模拟桑葚汁的储存稳定性和保质期：紫外线和热巴氏杀菌对冷藏储存期间品质的影响

无花果汁中紫外处理与巴氏杀菌对微生物及品质的影响研究，发现最高剂量紫外（28 J/cm²）显著降低总微生物、酵母/霉菌及大肠杆菌，但巴氏杀菌灭活效果更佳；紫外更好保留颜色和生物活性成分（维生素C、总酚类、抗氧化能力、花青素），一级动力学模型拟合良好（R² 0.9673-0.9861）。UV处理货架期6-8天，对照组<24小时。两者可互补，未来需评估感官特性。

Khursheed Ahmad Shiekh|Nichakarn Uaphua|Mohammad Fikry|Saeid Jafari|Isaya Kijpatanasilp|Nazir Mir|Kit Yam|Randy W. Worobo|Kitipong Assatarakul

泰国曼谷朱拉隆功大学理学院食品技术系，邮编10330

摘要

与巴氏杀菌相比，紫外线处理在冷藏储存过程中能更好地保留生物活性化合物，尽管随着时间的推移仍会发生降解。本研究探讨了紫外线辐射（0–28 J/cm²）和热巴氏杀菌（72°C，15秒）对桑果汁微生物抑制动力学及理化特性的影响。随着紫外线照射强度的增加，微生物数量显著减少，其中最高剂量（28 J/cm²）使总微生物数、酵母和霉菌数量分别减少了2.17 ± 0.32、1.85 ± 0.10和6.47 ± 0.18 log CFU/mL，而大肠杆菌数量也有所下降。然而，巴氏杀菌能更有效地灭活微生物并延长保质期，而紫外线处理则更能保持桑果汁的颜色和生物活性化合物。紫外线辐射对桑果汁的理化特性没有显著影响（P>0.05）。颜色差异（ΔE）小于0.10，且紫外线处理和巴氏杀菌后的样品之间没有显著差异（P>0.05）。回归分析表明，一阶模型能够很好地描述微生物特性、维生素C以及植物化学物质（TPC、FRAP、TAC）的变化。R²值和速率常数分别为0.9673-0.9861和0.1566 - 0.5655。在储存过程中，经过28 J/cm²紫外线处理的桑果汁保质期为6至8天，而对照组保质期不足24小时。与对照组和巴氏杀菌处理的桑果汁相比，紫外线处理的桑果汁在储存过程中的各种特性变化较小。未来的研究应重点评估紫外线处理后桑果汁的感官特性。

引言

现代社会渴望使用非热技术加工的无添加剂新鲜水果饮料，以保留更多有益健康的营养成分。桑葚富含生物活性物质，如脱氧里霉素（deoxyrimycin），这种生物碱已被证明可以降低血糖水平（You等人，2018年）。新鲜桑葚或压榨或煮沸后的桑葚汁即使在冷藏条件下也有很短的保质期。因此，尽管桑葚制品富含维生素和矿物质，但其消费并不普遍。热巴氏杀菌可以延长保质期，但可能会降解果汁中的多酚和维生素C等关键营养成分（Mandha等人，2023年）。紫外线（UV）辐射作为一种非热处理方法，能够在不损害新鲜桑果汁感官和营养价值的情况下提高其安全性（Tchonkouang等人，2023年）。在我们最近的一项涵盖20种不同水果汁的综述研究中，我们证明了紫外线处理显著提高了安全性，保持了整体质量标准，并延长了这些饮料的保质期（Jafari等人，2025年）。紫外线辐射作为替代性非热巴氏杀菌方法的有效性已在提高柑橘（Kijpatanasilp等人，2023年）和龙眼（Kijpatanasilp等人，2023年）果汁在冷藏条件下的质量和微生物特性方面得到验证。

随着时间的推移，饮料特性的变化会导致营养成分流失和消费者吸引力下降。因此，确保整个产品保质期内的食品安全对于维持质量至关重要。保质期通常用于评估产品的稳定性，即饮料在特定条件下可储存的最大时间，而不会发生显著的质量恶化或不适合饮用（Khater，2021年；Young和O’Sullivan，2011年）。确定产品的保质期是一个复杂的过程，受食品性质、储存方式、包装材料及生产技术等多种因素的影响。准确预测食品质量的变化需要基于实验研究确定关键的质量指标（Mahdy，2023年）。评估质量随时间变化的实际方法包括应用数学建模。通常使用零阶和一阶动力学来描述储存过程中质量参数的增加或减少。现有的预测模型通过分析关键质量指标和消费者接受度来预测不同产品的保质期（Fikry等人，2023年）。

桑葚汁的质量已在各种加工和储存条件下进行了广泛研究。Yu等人（2014年）将超高压均质化（UHPH，200 MPa，1-3次）与热巴氏杀菌（95°C，1分钟）进行了比较，发现UHPH在初期显著减少了花青素和酚酸的含量，但添加抗坏血酸后显著缓解了这些损失。类似地，Wang等人（2017年）报告称，高压水力处理（HHP，500 MPa，10分钟）比传统热处理（85°C，15分钟）更能保留总酚类、黄酮类、白藜芦醇和挥发性风味化合物。最近的研究表明，低频超声波（25 kHz）在4°C下三周内保持了更高的DPPH和ABTS自由基清除活性（Xu等人，2022年）。在4°C和25°C下储存28天的实验中，两种处理的桑葚汁中的花青素均发生了降解，尽管总酚类和抗氧化能力的波动情况不同，但HHP处理样品在储存过程中没有净花青素损失（Pérez-Lamela等人，2021年）。此外，You等人（2018年）比较了不同的杀菌方法（HPP，400–500 MPa；热处理，70-75°C；HTST；膜过滤），发现HPP（400 MPa/5分钟）在4°C下30天后最佳地保留了花青素，包括氰苷-3-葡萄糖苷和氰苷-3-芸香糖苷，保留率高达85%（You等人，2018年）。

基于现有的研究空白，本研究假设紫外线辐射可以作为传统热巴氏杀菌的有效非热替代方法，用于在冷藏储存期间保持桑葚汁的微生物安全性和营养价值。因此，本研究旨在比较紫外线处理和热巴氏杀菌对微生物灭活及理化特性的影响，评估维生素C、总酚类、抗氧化能力和花青素等关键生物活性化合物在储存过程中的保留情况，并开发结合这些质量和微生物指标的动力学模型，以预测两种方法处理的桑葚汁的保质期。

桑葚汁样品的采购与制备

2024年6月至8月期间，在泰国诺塔布里府Bang Bua Thong区的一个果园中，收获了达到商业成熟度的新鲜桑葚（Morus alba L.，本地品种“Chiang Mai”），重量为30公斤（果色深紫，TSS 12–14 °Brix，pH 3.3–3.5）。平均果重2.8 ± 0.4克，直径18.2 ± 1.1毫米，含水量86.3 ± 1.2%。果实用通风箱在15°C下运输，并在4小时内进行处理。

紫外线辐射和巴氏杀菌对桑葚汁中微生物减少和灭活动力学的影响

评估了在室温下储存24小时的桑葚汁中，不同紫外线剂量（0至28 J/cm²）对导致腐败的微生物的减少效果，并与传统热巴氏杀菌（72°C，15秒）进行了比较。结果显示，无论是紫外线处理还是巴氏杀菌处理的样品，总活菌数、酵母和霉菌以及大肠杆菌ATCC 25922的数量均显著减少（表1）。

结论

总体而言，与对照组相比，紫外线处理在提高微生物安全性和保持产品质量方面更有效，而巴氏杀菌则更具整体效果，表明这两种方法可以互补使用。本研究探讨了紫外线辐射在冷藏储存期间对桑葚汁理化和微生物特性的影响。结果表明，紫外线处理通过减少总微生物数量（包括酵母）显著改善了果汁的微生物质量。

作者贡献声明

Isaya Kijpatanasilp：撰写 – 审稿与编辑，数据管理。Saeid Jafari：撰写 – 审稿与编辑，数据管理。Kit Yam：撰写 – 审稿与编辑，数据可视化，数据管理。Nazir Mir：撰写 – 审稿与编辑，数据可视化，数据管理。Mohammad Fikry：撰写 – 审稿与编辑，数据管理。Nichakarn Uaphua：撰写 – 初稿撰写，实验研究，数据分析。Khursheed Ahmad Shiekh：撰写 – 初稿撰写，实验研究，数据分析。

未引用的参考文献

Amanina等人，2019年；Young和O’Sullivan，2011年。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

本研究得到了Second Century基金（C2F）博士后奖学金（由朱拉隆功大学提供）的支持，该奖学金授予了Khursheed Ahmad Shiekh。此外，还感谢C2F海外研究基金的支持，使他能够作为访问学者在纽约伊萨卡的康奈尔大学 Randy Worobo的实验室进行研究。作者还衷心感谢罗格斯大学食品科学系的Nazir Mir博士和Kit Yam博士。