食品加工的目的是为了保存食品，杀死微生物，钝化酶类，提高消化率，保持和改善食品感官特性等，使之符合国家食品标准。一直以来，以热加工为主，但加热处理在杀菌、钝酶的同时，也使一些热敏性的营养素和风味遭到破坏。随着人们对食品的新鲜、营养、安全等品质的要求越来越高，传统的食品热加工方法已经不能满足人们对食品该品质的要求，因此，提高食品品质，有效防止食品加工过程中颜色变化（色变）、香气破坏（香变）、味道改变（味变）、营养改变（养变）、形态或质构改变（形变），满足消费者对高品质食品日益增长的消费需求，是食品科学和食品加工技术的重要研究内容。近年来，非热加工技术成为食品科学与工程技术领域的研究热点。目前非热加工技术主要有超高压技术、高压脉冲电场技术、振荡磁场技术、紫外线辐照技术、生物防腐剂杀菌技术等。其中，高压脉冲电场技术因安全无害、传递均匀、处理时间短、能耗低等特点，且能有效保持食品的新鲜度和营养成分，具有广阔的应用前景。
1、 高压脉冲电场简介
高压脉冲电场（Pulsed Electric Field）处理是对两电极间的流态物料反复施加高电压的短脉冲（典型为20-80 kV/cm）进行处理的过程。PEF技术与热力杀菌相比具有显著优点：处理温度低，可以在常温下或更低的温度下进行杀菌，杀菌时间非常短，不足1s，节省能源。对食品的色、香、味和营养成分没有破坏，保持了食品本身的新鲜度。
高压脉冲电场系统主要由高压脉冲供应装置和食品处理腔两部分组成，其脉冲形式包括指数衰减波、方波、振荡波和双极性波等，处理腔有平行盘式、线圈绕柱式、同心轴式等，通过调节频率和电压峰值产生连续的高压脉冲，选择适合的电参数，使每单位食品体积受到足够数目的高压脉冲电场的作用，从而使食品中的微生物、酶和营养成分同样受到高压脉冲电场作用，发生杀菌、钝酶、组织结构等变化。高压脉冲电场处理作用机理还不明确，其中细胞膜穿孔效应，无论是动物、植物还是微生物的细胞，当外加电场作用时，诱导产生横跨膜电位。本来是绝缘的生物膜由于电场影响导致形成了微孔，而使得通透性发生了变化，当整个膜电位达到极限值（约1 V）时，膜破裂，膜结构进入无序状态，形成细孔，渗透能力增强。
高压脉冲电场（PEF）杀死生物的机理：
电穿孔的机理：
生物细胞的细胞膜两表面带有极性相反的正电荷和负电荷的自由电荷，在强电场作用下，细胞膜表面不断堆积电荷，从而诱导产生横跨膜电势。当横跨膜电势大于临界电势时，细胞膜破裂形成不可逆电穿孔现象，造成细胞死亡，从而杀死生物。
生物的种类和其细胞的大小（细菌直径一般零点几微米，原生生物细胞直径一般几十至几百微米）决定了电穿孔所需电场强度的大小，单位时间处理量决定了所需功率的大小。
在电场强度和功率满足的条件下，不可逆电穿孔现象的发生时间非常短，几微秒内就可以发生；反之，电场强度和功率不够，无论循环处理多长时间都不可能杀死细胞。
杀菌机理：
对于高压脉冲电场的杀菌机理，大多数研究者倾向于认同高压脉冲电场是通过破坏细胞膜实现的。细胞胞膜是细胞与外界环境的天然屏障，并控制细胞的代谢功能。在外加电场作用下，细胞膜被破坏，胞内物质流失，进而导致细胞死亡。
2.1.2 杀菌效果
高压脉冲电场杀菌技术特别适合于热敏性很高或有特殊要求的食品杀菌，目前在果蔬汁、牛奶等液体食品杀菌中应用较多，其中在果蔬汁的加工中已显示出特有的优越性，有望取代或补充热杀菌技术。国内外研究者使用高压脉冲电场对培养液中的酵母、革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、细菌孢子以及苹果汁、橙汁、桃汁、香蕉汁、菠萝汁、牛奶、蛋清液等进行了大量研究，并取得了较好的结果。结果表明，处理时间不超过1秒时，该处理对食品的感官品质不造成影响，其货架期一般可延长4~6周，并较好地保持食品原来的色香味及营养成分。
2.2 高压脉冲电场技术在食品预处理中的应用
2.2.1 对食品干燥的影响
果蔬的传统干燥方法会影响其物理和化学状态，导致缩水、颜色改变，并破坏质地与口感。研究表明，经高压脉冲电场技术预处理的甘薯样品在渗透脱水后质量显著增加，但渗透脱水固形物的增加率与PEF处理参数（如场强、脉冲数目）未呈现正比关系。
2.2.2 对食品解冻的影响
冷冻食品解冻过程中易发生物理化学变化，导致品质下降。高压脉冲电场技术解冻具有以下优势：
- 解冻速度快，且解冻后食品温度分布均匀；
- 汁液流失少，有效防止油脂酸化；
- 一定强度的电场可抑制或灭杀微生物，保护食品品质。
实验表明，电场强度对冰解冻时间的缩短效果尤为显著。
2.2.3 对酒的快速陈化的影响
利用高压脉冲电场对白酒进行催陈处理，结果显示：
- 酒体成分优化： 总酸、总酯、总醛含量增加，总醇含量下降；
- 感官品质提升： 酒体透明，陈香明显，辛辣味减少，口感柔和绵软且余香持久。
该技术操作简便，催陈速度显著优于传统方法。
2.3 高压脉冲电场在天然产物提取中的应用
天然产物中的生理活性化合物易在提取过程中变性失活。高压脉冲电场技术可通过以下机制提高提取效率：
- 保护活性成分： 低温下破坏细胞膜释放目标物质，减少热敏性成分损失；
- 提高提取率： 适用于黄酮类、多糖、色素等成分的规模化生产。
该技术已在植物提取物加工中展现出显著优势。
高压脉冲电场技术在活性物质提取中的应用
有生理活性的物质常选择温和的条件，并尽可能在较低温度和洁净环境下进行。高压脉冲电场可在瞬间使被处理细胞的细胞壁和细胞膜电位混乱，改变其通透性，甚至可击穿细胞壁和细胞膜，使其发生不可逆破坏，造成细胞新陈代谢紊乱、细胞中生长的必需组分流出，成为一门新兴的提取技术。
韩玉珠等研究用高压脉冲电场提取中国林蛙多糖，并与碱提取法、酶提取法以及复合酶提取法进行了比较。结果显示，高压脉冲电场提取的林蛙多糖提取率和总糖含量均高于其他三种方法。
王春利等应用高压脉冲电场技术成功从奶牛脾脏中提取非特异性转移因子，结果表明提取率是常规方法的2倍，复合酶法的1.47倍。
2.4 高压脉冲电场技术在食品增鲜方面的应用
鲜肉在经过高压电场作用后，其鲜嫩度增加。实验表明，新鲜猪肉经高压电场处理后，其浸出汁中总氨基酸含量明显增加。
这一结论可应用到其他食品工业中，例如酱油等高蛋白含量液态食品久存后会发生沉淀现象，这些沉淀主要是蛋白质。若将蛋白质沉淀前体物在沉淀前置于高压电场装置中处理，可使其降解，从而避免沉淀产生。