《Food Wellness》：The application of high-voltage pulsed electric fields, ultrasound, and fermentation in the processing, resource utilization, and product development of tropical fruits: A review
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本综述系统阐述了非热加工技术（高压脉冲电场、超声波、发酵）在菠萝、荔枝、香蕉、橙等热带水果及其加工副产物高值化利用中的最新进展。文章聚焦于阐明非热技术如何高效提取多酚、多糖等热敏性活性物质，同时提升产品风味；深入探讨了这些活性成分在调节肠道菌群、干预NF-κB/MAPK信号通路等方面的营养活性，并为开发肠道靶向食品、基因靶向食品等高端功能产品提供了理论参考。该文为热带水果产业从初级加工向营养精准利用的转型升级提供了重要技术路径和发展方向。
非热加工技术助力热带水果高值化利用
热带水果（如菠萝、荔枝、香蕉、橙等）是全球重要的经济作物，但其采后损耗率高，深加工及副产物综合利用是提升产业价值的关键。非热加工技术，包括高压脉冲电场（PEF）、超声波（US）和发酵技术，因其低温、高效、对热敏性成分破坏小等优势，在热带水果加工中展现出巨大潜力。
非热加工技术的作用机制与应用效果
高压脉冲电场（PEF）技术
PEF通过施加高强度短脉冲电场，在细胞膜上产生电穿孔效应，破坏细胞结构，从而高效释放胞内活性物质。在橙子加工中，PEF处理使出汁率提升25%。在菠萝处理中，在特定参数下（电场强度3.5 kV/cm，脉冲次数5次），其抗坏血酸、多酚、黄酮含量及抗氧化活性均显著提升。PEF还能促进风味物质释放，并减少因美拉德反应等产生的不良风味。
超声波（US）技术
US依靠空化效应产生的瞬时高压、微射流以及机械振动，有效破碎细胞壁膜结构，降低传质阻力，促进活性成分溶出。研究表明，US预处理可显著提高橙汁中的多酚含量（25.56 mg/100 mL）和抗氧化能力，并富集己醛等挥发性风味物质。此外，US可用于改性香蕉淀粉，提高其溶解度和消化特性，或抑制菠萝中的多酚氧化酶活性，有利于品质保持。
发酵技术
发酵技术利用微生物（如乳酸菌、酵母菌）的代谢活动和酶系，分解热带水果及其副产物中的大分子物质（如纤维素、蛋白质），不仅释放出多酚、多糖等活性成分，还能生物合成新的风味物质（如酯类、醛类）。例如，菠萝皮经黑曲霉固态发酵后，多酚含量和DPPH自由基清除能力显著增强。荔枝肉经Levilactobacillus brevis发酵后，γ-氨基丁酸和乙酸含量明显增加，提升了其在饮料行业中的应用价值。
复合非热加工技术
将PEF、US与发酵等技术联用，可产生协同增效作用。例如，US结合PEF处理荔枝皮，其总酚、总黄酮和花青素含量显著高于单一处理。US辅助发酵能进一步促进微生物对碳氮源的利用，缩短发酵时间，并生成更多有机酸、酚酸和风味化合物，全面提升产品品质。
热带水果活性成分的营养价值与健康功效
从热带水果中提取的活性成分，如多酚、多糖、膳食纤维等，具有广泛的健康促进功能。
多酚的营养价值
热带水果多酚具有较强的抗氧化和抗炎活性。荔枝皮多酚可通过调节短链脂肪酸途径缓解小鼠结肠炎。橙皮中的柚皮素、新橙皮苷能改善小鼠抑郁样行为。菠萝叶多酚对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌显示出良好的抗菌活性。这些功效与调控NF-κB、MAPK等炎症信号通路密切相关。
多糖的营养价值
热带水果多糖同样具有重要生理功能。菠萝副产物中的水溶性多糖能通过提升谷胱甘肽水平延缓酒精引起的胃损伤。荔枝多糖可通过调节肠道菌群，保护抗生素暴露小鼠的肠道完整性。香蕉皮果胶能改善高脂饮食小鼠的脂代谢紊乱。
其他活性成分
此外，菠萝蛋白酶具有改善阿尔茨海默病模型小鼠认知功能的潜力。香蕉抗性淀粉能通过调节肠道菌群和血清素水平，改善糖尿病小鼠的情绪障碍。橙皮中的橙皮苷可减轻肥胖小鼠的胰岛素抵抗。
热带水果产品开发方向
基于非热加工技术提取和增强的活性成分，为开发高附加值热带水果产品奠定了基础。
肠道靶向食品
热带水果活性成分可通过调节肠道菌群（如增加拟杆菌门、厚壁菌门、Akkermansia muciniphila的相对丰度）及其代谢产物（如短链脂肪酸），进而影响全身健康。开发针对肠道菌群特征菌和代谢物的功能食品是重要方向。
基因靶向食品
活性成分能靶向调控NF-κB、MAPK等关键信号通路，影响相关基因表达，从而在抗炎、抗氧化、代谢调节等方面发挥作用。这为开发精准干预特定分子靶点的功能食品提供了思路。
特色风味食品
非热加工技术能更好地保留和增强热带水果特有的花香、果香和青草香等挥发性风味成分（如芳樟醇、d-柠檬烯、薄荷醇等）。将这些活性成分和风味物质应用于饮料、酸奶等终端产品，可开发出兼具营养与风味的特色食品。
挑战与展望
尽管非热加工技术优势明显，但其大规模应用仍面临挑战，包括工艺参数在不同水果及副产物间的普适性差、设备能耗与成本较高、缺乏统一的食品安全标准等。未来研究应致力于：开发节能高效的模块化装备；建立工艺参数与效果关联的数据模型；利用代谢组学、宏基因组学等技术深入阐明活性成分的结构-活性关系及作用机制；加强临床研究，推动实验室成果向产业化转化。通过跨学科合作与技术创新，非热加工技术将极大促进热带水果资源的高值化、全利用发展。
