對微波干燥殺菌的工作機理

    微波是100MHz～100000MHz波段的電磁波，以微波殺菌的溫度場與電磁場相比較，電磁場是細(xì)菌致死的主要因素，特別是在較低溫度時。實驗給人們一種啟示，充分利用變化的電磁場將能獲得一種新的、在較低溫度下殺菌的手段和技術(shù)，開創(chuàng)既能殺菌又能保持食品風(fēng)味和品質(zhì)的有效殺菌途徑。一般而言電磁場殺菌是指104~1011Hz頻率段的電磁場。電磁場在殺菌過程中表現(xiàn)出來的“非熱因素成為細(xì)菌致死的主導(dǎo)因素”打破了常規(guī)加熱殺菌的格局，細(xì)菌欲生存而需抗?fàn)幍膶ο蟾臑椤半姶帕Α薄τ诿}沖電磁場殺菌的機理有多種假說。歸納起來，脈沖電磁的殺菌機理主要表現(xiàn)在以下兩個方面：電場作用：分子主要生物學(xué)的研究表明，生物體內(nèi)的大多數(shù)分子和原子是具有極性（等效電偶極子）和磁性（分子電流模型）的，因此外加電磁場必然會對生物產(chǎn)生影響或作用。在外加電磁場的作用下，電偶極子和分子電流會隨著電磁場的方向取向。在靜電磁場中，只是建立一個新的終極狀態(tài)；但在時變電磁場中，電偶極子和分子電流會隨著電磁場的變化而振動。顯然，不同強度分布的外加電磁場對不同生物的影響程度是不同的。醫(yī)學(xué)界在研究中發(fā)現(xiàn)細(xì)胞體在電磁場中有異常表現(xiàn)，典型的表現(xiàn)是對電磁波的應(yīng)答現(xiàn)象。這種生物應(yīng)答現(xiàn)象發(fā)生在遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)，生物體對滿足一定條件的電磁場的影響是非線性的，并表現(xiàn)出頻率特異性功能和功率特異性。效應(yīng)的能源有時來自生物系統(tǒng)內(nèi)部，外部電磁場只是起到觸發(fā)作用。細(xì)胞是最基本的生命單元，在細(xì)胞中，細(xì)胞膜是研究得最多的部分。每個細(xì)胞膜內(nèi)外都有一定的電位差，在外加電場的作用下，膜內(nèi)外的電位差會增大，通透性會增加，細(xì)胞發(fā)生滲透， 繼續(xù)適度處理，當(dāng)電磁場達(dá)到一定值（E>EO,H>HO）時，細(xì)胞膜就發(fā)生不可修復(fù)的破裂，這種現(xiàn)象稱為電穿孔。同時，由于電磁場是變化的，在極短的時間內(nèi)，電磁場的頻率、強度都會發(fā)生極大的變化，在細(xì)胞膜上產(chǎn)生振蕩效應(yīng)。不可逆的電穿孔和激烈的振蕩效應(yīng)能使細(xì)胞破裂，這種破裂導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)紊亂，從而達(dá)到殺死細(xì)胞的目的，進(jìn)而殺死細(xì)菌。電離作用:變化電磁場的介電阻斷性對食品的微生物具有抑制作用。在外加電磁場的作用下，食品空間中的帶電粒子將產(chǎn)生高速運動，撞擊食品分子，使食品分子分解，產(chǎn)生陰、陽離子，同時，電解質(zhì)電解出陰、陽離子。這些陰、陽離子在強電磁場的作用下極為活躍，穿過本來就已提高通透性的細(xì)胞膜，與微生物內(nèi)的生命物質(zhì)如蛋白質(zhì)、RNA作用，因而阻斷了細(xì)胞內(nèi)正常生化反應(yīng)和新陳代謝的進(jìn)行。另外，電磁場能夠使水分子的氫氧鍵斷裂，在水中生成過量的超氧陰離子自由基、過氧化氫及自由質(zhì)子。而過氧化氫有強烈的氧化作用，作用于生物分子，會破壞DNA，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。液體介質(zhì)中電離作用產(chǎn)生的臭氧同樣有強烈的氧化作用，能與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)發(fā)生一系列反應(yīng)。以上兩種作用的聯(lián)合構(gòu)成了殺死細(xì)菌體的主要因素。