濃縮刺梨汁在常溫儲存時會出現不明原因的脹氣現象，增加了產品成本，還對生產、運輸、儲存安全構成了威脅。近日，中國科學院生物物理研究所等研究團隊，將廣泛靶向代謝組學技術引入刺梨脹氣研究中，對濃縮刺梨汁實施“全景式化學CT掃描”，成功解析了這一產業難題。
研究團隊通過50℃熱敷育模擬濃縮刺梨汁脹氣過程，并借助UPLC- QTRAP- MS/MS技術對不同時間節點的濃縮刺梨汁樣品進行檢測，共鑒定出生物堿、黃酮、氨基酸及衍生物等12類2242種代謝物。同時，研究團隊通過多元統計分析，將目標鎖定在刺梨的維生素C這一成分。結果顯示，在濃縮刺梨汁脹氣過程中，高含量的維生素C及其手性異構體異抗壞血酸持續下降，直至完全耗盡，而所產生氣體中，CO2濃度呈階梯式同步上升。這兩條線索提示，維生素C及其手性異構體的大量降解可能是驅動濃縮刺梨汁脹氣的原因。
機制研究顯示，在刺梨汁特有的酸性微環境中，維生素C分子或通過三條并行路徑發生轉化：第一條是經典氧化途徑，經由2,3-二酮-L-古洛糖酸中間體，通過脫羧、脫水反應，最終生成呋喃甲酸；第二條是內酯—重排途徑，將中間體DKG內酯化，通過二苯乙醇酸重排并脫羧，形成木糖酸；第三條是草酰—水解途徑，通過維生素C連續氧化及產物酰基遷移，形成環-3,4-O-草酰-L-蘇糖酸酯，進而水解產生草酸與L-蘇糖酸。這三個轉化過程均伴隨CO2釋放，其累積效應足以導致濃縮刺梨汁包裝袋明顯膨脹。
為驗證這一機制，研究團隊進一步向刺梨汁中外源添加梯度濃度的維生素C。結果顯示，濃縮刺梨汁產氣量與維生素C添加量呈劑量依賴關系，即未添加維生素C的原汁，產氣總量約為自身體積的26%；添加了18%維生素C的樣品，產氣量高達208%。這為濃縮刺梨汁中高濃度的維生素C及其手性異構體降解導致脹氣提供了依據。
該研究為濃縮刺梨汁生產確立了關鍵質量控制原則，也為全球范圍內富含呋喃酮飲料的體系管理提供了重要的參考資料。
相關研究成果發表在《食品化學》（Food Chemistry）上。