《Carbohydrate Polymers》：Electric field technologies for polysaccharide extraction and structural modification: Electrode- and induction-mediated energy-delivery systems
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摘要电场技术越来越被用于提取和修饰多糖，但由于各系统在能量递送、操作条件和机制证据方面存在差异，因此比较仍然困难。本综述将脉冲电场、中等电场和欧姆加热归类为电极介导技术，将感应电场归类为感应介导技术。它从分子到网络尺度比较了这些技术在淀粉、果胶、壳聚糖、植物胶、膳食纤维、海洋
摘要
电场技术越来越被用于提取和修饰多糖，但由于各系统在能量递送、操作条件和机制证据方面存在差异，因此比较仍然困难。本综述将脉冲电场、中等电场和欧姆加热归类为电极介导技术，将感应电场归类为感应介导技术。它从分子到网络尺度比较了这些技术在淀粉、果胶、壳聚糖、植物胶、膳食纤维、海洋多糖及相关基质中的效应。已报道的响应包括解聚、结晶度和短程有序的变化、粒子重构和网络重组，并影响提取率、消化性、流变性、热行为和乳化性。这些结果源于耦合的热效应、电化学效应、极化相关效应和输运现象，其相对贡献取决于场参数、电导率、温度历史、pH、反应器构型和底物结构。直接机制支持最强的是加热、电流流动和某些电极-界面效应，而极化、离子传输和直接场诱导键断裂仍未得到完全验证。本文提出了一种证据加权的能量-结构-功能框架，以指导条件感知比较。需要标准化报告、匹配对照、多尺度表征和放大评估，以实现预测性过程设计和工业转化。
引言
多糖是食品体系中最丰富且功能重要的生物大分子之一，可作为增稠剂、凝胶剂、稳定剂、包埋基质、膳食纤维和结构成分（Wu, Qiao, et al., 2022）。其理化性质和功能特性主要由分子量、链结构、结晶度、电荷分布和超分子组织决定（Leong et al., 2021; Wu, Qiao, et al., 2022）。因此，已开发了多种修饰策略，包括化学法、酶法、热法和物理法，以适应多种食品和非食品应用中对多糖功能的定制需求。其中，基于电场的技术引起了越来越多的关注，因为它们能够实现快速能量传递、精确的过程控制，并减少对化学试剂的依赖（Chaosuan et al., 2024; Wang et al., 2025）。既往研究表明，电场处理所报道的效应强烈依赖于多糖类别。对于淀粉，最常评估的响应包括颗粒形态、结晶有序、糊化、糊化特性和消化性；而果胶研究则更常涉及提取率、分子量、酯化度、半乳糖醛酸含量和流变学性质。对于瓜尔胶和壳聚糖，证据主要涉及酸水解、分子量降低、粘度和膜性能；而关于膳食纤维基质和海洋多糖的研究则主要关注提取、水合行为、凝胶性能和功能基团组成（Coelho et al., 2017; Levy-Ontman et al., 2026; Pereira et al., 2021; Qin et al., 2025）。因此，尽管多种多糖类别会对电场处理产生响应，但各类别之间的证据深度和类型存在显著差异，特定类别的研究结果不应假定具有普遍可转移性。
与以热量为主要能量输入的过程不同，电场技术可能涉及焦耳加热、电极反应、离子传输、增强的质量传递以及某些情况下所提出的极化效应的组合（Castro et al., 2023; Salazar et al., 2026）。根据操作条件的不同，这些过程已被发现与链断裂、解聚、结晶组织变化、构象重排、选择性水解或强化提取有关（Afraz et al., 2025; Chen et al., 2024; Wu et al., 2019）。因此，多糖的结构响应对场强、波形、频率、电导率、温度历史、水分含量、pH和聚合物组成高度敏感（Castro et al., 2023; Pérez-Santos et al., 2025）。因此，电场处理不应被视为单一的"非热"技术，而应被视为一系列能量递送系统，能够根据过程构型和底物特性产生不同的结构和功能结果。
与多糖处理相关的电场技术可根据电能如何耦合到样品来加以区分。脉冲电场（PEF）、欧姆加热（OH）和中等电场（MEF）在此被归类为电极介导系统，因为所施加的电压通过直接接触处理介质的电极传递。相比之下，感应电场（IEF）系统采用电磁感应，其中初级线圈中的交变激励产生时变磁通量，从而在次级样品回路或导电介质中感应出电压和电流（Li et al., 2018; Yang et al., 2024）。这种类似变压器的架构能够在反应区无需直接电极接触的情况下进行电处理，同时在处理介质中保持感应电流和电场驱动的传输（Xue et al., 2021）。
已有几篇综述提供了关于电场辅助多糖和食品生物大分子修饰的重要视角（表1）。这些综述奠定了重要的基础，但主要围绕特定技术、特定材料类别或广泛的食品加工应用来组织。因此，电能递送途径、可测量的处理历史、机制证据强度以及跨结构尺度的多糖响应之间的关系仍然整合不足。特别是，电极介导系统和感应介导系统很少在同一多糖特异性框架内进行评估。报道的非热机制也经常被讨论，而没有明确区分直接实验证据、与机制一致的解读或理论推断。此外，在报道场强、激励电压、波形、电导率、电流、比能量输入、温度历史和反应器构型方面的差异，阻碍了研究之间的比较。
因此，本综述的独特贡献在于整合能量递送、机制证据和多尺度多糖响应，而非提供另一份按技术逐一列举的清单。首先，根据能量如何传递到反应介质，对电场技术进行分类，区分电极介导系统（PEF、MEF和OH）与感应介导系统（IEF，也称为磁感应电场，MIEF）。其次，在分子、超分子、粒子和网络水平上，比较了淀粉、果胶、壳聚糖、植物胶、膳食纤维、海洋多糖和其他多糖类别的结构响应。第三，根据现有证据的强度，评估了热效应、电化学效应、极化相关效应和离子传输机制。最后，讨论了涉及以下方面的应用场景：（i）多糖提取与回收，（ii）水解与解聚，（iii）结构和化学修饰，（iv）功能性配料和基于多糖的材料制备，随后讨论了放大挑战和未来研究重点。
章节摘要
电极介导电场技术
电极介导电场技术通过直接接触处理介质的电极传递电能。PEF、OH和MEF被归入此类，因为它们通过电极-样品界面建立电压和电流通路。PEF施加短持续时间电脉冲，而OH和MEF通常涉及直流或交流电，因此将电效应与不同程度的焦耳加热耦合在一起。它们的处理
分子水平结构变化
分子尺度响应为解释电场处理过程中更高层级的结构变化提供了重要基础，尽管现有证据在各多糖类别之间的分布并不均匀。最详细的分子证据已获得于淀粉和果胶，对其链断裂、分子量降低、功能基团修饰以及糖苷键可及性的变化已进行了广泛研究。对于瓜尔胶，
热贡献：直接测量与匹配对照
在本综述所考虑的机制中，当有时间分辨温度曲线、能量输入或匹配热对照时，热贡献得到了相对直接的实验证据支持。在导电介质中，电能可通过电流耗散转化为热量，包括分别通过电极介导电流和感应电流产生的焦耳加热。由此产生的温升可直接测量，并可能影响
多糖提取与修饰中的应用
电场技术已被研究作为辅助多糖提取和修饰结构与功能特性的通用方法，尽管大多数现有证据仍处于实验室规模（Niu et al., 2020; Zhu, 2018）。当前应用可大致分为淀粉修饰、果胶提取与升级、膳食纤维增值、亲水胶体解聚以及从农业和生物
结论
电场技术提供了提取和修饰多糖的途径，但其效应必须根据电能如何递送来解释。脉冲电场（PEF）、中等电场（MEF）和欧姆加热（OH）依赖于电极介导的能量递送，而感应电场（IEF）利用电磁感应在样品回路中产生电压和电流，在反应区无需直接电极接触。尽管存在这一区别，
CRediT 作者贡献声明
Liwen Wei：撰写–审阅与编辑、撰写–初稿、可视化、方法学、形式分析、概念化。Yamei Jin：撰写–审阅与编辑、项目管理、方法学、概念化。Na Yang：撰写–初稿、方法学、资金获取。Yangchao Luo：监督、方法学。Xueming Xu：监督、项目管理。
利益冲突声明
作者声明，他们没有任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能被认为影响了本文所报告的工作。
致谢
本工作得到了国家重点研发计划（2025YFD2100105-5）、广西壮族自治区中央引导地方科技发展基金项目（Guike ZY24212017）和河南省重点研发计划（261111111700）的资助。
Liwen Wei|Yamei Jin|Na Yang|Yangchao Luo|Xueming Xu
