食品加工中超声波生物学效应的研究进展

王薇薇，孟廷廷，郭丹钊，马海乐，2，*，曹　颖，王文秀（.江苏大学食品与生物工程学院，江苏镇江2203；2.江苏省农产品物理加工重点实验室，江苏镇江2203）

食品加工中超声波生物学效应的研究进展

王薇薇1，孟廷廷1，郭丹钊1，马海乐1，2，*，曹颖1，王文秀1
（1.江苏大学食品与生物工程学院，江苏镇江212013；2.江苏省农产品物理加工重点实验室，江苏镇江212013）

伴随科技的发展，超声波技术已经用于各行各业。近年来，超声波技术的生物学效应在食品方面也得到了应用。食品加工中的超声波生物学效应研究主要集中在超声波对微生物的促生长、超声波杀菌、菌种诱变以及对酶学的影响等方面。因此，本文对食品加工中超声波生物学效应的研究进展进行了概要阐述，并对今后超声波的生物学效应在食品加工的应用研究提出了建议。

超声波，食品加工，生物学效应

超声波是指声波频率大于20kHz的机械弹性波，波速一般为1500m/s，波长一般为0.01～10cm［1］。超声波是一种机械振动在媒质中的传播过程，具有聚束、定向、反射和透射等特性，它在媒质中主要产生2种形式的振动即横波和纵波，前者只能在固体中产生，而后者可在固、液、气体中产生［2］。作为一种物理能量形式，超声波广泛应用于金属探伤、水下定位、医学诊断与治疗、药学、工业、化学与化工过程、环境保护、食品工业和生物工程等领域。20世纪90年代前，食品领域中关于超声波的研究主要集中于检测超声的研究。90年代后，研究的兴趣转向功率超声。近20多年来功率超声在食品工业中的应用范围逐渐扩大，从最初的脱气、乳化、冷冻、杀菌、干燥、过滤、提取、酒的陈化、肉的嫩化到现在的切割、腌渍、烹饪、微胶囊、新型食品的制备及分子美食学的研究手段［3］等。除了超声提取、均质、乳化达到工业应用的水平外，其他应用仍处于实验室水平或者半工业化阶段。空化效应是超声技术应用的理论依据。超声波具有很强的生物学效应［3-6］，在食品加工中有广泛的应用前景，本文对食品加工中超声波的生物学效应的研究进展进行综述。

1　超声波的作用机理

空化作用是超声波在介质中传播时，液体中分子的平均距离随着分子的振动而变化，当其超过保持液体作用的临界分子间距时，即形成空化现象［1］。超声波空化作用分2种形式，稳态空化（频率200～500kHz，声强＜10W/cm2）和瞬态空化（频率20～100kHz，声强＞10W/cm2）。稳态空化在较低声强作用下即可发生，气泡在负压半周期内缓慢膨胀，在正压半周期内缓慢收缩但不致破裂，气泡做周期性的、非线形的振荡运动。稳态空化气泡寿命相对较长，空化程度较为缓和，对介质微环境的影响较小；瞬态空化绝热收缩至膨胀瞬间，泡内可产生高温高压，破坏细胞结构或破碎细胞，使酶失活。瞬态空化程度剧烈，使介质形成多个局部极端的物理化学环境，对介质微环境有较大影响。瞬态空化正是以这种特殊的能量形式加速了某些化学反应，又为某些反应启动了新的通道［4］。

1.1机械效应

一方面，机械传质作用是超声波在介质中传播时，可使介质质点进入振动状态，加速质量传递［2］，这一过程可发生在细胞壁附近或细胞内，声波可增强细胞膜及细胞壁的质量传递，从而促进生物传质作用；另一方面，空化泡爆破的瞬间会产生强大的微射流、剪切力、振荡波以及液体的湍动。

1.2热效应

热效应是超声波在介质内传播过程中，其能量不断地被传播介质吸收而使介质的温度升高的一种现象［1］。根据实验测定［5］，泡核内温度高达5200K，压力高达5.05×107Pa，泡核周围极小的空间范围内（泡核液相层厚度为200～300nm）的温度也可高达1900K。由于这种局部高温、高压条件存在的时间极短（小于10μs），故温度变化率可高达109K/s，并伴有强烈的冲击波和时速高达400km/h的微射流，这就为在一般条件下难以实现或不可能实现的化学反应提供了一种极端物理化学条件。

1.3化学效应

空化泡在ns～μs时间内快速破裂，瞬间产生高温高压使得空化泡周围的水分子裂解，产生·H、·O和·OH自由基，进而生成·OOH和H2O2等高反应活性微粒；在气液界面区域形成超临界水，该区域在空化泡破裂期间形成约1500℃、2.4×107Pa的高温高压，形成了以自由基氧化、高温高压裂解和超临界水氧化为主体的超声波空化体系，这可以加速某些化学反应，也可以导致一些化学反应，引起某些目标产物的降解或氧化。

2　食品加工中超声波的生物学效应

2.1超声波对微生物的影响

超声波对微生物的作用是复杂的，超声波对食品中微生物的影响主要可以归纳为三方面：一方面，适当条件的超声波可促进微生物细胞的生长，同时促进有益代谢产物的合成。低强度超声波产生的稳态空化作用对细胞的破坏很小，主要可以改变细胞膜的通透性，促进可逆渗透，加强物质运输，从而增加代谢活性和促进有益物质的生成［7］。另一方面，一定剂量的超声空化效应可使细胞壁变薄及其产生的局部高温、高压和自由基，从而抑制或杀灭微生物［6-7］。在食品工业中，超声不仅被单独用于杀菌，有时还和其他杀菌技术联用，利用它们的协同效应增强杀菌效果［8-9］。最后，超声波诱变菌种，其作用机理可能是超声改变了蛋白的表达水平。

2.1.1超声波对食用菌等真菌生长的影响适当剂量的超声可以促进真菌发酵，超声波技术可用于固定化酵母细胞，可以增强其微环境耐受能力，而且超声波技术是可用于移动和处理固定化前的酵母细胞。Radel等［10］研究发现，用频率略高于2MHz的超声在30℃条件下处理酿酒酵母，虽然其形态和细胞群有一定的变化，但即使在12%（体积分数）的乙醇溶液中酵母细胞存活率也没有降低。Bochu W等［11］探究了超声和Ca2+浓度对酵母生长的影响，结果发现，低强度超声（24kHz，2W，29℃）大大提高了细胞内Ca2+含量，从而提高了酵母生物产量。超声促进细胞膜通透性，改变了细胞表面的电势，可能促进钙通道的激活。与常规对照组相比，经超声波处理的酵母细胞内Ca2+浓度增加了2倍，对数生长期显著缩短。同时该课题组还发现超声波处理可以促进发酵、增强亲本细胞蛋白酶活性，但对子代的发酵以及子囊孢子的比例无影响［12］。

Chuanyun D等［13］研究证实了低频率低能量超声可以缩短阿氏假囊酵母发酵时间，核黄素产量是对照组的5倍。进一步的研究表明［14］，最佳参数为发酵总时间110h，超声频率24kHz，温度28～30℃，每1.5h超声处理一次。Herran等［15］分别对低功率（957W·m-3）、中等功率（2870W·m-3）和高功率（4783W·m-3）超声波对洛伐他汀生产的促进作用进行了测定，发现任何功率的超声对生物质生长均无影响，但中、高强度超声降低了洛伐他汀的产量和改变了生长形态，使菌丝球松散，生物质主要以分散的菌丝生长。综上所述，在不影响丝状真菌生长的情况下，超声波可以用来改变真菌的形态和发酵液流变学的指标。在不同参数下，超声处理对亲代与子代生长代谢的影响不同。单孢菌属细胞壁的结构阻碍了细胞向培养液释放抗生素的过程，因而被认为是阻碍庆大霉素（GM）产量提高的主要因素之一。然而，Chu等［16］加入离线超声波处理时发现，庆大霉素的释放量从38.3%增加到75.8%。在发酵108h时，释放量增加速度减慢，但培养基中庆大霉素的含量提高了42%。与对照组相比，超声处理组庆大霉素分泌量增加了3.8倍，这表明将庆大霉素从细胞中释放到培养基中可减缓庆大霉素生物合成的反馈调节作用。

杨胜利等［17］采用低强度的超声波，选取作用时间为变化参数，对红曲细胞进行每间隔8h作用2min处理，效果最明显，证明超声波具有很强生物学效应，空化泡绝热收缩至崩溃瞬间，伴有强大的冲击波或射流，该作用可改变细胞的壁膜结构，使细胞内外发生物质交换，促进其色素的产生和分泌；也可能在超声波作用下，膜内的流体静压力足够诱导细胞膜机械破裂，从而加速色素的产生和分泌，或许两者兼而有之。

2.1.2超声波对食品的杀菌作用超声波杀菌技术是近些年兴起的一种非热杀菌技术［18-21］。与传统热杀菌技术相比，超声波具有风味损失少（尤其在甜味果汁中）、均匀度高、能耗低等优点。超声波杀菌技术主要是通过破坏微生物和孢子，钝化代谢酶来实现杀菌的目的。超声波杀菌法可有效地杀灭大肠杆菌、李斯特菌、荧光假单胞菌，而对酪蛋白和总蛋白没有破坏，一直受到奶业的关注。超声波杀菌的主要机制是空化效应使细胞壁变薄及其产生的局部高温、高压和自由基。对于果汁来讲，在破坏微生物的同时，还能够钝化与果蔬汁有关的多酚氧化酶、果胶酯酶、过氧化物酶。

同时，食品加工业中超声波杀菌技术还可以和其他杀菌技术联用，能明显地提高杀菌速率、减少风味的损失、提高杀菌的均一性、降低能源的消耗。Ordonez等［22］最早对这方面进行了研究，将20kHz，160W的超声波与不同温度（5～62℃）联合作用，结果表明在处理时间和能源消耗方面，两者结合使用比单独使用热杀菌更有效。其后，许多学者对影响超声杀菌与其他杀菌技术联用的影响因素进行了研究探索［23-26］。这些因素包括处理体积和食品成分、处理温度、微生物种类［27］。目前，已有超声处理单核细胞增生李斯特菌、沙门氏菌、大肠杆菌、金黄色酿脓葡萄球菌、枯草芽孢杆菌等微生物的报道。影响杀菌效果的因素有：超声波的振幅、暴露时间、处理温度、微生物种类、食品的体积和成分等。钱静亚等［28］对温度（50～100℃）、超声（200W，5～30min）、nisin（100～350IU/mL）、协同磁场强度为3.0T，脉冲数为30个的脉冲磁场杀灭枯草芽孢杆菌进行了研究。结果表明先脉冲磁场处理再采用超声功率800W，工作5s间隙10s的超声处理后，超声总时间越长杀菌效果越好，当超声时间为30min时，枯草芽孢杆菌的残留率最低，达到8.18%；先脉冲磁场处理再温度、超声、nisin处理的杀菌效果比先温度、超声、nisin处理后再脉冲磁场处理的杀菌效果要好。扫描电镜结果表明，协同杀菌后，枯草芽孢杆菌的形态发生改变，细胞产生萎缩现象。Lee H等［29］就超声杀菌技术与热杀菌及低压杀菌技术联用对苹果汁的杀菌效果进行了研究，结果表明，与传统的巴氏杀菌相比，声热杀菌、压热声杀菌、压力超声杀菌对苹果汁的风味破坏更少。

2.1.3超声波对菌种的诱变作用空化作用及超声波其他次级作用机制容易使微生物菌体发生壁膜破损或者突变等生物学效应，有些研究人员利用超声的这一生物学特性进行菌种诱变。赵兴秀等［30］用超声波20min协同紫外线100s的复合诱变红曲霉的原生质体，得到的红曲霉菌发酵产红曲色素色价可高达128.8U/mL，与出发菌株相比，色价提高了12.6%～69.03%。朱维红等［31］以茶薪菇为试材，采用超声波-紫外线对其担孢子进行诱导，以期选育出优质高产的茶薪菇菌株。研究结果表明，以超声波500W协同紫外线30s复合诱变效果最好，通过筛选得到诱变株AF107，其菌丝长速快、菇形好、商品性高、子实体产量提高36%、生物学效率达57.4%，经2次出菇实验发现其性状稳定。

2.2超声波对生物酶学的影响

超声波在低强度及适宜频率条件下具有空穴作用、磁致伸缩作用和机械振荡作用，改变酶分子构象，促进细胞代谢过程中底物与酶接触，促进产物的释放，从而增加酶的生物活性。马海乐等［32］探讨了聚能式超声对碱性蛋白酶的活性影响的机制。结果表明，聚能式超声波对碱性蛋白酶的活性有影响。超声功率为80W、超声4min时，碱性蛋白酶活性最高，与对照组相比，酶的活性增加了5.8%，热力学参数Eα、ΔH、ΔS和ΔG分别降低了70.0%、75.8%、34.0%和1.3%，此外，荧光光谱和圆二色谱结果显示，超声波处理后碱性蛋白酶表面的色氨酸数量有所增加，α-螺旋增加了5.2%，无规卷曲的数目减少了13.6%。王振斌等［33］采用超声波预处理固定化纤维素酶，探讨了超声波预处理时间、频率、功率以及预处理后的酶解温度和CMC-Na缓冲液pH对固定化纤维素酶活性的影响，建立并分析了各因子与酶活相对关系的数学模型，优化得到的最佳条件：酶解温度58.73℃、CMC-Na缓冲液pH3.0、超声时间16.88min、超声频率22.33kHz、超声功率26.77W，在此条件下，固定化纤维素酶活性与未加超声波预处理相比较提高了9.75%。Marinchenko V A等［34］利用超声波处理麦芽的乳状液，结果发现，液体中淀粉酶活力大幅度提高。超声激活固定化酶是一个富有成果的研究领域，冯若等［35］以酪朊作底物，用20kHz的超声波处理固定于琼脂胶上的α-胰凝乳朊酶，可使其活性提高2倍。徐正康等［36］用50W的超声波处理木薯淀粉，可使固定化酶活力提高，生产的异麦芽低聚糖中二糖、三糖的有效成分含量最多提高7.72%，而对游离酶反应的效果不明显。Barton等［37］研究蔗糖酶水解蔗糖、α-淀粉酶水解淀粉和糖原时发现，当底物处在一个较低浓度水平时，如果给反应系统加超声波辅助作用，能显著提高这些酶活力，使水解反应更加彻底。

另外，有研究发现超声波在一定条件下能够使某些酶的活性下降。Lesko T等［38］用超声处理碱性磷酸酶时，酶活性比对照下降了10%，连续处理24h后，酶的活性下降30%。Mason T J等［39］将过氧化酶Sigma-8000溶解于20℃、0.1mol/L、pH7.0磷酸钾缓冲溶液中，加以20kHz的超声波3h，酶活性下降了90%。Yang F等［40］用波长2～10μm，功率150W的超声波处理枯草杆菌蛋白酶2h，酶活约下降50%。在适宜压力下，用热处理和超声波相结合的方法对番茄果实进行处理，该方法的协同作用比常规热处理更能有效地抑制果胶甲酯酶（PE）和半乳糖醛酸酶（PG）I和II的活性，在62.5℃下对于PE酶的D值（原始酶活性降低90%所需要的时间）降低了52.9倍，PG I和PG II的D值在86℃和52.5℃分别降低85.8倍和26.3倍［41］。Rawson等［42］研究脉冲超声波处理新鲜哈密瓜汁时发现，多酚含量在0～6min内不受影响，但10min后超声处理组的多酚含量较对照组显著下降（p＜0.05）。同样地，Tiwari［43］研究超声处理草莓汁也发现，处理前期花色苷含量随时间延长而增加，但随着时间进一步延长，花色苷的含量反而下降。

3　结论与展望

超声波独特的声化学效应，能够产生不同的生物学效应，可广泛应用于食品加工业，其作用因不同超声频率和超声强度而不同，另外，超声波也有一定的局限，超声空化产生的羟自由基可能氧化部分活性成分，因此，使用超声波时应视具体的需求和条件进行选择。

近年来，科研工作者对超声的生物学效应进行了大量研究，超声波生物反应设备和超声波生物传感器的开发研究已有报道［44-52］，但相关的机理研究还相当欠缺。另外，利用超声波技术系统地研究工业微生物遗传性状，以及细胞结构与工业性能的改良，报道很少。目前，国内的生物技术领域急需多学科和多种技术（生物化学、生物物理、电子学、材料科学、计算机技术等）的相互交叉渗透，通过开发新型的生物反应设备与先进的工艺来推动发展，尤其是利用有效生物物理手段，加以研究生物反应的机理并提高生物反应的效率，这对我国食品科学及生物技术的发展都具有重大的意义。

［1］冯若.超声手册［M］.南京：南京大学出版社，1999.

［2］袁易全，陈思忠.近代超声原理与应用［M］.南京：南京大学出版社，1996：134.

［3］Nitayavardhana S，Shrestha P，Rasmussen M L，et al.Ultrasound improved ethanol fermentation from cassava chips in cassavabased ethanol plants［J］.Bioresource Technology，2010，101（8）：2741-2747.

［4］Sulaiman A Z，Ajit A，Yunus R M，et al.Ultrasound-assisted fermentation enhances bioethanol productivity［J］.Biochemical Engineering Journal，2011，54（3）：141-150.

［5］Chemat F，Khan M K.Applications of ultrasound in food technology：processing，preservation and extraction［J］.Ultrasonics Sonochemistry，2011，18（4）：813-835.

［6］Zhao Y，Ang W T，Xing J，et al.Applications of ultrasound to enhance mycophenolic acid production［J］.Ultrasound in Medicine &Biology，2012，38（9）：1582-1588.

［7］张旭，张惠文，徐明恺，等.超声波诱变选育乳链菌肽（Nisin）高产菌株［J］.生物技术，2009，19（6）：20-22.

［8］冯瑞山，李江宁.超声波对恶臭假单孢菌生物转化和枯草芽孢杆菌原生质体形成的影响［J］.药物生物技术，1998，5（4）：229-232.

［9］Cameron M，McMaster L D，Britz T J.Impact of ultrasound on dairy spoilage microbes and milk components［J］.Dairy Science &Technology，2009，89（1）：83-98.

［10］Radel S，McLoughlin A J，Gherardini L，et al.Viability of yeast cells in well controlled propagating and standing ultrasonic plane waves［J］.Ultrasonics，2010，38（1）：633-637.

［11］Bochu W，Lanchun S，Jing Z，et al.The influence of Ca2+on the proliferation of S.cerevisiae and low ultrasonic on the concentration of Ca2+in the S.cerevisiae cells［J］.Colloids Surf B：Biointerfaces.2003，32（1）：35-42.

［12］Lanchun S，Bochu W，Liancai Z，et al.The influence of low-intensity ultrasonic on some physiological characteristics ofSaccharomycescerevisiae［J］.ColloidsandSurfacesB：Biointerfaces，2003，30（1）：61-66.

［13］Chuanyun D，Bochu W，Chuanren D，et al.Low ultrasonic stimulatesfermentationofriboflavinproducingstrain Ecemothecium ashbyii［J］.Colloids and Surfaces B：Biointerfaces，2003，30（1）：37-41.

［14］Chuanyun D，Bochu W，Huan Z，et al.Effect of low frequency ultrasonic stimulation on the secretion of siboflavin produced by Ecemothecium Ashbyii［J］.Colloids and Surfaces B：Biointerfaces，2006，34（1）：7-11.

［15］Sainz Herrán N，Casas López J L，Sanchez Perez J A，et al. Effects of ultrasound on culture of Aspergillus terreus［J］.Journal of Chemical Technology and Biotechnology，2009，83（5）：593-600.

［16］Chu J，Li B，Zhang S，et al.On-line ultrasound stimulates the secretion and production of gentamicin by Micromonospora echinospora［J］.Process Biochemistry，2010，35（6）：569-572.

［17］杨胜利，王金宇，杨海麟，等.超声波对红曲菌的诱变筛选及发酵过程在线处理［J］.微生物学通报，2004，31（1）：45-49.

［18］Cameron M，McMaster L D，Britz T J.Impact of ultrasound on dairy spoilage microbes and milk components［J］.Dairy Science &Technology，2009，89（1）：83-98.

［19］O’donnell C P，Tiwari B K，Bourke P，et al.Effect of ultrasonic processing on food enzymes of industrial importance［J］.Trends in Food Science&Technology，2010，21（7）：358-367.

［20］Tiwari B K，Muthukumarappan K，O’donnell C P，et al. Inactivation kinetics of pectin methylesterase and cloud retention in sonicated orange juice［J］.Innovative Food Science&Emerging Technologies，2009，10（2）：166-171.

［21］Terefe N S，Gamage M，Vilkhu K，et al.The kinetics of inactivation of pectin methylesterase and polygalacturonase in tomato juice by thermosonication［J］.Food Chemistry，2009，117（1）：20-27.

［22］Ordonez J A，Sanz B，Hernandez P E，et al.A note on the effect of combined ultrasonic and heat treatments on the survival of thermoduric streptococci［J］.Journal of Applied Bacteriology，1984，56（1）：175-177.

［23］Guerrero S，Tognon M，Alzamora S M.Response of Saccharomyces cerevisiae to the combined action of ultrasound and low weight chitosan［J］.Food Control，2005，16（2）：131-139.

［24］闫坤，吕加平，刘鹭，等.超声波对液态奶中枯草芽孢杆菌的杀菌作用［J］.中国乳品工业，2010（2）：4-6.

［25］Zisu B，Bhaskaracharya R，Kentish S，et al.Ultrasonic processing of dairy systems in large scale reactors［J］.Ultrasonics Sonochemistry，2010，17（6）：1075-1081.

［26］方祥，唐焕武.超声波对几种常见肠道致病菌杀灭效果及其作用机理探讨［J］.声学技术，2009，28（4）：491-494.

［27］刘东红，孟瑞锋，唐佳妮.超声技术在食品杀菌及废水处理中应用的研究进展［J］.农产品加工·学刊，2009（10）：18-21.

［28］钱静亚，马海乐，李树君，等.温度，超声，nisin协同脉冲磁场杀灭枯草芽孢杆菌的研究［J］.现代食品科技，2013，29（12）：2970-2974.

［29］Lee H，Kim H，Cadwallader K R，et al.Sonication in combination with heat and low pressure as an alternative pasteurizationtreatment-effectonEscherichiacoliK12inactivationandqualityofapplecider［J］.Ultrasonics Sonochemistry，2013，20（4）：1131-1138.

［30］赵兴秀，方春玉，周健，等.紫外线与超声波复合诱变选育红曲色素高产菌株的研究［J］.中国酿造，2010，29（3）：66-69.［31］朱维红，张渊，张筱梅.超声-紫外复合诱变对茶薪菇高产菌株选育研究［J］.北方园艺，2013（24）：150-152.

［32］Haile Ma，Liurong Huang，Junqiang Jia，et al.Effect of energy-gathered ultrasound on Alcalase［J］.Ultrason Sonochem，2011，18（1）：419-424.

［33］王振斌，张杰，王世清，等.超声波预处理对固定化纤维素酶活性的影响［J］.农业机械学报，2011，42（3）：150-155.

［34］Marinchenko V A，Kislaya L V，Isaeuho V N.Effect of ultrasound treatment of milky solution of malt on composition and quality of the finished mask［J］.Fermentation Spirt Prom-st，1987，5：28-30.

［35］冯若，赵逸云.超声在生物技术中应用的研究进展［J］.生物化学与生物物理进展，1994，21（6）：500-503.

［36］徐正康，罗发兴，罗志刚.超声波在淀粉制品中的应用［J］.粮油加工与食品机械，2005（12）：60-61.

［37］Barton S，Bullock C，Weir D.The effects of ultrasound on the activities of some glycosidase enzymes of industrial importance［J］.Enzyme and Microbial Technology，2010，18（3）：190-194.

［38］Lesko T，Colussi A J，Hoffmann M R.Sonochemical decomposition of phenol：evidence for a synergistic effect of ozone and ultrasound for the elimination of total organic carbon from water［J］.Environmental Science&Technology，2011，40（21）：6818-6823.

［39］Mason T J，Paniwnyk L，Lorimer J P.The uses of ultrasound in food technology［J］.Ultrasonics Sonochemistry，1996，3（3）：S253-S260.

［40］Yang F，Gu N，Chen D，et al.Experimental study on cell self-sealing during sonoporation［J］.Journal of Controlled Release，2009，131（3）：205-210.

［41］Bowler C，Allen A E，Badger J H，et al.The Phaeodactylum genome reveals the evolutionary history of diatom genomes［J］. Nature，2009，456（7219）：239-244.

［42］Rawson A，Tiwari B K，Patras A，et al.Effect of thermosonication on bioactive compounds in watermelon juice［J］. Food Research International，2011，44（5）：1168-1173.

［43］Tiwari B K，O’DONNELL C P，PATRAS A，et al. AnthocyaninandAscorbicAcidDegradationinSonicated Strawberry Juice［J］.Journal of Agricultural And Food Chemistry，2008，56：10071-10077.

［44］Klomklieng W，Prateepasen A.Using low-power ultrasonic for enhancing Saccharomyces cerevisiae M30 productivity for ethanol producing from molasses［J］.International Proceedings of Chemical，Biological Environmental Engineering，2011（9）：234-239.

［45］Sulaiman A Z，Ajit A，Yunus R M，et al.Ultrasound-assisted fermentation enhances bioethanol productivity［J］.Biochemical Engineering Journal，2011，54（3）：141-150.

［46］Ehimen E A，Sun Z，Carrington G C.Use of ultrasound and co-solvents to improve the in-situ transesterification of microalgae biomass［J］.Procedia Environmental Sciences，2012，15：47-55.

［47］Gogate P R，Kabadi A M.A review of applications of cavitationinbiochemicalengineering/biotechnology［J］. Biochemical Engineering Journal，2009，44（1）：60-72.

［48］Elbeshbishy E，Hafez H，Nakhla G.Hydrogen production using sono-biohydrogenator［J］.International Journal of Hydrogen Energy，2011，36（2）：1456-1465.

［49］Kwiatkowska B，Bennett J，Akunna J，et al.Stimulation of bioprocesses by ultrasound［J］.Biotechnology Advances，2011，29（6）：768-780.

［50］Krishnan G.Skin penetration enhancement techniques［M］. Curtin University，2011.

［51］Cho S K，Kim D H，Jeong I S，et al.Application of lowstrength ultrasonication to the continuous anaerobic digestion processes：UASBr and dry digester［J］.Bioresource Technology，2013，141：167-173.

［52］Ewe J A，Wan-Abdullah W N，Alias A K，et al.Effects of ultrasound on growth，bioconversion of isoflavones and probiotic properties of parent and subsequent passages of Lactobacillus fermentum BT 8633 in biotin-supplemented soymilk［J］.Ultrasonics Sonochemistry，2012，19（4）：890-900.

Research progress on ultrasonic biological effect of food processing

WANG Wei-wei1，MENG Ting-ting1，GUO Dan-zhao1，MA Hai-le1，2，*，CAO Ying1，WANG Wen-xiu1
（1.School of Food and Biological Engineering，Jiangsu University，Zhenjiang 212013，China；2.Key Laboratory of Physical Processing and Agricultural Products of Jiangsu Province，Zhenjiang 212013，China）

Ultrasound had become a ubiquitous technological process in a large variety of scientific disciplines. In recent years，biological effect of ultrasound had been applied in food process，and consequently an overview of work reported was provided on this topic.The review mainly provides a discussion of the influence of ultrasound on microbial fermentations and enzymology.At last，some suggestions on the application of biological effect of ultrasound in food processing in the future were given.Proper ultrasonic effect on fermentation process could shorten the fermentation time，improve the reaction conditions，and improve the product quality and yield.

ultrasound；food processing；biological effect

TS201.3

A

1002-0306（2015）02-0379-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.02.074

2014-05-08

王薇薇（1989-），女，硕士研究生，研究方向：农产品加工及贮藏工程。

马海乐（1963-），男，教授，研究方向：农产品加工及贮藏工程。

国家科技支撑计划（2012BAD36B05）；国家863计划（2013AA100203）；江苏省高校自然科学研究重大项目（12KJA550001）。