食品加工中超聲波生物學效應的研究進展

王薇薇，孟廷廷，郭丹釗，馬海樂，2，*，曹　穎，王文秀（.江蘇大學食品與生物工程學院，江蘇鎮江2203；2.江蘇省農產品物理加工重點實驗室，江蘇鎮江2203）

食品加工中超聲波生物學效應的研究進展

王薇薇1，孟廷廷1，郭丹釗1，馬海樂1，2，*，曹穎1，王文秀1
（1.江蘇大學食品與生物工程學院，江蘇鎮江212013；2.江蘇省農產品物理加工重點實驗室，江蘇鎮江212013）

伴隨科技的發展，超聲波技術已經用于各行各業。近年來，超聲波技術的生物學效應在食品方面也得到了應用。食品加工中的超聲波生物學效應研究主要集中在超聲波對微生物的促生長、超聲波殺菌、菌種誘變以及對酶學的影響等方面。因此，本文對食品加工中超聲波生物學效應的研究進展進行了概要闡述，并對今后超聲波的生物學效應在食品加工的應用研究提出了建議。

超聲波，食品加工，生物學效應

超聲波是指聲波頻率大于20kHz的機械彈性波，波速一般為1500m/s，波長一般為0.01～10cm［1］。超聲波是一種機械振動在媒質中的傳播過程，具有聚束、定向、反射和透射等特性，它在媒質中主要產生2種形式的振動即橫波和縱波，前者只能在固體中產生，而后者可在固、液、氣體中產生［2］。作為一種物理能量形式，超聲波廣泛應用于金屬探傷、水下定位、醫學診斷與治療、藥學、工業、化學與化工過程、環境保護、食品工業和生物工程等領域。20世紀90年代前，食品領域中關于超聲波的研究主要集中于檢測超聲的研究。90年代后，研究的興趣轉向功率超聲。近20多年來功率超聲在食品工業中的應用范圍逐漸擴大，從最初的脫氣、乳化、冷凍、殺菌、干燥、過濾、提取、酒的陳化、肉的嫩化到現在的切割、腌漬、烹飪、微膠囊、新型食品的制備及分子美食學的研究手段［3］等。除了超聲提取、均質、乳化達到工業應用的水平外，其他應用仍處于實驗室水平或者半工業化階段。空化效應是超聲技術應用的理論依據。超聲波具有很強的生物學效應［3-6］，在食品加工中有廣泛的應用前景，本文對食品加工中超聲波的生物學效應的研究進展進行綜述。

1　超聲波的作用機理

空化作用是超聲波在介質中傳播時，液體中分子的平均距離隨著分子的振動而變化，當其超過保持液體作用的臨界分子間距時，即形成空化現象［1］。超聲波空化作用分2種形式，穩態空化（頻率200～500kHz，聲強＜10W/cm2）和瞬態空化（頻率20～100kHz，聲強＞10W/cm2）。穩態空化在較低聲強作用下即可發生，氣泡在負壓半周期內緩慢膨脹，在正壓半周期內緩慢收縮但不致破裂，氣泡做周期性的、非線形的振蕩運動。穩態空化氣泡壽命相對較長，空化程度較為緩和，對介質微環境的影響較小；瞬態空化絕熱收縮至膨脹瞬間，泡內可產生高溫高壓，破壞細胞結構或破碎細胞，使酶失活。瞬態空化程度劇烈，使介質形成多個局部極端的物理化學環境，對介質微環境有較大影響。瞬態空化正是以這種特殊的能量形式加速了某些化學反應，又為某些反應啟動了新的通道［4］。

1.1機械效應

一方面，機械傳質作用是超聲波在介質中傳播時，可使介質質點進入振動狀態，加速質量傳遞［2］，這一過程可發生在細胞壁附近或細胞內，聲波可增強細胞膜及細胞壁的質量傳遞，從而促進生物傳質作用；另一方面，空化泡爆破的瞬間會產生強大的微射流、剪切力、振蕩波以及液體的湍動。

1.2熱效應

熱效應是超聲波在介質內傳播過程中，其能量不斷地被傳播介質吸收而使介質的溫度升高的一種現象［1］。根據實驗測定［5］，泡核內溫度高達5200K，壓力高達5.05×107Pa，泡核周圍極小的空間范圍內（泡核液相層厚度為200～300nm）的溫度也可高達1900K。由于這種局部高溫、高壓條件存在的時間極短（小于10μs），故溫度變化率可高達109K/s，并伴有強烈的沖擊波和時速高達400km/h的微射流，這就為在一般條件下難以實現或不可能實現的化學反應提供了一種極端物理化學條件。

1.3化學效應

空化泡在ns～μs時間內快速破裂，瞬間產生高溫高壓使得空化泡周圍的水分子裂解，產生·H、·O和·OH自由基，進而生成·OOH和H2O2等高反應活性微粒；在氣液界面區域形成超臨界水，該區域在空化泡破裂期間形成約1500℃、2.4×107Pa的高溫高壓，形成了以自由基氧化、高溫高壓裂解和超臨界水氧化為主體的超聲波空化體系，這可以加速某些化學反應，也可以導致一些化學反應，引起某些目標產物的降解或氧化。

2　食品加工中超聲波的生物學效應

2.1超聲波對微生物的影響

超聲波對微生物的作用是復雜的，超聲波對食品中微生物的影響主要可以歸納為三方面：一方面，適當條件的超聲波可促進微生物細胞的生長，同時促進有益代謝產物的合成。低強度超聲波產生的穩態空化作用對細胞的破壞很小，主要可以改變細胞膜的通透性，促進可逆滲透，加強物質運輸，從而增加代謝活性和促進有益物質的生成［7］。另一方面，一定劑量的超聲空化效應可使細胞壁變薄及其產生的局部高溫、高壓和自由基，從而抑制或殺滅微生物［6-7］。在食品工業中，超聲不僅被單獨用于殺菌，有時還和其他殺菌技術聯用，利用它們的協同效應增強殺菌效果［8-9］。最后，超聲波誘變菌種，其作用機理可能是超聲改變了蛋白的表達水平。

2.1.1超聲波對食用菌等真菌生長的影響適當劑量的超聲可以促進真菌發酵，超聲波技術可用于固定化酵母細胞，可以增強其微環境耐受能力，而且超聲波技術是可用于移動和處理固定化前的酵母細胞。Radel等［10］研究發現，用頻率略高于2MHz的超聲在30℃條件下處理釀酒酵母，雖然其形態和細胞群有一定的變化，但即使在12%（體積分數）的乙醇溶液中酵母細胞存活率也沒有降低。Bochu W等［11］探究了超聲和Ca2+濃度對酵母生長的影響，結果發現，低強度超聲（24kHz，2W，29℃）大大提高了細胞內Ca2+含量，從而提高了酵母生物產量。超聲促進細胞膜通透性，改變了細胞表面的電勢，可能促進鈣通道的激活。與常規對照組相比，經超聲波處理的酵母細胞內Ca2+濃度增加了2倍，對數生長期顯著縮短。同時該課題組還發現超聲波處理可以促進發酵、增強親本細胞蛋白酶活性，但對子代的發酵以及子囊孢子的比例無影響［12］。

Chuanyun D等［13］研究證實了低頻率低能量超聲可以縮短阿氏假囊酵母發酵時間，核黃素產量是對照組的5倍。進一步的研究表明［14］，最佳參數為發酵總時間110h，超聲頻率24kHz，溫度28～30℃，每1.5h超聲處理一次。Herran等［15］分別對低功率（957W·m-3）、中等功率（2870W·m-3）和高功率（4783W·m-3）超聲波對洛伐他汀生產的促進作用進行了測定，發現任何功率的超聲對生物質生長均無影響，但中、高強度超聲降低了洛伐他汀的產量和改變了生長形態，使菌絲球松散，生物質主要以分散的菌絲生長。綜上所述，在不影響絲狀真菌生長的情況下，超聲波可以用來改變真菌的形態和發酵液流變學的指標。在不同參數下，超聲處理對親代與子代生長代謝的影響不同。單孢菌屬細胞壁的結構阻礙了細胞向培養液釋放抗生素的過程，因而被認為是阻礙慶大霉素（GM）產量提高的主要因素之一。然而，Chu等［16］加入離線超聲波處理時發現，慶大霉素的釋放量從38.3%增加到75.8%。在發酵108h時，釋放量增加速度減慢，但培養基中慶大霉素的含量提高了42%。與對照組相比，超聲處理組慶大霉素分泌量增加了3.8倍，這表明將慶大霉素從細胞中釋放到培養基中可減緩慶大霉素生物合成的反饋調節作用。

楊勝利等［17］采用低強度的超聲波，選取作用時間為變化參數，對紅曲細胞進行每間隔8h作用2min處理，效果最明顯，證明超聲波具有很強生物學效應，空化泡絕熱收縮至崩潰瞬間，伴有強大的沖擊波或射流，該作用可改變細胞的壁膜結構，使細胞內外發生物質交換，促進其色素的產生和分泌；也可能在超聲波作用下，膜內的流體靜壓力足夠誘導細胞膜機械破裂，從而加速色素的產生和分泌，或許兩者兼而有之。

2.1.2超聲波對食品的殺菌作用超聲波殺菌技術是近些年興起的一種非熱殺菌技術［18-21］。與傳統熱殺菌技術相比，超聲波具有風味損失少（尤其在甜味果汁中）、均勻度高、能耗低等優點。超聲波殺菌技術主要是通過破壞微生物和孢子，鈍化代謝酶來實現殺菌的目的。超聲波殺菌法可有效地殺滅大腸桿菌、李斯特菌、熒光假單胞菌，而對酪蛋白和總蛋白沒有破壞，一直受到奶業的關注。超聲波殺菌的主要機制是空化效應使細胞壁變薄及其產生的局部高溫、高壓和自由基。對于果汁來講，在破壞微生物的同時，還能夠鈍化與果蔬汁有關的多酚氧化酶、果膠酯酶、過氧化物酶。

同時，食品加工業中超聲波殺菌技術還可以和其他殺菌技術聯用，能明顯地提高殺菌速率、減少風味的損失、提高殺菌的均一性、降低能源的消耗。Ordonez等［22］最早對這方面進行了研究，將20kHz，160W的超聲波與不同溫度（5～62℃）聯合作用，結果表明在處理時間和能源消耗方面，兩者結合使用比單獨使用熱殺菌更有效。其后，許多學者對影響超聲殺菌與其他殺菌技術聯用的影響因素進行了研究探索［23-26］。這些因素包括處理體積和食品成分、處理溫度、微生物種類［27］。目前，已有超聲處理單核細胞增生李斯特菌、沙門氏菌、大腸桿菌、金黃色釀膿葡萄球菌、枯草芽孢桿菌等微生物的報道。影響殺菌效果的因素有：超聲波的振幅、暴露時間、處理溫度、微生物種類、食品的體積和成分等。錢靜亞等［28］對溫度（50～100℃）、超聲（200W，5～30min）、nisin（100～350IU/mL）、協同磁場強度為3.0T，脈沖數為30個的脈沖磁場殺滅枯草芽孢桿菌進行了研究。結果表明先脈沖磁場處理再采用超聲功率800W，工作5s間隙10s的超聲處理后，超聲總時間越長殺菌效果越好，當超聲時間為30min時，枯草芽孢桿菌的殘留率最低，達到8.18%；先脈沖磁場處理再溫度、超聲、nisin處理的殺菌效果比先溫度、超聲、nisin處理后再脈沖磁場處理的殺菌效果要好。掃描電鏡結果表明，協同殺菌后，枯草芽孢桿菌的形態發生改變，細胞產生萎縮現象。Lee H等［29］就超聲殺菌技術與熱殺菌及低壓殺菌技術聯用對蘋果汁的殺菌效果進行了研究，結果表明，與傳統的巴氏殺菌相比，聲熱殺菌、壓熱聲殺菌、壓力超聲殺菌對蘋果汁的風味破壞更少。

2.1.3超聲波對菌種的誘變作用空化作用及超聲波其他次級作用機制容易使微生物菌體發生壁膜破損或者突變等生物學效應，有些研究人員利用超聲的這一生物學特性進行菌種誘變。趙興秀等［30］用超聲波20min協同紫外線100s的復合誘變紅曲霉的原生質體，得到的紅曲霉菌發酵產紅曲色素色價可高達128.8U/mL，與出發菌株相比，色價提高了12.6%～69.03%。朱維紅等［31］以茶薪菇為試材，采用超聲波-紫外線對其擔孢子進行誘導，以期選育出優質高產的茶薪菇菌株。研究結果表明，以超聲波500W協同紫外線30s復合誘變效果最好，通過篩選得到誘變株AF107，其菌絲長速快、菇形好、商品性高、子實體產量提高36%、生物學效率達57.4%，經2次出菇實驗發現其性狀穩定。

2.2超聲波對生物酶學的影響

超聲波在低強度及適宜頻率條件下具有空穴作用、磁致伸縮作用和機械振蕩作用，改變酶分子構象，促進細胞代謝過程中底物與酶接觸，促進產物的釋放，從而增加酶的生物活性。馬海樂等［32］探討了聚能式超聲對堿性蛋白酶的活性影響的機制。結果表明，聚能式超聲波對堿性蛋白酶的活性有影響。超聲功率為80W、超聲4min時，堿性蛋白酶活性最高，與對照組相比，酶的活性增加了5.8%，熱力學參數Eα、ΔH、ΔS和ΔG分別降低了70.0%、75.8%、34.0%和1.3%，此外，熒光光譜和圓二色譜結果顯示，超聲波處理后堿性蛋白酶表面的色氨酸數量有所增加，α-螺旋增加了5.2%，無規卷曲的數目減少了13.6%。王振斌等［33］采用超聲波預處理固定化纖維素酶，探討了超聲波預處理時間、頻率、功率以及預處理后的酶解溫度和CMC-Na緩沖液pH對固定化纖維素酶活性的影響，建立并分析了各因子與酶活相對關系的數學模型，優化得到的最佳條件：酶解溫度58.73℃、CMC-Na緩沖液pH3.0、超聲時間16.88min、超聲頻率22.33kHz、超聲功率26.77W，在此條件下，固定化纖維素酶活性與未加超聲波預處理相比較提高了9.75%。Marinchenko V A等［34］利用超聲波處理麥芽的乳狀液，結果發現，液體中淀粉酶活力大幅度提高。超聲激活固定化酶是一個富有成果的研究領域，馮若等［35］以酪朊作底物，用20kHz的超聲波處理固定于瓊脂膠上的α-胰凝乳朊酶，可使其活性提高2倍。徐正康等［36］用50W的超聲波處理木薯淀粉，可使固定化酶活力提高，生產的異麥芽低聚糖中二糖、三糖的有效成分含量最多提高7.72%，而對游離酶反應的效果不明顯。Barton等［37］研究蔗糖酶水解蔗糖、α-淀粉酶水解淀粉和糖原時發現，當底物處在一個較低濃度水平時，如果給反應系統加超聲波輔助作用，能顯著提高這些酶活力，使水解反應更加徹底。

另外，有研究發現超聲波在一定條件下能夠使某些酶的活性下降。Lesko T等［38］用超聲處理堿性磷酸酶時，酶活性比對照下降了10%，連續處理24h后，酶的活性下降30%。Mason T J等［39］將過氧化酶Sigma-8000溶解于20℃、0.1mol/L、pH7.0磷酸鉀緩沖溶液中，加以20kHz的超聲波3h，酶活性下降了90%。Yang F等［40］用波長2～10μm，功率150W的超聲波處理枯草桿菌蛋白酶2h，酶活約下降50%。在適宜壓力下，用熱處理和超聲波相結合的方法對番茄果實進行處理，該方法的協同作用比常規熱處理更能有效地抑制果膠甲酯酶（PE）和半乳糖醛酸酶（PG）I和II的活性，在62.5℃下對于PE酶的D值（原始酶活性降低90%所需要的時間）降低了52.9倍，PG I和PG II的D值在86℃和52.5℃分別降低85.8倍和26.3倍［41］。Rawson等［42］研究脈沖超聲波處理新鮮哈密瓜汁時發現，多酚含量在0～6min內不受影響，但10min后超聲處理組的多酚含量較對照組顯著下降（p＜0.05）。同樣地，Tiwari［43］研究超聲處理草莓汁也發現，處理前期花色苷含量隨時間延長而增加，但隨著時間進一步延長，花色苷的含量反而下降。

3　結論與展望

超聲波獨特的聲化學效應，能夠產生不同的生物學效應，可廣泛應用于食品加工業，其作用因不同超聲頻率和超聲強度而不同，另外，超聲波也有一定的局限，超聲空化產生的羥自由基可能氧化部分活性成分，因此，使用超聲波時應視具體的需求和條件進行選擇。

近年來，科研工作者對超聲的生物學效應進行了大量研究，超聲波生物反應設備和超聲波生物傳感器的開發研究已有報道［44-52］，但相關的機理研究還相當欠缺。另外，利用超聲波技術系統地研究工業微生物遺傳性狀，以及細胞結構與工業性能的改良，報道很少。目前，國內的生物技術領域急需多學科和多種技術（生物化學、生物物理、電子學、材料科學、計算機技術等）的相互交叉滲透，通過開發新型的生物反應設備與先進的工藝來推動發展，尤其是利用有效生物物理手段，加以研究生物反應的機理并提高生物反應的效率，這對我國食品科學及生物技術的發展都具有重大的意義。

［1］馮若.超聲手冊［M］.南京：南京大學出版社，1999.

［2］袁易全，陳思忠.近代超聲原理與應用［M］.南京：南京大學出版社，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］張旭，張惠文，徐明愷，等.超聲波誘變選育乳鏈菌肽（Nisin）高產菌株［J］.生物技術，2009，19（6）：20-22.

［8］馮瑞山，李江寧.超聲波對惡臭假單孢菌生物轉化和枯草芽孢桿菌原生質體形成的影響［J］.藥物生物技術，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］楊勝利，王金宇，楊海麟，等.超聲波對紅曲菌的誘變篩選及發酵過程在線處理［J］.微生物學通報，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］閆坤，呂加平，劉鷺，等.超聲波對液態奶中枯草芽孢桿菌的殺菌作用［J］.中國乳品工業，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，唐煥武.超聲波對幾種常見腸道致病菌殺滅效果及其作用機理探討［J］.聲學技術，2009，28（4）：491-494.

［27］劉東紅，孟瑞鋒，唐佳妮.超聲技術在食品殺菌及廢水處理中應用的研究進展［J］.農產品加工·學刊，2009（10）：18-21.

［28］錢靜亞，馬海樂，李樹君，等.溫度，超聲，nisin協同脈沖磁場殺滅枯草芽孢桿菌的研究［J］.現代食品科技，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］趙興秀，方春玉，周健，等.紫外線與超聲波復合誘變選育紅曲色素高產菌株的研究［J］.中國釀造，2010，29（3）：66-69.［31］朱維紅，張淵，張筱梅.超聲-紫外復合誘變對茶薪菇高產菌株選育研究［J］.北方園藝，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，張杰，王世清，等.超聲波預處理對固定化纖維素酶活性的影響［J］.農業機械學報，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］馮若，趙逸云.超聲在生物技術中應用的研究進展［J］.生物化學與生物物理進展，1994，21（6）：500-503.

［36］徐正康，羅發興，羅志剛.超聲波在淀粉制品中的應用［J］.糧油加工與食品機械，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，碩士研究生，研究方向：農產品加工及貯藏工程。

馬海樂（1963-），男，教授，研究方向：農產品加工及貯藏工程。

國家科技支撐計劃（2012BAD36B05）；國家863計劃（2013AA100203）；江蘇省高校自然科學研究重大項目（12KJA550001）。