鲜玉米（Zea mays L.）真空蒸汽脉冲漂烫的多维效应与机制：酶失活、理化性质及风味活性成分

《Food Research International》：Multidimensional effects and mechanisms of vacuum steam pulsed blanching on fresh corn ( Zea mays L.): Enzyme inactivation, physicochemical properties, and flavor-active components

　　

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  首次将真空蒸汽脉冲烫漂（VSPB）应用于鲜玉米的烹饪过程。
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  揭示了 VSPB 对酶活性、质构和风味的影响机制。
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  VSPB 实现了适度软化和高弹性，同时保持籽粒完整性。
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  VSPB 增加了游离氨基酸含量，显著增强了鲜味和甜味。
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  VSPB 有效地富集了吡嗪类和酯类等令人愉悦的风味化合物。

引言

鲜玉米（Zea mays L.）因其营养丰富、风味独特和食用方便，受到全球消费者的广泛青睐，导致市场消费和加工规模持续增长 (Boukid & Rosell, 2025; Revilla et al., 2021)。然而，收获后鲜玉米表现出较高的呼吸代谢和内源酶活性，加之富含可溶性糖和水分，使其在储存和运输过程中容易发生品质劣变 (Becerra-Sanchez & Taylor, 2021; Gong & Chen, 2013)。这种劣变主要表现为甜味丧失、质构硬化、香气消散和微生物生长 (Mushtaq et al., 2025)。这些变化主要由淀粉快速回生、持续发生的酶促反应以及挥发性风味化合物的降解或转化所驱动。因此，开发高效且精确的采后加工技术，以实现有效杀菌和酶失活作为确保产品安全和延长保质期的关键基础，同时最大限度地保持甚至提升鲜玉米的感官和营养品质，已成为玉米加工行业和食品科学研究中一项至关重要且具挑战性的任务。本研究专注于探讨烫漂处理对鲜玉米酶活性、理化性质和风味品质的即时影响及机制，后续的货架期评估系统将开展系统性的储存研究。

传统热加工技术，如常压烫漂和沸水烫漂，虽然能有效灭活酶和消除微生物，但由于热强度高和暴露时间长，往往会引发一系列不可逆的不良反应 (Koszucka & Nowak, 2019; Pi et al., 2024)。就淀粉而言，过度热处理会导致淀粉颗粒过度膨胀和破裂，直链淀粉大量流失，以及冷却后快速再结晶，从而加速产品硬化 (Hoover, 1995; Scott & Awika, 2023)。同时，长时间高温会破坏细胞壁结构，导致水溶性维生素、色素、风味前体及其他营养成分大量流失，并可能产生煮熟味掩盖玉米的新鲜香气 (ElGamal et al., 2023)。此外，热加工过程中的受热不均匀经常导致产品质量不一致 (Bouhile et al., 2025)。为了克服这些局限性，非热和新型热加工技术得到了广泛研究。其中，蒸汽处理由于其传热效率高且无加工介质直接接触而备受关注。然而，它在精确控制材料内部的热渗透率和温度分布方面仍面临挑战。在此背景下，真空蒸汽脉冲烫漂作为一种创新的组合技术应运而生 (Zhang, Deng, Xie, et al., 2026)。该技术通过循环施加真空和脉冲蒸汽，利用压力差驱动蒸汽在材料内部快速渗透和凝结 (Wang et al., 2021; Zhang et al., 2021b; Zhang, Chen, et al., 2023)。它有望在相对较低的整体温度下实现快速均匀的热传递。这为精确调控淀粉糊化和回生、高效灭活关键酶系统以及优化风味化合物的形成和保留提供了一种有前景的方法。

目前，真空蒸汽脉冲烫漂（VSPB）在水果、蔬菜和谷物加工中的应用已取得了显著进展，在多种农产品中有成熟应用。例如，Okaiyeto 等人（2025）将 VSPB 应用于Vigna unguiculata（豇豆），显示能耗减少了 40%，过氧化物酶活性有效降低，质地软化，整体品质得到改善。Mowafy 和 Liu（2024）报道，VSPB 处理马铃薯增加了总酚含量和抗氧化活性，保持结构完整性，降低淀粉结晶度，提高消化性，并有效灭活褐变酶。Wang 等人（2023）观察到 VSPB 处理后胡萝卜中的β-胡萝卜素、总酚和抗氧化能力减少。通过计算流体力学模拟和实验验证，Zhang, Chen, et al. (2023) 显示 VSPB 可降低蒜黄中的木质素含量。然而，对于 VSPB 如何影响鲜玉米等复杂食品基质品质形成的多维机制，仍缺乏全面系统的理解。关于酶活性和理化性质，现有研究主要集中于内源酶抑制、抗氧化活性及相关品质属性。例如，Akbar 等人（2024）比较了各种烫漂方法对笋玉米过氧化物酶灭活、抗坏血酸保留和 DPPH 自由基清除活性的影响，但未系统阐明 VSPB 对多种关键酶的协同灭活机制及其与储存稳定性的相关性。在淀粉结构和理化特性方面，大多数研究强调糊化度和溶解度等宏观测量。尽管 Zhou 等人（2023）调查了热处理对淀粉多尺度结构的影响，但 VSPB 独特的热场如何在分子水平上调控淀粉糊化和回生，并进而影响质构、持水性和消化性，缺乏清晰全面的机制解释。挥发性风味化合物的研究尤其稀缺。鲜玉米的特征香气源于各种热敏物质。在 VSPB 过程中风味保留、转化或生成的具体途径，尤其是美拉德反应和 Strecker 降解等热诱导反应的贡献，尚未得到透彻分析。此外，淀粉基质状态和酶活性的变化可能直接影响风味前体的可用性和风味化合物的释放。这种基质 - 风味相互作用可能在 VSPB 期间受到显著调节，但很少被纳入统一的研究框架。

为了克服以往仅关注孤立品质参数的局限性，本研究系统调查了 VSPB 对鲜玉米品质形成的多维影响机制。具体目标如下：(1) 阐明 VSPB 对均质籽粒和结构复杂整穗中关键内源酶的组织特异性灭活或激活效应；(2) 揭示其对质构、颜色、褐变、表面形貌、游离氨基酸谱、抗坏血酸保留和抗氧化能力等理化性质的影响；(3) 通过整合顶空固相微萃取 - 气相色谱 - 质谱（HS-SPME-GC–MS）、电子鼻和电子舌分析，明确加工过程中挥发性风味化合物的动态变化、富集模式和转化途径。本研究为 VSPB 在高质量鲜玉米加工中的应用提供了理论基础。

章节摘要

材料

本研究使用的鲜玉米购自中国云南省昆明市的一个标准化种植基地。所有玉米棒均在乳熟期人工收获，经筛选保证大小和成熟度均匀，且无病害、虫害和机械损伤。它们在收获后 24 小时内运至实验室，立即加工或在 4 °C 下短暂储存以保持初始品质。去除苞叶和玉米须后，将玉米切成均匀的 3.0 ± 0.2 cm 段，

PPO 活性分析

多酚氧化酶（PPO）是水果和蔬菜中导致酶促褐变的关键酶，催化酚类底物氧化成醌，随后聚合形成棕色色素 (Shevkani, 2024)。PPO 的热灭活特性是评价烫漂过程有效性的重要指标。图 1A 和 D 分别展示了不同烫漂处理后玉米籽粒和整穗的 PPO 活性。

对于玉米籽粒，PPO

结论

本研究首次系统揭示了 VSPB 技术在鲜玉米加工中的多维调控机制，展示了其在处理复合组织样本方面优于传统沸水烫漂（AHWB）的显著优势。主要发现表明，VSPB 对酶活性的影响具有显著的组织特异性。在均质玉米籽粒中，VSPB 使多酚氧化酶、过氧化物酶和苯丙氨酸氨裂解酶的活性分别降低了 93.5%、86.9% 和 69.1%，

原创性提交声明

作者确认本稿件未以整体或部分形式在其他地方发表（预印本、摘要和学术会议报告除外），且未在任何其他期刊考虑发表。所有作者均已批准提交的稿件最终版本，并已获取研究工作所有相关的机构批准。

CRediT 作者贡献声明

Jun Zhang： 撰写 – 初稿，软件，方法，调查，正式分析，概念化。 Xiang-Heng Ma： 撰写 – 审阅与编辑，资源。 Zong-Xu Li： 可视化，正式分析，数据管理。 Quan-He Yang： 撰写 – 审阅与编辑，监督，资源。 Wei-Peng Zhang： 监督，软件，资源，方法。 Yi-Dong Liu： 方法，数据管理。 Ming-Qiang Xu： 监督，资源。 Dan Liu： 资源，正式分析。 You-Sheng Shi： 正式

伦理声明

已获取所有参与者或其法律代表的书面知情同意，同意参与研究并发表文章。已尊重参与者的隐私权。

本研究遵循研究所在地相关法律法规、监管框架和指导方针进行。中国农业大学工程学院授予了豁免。作者提供了以下说明：该研究涉及感官评价

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本论文报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本研究得到新疆维吾尔自治区科技支撑计划（2025E02015）、自治区重大科技项目（2023A02010-3）和中国农业大学 2115 人才培养计划的资助。

Jun Zhang|Xiang-Heng Ma|Zong-Xu Li|Quan-He Yang|Wei-Peng Zhang|Yi-Dong Liu|Ming-Qiang Xu|Dan Liu|You-Sheng Shi|Wei-Qiao Lv|Hong-Wei Xiao