在微生物学中，超声波主要用与细胞粉碎或分解。对液体进行高强度超声处理，传递到液体介质中的声波会导致交替高压和低压周期变换（周期随频率而定）。在低压循环中，高强度的超声波在液体中产生小的真空气泡或空隙。当气泡达到无法吸收能量的体积时，它们就会在高压循环中剧烈地坍塌。

这种现象被称为空化现象。

在内爆过程中，产生高温(大约5000K)，和压力（大约200atm）。空化气泡的内爆也会导致高达2.8米/秒的液体喷射。由此产生的剪切力可以打破细胞膜，改善物质转移。

超声波可以对细胞产生破坏性或结构性的效果，这取决于所使用的超声参数。

·蛋白质和酶的提取 

高强度超声在细胞和亚细胞颗粒中提取的酶和蛋白质是一种独特而有效的应用，因为在植物和种子中提取的有机化合物可以显著改善，因此，超声对潜在生物活性成分的提取和分离有潜在的好处，超声波还可以帮助强化酶的治疗效果，通过减少酶的数量或增加提取出的相关化合物的产量。

·脂肪和蛋白质 

超声波通常用于改善植物种子的脂类和蛋白质的提取，如大豆或其他油籽。在这种情况下，细胞壁的破坏促进了压力(冷或热)，从而减少了压缩物质中的残余油或脂肪。

适用于:水果中的花生，油菜，香草油，菜籽油，大豆，玉米

·酚类化合物和花青素的释放 

酶类，如果胶酶、纤维素酶和半纤维素酶在果汁加工中被广泛应用，以降解细胞壁，提高果汁的可萃取性。细胞壁基质的破坏也会释放成分，例如酚类化合物进入果汁。超声波可以改善提取过程，因此可以增加酚类化合物、生物碱和果汁的产量。
·微生物和酶失活 

水果果汁和调味汁中是另一种超声在食品加工中的应用。
当今巴氏灭菌法（在短时间内保持温度升高）仍然是微生物或酶灭活的最常见的处理方法，从而延长保藏期，然而由于暴露在高温下，这种热法经常对许多食品不利。

从热催化反应中产生的新物质和对大分子的改性以及植物和动物结构的变形可能会降低食品的质量。因此，热处理会导致不良的感觉属性改变，例如:质地、味道、颜色、气味和营养成分，即维生素和蛋白质。
超声波是一种有效的非热(最小)处理方法。

在局部由于空化效应所产生的热量会导致酶失活。在没有破坏的细胞中，细胞的结构和代谢变化可以达到足够低的水平，在大多数生鲜水果和蔬菜中发现的过氧化物酶的活性，可以特别与不加口味和色素的发展联系在一起，通过使用超声波可以大大减少色素的生长。通过超声、热和压力的同时应用，可以更有效地抑制热加工牛奶的脂肪酶和蛋白酶等耐热性酶，能有效延长牛奶和其他奶制品的保质期。

超声波已经证明了它在破坏食物传播病原体方面的潜力，比如大肠杆菌、沙门氏菌、隐孢子虫和脊髓灰质炎病毒。

适用于:保存果酱或配料，例如冰淇淋、果汁、调味料、肉制品、奶制品。
·大肠杆菌 

为研究和学习生物而生产少量重组蛋白，大肠杆菌是首选的细菌，提纯如:聚组氨酸尾，β-半乳糖酶，或麦芽糖，通常与重组蛋白结合，以使它们可以从细胞萃取物中分离出来，具有足够的纯度，以达到最佳分析性的目的， 超声波允可以最大限度地释放蛋白质，并保存重组蛋白的结构和活性。
·藏红花（番红花）萃取 

藏红花被誉为世界市场上最昂贵的香料，因其精致的口味、苦涩的口感和迷人的黄色而闻名。藏红花香料是从藏红花红花的红色柱头上获得的，干燥后，这些部分作为调味料或色素剂使用。

超声能显著提高萃取率，大大降低处理时间，事实上，超声提取的结果明显优于传统的冷水萃取法。

·细胞破碎 

在强烈的超声波作用下，细胞或亚细胞中的酶或蛋白质会因细胞分裂而释放。细胞分裂是一个敏感的过程，因为细胞壁能够承受体内的高渗透压力，对细胞分裂的力量大小必需受控，以避免细胞内不需要的物质释放，包括细胞碎片和核酸，或产生变性。

超声波是细胞分裂的一种可控手段。超声的机械效应能更快更全面地渗透到细胞材料中，并改善物质的转移。

超声波能使在溶剂对植物组织中有更大的穿透能力，并能改善质量转移。超声波产生空化效应破坏细胞壁，促进基质成分的释放。
·质量转移 

一般来说，超声能对细胞膜具有渗透性，并能显著降低细胞膜的选择性。超声的机械活动支持溶剂扩散到组织中。当超声通过空化效应的机械剪切力打破细胞壁时，它促进了从细胞到溶剂的转移。超声空化的粒子直径减小增加了固体与液相接触的表面积。

·超声波与温度和压力的协同效应 

当与其他的抗菌方法结合时，超声波往往更有效，例如:

压力和超声

压力 温度 超声

本文建议将超声与温度、或压力相结合的方法，处理枯草芽孢杆菌、芽孢杆菌、酿酒酵母和氧单胞菌。
·过程开发 
       与其他非热化过程不同，如高压水静压(HP)、压缩二氧化碳(cCO2)和超临界二氧化碳(co2)和高电场脉冲，
       超声波试验可以在实验室中很容易的得到，强度和空化特性可以很容易地适应特定的提取过程来达到特定的目标。振幅和压力可以在很大范围内变化，从而确定最节能的提取装置。硬组织应在超声前进行浸渍、研磨或粉碎。
·氧化 

在控制超声强度下，超声对生物转化和发酵的应用可能会导致生物进化的增强，这是由于诱导的生物效应和促进细胞大规模转移的原因。

超声(20kHz)对胆固醇对胆甾酮的氧化作用的影响。

Cholesterol + O2 = cholest-4-en-3-one + H2O2

该系统是一种典型的类固醇微生物转换，基质是水溶性固体。这一系统的独特之处在于，细胞和固体都可能受到超声波的影响，在一个足够低的超声波强度下，保存了细胞的结构完整性和维持他们的代谢活动，观察到显著增强微生物生物转化的动态利率。
·优越的技术 

超声空化效应对提取和食物保存是一项新的强大的加工工艺，不仅可以安全、环保地应用，而且在控制成本上也非常有效。

这种均质化和保存的效果可以很容易地用于果汁和浆料(如橙子、苹果、葡萄柚、芒果、葡萄、李子)以及蔬菜酱和汤，比如西红柿酱或芦笋汤。 

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处理量

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超声波设备的关键参数和信息

1.处理样品的材料（根据材料的难易度选择不同的超声探头结构和超声功率）

2.一次性处理量或处理流速（选择或定制流体反应器）

3.是否需要选择冷却系统

4.是否需要搅拌均匀

5.对于循环泵，流速，压力等是否有需求