摘 要 近年来，超声波技术逐渐应用于食品工业领域，该项技术杀菌效果较好，较巴氏杀菌对食品品质和风味的损害性更低，被视为一种具有潜力的非热力杀菌技术。对超声波技术进行简单介绍并对其影响因素进行探究，同时与传统热力杀菌技术巴氏杀菌法进行对比，为超声波技术的广泛应用提供必要的理论背景。
关键词 超声波;杀菌;巴氏杀菌法;非热力杀菌技术;食品工业
1 超声波技术介绍
1.1 超声波技术
超声波是一种快速、通用、无损害，广泛应用于食品加工领域的绿色技术，可提高食品质量以及保障食品安全。从物理角度理解，超声波是一种超过人类听觉阈值的振动能量，按照频率将超声波分为高频超声波 20 kHz~40 kHz 和低频超声波 40 kHz~1 MHz。不同频率的超声波在食品加工方面的应用领域有差异。低频超声波用于分析食品的物理、化学性质，如酸度、硬度、含糖量、成熟度等，而高频超声波则用来改变食物的物理和化学性质，灭活食物中的微生物。按照美国食品和药物管理局的要求，使用超声波处理食品是可行的。超声波用于灭活微生物，而不会对食品的营养成分、质量、感官等产生负面影响，目前被认为是微生物灭菌热处理的替代方法。
1.2 超声波技术杀菌的效果
研究表明，超声波杀菌机理主要是起声波产生的空化作用。超声波设备产生的波在液体介质中形成气泡，随后气泡的体积不断增大直到超声波的能量不足以将气相保留在气泡里，气泡快速裂解，从而产生冲击波。气泡破裂后周围介质迅速升温、压力增大并伴有自由基生成，同时还有气泡破裂产生的机械力，在各因素共同作用下，酶失活、细胞膜裂解，最终导致细胞死亡。Xinyu Liao 等探究超声波对革兰氏阴性和革兰氏阳性微生物的作用方式时发现，在超声波作用下，大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌都出现了不可逆的损伤，然而还出现了细胞包膜完整而细胞内成分严重损伤的现象，这与超声波产生的自由基进入微生物细胞内相关。此 外 ， Antanas Sarkinas 等研究发现超声波对蜡样芽孢杆菌、单核细胞增生李斯特菌、大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌等都有一定的杀灭作用，并且对革兰阳性菌的杀灭作用更强。Xiaohuang Cao 等分析超声波预处理对冷冻干燥大麦的杀菌效果时也得出超声波能够有效减少微生物菌落数量。综上，超声波对细菌的杀灭作用是得到证实的。
1.3 超声波技术的其他应用领域
除了用于食品的杀菌，超声波技术还广泛应用于食品加工的多种领域。超声波技术可以在烹饪过程中改善热量传导和食物的感官质量，在冻藏食物时可以减少冷冻时间、减少冰晶生成和加速温度下降，还能够更加安全有效地对碳酸饮料或者发酵产品等进行消泡和脱气，对液态发酵食品风味的成熟能起到加速作用。汤彩碟等总结了超声波技术在不同种类竹笋的保鲜和加工上的应用，发现超声波可以提高竹笋中化合物如多糖、酚类等的提取效率。
1.4 超声波杀菌技术的影响因素
影响超声波杀菌效果的因素有很多，从超声波特性的角度分析，杀菌效果的影响因素主要是波长和频率。从食品角度分析，食品暴露于外部环境的时间、被污染的细菌类型、食品种类以及成分都会影响到超声波的杀菌效果。
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2 食品加工过程中常用的热处理技术和超声波杀菌的区别
在传统食品加工中，热处理是最常见和使用最广泛杀菌技术，尤其是巴氏杀菌法 (72 ℃~75 ℃， 15 s-16 s 或 80 ℃~85 ℃，10 s~15 s)。巴氏灭菌可以杀灭微生物以提高产品的货架期，广泛应用于牛奶、啤酒等产品。但由于巴氏灭菌采用高温灭菌的方法，而多数食物是热敏感的，经此方法加工得到的食品其成分、风味、食品功能会受到一定的影响。超声波技术作为非热处理杀菌技术的代表，能够很好地避免上述影响。研究表明，应用于各类果汁中的微生物灭活时，超声波处理和巴氏杀菌的灭菌效果有可比性，同时，经过超声波处理的果汁其稳定性更好，没有明显的风味损失。在对乳制品灭菌过程中，超声波对乳制品中总蛋白或酪蛋白含量没有较大影响，同时杀菌效果明显、处理更均匀、风味损失更小。崔帅等研究发现，超声波在对果蔬汁进行杀菌的同时可以保持果蔬汁的口感，减少品质的下降，在一定程度上可以弥补巴氏杀菌降低果蔬汁抗氧化活性的不足。
3 展 望
现在有多项研究结果表明，超声波技术可以有效灭活食物中的微生物或者酶，同时，较巴氏杀菌法，超声波杀菌技术在生产率、产量和质量等方面都具有一定的优势，并且对环境没有威胁，但是由于诸多因素可以影响到其杀菌效果，而且针对不同食品难以制定标准以获得最好的处理效果，因此。超声波杀菌技术在食品领域的广泛应用仍面临诸多挑战。——论文作者：贾 雯
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