現(xiàn)今超聲波技術(shù)已被各個(gè)領(lǐng)域所廣泛應(yīng)用，大多都是用于機(jī)械零部件和試驗(yàn)器具等的清洗、醫(yī)療器械（ B 超） 的消毒和藥物的提取等。超聲波技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用也日益增加，廣為人知的是超聲波用于食品加工單一過(guò)程，也就是僅僅用于食品加工的某個(gè)特殊的環(huán)節(jié)，如原材料的解凍、冷凍，肉制品的入味等這些單一的加工過(guò)程。在綜述了超聲波可用于食品加工單一過(guò)程的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討了超聲波在食品加工全過(guò)程中的應(yīng)用，為未來(lái)食品加工新技術(shù)提供了更為簡(jiǎn)單、環(huán)保的食品加工新思路，力求超聲波技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用提升到新的高度。

1 超聲波機(jī)理探討

　　通常把頻率大于 20 kHz 的聲波稱為超聲波。超聲波將聲能通過(guò)換能器轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而使超聲介質(zhì)產(chǎn)生振動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生的一系列物理生化效應(yīng)。從物理學(xué)角度可歸結(jié)為三大效應(yīng)，即熱效應(yīng)、空化效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，超聲波的頻率和強(qiáng)度決定了超聲波機(jī)械作用強(qiáng)弱。超聲波將聲能通過(guò)換能器轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，導(dǎo)致介質(zhì)不斷地振動(dòng)，從而產(chǎn)生大量的能量，能量的大小與超聲波的頻率、功率以及介質(zhì)自身的特性（ 密度和流動(dòng)性） 有關(guān)，能量不斷的聚集就會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)溫度的升高[1].空化效應(yīng)一般在液體介質(zhì)中完成，由于超聲波的振動(dòng)使得液體介質(zhì)也發(fā)生相應(yīng)的振動(dòng)，在振動(dòng)中的液體出現(xiàn)拉應(yīng)力，從而產(chǎn)生負(fù)壓，負(fù)壓迫使液體介質(zhì)中的氣泡逃逸出來(lái)，形成小氣泡，而這些氣泡非常不穩(wěn)定，它們隨著周圍介質(zhì)的振動(dòng)不斷地運(yùn)動(dòng)、長(zhǎng)大，最終破裂。

　　而在氣泡破裂的一瞬間伴隨著激波會(huì)產(chǎn)生高溫、高壓等特殊的物理現(xiàn)象[2].超聲波通過(guò)換能器將電能轉(zhuǎn)換為聲波能，而聲波可以產(chǎn)生振動(dòng)，即所謂的機(jī)械效應(yīng)。機(jī)械效應(yīng)的強(qiáng)弱與聲波能的大小有關(guān)，而超聲波的頻率和功率均與超聲波所產(chǎn)生的機(jī)械能成正比。超聲波的機(jī)械效應(yīng)是通過(guò)介質(zhì)（ 一般是液體介質(zhì)） 的傳播作用到物體的，并且不同強(qiáng)度的機(jī)械效應(yīng)作用在不同物體上所產(chǎn)生的物理效應(yīng)是不同的。

　　超聲波的物理效應(yīng)對(duì)食品加工具有深遠(yuǎn)的意義，研究超聲波的機(jī)理也是為了更好地將超聲波運(yùn)用到食品加工過(guò)程中來(lái)。如利用超聲的空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)促進(jìn)晶核的形成，影響晶體粒徑的分布，改善食品的品質(zhì)； 利用超聲強(qiáng)化傳熱、傳質(zhì)效應(yīng)，可提高生產(chǎn)效率，縮短工藝時(shí)間； 另外，超聲波還可用于食品加工的其他不同方面。因而，超聲技術(shù)在食品工業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用價(jià)值[3].

2 超聲波在食品加工單一過(guò)程中的應(yīng)用

　　超聲波技術(shù)在食品中的應(yīng)用已經(jīng)得到了相關(guān)領(lǐng)域人士的高度認(rèn)可，這些應(yīng)用大多是在食品加工過(guò)程中某一關(guān)鍵環(huán)節(jié)或特定環(huán)節(jié)使用超聲波，其作用單一而不簡(jiǎn)潔，但在某種程度上使用超聲波可以提高食品加工效率和改善食品的品質(zhì)等。

　　2.1 超聲波在蛋白質(zhì)提取中的應(yīng)用

　　超聲波提取是一種較為高效提取方法。超聲波提取就是利用了超聲波的空化效應(yīng)，而提取需要一定的介質(zhì)，提取過(guò)程中當(dāng)超聲波的頻率達(dá)到一定值時(shí)，介質(zhì)中產(chǎn)生的氣泡會(huì)發(fā)生破裂，繼而釋放出大量的能量，能量可以使細(xì)胞的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜破裂，迫使細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)流出到提取介質(zhì)中，最終實(shí)現(xiàn)提取的效果。

　　馮磊等[4]研究了茶葉籽蛋白提取方式，發(fā)現(xiàn)超聲波提取茶葉籽蛋白的最佳工藝條件是： 液料比1∶ 25、溫度 40 ℃、pH 9.5 和超聲時(shí)間 40 min,此條件下超聲波提取茶葉籽蛋白的提取率達(dá)到了 79.54%,相比其他傳統(tǒng)的提取方法，超聲波提取法的提取率提高了 20%左右。李盼盼等[5]研究了超聲波輔助提取銀杏蛋白，發(fā)現(xiàn)超聲波輔助提取銀杏蛋白的最佳工藝條件是： 液料比 1∶ 25、溫度 45 ℃、pH 10、功率 310 W 和處理時(shí)間 20min,此工藝條件下所提取的蛋白質(zhì)含量是 61.75 mg / g,相比其他傳統(tǒng)的提取方法超聲波提取法的提取率提高了 15.42%.王麗敏等[6]在研究超聲波輔助提取大豆蛋白的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，超聲波輔助丁二酸二異辛酯磺酸鈉（ AOT） 、十二烷基磺酸鈉（ SDS） 、十六烷基甲基溴化銨（ CTAB） 和十二烷基二甲基芐基氯化銨（ DMBAC） 這4 種反膠束體系提取大豆蛋白的提取率分別是 98.91%、82.08%、86.73%和 81.44%,而傳統(tǒng)的非超聲波的提取方法對(duì)大豆蛋白的提取率只有 72.38%,間接說(shuō)明超聲波輔助不同的介質(zhì)提取蛋白質(zhì)的效果有所差異。實(shí)例說(shuō)明超聲波對(duì)蛋白質(zhì)的提取率較傳統(tǒng)提取方法均有大幅度的提高。

　　2.2 超聲波的殺菌作用

　　超聲波的殺菌作用已經(jīng)得到了證實(shí)，利用超聲波的殺菌作用可以大大緩解食品工業(yè)依賴防腐劑的詬病，而超聲殺菌的機(jī)理則是依靠它的三大效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，即熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和空化效應(yīng)。超聲波內(nèi)放入一定的液體介質(zhì)，液體介質(zhì)在一般條件下均溶有一定的氣體，一旦超聲波開(kāi)始工作，超聲波的空化作用使得這些氣泡破裂，產(chǎn)生強(qiáng)大的機(jī)械作用，從而破壞大多數(shù)細(xì)菌或病毒的細(xì)胞壁或細(xì)胞膜，其穿透力穿透細(xì)胞核，最終使細(xì)菌或病毒致死。例如大腸桿菌在超聲作用下作用一定時(shí)間會(huì)被殺死，金黃色葡萄球菌等一些致病菌在一定程度也會(huì)被殺滅。傷寒沙門(mén)氏菌可以用 4.6 MHz 頻率的超聲小組來(lái)全部殺死。在不同頻率超聲波條件下作用原始微生物含量較高的食品原料，發(fā)現(xiàn)超聲波對(duì)這些微生物有顯著的殺滅作用。

　　Krasnyj V 等[7]研究發(fā)現(xiàn)，水溶液中臭氧濃度為 10 mg/L 時(shí)放入功率為 100 W 的超聲波中處理一定時(shí)間可以使蠟樣芽孢桿菌完全失活。Wrigley 等[8]人研究了超聲波在不同介質(zhì)下對(duì)鼠傷寒桿菌殺滅的情況，對(duì)脫脂乳在 50 ℃條件下超聲波處理 30 min,細(xì)菌總數(shù)減少 3 個(gè)對(duì)數(shù)，在 40 ℃條件下處理 30 min,減少 2.5 個(gè)對(duì)數(shù)； 對(duì)腦心浸出液在 40 ℃條件下超聲波處理 30 min,細(xì)菌總數(shù)減少 3 個(gè)對(duì)數(shù)，在 20 ℃條件下處理 30 min,減少 1 個(gè)對(duì)數(shù)。譚海剛等[9]發(fā)現(xiàn)，超聲波對(duì)原料乳中的微生物有殺滅作用，并確定了超聲波殺菌的最佳工藝條件是： 溫度 60 ℃，時(shí)間 3.2 min,間歇比 5∶ 2,與巴氏殺菌相比大大降低了殺菌時(shí)間，間接說(shuō)明了超聲波能夠殺菌的事實(shí)。