正像物质颗粒微细到纳米级时会发生质的变化一样，液体压力达到几千个大气压时物质也会发生质的变化，例如：在超高压和高温条件下，石墨、叶蜡矿石及助溶剂能合成人造金刚石；在超高压的挤压下，无金属光泽的白磷由不导电变成能导电有金属光泽的黑磷；一些金属在超高压挤压下其导电、导热、屈服强度、弹性模量等物理性能和力学性能均发生变化；超高压聚合的乙稀具有优良的绝缘性和耐腐性。超高压在生物工艺过程中，也同样发挥非常重要的作用。根据以下原理，生物分子在超高压条件下，将发生变化。
1、生物分子在超高压作用下的变化
一般认为压力超过100Mpa就是超高压，在超高压条件下，生物体高分子立体结构中的氢键结合、疏水结合、离子结合等非共有结合发生变化，使蛋白质变性，淀粉糊化，酶失活，细胞膜破裂，菌体内成分泄漏，生命活动停止，微生物菌体破坏而死亡。蛋白质的氨基酸的缩氨结合、维生素、香气成分等低分子化合物是共有结合，在超高压下不会破坏、得以完整地保留。
大分子结构示意图
根据这个原理，一般情况下200-300Mpa病毒灭活；300-400 Mpa霉菌、酵母菌灭活；300-600 Mpa细菌、致病菌灭活；800-1000 Mpa芽孢灭活；低压下酶活性增强，超过400 Mpa酶失活；400 Mpa以上蛋白质三、四级结构破坏，发生不可逆变性；400-600 Mpa淀粉氢键断裂，并糊化。
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| 微生物超高压处理前后对照 |
2、 等静压工作原理
超高压生物处理的对象必须是富含水份的，并借助流体介质如水、油等进行压力传递。据帕斯卡定律，静止的理想的液体，它的压力传递具有以下三个基本性质：
·液压力总是垂直于任何受作用的表面。
·液体中各点的压力在所有的方向上都相等。
·在密闭的容器中，加在静液体的一部分上的压力，以相等的强度传给流体的所有其它部分。
将被处理物料放入封闭的容器中施加液体压力，则它在各个方向都承受相同的工作压力，所以称为等静压。
3、超高压的形成
根据帕斯卡定律，流体作用在平面上的力P等于液体压强p与承压有效工作面积F的乘积，即P=pF。当组成如图的系统时，则有
p2=p1 D2/d2
即小腔的工作压力p2,将大腔p1的压力放大了D2/d2倍。当P1为30Mpa，D为7500px2,d为1500px2,则p2可以产生750Mpa的超高压。
4、超高压条件下水的性质
一般情况下，水被看作为不可压缩的。但是，超高压条件下水的性质发生了变化，水分子距离缩小，密度增大，体积被压缩，温度升高，粘度增加，PH值降低。
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| 水的体积变化与压强的关系 | 压缩需要作的功(水) |
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| 绝热压缩的温度曲线 (水) | PH值随压力的变化 |
水在超高压作用下各参数变化曲线(PH,温度,体积,密度)
超高压的作用瞬时地、均匀地贯穿食品的所有部分，而不依赖它的尺寸、形状和食品成分。也不取决于包装的尺寸、形状和成分。超高压处理时，压缩的能量将提高介质或食品的温度，每100MPA大约升高3℃，这取决于食品的成分。例如食品中含有大量脂肪的奶油、干酪等，温度升的更高些。如果没有加热损失或保压时没有从压力容器外壁得到热量，释压时食品将恢复到原有的温度。
在强制压力的作用下，食品的体积减小，释压时发生相等的膨胀。因此，用于超高压处理食品的包装必须是柔性的，能适应压缩时体积的变化，并且能恢复原状，同时要求密封完好无损。
5、超高压生物处理的节能原理
与高温处理相比，超高压低温处理节省能源效果非常明显。从理论上分析，100L水加热到90℃需要热量293*105J，100L水加压到400 Mpa耗能仅为18.84*105J。两者都可以灭菌，但后者能源消耗仅为前者的1/15。实际运行时扣除各种因素的影响，至少节能80%以上。
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