根据微波杀菌多因素研究 结果证明，影响微波杀菌 的主要因素 主要因素有：微波输出 主要因素 功率照射时间、场强均匀 性、负载量、灭菌包装材 料、含湿量、物体大小和 协同剂等因素。
♪ 在其他条件固定不变的情况下，微波杀菌作 用随输出功率加大或照射时间延长而显著增 强，特别是在低功率区更为明显。如输出功 率由90 W 增加到320 W ，其杀菌速度可提高 20 倍。微波输出功率和照射时间直接反应了 微波杀菌的剂量强度并且在二者之间存在着 确定的交互作用关系。输出功率不变而延长 时间或时间不变增加输出功率都可以提高杀 菌速度、增强杀菌效果。
一、热效应 蛋白质、核酸等极性分子发生作用, 使极 性分子产生高速取向运动, 相互摩擦, 导致 内部温度急剧升高, 使微生物细胞内的蛋 白质、核酸等分子结构改性或失活, 对微 生物产生破坏作用。
微波加热过程是交变电磁场对物料中水、
在升温的同时,微波会使 细胞膜破裂并改变脂质 体的渗透性, 对微生物 细胞赖以与外界交换能 量和信息保持其正常生 态活动的离子通道产生 影响, 使微生物细胞出 现调节功能严重障碍, 达到灭菌的目的。
(4)细胞壁破碎, 蛋白质核酸等物质将渗透到 体外, 导致微生物死亡。细胞膜及细胞壁的 变化已被细胞显微结构分析得到证明。透射 电镜下观察, 微波处理后细菌菌体变形, 细胞 壁与细胞膜间隙增宽, 细胞壁表面出现褶皱 并部分模糊不清, 细胞浆内容物不均匀, 水分 含量降低到40%。
电镜一般划分为三个波段：分米波、厘米波 与毫米波。波长范围为lm到lmm，其对应频率从 300MHz到300GHz。为了避免对雷达、通讯、导 航等微波设备的干扰，目前很多国家采用工业、 科研、医疗专用频率，其中最常用的是2450MHz 最常用的是2450MHz 最常用的是 915MHz，一般使用连续波。用于消毒方面的 和915MHz 微波频率，国家统一规定为2450+50MHz和 915+25MHz。
此外, 微波具有
选择加热的特性, 对微生物的作用 要大于对微生物 生长介质的作用。
二、非热效应
其机制主要有以下几种: （1） 微生物对微波具有选择吸收性。食品主要 成分淀粉、蛋白质等对微波的吸收率比较小, 食 品本身升温较慢, 但其中的微生物一般含水分较 多, 介质损耗因子较大, 易吸收微波能, 使其内部 温度急升而被杀死。 （2）降低水分活度, 破坏微生物的生存环境。
♪ 有研究对微波杀菌机制进行了完整 科学的表述：以热效应为主，非热 以热效应为主， 以热效应为主 效应为辅， 效应为辅，掌握和控制微波灭菌的 操作条件参数等一系列综合因素作 用的结果。
微波的快速杀菌是综 合因素作用的结果， 由于微波本身的固有 特性，其杀菌作用可 变因素多，认识和控 制影响微波杀菌的因 素是确保杀菌效果的 关键。
（3）对细胞膜的影响: 在高频微波场下电 容性结构的细胞膜 将会被击穿而破裂, 而温度不会明显上 升; 细胞膜发生机械 损伤, 使细胞内物质 外漏, 影响细菌的生 长繁殖;
微波电磁场感应的离子 流会影响细胞膜附近的 电荷分布, 影响离子通道, 导致膜的屏障作用受到 损失, 产生膜功能障碍, 从而干扰或破坏细胞的 正常新陈代谢功能, 导致 细菌生长抑制、停止或 死亡。
微波的这些特性使其在 农业、食品、医疗卫生 等领域得到重要应用。 根据其可提供快速加热 的特性, 微波在食品工业 中主要应用于加热、干 燥、解冻回温、杀菌、 焙烤、膨化、成分萃取 等领域。
对于食品加工, 在保证 食品安全(货架寿命和 品质)的前提下如何最 大限度保留食品的营 养成分、风味物质和 质地正是其主要研究 目标。
微波杀菌机理有热效应和非热效应两 微波杀菌机理 种。 非热力效应是指在温度没有 一方面, 生物体接受微波辐射后,细胞所 明显变化的情况下, 微波 发生的生理、生化和功能上 的能量会转换成热, 产生热效应。 的变化,又称生物效应。 另一方面, 生物体与微波作用会产生复 杂的生物效应, 即非热效应。
热效应是指进入生物系统的 电磁能转化为热能所引起的 生物效应，是由分子热运动 产生的效应，表现为生物体 的温度逐渐上升。
♪ 由于灭菌设备存在死 ♪ 微波作为一种物 理因子，它可以 角，若在灭菌时表现 与多种化合物起 出加热不均匀，就会 到协同杀菌作用 存在所谓“冷点”， 。可以根据微波 在“冷点”处，微生 灭茵要求，借助 物可能存活，消毒效 于协同剂来改善 果可重复性不好。 微波消毒效果。
♪ 研究结果还证明，不同种类微生物对微波 的抵抗力变化规律与普通加热灭菌的变化 规律相似；细菌芽抱对微波抵抗力最强， 真菌、结核杆菌与其他细菌繁殖体接近； 有机物对微波杀菌在一定范围内基本无影 响；微波对在同一包装内不同性质表面上 微生物杀灭效果相同。
♪ 水是微波最好的吸收材料，是微波杀菌的必要 条件，所以灭菌物品含水率对消毒效果有明显 影响，具有三层意义： （1）不含水分的材料难以用微波灭菌已被大量 研究所证实。如将细菌芽孢经过脱水处理微波照 射很难将其杀灭。（2）含湿率可因微波输出功 率大小和照射时间长短而最佳范围不同。（3） 在其他条件不变情况下，含湿率过高使消毒效果 下降。
（5）从生物学角 度上讲, 微波导致 细胞内DNA 和 RNA结构中的氢键 松弛、断裂和重新 组合, 诱发基因突 变, 染色体畸变等, 从而中断细胞的正 常繁殖能力。
（6）偶极分子 旋转和在交互电 场中趋向线形排 列, 从而引起蛋 白质二级、三级 结构的改变, 导 致细菌微生物死 亡。
蛋白质二级结构
微波是一种频率高、波长短的电磁波，按其波
微波具有如下四个基本 基本 特点：频率高；波长短； 特点 穿透；量子特性。从消毒 方面，微波具有节能、选 择性强、作用快速、杀菌 谱广、作用温度低的特点。
会产生显著的反 射和直线传播、 电场的振荡周期 极短、穿透能力 强、与物质相互 作用会产生特定 效应等。
微波杀菌技术
杀菌 机理 影响 因素
概述
概述
微波技术在食品工业领域的应用可追溯 到二十世纪四十年代末, 美国雷声公司的 Percy Spencer 博士在雷达试验中偶然发现 袋里的糖果因泄露的微波作用而发热融 化, 提出把当时主要用于军事上的微波技 术应用于食品物料的加热。
1954年，Percy Spencer 博士申请了微波 加热技术的第一个专利； ♪ 1955年，美国泰潘公司向市场推出了 第一台微波炉； ♪ 我国从80年代初开始生产微波炉，已 发展有家用微波炉、工业微波炉等系列 产品接近或达到世界先进水平。
♪ 负载是指置于微波场中的有损耗介质，通 常指消毒物品。负载量的变化可影响杀菌 效果已在多因素研究中已得到证实。以水 负载实验结果为例，其他条件不变，微波 灭菌器内随水量增加微波杀菌速度明显减 慢，水量由200g 增加到1kg，杀菌速度降 低1 倍以上。
负载量增加微波场中细菌芽孢死亡曲线
♪ 微波杀菌对包装材料的依赖性是任何消毒方法 这种现象可能是因 所不具有的特性之一。灭菌物品的包装材料不 为密封隔热包装可 仅需要能无阻留地透过微波和防止微生物的透 防止热扩散，充分 人而且需要防止热量扩散。研究证明，棉布包 发挥热效应作用， 表层污染的细菌要比包中心部位污染菌难以杀 明显改善包内外灭 灭，杀菌速度相差4 倍。若用不透气的塑料膜 菌的均匀性。 把棉布包进行密封包装可使内层和表层的消毒 效果一致。 原因
微波杀菌是当代一类崭新 微波 的技术, 它加热时间短、升 温速度快、杀菌均匀, 既有 利于保持食品功能成分的 生理活性, 又有利于保持原 料的色、香、味及营养成 分, 而且无化学物质残留, 安全性提高。
因此, 关注微 波杀菌技术对 于提高食品杀 菌效果和提高 杀菌后食品的 质量有重要的 意义。
杀菌机理