《Applied Food Research》：Ohmic Processing of
Arenga pinnata Sap: Determining the Interaction Effects of Storage Time, Voltage Gradient, and Natural Preservatives
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本研究针对糖棕汁在常温储存期间易变质的问题，创新性地采用欧姆加热技术，系统探究了储存时间（0、4、8 h）、电压梯度（10–20 V cm?1）及天然防腐剂（姜黄根茎、半枫荷根）对其电导率、加热速率、pH、总可溶性固形物、浊度及转化糖等关键指标的影响。结果表明，延长储存时间显著加速汁液酸化和浊度上升，并提高电导率与加热效率；防腐剂类型与电压梯度则主导糖类相关指标变化。研究建立了温度-时间与电导率-温度的回归模型（R2 > 0.99），为糖棕汁的高效稳定加工提供了理论依据与实践策略。
在热带森林中广泛分布的糖棕（Arenga pinnata）不仅具有重要的生态功能，还是当地农村经济的重要支柱。其汁液作为一种天然甜味资源，可直接饮用或加工成糖浆、块糖等传统食品。然而，糖棕汁在采集后极易在常温下快速发酵变质，主要由于天然存在的酵母菌（如Saccharomyces cerevisiae）和乳酸菌的作用，导致汁液酸度上升、糖分转化及浊度增加，严重影响产品质量与货架期。为抑制微生物生长，采集者常添加半枫荷（Pterospermum sp.）根或姜黄（Curcuma longa）根茎等天然防腐剂，但此类处理可能改变汁液的理化特性，进而影响后续热加工效率。传统的巴氏杀菌虽能延长保质期，但长时间加热易引发美拉德反应、蔗糖转化及焦糖化，造成营养与风味损失。
欧姆加热（Ohmic heating, OH）作为一种新兴的热加工技术，通过电流在食品内部产生热量，具有加热均匀、效率高等优势。其效果高度依赖于物料的电导率（σ），而电导率受温度、离子组成及悬浮颗粒等因素影响。目前，针对糖棕汁的欧姆加热研究尚属空白，尤其缺乏在实际采集条件（如储存时间、天然防腐剂使用）下对其电热行为与品质变化的系统评估。
为此，研究人员以印度尼西亚南苏拉威西省Labuaja村采集的糖棕汁为对象，设计了三因素（防腐剂类型：无添加、半枫荷根、姜黄根茎；储存时间：0、4、8 h；电压梯度：10、15、20 V cm?1）的全因子实验，考察欧姆加热过程中的温度-时间关系、电导率-温度曲线及加热后的pH、总可溶性固形物（Total Soluble Solids, TSS）、浊度与转化糖等指标变化。通过建立二次多项式模型描述加热轨迹，并采用线性模型拟合电导率随温度的变化规律。
关键技术方法
实验采用静态欧姆加热系统，以聚四氟乙烯（PTFE）反应器为核心，电极间距12.1 cm，样品体积150 mL。电压梯度设定为10–20 V cm?1，加热至110°C终止。电导率根据电流、电压与反应器几何参数计算（σ = LI/AV）。理化指标测定包括：pH计（HI98108）、浊度计（TU-2016）、数字折光仪（HI96801用于TSS，HI96804用于转化糖）。统计分析使用SPSS 31进行三因素方差分析（ANOVA），模型拟合基于OriginPro 2025b。
研究结果
3.1. 温度与电导率特性
温度-时间曲线显示，所有处理组均能加热至110°C，且电压梯度升高显著缩短加热时间。在10 V cm?1下，储存时间的影响最为明显：无防腐剂汁液在储存8 h后加热更快，而半枫荷处理组在4–8 h的加热曲线重叠且慢于对照组。当电压梯度升至15–20 V cm?1时，储存时间差异减弱。
电导率-温度关系呈线性上升（R2 = 0.996–0.999），表明温度升高促进离子迁移。无防腐剂汁液的电导率最高，姜黄与半枫荷处理组较低；电压梯度增至20 V cm?1时，电导率进一步升高。
3.2. 模型建立
温度-时间关系符合二次模型（T = at2 + bt + c），系数a与b随电压梯度增加而增大，反映加热加速。电导率-温度模型（σ = mT + k）中，斜率m表示温度敏感性，截距k为0°C外推值。无防腐剂汁液的m值最高（0.00190 S m?1°C?1），半枫荷处理组最低（0.00168 S m?1°C?1）。模型精度高（R2 > 0.99），为过程预测提供基础。
3.3. 理化指标变化
pH：储存时间主导酸化工序，8 h储存使pH从7.76降至5.64。防腐剂可缓解下降，姜黄与半枫荷处理组pH分别维持在6.99与7.04。欧姆加热后pH普遍上升，较高电压梯度（20 V cm?1）下增幅更显著。
浊度：半枫荷处理组浊度最高（411.88 NTU），与其引入悬浮颗粒有关；姜黄组浊度最低（101.90 NTU）。储存时间延长至8 h时，浊度从143.29 NTU升至331.31 NTU，欧姆加热进一步加剧此现象。
总可溶性固形物（TSS）：储存导致TSS从10.19°Brix（0 h）降至9.94°Brix（8 h），但高压梯度（15–20 V cm?1）的欧姆处理使TSS小幅回升，可能与热驱动可溶性组分释放有关。
转化糖：储存时间延长显著促进转化糖积累（0 h: 9.94% w/w → 8 h: 10.57% w/w），防腐剂处理组均高于对照组。高压欧姆加热（20 V cm?1）进一步增加转化糖含量，反映热化学转化效应。
结论与意义
本研究首次系统揭示了糖棕汁在欧姆加热过程中的电热行为与品质演变规律。储存时间是影响汁液变质与加热效率的关键因素，而天然防腐剂与电压梯度通过调节电导率与离子环境，间接调控加热速率与终产品特性。所建立的温度-时间与电导率-温度模型为优化工艺参数提供了量化工具，尤其适用于实际生产中预判不同储存条件下汁液的加工行为。此外，姜黄在保持汁液澄清度方面表现优异，而半枫荷虽增加浊度但有助于pH稳定，这为针对性地选择防腐策略提供了依据。
该研究不仅填补了糖棕汁欧姆加热领域的知识空白，也为其他高糖植物汁液的低碳加工提供了技术参考。通过最小化预处理储存时间、协调电压梯度与防腐方案，可实现糖棕汁的高效稳定加工，助力热带森林资源的可持续利用。
