研究揭示刺梨果汁胀气反应化学机制

浓缩刺梨汁在常温储存时会出现不明原因的胀气现象，增加了产品成本，还对生产、运输、储存安全构成了威胁。近日，中国科学院生物物理研究所等研究团队，将广泛靶向代谢组学技术引入刺梨胀气研究中，对浓缩刺梨汁实施“全景式化学CT扫描”，成功解析了这一产业难题。

研究团队通过50℃热敷育模拟浓缩刺梨汁胀气过程，并借助UPLC- QTRAP- MS/MS技术对不同时间节点的浓缩刺梨汁样品进行检测，共鉴定出生物碱、黄酮、氨基酸及衍生物等12类2242种代谢物。同时，研究团队通过多元统计分析，将目标锁定在刺梨的维生素C这一成分。结果显示，在浓缩刺梨汁胀气过程中，高含量的维生素C及其手性异构体异抗坏血酸持续下降，直至完全耗尽，而所产生气体中，CO₂浓度呈阶梯式同步上升。这两条线索提示，维生素C及其手性异构体的大量降解可能是驱动浓缩刺梨汁胀气的原因。

机制研究显示，在刺梨汁特有的酸性微环境中，维生素C分子或通过三条并行路径发生转化：第一条是经典氧化途径，经由2,3-二酮-L-古洛糖酸中间体，通过脱羧、脱水反应，最终生成呋喃甲酸；第二条是内酯—重排途径，将中间体DKG内酯化，通过二苯乙醇酸重排并脱羧，形成木糖酸；第三条是草酰—水解途径，通过维生素C连续氧化及产物酰基迁移，形成环-3,4-O-草酰-L-苏糖酸酯，进而水解产生草酸与L-苏糖酸。这三个转化过程均伴随CO₂释放，其累积效应足以导致浓缩刺梨汁包装袋明显膨胀。

为验证这一机制，研究团队进一步向刺梨汁中外源添加梯度浓度的维生素C。结果显示，浓缩刺梨汁产气量与维生素C添加量呈剂量依赖关系，即未添加维生素C的原汁，产气总量约为自身体积的26%；添加了18%维生素C的样品，产气量高达208%。这为浓缩刺梨汁中高浓度的维生素C及其手性异构体降解导致胀气提供了依据。

该研究为浓缩刺梨汁生产确立了关键质量控制原则，也为全球范围内富含呋喃酮饮料的体系管理提供了重要的参考资料。

相关研究成果发表在《食品化学》（Food Chemistry）上。

论文链接

多变量统计分析不同胀气阶段浓缩刺梨汁代谢物

维生素C降解产生CO₂的可能转化途径