图文来源于食品加文献研习小组，欢迎各科研团队投稿。
编辑：陈敏/主编：张大川/学术顾问：寇兴然
重要进展：热超声处理对食品质量和安全的影响
FoodandBioprocessTechnology（IF=4.）
●研究背景
当下对更安全、更健康和更有营养的食品的需求迫切促进了科研人员对新的生产加工方法的寻找。传统的热处理方法已被用于生产安全的食品，如巴氏杀菌（60-℃）和灭菌（℃）。然而，严重的热处理会导致食品感官属性的不良变化以及营养物质的损失。维生素和生物活性物质会被破坏，蛋白质在该过程中发生严重变性。因此，对非热技术或那些使用较低工艺温度来灭活微生物和酶的技术的需求近些年逐渐增加。
基于低频（16-kHz）和高功率（1W/cm2）超声技术的新工艺已被提出作为传统热处理的替代方法。该技术结合了声能和中等热处理，以灭活食品和饮料中的致病菌和腐败菌微生物的内源酶。热超声方法采取较短的保持时间，可维持植物化合物和食品的感官特性。该技术也可以作为植物提取，食品稳定，乳化，化学修饰等方法的辅助手段，不仅可以减少甚至消除有毒溶剂的使用，而且还缩短处理时间，减少成本。
这篇文章综述了热超声处理与传统热处理相比拥有的优势以及面临的挑战，补充介绍了超声结合温和热处理的工艺设计方法。
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成果介绍
超声波技术的基础：声空化是低频高功率超声在液体介质中应用而产生的物理现象。超声波促进了液体介质中分子的压缩和膨胀。这导致了液体介质的压力波动，有利于在整个膨胀周期中形成气泡。当高负压超过液体的抗拉强度时，气泡就开始形成。所产生的的气泡从液体中吸收少量的蒸汽并继续生长。当气泡达到临界尺寸时释放能量，这种能量在整个气泡坍塌阶段以各种形式（微喷射、热或化学反应）转化或释放。该现象也是超声在食品基质中应用的主要原因。根据超声系统提供的能量的强度和频率，介绍了超声技术的应用。（见图1）
超声系统：超声系统的具体组成（见图2）。由发动机、传感器和发射器组成，在液体介质中形成超声波。
食品加工中的热超声处理：1.植物产品：主要包括水果汁和蔬菜汁，及新鲜水果和蔬菜。这种新兴技术允许维持甚至增加生物活性化合物的可用性和保留，包括整个存储过程（见表1）；2肉制品：如鱼肉、香肠、鸡肉和牛肉等。革兰氏阳性细菌有更厚的细胞壁，可以在物理上保护其他微生物，使它们更耐高温超声处理。通过这种方式，另一个实用和有前途的策略是将热超声与其他工业应用的处理相结合（见表2）；3乳制品：用热超声牛奶制备的产品还显示出不同的保水性、粘度、稠度、沉淀性和沉淀性等特性。热超声处理通过减少乳液滴大小分布促进了乳制品的动力学稳定性。自大小的乳制品也通过牛奶中自然发现的病原微生物的失活而得到扩展。（见表3）；4发酵饮料：许多研究大多考察了热超声处理对微生物灭活的影响，导致了饮料的变质。热超声处理已经诱导这些微生物转化为一个可行的假定的不可培养(VPNC)状态。饮料的酒精含量和饮料的pH并没有说明对微生物灭活的作用。然而，饮料中的糖含量可以帮助微生物适应热超声处理促进的不利条件。此外，热超声处理并没有影响发酵饮料的感官属性和理化性质（见表4）。
食品基质对热超声处理效率的影响：简述了每个食物组的一些内在特征阻碍了微生物或酶通过热超声化失活。另一方面，声能和温和热处理的结合可以改变食品的理化和工艺性质。
热超声处理对微生物失活的影响：声空化是导致微生物失活的主要原因。除了热效应外，声空化还由于剪切应力削弱了微生物的细胞膜。这种细胞膜的弱化和/或破裂促进了细胞器内部内容物的泄漏。因此，可以观察到对微生物细胞和孢子的致死或亚致死缺陷。在本节讨论了热超声处理对微生物悬液激活的影响（见表5）。
热超声处理对酶失活的影响：是热超声作用也促进了食品中酶的失活，主要是在蔬菜和饮料中。基于声能的处理可以通过解聚和改变来促进蛋白质的变性。然而，一些酶可能表现出对恒温超声处理的抗性，这可能与酶的热抗性的内在特性有关。因此，在食物基质中发现的最耐热的酶被用于执行热超声处理过程的设计。
关键发现：应用于食品的过程标准化对于确保食品和饮料的安全和质量至关重要，因此工业中热超声处理应用的扩大取决于其标准化。许多研究并没有计算或呈现热超声化过程所提供的实际热能。因此，在整个热超声处理过程中，温度监测对于确保合适的工艺设计至关重要，避免在热处理产品中观察到的负面影响，如生物活性化合物的降解和不利风味的形成。
图1根据超声波系统提供的能量强度和频率，对超声波的适用性进行分类
图2超声波设备和超声波系统的类型
表1热处理对植物产品安全和质量的影响
表2热超声波对肉制品安全和质量的影响
表3热超声作用对乳制品的安全和质量方面的影响
表4热处理对发酵饮料安全和质量的影响
表5热超声处理对微生物悬浮液失活的影响
●创新性/应用前景
热超声法在果蔬汁的加工过程中得到了广泛的研究。然而，很少有研究对肉类和乳制品和发酵饮料的热超声波效果进行评估。这样，就需要对这些食物组进行更多的研究。根据热超声化过程的设计，由于超声化和外部热源之间的耦合处理，高热能可能会被传递到食品中。因此，监测整个过程的热历史是实现过程设定目标的关键要求，监测热历史可以确保食品质量和安全。
参考文献
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