微波设备在食品杀菌与保鲜中的应用

微波技术作为一种现代高新技术，正日益受到重视。微波是指波长在1mm-1mm，频率在300MHz-30GHz之间的电磁波。我国规定和常用的频率有915MHz和2450MHz。

微波杀菌主要使食品中的微生物在微波热效应和非热效应的作用下，使其内部的蛋白质和生理活性物质发生变异或破坏，从而导致生物体生长发育异常，直至死亡。

1.1热效应理论：微波是一种电磁波，可产生高频电场。当微波设备的微波进入介质内部时，介质内部的极性分子，如水、蛋白质及核酸等随着电磁场的频率不断改变极性方向，使分子来回剧烈转动，相互摩擦产生热。由于电磁场频率很高（如常用的微波炉频率为2450MHz，相当于使水分子在1s内发生180度来回转动24.5亿次），导致介质温度急剧升高，微生物体内的蛋白质、核酸等极性分子变性，从而达到杀菌效果。

1.2微波设备非热效应理论：细菌、酵母菌等微生物都是由水、蛋白质、碳水化合物、脂肪和无机物等复杂化合物构成的一种凝聚态物质。其中水是生物细胞的主要成分，含量为75%^-85%，细菌的各种生理活动都有水参加，如细胞的生长繁殖过程，对各种营养物质的吸收，细胞质的扩散、渗适及吸附等。在一定微波场的作用下，食品中的菌体也会因自身水分的极化而同时吸收微波能升温。由于它们是凝聚态介质，分子间的强作用力加强了微波能的能量转化，从而使体内蛋白质、核酸等物质同时受到无极性热运动和极性转变两方而的作用，使其空间结构变化或破坏而导致变性。蛋白质变性后，其溶解度、粘度、膨胀性、渗适性及稳定性都会发生明显变化，从而使细胞失去生物活性。1966年，Olsen等人揭示了微波对镰刀毒芽抱的非热效应，提出了微波菌的非热效应理论。此后，许多研究人员展开类似研究，出现了不同的解释模型。

1、微波设备对食品的杀菌作用：国外利用微波设备的微波杀菌已应用于食品工业生产，如日木的磨菇小包装，荷兰和美国的熟食品蔬菜、饮料小包装，句牙利的方便食品，都经过微波杀菌后在市场上流通。国内用微波对食品杀菌也有了初步研究。有研究者对啤酒采用中高功率杀菌后，菌落总数小于14个/mL，大肠菌群未检出，都符合国标UB 4927-85（菌落总数和大肠菌群数分别小于50和3个/mL）。有人用微波照射月饼，研究对霉菌的杀灭作用。结果表明，在实验条件下，经微波照射30s，温度仅升高54.4℃，根木达不到霉菌的热致死点（一般蚕菌的热致死点为62.5均但对毒苗的杀灭率已达70%，这说明微波杀菌除热效应外，应有非热效应存在，许多文献都支持上述观点，其他研究者在实验中也证实了上述结论，经微波照射2min，对曲毒的杀灭率达100%，对青毒的杀灭率达99.99%，同时，微波设备的微波具有作用时间短，升温快和杀菌效果好的优点。陈新生曾利用微波对鱼丸、鱼片、柔鱼、酱油、香肠、牛肉干、火腿、及糕点等数十种物料进行广泛地试验，并根据食品的介电常数、含水量，确定其杀菌时间、功率、密度等工艺参数，得到了食品物料的介电机理及在微波场中升温的理论模型，证实了微波对食品灭菌具有一定的非热作用。后来，其它研究者还发现，蕾油经微波处理后，可以抑制霉菌的生长及杀灭肠道致病菌，但对氨基酸态氮无破坏作用。此外，用微波设备的微波对牛奶杀菌消毒后，细菌和大肠杆菌数完全达到卫生标准要求，不仅营养成份保持不变，而目脂肪球直径变小，提高了产品的稳定性，有利于人体消化和吸收。