食品加工中超声波生物学效应的研究进展

□ 郭　焰　新疆轻工职业技术学院

食品加工中超声波生物学效应的研究进展

□ 郭焰新疆轻工职业技术学院

近年来，随着对超声波技术生物学效应的不断拓展，其在食品加工产业中发挥至关重要的作用，不仅可以促进微生物的快速生长，还利用其有效杀菌、诱变菌种等积极作用，进一步促进食品加工产业的健康发展。

超声波，作为一种超频率高于2×104Hz的机械声波，具有穿透性强等特点，可以利用其不同声波的传播形式，影响载声介质产生不同的反应。超声波对生物的作用，则可以产生一系列的生物学性质改变，最终引发出一定的生物学效应。近年来，超声波的生物学效应在食品加工生产领域中得到广泛应用，并发挥出不容忽视的技术效应。

超声波生物学效应对食品加工微生物的影响

在超声波所产生的生物学效应中，对微生物的影响是多样化的，尤其在食品加工领域中，主要可以归纳为3个方面。①利用超声波，可以促进微生物细胞的健康生长，实现对代谢产物的有效合成。②利用超声波，可以实现对菌种的诱变，从而改变蛋白质的表达形式。③利用超声空化效应可以实现对细胞壁的改变，并达到杀菌的作用。

超声波，可以加速真菌的发酵过程，并将有效的巩固酵母细胞，使其可以在不受环境干扰的情况下，提升自身的抗受能力。据周慧吉等相关学者研究发现，超声波可以被用于对酵母细胞的处理和移动。而马亚琴等研究人员针对超声波生物学效应对微生物所产生的影响进行实验，选择对酿酒酵母细胞进行处理。在此过程中，首先，选用频率较高，2 MHz左右的超声，在30 ℃的恒定条件下，实现对酿酒酵母的处理，结果发现其形态等发生改变，但其细胞的存活率得到明显提升。其次，实验选用低强度的超声，24 kHz、2 W并于29 ℃的环境中进行处理，结果发现此次实验有效的提升细胞内Ca2+的含量，并使酵母生物的产量得到迅速提升。分析发现，超声波可以有效地促进细胞膜的通透性，其表面的电势，加速钙通道的激活，提高细胞内Ca2+浓度，缩短其原本的生长周期。

超声波生物学效应对食品加工酶学的影响

根据孙健等学者的研究发现，超声波可以在低强度的频率，适宜的环境条件下，具有一定的空穴作用、磁致伸缩作用等，不仅可以用于对酶分子构象的改变，同时也加速细胞在代谢过程中底物与酶分子的接触，从而实现产物的释放，增加生物的活性。同时，针对碱性蛋白酶的超声生物学效应进行实验，结果发现聚能式超声波将对其活性产生一定的影响，而当超声波功率达到80 W、并超声4 min时，蛋白酶的活性值为最高，比普通活性数值增加5.9%，而热力学相关参数也分别产生下降现象。同时，荧光光谱与色谱的结果分析中发现，经超声波所处理过的碱性蛋白酶，表面的色氨基酸数量得到增加。

除此之外，程新峰等学者在研究中发现，超声波使某些酶活性不断下降。对碱性磷酸酶进行处理的过程中，发现酶的活性相对下降9%，持续处理24 h后，发现酶的活性下降30%，结果证明超声波有灭酶的作用。在相应的压力作用下，将热处理的方式与超声波进行结合，并以此来处理番茄果实，结果发现可以更快速地实现对果胶甲酯酶的有效抑制，同时也降低半乳糖醛酸酶活性。对比发现，处于63℃内所处理的果胶甲酯酶的D值，相对降低53倍，而在86 ℃以及53 ℃进行处理时，其D值则分别降低86.1倍和26.5倍。在利用脉冲超声波处理新鲜哈密瓜的过程中，发现哈密瓜汁在6 min之内未受到显著影响，但在10 min后，经过超声处理的多酚含量明显下降。综上所述，超声波生物学效应对食品加工中酶的影响是双重性的，既可以促进其生物活性的提高，也可以导致其生物活性的下降。

结语

超声波作为一种独特的声波，可以产生不同的生化效应，也将产生不同的生物学效应，广泛应用于我国的食品加工产业中。在应用超声波生物学效应的过程中，不仅可以实现对物质性质的改变，同时也可以利用能量相对较高的超声波，实现对医学、交通、食品等多个产业领域的积极影响。在使用超声波时应当根据具体的需求及条件进行综合考量。目前，超声波的生物学效应日益成为研究学者所重点关注的对象，相关的机理研究相对欠缺，无法实现对超声波生物学效应的积极利用。因此，我国必须实现对生物技术领域的全面性学习，开发出新型的生物设备等，促进我国食品加工以及生物基础产业的双重发展。