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高压脉冲电场、欧姆加热、超高压、等离子体等非传统杀菌技术能避免高温短时（90-95℃、＞10 s）和超高温瞬时（＞100℃、3-6 s）热杀菌带来的果汁营养成分（如维生素C和多酚类物质）损失。其中高压脉冲电场和欧姆加热技术研究较多。此类技术利用金属极板施加低压或高压电场,在长期酸性食品加工中存在金属腐蚀风险,会造成离子泄露并污染食品。而感应电场（IEF）是一种不采用金属极板、可直接在液体食品中感生出交变电场的液体食品加工技术,避免了金属离子污染的风险。但是,目前的IEF设备难以通过提高激励电压实现杀菌,会受磁芯材料要求高和能量转换损耗大的限制。因此,本课题拟通过结构设计开发一款高效、高电流密度的IEF设备,实现IEF苹果汁杀菌和品质保留的目的。探究IEF杀菌过程中的工艺参数影响规律、热效应和非热效应占比及相互作用关系。此外,目前电场杀菌的理论尚不清晰,而IEF的微生物灭活机理亦未被报道。因此需要从宏观、微观、细胞器和分子水平上探究完整的IEF杀菌机理,并研究其对苹果汁品质的影响,为IEF果汁加工和电场杀菌机理提供理论依据和技术支持。主要研究内容和结论如下:1.多次级并联结构（MSCP）在低强度磁芯条件下就能有效增加加热管内的温度和电压。以变压器结构为基础,温度和工作电压为指示参数,通过改变次级线圈连接方式、次级线圈匝数、并联次级线圈数量、加热管（加工区）长度和加热管直径等结构参数和电压、频率等工艺参数,测定MSCP结构的影响规律和可行性。结果表明并联次级线圈个数（n）和次级线圈匝数（NS）与次级线圈整体和加热管两端的温度呈正相关,n由2增加到3时,温度增加4℃（25.7%）;NS由10匝增加到20匝,温度增加6.7℃（78.8%）;次级线圈相位采用并联连接相对于串联连接会增加加热管两端温度1.8℃（11.1%）;加热管直径（d）越小,加热管的温度越大,d由2 mm降至1 mm,温度增加20.6℃（92.1%）;加热管的分压和温度随着激励电压（Up）的增大而增加,Up=800 V时加热管的电压增加178 V,温度增加19.8℃;低于1 k Hz以下的频率升高会增加加热管的温度,但对电压无显著性影响。在此基础上,结合理论计算,获得热效应与线圈参数之间的关系式,方便后续工艺的放大。2.MSCP结构感应电场杀菌过程由热效应和非热效应协同完成。以50-65℃水浴处理组为对照,通过控制温度和不控温两个实验组研究IEF（0-800 V）的热效应和非热效应。以酵母菌（Saccharomyces cerevisiae）和大肠杆菌（Escherichia coli）作为指示菌,通过平板计数结果表示杀菌效果。结果表明2 mm加热管直径、33 s处理时间、800 V和400 Hz条件下,IEF热效应和非热效应结合处理使温度升至65℃,酵母菌降低了4.6log CFU/m L,大肠杆菌降低了5.2 log CFU/m L。而65℃水浴处理中降低数分别为3.0和4.6 log CFU/m L,这说明IEF杀菌过程存在明显的热效应且占比较大,热和非热效应结合比单独热效应杀菌更彻底。同时,50℃水浴处理不降低微生物数量,而800 V IEF非热效应（50℃）分别降低了酵母菌和大肠杆菌数1.7和1.8 log CFU/m L。这说明IEF非热效应对酵母菌和大肠杆菌有杀灭作用,但效果有限且不受菌体尺寸的影响。对比30℃条件下,IEF非热效应对微生物没有杀灭效果,说明IEF非热效应受到热效应的促进。两种微生物的杀菌曲线说明:IEF杀菌不是线性过程,而是当电场强度超过33 V/cm,温度超过45℃,菌体会快速死亡。初步探究结果表明IEF可能会造成细胞结构的破坏,使苹果汁中总酚和游离氨基酸含量增加。3.IEF热和非热效应共同处理相对于单独热效应或非热效应处理细胞膜、胞内酶及二级结构、菌体结构更易被破坏。碘化丙啶（PI）和5（6）-羧基荧光素二乙酸酯（CFDA）单染结果表明IEF对菌体的细胞膜和胞内酶活破坏随着温度、激励电压升高而增强,600V热和非热结合处理（65℃）33 s对微生物细胞膜破坏作用等于相同条件下70℃水浴处理,大于600 V IEF非热效应（50℃）。这说明是IEF热效应使得微生物更加敏感,非热效应使破坏效果增加。PI/CFDA双染实验结果表明IEF杀菌过程中微生物将经历三个阶段:正常细胞、亚致死细胞和完全死亡细胞。IEF处理优先破坏细胞膜但胞内酶活性尚存,其次破坏胞内酶和代谢活性,最后完全致死。600 V IEF热和非热结合处理完全死亡细胞数超过99.5%,而相同条件下非热效应不超过5.5%。600 V热和非热结合处理大肠杆菌后,料液在260 nm和280 nm吸光值为0.625和0.356,远高于70℃水浴处理（0.401、0.226）和600 V非热效应（0.241、0.138）,说明微生物内容物流出也是致死原因。圆二色谱（CD）结果表明600 V IEF热和非热效应共同处理会影响酵母菌和大肠杆菌胞内蛋白二级结构的含量和比例,主要是减少α-螺旋（33.2%、29.3%）、增加β-折叠（24.5%、26.3%）。扫描电镜（SEM）结果说明大肠杆菌表面出现孔洞,酵母菌形态出现褶皱,菌体抗性使其未完全破裂。单独的热效应或非热效应处理会产生一定影响,但远不及热效应和非热效应共同处理。4.富马酸和山梨酸钾结合IEF处理能提高加工苹果汁时的温度、杀菌效果好。以单独IEF处理（26 s、800 V、63℃）为对照,结果表明加入0.75 mg/m L FA（富马酸）或PS（山梨酸钾）使FA+IEF的温度达到70℃,PS+IEF的温度达到65℃。FA+IEF能完全杀灭苹果汁中的酵母菌,降低大肠杆菌至1.5 log CFU/m L,而70℃非IEF处理26 s后两种微生物数量分别为3.9和4.0 log CFU/m L。这种效果可能同IEF促进添加剂电离导致体系电导率升高相关。新鲜苹果汁单独添加0.75 mg/m L FA不施加IEF时电导率降低了7.2μS/cm,而经IEF处理后电导率增加了521.2μS/cm。流式细胞仪、CD和SEM结果表明FA+IEF和PS+IEF处理微生物灭活过程与单独IEF处理相同,但相同电压下协同处理比IEF单独处理灭活效果更好。5.IEF处理能有效保护苹果汁中营养成分、风味物质和感官品质,其中FA+IEF（800V、70℃、33 s）处理保护效果最好。以未处理苹果汁为对照,比较巴氏杀菌（90℃、15 s）和IEF处理的差异。结果表明FA+IEF处理降低了PPO和POD酶活分别为76.8%和65.9%,巴氏杀菌降低了84.7%和69.6%,导致两组苹果汁具有良好的颜色,FA+IEF处理和巴氏杀菌的ΔE分别为11.5和12.7。GC-MS分析结果表明FA+IEF处理显著增加苹果汁中风味物质的含量（66.11 mg/L）,高于巴氏杀菌（43.9 mg/L）和未处理组（17.59mg/L）。总酚和总黄酮含量在FA+IEF处理后相对于未处理组分别增加了153.1μg GAE/m L和60.4μg RE/m L。FA+IEF组和未处理组的VC含量相当,分别为349.8μg/m L和349.0μg/m L,而巴氏杀菌处理降低至285.1μg/m L。新鲜苹果汁菌落总数为3.8 log CFU/m L,在第20 d微生物数量超过8 log CFU/m L。而FA+IEF处理和巴氏杀菌完全杀灭了微生物,20 d后菌落生长,25 d内低于2 log CFU/m L,后期微生物增殖可能和芽孢、孢子存在有关。随着贮藏期延长,所有处理组的总酚、总黄酮和VC含量均降低,但FA+IEF组的三种物质含量始终保持最高,品质保留能力强于巴氏杀菌。