《Food Chemistry》：Thermosonication enhances the antioxidant quality of tomato juice: Enzyme inactivation kinetics, targeted metabolomics of carotenoids and phenolic acids, and multivariate correlation analysis
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•TS可有效地灭活番茄汁中的PPO、POD、PAL和LOX。•Weibull模型对所有人的R2均高于一级动力学模型。•芥子酸增加596.6%，可能是一种潜在的TS标志物，需进一步验证。•相关性网络分析揭示了三个TS响应的功能聚类。引言番茄汁是由番茄果实制成的，是全球消费最广泛
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TS可有效地灭活番茄汁中的PPO、POD、PAL和LOX。
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Weibull模型对所有人的R2均高于一级动力学模型。
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芥子酸增加596.6%，可能是一种潜在的TS标志物，需进一步验证。
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相关性网络分析揭示了三个TS响应的功能聚类。
引言
番茄汁是由番茄果实制成的，是全球消费最广泛的蔬菜汁之一。它富含酚类化合物（如绿原酸和芦丁）和类胡萝卜素（尤其是番茄红素和β-胡萝卜素），赋予其强大的抗氧化能力（Wang等，2025）。然而，番茄汁的生产需要进行巴氏灭菌以确保微生物安全。传统热巴氏灭菌（TP）依赖热能灭活微生物和酶，但长时间的热暴露也会导致抗坏血酸和酚类化合物的降解（Ravichandran等，2023）、酶促氧化以及类胡萝卜素的异构化和氧化（Wang, Lin, Li等，2024）。因此，TP可能对番茄汁的颜色和营养质量产生负面影响。因此，开发兼顾安全性与营养保留的温和加工技术仍是果汁加工领域的关键挑战。
热声处理（TS）是一种热-超声联合技术，在温和加热（通常为50–70 °C）的同时施加超声。与单纯热加工不同，TS会产生声空化、机械剪切力和增强的热传递，这些效应协同作用，在灭活微生物和酶的同时，更好地保留对热敏感的活性化合物，如酚类化合物、类胡萝卜素和抗坏血酸（Fan等，2019; Lepaus等，2023）。这些联合效应使TS成为果蔬汁加工中传统TP的有前景的替代方案。与传统TP相比，TS据报道能更好地保留桃汁的理化变化（Baltac?o?lu，2021）、嘉宝果汁中的酚类化合物（Juliato等，2025），以及南瓜汁（Suo等，2022）和西瓜汁（Akther等，2026）的整体营养质量。这些优势可能与超声诱导的细胞破裂和热负荷降低的协同效应有关。然而，TS下番茄汁中内源酶的灭活动力学和活性化合物的定量变化尚未进行系统研究。
除微生物灭活外，TS还影响内源酶。空化气泡崩溃所诱导的酶结构碎裂被认为是酶灭活的主要机制（Anaya-Esparza等，2017）。适当升高温度可进一步促进气泡崩溃并增强灭活效果（Guo等，2021）。此外，空化过程中产生的羟基自由基可能与维持酶构象稳定的关键氨基酸残基发生反应，进一步促进灭活（Baltac?o?lu等，2017）。TS已被证明可通过诱导结构碎裂和聚集来灭活辣根过氧化物酶（Guo等，2022）。在草莓汁中，TS破坏了酶的α-螺旋和β-转角二级结构，与90 °C巴氏灭菌相比，多酚氧化酶活性降低约19.12%，同时更好地保留了总酚和黄酮类化合物（Xu等，2022）。这些发现表明，TS能够在比TP更温和的热条件下实现有效的酶灭活。
除了酶灭活外，TS还通过机械和热效应影响活性化合物（Faisal Manzoor等，2023）。空化气泡崩溃产生的机械剪切力和微射流破坏细胞结构，促进胞内酚类化合物的释放（Yusoff等，2022）。温和加热不仅提供维持空化所需的能量，还能软化细胞基质，进一步增强酚类及其他活性化合物的释放和保留（Fatima等，2023）。在灯笼果汁（Ordó?ez-Santos等，2017）、甜瓜与甘蔗汁混合物（Fatima等，2023）和芒果皮（Guandalini等，2019）中均观察到TS对酚类化合物的类似增强提取效应。然而，现有研究大多聚焦于残留酶活性（Kalsi等，2023; Kulmann de Medeiros等，2021; Qu等，2026）或特定类别的活性化合物（Juliato等，2025; Strieder等，2022; Wang, Lin, Shen等，2024）。
迄今为止，大多数关于TS处理果汁的研究依赖于单一化合物分析或非靶向方法。非靶向代谢组学分析揭示，采用巴氏灭菌与非热方法处理的红覆盆子果汁具有不同的酚类分布特征（Zhang等，2021）。类似地，我们之前的非靶向代谢组学研究显示，TS处理影响了番茄汁中的苯丙烷代谢（Li, Su, Ma等，2025）。然而，这些发现仍缺乏靶向定量验证。此外，TS下酶灭活动力学与特定活性化合物变化之间的关系尚未进行系统考察。因此，本研究系统评估了TP和TS对番茄汁视觉色泽、抗氧化能力、内源抗氧化酶活性（包括灭活动力学）以及关键酚类和类胡萝卜素代谢物的影响。通过整合多元分析与靶向定量验证，我们旨在探究TS处理番茄汁中酶灭活动力学与关键活性化合物变化之间的关联。研究结果有望为高活性番茄汁的生产提供理论基础和实践指导。
各章节摘要
材料制备
选取成熟新鲜的番茄（番茄 品种京冠5号），单果重307.19 ± 19.13 g，色泽参数（L? = 38.42 ± 0.74，a? = 13.14 ± 2.59，b? = 7.16 ± 1.09），从当地市场（阿米妈妈）购得，清洗后切块。随后使用榨汁机（MJ-PB12，美地，中国）进行压榨。压榨所得番茄汁通过四层脱脂平纹棉纱布（21S × 21S，26 × 28支，10 cm）进行过滤。
TS和TP对番茄汁视觉属性和色泽参数的影响
色泽是评估加工番茄汁质量的关键感官指标，因为它反映了加工过程中的褐变程度，并间接指示番茄红素等热敏感色素的保留情况。TS和TP均显著影响番茄汁的L?、ΔE和BI值，而各处理组间的a?、b?或h值无显著差异（表1）。TP处理显著降低L?值至27.58（p < 0.05），表明
结论
本研究表明，热声处理（TS）可作为番茄汁传统巴氏灭菌（TP）的温和替代方案。TS可灭活PPO、POD、PAL和LOX，其总体趋势可用一级动力学描述。Weibull模型具有更高的R2值，尤其是TP下POD（0.982 vs. 0.891），表明非一级灭活行为。热-超声联合处理可能促进类胡萝卜素（尤其是番茄红素）和酚类化合物的释放。
CRediT作者贡献声明
李雷梅：撰写 – 初稿，形式分析，数据管理。苏航：方法论，调查研究。温晓宇：验证，形式分析。马建斌：验证，软件。庞玲玲：可视化，形式分析，数据管理。宋晨：撰写 – 初稿，可视化，软件。窦彦宁：资源，经费获取。乔丽萍：监督，资源，方法论。宋继田：监督，项目管理，方法论，经费获取，
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究得到以下项目的资助：国家重点研发计划（2022YFD2100402-2）；天津科技大学轻工与食品机械装备集成设计及在线监测天津市重点实验室开放基金项目（2024LIMFE02）；山东省高等学校青年科技创新计划科技支撑计划（2024KJJ044）；以及齐鲁
李雷梅|苏航|温晓宇|马建斌|庞玲玲|宋晨|窦彦宁|乔丽萍|宋继田
