蜂蜜作為食品和藥品的需求量很大。超聲波處理是破壞蜂蜜中晶體和酵母細胞等不良成分的有效手段。 作為一種非熱加工技術，它能降低羥甲基糠醛的含量，更好地保留淀粉酶、香氣和風味。
背景 #
蜂蜜是一種高粘度的產品，具有獨特的風味、香氣、色澤和質地。蜂蜜由葡萄糖，果糖，水，麥芽糖，三糖和其他碳水化合物，蔗糖，礦物質，蛋白質，維生素和酶，酵母和其他耐熱微生物和少量有機酸組成。蜂蜜中含有大量的四環素、酚類化合物和過氧化氫，具有抗菌性。
酶 #
酵母菌與微生物 #
提取出來的蜂蜜中含有不良物質，如酵母（通常為耐糖酵母，嗜糖酵母菌）和其他耐熱微生物。它們是儲存期間蜂蜜腐敗的主要原因。 高酵母數導致蜂蜜快速發酵。 蜂蜜的發酵速率也與水分含量相關。17%的水分被認為是抑制酵母活性的安全水平。另一方面，結晶的機會隨著水分含量的降低而增加。商業標準的酵母菌數量為500cfu/mL或更低。
結晶 #
蜂蜜自然結晶，因為它是過飽和糖溶液，糖含量超過70％，相對含水量約18％。當葡萄糖成為更穩定的葡萄糖一水合物飽和狀態時，葡萄糖通過失去水而自發地從過飽和狀態沉淀出來。這導致了兩個相的形成——上面是液相，下面是固態晶體。這些晶體形成一個晶格，將蜂蜜的其它成分固定在懸浮液中，從而形成半固態。結晶或造粒是不可取的，因為它是蜂蜜加工和銷售中的一個嚴重問題。此外，結晶限制了未處理的蜂蜜從儲存容器中流出。
熱處理 #
蜂蜜經過提取和過濾后，經過熱處理，以減少水分水平和破壞酵母。加熱確實有助于液化蜂蜜中的晶體。 雖然熱處理可以有效地減少水分減少，減少和延遲結晶，并完全破壞酵母細胞，但也會導致產品變質。加熱顯著增加羥甲基糠醛（HMF）的水平。HMF的最大允許法定水平為40mg/kg。此外，加熱降低酶（例如淀粉酶）活性，影響感官品質并降低蜂蜜的新鮮度。熱處理也會使天然蜂蜜顏色變暗（褐變）。 特別是在90℃以上加熱導致糖的焦糖化。熱處理也不能徹底消滅耐熱微生物。
由于熱處理的局限性，研究的重點是非熱替代，如微波輻射、紅外加熱、超濾和超聲波處理。
蜂蜜的超聲波處理 #
超聲波是許多液體食品的非熱加工替代品。它的機械動力被用于溫和而有效的微生物滅活和減小粒徑。當蜂蜜暴露在超聲波下時，大多數酵母細胞會被破壞。在聲波作用下存活的酵母細胞通常會失去生長的能力。這大大降低了蜂蜜發酵的速度。
超聲波還可以消除現有的晶體并抑制蜂蜜中的進一步結晶。在這方面，它與加熱蜂蜜相當。超聲輔助液化可以在大約較低的工藝溫度下工作。35C，可以將液化時間減少到不到30秒。研究表明頻率為20kHz的超聲處理可以使蜂蜜中的晶體完全液化。超聲處理的樣品在液化狀態下保持約350天（與熱處理相比，為20%）。由于最小的熱暴露，超聲液化使香氣和風味更大程度上得到了保留。超聲處理的樣品僅顯示低HMF增加和低淀粉酶活性降低。由于需要較少的熱能，與傳統的加熱和冷卻相比，超聲波的應用有助于節省處理成本。
不同類型的蜂蜜需要不同的強度的超聲波和處理時間。因此，我們建議使用臺式超聲系統進行試驗。 初步測試應以分批模式進行，而進一步的處理試驗需要流通池進行加壓再循環測試。