土豆是世界第四大粮食作物，也是许多加工食品的重要原料。尽管产量巨大，但土豆含水量高（约75%–80%），极易发芽和腐烂，导致产后损失超过20%。干燥处理广泛用于土豆加工中，以去除多余水分，从而抑制微生物活动并延长保质期（Arslan & Alibas, 2024; Hnin et al., 2019）。在以往的研究中，热风干燥一直是鲜果蔬干燥的主流方法，但该方法往往导致产品质量下降和营养流失（Wang, Chen, et al., 2024）。在各种干燥方法中，冻干（FD）因其低温低压特性，能够在最大程度上保持物料的原始形态，且与热敏性营养素高度兼容，因此成为生产优质干制果蔬的首选方法（Li et al., 2023; Liu et al., 2022）。然而，干燥周期长和能耗高是冻干的固有缺点，限制了其在农产品加工领域的广泛应用（Dziki, 2020）。在当前的研究中，科学家通常采用预处理方法来预先改善物料特性，或在干燥过程中整合辅助热源以促进水分迁移，从而提高冻干速率、改善产品质量并降低能耗（Barani et al., 2021; Fotiou & Goula, 2024; Ren et al., 2022; Wang et al., 2020; Yang et al., 2024）。
在近期研究中，非热预处理技术受到了广泛关注，如超声波、冷等离子体处理和高压静电场等。超声波和冷等离子体已在食品干燥预处理中得到广泛研究（Ashtiani et al., 2023; Barani et al., 2021）。例如，Miraei Ashtiani等人研究了冷等离子体预处理和超声波辅助对金果干热风干燥的影响，发现冷等离子体可以降低干燥物料所需的温度并改善营养保留（Miraei Ashtiani et al., 2022）。相比之下，关于HVEF作为干燥预处理的研宄较为有限，且主要集中于生鲜食品的冷冻和解冻（Wang, Chen, et al., 2024）。研究表明，高压静电场可以调控冰晶的形成，改善食品的孔隙结构和质地，并提高传质效率（Dalvi-Isfahan et al., 2016）。一项研究表明，HVEF可以改善切片蘑菇的干燥效率并增强其复水性能（Ding et al., 2014）。然而，传统冻干主要依赖热传导和微弱的热辐射来促进冰晶升华，导致传热效率低，不可避免地延长了干燥周期（Duan et al., 2016）。远红外辐射加热具有穿透力强、能量吸收高、无需传热介质等优点，它直接作用于物料内部的水分子，诱导分子振动产生热量，从而加速升华干燥过程（Sakare et al., 2020）。与传统的远红外发射板（铜或铝材质）相比，石墨烯纳米材料因其卓越的导热性和远红外发射特性而展现出独特优势（Wang et al., 2025）。因此，在冻干机的加热搁板上涂覆石墨烯涂层，有望实现更高效、更均匀的远红外辐射加热，从而缩短干燥周期并降低单位能耗。然而，作为一种新兴技术，石墨烯基远红外加热在食品冻干领域受到的研究关注非常少，尤其是与预处理技术的协同效应方面。
因此，本研究以土豆为研究对象，旨在：1）研究高压静电场预处理与石墨烯基远红外冻干技术（GFD）结合对干燥特性的影响；2）阐明联合技术与土豆微观结构、宏观结构及干燥特性之间的关系；3）考察联合技术对土豆理化性质和生物活性化合物含量的影响。本研究系统揭示了HVEF与石墨烯基远红外冻干协同作用的机理，旨在推动果蔬新型高效、节能、高质量冻干方法的发展。
