食品微波杀菌的作用机理

    食品微波杀菌机理包括热效应和非热效应两方面。

    1．微波能的热效应

    微波作用于食品时，食品表层和内部同时吸收微波能，温度升高。食品中污染的微生物细胞在微波场作用下，其分子也被极化产生高频振荡，产生热效应。温度的快速升高使菌体内蛋白质结构发生变化，从而失去生物活性，使菌体死亡或受到严重干扰而无法繁殖。

    2．微波能的非热生化效应

已有不少***微波对微生物的致死确实存在非热效应。微波的作用可使微生物生命代谢活动中的大量电子、离子和其它带电粒子的生物性排列组合状态和运动规律发生改变，造成微生物的生理活性物质发生变化。同时，电场也会使细胞膜附近的电荷分布改变，导致膜功能障碍，使微生物细胞的正常代谢功能受到干扰和破坏，使微生物的生长受到抑制，甚至停止生长或死亡。微波能还能使微生物生存所必须的水分活度降低，破坏微生物的生存环境。微生物细胞内的DNA和RNA吸收微波能后，会造成分子结构中的氢键松驰、断裂和重新组合，诱发基因突变，染色体畸变，从而中断微生物细胞的正常繁殖。

这样，在微波辐照使食品温度升高的热效应和蛋白质分子变性后失去生物活性的非热效应双重因素共同作用下，细菌、酵母菌等微生物将在短时间内被杀死，而且食品的色、香、味和营养成分并未因此受到损失。

（三）微波萃取的原理

由于微波的频率与分子转动的频率相关连，所以微波能是一种由离子迁移和偶极子转动引起分子运动的非离子化辐射能。当它作用于分子上时，促进了分子的转动运动，分子若此时具有一定的极性，便在微波电磁场作用下产生瞬时极化，并以 2 4. 5亿次 / s的速度做极性变换运动，从而产生键的振动、撕裂和粒子之间的相互摩擦、碰撞，促进分子活性部分 (极性部分 )更好地接触和反应，同时迅速生成大量的热能，促使细胞破裂，使细胞液溢出来并扩散到溶剂中。

传统热萃取是以热传导、热辐射等方式由外向里进行，而微波萃取是通过偶极子旋转和离子传导两种方式里外同时加热，微波热萃取和传统热萃取相比，微波萃取具有以下特点：

a.       质量高，可有效地保护食品中的功能成分；

b.       产量大；

c.       对萃取物具有高选择性；

d.       省时 (30 s～1 0 min)；

e.       溶剂用量少 (可较常规方法少 50 %～90 % )；

f.        低耗能。

三微波技术在食品工业中的应用

（一）微波加热技术在食品工业中的应用

1　微波加热用于烹调食品

利用微波烹调食品有利于保持食品中的营养成分和风味。无论用哪种烹调方法，只要烹调时间短而所用水量又少，则其维生素Ｃ的保存率就高。

在美国、日本的食品市场上微波食品的种类十分繁多。其中美国是世界上家用微波炉普及率的国家，其微波食品的生产和销售量***。但以冷冻类预制食品中的冷冻蔬菜，包括多种煮熟并配有调料的混合蔬菜和冷冻调理食品的产量，发展速度最快。主要品种有蔬菜、馅饼，各种面包及点心用的生面团。目前，美国有 2 0 0多家企业共生产 3 0 0多种在包装上标明“微波”标签的微波预制食品。产品涉及耐贮存的精制菜肴、预制汤类、冷藏小包装速食小菜、蔬菜、配菜 ,各种餐后甜食、冷冻快餐、薄烤饼、炸土豆食品、脆花生等。

我国台湾省市场上销售的微波加热和烹调食品也有3 0多种，包括主食类炒饭、烩饭、炒面、水饺、春卷、烧卖、馒头、胡椒牛肉、扣肉、鸡丁、牛肉汤面、海鲜煲、牛肉煲、沙拉和葱油派等。

2　微波加热用于焙烤食品

微波用于焙烤食品，如面包、甜面包圈的烤制时，不仅使产品质量大为改善，而且可缩短生产时间，延长产品的货架期。微波一方面快速杀灭面粉中α-淀粉酶活性，用该面粉烤制面包，其内芯不粘牙；另一方面，微波加热促进生面团中酵母繁殖而醒发面团，利用醒发的面团制成的食品结构均匀，有咬劲。

3 微波加热用于解冻食品

深度冻结的物料需解冻后才能进一步加工，尤其是大块冷冻食品原料。在传统的加工方法中，冷冻食品物料的解冻过程是个费时费力的过程。微波解冻使温度回至 0℃左右，具有解冻时间短，风味、鲜度、营养成分保持***，无污水排放，工作环境整洁等优点。适用于分割肉冻块、鱼、蛋粉冻块的解冻以及快速熔化的巧克力、油脂等。另外，为了解决低于零度的物料水分测量难题，可将微波解冻与水分测量装置组合用来测量低于零度的粮食等的含水率。

（二）、微波干燥技术在食品加工业中的应用

微波干燥技术对固体饮料、糕点、粮食、药材等进行快速干燥的应用范围很广，目前应用成果层出不穷。日本采用 2450 MHz/ 16×5Kw微波干燥设备生产出膨化干燥蛋黄粉。美国研制出 915MHz/ 60 Kw的通心面微波干燥机。法国国际微波公司的 2 450 MHz/48Kw的微波真空干燥设备用于速溶桔粉生产，产品不仅保持了桔汁原有的色、香、味，而且由于干燥温度低，保留的 Vc是其它方法不可能达到的。日本在进行紫菜干燥时，以微波作为最终干燥手段，缩短了加热周期，同时提高了产品质量。美国加州州立大学与某公司合作将微波真空干燥技术应用于生产能保持原有形状不变的脱水葡萄，这种葡萄具有新鲜葡萄原有的风味、色泽，而维生素 B2 和 C的含量为新葡萄的3～ 4倍。国外把微波干燥与热风干燥相结合对粮食进行干燥处理，结果表明，干燥温度大大降低，且干燥时间明显减少，仅为热风干燥法的十分之一，对小麦蛋白质量、出粉率均无影响。

国内在微波干燥技术应用方面的研究成果也很多。目前，国内科研人员已经把微波干燥技术应用于蘑菇类、蔬菜类的干燥加工；应用于药材如天麻、当归、党参、人参、鹿茸等的深加工；应用于营养保健食品如人参精、花粉、蜂王浆等制造业；应用于肉类加工如牛肉干、鸡肉丝等的干制以及其它食品的干制加工中。

目前，很多农产品如茶叶、谷物、蔬菜、水果、大豆等都已成功应用了微波干燥，并取得了***的经济效益；与此同时，农产品微波干燥机理的研究也比较活跃，如谷物干燥方面，国内外研究较多的有玉米、水稻、小麦、油菜籽和大豆等，这势必会促进农产品微波干燥的发展。

（三）微波杀菌工艺在食品加工业中的应用

由于食品防腐剂的使用要求相当严格，在食品中不添加防腐剂就可大大延长保鲜期的微波杀菌技术的应用越来越广泛。瑞典、德国、丹麦和意大利等国使用微波对切片面包杀菌、防霉、保鲜，已达到工业化生产程度，我国的一些食品生产企业也开始将微波杀菌技术应用到部分食品的加工、运输、贮藏及销售中。

微波杀菌可以在食品包装前进行也可以在包装后进行。采用包装后对食品进行微波杀菌时，由于食品接受微波能后升温并产生蒸汽，压力过高时会胀破包装容器（袋），因此，包装后的食品微波能杀菌过程应在加压下进行，或将包装好的食品置于加压的玻璃容器内进行微波杀菌处理。

微波食品杀菌机在食品生产中，最难控制的一个问题就是微生物二次污染问题。用高温加热或微波杀菌，可有效杀灭食品中的细菌等微生物；但许多经高温处理的糕点等食品在出厂后不久，仍出现了微生物超标、发霉变质的问题。　　

　　徐俊龙先生认为，发生这种问题的主要原因是在冷却和包装环节，食品被空气中的微生物二次污染。因为，原料被加工为半成品时，经过了高温或微波杀菌，腐败性微生物等基本被杀灭。但许多经高温处理的食品在冷却和包装环节，还是与车间内的空气直接接触；如果车间空气中含较多的微生物，则这些微生物会附着在食品表面，再次污染食品，将导致食品在日后的贮藏过程中变质。　　

　　食品菌落总数超标、产品保质期内霉变等安全质量问题，经常困扰中小食品企业。为保障食品质量、提高市场竞争力，中小食品企业可采用动态空气消毒设备；这种动态消毒设备在在工人上班时开机、过程中持续杀菌不允许关机，工人下班后同步关机。让食品加工环境消毒由臭氧、紫外线及***喷洒等静态杀菌时代走向NICOLER动态杀菌时代，在食品行业有着广阔的空间。目前已经开发出对蛋粉，蛋黄粉，瓜子仁等食品灭菌机。