综述：果汁加工的新兴前沿：超声处理及其他非热技术在提升果蔬汁抗氧化能力和品质中的作用

　　本综述系统评述了2015–2024年间超声（US）、冷等离子体（ACP）、辐照及脉冲电场（PEF）等非热技术（NTTs）在果蔬汁（FVJs）加工中的应用。重点探讨了其通过诱导非生物应激、激活抗氧化生物合成途径、灭活腐败酶及释放结合态植物化学物以提升抗氧化能力（AC）的机制，并对比了其在工业化扩展、能源效率及环境可持续性方面的潜力与挑战，为开发最小化加工、功能增强型果汁提供重要理论依据。

　　

引言

水果和蔬菜汁（FVJs）因富含维生素、矿物质及生物活性化合物（特别是抗氧化剂）而被广泛消费，其在缓解非传染性疾病中扮演关键角色。然而，传统热加工方法在有效灭活微生物的同时，严重损害了FVJs的抗氧化能力（AC）、感官属性及营养品质。为响应消费者对最小化加工和功能增强型果汁日益增长的需求，非热技术（NTTs）作为有前景的替代方案应运而生。

加工果蔬汁的健康益处

FVJs被视为营养丰富的健康食品，其含有的维生素C、叶酸、类维生素A、钾、镁以及类黄酮、类胡萝卜素和酚酸等植物化学物质，对心血管健康、抗氧化应激、免疫调节及胃肠道功能具有积极影响。非热加工技术（如超声、高压处理HPP、冷等离子体等）能最大限度保留这些热敏感成分，甚至通过细胞壁破坏促进酚类物质释放，从而提升抗氧化潜力。

超声处理（US）

超声处理利用频率高于20 kHz的声波，通过空化效应产生的微射流和冲击波破坏细胞结构，促进结合态抗氧化物的释放。其处理效果取决于超声频率（UF）、功率（UP）和时间（UT）。研究表明，适中参数（如35 kHz、120 W）可显著提升总酚含量（TPC）和AC，但过长时间或过高功率会因“阻塞空化”导致抗氧化成分降解。超声还能钝化多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD），延缓汁液褐变，并改善果浆颗粒的均匀性及流变特性。

辐照

辐照（包括γ射线、X射线和电子束）是一种非化学、非热能的物理消毒手段，能有效杀灭微生物并延长货架期，且对营养成分破坏较小。机制上，高能光子或电子使水分子 radiolysis 产生自由基，诱发非生物应激，激活非酶抗氧化剂（如谷胱甘肽、酚类和类胡萝卜素），从而增强AC。适宜剂量（如0.4–3 kGy）可提升草莓、木瓜、酸樱桃等果汁的AC，但过高剂量可能导致酚类减少和AC下降。

脉冲电场（PEF）

PEF利用短时高压脉冲（通常25–85 kV/cm）引起细胞膜电穿孔，增强细胞内成分的释放和提取。其效率受电场强度、脉冲宽度、频率及食物基质特性（如pH、电导率）影响。适中的PEF处理（如4 kV/cm）可提高酚类物质浓度和AC，并保持色泽和感官品质，而高强度处理可能因产生活性氧（ROS）导致成分变性。双极脉冲比单极更利于AC保留，但金属电极腐蚀和卤化物存在可能引入污染。

常压冷等离子体（ACP）

ACP通过电离气体（如空气、氮气、氦气）产生包含活性氧氮物种（RONS）、紫外光子和带电粒子的混合体，作用于果汁表面。其处理效果与等离子源类型（如介质阻挡放电DBD、射频等离子体jet）、功率、处理时间和气体组成密切相关。ACP可有效灭活微生物和酶，并通过破坏细胞壁促进结合态酚类释放，但处理过度可能氧化降解维生素C和花青素。适量ACP处理能提升苹果、白葡萄等果汁的AC，且对色泽和pH影响较小。

当前挑战与未来方向

尽管NTTs在实验室规模显示出巨大潜力，其工业化仍面临设备成本高、工艺优化难、 regulatory 认可度低及消费者接受度等多重挑战。未来需开展多学科合作，深入研究抗氧化代谢通路（如KEGG富集分析）、关键酶（SOD、APX、CAT）及其基因表达调控机制，并验证处理过程中ROS/RNS残留的安全性。同时，开发成本低、能效高、适应不同果汁基质的设备，以及建立标准化验证和监管体系，是推动NTTs商业化应用的关键。

结论

非热技术为果蔬汁加工提供了可持续、高效且能保留甚至增强抗氧化能力的替代方案。通过精确控制处理参数，US、ACP、辐照和PEF等技术可协同提升果汁的安全性、营养品质和货架期。然而，要实现规模化应用，仍需在机制探索、设备设计、成本优化和法规通过等方面持续创新。多技术联用或与温和热处理结合，可能是未来突破现有局限的重要策略。