黄德森华
南宁市金鹏生态种养有限公司 南宁 530046
摘要：近年来，城镇化进程的加快，我国的各类工程建设数量也在不断增加。：超声波是一项新型食品加工技术，已被广泛用于食品加工中各个操作单元，如杀菌、灭酶、果汁脱气等。了最大程度地保持食品原有的感官特性和营养成分，满足消费者的生活需求，如何应用新型加工技术，钝化酶的催化活力，杀灭微生物，已引起了人们的普遍关注，成为了国内外学者的研究热点。本文就超声波灭酶机制及其在食品加工中的应用展开探讨。
关键词：超声波；灭酶机制；食品加工
引言
超声波灭菌作为一种有效的辅助杀菌手段，已成功应用在饮用水消毒和废水处理方面，且在如橙汁、酱油和啤酒等液体食品灭菌中的应用也有较多研究。然而，超声波单独杀菌的杀菌能力及作用范围有限，尤其针对抗性较强的芽孢及真菌类微生物，杀菌作用效果一般。另外，在实际应用中，长时间使用高强度的超声波单独处理不仅有较大的能耗及设备耗损，对食品品质也有较大影响。当前迫切需要建立一种绿色经济并且安全高效的灭菌方法。
1超声波作用机制
超声波对液态系统的影响源于其空化效应，其机理如下：超声波在液体介质中传播时存在一个正负压强的交变周期，对介质分子产生交替的压缩和拉伸作用。当声波能量足够大时，液体介质发生断裂，产生空穴、形成微泡，微泡进一步膨胀成为空化气泡。随着超声波的传播，有些气泡会重新溶解于液体介质中，有些则随着超声波的变化而逐渐长大，达到临界半径后发生溃陷、破裂。空化气泡这种一系列的现象就称为空化效应有研究认为超声空化作用是依赖于预先存在于介质中的核而形成的。在空化气泡运动和破裂过程中，释放出大量能量，从而导致局部温度和压力的升高（每个气体微泡中心的温度可高达4300K，压力可达到1000个大气压），产生强大的机械冲击和大量活性自由基，还伴随着荧光的产生。
2超声波生物学效应对食品加工酶学的影响
根据研究发现，超声波可以在低强度的频率，适宜的环境条件下，具有一定的空穴作用、磁致伸缩作用等，不仅可以用于对酶分子构象的改变，同时也加速细胞在代谢过程中底物与酶分子的接触，从而实现产物的释放，增加生物的活性。同时，针对碱性蛋白酶的超声生物学效应进行实验，结果发现聚能式超声波将对其活性产生一定的影响，而当超声波功率达到80W、并超声4min时，蛋白酶的活性值为最高，比普通活性数值增加5.9%，而热力学相关参数也分别产生下降现象。同时，荧光光谱与色谱的结果分析中发现，经超声波所处理过的碱性蛋白酶，表面的色氨基酸数量得到增加。除此之外，在研究中发现，超声波使某些酶活性不断下降。对碱性磷酸酶进行处理的过程中，发现酶的活性相对下降9%，持续处理24h后，发现酶的活性下降30%，结果证明超声波有灭酶的作用。在相应的压力作用下，将热处理的方式与超声波进行结合，并以此来处理番茄果实，结果发现可以更快速地实现对果胶甲酯酶的有效抑制，同时也降低半乳糖醛酸酶活性。对比发现，处于63℃内所处理的果胶甲酯酶的D值，相对降低53倍，而在86℃以及53℃进行处理时，其D值则分别降低86.1倍和26.5倍。
在利用脉冲超声波处理新鲜哈密瓜的过程中，发现哈密瓜汁在6min之内未受到显著影响，但在10min后，经过超声处理的多酚含量明显下降。综上所述，超声波生物学效应对食品加工中酶的影响是双重性的，既可以促进其生物活性的提高，也可以导致其生物活性的下降。
3超声波灭酶机制及其在食品加工中的应用
3.1超声波辅助热杀菌
超声波辅助热杀菌有不同的组合方式，如先超声预处理后热处理，先热预处理后超声处理以及热与超声同时处理。采用超声波（24kHz，0.33W/g）辅助热（75℃）同时处理60min，对牛肉酱中接种的梭状芽胞杆菌芽孢（NZRM898和NZRM2621）灭活量不足1.5lg。然而，在热处理之前进行短时超声处理可将牛肉酱中接种的芽孢的失活率（D95℃）由原来单独热处理的20.2min降低到9.8min。另外，研究发现声热结合（52℃，190，380，570W）分别处理40，30，30min即可使几乎全部的鼠伤寒沙门氏菌失活。并发现在较低温度（32~47℃）下超声波和热无协同效应，杀菌效果主要取决于超声波作用；而在致死温度（2℃）下二者协同杀菌，显著提高杀菌速率。
3.2在乳制品中的应用
乳制品营养丰富，是许多微生物的天然培养基，也是人类营养的重要来源。乳制品加工过程中常因微生物，尤其是致病菌和产毒素菌的污染，而影响其品质，甚至会给消费者健康和安全带来威胁。尽管常规巴氏杀菌可以使许多致病菌和腐败微生物致死，但是许多微生物会产生一些脂肪酶和蛋白酶，它们具有较好的耐热性，在常规热处理下不易失活。因此，亟待开发一种灭菌技术和设备，来减少微生物数量，抑制有关酶活性，以达到改善产品品质的目的。超声波作为一项新型加工技术，将其应用于乳制品加工过程不仅能灭菌、钝化相关酶活性，还能改变产品的加工和品质特性，如降低脂肪球大小、减少酸奶发酵时间、改善产品流变特性。
3.3超声波辅助抗菌剂杀菌
超声辅助处理可通过加快抗菌剂的扩散速度而提高灭菌效果，从而保证食品安全和质量。关于超声波辅助加快分子在食品介质中大规模转移的现象有几种解释，包括在固体表面附近产生的不对称的空化现象，并在垂直固体表面的方向上产生微射流。这些微射流通过扰乱超声波处理表面的边界层来加快分子在食品介质中的大规模转移。此种微射流在盐水注入肉类样品中已经得到使用，以此增加水分和盐溶液的含量。超声辅助处理技术的发展可以提高生物活性化合物的功效，与水辅助表面清洗相比，这种技术所需化合物的浓度要低得多。
结语
虽然相比传统热处理，超声波能有效加快食品内源酶的失活，但该技术仍处于实验室阶段，且还存在处理量小，酶复活的现象。影响超声波钝化食品内源酶的因素很多，其作用机理、工艺条件还有待于进一步深入研究。
参考文献
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