黑橄欖（亦稱加利福尼亞式黑橄欖）是全球三大主要貿易制備橄欖產品之一，年產量與橄欖油相當，是西班牙、土耳其、埃及、希臘和意大利等地中海國家的重要經濟來源。其誘人的亮黑色澤使其廣泛應用于沙拉、披薩、三明治等快餐食品。其加工方法包括在酸性溶液中保存果實2至14個月，隨后用稀NaOH溶液處理，并在連續曝氣下進行兩次自來水沖洗，顏色因酚類化合物的氧化和聚合變為黑色，并通過浸入葡萄糖酸亞鐵溶液得以穩定。目前，在堿處理后向溶液中添加酸（乙酸、乳酸或CO₂）以使產品在包裝前pH達到約7-8。商業化銷售的黑橄欖（整粒、去核或切片）需在121至125°C下滅菌，以達到15 F₀的累積致死率。與大多數加熱食品一樣，黑橄欖中的丙烯酰胺形成可通過多種機制發生，熱處理是關鍵步驟，其含量取決于加熱強度（F₀）等變量。不同于大多數加熱食品中天冬酰胺和還原糖生成丙烯酰胺的成熟反應機制，黑橄欖中的生成機制仍不明確。小肽與多酚的結合物、低分子量（<1000 Da）化合物、小酚類化合物及其醌類或水溶性較大組分（>10 000 Da）均被視為潛在前體。然而，這些機制均未在工業加工的黑橄欖中得到證實。包裝和滅菌是此產品中丙烯酰胺形成的關鍵步驟，因此，本研究聚焦于可能影響黑橄欖質量特性的包裝條件及其丙烯酰胺水平。

研究使用西班牙塞維利亞省機械采收的Hojiblanca品種橄欖果實。果實在Agrosevilla SCA工廠置于地下玻璃纖維罐中，并用含20 g L^?1乙酸的酸化水作為保存液覆蓋。在Agrosevilla SCA工廠或Instituto de la Grasa中試工廠對橄欖進行黑化處理。必要時，使用工業機器對橄欖進行去核和切片。

在Instituto de la Grasa中試工廠的黑化過程中，使用在Agrosevilla SCA工廠酸性條件下儲存了5個月的Hojiblanca品種果實。將橄欖（5 kg）放入兩個圓柱形氧化室，浸入5 L NaOH溶液（30 g L^?1）直至堿液滲透至果核。隨后移除堿液，用5 L保存液與自來水混合物（1/1）覆蓋橄欖20小時。排水后，果實用新鮮自來水清洗24小時，并通入CO₂以中和堿性果肉的高pH值。第三天，將果實浸入葡萄糖酸亞鐵溶液（1 g L^?1）中5小時以固定形成的黑色。

在Instituto de la Grasa中試工廠的滅菌處理中，將裝有不同商業展示形式的罐和袋置于計算機控制的Steriflow殺菌釜中進行滅菌。使用可編程溫度計控制罐和袋內部的溫度。

實驗設計包括多個部分：

無論包裝前pH如何，滅菌后整粒橄欖的pH均接近7.5。包裝前pH為7.5的橄欖最終pH為7.36，而包裝前pH為9.25的橄欖最終pH為7.64。盡管最終pH差異很小，但對顏色、硬度和丙烯酰胺含量產生了顯著影響。包裝前pH高于7的橄欖顏色較淺、硬度較低，但丙烯酰胺含量也顯著降低，整粒和去核橄欖的降低幅度均超過25%。這種丙烯酰胺水平對pH的依賴性此前已有報道，其形成最大值出現在pH接近6時，并隨pH升高而減少。這與遵循美拉德反應的土豆和許多其他食品中的行為相似。這些結果強調了包裝前控制pH的重要性，但也需考慮產品的理化特性。

為了在降低丙烯酰胺的同時保持橄欖品質，向包裝前pH高于7的橄欖覆蓋鹽水中添加了乳酸和檸檬酸。乳酸（而非檸檬酸）改善了包裝在pH 9.5下的橄欖顏色，但兩者均未增強硬度。由于CaCl₂是橄欖加工中常用的硬化劑，因此測試了乳酸/檸檬酸與CaCl₂的聯合效果，盡管使用檸檬酸時觀察到果實褪色。值得注意的是，CaCl₂在橄欖模型體系和加利福尼亞式綠熟橄欖中曾促進丙烯酰胺形成，但在此研究中，將其添加到包裝黑橄欖的覆蓋鹽水中并未觀察到這種負面影響。對于包裝在高pH下的整粒橄欖，使用這些添加劑并未影響丙烯酰胺的降低效果，但對去核果實的降低效果較小。

這種行為表明，酸在滅菌步驟中迅速滲透到去核橄欖的果肉中，導致pH對丙烯酰胺降低的影響減弱。需要澄清的是，在許多食品中，基于添加有機酸的丙烯酰胺緩解策略通常與pH降至6以下相關，但這并非pH 9.5黑橄欖的情況。在本研究中，添加酸的目的是保持產品的黑色。

另一方面，近期提出的基于醌類酚類化合物氧化的黑橄欖丙烯酰胺形成機制，促使我們研究了抗壞血酸（橄欖加工業中常見的抗氧化劑）的效果。不幸的是，即使橄欖的pH從8（對照）降至最高測試濃度抗壞血酸下的6.9，添加高達4 g L^?1的抗壞血酸并未顯著降低丙烯酰胺水平。抗壞血酸對丙烯酰胺形成的美拉德反應的影響存在爭議。一些作者發現在土豆中該有毒化合物水平降低，這可能歸因于pH的下降，而其他研究人員則檢測到促進作用，可能與抗壞血酸的熱分解有關。數據確實顯示，隨著抗壞血酸濃度的增加，黑橄欖中丙烯酰胺水平有上升趨勢，這令人質疑酚類化合物氧化在黑橄欖丙烯酰胺生成中的作用。

在烘焙業使用的膨松劑中，碳酸氫銨似乎通過糖降解途徑促進丙烯酰胺的產生。相比之下，碳酸氫鈉能降低烘焙產品中的丙烯酰胺水平，這并未被簡單地歸因于pH效應。基于這些觀察，將碳酸氫鈉加入黑橄欖的覆蓋鹽水中再進行滅菌。添加該化合物導致丙烯酰胺含量降低0%至30%，具體取決于測試批次。顯然，橄欖的pH隨碳酸氫鈉的添加而升高，表明觀察到的丙烯酰胺降低可能與此pH變化直接相關。此外，橄欖的顏色未受碳酸氫鈉影響。這提示了一種降低黑橄欖丙烯酰胺水平的可行選擇。然而，添加碳酸氫鈉導致所有測試批次橄欖硬度顯著下降約25%，這與該化合物因降解細胞壁成分而對植物組織產生軟化作用的公認效應一致。這些測試是通過在覆蓋鹽水中添加16 g L^?1碳酸氫鈉進行的。將該物質含量增加至32 g L^?1可將丙烯酰胺濃度降低高達35%，但硬度再次受到極大影響。觀察到丙烯酰胺含量線性下降，同時橄欖硬度也線性下降。

由于目前黑橄欖的pH約為7-8，且碳酸氫鈉是該pH下的主要碳酸鹽物種，因此也在CO₂改性氣氛下包裝了無液體的橄欖。出乎意料的是，丙烯酰胺的產生對兩個測試批次均產生負面影響。在CO₂氣氛下包裝在袋中的橄欖，其丙烯酰胺含量顯著高于在空氣或氮氣下包裝的橄欖。與烘焙產品中通過使用CO₂降低丙烯酰胺的報道相反，鑒于發現的結果，必須避免在包裝黑橄欖時使用這種氣體。需要注意的是，當前存在將黑橄欖包裝在無覆蓋鹽水袋中的趨勢，主要建議強調最小化包裝內的氧氣。目前的結果表明，在此類包裝系統中也應排除CO₂。

數據顯示，在兩種不同容器中，去核和切片橄欖在容器中形成的總丙烯酰胺（以μg kg^?1計）在統計上相似，與容器類型無關。這些結果與之前發表的研究形成對比。一種可能的解釋是，先前研究人員研究的切片橄欖比去核橄欖經歷了更徹底的清洗，而這種情況未在我們的實驗中出現。一些作者指出，延長去核橄欖的清洗階段會降低果實中的丙烯酰胺。此外，由于丙烯酰胺形成取決于熱強度，為每種容器和展示形式開發了特定的滅菌程序。因此，去核和切片橄欖在容器的冷點處承受了相同的累積滅菌度（F₀= 15），這可以解釋兩者丙烯酰胺水平的相似性。

相比之下，在兩個研究批次中，整粒橄欖的丙烯酰胺水平均顯著高于去核橄欖。這種差異在橄欖果肉、覆蓋鹽水以及罐中形成的總丙烯酰胺中均很明顯。如前所述，整粒和去核橄欖的累積致死率相同（F₀= 15）。這一發現先前已在商業橄欖中報道，可能歸因于去核橄欖相對于整粒橄欖的清洗步驟。然而，在我們的測試中，整粒和去核橄欖經歷了相似次數的清洗步驟。此外，隨著橄欖果肉（g）與覆蓋鹽水（mL）比例的降低，觀察到丙烯酰胺水平有降低的趨勢，盡管在統計學上不顯著，這與該有毒組分的高水溶性有關。

為了闡明整粒橄欖比去核橄欖丙烯酰胺水平更高的原因，對黑橄欖的不同部位進行了單獨滅菌。由果核形成的丙烯酰胺量（150 μg）顯著高于橄欖果肉（66 μg）。實際上，實驗2的數據顯示，種子產生的丙烯酰胺（31 μg）遠高于木質外殼（9 μg）�？傮w而言，這些結果表明，黑橄欖中丙烯酰胺形成的前體在種子中的濃度高于橄欖果肉。最近的研究通過證明這些前體主要是低分子量化合物（<1000 Da），進一步支持了這一結論。

本研究結果表明，黑橄欖的包裝條件會影響滅菌階段丙烯酰胺的生成。滅菌黑橄欖中丙烯酰胺的形成受pH、添加劑行為以及前體在果實內部分布的綜合影響，其中提高包裝pH是最有效且技術上可行的緩解策略，盡管它會對某些品質屬性產生影響。向覆蓋鹽水中添加乳酸和CaCl₂有助于保持橄欖的顏色品質和硬度。關于橄欖的展示形式，當去核和切片橄欖以相似的累積滅菌值（F₀= 15單位）滅菌時，其丙烯酰胺產量在統計上相同。相比之下，整粒橄欖的丙烯酰胺產量高于前者，這是由于果實種子部分對該有毒物質形成的高貢獻�？傊�，這些發現表明，有效降低黑橄欖中的丙烯酰胺必須將pH控制與添加劑的選擇以及對組織特異性前體分布的了解相結合，同時進一步的機理研究對于制定平衡化學安全與產品質量的加工策略仍然至關重要。