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超声波处理淀粉
超声波是指频率大于20kHz的声波，一般指频率范围在2×104Hz和2×109 Hz之间。与其他声波相比，超声波频率高、传播方向性强。
超声波在液体介质中可以产生热作用、机械作用和空化作用，其中以空化作用最具代表性。超声波降解淀粉的主要作用机理包括机械性断键作用和自由基氧化还原反应。
超声波的机械断键效应是由于物质的质点在超声波中具有相当高的运动加速度，产生激烈快速变化的机械运动，分子在液体介质中随着波动的高速震动及剪切作用而降解。
自由基和热所造成的机械剪切作用对分子量较低的大分子物质较为有效，机械断键效应则对高分子物质更显著，且随着分子量的增加而加大 。
超声波预处理对高浓度玉米淀粉乳液化的影响
超声波预处理对淀粉乳液化过程粘度的影响
由图1可知，浓度为40%的玉米淀粉乳，在糊化、液化过程中其峰值粘度达到约10100mPa·s，高粘度下很难搅拌与混合均匀；与微波处理效果相似，淀粉经超声波预处理后，浓度为40%的玉米淀粉乳在糊化、液化过程中的粘度明显低于对照，峰值粘度相比于对照降低了约33%，且高粘度持续时间明显缩短。
图1-玉米淀粉乳液化过程粘度变化曲线
峰值粘度的降低与高粘度持续时间的缩短，说明超声波预处理也可导致玉米淀粉液化速率加快。糊化、液化过程中较低的粘度为实现高浓度玉米淀粉乳的液化创造了更好的条件。
结合图2，浓度为45%和50%的玉米淀粉乳，虽然也可以实现整个过程粘度的测定，但粘度曲线存在明显的波动现象，可能的原因是粘度过高，搅拌不均匀所致。由于粘度曲线的重复性变差，也为了保护实验仪器，所以本文也未给出超声波预处理对45%和50%的玉米淀粉乳粘度的影响曲线。
不同浓度玉米淀粉乳液化过程中粘度变化曲线（曲线1，2，3，4，5，6 分别表示玉米淀粉乳浓度为10%，20%，30%，40%，45%，50%）
超声波预处理对液化过程 值的影响
由图3 可以看出，经超声波预处理后，在相同反应条件下，不同浓度液化产物的DE值均明显高于对照组。在反应时间为 0.75h、1h 、1.5h 时，浓度为40%的玉米淀粉乳其 DE相比于对照分别提高了71.5% 、50.1% 、30.3% ，浓度为45%的玉米淀粉乳其DE相比于对照分别提高了72.4% 、57.6% 、34.7% ，浓度为50% 的玉米淀粉乳其DE相比于对照分别提高了 56.8%、56.4% 、54.2% 。
说明超声波预处理加快了高浓度玉米淀粉乳的液化，且其促进效果优于微波预处理对高浓度玉米淀粉乳液化产物DE值的影响。
对比不同时刻DE值的增长情况，可知促进作用在酶解反应前期更加明显，可能原因是，随着反应的进行，淀粉乳的温度逐渐升高，淀粉颗粒受热吸水、膨胀，颗粒结构逐渐被破坏，超声波所起的活化作用相对减弱。
图3-耐高温 α-淀粉酶水解过程DE值的变化曲线（图A 、B 、C 分别表示浓度为40% 、45% 、50% ）
超声波预处理对玉米淀粉颗粒形态的影响
由图4可看出，经超声波预处理后，玉米淀粉颗粒表面变的粗糙，出现不同程度的蜂窝状凹陷或孔洞甚至裂痕，一些颗粒表面露出层状结构。
王敏妮等人在研究超声波处理水分含量为70%的玉米淀粉时也得出了相似的结论 。
还有人研究了超声处理时间对颗粒结构的影响，随超声波处理时间的延长，颗粒表面的蜂窝状凹陷或小孔的凹陷程度和数量增加。
可能原因是：超声波所产生的机械作用使玉米淀粉颗粒与颗粒之间的摩擦作用加大，淀粉颗粒表面露出层状结构；空化作用所形成的几千到上万个的大气压的压强，使颗粒之间剧烈震动，撞击作用增加，这些作用力使得玉米淀粉颗粒结构发生改变。
淀粉颗粒表面结构的变化，增加了颗粒的比表面积，导致α-淀粉酶更容易与其接触，而且，凹陷、孔洞与裂痕的出现使酶容易进入颗粒内部，因此，在升温糊化、液化过程中，α-淀粉酶对未完全膨胀的淀粉颗粒的降解作用更加明显，导致反应体系的粘度相对较低。
图4-玉米淀粉超声波处理前后的SEM照片
超声波预处理对玉米淀粉颗粒粒度的影响
用S3500型激光粒度分布仪干法测定超声波预处理前后玉米淀粉样品的粒度分布，其中位径D50 如表5所示。从表5中可以看出，经超声波处理后，玉米淀粉平均粒径稍大于原淀粉，增加了约1% 。与微波预处理相似，在大粒度范围内分布比例高于原淀粉，而在最小粒度范围内的分布比例相比原淀粉降低。
可能原因是：超声波所产生的机械作用与空化作用使淀粉颗粒有所膨胀，表面结构被破坏，在淀粉颗粒未完全糊化之前，更容易被 α- 淀粉酶所降解。
表5-超声波处理前后玉米淀粉粒度分布值
超声波预处理对玉米淀粉糊化特性的影响
由图6可看出，与微波预处理相似，超声波处理也未改变玉米淀粉粘度特性曲线的形状，仍为A型，处理后玉米淀粉糊的粘度（峰值粘度、95 ℃粘度、95 ℃保温0.5h的粘度、 50℃粘度、50 ℃保温 0.5h后的粘度）均有一定程度的降低。
Azhar等人采用超声波在 1℃-2 ℃条件下处理马铃薯淀粉 30min，观察到马铃薯淀粉的粘度明显降低，他们认为这是由于超声波处理对淀粉颗粒而不是淀粉分子作用的结果，为了进一步证明此结论，他们又对冷冻干燥的甘薯淀粉样品进行不同时间的超声处理，然后用β-淀粉酶进行降解，发现处理前后的淀粉样品所产生的麦芽糖量无明显差异。
Iaono 等人研究了不同温度下超声波处理对蜡质玉米淀粉粘度的影响，发现在40 ℃和50℃下处理的淀粉粘度曲线与原淀粉趋势相似，但处理后的淀粉粘度值降低，在 60℃下超声处理的淀粉其粘度几乎为零。超声波所产生的机械作用和空化作用对淀粉颗粒的破坏，导致糊化过程中淀粉乳的粘度相对较低，从而有助于实现高浓度玉米淀粉乳的液化。
图6-6%玉米淀粉乳的Brabender粘度曲线
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