《Applied Food Research》：Matrix-dependent effects of ultrasound-assisted fermentation on physicochemical properties and mineral-related multivariate patterns in camel, goat, and cow milks
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非热加工技术日益被用于调控发酵乳制品的理化性质与功能特性，同时限制热应激。本研究在骆驼乳、山羊乳与牛乳中考察了超声辅助发酵。每种乳源设四种处理：未处理对照、发酵前超声、发酵后超声及联合处理。研究人员评估了发酵与超声诱导的pH、电导率、总可溶性固形物（°Brix
非热加工技术日益被用于调控发酵乳制品的理化性质与功能特性，同时限制热应激。本研究在骆驼乳、山羊乳与牛乳中考察了超声辅助发酵。每种乳源设四种处理：未处理对照、发酵前超声、发酵后超声及联合处理。研究人员评估了发酵与超声诱导的pH、电导率、总可溶性固形物（°Brix）及色度参数变化；采用原子吸收光谱法（AAS）定量矿物组成（Ca、Mg、K、Na、Fe、Zn、Cu、Mn）；并通过层次聚类分析（HCA）与主成分分析（PCA）识别处理与物种依赖模式。超声以基质依赖方式显著改变化理化学行为与矿物谱，引起物种依赖的总可溶性固形物变化（?7.2%至+5.3%）与电导率变化（较对照最高?8.0%）。色泽属性受中度影响，白度指数（WI）轻微变异（±3.3%），骆驼乳尤为明显。Ca、Mg、Na变异强烈区分骆驼乳与山羊乳、牛乳，而Zn、Cu在多元空间中区分处理与未处理的骆驼乳样品。PCA揭示发酵乳分离主要由乳类型驱动；骆驼乳具独特矿物谱，超声处理引发明确多元偏移。这些发现凸显超声作为一种有前景的非热途径，可改善非牛乳发酵乳的理化与加工相关性质。
研究背景与立项依据
非热加工技术因能在降低热损伤与能耗的同时维持食品与水体系的理化稳定性而受到关注。常规热处理会改变矿物平衡并引起磷酸钙部分沉淀，影响营养可及性以及质地、色泽与风味。超声通过声空化产生局部剪切力、微流与瞬态高压区，在不显著升温下改变分子与胶体结构，改善传质、均质与酶反应性，已被用于调控酪蛋白胶束尺寸、ζ电位及胶体磷酸钙溶解性，从而影响凝固动力学与凝胶结构。然而，既往超声在乳体系中的研究多聚焦微生物或流变效应，矿物组分相关的理化模式尤其在非牛乳（骆驼乳、山羊乳）发酵乳中仍鲜有系统探讨。鉴于骆驼乳、山羊乳与牛乳在组成与胶体结构上的差异（如骆驼乳低κ-酪蛋白、胶体磷酸钙较少导致凝乳效率与矿物结合力弱；山羊乳脂肪球更小、乳清蛋白构象不同），超声可能诱发物种特异响应。因此，研究人员在《Applied Food Research》发表该研究，旨在评价发酵前和/或发酵后超声对骆驼乳、山羊乳、牛乳发酵乳理化特征、色泽与矿物谱的影响，并以多元方法解析跨基质模式。
主要技术方法概述
研究人员于摩洛哥南部Laayoune-Sakia El Hamra地区各选一家小型牧场，采集Marmouri骆驼、Alpine山羊、Holstein奶牛晨间混合乳池样品，冷藏运抵实验室同日上午分析。实验设每乳种四处理：对照（F）、发酵前超声（FS1）、发酵后超声（FS2）、前后联合超声（FS12）；超声为20 kHz、200 W探头式、10%振幅、15 min脉冲（5 s开/5 s关）、样温维持约42℃。发酵采用嗜热链球菌与德氏乳杆菌保加利亚亚种1:1接种，42℃密闭12 h。理化指标（pH、电导率、°Brix、Lab*及WI）与微波消解-火焰原子吸收光谱（FAAS）矿物定量后，所有数据以z-score标准化，在R中执行单因素/双因素ANOVA、Tukey HSD、HCA（Ward法、欧氏距离）与PCA。
研究结果
3.1 原料乳理化与组成
生骆驼乳pH最低（6.36）、电导率最高（7819 μS·cm?1），脂肪3.9%、蛋白2.8%、乳糖4.2%；山羊乳蛋白与乳糖最高；牛乳pH与脂肪最高。种间差异反映生理与胶体结构适应，骆驼乳低κ-酪蛋白与胶体磷酸钙削弱胶束稳定与凝胶效率。
3.2 超声诱导理化性质改变
双因素ANOVA显示乳种、处理及交互效应对所有理化参数均显著（p<0.001或<0.01）。pH变异较小（骆驼乳4.18–4.39，山羊乳3.88–4.01，牛乳4.01–4.09），发酵为主驱动，缓冲能力种间差异调制终pH。电导率对超声更敏感：骆驼乳对照9983 μS·cm?1，FS1降至9191，FS2为9730，FS12为9791；牛乳与山羊乳同向但幅度较小，提示超声改变带电物种分布与矿物分配。总可溶性固形物（TSS）呈基质依赖：山羊乳FS1/FS2升至约9.7°Brix（对照6.8），牛乳FS1达8.4，骆驼乳FS12略升（6.00 vs 5.70）而FS1/FS2略降。色泽方面，骆驼乳WI由对照93.65降至FS2 90.64与FS12 90.59，山羊乳与牛乳仅微变。综上，电导率、TSS与WI对超声响应具明确矩阵依赖性。
3.3 理化响应的多元整合
相关矩阵显示L、b、TSS强正相关（r=0.74–0.89），pH与电导率正相关（r=0.60）且与前组强负（pH vs L* r=?0.91）；a与WI随pH/电导率正向、随L/b*/TSS负向。HCA将样品分三簇：山羊乳+牛乳一簇（高光学参数与TSS、低pH/电导率），骆驼乳分两簇（高pH/电导率驱动）。热图确认乳种为主导结构因子，超声效应主要在骆驼乳簇内位移。PCA前两轴解释88.2%方差（PC1 77.8%），PC1按乳种分离（山羊负向、牛近原点、骆驼正向）；骆驼乳内FS2与FS12向高PC1/负PC2偏移，山羊乳与牛乳处理间离散小，证实骆驼乳对超声敏感、另两种响应稳定。
3.4 超声加工下矿物谱与多元模式
双因素ANOVA确认乳种、处理及交互对Ca、Mg、K、Na、Fe、Zn、Cu、Mn均显著（p<0.05）。虽总量级稳定，HCA按乳种分三簇：山羊乳+牛乳趋同，骆驼乳独立且再分为对照CaF单簇与所有超声处理（CaFS1/2/12）合簇，表明超声在骆驼乳中引发系统性矿物相关偏移，且“是否超声”强于“超声时机”分组。PCA中Ca、Mg、Na高载荷区分骆驼乳与他种，Zn、Cu在骆驼乳处理/未处理间起区分作用。
讨论与结论翻译
讨论指出，发酵是酸化主因，但终pH种间差受蛋白质-矿物缓冲体系调节；超声通过空化改离子平衡、胶体磷酸钙增溶与胶束界面特性，引发电导率下降与TSS/色泽矩阵依赖变化。骆驼乳因低κ-酪蛋白、低胶体磷酸钙及特有矿物环境，对超声的结构-矿物耦合响应最强。结论部分表明：超声以基质依赖方式显著改变骆驼乳、山羊乳、牛乳发酵乳的理化行为与矿物谱；TSS变化?7.2%至+5.3%，电导率较对照最高?8.0%，WI变异±3.3%（骆驼乳最显）；Ca/Mg/Na主导骆驼乳与他种分离，Zn/Cu区分骆驼乳处理状态；PCA分离首要由乳种驱动，超声在骆驼乳产生明确多元位移。研究人员认为超声是一种有前景的非热、节能技术，可提升非牛乳发酵乳的理化质量与矿物相关特征，为多样化健康导向乳品加工提供新见解。
