《Innovative Food Science & Emerging Technologies》：Effects of thermosonication pretreatment on the physicochemical and sensory properties of grape juice obtained from K?setevek grapes
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葡萄汁超声波辅助加热优化及多酚抗氧化活性研究，采用响应面法确定热声处理最佳参数为801.99 J/g能量密度和43.5℃温度，显著提升花青素含量（ΔE*降低）、多酚及抗氧化活性（FRAP/DPPH值提高），同时保留天然色泽和风味，优于传统Mash加热法。
Tuba Eda Arpa Zemzemo?lu|Burcu Dündar K?r?t|Merve Dar?c?|Erdal A??am|Turgut Cabaro?lu
土耳其古姆什哈内大学（Gümü?hane University），健康科学学院（Faculty of Healthy Science），营养与饮食学系（Department of Nutrition and Dietetics），古姆什哈内（Gümü?hane），土耳其
摘要
K?setevek葡萄是一种重要的本土黑色葡萄品种，果肉呈有色状，主要种植在土耳其东安纳托利亚地区。在葡萄汁生产中，通常采用压榨加热（MH）工艺。然而，为了更好地保留酚类化合物、香气和营养成分，人们开始使用热声处理（TS）作为一种替代技术。本研究的目的是探讨热声处理条件对K?setevek葡萄制成的葡萄汁的物理化学性质和感官特性的影响。实验中，葡萄汁在不同温度和超声能量密度（UED）下进行了热声处理，并通过响应面方法（RSM）进行了优化研究。分析指标包括总酚含量（TP）、总单体花青素（TMA）、抗氧化活性（FRAP和DPPH）、聚合物颜色比（PCR）、颜色差异（ΔE*）以及提取率。最终确定最佳的热声处理条件为801.99 J/g UED和43.5°C（理想值=0.595）。在最佳条件下，通过HPLC分析了花青素成分；利用GC–MS鉴定了香气化合物；并通过描述性分析评估了感官特性。热声处理显著提高了总酚含量和TMA含量，同时降低了ΔE*值，表明产品的天然颜色得到了更好的保留。此外，热声处理还提升了葡萄汁的酚类化合物含量和提取率，并有助于保持其颜色和感官品质。热声处理后的葡萄汁中含有更高浓度的香气化合物，尤其是C6类化合物和高级醇。这一特点使得热声处理在保留新鲜香气方面优于压榨加热工艺，后者会产生煮熟后的异味。总体而言，热声处理有潜力作为传统热处理工艺的替代方案或补充手段应用于工业生产中。
引言
市场上销售的葡萄含有高水平的色素、抗氧化剂和酚类化合物，属于全球产量最大的水果之一（Mu?oz等人，2004年）。近年来，消费者对具有高抗氧化活性的食品需求显著增加，因为这些食品被认为对健康有保护作用（Ortega-Ramirez等人，2014年）。葡萄的抗氧化活性使其成为热门选择（Ortega-Ramirez等人，2014年）。酚类化合物通过清除自由基，有助于预防氧化损伤，而氧化损伤是导致包括心血管疾病在内的多种退行性疾病的因素（Higdon & Frei，2003年；Kurosumi等人，2007年）。大量研究表明，食用新鲜葡萄可促进心血管健康、调节血糖水平、增强抗氧化能力、改善神经退行性疾病，并有助于调节碳水化合物和脂质代谢（Fei等人，2025年；Ma等人，2025年）。这些健康益处主要归功于葡萄中的生物活性成分，尤其是花青素和原花青素，以及黄酮类和萜类化合物（Marinaccio等人，2025年）。除了健康益处外，酚类化合物还影响葡萄的口感、风味和颜色（Fuleki & Ricardo-Da-Silva，2003年；Oberholster等人，2009年）。葡萄皮中的色素含量约为每100克30至750毫克，主要包括二葡萄糖苷、单葡萄糖苷、酰基化单葡萄糖苷和酰基化二葡萄糖苷，如peonidin、malvidin、cyanidin、petunidin和pelargonidin（He & Giusti，2010年；Khoo等人，2017年）。
在葡萄汁生产中，压榨加热（MH）是一种常用的预处理方法，通常在70°C下进行45秒。虽然这种工艺能提高汁液产量并促进酚类化合物的提取，但加热过程会消耗大量能源和时间（Baysal等人，2011年）。此外，压榨加热还会导致葡萄汁出现不良感官特性，如煮熟后的异味，从而影响最终产品的品质。热声处理是一种非热处理技术，在烹饪、干燥、冷冻、过滤和消泡等多种食品加工过程中表现出良好效果。与传统方法相比，热声处理不仅能缩短处理时间，还能提高生物活性化合物的提取效率（Chemat等人，2011年；Vilkhu等人，2008年）。多项研究表明，非热处理技术在果汁生产中取得了显著效果，对最终产品质量有积极影响（Kalsi等人，2023年；Khalil等人，2023年；Y?km??等人，2023年；Y?km??等人，2025年）。
超声波对提取过程的主要影响是促进溶剂与植物材料之间的物质传递，这是通过破坏细胞和介质中的湍流实现的。提取过程中气泡的形成、生长和破裂加速了物质传递（Chemat等人，2011年；González-Centeno等人，2014年）。葡萄有多种用途，如制作果汁、葡萄酒、果酱和蜜饯，同时还能通过增加酚类化合物含量来改善食品质量和调整颜色与风味。热声处理可提升葡萄汁的总酚含量和颜色强度（Lieu & Le，2010年）。
香气化合物与酚类化合物共同决定了葡萄汁的整体品质。香气是由多种挥发性分子组成的复杂混合物，对最终产品的感官特性至关重要。即使处于微量浓度，香气化合物也会对品质产生显著影响（Hjelmeland & Ebeler，2015年）。这种感官体验直接影响消费者的偏好和选择。Bautista-Ortín等人（2017年）、Labrador Fernández等人（2023年）和Zia等人（2024年）的研究表明，对葡萄进行热声处理可提高酚类化合物的提取效率，并有助于香气化合物向果汁中的转移。然而，据我们所知，目前尚无文献研究针对红葡萄汁的质量特性（如颜色、酚类化合物含量和抗氧化活性）优化热声处理参数。
K?setevek是一种在土耳其东安纳托利亚地区广泛种植的本土黑色葡萄品种，主要用于鲜食、干制以及混酿葡萄酒。该品种富含酚类化合物和其他营养成分（Arpa Zemzemoglu等人，2021年）。本研究旨在评估热声处理对葡萄汁的影响，优化相关参数以提升最终产品中的酚类化合物含量，并提高汁液提取效率。同时，还将比较在最佳热声处理条件下生产的K?setevek葡萄汁与传统压榨加热法及未经预处理的对照（C）葡萄汁在花青素和香气化合物以及感官特性方面的差异。
材料
K?setevek葡萄是埃尔阿济格省（Elaz?? Province）Kuzova地区特有的本地品种，其名称源自当地传统。这种葡萄果实中等大小，呈椭圆形，果肉和果皮有色，含有1至2颗小种子，质地多汁（Arpa Zemzemoglu等人，2021年）。该品种主要用于葡萄酒生产，少量也可用于制作葡萄干和糖蜜。
热声处理的应用建模与优化
表1展示了不同超声能量密度（E，4.9–970.1 J/g）和温度（T，15–55°C）对葡萄汁样品各项指标的影响。
结论
本研究表明，作为非热处理方法的热声处理（TS）可以有效优化K?setevek葡萄制成的葡萄汁的物理化学性质和感官特性。与对照组相比，热声处理显著提高了总酚含量（TP）、花青素浓度和抗氧化活性，同时获得了更高的汁液产量，并保持了理想的感官品质。
生成式AI使用声明
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CRediT作者贡献声明
Tuba Eda Arpa Zemzemo?lu：负责撰写、审阅与编辑、初稿撰写、资料收集、方法论设计、数据分析、概念构建。Burcu Dündar K?r?t：负责撰写、审阅与编辑、初稿撰写、方法论设计、数据分析、概念构建。Merve Dar?c?：负责撰写、审阅与编辑、初稿撰写、项目管理、方法论设计、数据分析、数据整理、概念构建。Erdal A??am：负责撰写、审阅与
未引用参考文献
Lee and Castle, 2001
利益冲突声明
作者声明与本文所述工作不存在任何利益冲突。
致谢
作者感谢?ukurova大学科学研究项目部在项目编号FBA-2022-14545项下的财政支持。
