超声波在工业上的应用在20世纪50年代就已取得较大发展,如今它的应用遍及工业领域的多方面,特别在食品工业有很大的应用潜力,超声波清洗机产生的声场具有独特的空化现象,可同时产生热效应和机械效应,在食品加工领域应用具有处理效率高、可控性好、成本低等优点。低频超声波在食品加工中有着广泛应用,如促进乳化、破坏细胞、灭菌灭酶、软化肉类和物质改性等;高频超声波能产生大量活性自由基,有独特的降解改性效果。
高频超声波在食品工业的应用
高频超声波对多糖的影响
高频超声波处理对多糖大分子有许多应用,尤其在降解改性方面。过去多糖降解大多采用相对传统的方法,如化学改性、酶改性等。但化学改性比较费时费力,并且消耗大量有机试剂,产生不必要的副产物;酶法相对来讲比较复杂,而且成本高,工业应用限制性大。而利用高频超声波,不但在降解改性方面有着更快速、温和、环保等特点,还能对物料的流变学特性产生一定的影响。
高频超声波对蛋白质的影响
经过高频超声波处理,蛋白质分子的构象会产生改变,其亲水端被暴露在水中,亲水性增强,从而导致溶解度提高。还有高频超声波对蛋白质的影响作用可以应用于一些有特定功能的酶蛋白,改变其功能特性。根据Basto相关研究,对20、150、500kHz的超声波处理对漆酶稳定性和酶活性的影响。研究证明超声波能缩短漆酶的半衰期,其中150kHz处理下的漆酶半衰期最短,最不稳定。另外,在体系中引入聚乙烯醇作为酶的保护剂,减少了超声过程中漆酶的失活,从而使超声波辅助酶解的底物降解率较之于纯酶解和纯超声降解都有很大提高,其中150kHz条件下的酶解效果最好。因此可以根据具体情况,采用不同的参数或引入一些添加剂来达到理想的酶的灭活或活化效果。
高频超声波对食品工业中其他物质的影响
运用高频超声波的这一性质还可以对食品工业废水或者包装中的一些残留的有害物质进行降解。如双酚A作为一种非生物降解的抗氧化剂,常被用于食品包装领域,添加至塑料包装中或者金属容器的内壁涂层中。双酚A的迁移以及在废水中的残留都可能会对人体或环境产生危害。利用高频超声波和H2O2相结合,用于去除水溶液中的双酚A。使用130kHz的高频超声波和H2O2联合处理可以使双酚A的降解率达98%以上,而单独使用超声波处理或H2O2处理的去除程度均不超过50%。由此,可以推断,高频超声波作为一种辅助技术可以有效加速一些反应的进程。
高频超声波清洗机应用于食品行业中,可以对食品中的一些物质,如多糖、蛋白质等进行物理或化学改性,因改变结构特性或物理化学性质,从而改进或开发更多的功能,也为食品工业提供了一种新的辅助技术手段。
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