马铃薯是世界四大主要粮食作物之一，产量仅次于水稻、小麦和玉米，年产量超过3亿吨（Saini等人，2023年）。马铃薯被加工成多种产品，包括淀粉、全粉、薯片和薯条。其中，薯条因其酥脆的口感和独特的风味而特别受欢迎（Kaur等人，2022年）。在工业生产中，新鲜马铃薯经过去皮、切条、漂白、干燥后迅速冷冻，以生产用于大规模生产的预制薯条（Fiselier等人，2005年）。预制薯条的推广提高了零售商烹饪薯条的效率，同时也方便了消费者的准备。
近年来，空气炸制作为一种流行的烹饪技术受到消费者的青睐，因为它只需少量油脂即可达到与传统油炸相同的烹饪效果。空气炸制主要利用持续循环的热空气作为烹饪介质。然而，这一过程中的高温环境容易促进油炸食品中丙烯酰胺（AA）的积累，尤其是在富含淀粉的食品中（Téllez-Morales & Arce-Ortiz，2024年）。丙烯酰胺（AA）的化学式为C3H5NO，是一种在油炸食品加工过程中通过美拉德反应产生的有害化合物。毒理学研究表明，丙烯酰胺具有潜在的致癌性、神经毒性、遗传毒性和生殖毒性（Musa等人，2024年）。国际癌症研究机构（IARC）于1994年将其列为2A类致癌物。因此，控制空气炸食品中的丙烯酰胺含量对于应用空气炸制技术生产健康油炸食品至关重要。
油炸食品中丙烯酰胺的生成受到原材料和加工方法的强烈影响。对于烹饪应用来说，选择还原糖和天冬酰胺含量较低的原材料是明智的选择，因为这些化合物是丙烯酰胺生成的关键前体（Batuwita等人，2024年）。此外，通过降低油炸温度和时间可以控制美拉德反应，从而减少丙烯酰胺的生成（Baskar & Aiswarya，2018年）。油炸前的预处理策略也会影响丙烯酰胺的生成。漂白是一种耗能的预处理工艺，通常用于预制薯条的生产，它可以加速马铃薯淀粉的糊化并使氧化酶失活（Boateng，2022年）。尽管漂白会导致马铃薯中部分丙烯酰胺前体（如还原糖和天冬酰胺）的释放，但其整体效果有限。同时，过度漂白会损坏预制薯条的细胞结构，导致最终产品的酥脆度降低。这突显了需要一种更有效的预处理策略，既能抑制薯条中丙烯酰胺的生成，又能保持其理想的口感特性。
脉冲电场（PEF）是一种新型食品加工技术，具有低能耗和高加工效率的特点（Zhang, Huang等人，2024年）。PEF的电穿孔效应可以破坏细胞膜完整性，从而改变微观结构和释放细胞内成分（Yan等人，2025年）。我们团队之前的研究表明，PEF的应用可以增强植物活性化合物的提取，并提高蘑菇干燥过程中的热传递和质量传递效率（Li, Chen等人，2022年；Li等人，2021年）。这些研究表明，PEF也有潜力减少马铃薯中的美拉德反应前体物质并缩短油炸时间，这可能有助于抑制空气炸薯条中丙烯酰胺的生成。然而，关于这一主题的研究仍然有限。尽管一些研究报告称PEF可以改善薯条的质量，但大多数研究集中在将PEF应用于生产低脂传统薯条上（Fauster等人，2018年）。因此，为了验证我们的假设，本研究调查了PEF处理对空气炸薯条中丙烯酰胺生成的影响。此外，通过分析微观结构变化和质量传递现象，探讨了PEF预处理降低空气炸薯条中丙烯酰胺含量的机制。总之，本研究旨在开发一种新的预处理方法，以控制薯条中丙烯酰胺的生成，这对生产更健康的预制薯条具有重要意义。
