超聲對發酵食品微生物和品質的影響

檀茜倩，崔方超，呂欣然，李學鵬，勵建榮*

（1 渤海大學食品科學與工程學院 遼寧錦州121013 2 天津科技大學食品科學與工程學院 天津 300457）

發酵是一種傳統的食品保藏方法，是乳酸菌、芽孢桿菌、醋酸菌和酵母等益生微生物以食物為底物進行代謝的過程。由于富含益生菌群以及功能活性物質，發酵食品具有預防慢性疾病[1]、調節腸道菌群和提高免疫能力[2]等作用，部分研究表明食用發酵食品還可以降低Covid19 的感染率[3]及防止感染Covid19 后發展為危重癥[4]，因此發酵食品具有作為功能食品的潛力。

發酵食品的品質和功效與發酵原料、發酵工藝和微生物活動有關。其中發酵原料有受到化學（殺蟲劑、重金屬等）或食源性致病微生物污染的風險，致病微生物自身的致病侵襲力、其代謝活動所產生的毒素、亞硝酸、生物胺等有可能損害人類健康（致病、中毒或嚴重過敏反應等）[5]。同時，在發酵開始前需要對發酵原料進行一定預處理來控制原料內源酶活性。在發酵過程中也需要合理控制益生微生物活性，來掌握發酵速率和時間，因為發酵速率過慢會造成腐敗菌生長繁殖，進而導致發酵食品腐敗[6]，而過度發酵則會影響發酵食品品質和口感（酸奶的過度酸化、泡菜過度發酵變軟等）。針對上述問題在傳統和工業發酵中常用熱處理方法，然而熱處理造成的發酵食品組分分子結構破壞和改變，還會在一定程度上影響發酵食品的口感、風味和營養價值。超聲技術是一種非熱處理技術，已經在食品工業中應用于包括殺菌、促進活性產物提取、輔助酶解、改變食物分子結構等很多方面[7-8]。近年來，研究人員關注到超聲技術處理能通過抑制或調控發酵食品微生物的活動來改善控制發酵食品的發酵過程和品質（圖1）。本文對超聲技術在一些常見發酵食品的加工和貯藏中的應用進行總結，討論了超聲技術如何影響發酵過程、發酵食品菌群，以及常見發酵食品營養成分和功能，并分析超聲處理改善發酵工藝、保證發酵食品安全性和改善發酵食品品質的方法，以及在超聲技術應用過程中所需要考慮的非技術因素。以期為利用超聲技術在發酵食品生產中的應用提供參考。

圖1 超聲技術對常見發酵食品微生物和品質的影響Fig.1 The effects of ultrasonic technology on the microbiology and quality of commonly fermented foods

1 超聲技術對發酵食品中微生物的影響

超聲根據頻率高低可分為高功率低頻（20～100 kHz）、中功率中頻（100 kHz～1 MHz）和低功率高頻（1～100 MHz），食品生產中采用的超聲頻率為20～100 kHz。超聲形成的孔洞效應可以使食品發生一些物理和化學方面的改變，因此常應用于活性產物提取、液體乳化、排氣以及切割等單元操作[9]。超聲根據強度又可以分為高強度超聲（強度大于3 W/cm2）和低強度超聲（強度小于3 W/cm2）。高強度超聲對細胞破壞性較高，常被用作食品改性以及食品中微生物的滅活/失活；低強度超聲對細胞的破壞性較低，常用于加速微生物內部生物化學反應速率，來提高生物轉化過程[10-11]?？偠灾?，超聲既可以通過化學效應破壞活細胞結構殺死細胞，也可以刺激細胞活動來改變細胞膜穿透性，提高活性產物提取效率，增加酶活，防止酶變性等[12]，處理效果與超聲處理參數（頻率、強度、處理時間、次數等）、微生物菌株類型以及食品基質有關[13]。

1.1 對微生物生長的抑制

高頻率和高強度超聲處理可抑制或殺滅微生物，可能是多種機制聯合作用的結果，圖2 為一些常見超聲抑制微生物機制示意圖，主要包括超聲形成氣泡破碎產生壓力對細胞造成損傷，在細胞膜上形成孔洞，改變細胞膜穿透性，產生活性氧（Reactive oxygen species，ROS）對細胞造成攻擊損傷，化學效應對細胞造成損傷，產生抗菌物質抑菌，使參與細胞代謝的跨膜蛋白以及參與關鍵生化反應的酶失活，直接抑制代謝過程以及破壞遺傳物質DNA 等[14]。高強度超聲處理對微生物造成的損傷和破壞一般不可逆。在這個過程中，一部分細胞與超聲直接接觸，在超聲處理產生氣泡隨機破裂形成的壓力和剪切力作用下發生細胞結構損傷；另一部分細胞雖然沒有與超聲直接接觸，但仍會受到超聲處理在細胞外產生的H2O2等抑菌物質以及細胞內產生的ROS 等自由基的影響，導致包括DNA 和各種酶在內的參與細胞代謝和關鍵生化反應的組分受到破壞，進而造成細胞死亡[15]。

圖2 超聲對微生物抑制機制示意圖Fig.2 Schematic diagram of microbial inactivation mechanism of ultrasound

超聲殺菌的抑菌譜較寬，對細菌、真菌和病毒均有抑制作用[16-18]，包括大腸桿菌（Escherichia coli）、金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）、產氣腸桿菌（Enterobacter aerogenes）、枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）、出芽短梗霉（Aureobasidium pullulans）、甲型肝炎病毒和鼠諾如病毒等。超聲對微生物的殺滅作用與微生物的種類和形態有關，含有較厚細胞壁的革蘭氏陽性菌和酵母相對于革蘭氏陰性菌對超聲有更強的耐受性[16]。微生物的形態也影響了其對超聲的耐受性，球菌比桿菌對超聲的耐受性更高，這與球菌相比桿菌與超聲接觸的比表面積更大有關。對于特定微生物來說，超聲處理條件越強，對微生物的殺滅作用越強，因為高強度超聲產生的機械損傷形成的自由基濃度，對細胞增殖和代謝活動必須的DNA、脂肪和蛋白質等的破壞都更大[17]。部分細菌中存在耐受超聲壓力基因（如大腸桿菌中的dnaK 基因）[19]，使得這部分細菌相對于其它細菌來說對超聲耐受性更強。為了提高超聲的抑菌效果，目前也多采用加入聲敏劑（亞甲基藍）或與其它抗菌劑或抗菌方法聯合使用，不僅可以提高單位時間抑菌數目，縮短抑菌時間，也對生物被膜態細菌有比較好的清除作用[20]。表1 列舉了部分超聲單獨或者與其它方法聯合對微生物的抑制條件和抑制效果。

表1 超聲處理對微生物的抑制作用Table 1 Microbial inactivation effect of ultrasound

表2 超聲處理對微生物生長的調控作用Table 2 Microbial regulation effect of ultrasound

1.2 對微生物生長的調控

超聲處理除了可以起到殺滅微生物的作用，研究發現特定條件超聲處理可調控微生物的生長和代謝，尤其是對發酵中起主要作用菌株的調控，會在很大程度上影響發酵過程和發酵食品品質。這些調控作用主要包括刺激或減弱菌株生長，改變代謝物分泌譜，誘導細胞進行生物合成和富集營養素等。雖然目前超聲抑制微生物的機制已經比較明確，但超聲調控微生物的機制還有待完善?，F有研究認為超聲對微生物的調控機制（圖3）主要包括增加細胞膜通透性，加速細胞內部與外界環境之間營養物質交換，促進細胞排出有毒代謝廢棄物，改變酶構象提高細胞內部生化反應效率，以及由細胞外部環境代謝物變化引發聯鎖效應，改變細胞內級聯化學反應等[31-33]。超聲處理對微生物生長的調控受到包括超聲參數（超聲功率、強度和頻率）的影響，也與菌株特點和所處環境有關[34]。

圖3 超聲對微生物生長調控機制示意圖Fig.3 Schematic diagram of the microbial regulation mechanism of ultrasound

1.2.1 提高微生物的生長速率 超聲處理可以通過改變微生物細胞膜結構（磷脂雙分子層的?；?、極性頭部和周質空間）來提高菌株的生長速率。研究發現頻率20 kHz 的超聲處理會促進干酪乳桿菌（Lactobacillus sakei）的生長，掃描電鏡顯示超聲處理可在干酪乳桿菌細胞表面形成孔洞，然而此作用條件下形成的孔洞是暫時的，在一定條件下可被修復?？赡婵锥吹拇嬖谠龃罅搜鯕夂蜖I養素向細胞內的傳遞量，以及細胞內廢棄物向胞外的轉運量，因此提高了細胞的生長速率[35]。同時，超聲處理也顯著改變了干酪乳桿菌的代謝通路，其效果與不同超聲頻率有關。在碳源利用方面，超聲處理頻率為130 kHz 和950 kHz 相比于20 kHz，干酪乳桿菌對D-甘露糖、半乳糖醇、蔗糖、D-纖維二糖和肌苷等碳源的利用率顯著提高；在羧酸生成方面，超聲處理頻率在20 kHz 相比于45 kHz，丁酸、衣康酸、山梨酸和酒石酸的產量較高；在醇生成方面，上述4 種超聲頻率都可以促進2-氨基乙醇和2，3-丁二醇的產生[32]。另一項研究也證實超聲可影響植物乳桿菌AF1（Lactobacillus plantarum AF1）的碳代謝過程，其葡萄糖、半乳糖和乳酸等碳代謝產物隨著發酵時間和超聲處理時間的延長而顯著增加[33]。超聲對微生物生長促進已經應用到發酵食品的生產中，可利用超聲處理改造作為發酵劑的菌株；或通過在發酵不同階段施加超聲處理，通過干預微生物生長和增殖有效調節發酵過程[9]。

1.2.2 增加微生物酶的分泌和酶活力 超聲處理可以促進微生物酶的分泌并且可在一定程度上提高酶活力。以β-葡萄糖苷酶為例，β-葡萄糖苷酶是在植物食品發酵中起重要作用的一類酶，可將葡萄糖苷異黃酮水解為糖苷配基。研究發現頻率為20 kHz 的超聲處理可以使嗜酸乳酸菌BCRC 1069（Lactobacillus acidophilus BCRC 1069）產β-葡萄糖苷酶的能力提高2 倍，其原因是由于超聲產生的孔洞效應增加了嗜酸乳酸菌BCRC 1069細胞膜通透性，促進了細胞代謝所產生的β-葡萄糖苷酶從胞內向胞外的轉運，因此，胞外β-葡萄糖苷酶的總量提高[36]。另一項研究發現頻率為24 kHz 的超聲處理能提高乳酸乳球菌乳酸亞種（Lactococcus lactis subsp.Lactis）分泌的β-葡萄糖苷酶活性，其原因除了由于細胞膜通透性改變促進酶由胞內到胞外傳遞，還與超聲改變了酶的蛋白構象有關，超聲對酶構象的改變暴露出更多的活性位點，使酶與底物的反應幾率增加，酶活力變大。超聲還能提高糖酵解途徑中主要調節酶的活性[37]，進而影響細胞內級聯化學反應改變微生物代謝圖譜，研究發現超聲處理可提升β-半乳糖苷酶活性，促進乳糖向葡萄糖和半乳糖的轉化，使乳酸產量提高[31]。

1.2.3 促進生物合成過程和營養素富集 在亞致死超聲處理條件下，超聲能誘導加速細胞內生物合成過程的進行以及促進營養素富集，有利于提高生物活性物質產量，以及增強益生微生物的功能特性。有研究表明超聲處理通過干預植物乳桿菌（L.plantarum）主要生長因子，進而加速細胞內部生物化學反應，促進植物乳桿菌分泌表面活性素[38]。利用頻率為28 kHz 的超聲處理可增加釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）細胞內部Ca2+的離子濃度，促進乙醇產量提升[37]。低密度超聲（16～100 kHz）能在不同程度上加速短乳桿菌（Lactobacillus brevis）增殖，提高γ-氨基丁酸（γ-Aminobutyric acid，GABA）的產量[39]，GABA 是一種非蛋白類氨基酸，在神經傳導方面有很多功用，而少量GABA 不能達到益生效果，GABA 的富集對益生菌發揮益生作用具有非常重要的意義。

2 超聲技術對發酵食品品質的影響

2.1 發酵乳

在發酵乳的生產中，超聲常作為一種均質方法[43]，獲得的脂肪顆粒更為細膩，同時超聲可通過影響乳酸菌代謝活動改變代謝譜圖以及提高發酵效率，可以在一定程度上改善發酵過程。已證實超聲能夠提高水牛乳中唾液鏈球菌嗜熱亞種（Streptococcus thermophilus subsp.Salivarius）和保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）的代謝活性，縮短發酵時間[44]。利用超聲輔助發酵kefir 酸奶，在超聲頻率24 kHz，超聲功率400 W，超聲時間5 min，探頭直徑22 mm，30%振幅條件下連續處理，不僅可以縮短1 h 發酵時間，同時也可提高乳酸的產率和乳酸菌胞外多糖的產量，賦予kefir 酸奶更好的口感[45]。超聲還能夠增加發酵乳的營養功能，研究發現超聲可提高植物乳桿菌AF1 發酵的酸奶的抗氧化活性，增加了其作為功能性食品的功效[33]。

2.2 發酵果汁

超聲處理已經應用在發酵蘋果汁[46]、桑葚汁[47]等發酵果汁的生產中，可以顯著改變發酵果汁的理化特性尤其是影響可揮發性物質的種類和產量，使發酵果汁口感豐富，感官評價更高。低密度超聲處理可提高作為發酵劑益生菌株的發酵性能，應用于果汁發酵后，通過影響代謝物變化，改變發酵果汁的風味和功效，其中涉及多個代謝通路。首先超聲處理會干預糖酵解途徑和三羧酸循環，進而影響氨基酸代謝，甘氨酸、精氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、組氨酸等氨基酸通過脫羧作用以及隨后的一系列化學反應對果汁特殊風味的形成具有重要意義。超聲對發酵果汁中氨基酸代謝的影響與超聲強度有關，相對于較高的超聲強度（93.6 W/L），較低強度（58.3 W/L）對氨基酸影響相對較小，然而其原因還有待于進一步探究。超聲處理還能促進益生菌對多酚的轉化（主要發生在益生菌生長的延滯期和對數期），以及能夠增加果汁抗氧化能力，從而提高了發酵果汁的營養功效[46]。

超聲處理也可以用來降低發酵果汁飲料酸化程度，可在不影響益生菌活性和功能的前提下控制作為發酵劑菌株的數量和活動，從而減少由于菌株過度代謝活動對發酵飲料風味和流變特性產生的不利影響。研究發現超聲處理可減弱乳桿菌（Lactobacilli）和雙歧桿菌（Bifidobacteria）的代謝活性，然而并不影響植物乳桿菌L12 對Caco-2 細胞的黏附特性[48]，因為與腸上皮細胞的黏附被認為是益生菌發揮益生作用的一個重要條件，這說明超聲處理有可能不會影響到菌株的益生特性，而這方面的論證仍需更多深入研究數據支持。

2.3 酒

葡萄酒釀造過程中有可能受到腐敗菌污染，同時葡萄酒中有比較復雜的乳酸菌和酵母菌群，如果在發酵過程結束后微生物種群沒能得到很好控制，會因為繼續發酵而影響酒的品質[49]。一直以來，常通過二氧化硫來控制葡萄酒中非酵母菌群和腐敗菌生長，同時也能減少葡萄酒中氧的含量，然而二氧化硫的過量添加會因為硫醇或者硫化氫的生成導致葡萄酒產生不良風味，二氧化硫也可能會引發特定人群的過敏反應[50]。超聲處理由于對微生物的抑制和調控的雙重作用，可以代替二氧化硫對葡萄酒中的菌群進行控制進而保持葡萄酒的穩定性[51]。超聲處理一方面可以增加葡萄酒中有益物質的含量，例如能夠改變葡萄酒中多酚以及芳香物質的組成[52]。多酚類物質是葡萄酒中含量最多和最重要的物質，具有抗氧化活性，可緩解心臟疾病和其它慢性疾病，紅葡萄酒比白葡萄酒多酚含量更高，多酚的存在對葡萄酒的顏色和風味有很大影響。另一方面超聲處理能夠減少葡萄酒釀造過程中有害物質產生，例如減少生物胺的含量。生物胺由氨基酸經過脫羧反應生成，葡萄酒中生物胺含量多少取決于氨基酸前體的數量，也與pH、醇、二氧化硫含量等微生物生長代謝因子有關。葡萄酒中常見的生物胺有組胺、尸胺、酪氨、苯（基）乙胺、腐胺、色胺，葡萄種類、地理區域、釀造方法以及老化過程也有一定影響[53]，所以在利用超聲降低葡萄酒中生物胺的過程中需要綜合考慮這些因素。除了降低生物胺含量，超聲處理還能降低葡萄酒中酒精含量，從而提升葡萄酒的感官品質，其原因與超聲的孔洞效應、自由基脅迫和隨之引發的連鎖效應有關[54]。

2.4 醋

超聲處理可以提升醋的品質[55]，加速其陳化過程[56]，這與發酵劑組成（單菌/混菌）[57]有關，也受到發酵容器材質的影響。超聲處理對醋陳化的促進作用明顯，研究發現采用超聲處理新釀造的浙醋，能使其品質達到2～3 年釀造醋的效果[58]。同時超聲處理還可以增加醋中活性產物含量，提高醋的功能特性。有研究發現超聲處理能改變月桂櫻醋的光學微觀結構，提高其揮發性物質的含量，增強其抗糖尿病以及抗高血壓的能力[59]。

2.5 發酵蔬菜

發酵蔬菜包括干腌和鹵水浸泡兩種方式，鹵水浸泡比較常見。在鹵水浸泡的過程中，益生菌活動分解植物產生氨基酸等代謝物質賦予了發酵蔬菜特殊的風味。鹽是發酵蔬菜制作過程中的一種主要添加物，它的遷移遵循濃度梯度擴散的流體動力學機制，隨著外部壓力變化，可通過食物原料表面形成的孔洞進入內部。然而由于一些發酵蔬菜原料質地堅硬或者外皮飽滿缺乏孔洞，減緩了鹽的擴散過程，導致發酵時間過長，可能需數月才能獲得預期風味，而在這個過程中由于微生物過度生長或者發酵蔬菜原料內部水分活度變化導致鹽濃度降低，造成鹵水變質等因素會對發酵蔬菜品質產生不利影響[6]，超聲可以加速鹽的轉運和溶解，加速這個發酵關鍵步驟的進行，已經在辣白菜的腌制過程中得到證實，同時超聲處理還能保持白菜的硬度和質構，保證食用口感[60]。

2.6 發酵香腸

超聲影響發酵香腸品質是通過對微生物代謝，以及蛋白和脂肪水解的調控綜合實現的。研究發現25 kHz、128 W 的超聲處理干制發酵香腸可提升發酵香腸中微生物的發酵性能，改善發酵香腸的適口性和風味，超聲處理改變了發酵香腸中游離氨基酸組成，增加了揮發性風味物質前體的含量，隨后風味前體物質通過特定化學反應產生令人愉悅的風味[61]。頻率為25 kHz 的超聲處理salami 香腸9 min 對香腸中乳酸菌和微球菌的抑制效果最好，同時超聲處理改變了salami 香腸的理化特性，能引起脂肪和蛋白氧化，其中亞鐵血紅素含量在超聲處理后發生變性，含量略有下降，而肌紅蛋白受超聲影響不明顯[62]。

2.7 醬

超聲處理可增加醬類食品中的生物活性物質含量并提升其品質[63]。超聲處理作為發酵劑的解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens）可以提高黃豆醬的發酵速率以及發酵后多肽的含量。研究發現超聲沒有增加菌株蛋白酶分泌量，而是促進菌株內生孢子萌發，使菌株在黃豆醬發酵中的延滯期縮短，加速了發酵過程從而促進水解[64]。低密度超聲處理可以改變發酵低鹽moromi 豆醬的風味，超聲頻率68 kHz（60 W/L/10 min/8 循環）可在較短時間顯著提高低鹽豆醬氨基酸的釋放，加速豆醬熟化過程。超聲能夠促進發酵劑米曲霉（Aspergillus oryzae）堿性蛋白酶分泌，暴露更多的蛋白酶活性位點；也縮小了底物粒子，進而提高底物與酶的結合幾率，使酶促反應效率提高；同時超聲處理改變了有機呈味物質的組成，組氨酸和谷氨酸的增加尤為明顯，使醬的口感更柔和、風味更令人愉悅[65]。在利用超聲改良醬類發酵食品的過程中，一定要注意選擇合適的超聲參數，尤其注意長時間超聲處理會對酶活產生不利影響[60]。

2.8 發酵谷物

超聲可以應用于發酵面制品生產，研究發現超聲輔助面團發酵可以顯著改善饅頭的硬度和體積，使其口感更好[66]。利用超聲輔助副干酪乳桿菌LUHS244（Lactobacillus paracasei LUHS244）混合發酵生產白面包，使面包品質、適口性以及功能上都有很大提升[67]。

2.9 其它

超聲還可用來輔助提取食品加工副產品發酵物中的功能物質，實現資源利用最大化和環境可持續發展。有研究證實超聲可以應用于輔助提取黃豆粉中的酶[68]，以及輔助提取芽孢液態發酵豆渣中的特殊功能多肽。研究發現超聲處理的頻率、時間、功率和強度會在不同程度上影響功能多肽和其它可溶性蛋白的產率、結構和功能。超聲強度0.08 W/mL、頻率33 kHz 和處理時間1 h 與沒有經過超聲處理的發酵豆渣樣品相比，由于特定超聲頻率的處理增大了胞內、胞外物質轉化以及酶和底物的交換效率，其中多肽和可溶性蛋白含量分別提高了31.27%和18.79%；而當超聲時間延長，超聲的穿孔能力增加，相應的剪切力和渦流效應增加，較長時間超聲處理形成不可逆孔洞效應和熱效應導致微生物衰老以及死亡則會降低發酵產物產量，因此超聲處理1 h 比2 h 的多肽提取量高；傅里葉紅外光譜（Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）分析發現超聲處理后蛋白分子的結構發生改變，有去折疊現象，其中α 螺旋和β轉角數目減少，而β 片層和無規卷曲比例有所增加，原子力顯微鏡（Atomic force microscope，AFM）觀察到蛋白表面粗糙度增加；另外超聲還提升了多肽提取物的體外抗氧化性（羥自由基和DPPH自由基的清除能力）以及乳化穩定性[69]。這些改變都有助于功能性活性肽的開發。

總之超聲技術對發酵食品微生物和品質的影響受到操作參數（頻率、強度、作用時間、次數）、菌株類型以及發酵食品基質的影響，在不同條件下，超聲處理具有提高發酵速率，縮短發酵時間，控制發酵過程，減少過度發酵影響某些發酵食品品質，殺死腐敗或致病微生物，保證發酵食品的微生物安全性，保持益生菌的活性和益生功效，以及增加發酵食品中的生物活性物質并提高其營養和保健價值等功用。

3 影響超聲技術在發酵食品應用的非技術因素

為了超聲技術處理的發酵食品能夠大規模工業應用并成功走向市場，除了必要的技術支持，還需考慮消費者的心理因素（例如對超聲技術處理發酵食品的接受度等）。目前，一些消費者認為研究人員或者企業對超聲技術在內的一些新技術在食品工業應用的優勢有所夸大，并不希望傳統工藝被新工藝取代，更傾向于選擇傳統方式生產的發酵食品；也有消費者認為食用新技術處理的食品后會對健康產生負面影響。另外價格也是影響消費者接受度的一個非常重要的因素，需要生產商在加工成本和銷售價格之間尋找平衡[70]，同時在銷售策略的選擇上也有必要綜合考慮地區經濟因素，例如經濟比較發達地區的消費者可能更多的考慮安全性、口感，在經濟發達程度較低地區的消費者則會更傾向于考慮價格[71]，需要根據消費市場調研做出正確的產品定位和銷售策略。

4 展望

為了使超聲技術在發酵食品的工業應用中獲得預期效果，要充分考慮超聲處理的操作參數，發酵食品中的菌群特點，食物分子組分以及消費者的心理預期。在今后的研究中有以下幾個問題值得思考。

1）發酵食品種類繁多，由于不同發酵食品采用的原料和發酵劑不同，在選擇超聲技術時要充分考慮不同發酵食品自身的特點。

2）發酵底物對微生物的生長十分重要，目前超聲對益生菌生長影響的研究底物主要為改良的培養基或模擬食物底物，對真實發酵過程中底物對益生菌的影響機制還不是十分清楚，需側重探索在超聲處理條件下食物組分對益生菌生長和代謝的影響以及食物與微生物、微生物菌群之間的互作機制。

3）目前已經發現適當強度的超聲并不會完全殺死乳酸菌等益生菌株，處于這種狀態的菌株仍可以恢復很好的生長活性，而這種狀態下細菌的益生特性是否有新的變化，有待更深入和全面的研究數據的支持。

4）為探索超聲調控發酵從而改善發酵食品品質的潛在機制，可同時利用多種技術建立相關的表型、菌株代謝和發酵食品之間的關系網絡，從分子水平上系統性的解釋相關問題。