布基纳法索四地区虎坚果奶“Horchata”生化特性与微生物安全性评估

《JOURNAL OF FOOD QUALITY》：Assessment of the Biochemical and Microbiological Quality of Tiger Nut Milk “Horchata” in Four Production Regions in Burkina Faso

　　

虎坚果奶（tiger nut milk, TNM），称为“horchata”，是布基纳法索广受喜爱的饮品。然而，其消费可能影响人类健康。由于生产过程中缺乏充分热处理、未遵守良好卫生规范与良好生产规范（GHP/GMP）以及储存不当，其可能成为食源性病原体滋生的来源。本研究旨在评估布基纳法索消费的TNM生化与微生物质量。研究人员从布基纳法索四个地区共采集120份TNM样品。虎坚果（Cyperus esculentus L.）在农业生态条件下种植。样品按标准程序分析。结果显示，生化参数范围为：白利糖度12.4 ± 1.34至17.6 ± 2.97°Bx，pH 5.84 ± 0.36至6.40 ± 0.11，乳酸可滴定酸度0.448 ± 0.49%至0.849 ± 0.41%，总蛋白15.79 ± 0.16%至16.92 ± 0.16%，总糖17.52 ± 0.09%至18.64 ± 0.01%。微生物质量评估显示未检出E. coli、产亚硫酸盐还原性厌氧芽孢菌和Salmonella sp.。总中温需氧菌群（total mesophilic aerobic flora, TMAF）平均载量为2.81 × 10⁵ ± 0.96 CFU/mL。酵母和霉菌（yeasts and molds, YM）平均载量为7.25 × 10² ± 1.93 CFU/mL。总大肠菌群平均载量为2.24 × 10² ± 0.91 CFU/mL（p值 < 0.05），耐热大肠菌群平均载量低于1 CFU/mL。TNM样品含有合理水平、可能有益于消费者健康的营养素，但受到不同程度病原微生物污染，包括S. aureus和B. cereus。因此，为确保产品安全，建议对TNM进行巴氏杀菌，并实施严格卫生与生产规范。

研究背景：全球人口增长及动物蛋白成本较高，促使人们寻找廉价、未充分利用、易加工且能提供膳食蛋白和能量的作物。植物基乳（plant-based milks）如虎坚果、椰子和大豆制品广泛作为鲜牛乳替代。虎坚果（Cyperus esculentus L.）可食饲两用，可生食或加工为当地称为“horchata”的TNM。TNM含蛋白、脂肪酸、维生素和矿物质，被报道具有心血管、肝脏、心脏、口腔牙龈溃疡及肠道等方面益处，并适合麸质和乳糖不耐受者。布基纳法索TNM多为手工生产、缺少显著巴氏杀菌和稳定化，由女性生产销售并作为街头食品流通；因未遵守GHP/GMP、储存不当和缺乏监管，易受微生物污染，货架期短，并可能成为食源性病原体来源。已有研究报告本地商业TNM中检出多种微生物，但布基纳法索TNM生化与微生物质量信息有限。为利用本地资源、支持食品与营养安全并推进标准化及终产品质量和保存改善，研究人员评估了四个虎坚果生产区生产销售的TNM。研究于2023年2月至7月在Bobo-Dioulasso、Gaoua、Banfora和Dédougou开展，从女性TNM生产者和销售者采集120份样品（每市30份），冷链运输并于48 h内分析。结果显示TNM含一定水平营养素，但微生物载量不一，并检出S. aureus和B. cereus等；研究提示需巴氏杀菌及严格卫生和生产规范，为产品质量标准化与保存提供依据。

关键技术方法：样本队列来源为布基纳法索四个虎坚果生产城市中生产和销售TNM的女性生产者与销售者，共120份（每市30份）。生化分析测定pH、可滴定酸度、白利糖度（°Bx）、总糖和总蛋白，分别采用pH计、滴定、折光及比色/分光光度或Bradford法。微生物分析按AFNOR/ISO标准程序检测和计数TMAF、YM、总大肠菌群、耐热大肠菌群、Bacillus cereus、嗜温及嗜热产芽孢Bacillus、S. aureus、Pseudomonas spp.、产亚硫酸盐还原性厌氧芽孢菌（ASR）、乳酸菌（lactic acid bacteria, LAB）和Salmonella spp.。统计分析采用Student’s t检验、ANOVA及Tukey多重比较、Logistic回归和主成分分析（principal component analysis, PCA），显著性水平p < 0.05。

3.1 结果
生化组成：通过标准生化分析，四地TNM的pH平均6.01 ± 0.33，范围Dédougou 5.84 ± 0.36至Bobo-Dioulasso 6.40 ± 0.11；可滴定酸度平均0.591 ± 0.34%，范围0.448 ± 0.49%至0.849 ± 0.41%乳酸；Brix平均14.9 ± 1.86°Bx，范围Gaoua 12.4 ± 1.34至Bobo-Dioulasso 17.6 ± 2.97°Bx；总蛋白平均16.22 ± 0.17%，范围Gaoua 15.79 ± 0.16%至Banfora 16.92 ± 0.16%；总糖平均17.93 ± 0.05%，范围Bobo-Dioulasso 17.52 ± 0.09%至Banfora 18.64 ± 0.01%；各参数差异显著（p < 0.05）。生化参数PCA两维解释52.2%方差（维度1为28.3%，维度2为23.9%），显示pH、可滴定酸度与Brix强相关，蛋白与碳水化合物相关。微生物载量：通过标准微生物检测，样品未检出E. coli、ASR和Salmonella sp.，但含不同水平Pseudomonas sp.、Staphylococcus sp.等。TMAF平均2.81 × 10⁵ ± 0.96 CFU/mL，范围Dédougou 0.24 × 10⁵ ± 0.15至Gaoua 5.66 × 10⁵ ± 2.03 CFU/mL；YM平均7.25 × 10² ± 1.93 CFU/mL，范围Gaoua 1.95 × 10² ± 1.2至Banfora 13.36 × 10² ± 1.1 CFU/mL；总大肠菌群平均2.24 × 10² ± 0.91 CFU/mL，Dédougou较高（7.46 × 10² ± 2.87 CFU/mL）；耐热大肠菌群均低于1 CFU/mL；S. aureus平均1.78 × 10² ± 0.06 CFU/mL；Pseudomonas spp.平均0.67 × 10² ± 0.11 CFU/mL；B. cereus平均0.11 × 10² ± 0.07 CFU/mL（p = 0.272，不显著）；LAB平均1.21 × 10⁵ ± 0.71 CFU/mL。微生物参数PCA总方差54.8%（维度1为27.1%，维度2为17.7%），Dédougou总大肠菌群和耐热大肠菌群污染较高，Gaoua的TMAF、Pseudomonas spp.和LAB较高，Banfora与Bobo-Dioulasso的YM更普遍。Logistic回归显示pH、Brix、蛋白含量与YM强关联；碳水化合物越高，这些参数随时间下降越大，奶中碳水化合物可作为特定微生物的葡萄糖来源。

3.2 讨论
研究人员将生化结果与文献比较：平均pH 6.01低于Okyere & Odamtten（6.54）、Akakpo et al.（6.48）、Kizzie-Hayford et al.（6.35）和Obinna-Echem & Torporo（6.37），接近Belewu & Belewu（6.12）。平均可滴定酸度0.591 ± 0.34%高于Bukola et al.（0.55%）和Ogbonna et al.（0.15%），亦高于Akakpo et al.（0.257%和0.262%乳酸）；酸度一方面来自溶解磷酸盐和CO₂，另一方面来自发酵产生的乳酸等，较高均值可能与样品运输有关。pH和酸度提示TNM在室温下易发生微生物变化，需巴氏杀菌或灭菌并冷藏。Brix平均14.9 ± 1.86°Bx低于Sánchez-Zapata et al.西班牙工艺的16°Bx，高于Okyere & Odamtten的8.33 ± 0.44°Bx，并低于可溶性固形物<20%（m/m）阈值；甜度下降可能与浸泡水中糖扩散及Ball & Lloyd所述高温浸泡引起糖分子变旋有关。蛋白平均16.22 ± 0.17%高于Adejuyitan（3.30 ± 0.01%）、Ukwuru et al.（7.3%）、Adesakin and Obiekezie（0.75 ± 0.048%）和Maduka et al.（7.11%），表明TNM是重要植物蛋白来源。总糖平均17.93 ± 0.05%高于Maduka et al.（17.87 ± 0.84%）、Adesakin and Obiekezie（4.50%）和Ukwuru et al.（6.6%）；TNM含蔗糖和淀粉，精氨酸可能促进胰岛素分泌，适合糖尿病患者，且不含乳糖；生化差异可归因于虎坚果块茎、土壤气候及手工生产工艺差异。微生物方面，TMAF平均高于Okwelle（1.11 × 10⁵至2.4 × 10⁵ CFU/mL），低于Sebastià et al.（3 × 10⁶ CFU/mL）、Ogodo et al.和Maduka et al.（2.2 × 10⁷ CFU/mL）及尼日利亚部分本地品牌（1.35 ± 0.026 × 10⁹至6.50 ± 0.040 × 10⁹ CFU/mL）；其均值符合horchata微生物标准（最高7 × 10⁵ CFU/mL）和AFNOR阈值（5 × 10⁵ CFU/mL），按即食食品指南低于10⁷ CFU/mL为满意，高污染可由清洗后土壤菌残留、块茎厚角组织套内微生物、粉碎设备污染、不卫生操作和缺乏监管解释。YM平均低于Samuel et al.（9.2 × 10⁵ CFU/mL），符合AFNOR不超过5 × 10³ CFU/mL，属满意。总大肠菌群平均高于COUNCIL乳制品不超过10² CFU/mL的规定，可能因GHP/GMP应用不足；耐热大肠菌群低于1 CFU/mL。S. aureus、Pseudomonas spp.和B. cereus的检出与Samuel et al.、Innocent et al.、Asuquo et al.、BC & Mani等报告一致，可能来源包括空气、包装材料、不遵守GHP/GMP、粉碎设备和长时间日晒。未检出Salmonella spp.、E. coli和ASR，Ehuwa et al.指出Salmonella spp.可源于人体肠道，若操作者不遵守GHP可污染产品；其缺失可能提示加工处理卫生较好。LAB平均1.21 × 10⁵ ± 0.71 CFU/mL，低于Codex Alimentarius要求的乳中LAB最低10⁷ CFU/mL，可能与缺乏可发酵糖或无乳糖有关；同型发酵LAB经Embden–Meyerhof–Parnas途径分解葡萄糖，与产品生化、物化和感官变化相关；TNM近中性pH不利于LAB产酸，可能因病原菌生长而缩短货架期。

4 结论（翻译）
布基纳法索TNM样品数据揭示其含有有价值营养素，同时具有较高微生物载量。部分生产销售虎坚果饮料样品中存在人类感染病原体，可能影响终产品质量。认识个人卫生GHP的重要性，并在制备和储存中实施GMP，将改善传统加工TNM的安全与卫生。