《Innovative Food Science & Emerging Technologies》：Synergistic effects of antimicrobials combined with pressure assisted thermal processing against
Alicyclobacillus acidoterrestris spores in orange juice
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本研究针对橙汁等酸性饮料中嗜酸耐热芽孢杆菌(Alicyclobacillus acidoterrestris)孢子难以被常规处理彻底杀灭、易导致产品腐败的行业难题，创新性地将压力辅助热处理(PATP)与四种抗菌剂(尼辛NIS、香草酸VA、香豆酸CA、芥子酸SA)联用，系统评估了不同组合对孢子灭活效果及愈创木酚(guaiacol)生成的抑制能力。结果表明PATP联合NIS、CA、SA可有效控制孢子增殖并将愈创木酚浓度降至感官阈值以下，为开发低能耗、高保鲜品质的果汁加工新工艺提供了重要理论依据与实践路径。
在追求健康饮食的今天，橙汁以其丰富的维生素C和独特风味成为全球消费量最大的果汁之一。然而，一个看不见的"刺客"——嗜酸耐热芽孢杆菌(Alicyclobacillus acidoterrestris)，却让果汁生产商们头疼不已。这种细菌的孢子能够耐受传统巴氏杀菌的温度，在酸性环境中"潜伏"下来，等到条件适宜时便苏醒繁殖，产生具有明显烟熏味和药味的愈创木酚(guaiacol)。令人惊讶的是，人类感官对愈创木酚的识别阈值极低，仅需0.70 ng/mL的浓度就足以让整批果汁因异味而被消费者拒之门外，造成巨大的经济损失。
更棘手的是，近年来兴起的高压加工(HPP)技术虽然能更好地保留果汁的新鲜口感，但对嗜酸耐热芽孢杆菌孢子的杀灭效果却不尽如人意。研究表明，要彻底灭活这些顽固的孢子，需要施加超过1200 MPa的压力，但这不仅会严重影响果汁品质，还面临设备成本高昂的难题。如何在保证果汁品质的同时，有效控制嗜酸耐热芽孢杆菌孢子，成为果汁工业亟待突破的技术瓶颈。
面对这一挑战，来自西班牙莱里达大学的研究团队在《Innovative Food Science》上发表了一项创新研究，他们将压力辅助热处理(PATP)与四种天然抗菌剂相结合，系统探究了这种联合策略对嗜酸耐热芽孢杆菌孢子及其腐败产物愈创木酚的控制效果。这项研究为开发高效、低耗的果汁保鲜技术提供了新的思路。
研究人员采用了几项关键技术方法：通过压力辅助热处理系统在500 MPa/70°C和600 MPa/65°C条件下处理样品5分钟；利用高压加工设备在室温下进行500 MPa和600 MPa处理；采用传统热处理方法在常压70°C和65°C下处理；通过气相色谱-质谱联用技术精确测定愈创木酚浓度；按照国际果汁生产者协会标准方法进行孢子计数和微生物活性监测。
3.1 压力辅助热处理后橙汁中嗜酸耐热芽孢杆菌种群动态
研究显示，两种PATP处理均能将初始约5.0 log cfu/mL的孢子数量降至检测限以下。在12天45°C贮藏期间，添加NIS、CA或SA的样品中孢子数量持续低于检测限，而对照组的孢子数量显著回升至7.0 log cfu/mL。值得注意的是，香草酸在低剂量时抑菌效果较差，孢子数量回升至约2个对数单位。
3.2 室温高压处理后橙汁中嗜酸耐热芽孢杆菌种群变化
单独应用高压处理效果有限，处理后立即观察到孢子萌发现象。尼辛表现出良好的抑菌效果，能将种群数量控制在2.0 log cfu/mL左右。香豆酸和芥子酸在高剂量下显示抑菌活性，而香草酸即使在高剂量下也难以完全抑制细菌生长。
3.3 热处理后橙汁中嗜酸耐热芽孢杆菌种群响应
单纯热处理对孢子灭活效果不显著，但抗菌剂的加入明显改善了抑菌效果。70°C处理配合尼辛能将种群稳定在4.5 log cfu/mL，而65°C处理需要更高剂量的抗菌剂才能达到相似效果。香豆酸和芥子酸在适当剂量下也表现出协同抑菌作用。
3.4 愈创木酚浓度分析
最引人注目的发现来自愈创木酚测定结果。PATP联合NIS、CA或SA能将愈创木酚浓度控制在4.1-10.0 ng/mL范围内，接近感官阈值。相反，香草酸处理组即使细菌生长被抑制，愈创木酚浓度却异常升高，最高达到86,006.5 ng/mL，这可能源于香草酸被细菌酶转化为愈创木酚的代谢途径。高压处理配合适当抗菌剂也能有效控制愈创木酚生成，而传统热处理需要更高剂量的抗菌剂才能达到相似效果。
这项研究深入探讨了不同处理条件下孢子存活的机制，指出压力处理可能诱导孢子萌发但不足以完全灭活，而热压结合处理能更有效地破坏孢子结构。抗菌剂的作用机制也各不相同：尼辛通过形成膜孔道破坏细胞膜完整性；香豆酸和芥子酸等酚类化合物则通过干扰膜功能和抑制关键酶活性发挥作用。特别值得注意的是香草酸的独特行为——虽然能抑制细菌生长，却可能作为前体物质被转化为愈创木酚，这一发现对果汁配方设计具有重要警示意义。
从应用视角看，压力辅助热处理与特定抗菌剂的组合展现出了显著优势。相比需要极高压力或长时间处理的传统方法，这种联合策略能在相对温和的条件下实现有效灭菌，既节约能源又更好地保留了果汁品质。研究还考虑了安全性问题，指出所选抗菌剂均有良好的安全记录，尼辛是公认安全的食品防腐剂，而相关酚类化合物在植物性食品中天然存在。
该研究的结论明确：压力辅助热处理与尼辛、香豆酸或芥子酸的组合是控制嗜酸耐热芽孢杆菌孢子及防止橙汁腐败的有效策略。这一创新方法解决了果汁工业长期面临的技术难题，为开发新一代果汁保鲜技术奠定了坚实基础，同时也为其他酸性饮料的微生物安全控制提供了可借鉴的模式。随着消费者对食品品质要求的不断提高，这种兼顾安全与品质的加工技术将具有越来越广阔的应用前景。
