞增生李斯特菌和阪崎克罗诺杆菌的减少量>5-log CFU/mL，但对其他测试细菌无效。除了450?MPa下处理15?min外，只有使用500?MPa的处理能始终将所有测试的营养型细菌减少>5-log CFU/mL。在500?MPa下处理1–9?min足以灭活大肠杆菌、阴沟肠杆菌、单核细胞增生李斯特菌和阪崎克罗诺杆菌，但只有保持7?min或更长时间才能灭活粪肠球菌。有两篇文章测试了多循环HPP处理对营养型细菌的影响。多循环处理与单循环处理之间未发现统计学差异。
孢子形成细菌
有三篇文章评估了细菌孢子对HPP处理的响应。在所有300至500?MPa、1–9?min的处理中，枯草芽孢杆菌和类芽孢杆菌孢子的减少量<1-log。四次5?min循环的350?MPa处理实现了蜡样芽孢杆菌孢子的4.9-log减少。与相同总时间的单次循环处理相比，多循环处理对蜡样芽孢杆菌孢子的减少量高出1-log。
病毒
有一篇文章考察了单次循环HPP对CMV和HAV病毒灭活的影响，另一篇文章考察了单次和多循环HPP处理对有包膜戊型肝炎病毒、无包膜戊型肝炎病毒和SARS-CoV II的病毒灭活的影响。所有单次循环处理均将CMV和HAV减少了>0.9 log PFU/mL和>4 log PFU/mL。单次循环处理降低了有包膜和无包膜戊型肝炎病毒的感染力，但未降低人冠状病毒的感染力。多循环处理降低了人冠状病毒的感染力，但未改变戊型肝炎病毒的感染力。
HPP与生物活性蛋白
六种生理上重要的生物活性蛋白对HPP处理的响应已被充分记录，包括IgA、IgM、IgG、BSSL、乳铁蛋白和溶菌酶。
免疫球蛋白
IgA是HPP研究中研究得最透彻的生物活性蛋白。IgA在300?MPa下处理最多10?min和350?MPa下处理最多6?min时通常稳定，保留率>80%，在350?MPa下处理6?min后保留率下降至70%。对于450?MPa的处理，保留率在处理4?min后下降至60%，但直至10?min不再进一步降解。随着500?MPa处理时间从1?min增加到10?min，保留率从80.2%下降到54.2%。在550?MPa或更高压力下的处理，无论时间长短，都会比低压更显著地降解IgA。在600?MPa下处理1?min可将保留率降至70.8%；处理10?min后，仅剩40%的IgA。升高温度会加剧IgA的损失。多循环HPP处理对IgA保留的影响数据有限。
IgG对压力和时间的响应在研究之间不一致。单次循环HPP对IgM的影响也有记录。在300至400?MPa之间处理1–9?min可保留80–95%的IgM。在450?MPa下，任何处理时间均保留相似量。IgM在500?MPa下的降解更为明显。
