超声波物化效应及其对蛋白质改性的应用研究进展

荆 卉，孙 俊，牟瑶瑶，陈中伟，徐 斌

蛋白质、脂肪和糖类共同构成人体必需的三大能量物质，其中，蛋白质是构成一切生命体的物质基础，对于维持生命体的正常活动必不可少[1]。蛋白质在生物体内发挥着重要的作用，其特有的一些功能特性，如：起泡性、乳化性、凝胶性等在实际生产中也有着广泛应用。天然来源的蛋白质或经某种方法提取的蛋白质的某些功能特性不能满足实际加工的要求，需对其进行改性。蛋白质的改性方法主要包括：物理改性、化学改性、酶法改性。其中，化学改性是通过加入化学试剂使蛋白质的部分肽键断裂或引入其它功能基团进行修饰，虽然化学改性的效果较好，但反应过程较为复杂，且加入化学试剂往往会引发产品的食用安全性问题[2]。酶法改性是利用不同类型的酶使蛋白质适度、精准水解，虽然酶法改性反应条件温和、副反应较少，但是酶法反应条件苛刻，且因生物酶价格较高而使酶法改性的经济成本较高[3]。与化学改性和酶法改性相比，超声波作为一种绿色环保、经济的新兴改性技术正受到越来越广泛的应用[4]。

超声波是指振动频率超出一般人耳所能接收的频率上限的弹性波，其频率范围通常在16 kHz～10 MHz 之间[5-6]。根据其强度的不同，超声波可分为高强度超声波（10～1 000 W/cm2，5～10 MHz）和低强度超声波（<1 W/cm2，20～100 kHz）。低强度超声波能量低，常用于食品质量评估的无损分析，如：硬度、成熟度、含糖量、酸度以及流变学性质等[7-8]；高强度的超声波能量较高，足以改变食品物料的理化特性，常用于蛋白质等大分子改性领域[9]。恰当的低强度超声波或高强度超声波处理能起到提高食品的保质期，缩短加工时间，节约能源的目的。不同类型的蛋白质经不同超声波条件处理后会产生不同的改性效果，本文综述了超声波改性的理论基础及其对蛋白质改性的应用研究进展。

1 超声波的物理化学效应

1.1 超声波的空化效应

超声波作用于液体体系时，发挥主要作用的是其空化效应。超声波的空化效应指的是液体中的微小气泡（汽泡或空穴）在超声波稀疏相和压缩相产生的声波作用下，体积在生长和收缩之间发生多次周期性振荡，直至空化泡崩溃的动力学过程[9]（如图1所示）。……