《Ultrasonics Sonochemistry》：Ultrasound-assisted processing improves germination and mashing efficiency and the functional quality of pumpkin seed-based fermented beverages
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本研究评估了超声辅助水合（ultrasound-assisted hydration, US，25 kHz、38 W/L、20 min、25 °C）后接萌发（germination，25 °C下72 h），以及在各等温停留阶段施加0%、50%或100%超声的超
本研究评估了超声辅助水合（ultrasound-assisted hydration, US，25 kHz、38 W/L、20 min、25 °C）后接萌发（germination，25 °C下72 h），以及在各等温停留阶段施加0%、50%或100%超声的超声辅助糖化（ultrasound-assisted mashing, USM，25 kHz、38 W/L、25 °C）对南瓜籽粉（pumpkin seed flour）发酵饮料工艺性能、发酵动力学和生物活性的影响。超声辅助糖化，尤其与超声预处理和萌发联用时，促进化合物释放，使总可溶性固形物、还原糖和可溶性蛋白分别最高提升2.5、25.4和5.8倍。底物可利用性改善加快了发酵，酸化程度最高提升2.21倍，到达终点pH 4.6的发酵时间最多缩短44%。冷藏储存（5 °C、15天）期间，pH和酸度稳定（p > 0.05），益生菌活菌数保持在9 log CFU/mL以上。超声辅助糖化提高了饮料亮度和白度指数，萌发则提高黄度指数。该组合策略提升了总酚含量（2.3倍）、体外抗氧化活性（ABTS最高5.1倍、DPPH最高4.9倍）、体外α-葡萄糖苷酶抑制活性（2.6倍）和体外血管紧张素转化酶（angiotensin-converting enzyme, ACE）抑制活性（1.9倍）。综上，超声辅助水合、萌发与超声辅助糖化的整合改善了物质释放、发酵效率和功能品质；两种超声辅助糖化条件均有效，连续超声（100%）通常带来最大功能改善。
研究背景方面，农业食品工业副产物高值化利用受到可持续与循环经济推动，南瓜籽（Cucurbita moschata）作为巴西南瓜甜品加工副产物，富含蛋白质、脂质和生物活性物质，但直接利用受抗营养因子限制。萌发可激活内源酶、降解抗营养物并提高氨基酸、矿物质和生物活性物可利用性；然而传统萌发前水合时间长、微生物污染风险高。超声通过声空化（acoustic cavitation）产生微射流和微流，破坏种皮外层、提高透水性、加快水合与萌发。现有文献多关注水合和萌发阶段，后续糖化阶段，特别是将超声辅助水合、萌发与超声辅助糖化整合用于植物基发酵饮料，仍缺乏系统研究。糖化阶段中，萌发南瓜籽粉颗粒基质结构复杂，酶与底物接触受限，传质阻力大，储备碳水化合物转化为可发酵糖不足。因此，研究人员假设超声辅助糖化可改善内源水解酶对底物的可及性，提升可溶性物释放与可发酵底物供应，从而改善发酵表现与功能性质，并在《Ultrasonics Sonochemistry》发表该研究。
关键技术方法上，原料为巴西Minas Gerais Miraí企业Doces Mirahy提供的单批次南瓜籽副产物。研究人员采用已报道最优条件：间歇超声辅助水合为两个10 min声处理周期、周期间50 min常规水合、25 °C、体积功率密度38 W/L，至种子水分45 g/100 g后25 °C暗处萌发72 h；对照包括非萌发粉、常规萌发粉、超声水合后萌发粉。糖化采用常规糖化与50%USM、100%USM，后者指在各等温停留阶段分别施加50%或100%时长超声，温度曲线为35、45、52、63、72、78 °C多段等温；随后高剪切均质、过滤得可溶性组分。发酵使用Lacticaseibacillus rhamnosus GG ATCC 53103，42 °C发酵至pH 4.6，用修正Gompertz方程拟合pH动力学，并在5 °C储存1天和15天取样。
研究结果如下。
Materials and Methods相关结果表明，单一批次南瓜籽经 sanitization、超声或非超声水合、72 h萌发、50 °C干燥、去胚根、粉碎过20目筛，形成三种粉；糖化产生九组处理组合，方法学上建立了可比较的工艺框架。
Evaluation of the mashing process相关结果表明，通过测定糖化前后总可溶性固形物、还原糖和可溶性蛋白，研究人员发现超声辅助糖化尤其联合超声水合与萌发，显著提高上述指标，说明超声降低传质阻力、增强酶底物接触，促进储备物质水解与释放。
Characterization of the fermented beverage相关结果表明，pH与滴定酸度分析显示发酵终点稳定；乳酸杆菌（lactic acid bacteria, LAB）活菌在冷藏期高于9 log CFU/mL；色度分析显示超声辅助糖化提升L与白度，萌发提升b黄度，说明工艺改变光学品质而不依赖外来色素。
Bioactive potential相关结果表明，发酵后总酚含量、ABTS与DPPH自由基清除能力、α-葡萄糖苷酶抑制率和ACE抑制率均提升，100%USM联合US20+G处理通常最高，说明超声协同萌发使酚类释放与生物转化增强，获得降糖与降血压潜力。
Storage stability相关结果表明，5 °C储存15天内pH、酸度无显著变化，益生菌存活稳定，证明该植物基发酵饮料具备冷链分布和短期贮藏的稳定性。
讨论部分总结为，研究人员将结果置于副产物高值化、超声过程强化和植物基益生菌饮料背景下，指出超声辅助水合缩短水合与萌发启动时间，超声辅助糖化克服颗粒基质传质限制，二者与萌发协同，从底物可利用性、发酵动力学到功能活性形成链条式改善。相比50%USM，100%USM在多数功能指标上更优，但50%USM可在较低能量输入下保留大部分工艺益处，具有工业能耗权衡意义。研究局限在于仅用单菌株、单批次原料和实验室规模超声浴，未来需在中试规模、其他植物基质和多元菌株体系中验证。
结论部分翻译为：总之，超声辅助水合、萌发与超声辅助糖化的整合改善了化合物释放、发酵效率和所得饮料的功能品质。两种超声辅助糖化条件均有效，尽管连续声处理（100%）通常提供最大的功能改善。
