高静水压处理黄粉虫糊的最优工艺参数筛选：基于品质指标的综合评价

《Future Foods》：Selection of optimal HHP conditions for processing of Tenebrio molitor paste based on a comprehensive evaluation of quality indicators

　　

专业术语翻译摘要 本研究旨在探究不同操作参数对黄粉虫（Tenebrio molitor）糊经高静水压（HHP）处理后品质的影响，并确定最佳处理条件，以期在最大程度提升效益的同时，最小化对最终产品品质的不利影响。研究人员将新鲜黄粉虫糊分别置于200、400、600 MPa三个压力水平下，处理时间为0分钟（对照组）、5分钟、15分钟、30分钟、45分钟和60分钟。微生物检测结果显示，在600 MPa和400 MPa压力下，菌落总数（TVC）显著降低，而在200 MPa下未观察到微生物减少。在所有压力条件下，滴定酸度（TA）均略有增加，其中在400 MPa处理60分钟时测得最高酸度值。在所有压力条件下均完全未检测到脂质氧化，过氧化值（PV）无显著差异。在600 MPa下，硫代巴比妥酸反应物（TBARs）也表现出相似趋势。但在400 MPa和200 MPa下，随着处理时间从短到长，TBARs值有所升高。经HHP处理后，总酚含量（TPC）和抗氧化活性显著提高，其中在400 MPa压力下记录到最高值，且不受处理时间影响。在所有压力水平下，脂肪酶活性均有所降低，且随处理时间呈明显的线性效应。工艺优化研究表明，在510 MPa下处理31分钟是在最大化积极效应的同时最小化不利效应的最佳方案。然而，仍需进一步研究以验证并确认这一观察结果的适用性。

论文解读文章

1. 研究背景与问题提出

高静水压（HHP）作为一种新兴食品加工技术，在食品科学领域日益受到关注。该技术通过施加100至1000 MPa的压力，诱导食品发生微生物和酶失活、蛋白质变性、过敏原减少、质构改性、颜色稳定化及营养提取改善等多种变化。尽管HHP已在果蔬、果汁、肉类、水产、乳制品等传统食品中得到广泛研究，但其在新型食品原料中的应用数据仍相对匮乏。

可食用昆虫作为新型食品，因其环境友好性和可持续的营养供给能力而备受瞩目，尤其符合循环经济理念。然而，西方消费者对直接食用昆虫仍存较大抵触。将昆虫加工成粉末或糊状后添加到传统食品中，已被证明是提升消费者接受度的有效方法。目前，HHP在可食用昆虫领域的应用主要集中在完整或轻微加工昆虫的微生物灭活方面，例如已有研究在黄粉虫（Tenebrio molitor）幼虫上应用了不同压力和时间的HHP处理。然而，现有研究多侧重于积极成果，忽视了不当HHP条件可能引发的负面效应，如脂质氧化、蛋白质聚集或消化率降低。因此，针对特定生物质优化加工参数，成为实施新加工技术前必须解决的关键挑战。

2. 研究目的与结论

本研究的目的是系统评估不同HHP处理条件对新鲜黄粉虫幼虫研磨所得虫糊的品质和安全性的影响。研究人员设置了200、400、600 MPa三个压力水平，以及5、15、30、45、60分钟五个处理时间，并与未经处理的对照组进行比较。通过对微生物指标、理化性质、抗氧化特性及酶活性等多维度品质参数的测定，采用优化方法确定了兼顾效益最大化和不利影响最小化的最佳处理条件。

研究得出以下重要结论：第一，400 MPa和600 MPa的高压处理能够有效降低微生物负荷，实现食品安全保障；第二，所有压力处理均未引发脂质初级氧化，但较低压力下长时间处理可能导致次级氧化产物累积；第三，HHP处理能显著提升虫糊的总酚含量和抗氧化活性，其中400 MPa效果最优；第四，脂肪酶活性在所有压力下均被抑制，有利于延长产品货架期。最终，通过工艺优化确定510 MPa处理31分钟为最佳方案，这为黄粉虫糊的工业化HHP加工提供了重要的理论依据和技术参数。

3. 关键技术方法

研究人员使用了以下主要技术方法：

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  高静水压（HHP）处理：使用单腔高压装置U4000，以50%丙二醇溶液作为传压介质，在室温（20℃）下对真空包装的黄粉虫糊施加200、400、600 MPa压力，处理时间分别为5、15、30、45、60分钟。
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  微生物分析：通过测定菌落总数（TVC）评估HHP的杀菌效果。
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  理化指标测定：包括pH值、颜色参数（L*、a*、b*）、褐变指数（BI）、滴定酸度（TA）。
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  抗氧化与酚类物质分析：采用Folin-Ciocalteu法测定总酚含量（TPC），利用DPPH和FRAP两种方法评估抗氧化活性。
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  脂质氧化指标：测定过氧化值（PV）和硫代巴比妥酸反应物（TBARs）以评估初级和次级脂质氧化程度。
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  酶活性测定：以对硝基苯丁酸酯为底物，测定脂肪酶活性。
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  工艺优化：采用响应面法等数学方法，综合各品质指标进行多目标优化，确定最佳压力和时间组合。

4. 研究结果

4.1 微生物分析

菌落总数（TVC）测定显示，600 MPa和400 MPa处理组微生物数量显著下降，而200 MPa处理组未见明显减少。这表明至少需要400 MPa以上的压力才能有效灭活黄粉虫糊中的微生物。

4.2 pH值与颜色

pH值和颜色参数（L*、a*、b*）的测定结果反映了HHP处理对虫糊物理化学性质的影响。褐变指数（BI）的计算用于量化颜色变化程度。

4.3 滴定酸度（TA）

在所有压力条件下，滴定酸度均略有增加。其中，400 MPa处理60分钟的样品测得最高的酸度值，表明HHP处理可能促进了有机酸的释放或生成。

4.4 总酚含量（TPC）与抗氧化活性

总酚含量和抗氧化活性（DPPH和FRAP法）在HHP处理后显著提高。值得注意的是，400 MPa压力下无论处理时间长短，均获得了最高的TPC和抗氧化活性值。这说明适当的HHP处理能有效促进酚类物质的提取和释放。

4.5 脂质氧化

过氧化值（PV）在所有压力和处理时间下均无显著差异，表明HHP处理未引发脂质的初级氧化。对于硫代巴比妥酸反应物（TBARs），在600 MPa下同样未观察到显著变化，但在400 MPa和200 MPa下，从短时间处理到长时间处理，TBARs值有所升高，提示较低压力下的长时间处理可能导致次级脂质氧化产物的积累。

4.6 脂肪酶活性

在所有压力水平下，脂肪酶活性均呈现降低趋势，且随处理时间延长呈明显的线性递减效应。这表明HHP处理能有效抑制脂肪酶活性，有助于减缓脂质水解和后续氧化变质。

4.7 工艺优化

综合所有品质指标的优化研究结果表明，在510 MPa压力下处理31分钟是最佳工艺条件，能够在最大化微生物灭活、抗氧化性能提升等积极效应的同时，最小化脂质氧化等不利影响。

5. 讨论与结论

讨论部分指出，虽然HHP处理在微生物安全和品质提升方面展现出显著优势，但不同压力和时间组合对各项指标的影响存在差异。例如，较高压力（600 MPa）虽能有效灭菌，但可能伴随某些不良变化；而400 MPa在提升酚类物质和抗氧化活性方面表现最优。优化结果（510 MPa，31分钟）提供了一个平衡点，兼顾了多方面品质需求。

研究结论明确指出，经过系统评估和优化，510 MPa处理31分钟是处理黄粉虫糊的最佳HHP条件。该条件能在确保微生物安全性的前提下，最大限度地提升产品的抗氧化性能和总酚含量，同时有效控制脂质氧化和酶活性。然而，研究人员也强调，这一观察结果的普遍适用性仍需通过进一步的研究加以验证和确认。