微波杀菌技术机理

杀菌是食品加工的一个重要操作单元。传统的巴氏杀菌并不能将食品中一些耐热的芽孢杆菌全部杀灭,同时加热会不同程度地破坏食品中的营养成分和食品的天然特性。微波杀菌设备是新型杀菌技术之一,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具有重要的意义

微波杀菌机理

微波杀菌机理有热效应和非热效应两种。一方面,生物体接受微波辐射后,微波的能量会转换成热,产生热效应;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

食品中的水分、蛋白质、脂肪、碳水化合物等都属于或接近偶极分子。偶极分子微波杀菌技术 杀菌是食品加工的一个重要操作单元。传统的巴氏杀菌并不能将食品中一些耐热的芽孢杆菌全部杀灭,同时加热会不同程度地破坏食品中的营养成分和食品的天然特性。微波杀菌是新型杀菌技术之一,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具有重要的意义(600) 8.4.1微波杀菌机理 微波杀菌机理有热效应和非热效应两种。一方面,生物体接受微波辐射后,微波的能量会转换成热,产生热效应;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

食品中的水分、蛋白质、脂肪、碳水化合物等都属于或接近偶极分子。偶极分子吸收微波能后,会发生极化,极化后在电场中获得动能并不停移动,相互之间发生碰撞,不断将动能转化为热能。偶极分子在高频电场中1秒钟内可进行上亿次的转向“变极”运动,使分子之间产生强烈的振动,引起摩擦发热。微波作用于食品使食品表里同时加热,通过热传导共同作用与微生物,使其快速升温导致菌体蛋白质变性,活本死亡,或受到干扰无法繁殖。还可导致细胞膜破裂,使生理活性物质变形而失去生理功能,从而杀灭细菌繁殖体、霉菌及其孢子。

非热效应

微波非热效应是指生物体内部不产生明显的升温,却可以产生强烈的生物效应,使生物体内发生各种生理、生化和功能的变化,导致细菌死亡,达到杀菌目的。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。

(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产生电击穿而破裂,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。

(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%。

(5)以生物学角度上讲,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。 有学者已从理论上分析了非热效应存在的合理性。电磁场中,偶极分子将发生旋转,趋向线形排列,此过程中会形成电子流。电流的大小与微波频率成正比。当电流足够大时,足够大数量的可以穿过膜的带电离子或分子便有引起生物效应的潜力。