食品微波加工中的非热效应分析

黄佳田

（湖南省长沙市南雅中学，长沙 410129）

食品微波加工中的非热效应分析

黄佳田

（湖南省长沙市南雅中学，长沙 410129）

食品微波加工是利用微波能够产生热能的原理，使食物的分子结构发生变化。在全封闭状态下，微波以光速渗入物体内部，由于电子、离子的移动或缺陷而被吸收，随即转变成热量。在反应过程中，食物中的粒子发生变化，相互碰撞之后变得杂乱无章，从而达到食品加工的目的。

食品微波加工；非热效应；分析

利用微波对食品进行加工在我们的生活中已经十分常见，微波能够产生热能，使食物的分子结构发生变化，从而达到食品加工的目的。这一加工过程大大降低了热损失，减少了加热时间，可达到快速加热与节能的目的。

微波作为高极电波，可以电离出氧分子、水分子、二氧化碳分子和氮分子等，并且可以形成自由基和自由离子，所以微波对无机化学反应有增强的作用。而在有机化学中，微波的应用也是非常广泛的，这是因为微波能够使反应物更加深入地与水分子融合在一起，在微波加热水和酒精混合物的过程中，产生出更多的葡萄糖，这不仅仅是热效应的作用，也是非热效应的作用。总之微波可以加速化学反应的发生，也可以影响化学反应的速度，非热效应加强了微波作用下的动能学。

1　微波对微生物的非热生物效应

在电磁波的作用下，即使食物不会显著升温，但是食物中的机理也会发生显著变化，微生物在微波场中的反应也是如此。按照传统的生物学理论来讲，一个细胞被破坏，是因为外力对细胞膜产生了作用，细胞膜受损之后，细胞将很难存活。但是最新的微波非热效应理论认为，细胞分子组成了离子通道，在高强频率的微电波中，这样的通道作用会受到影响，水分和养分将不能通过通道传到细胞内部，这样就会直接导致细胞的死亡。这跟传统加热对细胞产生的影响完全不同，蛋白质分子在高频微波场中被激化得十分严重，相互碰撞摩擦严重，产生热量的同时更进一步引起了蛋白质的变性。

虽然在微波非热效应中存在各种各样的争议，但是大家能够达成共识的是微波的热效应与非热效应最大的区别在于温度的不同。与高温杀死细胞相比，非热效应是通过改变细胞结构、蛋白质分子受损以及生物酶的转化，在低温状态下完成杀菌，是食物微波加热的又一新突破。微波的非热生物效应包括以下几个方面：第一，微波使细胞膜附近的荷电位发生变化，直接影响细胞的离子通道，进而影响细胞正常的新陈代谢，最终导致死亡。第二，即使微波没有能量直接作用于细胞大分子，但是它能够作用于组成大分子的内部结构，这些结构的断裂和重组直接导致了组成细胞的蛋白质发生变性等变化，进而使大分子遭到不可逆转的伤害。第三，细胞吸收微波的能量之后，不可避免地带来小分子的剧烈碰撞和震动，这种碰撞和震动甚至使小分子变

2　脉冲微波的非热生物效应

脉冲微波是区别于电磁微波的一种新微波，现阶段在生物杀菌领域已经得到了广泛的应用。它的工作原理是将脉冲微波作用在细胞膜上，在微波作用下，细胞膜会产生穿孔，这种穿孔使得细胞膜变得非常薄透。在脉冲微波非常强的环境中，这种穿孔会变得非常迅速并且产生不可逆的效果。同时，在这种穿孔中，脉冲微波会产生较强的电压，这种电压作用在生物体上面，产生的破坏力也是巨大的。

脉冲微波有着非常明显的优势，那就是功率低、耗能小、杀菌效率高，但是由于脉冲微波对细胞以及周边环境的作用较大，对微波发生环境的要求也很高，因此无疑加大了脉冲微波的使用成本。所以，如何降低成本，使脉冲微波进一步为生活服务，是科学家们要进一步研究的课题。

3　食品微波加工中非热效应的应用特点

第一，非热效应的食品加工有保鲜、快速、高效的优点，且加热时间短，杀菌均匀，营养成分损耗少，与其他食品加工方法相比，有着很多不能比拟的优势。第二，杀菌的安全性高。非热效应是通过改变食物中分子内部的变化，从而产生一定的能量以达到食品加工的目的。与化学加工相比，没有更多化学成分的残留，与辐射加工相比，没有更多的辐射污染。第三，非热效应的食品加工操作简单，同时能够节省能源，与热效应相比，能够保护微波设备，这也是非热效应的一大特点。

总之，微波处理食品加工已经成为日常生活中不可缺少的环节。非热效应有着很多热效应不能够比拟的优势，例如可以让食品保鲜、加工高效，甚至是减少能量损耗、延长设备寿命等。如何进一步开发微波的非热效应，使其在食物加工中的作用更加显著，还需要我们进一步的研发。

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Analysis of Non-thermal Effect inMicrowave Processing of Food

HUANGJia-tian
（Changsha Nanya Middle School ofHunan,Changsha 410129,China）

Microwave processing offood can change molecular structure of food by the use of heat energy that microwave produced.In the whole sealing state，microwavepenetratesinto the object with the speed of light，and is absorbeddue to the movement or defects of electrons and ions，then converted into heat.During the reaction，particles of food changed and became disorganized after colliding with each other，so as to achieve the purpose offood processing.

Microwave processingoffood；Non-thermal effect；Analysis

TS201.3

A

1674-8646（2015）12-0134-02

2015-08-16得畸形或者结构异常，最终导致大分子功能的异常和变化。第四，在微波的作用下，生物大分子被电离出大量的电子和离子，这个过程使生物本身出现了大量的变化，生物活性也随之发生变化。同时微波改变了细胞赖以生存的水环境，这也是导致细胞死亡的重要原因。