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微波滅菌主要靠生物效應和熱效應。
細菌與任何生物細胞一樣，是由水、蛋白質、核酸、碳水化合物、脂肪和無機物等複雜化合物構成的一種凝聚態介質。其中水是生物細胞的主要成分，含量在75～85%。各種生理活動都必須有水參與，而細菌的生長繁殖過程，對各種營養物的吸收是通過細胞膜的擴散、滲透和吸附作用來完成的。
微波對細胞的生物效應是微波電場改變細胞膜斷面的電位分布，影響細胞膜週圍電子和離子濃度，從而改變 細胞膜的通透性能，造成細胞營養不良，不能正常新陳代謝，細胞結構功能紊亂，生長發育受到抑制而 。微波的熱效應是菌體由於吸收微波能升溫。從而使細菌體內蛋白質同時受到無極性熱運動和極性轉動兩方面的作用，使其空間結構變化或破坏，而使蛋白質變性。蛋白質變性后就失去生物活性。
微波殺菌與高溫殺菌相比，有以下特點：
①殺菌溫度低，速度快，②物體能內外整體殺菌，③不破坏物體原有的營養成份、色澤、口感和天然風味。
微波爐殺菌與冰凍保鮮的區別：微波爐殺菌是把細菌殺死，消滅掉。而冰箱的保鮮呢？是抑制細菌的滋生繁殖，兩種有質的區別。
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