《Food Research International》：Application of high-energy electron beam irradiation on accelerating aging process of Zhenjiang aromatic vinegar
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高能电子束辐照（3kGy）可显著提升镇江香醋总多酚、总黄酮及抗氧化活性，酯类含量增加48.5%，达到自然陈酿3-5年水平，且风味特征与自然陈酿等效。
陈海英|郑传阳|陈春林|周廷宇|李伟|徐宁|王超|宋金义|胡勇
发酵工程重点实验室（教育部），工业微生物学湖北省重点实验室，国家“111”细胞调控与分子药学中心，湖北食品发酵工程技术研究中心，湖北工业大学，武汉430068，湖北，中国
摘要
陈醋的成熟过程虽然耗时，但对提升其品质至关重要。本研究探讨了高能电子束（HEEB）辐照对加速镇江香醋（ZAV）成熟的影响。在1.5至24 kGy的辐照剂量下，新鲜醋的抗氧化活性显著增强，达到或超过了自然陈化3年醋的水平。这些变化与总多酚、总黄酮类化合物及个别酚类化合物含量的增加一致。此外，在3 kGy的剂量下，总酸、非挥发性酸、氨基氮和总酯的含量也显著升高。值得注意的是，总酯的含量增加了48.5%，超过了陈化5年醋的水平。在这一剂量下，聚类分析和差异分析表明，挥发性化合物、有机酸和游离氨基酸的谱型呈现出自然陈化的特征，没有特定化合物是辐照醋所独有的。综合聚类分析进一步表明，处理后的醋在整体上与自然陈化3-5年的醋相当。这些有利的化学变化与香气和味道强度的显著提升相一致。总体而言，该研究表明3 kGy的HEEB辐照具有加速ZAV成熟过程的工业应用潜力。
引言
醋作为一种酸性调味品在全球范围内广泛使用。除了对风味起重要作用的乙酸外，醋还富含其他有机酸、糖类、酯类和氨基酸。这些成分不仅提升了感官品质，还具有营养价值和生物活性（Jia等人，2020；Xia等人，2020；Zhang等人，2019）。例如，高浓度的乙酸因其能够穿透细胞膜而具有抗菌作用（Xia等人，2020），并且据报道可以通过促进糖异生和抑制糖酵解来帮助大鼠恢复疲劳（Perumpuli等人，2022）。此外，黑素和酚类化合物（如儿茶素、没食子酸和咖啡酸）在各种醋中普遍存在（Perumpuli等人，2022）。这些化合物被认为具有有益于健康的额外营养特性（Zhang等人，2019；Li等人，2021）。
中国传统醋通常以谷物为原料生产。根据不同的地域酿造工艺，开发出了多种类型的传统醋，每种醋都具有独特的感官和成分特征（Hu等人，2023）。传统醋通常通过自发固态发酵制造，包括三个主要阶段：糖化、酒精发酵和乙酸发酵（AAF）。在这些过程中，可发酵的碳水化合物首先被酵母（主要是Saccharomyces属）转化为乙醇，随后被细菌（主要是Acetobacter属）转化为乙酸。在整个酿造过程中，微生物对原料的降解和转化导致了一系列复杂化合物的形成。在AAF阶段，将酒精发酵醪与来自上一批次AAF的富含活性微生物的“pei”以及麸皮混合以启动发酵。发酵和浸出成熟的“pei”后，需要进行热处理和陈化。镇江香醋（ZAV）是中国最著名的醋之一，以其独特的甜味和芳香香气而著称（Zhou等人，2020；Huang等人，2022）。与其他传统醋相比，ZAV在主发酵阶段采用独特的层层翻转策略，并在AAF的最后阶段进行约30天的密封发酵（Hu等人，2023）。另一个显著特点是炒米着色工艺，通过炒制成熟的“pei”产生焦糖色和烘焙香气，然后与未处理的“pei”混合形成深琥珀色和醇厚的甜味。与发酵过程中由微生物介导的酶促反应不同，热处理促进了强烈的化学反应，主要包括水解和美拉德反应，从而形成了多种风味活性化合物。随后，陈化过程涉及相对温和的反应，如氧化、酯化和缩合，通常需要数年时间（Li等人，2021）。尽管耗时，但陈化对于发展精细的风味特征至关重要，因为它有助于去除某些不希望存在的化合物，同时促进通过美拉德途径形成的复杂风味化合物的积累（Al-Dalali等人，2018；Tao等人，2013；Liang等人，2016）。此外，陈化还增强了醋的健康促进作用，表现为总多酚（TP）、总黄酮类化合物（TF）和总抗氧化能力（TAC）的显著增加。需要注意的是，这些指标在长时间陈化后可能会下降。例如，在山西陈化8年的醋中，TAC有所下降（Duan等人，2019；Xie等人，2017）。
已经探索了多种物理和化学方法来加速食品的成熟过程，包括微波、超声波、伽马辐照、红外处理、臭氧、电场和高压处理（Dong等人，2020；Qu等人，2023；Gao等人，2020）。在这些方法中，利用超声波加速醋成熟的方法受到了广泛关注。在优化条件下，超声波处理显著增加了总酯、醛类、非挥发性有机酸和杂环化合物的含量，表明新鲜醋的成分谱型向自然陈化醋的成分谱型演变（Wang等人，2017）。辐照利用可控剂量的电离辐射来诱导原子或分子的电离，是另一种加速食品成熟的 promising 方法（Jia等人，2023）。例如，用60Co γ-辐照处理的葡萄酒快速减少了异味，并增加了与果香相关的化合物（如乙酸乙酯）的含量（Chang等人，2003）。同样，60Co辐照迅速改变了江西白酒的关键香气化合物，48小时辐照后的样品在挥发性成分上最接近自然陈化5年的白酒（Dai等人，2025）。然而，γ-辐照依赖于不可再生的放射源，存在重大的技术、经济和操作挑战，这限制了其更广泛的工业应用。
电子束（EB）技术利用具有足够能量的加速电子来诱导电离，因此被归类为一种电离辐射形式。与γ-辐照相比，EB辐照通常更可接受，因为它不依赖于放射性同位素，且没有残留放射性污染的风险（Kong等人，2017）。当电子束与生物分子相互作用时，传递的能量会破坏分子键，从而引发物理化学变化（Eloise等人，2020）。低能电子束（LEEB，≤300 keV）和高能电子束（HEEB，>300 keV）处理已被广泛用于抑制食品中的微生物腐败（Zhang等人，2020）。在肉类工业中，对储存在30°C下的预僵化牛肉进行2 kGy的EB辐照两周后，其剪切力值与传统在2°C下湿陈化7-14天的牛肉相当（Lee等人，1996）。此外，EB辐照还被报道可以改善某些食品的质量特性。例如，4-8 kGy的LEEB辐照改善了牛肉的颜色，并保持了更理想的感官特性，同时对基本脂质和蛋白质氧化参数没有不良影响（Yang等人，2022）。然而，关于使用HEEB改善食品质量的研究仍然有限。
本研究比较了经过HEEB处理的ZAV与不同时间自然陈化的ZAV的总多酚（TP）、总黄酮类化合物（TF）和总抗氧化能力（TAC）。进一步量化了个别酚类化合物，以阐明TP、TF和TAC的变化。此外，还全面分析了物理化学参数以及挥发性化合物、游离氨基酸（FAAs）和有机酸的谱型，以评估HEEB处理对醋的特性和感官性质的影响。结果表明，3 kGy的HEEB辐照可以有效加速ZAV的成熟，表明其在工业应用中的潜力。
章节片段
醋样品和辐照处理
从中国江苏镇江恒顺醋业有限公司获得了不同陈化时间的传统ZAV样品（新鲜、1年和5年）。每个陈化时间点从三个不同的储存罐中收集了三个独立样品，并在分析前储存在4°C下。
辐照处理在中国武汉艾邦高能科技有限公司进行。新鲜醋样品（40 mL）被装入玻璃瓶中并送入辐照室
HEEB辐照对TP、TF和TAC的影响
通过DPPH、ABTS和FRAP测得的TP、TF和TAC在陈化时间较长的醋中显著更高（图1），这与先前的观察结果一致（Duan等人，2019；Xie等人，2017）。这些差异与酚类化合物的聚集和解聚有关。在陈化过程中，水分蒸发使醋浓缩，促进了单体黄酮的聚合和多聚酚类的积累（Cocchi等人，2006）。
结论
本研究证明，3 kGy的HEEB辐照可以有效加速测试的ZAV的成熟过程。该处理显著增强了抗氧化活性、总多酚和黄酮类化合物的含量，达到了与自然陈化3-5年醋相当的水平。关键化学指标，包括总酸、非挥发性酸、氨基氮和总酯的含量也显著升高，其中总酯的含量增加了48.5%，甚至超过了
CRediT作者贡献声明
陈海英：写作 – 审稿与编辑，写作 – 原稿撰写，可视化，监督，软件使用，资源提供。郑传阳：写作 – 审稿与编辑，写作 – 原稿撰写，监督，软件使用，方法学研究，资金获取，正式分析。周廷宇：监督，软件使用，资源提供，项目管理。李伟：软件使用，资源提供，方法学研究，调查，概念构思。徐宁：监督，软件使用，资源提供，项目管理，正式分析，
未引用的参考文献
De Marco等人，2025
Jin，2018
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本工作得到了湖北省中央引导地方科技发展专项项目（2024ELA005）的支持。
