综述：超声波对乳制品功能性和健康改善特性的影响

这篇综述系统探讨了超声波技术对乳制品功能特性（如蛋白质构象、脂肪球均质化）和健康属性（如抗氧化活性、矿物质吸收）的影响，对比了其与传统热处理（如HTST、UHT）和非热加工（如HPH）的优劣，为开发新型功能性乳制品（如益生菌酸奶）提供了创新思路。

　　

引言

“功能性食品”概念虽被广泛认可，但其定义因地域而异。美国饮食协会（ADA）将其定义为“降低疾病风险并维持健康的食品”，而日本特定保健用食品（FOSHU）则强调生理健康调节作用。在众多功能性食品中，乳制品因其天然营养成分和可改性特点成为研究热点。

乳制品的功能特性主要由蛋白质（如β-乳球蛋白、α-乳白蛋白）、脂肪和碳水化合物决定。其中，牛奶蛋白质因其独特的乳化性、凝胶性和生物活性肽释放能力成为关键靶点。研究表明，这些特性受pH值、温度、离子强度（如Ca²⁺浓度）及加工技术（如超声波、高压均质化HPH）显著影响。

乳制品加工技术对比

传统热处理（如巴氏杀菌）虽能灭活微生物，但高温会导致β-乳球蛋白变性，破坏其与κ-酪蛋白的结合能力，降低钙离子结合率。相比之下，非热加工技术如超声波（频率20 kHz–1 GHz）通过空化效应实现温和处理，既能保留营养又可改善功能特性。

均质化作用：高压均质化（50–300 MPa）可破碎脂肪球，但压力超过200 MPa会导致蛋白质不可逆变性。而超声波均质化能在更低压力下实现脂肪球粒径减小至0.37–1.9 μm，同时增强蛋白质-脂肪复合物的稳定性。

超声波的作用机制

蛋白质结构改性：低频高强度超声波（20 kHz）通过破坏酪蛋白胶束的次级结构，增加表面疏水性。例如，160 W超声处理使骆驼乳的β-乳球蛋白抗原性降低，而600 W处理可提升乳蛋白浓缩物的溶解度和凝胶强度。

酶活性调控：超声与预热协同作用可促进转谷氨酰胺酶（TGase）催化乳清蛋白聚合，形成高分子量聚合物，这类物质可作为天然乳化剂应用于酸奶生产。

微生物灭活：超声（24 kHz, 400 W）与62°C热处理联用能有效灭活碱性磷酸酶和乳过氧化物酶，其效果接近传统巴氏杀菌，但维生素C损失减少21%。

功能特性提升

抗氧化增强：超声处理使乳制品中硫氨基酸（如半胱氨酸）和维生素A/E的抗氧化活性提升30%，这可能与空化效应产生的自由基清除作用有关。

矿物质生物利用度：在pH 8.0条件下，超声处理使乳中可溶性钙含量增加15%，但高温灭菌会因美拉德反应导致钙吸收率下降。

益生菌增效：超声预处理（20 kHz, 5 min）使乳酸菌的胞外酶释放量增加2倍，酸奶发酵时间缩短25%，且活菌数保持在10⁶ CFU/g以上。

应用挑战与前景

尽管超声波在奶酪凝乳时间监测（通过声速变化判断凝胶点）、酸奶粘度调控（G'模量提升40%）等方面表现优异，但仍存在脂肪氧化风险（如游离脂肪酸含量增加24%）。未来研究需优化参数（如脉冲式处理5 s开/5 s关），并探索与紫外线（UV-C）的协同灭菌效应。

结论

超声波作为“绿色”加工技术，能精准调控乳制品功能分子网络，但其工业化应用仍需解决设备标准化问题。随着声化学机理的深入解析，该技术有望成为功能性乳制品开发的“分子剪刀”。