综述：新颖技术提高了植物性食品中植物化学物质的保留率：当前的研究进展

《Cogent Food & Agriculture》：Novel technologies boost phytochemical retention in plant-based foods: a current state of knowledge

　　摘要
植物来源的植物化学物质是重要的生物活性化合物，但其完整性会因传统热加工食品处理而受到损害。本综述综合了新型非热技术的进展，包括高压处理、脉冲电场、冷等离子体和超声辅助提取，这些技术能够灭活病原体，同时显著提高热不稳定抗氧化剂、维生素和色素的保留率。随后的先进干燥策略，如喷雾干燥、冷冻干燥、折射率窗口干燥和泡沫垫干燥，可最大限度地减少脱水过程中的热降解。此外，智能包装解决方案，如改良气氛和氧清除剂，能够创造稳定的微环境，延长植物化学物质的保质期。本综述的独特贡献在于其在统一框架内对这些不同技术进行了综合比较分析，定量评估了植物化学物质的保留增益，并批判性地评估了优化参数和工业可行性。尽管证明了这些技术的有效性，但高资本成本、可扩展性问题以及不断变化的法规仍阻碍了它们的广泛采用。通过混合方法和标准化协议克服这些障碍对于将这些技术转化为主流实践至关重要，最终实现提供富含营养、基于植物的食品，并具有更好的健康益处。

关键词：非热处理；植物化学物质稳定性；先进干燥技术；最小化加工；智能包装

主题：食品工程；食品化学；生物技术；生物化学；普通科学；营养

1. 引言
植物化学物质包括多酚、类胡萝卜素、黄酮类和硫代葡萄糖苷，是一类对人类健康至关重要的植物衍生生物活性化合物（A?agündüz等人，引用2025；Ahmed等人，引用2025）。它们的强抗氧化、抗炎和化学保护作用对于缓解氧化应激及相关慢性疾病（包括心血管、代谢和神经退行性疾病）至关重要（Ahmed等人，引用2025）。然而，这些化合物的生物活性与其分子稳定性密切相关，而传统的热处理会严重破坏这种稳定性。广泛采用的技术，如漂白、巴氏杀菌和灭菌，在确保微生物安全的同时，常常会导致热敏感维生素和不稳定植物化学物质的热降解、溶出和氧化，从而降低基于植物的食品的营养价值、感官吸引力和健康促进能力（A?agündüz等人，引用2025；Jia等人，引用2024）。因此，向非热处理技术的转变是必要的，以满足消费者对最小加工、高营养食品的需求，同时保持严格的安全标准（Al-Sharify等人，引用2025；F. E. Souza等人，引用2025）。

这种转变体现在旨在以最小的热输入灭活病原体和酶的新处理技术上。高压处理（HPP）施加100–600 MPa的等静压，均匀处理包装食品，有效延长保质期，并显著提高抗氧化维生素和植物化学物质的保留率；例如，600 MPa下的HPP保留了84%的黄色百香果泥中的抗坏血酸，而热巴氏杀菌仅保留了71%（Chatur等人，引用2022；Concepción Pérez-Lamela & Torrado-Agrasar，引用2025）。脉冲电场（PEF）利用短时高电压脉冲（通常是1–10 kV/cm）来电穿孔细胞膜，该机制可将植物来源中的酚类物质回收率提高至96.86%（Calleja-Gómez等人，引用2022；Y. Liu等人，引用2025）。冷等离子体（CP）在接近室温下产生活性物种（通常为50–80 kV），可在60秒内快速杀菌，同时保持食品质量（Sasikumar等人，引用2025）。辅助提取技术，包括微波辅助提取（MAE）和超声辅助提取（UAE），利用定向能量破坏植物基质，UAE某些水果的总酚含量比传统方法高出200%（Gouvinhas等人，引用2025）。脉冲光（PL）也显示出潜力，不仅可用于杀菌，还可促进植物化学物质的合成，例如处理后番茄中的番茄红素含量从42 mg/kg增加到81 mg/kg（Al-Sharify等人，引用2025；Na等人，引用2025）。

初步处理后，先进干燥技术对于通过去除水分并减少热损伤来稳定这些生物活性物质至关重要。喷雾干燥封装（SDE）将核心化合物封装在保护性基质中，封装效率超过95%（Polanco等人，引用2024）。冷冻干燥（FD）可保留热不稳定的黄酮类物质，其保留率比热干燥样品高出多达50倍（Al Faruq等人，引用2025）。折射率窗口?干燥（RWD）通过水界面进行导电加热，在某些应用中比FD干燥速度快达27%，泡沫垫干燥（FMD）利用扩大表面积实现高效脱水（H. Dadhaneeya等人，引用2023）。后续的包装创新为储存和分销过程中的降解提供了最后的防线。改良气氛包装（MAP）改变顶空气体组成，减缓呼吸和氧化，保持新鲜切割产品的稳定总酚含量（Acevedo等人，引用2021；T.-d. Yang等人，引用2022）。这种策略通过氧清除剂（OS）主动去除剩余氧气得到增强，四周后花青素保留率提高18%（Niazmand & Yeganehzad，引用2020），可食用涂层（EC）创建天然屏障，可保留超过85 mg/100g的维生素C（Sarker等人，引用2025），遮光材料（LBM）防止光氧化，以及时间-温度指示器（TTIs）监测冷链完整性。

本综述的第一个关键贡献是对不同非热处理和先进干燥技术进行全面的比较分析，在单一的框架内明确了它们的独特保存机制、剂量依赖性效果和固有的工业限制。其次，本综述提供了近期实证数据的批判性综合，定量评估了不同植物基质中的植物化学物质保留率和抗氧化能力提升，从而超越了理论承诺，实现了基于证据的评估。第三个贡献是明确关注优化参数和基质特异性，强调了性能在精确操作窗口内的峰值以及在这些窗口外的下降情况，为未来的研究和应用提供了路线图。最后，本综述还对工业可行性进行了前瞻性分析，权衡了记录的植物化学物质保留增益与经济和技术障碍，预测了每种技术的转化潜力。

本综述的目的是构建关于新型植物化学物质保留策略的详细和批判性知识综合，涵盖处理、干燥和包装领域。它系统地评估了每种技术的操作原理、支持性实证证据和最佳参数，同时整合了关键统计数据和示例。此外，该范围还包括对工业可行性的直接比较评估，涉及成本、可扩展性和感官影响。这项分析旨在指导未来的研究方向，并为行业采用提供信息，最终弥合实验室验证的有效性和基于植物的食品系统商业实施之间的差距。

2. 搜索方法
我们进行了全面的文献搜索，以综合非热处理、先进干燥和智能包装在植物化学物质保存方面的进展。为了捕捉广泛的证据，搜索范围涵盖了Scopus、PubMed和Google Scholar，这些数据库在2015年1月至2026年2月期间涵盖了食品科学、食品工程和植物化学文献的广泛和跨学科内容。目标布尔字符串包括（‘非热处理’ OR ‘高压处理’ OR ‘脉冲电场’ OR ‘冷等离子体’ OR ‘微波辅助提取’ OR ‘脉冲光’ OR ‘超声辅助提取’） AND （‘植物化学物质稳定性’ OR ‘抗氧化剂保留’） AND （‘植物基食品’）。补充搜索使用了诸如‘喷雾干燥封装’、‘冷冻干燥’、‘折射率窗口干燥’、‘泡沫垫干燥’或‘混合干燥系统’等术语来描述先进干燥，以及‘改良气氛包装’、‘氧清除剂’、‘可食用涂层’、‘遮光材料’或‘时间-温度指示器’等术语来描述智能包装。鉴于叙述性设计，我们没有应用正式的质量评分。相反，我们用引用链补充了主要搜索。我们排除了非英文论文和会议摘要，优先考虑了在定义的加工参数下定量比较植物化学物质保留率的同行评审原创研究、综述和实证研究。为了数据综合，我们使用ATLAS.ti软件（v7.5.16 for Windows）进行了定性主题分析，按技术类别、潜在机制、植物化学物质类别、最佳条件和工业可行性对发现进行了分组。最后，我们使用EdrawMax软件（v12.0.6 for Windows）创建了所有图表，仅使用其默认图像库以确保一致性。这种严格而灵活的方法捕捉了当前的知识状态，同时承认了基质特异性和参数依赖性的变异性。

3. 非热处理增强植物营养素的保存
本节分析了保护食品中植物营养素的非热技术。比较了高压处理、脉冲电场、冷等离子体等技术在破坏微生物和酶的同时如何克服热降解。每种技术都有独特的机制、效果和限制，用于保存生物活性化合物和感官质量，概述了在实现类似新鲜度的同时确保长期稳定性的关键平衡，而无需依赖热处理。为了总结这些差异，表1提供了这些技术的交叉比较分析。

表1. 新型处理技术、最佳性能条件和关键限制的总结。

3.1. 高压处理
高压处理（HPP）是一种非热巴氏杀菌技术，其中预包装食品在400至600 MPa的等静压下处理1.5至6分钟，温度为冷却或室温（Koutsoumanis等人，引用2022）。由勒夏特列原理和活化体积理论解释的控制分子机制表明，施加的压力有利于导致总体积减少的物理状态和反应（Concepción Pérez-Lamela & Torrado-Agrasar，引用2025）。因此，HPP选择性地破坏了氢键和疏水关联等弱的分子间相互作用，这些相互作用稳定了细胞膜和蛋白质复合物，同时保留了小分子植物化学物质的共价键（C. Ravichandran等人，引用2023）。这种机制在图1中得到了说明，该图显示了使用等静压破坏微生物细胞的同时保留小分子植物化学物质的共价键。这一作用导致植物细胞壁和细胞器膜的通透性和分解，从而促进细胞内生物活性物质的释放，并提高其提取性和潜在生物利用率（Diez-Sánchez等人，引用2020）。

图1. 高压处理（HPP）的作用机制示意图，它使用等静压破坏微生物细胞，同时保留小分子植物化学物质的共价键。
该图显示了一个高压处理（HPP）系统。中心是一个装有液态食品的瓶子，箭头表示500 MPa的压力。右侧展示了对微生物细胞的影响，箭头表示压力的破坏。下方指出微生物细胞在高压下被破坏。最终结果表明，微生物被杀死，而生物活性化合物得以保存。布局强调了HPP与液体食品中微生物控制之间的关系。

HPP的主要优点是相比热巴氏杀菌，它更好地保留了抗氧化维生素和酚类化合物。目标植物化学物质包括抗坏血酸、类胡萝卜素（如β-胡萝卜素和叶黄素）、黄酮类和花青素（C. Pérez-Lamela等人，引用2021）。实证证据证实了这种显著的保留效果；例如，在黄色百香果泥中，HPP（600 MPa/5分钟）保留了84%的抗坏血酸，而高温短时处理（HTST，110°C/8.6秒）和巴氏杀菌（PT，85°C/30秒）分别仅保留了76%和71%（Niu等人，引用2022）。同一研究还报告称，HPP保留的总类胡萝卜素含量为96.8%，显著高于HTST和PT的89.3%和85.6%（Niu等人，引用2022）。除了这些维生素，特定的抗氧化剂测定数据显示，最佳HPP参数可以增加酚类含量；此外，400 MPa下的HPP处理使橙肉红薯粉中的酚酸含量增加了27.40%，黄酮类增加了63.57%（Azeem等人，引用2025）。此外，关于莓果奶昔和草莓产品的研究显示，总花青素的损失最小，DPPH自由基清除活性稳定，保留率经常超过95%（C. Pérez-Lamela等人，引用2021）。与此一致的是，对于富含花青素的水果泥，HPP（400–500 MPa）在随后的储存过程中比热处理（90°C/2分钟）更有效地保持了总花青素、总酚类和相关抗氧化能力（X. Yang等人，引用2022）。然而，需要注意的是，反应可能是复杂的，并且取决于压力，例如在紫色蜡质玉米中，花青素含量在550 MPa时下降，但在700 MPa时恢复（Saikaew等人，引用2018）。因此，采用响应表面方法优化，如在富含黑果越橘的奶昔中，确定500 MPa处理10分钟是最大化酚类含量和抗氧化能力的理想条件，同时确保微生物安全（Diez-Sánchez等人，引用2020）。

总体而言，这些发现表明HPP的效果取决于基质和参数，表现出明显的剂量-时间效应。虽然适度压力可以增加生物可利用性，但极端组合可能会降解某些抗氧化剂。例如，在鹰嘴豆中，600 MPa处理5分钟会显著降低通过DPPH、ABTS和ORAC测得的抗氧化活性，而较温和的HPP条件则不会（Chatur等人，引用2022）。因此，平衡营养保留和>5-log病原体减少的一般最佳范围是400至600 MPa处理1至5分钟，尽管600 MPa处理6分钟是常见的工业标准（Saputra等人，引用2025）。

尽管HPP具有这些优点，但它也存在一些技术和工业应用的限制。主要问题是HPP对细菌孢子无效，并且通常会留下较高的酶活性残留；例如，在HPP处理的葡萄泥中，超过75%的多酚氧化酶活性得以保留，威胁长期植物化学物质的稳定性（Y. Li & Padilla-Zakour，引用2021）。此外，由于不可逆的压缩，它还可能对多孔或水分活性低的食品造成不良的质地变化。从经济角度来看，高昂的资本成本和每升0.10至0.20美元的运营费用，与热巴氏杀菌法每升0.02至0.04美元的成本相比，限制了该技术的广泛工业应用，尽管市场需求正在增长（Ozaybi，Citation2024）。3.2. 脉冲电场脉冲电场（PEF）是一种非热技术，通过向放置在两个电极之间的食品施加短时间、高电压的脉冲来实现（Marín-Sánchez等人，Citation2024）。其增强植物化学物质提取的核心机制是电穿孔。施加的外部电场（通常为0.5–2 kV/cm）会导致跨膜电位的显著增加（Arshad等人，Citation2021）。这一过程涉及PEF系统的基本组成部分，如图2所示。这会导致磷脂双层电压缩，从而形成暂时或永久性的孔洞（Grzelka等人，Citation2024）。因此，这种结构破坏导致微生物失活，并使细胞膜和液泡膜变得可渗透，从而促进细胞内植物化学物质的释放，同时大大避免了传统热处理过程中的热诱导降解途径（Arshad等人，Citation2021；Radnia等人，Citation2024）。图2. 脉冲电场（PEF）基本操作设置的示意图，该技术通过电穿孔破坏微生物和植物细胞膜，同时保护热敏性生物活性化合物。阅读此图的详细描述。该图说明了PEF处理过程，包括各种组件。从容器中的“原材料”开始，流经“泵”，然后进入“温度控制器”。控制器的输出进入位于顶部中心的“处理室”，并连接到“高压脉冲发生器”。右侧，材料流入“冷却器”，最后输出标记为“PEF处理产品”。标记的连接清晰地显示了流动顺序和系统功能。这种技术的优势包括在接近室温下操作、减少溶剂使用、缩短提取时间以及更高的传质效率。具体来说，PEF能够针对性地保存和增强多种热敏性生物活性物质，包括花青素、总多酚、黄酮类、类胡萝卜素、维生素C、碳水化合物和蛋白质（A. Kumar等人，Citation2023；Polak等人，Citation2025）。研究通过数据证实了这些优势。例如，用2.5 kV/cm和50 kJ/kg的PEF处理Agaricus bisporus蘑菇6小时后，与传统的水提取方法相比，总酚类化合物的回收率增加了96.86%，碳水化合物增加了105.28%，蛋白质增加了11.29%（Calleja-Gómez等人，Citation2022）。在最佳条件下（50 kJ/kg，5.6小时），蘑菇提取物的抗氧化能力分别达到了TEAC为67.94 μmol TE/g DW、ORAC为161.41 μmol TE/g DW和总酚类含量为22.16 mg GAE/g DW（Calleja-Gómez等人，Citation2022）。这项技术还特别适合保存易降解的化合物，如维生素C，研究表明其保留率高达89.6%至98%（Zhang等人，Citation2015）。比较研究证实，PEF显著增强了化合物的保留率；浆果果汁混合物中，PEF处理的保留率约为88%，而热巴氏杀菌处理的保留率为82%；泰国橙汁中，PEF处理的维生素C保留率超过90%，而传统热巴氏杀菌处理的损失超过30%（Kantala等人，Citation2022；Polak等人，Citation2025）。这些保留率转化为抗氧化活性的显著提高，例如在姜汁中，PEF处理后ABTS自由基清除能力提高了37.8%，DPPH抑制能力提高了18.7%（Han等人，Citation2025）。需要注意的是，PEF的效果本质上取决于剂量和时间，需要精确的参数优化。最佳性能出现在中等电场强度（通常为1–10 kV/cm）和特定能量输入（低于120 kJ/kg）下，处理温度需保持在40–45°C以下，以确保非加热过程（Carpentieri等人，Citation2022；Polak等人，Citation2025）。例如，从Arvaneh植物中提取多酚和黄酮类化合物时，3.25 kV/cm和80次脉冲的效果最佳；而DPPH和FRAP活性在相同电场强度下但45次脉冲时达到峰值（Radnia等人，Citation2024）。同样，从生姜中提取姜辣素的最佳条件为2.5 kV/cm和150秒（Han等人，Citation2025）。然而，尽管PEF在机制上有优势并且表现优异，但在技术和工业应用方面仍面临重大限制。大规模工业系统的巨额投资是一个主要障碍，特别是对于中小企业（Arshad等人，Citation2021）。技术挑战进一步增加了可靠应用的复杂性；这些挑战包括电极污染、非均匀产品中的介电击穿风险，以及需要针对每种独特的食品基质进行细致的参数优化（Marín-Sánchez等人，Citation2024）。因此，虽然PEF为温和地提取和保存植物化学物质提供了一个科学上稳健的平台，但其经济可行性和操作复杂性目前限制了其向主流工业操作的转变。3.3. 冷等离子体技术冷等离子体（CP）是一种新型非热技术，使用在接近室温下生成的离子化气体；其活性环境包括活性氧和氮物种（ROS/RNS）、带电粒子以及紫外线光子，可以破坏生物基质而不引起热降解（Heydari等人，Citation2023）。植物化学物质释放的机制依赖于一系列协同作用。最初，等离子体产生的ROS/RNS会蚀刻表面角质层，从而增加亲水性和溶剂的可及性（Heydari等人，Citation2023）。随后，高能电子和紫外线光子会氧化分解纤维素和半纤维素等结构多糖，严重削弱细胞壁的完整性（Banihashemi等人，Citation2026）。这一过程还伴随着蛋白质变性，破坏蛋白质-多糖相互作用，进一步松动结构网络（Banihashemi等人，Citation2026）。因此，由此产生的微裂纹和凹陷促进了细胞内生物活性化合物的扩散，在某些情况下，CP还作为一种应力刺激剂，上调生物合成途径并增加次级代谢产物的产生（Banihashemi等人，Citation2026；Heydari等人，Citation2023）。这一机制基础使CP具有关键优势：环境影响小、溶剂使用量少、处理时间短以及与传统热方法相比提取效率更高（Heydari等人，Citation2023）。该技术能有效针对多种热敏性植物化学物质，包括黄酮类和酚酸等多酚、精油、多糖和类胡萝卜素（Heydari等人，Citation2023）。近期研究的实证证据强调了其高效性。以荞麦面粉为例，最佳CP处理条件为50 kV，处理10分钟后，总酚类含量（TPC）增加到83.99 mg GAE/g DW，总黄酮类含量（TFC）增加到96.60 mg RE/g DW（Amiri等人，Citation2025）。这些数值比未经处理的对照组提高了2.8至3.4倍，抗氧化活性也显著增强，DPPH自由基清除能力提高了92.25%，FRAP能力为48.09 mmol Fe2+/mg DW（Amiri等人，Citation2025）。此外，等离子体超声联合处理（PPUE）应用于Pleurotus ostreatus时，多糖产量提高了12.0%，比传统热水提取高出72.4%，同时ABTS自由基清除能力提高了81.5%，总酚类含量为67.07 μg GAE/g（Punthi等人，Citation2025）。类似地，对damame genistein的CP预处理使得提取量增加了12.6 mg/100g，比未经处理的样品提高了103.2%（Bano等人，Citation2025）。这些数据证实了CP能够显著提高生物活性物质的含量和体外抗氧化功能。然而，最佳性能取决于精确的参数优化，以最大化效益并避免促氧化降解。研究表明存在明确的阈值；例如，上述荞麦面粉的结果是在50 kV下处理10分钟获得的，而超过60 kV的处理时长会导致由于过量ROS引起的氧化降解，从而降低抗氧化能力（Amiri等人，Citation2025）。一般来说，最佳参数包括50至80 kV的中等电压、1至10分钟的短暴露时间，以及使用氮气作为工作气体以最小化氧化损伤并最大化产量（Heydari等人，Citation2023）。尽管如此，技术和工业应用仍面临重大限制。缺乏标准化协议、特定基质的优化要求以及等离子体生成设备的高资本成本是可扩展性的主要障碍（Heydari等人，Citation2023）。此外，维持稳定等离子体放电的能量成本以及过度处理导致植物化学物质降解的风险需要复杂的控制系统，进一步增加了操作复杂性和成本，从而阻碍了其广泛商业化应用。3.4. 微波辅助提取微波辅助提取（MAE）是一种重要的非热绿色技术，利用2.45 GHz的电磁辐射对生物基质中的极性溶剂和 inherent moisture 进行体积加热。其机制始于微波能量与极性分子（如水）的直接耦合，引发强烈的偶极旋转和离子传导。这种相互作用导致快速的内部加热和显著的细胞内压力，从而导致细胞壁的机械破裂和膜的分解。因此，这种结构变化增强了溶质的扩散，同时快速均匀的加热方式减少了热暴露，从而保护了易降解的植物化学物质结构（Gavrila等人，Citation2025；Melikoglu，Citation2025；Sharifi-Rad等人，Citation2025）。图3展示了促进这种机制的基本操作设置。这一基础机制赋予MAE明显的优势，包括将提取时间从几小时缩短到几分钟，溶剂消耗减少50–80%，同时提高能源效率和选择性（Melikoglu，Citation2025；Osorio-Tobón，Citation2020）。图3. 微波辅助提取（MAE）基本操作设置的示意图：微波能量导致偶极旋转和离子传导，从而破坏细胞并释放生物活性物质。该技术能有效针对多种植物化学物质，包括来自西兰花、蘑菇和谷物等来源的多酚、黄酮类、萜类和生物碱（Melikoglu，Citation2025）。实证数据强调了其卓越的效率和保留率。例如，对于西兰花副产品，MAE处理后叶片的酚类产量增加了45.70%，花蕾增加了133.57%，茎增加了65.30%，叶片的总酚类含量（TPC）达到了1940.35 μg GAE/g DW（Rodríguez García & Raghavan，Citation2022）。同样，对于番茄提取物，MAE在900 W下处理90秒后，TPC达到436.20 mg GAE/kg，DPPH活性为39.15%，这些数值明显优于传统溶剂提取方法（Baltac?o?lu等人，Citation2021）。在多个检测指标中，抗氧化能力也得到了进一步量化：对于Simira ecuadorensis，MAE处理的DPPH活性为1025.04 μmol TE/g dm；对于Piper carpunya，DPPH活性最高，达到549.22 μmol TE/g DW（Guamán-Balcázar等人，Citation2025）。基于多元醇的咖啡皮MAE处理后，DPPH活性为13.6 mg TE/g，ABTS活性为8.2 mg TE/g，FRAP活性为21.1 mg Fe2+ E/g，体现了该技术在保护氧化还原活性化合物方面的能力（Myat Win等人，Citation2024）。相应地，抗氧化活性检测数据也显示出提升的效果：从枣籽中提取的MAE提取物在46%乙醇、62°C、27分钟的条件下的TPC为58.9 mg GAE/g，相关抗氧化能力分别为108.6（DPPH）、113（FRAP）和74（ABTS） mg Trolox/g（Khalfi等人，Citation2024）；而扁豆壳提取物在相同条件下显示出高TPC（28.3 mg GAE/g）和强细胞抗氧化活性（IC50：10.1 μg/mL）（Cavalluzzi等人，Citation2022）。对于Piper betle叶片，MAE在239.6 W下处理1.58分钟后，DPPH活性达到62.95%（T. Singh等人，Citation2025）。剂量-时间效应通常是非线性的；优化参数可以最大化效益，但过度照射会降解化合物。例如，在脱油米糠中，600 W下处理4分钟后DPPH和ABTS活性得到提升，但延长至800 W处理6分钟后则有所下降（Chowdhury等人，Citation2024）。最佳性能取决于关键参数：溶剂极性（通常是水基乙醇或甲醇）、固液比（例如Moringa油的1:38）、微波功率（175–240 W）、温度（50–75°C）和时间（1–30分钟）（Khalfi等人，Citation2024；Rodríguez García & Raghavan，Citation2022；D. E. Souza等人，Citation2024）。尽管在实验室中效果显著，但在工业应用中仍面临技术和经济障碍。专用微波反应器的高初始投资和较高的电力成本构成了重大障碍（Bodea等人，Citation2025）。此外，在连续流动系统中保持均匀电磁场分布和热传递的规模化也是一个挑战，限制了其广泛商业化应用。3.5. 脉冲光处理脉冲光（PL）技术是一种非热干预措施，通过向食品表面施加短时间、高强度的多色闪光（通常覆盖200–1100 nm波长）来实现（Dhawan & Chakraborty，Citation2025）。其增强植物化学物质提取和保存的机制涉及一系列精确的光物理和光化学事件。首先，紫外线C成分直接光解酚类糖苷键，并破坏结构多糖中的氢键网络。其次，吸收的可见光引发的快速局部加热导致微蒸汽爆炸，使液泡和细胞器膜破裂。第三，UV-B光子促进共轭化合物（如类胡萝卜素）的顺反异构化，从而提高其溶解度。第四，压力波在质膜中形成的瞬时孔隙有助于溶剂渗透，同时伴随的光致变性防止了后续的降解（Boateng等人，Citation2024；Dhawan & Chakraborty，Citation2025）。这种多方面的机制带来了显著的优势，主要在环境温度下操作以避免热降解，大幅缩短处理时间从几小时到几秒，并消除了与溶剂相关的毒性问题。PL技术有效针对了一系列热不稳定的植物化学物质，包括酚类、黄酮类、花青素、维生素C、维生素D2和萜烯内酯。多项研究量化了其效率。在白蘑菇中，1.11 J/cm2的PL辐照强度在储存后保持了90.6%的总酚类和78.9%的DPPH活性，优于通常会损失30-50%这类化合物的热处理方法（Dhawan & Chakraborty，引用2025）。此外，这种处理还保留了64.20%的维生素D2。对银杏叶的研究表明，0.52 J/cm2的PL照射时间200秒，结合发酵，使总黄酮含量增加了14.64%，并显著提升了整体抗氧化活性（Boateng等人，引用2024）。对于液态基质，0.8 J/cm2的PL和超声波连续处理甜橙汁后保留了95%的维生素C，而热巴氏杀菌通常会损失20-40%（Shaik & Chakraborty，引用2024）。多模式分析显示PL诱导了非生物胁迫反应，上调了生物合成途径；在番茄中，这使储存后的番茄红素含量从42 mg/kg增加到81 mg/kg（Na等人，引用2025）。然而，结果取决于基质，因为高辐照强度（126 J/cm2）对苹果汁会导致总酚类损失高达14.5%，维生素C损失38.4%，这是由于明显的光化学和光热效应（Pihen等人，引用2024）。剂量-反应研究表明，对于大多数植物化学物质的保存，最佳辐照强度窗口在0.5到1.1 J/cm2之间，高于3 J/cm2的剂量会引发光氧化损失（Chakraborty & Parab，引用2023）。一般来说，最佳性能通常需要0.8-1.1 J/cm2的辐照强度，30-50次脉冲，以及30-200秒的处理时间，具体取决于样品的不透明度。尽管效率很高，但其工业应用仍面临显著的瓶颈。主要问题是PL的穿透深度较浅，仅限于大约2毫米，使其不适合用于大宗固体材料（Polak等人，引用2025）。此外，氙灯系统的高初始资本成本（从50,000美元到100,000美元）构成了重大的经济障碍。放大生产还因需要精确控制基质pH值、浊度和表面几何形状以防止不均匀处理和阴影效应而变得复杂，这些效应会降低草莓等不均匀产品的去污和处理效果（Polak等人，引用2025；Waghmare等人，引用2024）。因此，虽然PL是一种有前途的绿色提取工具，用于富含表面的材料，但这些限制目前阻碍了其在植物化学物质保留方面的广泛应用。

3.6. 超声波辅助提取
超声波辅助提取（UAE）是一种非热技术，利用高频声波（通常为20-100 kHz）通过声空化作用从植物和真菌基质中回收生物活性化合物（Demesa等人，引用2024）。该机制始于微泡的形成和剧烈破裂，产生极端的局部压力和温度以及高速微射流（Cauduro等人，引用2025）。这种由空化引起的内爆通过剪切力和破碎物理破坏细胞壁和膜，这一过程通过超声波介导的孔隙形成得到增强（Gouvinhas等人，引用2025）。因此，这些综合作用显著提高了溶剂的渗透性和传质效率，从而在温和的温度下快速释放细胞内的植物化学物质，同时保护了不稳定的分子结构（Shen等人，引用2023）。图4提供了UAE基本操作原理的示意图。

该技术具有显著的优势，包括更高的提取效率，处理时间从几小时大幅缩短到几分钟，溶剂消耗降低，以及在适中温度下操作以防止热降解（Bin Mokaizh等人，引用2024）。UAE有效针对广泛的植物化学物质，如来自蘑菇、叶子和种子的酚酸、黄酮类、类胡萝卜素和生物碱（Fernandes等人，引用2024；Kunjiappan等人，引用2024）。实证数据一致证明了其性能。对于 Auricularia auricula-judae 蘑菇，优化的UAE实现了94.85%的总多酚类（TCP）和92.71%的DPPH活性恢复率（Nugraha等人，引用2024）。在 Commiphora gileadensis 叶片中，UAE 的总多酚类含量比传统溶剂提取高约三倍（Bin Mokaizh等人，引用2024）。同样，葡萄籽的优化UAE产生了出色的抗氧化能力：DPPH为81.23%，ABTS为77.39%，FRAAP为71.55 μg mol (Fe(II))/g（Kunjiappan等人，引用2024）。此外，从微藻中提取的UAE产物显示出的过氧化自由基清除能力是α-生育酚的5.94-26.08倍（Fernandes等人，引用2024）。定量分析进一步揭示了显著的保留百分比优势；对于 Tamus communis 果实，UAE 的总酚类含量为243.94 mg CA/g，比传统固液提取的80.43 mg CA/g高出超过200%（Gouvinhas等人，引用2025）。同样，对于 Mucuna pruriens 荚果，UAE 提取物显示 DPPH 为2.41，ABTS 为1.87，FRAP 为3.67 mmol TEAC/g，而传统浸煮法分别为1.70和1.44（Avalos等人，引用2025）。直接比较显示UAE使微藻的DPPH活性提高了约35%，并使 Corchorus olitorius 叶子的半最大抑制浓度（IC50）值在DPPH上提高了32.7%，在ABTS上提高了21.4%（Biswas等人，引用2023；Ooi等人，引用2025）。UAE的最佳性能取决于基质特定参数。一般来说，有效的范围包括溶剂与样品比例10:1-30:1 mL/g，提取时间15-55分钟，温度40-80°C，超声强度70-75 W/cm2（Kunjiappan等人，引用2024；Nugraha等人，引用2024）。响应面方法确定乙醇浓度、超声幅度和时间是对抗氧化能力至关重要的变量（Avalos等人，引用2025）。剂量-时间关系明显；例如，将超声处理时间从10分钟延长到25分钟显著提高了微藻的DPPH清除率，从60.24%提高到91.42%（Ooi等人，引用2025）。尽管效率很高，但其工业应用仍面临一些限制。反应器的高资本成本、放大过程中的能量分布不均匀以及空化侵蚀都构成了重大障碍（Cauduro等人，引用2025；Demesa等人，引用2024）。此外，每种原材料的过程优化都需要大量的实际工作，增加了研发投资，而连续操作的能耗也可能很大（Demesa等人，引用2024）。这些因素目前限制了其广泛应用，即使其具有明显的植物营养素保存效益。

3.7. 新型加工技术的交叉比较和工业可行性
一项关键的跨技术比较揭示了旨在提高植物化学物质保留的非热方法的独特优势和工业限制。高压处理（HPP）尽管每台高压处理设备的资本支出高达500,000至250万美元，但由于其卓越的商业应用，仍占据35.6%的市场份额（Concepción Pérez-Lamela & Torrado-Agrasar，引用2025）。其主要优势在于能够使用100-800 MPa的压力有效保存酚类化合物和γ-氨基丁酸（GABA）在芽中，但其工业可行性受到运营成本的限制，使得HPP处理的果汁价格比热巴氏杀菌产品高出1.40-1.78倍（H. Liu等人，引用2023；Concepción Pérez-Lamela & Torrado-Agrasar，引用2025）。相比之下，高压静电聚焦（PEF）技术的主要优势在于显著提高能源效率，与热巴氏杀菌相比，电力使用量减少了20%，温室气体排放减少了约30%（Landi等人，引用2025）。尽管最佳性能需要20-80 kV/cm的高电场强度来保留果汁中的健康相关生物分子，但高昂的初始投资和处理成本限制了其更广泛的商品化（Landi等人，引用2025；M. Yang & Wang，引用2025）。常压脉冲电场（CP）在使用大气空气时具有成本优势，最低售价与热处理相当（M. Yang & Wang，引用2025）。然而，其工业应用受到技术不成熟和未解决的监管障碍的限制，使其技术成熟度较低（M. Yang & Wang，引用2025）。对于侧重于提取的技术，微波辅助提取（MAE）提供了快速处理，将溶剂使用量减少了50-80%，并将热不稳定植物化学物质的提取时间缩短到几分钟（Melikoglu，引用2025）。尽管设备成本相对较低，但其大规模连续保存的扩大应用面临渗透深度和温度控制的挑战（Díaz-de-Cerio & Trigueros，引用2025；Safwa等人，引用2024）。同样，UAE通过空化有效提高了提取效率，具有经济效益（Díaz-de-Cerio & Trigueros，引用2025）。然而，其工业应用受到有限渗透深度和大规模系统中可能发生的空化诱导降解的限制（Safwa等人，引用2024）。最后，PL提供了低能耗、无化学添加的表面去污，但其工业可行性受到浅层渗透深度的限制，仅适用于光滑表面或透明液体（M. Yang & Wang，引用2025）。因此，尽管HPP和PEF在商业上占据优势，但CP、MAE、PL和UAE等技术需要进一步优化，以克服特定的成本、可扩展性和集成障碍，以实现广泛的植物化学物质食品制造。

4. 先进的干燥技术最小化植物化学物质的热降解
热降解在脱水过程中严重损害了植物基食品中的生物活性化合物。本节分析了缓解这种损害的高级干燥技术。具体来说，讨论重点介绍了喷雾干燥、冷冻干燥、折射率窗口干燥和泡沫垫干燥如何采用不同的物理机制来最小化热暴露。为了进行结构化的评估，表2提供了先进干燥技术的交叉比较评估，从而为技术选择提供了科学依据。

喷雾干燥封装（SDE）是一种关键的非热技术，旨在通过快速将液体原料转化为干燥的封装粉末颗粒，从而稳定来自植物和真菌基食品基质中的生物活性化合物（Pud?iuvelyt?等人，引用2025）。从根本上说，这种工业规模的过程利用精确的机制实现保存（图5）。首先，雾化产生核心生物活性成分和壁材料的细小乳液；随后，当这些乳液接触到通常为150-220°C的热进空气时，溶剂会立即蒸发，产生关键的蒸发冷却效应，保护植物化学核心免受极端热量的影响（Polanco等人，引用2024）。同时，溶解的壁材料如麦芽糊精或阿拉伯胶在液滴表面沉淀，通过氢键和疏水相互作用形成致密的玻璃状聚合物基质（Lemmadi等人，引用2025；Nascimento等人，引用2023）。这种形成的物理屏障通常直径为1-100 μm，显著限制了氧气渗透和分子扩散，从而直接保护了易受损害的酚类羟基和 conjugated 系统的化学完整性（Polanco等人，引用2024；Pud?iuvelyt?等人，引用2025）。因此，这些微胶囊的调节孔隙率和壁厚度决定了随后应用中封装生物活性成分的受控释放动力学（Pud?iuvelyt?等人，引用2025）。

该技术具有显著的优势，包括高吞吐量、出色的可扩展性，以及通常超过95%的封装效率，成功地将挥发性液体提取物转化为稳定的、可流动的粉末，非常适合食品强化（López-Astorga等人，引用2025；Pud?iuvelyt?等人，引用2025）。SDE 针对广泛的熱不穩定植物化學物質，包括儿茶素和槲皮素等多酚類、花青素（如 malvidin-3-O-glucoside）、精油、脂溶性維生素和類胡蘿蔔素等，这些物质都容易受到熱和氧化的降解（Gao等人，引用2026；Nascimento等人，引用2023；Polanco等人，引用2024）。一些研究强有力地验证了其有效性。例如，微胶囊化的 Boldo 叶提取物保持了 445 mg/100g 的兒茶素水平，封装效率约为 85%（Polanco等人，引用2024）。此外，用麦芽糊精和阿拉伯胶封装的葡萄渣提取物在 ABTS 和 DPPH 测定中提高了强化酸奶的抗氧化活性，分别高达 25 倍（Polanco等人，引用2024）。直接比较分析确认 SDE 保持了超过 90% 的初始抗氧化能力，而传统的熱干燥通常会降解 30-60% 的敏感酚類。特定的过程优化至关重要；对于 Pterostilbene，封装效率在 100°C 入口温度时达到 74.6%，但在 180°C 时降至 55.2%，这清楚地反映了热暴露的剂量/时间效应（Y.陶等人（2024年引用）通过正交设计确定了最佳性能参数，包括壁芯比为4:1、入口温度为130–160°C以及进料流速为2–4 mL/min，这平衡了最大保留量与经济性的粉末产量（高等人，2026年引用；Polanco等人，2024年引用；陶宇等人，2024年引用）。最佳性能条件涉及使用复合壁系统（例如麦芽糊精与酪蛋白钠），这些系统增强了乳化和成膜能力，使得封装效率超过90%，并生产出水分含量低（<6%）和水分活度低（<0.6%）的粉末，从而提高了产品的货架稳定性（Lemmadi等人，2025年引用）。然而，工业应用面临重大障碍，如高资本成本、大量的运营能耗（热效率仅为20–40%）以及优质壁材料的昂贵价格（Pud?iuvelyt?等人，2025年引用）。

4.2. 折射窗?干燥

折射窗干燥（RWD）是一种第四代薄膜脱水技术，旨在减轻植物和真菌基食品在加工过程中易热降解的植物化学物质的损失（M. Kumar等人，2024年引用）。该技术通过将浆料或切片铺展在漂浮在循环热水上的红外透明聚酯薄膜上来实现，水温通常维持在95–98°C之间（Harsh Dadhaneeya等人，2023年引用；Puente-Díaz等人，2020年引用；图6）。这种保存方法利用产品较高的初始含水量启动。这些水分子会与薄膜的折射率匹配，形成一个“折射窗”，从而最大化红外辐射的传输，直接作用于食品的水相中（N. C. Silva等人，2023年引用）。随后快速的热量传递导致水分有效蒸发，同时蒸发冷却使产品表面温度保持在比水温低20–25°C（N. C. Silva等人，2023年引用）。这种受控的热传递显著限制了导致酚类化合物氧化和类胡萝卜素链断裂的长时间暴露（Harsh Dadhaneeya等人，2023年引用；M. Kumar等人，2024年引用）。最后，随着水分的减少，折射率的不匹配增加，“折射窗”关闭，热传递减少，从而防止了最终产品的过热，并锁定了保存的生物活性成分（M. Kumar等人，2024年引用）。

图6. 折射窗?干燥的基本操作示意图：系统通过热水床主要通过红外辐射传递能量，同时利用蒸发冷却保持产品温度较低。

RWD的主要优势在于其对敏感目标植物化学物质的卓越保留效果，包括黄酮类、花青素、花靛素、β-胡萝卜素和藻蓝蛋白，以及高运行效率（Largo-Avila等人，2024年引用；N. C. Silva等人，2023年引用）。关键的研究结果量化了这一优势。对于火龙果，RWD的总酚含量（TPC）达到了182 mg GAE/100 g，并且干燥速度比冷冻干燥快27%（Harsh Dadhaneeya等人，2023年引用）。在70°C下对螺旋藻进行4.5小时的RWD处理可以最大化TPC和总黄酮的保留，而温度超过80°C则会降解藻蓝蛋白（N. C. Silva等人，2023年引用）。在桃片中，RWD保留了高达175.88 μg/100 g的β-胡萝卜素（Largo-Avila等人，2024年引用）。该技术的效率得益于其高的水分有效扩散系数， reportedly在2.7–13.4 × 10?10 m2/s之间，使得在40–260分钟内快速去除水分，将水分含量降至10%以下（Puente-Díaz等人，2020年引用）。最佳性能由精确的参数控制：水温范围为70–90°C，产品层厚度小于3 mm（Puente-Díaz等人，2020年引用；N. C. Silva等人，2023年引用）。

尽管具有这些优势，技术和工业应用仍面临显著的限制。主要限制之一是大规模生产所需的大量表面积，这给均匀的热传递带来了挑战（M. Kumar等人，2024年引用）。此外，尽管运行成本仅为冷冻干燥的三分之一到一半，但大规模连续系统的初始资本投入和工程要求仍然是个障碍（Harsh Dadhaneeya等人，2023年引用；Puente-Díaz等人，2020年引用）。此外，该技术不太适合整颗或大颗粒食品，限制了其应用范围（M. Kumar等人，2024年引用）。

4.3. 冷冻干燥

冷冻干燥（FD），或称为冻干，是一种先进的低温脱水技术，通过在真空下通过升华去除水分来保存植物和真菌基基质中的热不稳定植物化学物质，从而避免了液态相及其相关的热降解途径（Co?kun等人，2024年引用）。FD的有效性基于三阶段机制。首先是通过控制冷却促进大冰晶形成，为后续的升华创造多孔通道（Bhatta等人，2020年引用）。接下来的主要干燥阶段在精确控制的低压和温度下进行，直接将冰转化为蒸汽，防止了使酚类、黄酮类和维生素降解的水解和氧化反应（Co?kun等人，2024年引用）。最后的次要干燥阶段采用略高的温度来脱附剩余的结合水分，稳定干燥后的基质，而不会造成热损伤（Duan等人，2025年引用）。关键的是，最佳的冷冻速率需要在保证细胞保存的同时平衡冰晶大小，以提高提取物的可提取性和稳定性（Co?kun等人，2024年引用）。这一机制赋予FD主要优势，如更好地保留挥发性香气、颜色，最重要的是抗氧化植物化学物质的浓度和活性，这些成分在传统加热过程中往往会变性（Donno等人，2025年引用）。

FD技术可以保存多种敏感化合物，包括总多酚、花青素、甜菜碱、黄酮醇、儿茶素和抗坏血酸（Donno等人，2025年引用；Gatti等人，2025年引用）。实证数据证实了其高效的性能；例如，在柿子中，FD处理后的总多酚含量达到了1102.25 ± 219.71 mg GAE/100 g DW，蓝莓的FRAP值达到了80.43 mmol Fe2+ E/kg DW（Donno等人，2025年引用）。比较分析一致显示，与热处理方法相比，FD保留了显著更高的植物化学物质水平（Co?kun等人，2024年引用）。剂量依赖的细胞抗氧化活性（CAA）测定进一步验证了其生物活性；从Harpephyllum caffrum果皮中提纯的提取物在干燥后总多酚含量增加了200%以上，并表现出强烈的剂量依赖性CAA（Pfukwa等人，2022年引用）。同样，冷冻干燥并分馏的火龙果提取物显示出强大的抗氧化效果，ABTS测定的IC50值为2.365 μg/mL，DPPH测定的IC50值为20.797 μg/mL，而CAA测定显示IC50值为7.28 μg/mL，证实了其能够有效减轻细胞内的氧化应力（Gatti等人，2025年引用）。

最佳的FD性能参数包括严格控制：预冷冻至-20°C或更低，然后在延长时间内将温度逐渐从-29°C升至16°C进行主要干燥，并保持腔室压力在300–700 mTorr之间，以确保高效升华而不会发生结构崩解。然而，广泛工业应用面临重大的技术和经济限制。这些因素包括工业装置的高资本支出以及由于每批次需要消耗750–2000 W/h的能源而产生的巨大运行成本（Co?kun等人，2024年引用）。因此，这些因素使得FD成为高价值功能性食品成分的优质保存策略，只有在最大程度保留植物化学物质的情况下才具有经济可行性（Susa等人，2023年引用）。

4.4. 泡沫垫干燥

泡沫垫干燥（FMD）是一种针对热敏感的植物和真菌基食品的先进脱水技术，其中液体或半固体与发泡剂混合成稳定泡沫，然后在 moderately 温度（通常为50–70°C）下干燥成薄层（Kalambe & Guhe，2026年引用；Reis等人，2021年引用）。其基本的保存机制涉及食品基质的结构工程。使用蛋白质发泡剂进行搅拌过程会破坏天然的细胞壁和液泡结构（Farid等人，2022年引用）。这一作用结合空气的加入，生成了一个广泛的多孔网络，显著增加了表面积，促进了快速的水分扩散并减少了热暴露时间（Kalambe & Guhe，2026年引用）。同时，稳定的泡沫基质作为保护性支架，物理上隔离了生物活性化合物，防止了直接的氧化损伤。这种加速水分去除和结构封装的协同作用，比传统热风干燥更有效地保持了分子完整性（见图7了解该过程的示意图）。

图7. 用于保存植物化学物质的泡沫垫干燥过程的示意图。

该技术具有显著的优势，主要体现在提高了干燥动力学和对热不稳定植物化学物质（如酚类化合物、类胡萝卜素、花青素和抗坏血酸）的卓越保留效果（Kalambe & Guhe，2026年引用；Paiva等人，2023年引用）。多项研究支持了这些好处。例如，对于韭菜，优化处理后的总酚含量达到了1340–1368 mg/kg，并显示出强烈的抗氧化活性（ABTS: 8.58–16.18 mmol/g；DPPH: 3.43–4.56 mmol/g），与冷冻干燥的性能相当（Yikilkan等人，2025年引用）。在番茄泥中，使用5%的大豆蛋白分离物后，总酚类和黄酮类分别增加了97%和39%，整体抗氧化活性比非发泡对照组提高了62%（Farid等人，2022年引用）。在桑葚汁中，FMD的维生素C保留率达到了90%，明显优于喷雾干燥（Thuy等人，2022年引用）。最佳性能参数包括使用蛋清白蛋白（约15%）或特定蛋白质分离物作为发泡剂，搅拌时间为5–10分钟，泡沫厚度控制在0.2–1.0 cm，以及适度干燥空气温度在50–65°C之间（Kalambe & Guhe，2026年引用；Reis等人，2021年引用）。

尽管在实验室中证明了其有效性，但工业应用仍面临显著障碍。该过程需要针对多种交互参数进行精确的、特定于基质的优化，这增加了放大生产的复杂性（Kalambe & Guhe，2026年引用）。此外，添加发泡剂会稀释绝对的生物活性浓度并增加原材料成本（Reis等人，2021年引用）。工业转化受到缺乏连续、大规模设备的限制，这些设备用于形成均匀的泡沫和薄层干燥，这些因素共同影响了经济可行性（Kalambe & Guhe，2026年引用）。

4.5. 混合干燥系统

混合干燥系统（HDS）通过结合不同的物理能量场来加速水分去除，同时大幅减少导致植物基食品中热不稳定植物化学物质降解的热暴露（Nwankwo等人，2023年引用）。例如，微波辅助冷冻干燥（MAFD）在真空条件下整合了微波辐照，直接激发冷冻水分子，促进快速升华（Nwankwo等人，2023年引用）。这种内部体积加热绕过了缓慢的传导传输，将主要干燥阶段缩短了50%以上，限制了黄酮类和叶绿素的氧化和酶解反应（Panigrahi等人，2025年引用）。对于大麦草，MAFD在1.5 W/g的功率下保持了更高的黄酮（11.65 g/kg）和叶绿素（12.75 g/kg）含量，比传统冷冻干燥高出高达103%（Nwankwo等人，2023年引用）。最佳保存效果发生在1–1.5 W/g的适度微波强度下，而更高的功率会导致焦化（Nwankwo等人，2023年引用）。工业应用面临高资本成本和精确控制的挑战。

另一种方法是红外辅助热风干燥（IAHAD），它将辐射红外能与对流热风结合，其中红外辐射直接激发水分子和生物分子的振动，产生瞬时的内部热量（Zhou等人，2024年引用）。这种快速加热形成了陡峭的水分梯度，加快了扩散速度，并减少了与传统热风干燥（HAD）相比的热历史。应用于沙棘果渣时，IAHAD实现了最短的干燥时间（250分钟）和更好的颜色与微观结构保存（Zhou等人，2024年引用）。对于菊花，它显著增加了绿原酸和木犀草素的含量（Xu等人，2022年引用）。该技术在60–75°C下最有效，但可能导致加热不均匀（Zhou等人，2024年引用）。真空微波干燥（VMD）在减压条件下运行，其中微波提供蒸发能量，降低水的沸点，从而在低于50°C的温度下快速干燥（Shao等人，2023年引用）。该组合快速去除水蒸气，最小化了敏感类胡萝卜素和抗坏血酸的热分解和水解（Shao等人，2023年引用）。研究表明，VMD可以保留超过90%的总类胡萝卜素和抗坏血酸，而HAD只能保留60–70%；干燥时间减少了70–80%（Nwankwo等人，2023年引用）。最佳参数包括微波功率密度为5–10 W/g和真空压力为10–30 kPa。放大生产受到加热不均匀、设备成本高和系统复杂性的挑战。

超声辅助空气干燥（UAAD）利用高频声波产生微小的空化气泡，这些气泡破裂时产生局部剪切力，破坏细胞壁和表面屏障（Namjoo等人，2023年引用）。这种机械作用创建了微通道，促进了水分扩散，使得在较低空气温度下也能有效干燥（见图7了解该过程）。对于欧芹，UAAD保留了85%的精油，而传统方法仅保留了40%，同时总酚类物质的保留率提高了20-30%（Nwankwo等人，Citation2023）。最佳超声波频率范围为20-40 kHz。工业上的限制包括高能耗、穿透深度有限，以及可能由于 lipid 氧化产生的异味（González-Cavieres等人，Citation2021）。总的来说，这些高效干燥（HDS）技术表明，战略性能量传递可以将干燥速度与热损伤解耦（Santos等人，Citation2025）。

4.6. 先进干燥技术的交叉比较和工业可行性

先进干燥技术的交叉比较揭示了在平衡工业可行性的同时，最小化热降解的战略方法。喷雾干燥封装（SDE）利用短停留时间和载体材料来保护敏感的植物化学物质，例如美国接骨木果汁的实验显示，该技术能够实现超过60%的固形物回收率，并保留了花青素（7.86–33.80 mg/g）和总多酚（42–49 mg GAE/g）的浓度，证明了其在工业规模生产营养丰富粉末方面的有效性（K. S. Ravichandran等人，Citation2023）。使用定制的壁材，封装效率可超过80%，但入口温度在120–150°C时可能会导致挥发性成分的损失（Poozesh等人，Citation2025）。在工业上，SDE可以持续放大，但在一致性气溶胶性能和新壁材的监管问题上面临挑战（Pud?iuvelyt?等人，Citation2025），尽管它可以通过掩盖不良味道来保持感官质量（Jafari等人，Citation2023）。相比之下，冷冻干燥（FD）在真空下于零下温度运行，几乎消除了热降解，并且与热干燥样品相比，可以保留高达49.85倍的热不稳定类黄酮。然而，FD比传统干燥方法消耗的能量多3-5倍，高昂的运营成本和缓慢的处理速度限制了其在高价值营养保健品中的应用（Al Faruq等人，Citation2025）。FD是感官保护的金标准，具有最小的收缩率和优秀的复水性能（Nwankwo等人，Citation2023），但由于不能消除微生物，因此在食品安全方面存在挑战。

折射窗口干燥（RWD）通过传导性的水力机制，在50–85°C的中等温度下平衡热不稳定抗氧化剂的保存。RWD设备的资本投资和能耗分别比FD低50–70%，使其适用于水果和蔬菜粉末（Herrera等人，Citation2025）。结合微波的混合RWD可以将干燥时间缩短多达66%，同时保持多酚含量和抗氧化能力。RWD在感官保留方面也表现出色，并且比传统干燥机具有28–38%更高的能源效率，尽管还需要关于聚合物薄膜安全性的监管数据。

类似地，泡沫垫干燥（FMD）通过发泡剂扩大表面积，在50–70°C的低温下快速去除水分，保留了10.65 μg/g的总类胡萝卜素，并实现了0.44的水分活度。FMD具有成本效益，设备简单且能耗低，适合小到中等规模的生产（Patange等人，Citation2026），但泡沫稳定性和发泡剂的过敏原标签问题使得大规模应用复杂化。

混合干燥系统（HDS）整合了多种能源以优化结果。例如，对流-微波-超声波（CMU）系统将青椒的干燥时间减少了88%，而微波辅助冷冻干燥将干燥时间和能耗分别减少了75%和71%（Nakra等人，Citation2025）。另一种结合对流热空气预干燥和微波真空干燥的HDS将特定能耗降低了67.3%，同时保留了高含量的酚类和挥发性化合物（Nakra等人，Citation2025）。这些协同作用加快了干燥动力学，并通过最小化热暴露来保护植物化学成分。从经济角度来看，像太阳能辅助干燥机这样的HDS每年可以节省大约3,348美元，回收期不到一个月（Elwakeel等人，Citation2025），而混合FD系统在减少处理时间和能耗的同时保持了感官质量（Nwankwo等人，Citation2023）。

总结来说，工业可行性取决于在保留性能和经济因素之间的权衡，而HDS通过综合方法有望超越质量与效率的二元对立。

5. 智能包装和储存创造稳定的微环境

脱水和处理后，维持植物化学物质的完整性需要受控的储存条件。在这里，我们分析了旨在为植物性食品中的植物化学物质创造稳定微环境的技术。具体来说，本节详细介绍了如何通过修改大气包装来主动调整内部气体，同时使用氧气清除剂系统地消耗残余氧气。此外，可食用涂层调节表面气体交换，而遮光材料阻止光氧化。最后，时间和温度指示器提供了累积热历史的视觉记录。这些包装系统的保存机制、最佳性能条件及其固有限制在表3中进行了总结。

表3. 智能包装技术的交叉比较、最佳性能条件和关键限制的总结。

5.1. 修改大气包装

修改大气包装（MAP）是一种主动的保存技术，它通过有意调整食品包装的内部气体组成来建立稳定的微环境，通常是通过减少氧气（O2）并增加二氧化碳（CO2）的浓度（Habiba等人，Citation2025；T.-d. Yang等人，Citation2022）。这种工程化的大气直接抑制了农产品的呼吸速率，从而降低了氧化应力。同时，降低的O2张力强烈抑制了关键的氧化酶，特别是多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD），这些酶负责酚类化合物的降解（T.-d. Yang等人，Citation2022）。此外，MAP下调了苯丙烷酸途径，减缓了可溶性酚类化合物向木质素的转化（L. Wang等人，Citation2024）。另外，升高的CO2水平还下调了过氧化物酶和苯丙氨酸氨裂解酶（PAL），减少了膜脂质的氧化（Ji等人，Citation2026）。这种多方面的机制共同保护了细胞壁和膜的完整性，有效地屏蔽了易碎的植物化学物质的分解。

该技术保留了多种植物化学物质，如总多酚、类黄酮、花青素、类胡萝卜素、维生素C和植物甾醇（T.-d. Yang等人，Citation2022）。实证证据验证了其比传统储存方法更有效。例如，对于新鲜桑叶，在八天的冷藏过程中，特定的MAP保持了稳定的总多酚含量，并将木质素积累限制在13.38%，而对照组为19.79%（T.-d. Yang等人，Citation2022）。在糙米中，90% N2 + 10% O2的MAP大气在加速老化过程中显著保留了植物甾醇（谷甾醇、豆甾醇、β-谷甾醇）和酚酸（没食子酸、阿魏酸、咖啡酸）的含量（H. Huang等人，Citation2020）。对于新鲜切开的桃子，8% CO2的MAP大气在整个10天内提供了最稳定的总多酚含量，第4天的抗氧化活性达到峰值52.98%，到第10天仍保留了36.48%，优于对照包装（Acevedo等人，Citation2021）。此外，一项关于柿子的研究表明，MAP结合褪黑素可以将总多酚含量的损失限制在储存结束时的大约32%，而对照组损失更多；同样，总抗氧化活性的减少在MAP-褪黑素处理中减少了60%，而在对照组中减少了89%（Kucuker等人，Citation2025）。然而，最佳性能取决于精确定义的产品特定参数。例如，桃子 effective 的气体制度包括8% CO2，糙米为90% N2 + 10% O2，柿子为3–5% O2和5–10% CO2，所有这些通常都与0–5°C的低温配对（H. Huang等人，Citation2020；Kucuker等人，Citation2025）。关键的是，包装薄膜的渗透性是一个关键因素；例如，一种O2渗透率为8259 cm3/m2/天的薄膜对桑叶来说是最优的（T.-d. Yang等人，Citation2022）。从技术上讲，MAP可以整合到现有生产线中，提供了一种非热处理的替代方案，可以显著延长保质期。尽管如此，其主要限制包括对气体控制的精确要求、薄膜渗透性的变化、无氧呼吸的风险以及与传统包装相比较高的单位成本。尽管存在这些挑战，但文档记录的植物化学物质保留收益使得MAP成为一种有吸引力的、可在工业上采用的策略，用于保持营养完整性。

5.2. 氧气清除剂

作为一种补充技术，氧气清除剂是主动包装的基石，它们通过化学方式制造缺氧条件来保护植物性食品中的氧敏感植物化学物质（P. Gupta，Citation2023；López-de-Dicastillo等人，Citation2023）。最主导和最有效的系统使用由环境湿度激活的细分散铁粉（Cichello，Citation2015）。清除机制从将零价铁氧化成亚铁离子开始，释放电子（Talegaonkar等人，Citation2017）。随后，包装头疼空间中的氧气和水接受这些电子形成氢氧根离子。这些离子与亚铁离子反应沉淀为亚铁氢氧化物，随后进一步氧化转化为稳定的氧化铁氢氧化物，从而不可逆地隔离分子氧（P. Gupta，Citation2023）。这种级联氧化还原反应可靠地将头疼空间中的氧气降低到0.01%以下，建立起一个保护性的厌氧环境，阻止自由基链反应和氧化酶活性，从而保护了氧化还原敏感的功能基团的天然构象（Niazmand & Yeganehzad，Citation2020）。

因此，这项技术直接保护了包括花青素、总多酚化合物、类胡萝卜素和抗坏血酸在内的易碎植物化学物质（Ahmed等人，Citation2025；Niazmand & Yeganehzad，Citation2020）。研究数据量化了植物化学物质的保存效果。例如，在新鲜小檗中，氧气清除剂袋在4°C下比空气包装的对照组多保留了15.4%的花青素，在25°C下多保留了18%；抗坏血酸含量在4°C时高出了45.9%，而在4°C和25°C下总多酚化合物的保留率分别提高了32.7%和23.2%（Niazmand & Yeganehzad，Citation2020）。值得注意的是，清除剂的性能取决于剂量，20% w/w的trans-聚辛烯橡胶薄膜的氧气容量是10%薄膜的两倍（15.2 mL O2/g）（López-Carballo等人，Citation2025）。此外，系统效率各不相同，纳米级的铁每天可以吸收高达60 cm3 O2/g的氧气，而非铁替代品的能力从α-生育酚的6.44 mL O2/g到聚丁二烯的200 mL O2/g不等（A. Dey & Neogi，Citation2019；Jain等人，Citation2025）。最佳性能需要精确的参数控制：最低相对湿度为54–65%以激活氧化还原反应，保持头疼空间中的O2在0.1%或以下，以及根据总包装氧气负载校准的剂量（López-de-Dicastillo等人，Citation2023；Pant等人，Citation2018）。

从工业角度来看，技术的采用通过延长保质期和减少浪费带来了成本效益，基于铁的系统仍然非常具有成本效益，大约为2–3美元/千克（P. Gupta，Citation2023；Jain等人，Citation2025）。然而，关键限制依然存在。值得注意的是，基于铁的系统有可能带来金属异味，而有机清除剂可能会产生像醛和酮这样的挥发性有机化合物，这些化合物可能会迁移并对感官属性产生不利影响（López-de-Dicastillo等人，Citation2023）。同时，非铁替代品，包括抗坏血酸酯或基于酶的系统，虽然解决了一些安全问题，但往往伴随着更高的材料成本、较低的氧气容量和激活依赖性，这限制了它们在干食品或黑暗储存中的使用，对普遍的工业可行性带来了持续的障碍（Jain等人，Citation2025）。

5.3. 可食用涂层

另一种关键方法是可食用涂层，指的是直接应用于食品表面的薄层可食用生物聚合物，这是一种旨在通过创造定制的稳定微环境来减轻采后植物化学物质降解的智能包装技术（Krishnan等人，Citation2025）。这种保护性屏障层通过多种机制进行植物化学物质的保存。主要地，水胶体基质形成一种半透膜，物理上阻止了氧气的向内扩散和水分及挥发性化合物的向外迁移（Krishnan等人，Citation2025）。因此，这种修改的大气有效地降低了呼吸作用并减缓了氧化反应的动力学。同时，加入的活性化合物与聚合物网络形成非共价相互作用，如氢键，增强了薄膜的凝聚力并分子稳定了敏感的植物化学物质（A. Wang等人，Citation2025）。此外，更先进的系统使用纳米脂质体等封装载体，通过疏水性相互作用物理捕获植物化学物质，实现可控释放，以维持保护性微环境（Tasnim & Islam，Citation2026）。

这项技术的有效性已在易碎植物化学物质上得到验证，包括类黄酮、酚酸、类胡萝卜素、精油和维生素C（Sarker等人，Citation2025；Siddiqui等人，Citation2023）。研究表明其效率显著。例如，海藻酸盐涂层处理的菠萝保留了85.89 mg/100 g的维生素C，而未涂层样品为28.22 mg/100 g（Sarker等人，Citation2025）。此外，2.5%的羧甲基纤维素（CMC）涂层实现了Zanthoxylum schinifolium精油的100%保留率（Yi Li等人，Citation2022）。同样，在甜樱桃中，瓜尔胶涂层将总多酚含量提高到3013.3 μg GAE/g干重，而未涂层样品为2434.9 μg GAE/g，并将DPPH活性提高到61.04%，相比之下未涂层样品为39.75%（Salehi等人，Citation2023）。最佳性能取决于精确的配方参数，如0.2–2.5% w/v的涂层浓度和60–70°C的干燥温度，通常还需要超声波预处理（Salehi等人，Citation2023）。此外，一种优化后的复合膜含有0.06%的纳米SiO2和0.1%的茶多酚，实现了0.2063 g·mm·m?2·h?1·kPa?1的水蒸气渗透率（P. Huang等人，Citation2025）。

可食用涂层的优势显而易见，因为它们使用了一般认为是安全的（GRAS）生物聚合物，符合清洁标签的趋势，并减少了对外部不可生物降解塑料的依赖（D. Gupta等人，Citation2024；Krishnan等人，Citation2025）。一个关键的经济效益是使用农业副产品作为材料来源，提高了价值并减少了浪费（D. Gupta等人，Citation2024）。然而，限制也存在。屏障效应可能会延长所需的干燥时间，从而增加能源成本（Salehi等人，Citation2023）。此外，生产成本每千克在3–6美元之间，而传统塑料的成本不到1美元，这阻碍了其在工业中的应用（Usman等人，Citation2025）。感官影响也是一个挑战，因为涂层中挥发性化合物的扩散可能会带来意外的气味或味道，而某些多酚如果包裹不适当可能会产生收敛性（Szpicer等人，Citation2025）。**光阻材料**

在食品保存领域的一项关键进展是采用了光阻材料的智能包装系统，这种技术旨在防止植物性食品中敏感色素和植物化学物质的光氧化（Davidescu等人，Citation2025）。该方法的核心是将紫外线（UV）屏蔽剂整合到包装材料中，以过滤掉高能波长（200–400纳米），从而创造一个稳定的保护性微环境（Alizadeh Sani等人，Citation2024）。当UV光子穿透包装并被内源性光敏剂（如叶绿素）吸收时，光敏剂会被激发到激发三重态（Alizadeh Sani等人，Citation2024）。这些光敏剂随后将能量传递给基态氧，生成单线态氧和其他活性氧（ROS）（Alizadeh Sani等人，Citation2024）。这些活性氧会攻击目标植物化学物质的共轭双键系统，导致漂白和抗氧化剂的损失（Alizadeh Sani等人，Citation2024）。光阻材料通过含有广泛共轭芳香系统的化合物来缓解这一过程，例如 lignin 纳米粒子，它们可以吸收 UV 辐射并将能量转化为热量（Peng & Wang，Citation2025）。另一种方法是使用工程纳米材料，如氧化锌纳米粒子，通过散射入射光来提供物理屏障（Muthu等人，Citation2025）。

这项技术对容易氧化的植物化学物质特别有效，包括花青素、类胡萝卜素、叶绿素和多种多酚（Alizadeh Sani等人，Citation2024）。关键实证数据显示其高效性：共价有机框架薄膜可以阻挡99.9%的 UV 光，与未受保护的对照组相比，将包装油的光氧化速率降低了16.9倍（J. Li 等人，Citation2025）。对于类胡萝卜素的保存，添加了 lignin 纳米粒子的壳聚糖薄膜在30天的光照后，番茄制品中的番茄红素保留率提高了89%，而传统的聚乙烯包装仅为62%（Peng & Wang，Citation2025）。同样，注入生物聚合物薄膜中的维生素C在14天后草莓中的保留率为90%，而使用传统保护蜡的样品仅为60%（R. K. Gupta等人，Citation2026）。性能取决于剂量；基于 lignin 的薄膜通常在2%至5%的重量百分比（wt%）的加载量下提供最佳紫外线防护（Peng & Wang，Citation2025）。此外，含有姜黄素的果胶涂层在10天的储存期内将蓝莓汁中的花青素降解率降低了50%（Gennaro等人，Citation2025）。一般来说，最佳性能需要1%至5%的纳米粒子负载量，并且薄膜需要阻挡超过90%的 UVA 和 UVB 辐射（Riahi等人，Citation2025）。

从可持续性的角度来看，使用生物衍生的填充物（如 lignin）符合循环经济的目标（Davidescu等人，Citation2025）。然而，仍存在技术障碍。例如，高负载量的 lignin 等物质可能会给包装带来黄色，影响消费者的接受度（Peng & Wang，Citation2025）。尽管原材料成本可能较低，但纳米加工和分散技术会增加生产成本（Peng & Wang，Citation2025）。此外，纳米粒子可能迁移到食物中，这是一个需要全面安全评估的关键监管问题（Muthu等人，Citation2025）。

**5.5 时间-温度指示器**

时间-温度指示器（TTIs）是一种关键的智能包装技术，用于可视化监测累积的热暴露，从而解决储存过程中关键植物化学物质的热不稳定性问题（Lanza等人，Citation2025）。先进的系统使用金属纳米粒子，如银和金，其保存机制依赖于局部表面等离子体共振（Y. Liu等人，Citation2023）。具体来说，热动能的增加会促使纳米粒子聚集，改变粒子间的距离并改变它们的集体共振频率。同时，热量会引起形态变化，例如将尖锐的纳米三角形变成纳米圆盘，进一步改变光的吸收。这些纳米尺度的结构变化表现为宏观的颜色变化，例如从红色变为绿色，其动力学遵循阿伦尼乌斯模型，与植物化学物质的降解速率直接相关（Lanza等人，Citation2025）。因此，视觉信号直观反映了热敏化合物所受的分子损伤。

这些指示器可以保护像抗坏血酸、β-胡萝卜素这样的类胡萝卜素和多酚类黄酮等植物化学物质，它们的稳定性都依赖于温度（Rumicha等人，Citation2025）。验证研究表明，银纳米粒子分散体在22°C下5小时内颜色变化252%，而金纳米粒子系统显示27%的变化，有效指示了冷链中断（Lanza等人，Citation2025）。对于银三角形纳米片，22°C时总颜色差异为39.9%，这种变化肉眼可见（Lanza等人，Citation2025）。与未经监测的储存相比，这种监测方法能显著提高保存效果，封装研究也证实了这一点，在高温储存期间，这些指示器对酚类物质的保护效率达到91.4%至94.9%（Ahmadi等人，Citation2025）。最佳 TTI 性能要求指示器的激活能量和响应动力学与主要植物化学物质的降解动力学相匹配，理想情况下，在储存温度4°C或更低时响应最小（Lanza等人，Citation2025）。

尽管 TTI 并不直接测量感官属性，但它们通过防止导致味道变化和颜色褪色的先进热滥用间接保护了产品质量（Rumicha等人，Citation2025）。它们的主要优点是成本低、简单且无需外部电源即可进行原位监测（Lanza等人，Citation2025）。然而，仍存在重大技术障碍，包括由于储存湿度导致的响应变化较大，以及信号具有不可逆性和综合性，无法识别特定的降解产物（Waldhans等人，Citation2025）。成本仍然是主要的行业障碍，商用标签的价格为每单位2美元至4美元，这对于利润率较低的产品来说来说是一个障碍，再加上将这种技术整合到现有生产线中的挑战（Kashem等人，Citation2024；Tsai等人，Citation2021）。

**5.6 新颖包装技术和工业可行性的比较**

对这些包装技术的比较显示了不同的可行性概况，这些概况受到成本障碍、设备需求、性能参数和感官结果的影响。例如，MAP 需要大量的基础设施投资来进行精确的气体混合和高阻隔薄膜的生产，从而提高了资本成本（Habiba等人，Citation2025）。然而，其最佳性能已有充分记录，低氧气氛（7.0–7.7% O2，3.5–4.0% CO2）可将产品的保质期延长50%至200%，而特定的PE30 LDPE薄膜可以在60天内保持甜樱桃中的维生素C和硬度（Cui等人，Citation2025）。相比之下，基于铁的氧捕获剂成本较低，可以将保质期从3–4天显著延长至超过14天（P. Gupta，Citation2023）。然而，它们的工业集成增加了包装线的复杂性，并引发了迁移的潜在问题，同时其最佳性能取决于特定的配方（Escobar等人，Citation2023）。

相比之下，可食用涂层（EC）提供了一个可持续且通常经济上可行的选择，技术经济分析显示其生产成本可能低至0.257美元/公斤（P. Dey等人，Citation2025）。它们的主要可行性挑战是设备可用性，因为实现均匀涂层需要专门的浸涂或喷涂生产线。当正确应用时，EC 可显著提高感官质量，保持硬度和光泽，并将重量损失降至10%以下，例如涂层的桃子硬度为5.6牛顿，而对照组为1.8牛顿（Krishnan等人，Citation2025）。同时，光阻材料（LBM）的成本障碍正在变化，现在主要体现在先进纳米材料的合成复杂性上，而不是原材料费用。它们的最佳性能很高，一些创新薄膜可以阻挡99.9%的 UV 光，同时保持视觉透明度，这是传统不透明屏障的一个重要感官优势（Gennaro等人，Citation2025）。最后，时间-温度指示器是一种高度可用且低成本的粘性标签。它们的性能局限于校准的温度范围内，作为累积热暴露的可视化代理，直接提供植物化学成分的概况和感官可接受性的信息，从而保护预期的产品质量（Y. Liu等人，Citation2023）。

**6. 挑战和未来的商业化前景**

将新颖的植物化学物质保留技术商业化面临着经济、技术和监管领域的相互关联的挑战。显著的成本障碍立即困扰了潜在的采用者。高压处理（HPP）需要大量的资本投资，设备成本从50万美元到350万美元不等，同时电力消耗也很高（Queirós等人，Citation2025；M. Yang & Wang，Citation2025）。同样，高压电场（PEF）系统需要高额资本支出以产生强电场，尽管生命周期分析表明，与热巴氏杀菌相比，它具有长期可行性，电力使用量可减少20%，温室气体排放量可降低约30%（Landi等人，Citation2025；M. Yang & Wang，Citation2025）。对于提取（MAE）技术，虽然初始投资高且电力成本较高，但阿联酋（UAE）面临可扩展性问题，这增加了运营成本（Bodea等人，Citation2025）。干燥技术存在成本与质量的权衡；冷冻干燥虽然对热敏感的生物活性物质更优，但成本明显高于喷雾干燥封装，而关于折射窗干燥等方法的全面技术经济数据仍然很少（Obayomi等人，Citation2026）。设备的可用性进一步加剧了规模扩展的复杂性。许多系统的特殊性限制了其普及；冷等离子体装置的设计差异很大，标准化工业平台较少，脉冲光设备的初始价格较高，阻碍了小型生产者的采用（Lisboa等人，Citation2024）。MAE 和 UAE 技术存在“从实验室到规模生产”的差距，大多数研究仍停留在实验室阶段。此外，将连续流操作（如混合干燥系统）整合到现有生产线中存在重大的技术瓶颈（Yikilkan等人，Citation2025）。因此，采用这些技术通常限于资源充足的设施。

感官质量对消费者接受度至关重要。总体而言，非热处理技术比热处理更好地保持了类似新鲜食品的属性。HPP 和 PEF 在保持植物基果汁的颜色、风味和营养成分方面表现优异，提供了更新鲜的感官体验，同时不会损害酚类化合物或维生素（Zia等人，Citation2024）。然而，结果取决于技术和参数。冷等离子体可以减少不必要的褐变，但可能通过脂质氧化在食品中产生特殊气味，影响可接受性（Farooq等人，Citation2023）。MAE 在次优条件下有可能降解热敏感的挥发性物质并形成有毒副产物，从而可能改变感官属性（Bodea等人，Citation2025）。在干燥技术中，冷冻干燥和折射窗干燥最好地保留了挥发性物质和植物化学物质的完整性，但通常代价是成本更高和周期时间更长。监管和安全考虑是最后的重大障碍。尽管 HPP 和 PEF 在许多地区获得了监管认可，但监管机构指出缺乏欧盟范围内的统一框架，从而影响了大规模应用（EFSA，Citation2022）。新兴技术面临更严格的审查；冷等离子体需要对其产生的反应性物质（如臭氧）进行更明确的化学安全性评估，并且在许多司法管辖区尚未获得正式的食品安全流程批准（M. Yang & Wang，Citation2025）。脉冲光虽然获得了美国食品药品监督管理局（FDA）的表面处理批准，但需要全面的安全评估，而基于汞的灯具存在破损风险（Lisboa等人，Citation2024）。此外，对于 UAE 和冷等离子体等技术，全球缺乏统一的标准化有效性和安全评估协议，给行业实施带来了不确定性（Prempeh等人，Citation2025）。这种不断变化的监管环境需要强大的、特定于技术的框架，以确保安全性的同时不抑制创新。

**7. 结论**

本综述总结了目前关于保护植物性食品中植物化学物质完整性的创新策略的知识。总体而言，非热处理技术——包括高压处理、脉冲电场和冷等离子体——在使腐败因子失活的同时，最小化热不稳定的抗氧化剂、维生素和色素的降解方面表现出比热处理更好的效果。此外，先进的干燥技术，如折射窗干燥、冷冻干燥和混合干燥系统，显著减少了热暴露，从而保留了生物活性化合物和感官质量，而这些在传统脱水过程中往往会受到影响。智能包装解决方案，从改性气氛和氧捕获剂到可食用涂层和光阻材料，在储存期间通过工程化保护性微环境进一步稳定了这些化合物。然而，工业应用面临重大障碍，包括高昂的资本成本、可扩展性挑战、针对特定基质的优化需求以及不断变化的监管环境。未来的进展取决于通过针对混合系统的研究、成本效益高的规模化以及建立通用安全协议来克服这些障碍。这些新技术的持续整合有望改变食品保存的范式，提供营养丰富、植物基食品，增强健康益处并延长保质期。

**开放科学**

本文获得了 Open Science 的认可，材料可以在10.1080/23311932.2026.2667563处公开获取。

**数据可用性声明**

由于本研究没有创建或分析新数据，因此不适用于数据共享的规定。