编辑推荐：
这篇综述聚焦射频（RF）处理在流体和半流体食品加工中的应用。介绍了其介电特性、多种应用（如微生物灭活、生化反应促进等），分析了加热均匀性及相关设备，探讨了挑战与未来方向，为 RF 技术在食品工业的应用提供参考。
1. 引言
射频（RF）处理是一种利用 13.56、27.12 和 40.68 MHz 电磁波的介电加热技术。在食品加工中，当食品暴露于电磁能量时，交变电场使食品内的极性分子和离子不断旋转、移动，通过摩擦产热，其中离子去极化是射频频率下产热的主要因素。
近十年来，RF 处理在食品加工研究中应用广泛，如用于薏仁籽除虫、奶粉巴氏杀菌、蛋液杀菌、蜂蜜解冻等。不过，此前的综述多关注固体或粉末状食品，而流体和半流体食品因高水分含量（MC）和相对均匀的介电特性（DPs），利于 RF 加热，却缺乏专门针对其的系统综述。本文将介绍 RF 处理在流体和半流体食品中的创新应用，探讨相关挑战与未来研究方向，推动 RF 技术在食品工业的商业化应用。
2. 与 RF 加热相关的流体和半流体食品的介电特性
介电常数（ε′）和损耗因子（ε″）是 RF 处理中的重要参数，ε′反映食品储存电磁能量的能力，ε″表示吸收电磁能量并转化为热的能力。流体和半流体食品因较高的 MC 和离子含量，其 DPs 高于低 MC 食品，通常ε″高的此类食品吸收电磁能量多、加热速率快，但热穿透深度（dp）比低 MC 食品低。因此，准确测定 DPs 对基于 RF 能量的新型食品加工技术开发至关重要。
开放式同轴探头（OECP）技术是测定流体和半流体材料 DPs 最常用的方法，其测量系统主要由 OECP、向量网络或阻抗分析仪、安装有介电探头套件软件的计算机及定制的温控样品架组成。已有研究利用该技术测量了多种流体和半流体食品在不同频率、温度下的 DPs，如牛奶、蛋液、番茄匀浆等，为 RF 加热工艺设计提供了数据支持 。
3. RF 处理在流体和半流体食品加工中的应用
3.1 微生物灭活
巴氏杀菌是 RF 处理食品的研究热点。多数相关研究采用间歇式处理，如对苹果汁、土豆泥、蛋液、乳制品等进行处理，结果表明在相同加热速率和目标温度下，RF 与传统热处理在微生物灭活效果上无显著差异，但 RF 处理后的蛋液、酸奶等产品在品质上有一定优势，如蛋液的颜色、乳化性和起泡性无明显变化，酸奶的感官和质地变化较小 。
连续流模式的研究相对较少，如 RF 结合太阳能对鱼汤进行连续巴氏杀菌，在营养成分和微生物质量上与传统管式热交换器相当，且节能 75%；蒸汽与 RF 结合对牛奶连续杀菌，可有效降低微生物含量，延长保质期且不影响感官特性；对番茄 - 油匀浆连续 RF 巴氏杀菌，能显著减少微生物数量，在 80℃处理可平衡杀菌效果与产品质量 。
3.2 生化反应促进
RF 可促进流体和半流体系统中的多种生化反应，多数研究以间歇式进行。在制备有价值化合物方面，如利用壳聚糖和柠檬酸合成的盐微球，Na+含量比 NaCl 降低 61.80%，且具有良好稳定性和吸湿性；RF 还能促进乳清蛋白分离物（WPI）纳米纤维的生成，其转化率等随加热时间增加而提高 。
在蛋白质修饰方面，RF 处理可改变大豆蛋白分离物（SPI）、草鱼肌原纤维蛋白（MP）、猪肉 MP 等的结构和功能特性，提高其乳化性、溶解性、持水性（WHC）等 。对于淀粉修饰，RF 加热对淀粉的多尺度结构有非热效应，与传统加热相比，淀粉的结构特征和消化率差异显著 。在辅助水解方面，RF 可提高酶解效率，增加抗氧化肽的种类和含量，如对刺梨种子蛋白、甘薯蛋白的酶解 。
3.3 其他应用
RF 技术还用于提取有价值化合物、酶失活和蜂蜜解冻。在提取方面，RF 辅助提取（RFAE）果胶等物质的产率高于传统提取，且提取物的酯化度、半乳糖醛酸含量和抗氧化能力（AC）较高 。在酶失活方面，RF 处理能有效改变酶的二级和三级结构，对果胶甲酯酶、辣根过氧化物酶（HRP）等的失活效果优于热水（HW）加热 。在蜂蜜解冻方面，RF 解冻时间比传统 HW 处理缩短 70%，且能保持较高的淀粉酶活性，减少羟甲基糠醛的生成 。
4. 流体和半流体食品的 RF 加热均匀性
尽管 RF 处理比传统加热和微波（MW）处理的加热均匀性好，但非均匀加热仍是流体和半流体食品面临的主要问题，尤其是边缘过热，这主要是由于食品样品与其周围介质（通常是空气）的 DPs 不同，导致电磁场分布不均。
近年来，研究人员通过实验和计算机模拟对此进行了研究。例如，实验发现矩形容器中的液体样品加热均匀性更好；计算机模拟显示，样品的热点多分布在容器底部和边缘，合适的容器形状和自然对流有助于减轻热集中；对非牛顿特性高粘度液体食品（如羧甲基纤维素 [CMC] 溶液）的研究表明，溶液浓度增加，加热均匀性指数提高，但容器两端的电磁场积累会导致加热速率和酶失活速率在该区域较大 。
5. 用于流体和半流体食品加工的典型 RF 设备
多数用于流体和半流体食品加工的 RF 设备为定制设计。如高功率的 50Ω RF 加热系统，可用于评估不同样品的性能，实验表明矩形容器加热效果更好；低功率的 27.12 MHz RF 系统，可用于微生物研究，能有效灭活细菌 。
对于蛋类杀菌，研究人员设计了多种专用 RF 设备，通过改进电极、增加冷却装置和自动化旋转装置等，提高了杀菌效果，减少了对蛋清的影响 。在连续流 RF 加热设备方面，有用于牛奶连续巴氏杀菌的系统，可将牛奶快速加热到不同温度，且能保持牛奶的感官特性；还有辅助装置可改善流体和半流体样品在连续流处理中的加热均匀性 。
6. 挑战和未来研究方向
尽管 RF 加热在流体和半流体食品加工研究中应用广泛，但要实现大规模工业应用仍面临诸多挑战。
- 探索物理特性：目前缺乏流体和半流体食品的物理性质数据，全面研究其物理性质对设计高效均匀的 RF 加热系统和优化处理工艺至关重要。
- 结合其他技术：RF 处理虽有优势，但仍会影响样品质量。采用栅栏技术，将 RF 与其他非热物理场（如冷等离子体、UV - C 照射、超声等）或化学方法（如抗坏血酸、乳酸链球菌素、精油等）结合，可增强食品品质，降低 RF 能量输入和处理强度。
- 明确处理机制：RF 加热的非热效应存在争议，由于缺乏详细加热参数，难以证明其非热效应。需利用生物化学、分子生物学等方法研究 RF 加热的生物学效应。
- 设计专用设备：现有研究多使用通用型中试设备，未来应探索设计适用于流体和半流体食品加工的实验室和工业规模设备，如优化 applicators 设计、基于计算机模拟设计电极形状等，以实现更均匀的电磁场分布 。
