食品微波加工中的非熱效應分析

黃佳田

（湖南省長沙市南雅中學，長沙 410129）

食品微波加工中的非熱效應分析

黃佳田

（湖南省長沙市南雅中學，長沙 410129）

食品微波加工是利用微波能夠產生熱能的原理，使食物的分子結構發生變化。在全封閉狀態下，微波以光速滲入物體內部，由于電子、離子的移動或缺陷而被吸收，隨即轉變成熱量。在反應過程中，食物中的粒子發生變化，相互碰撞之后變得雜亂無章，從而達到食品加工的目的。

食品微波加工；非熱效應；分析

利用微波對食品進行加工在我們的生活中已經十分常見，微波能夠產生熱能，使食物的分子結構發生變化，從而達到食品加工的目的。這一加工過程大大降低了熱損失，減少了加熱時間，可達到快速加熱與節能的目的。

微波作為高極電波，可以電離出氧分子、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離子，所以微波對無機化學反應有增強的作用。而在有機化學中，微波的應用也是非常廣泛的，這是因為微波能夠使反應物更加深入地與水分子融合在一起，在微波加熱水和酒精混合物的過程中，產生出更多的葡萄糖，這不僅僅是熱效應的作用，也是非熱效應的作用。總之微波可以加速化學反應的發生，也可以影響化學反應的速度，非熱效應加強了微波作用下的動能學。

1　微波對微生物的非熱生物效應

在電磁波的作用下，即使食物不會顯著升溫，但是食物中的機理也會發生顯著變化，微生物在微波場中的反應也是如此。按照傳統的生物學理論來講，一個細胞被破壞，是因為外力對細胞膜產生了作用，細胞膜受損之后，細胞將很難存活。但是最新的微波非熱效應理論認為，細胞分子組成了離子通道，在高強頻率的微電波中，這樣的通道作用會受到影響，水分和養分將不能通過通道傳到細胞內部，這樣就會直接導致細胞的死亡。這跟傳統加熱對細胞產生的影響完全不同，蛋白質分子在高頻微波場中被激化得十分嚴重，相互碰撞摩擦嚴重，產生熱量的同時更進一步引起了蛋白質的變性。

雖然在微波非熱效應中存在各種各樣的爭議，但是大家能夠達成共識的是微波的熱效應與非熱效應最大的區別在于溫度的不同。與高溫殺死細胞相比，非熱效應是通過改變細胞結構、蛋白質分子受損以及生物酶的轉化，在低溫狀態下完成殺菌，是食物微波加熱的又一新突破。微波的非熱生物效應包括以下幾個方面：第一，微波使細胞膜附近的荷電位發生變化，直接影響細胞的離子通道，進而影響細胞正常的新陳代謝，最終導致死亡。第二，即使微波沒有能量直接作用于細胞大分子，但是它能夠作用于組成大分子的內部結構，這些結構的斷裂和重組直接導致了組成細胞的蛋白質發生變性等變化，進而使大分子遭到不可逆轉的傷害。第三，細胞吸收微波的能量之后，不可避免地帶來小分子的劇烈碰撞和震動，這種碰撞和震動甚至使小分子變

2　脈沖微波的非熱生物效應

脈沖微波是區別于電磁微波的一種新微波，現階段在生物殺菌領域已經得到了廣泛的應用。它的工作原理是將脈沖微波作用在細胞膜上，在微波作用下，細胞膜會產生穿孔，這種穿孔使得細胞膜變得非常薄透。在脈沖微波非常強的環境中，這種穿孔會變得非常迅速并且產生不可逆的效果。同時，在這種穿孔中，脈沖微波會產生較強的電壓，這種電壓作用在生物體上面，產生的破壞力也是巨大的。

脈沖微波有著非常明顯的優勢，那就是功率低、耗能小、殺菌效率高，但是由于脈沖微波對細胞以及周邊環境的作用較大，對微波發生環境的要求也很高，因此無疑加大了脈沖微波的使用成本。所以，如何降低成本，使脈沖微波進一步為生活服務，是科學家們要進一步研究的課題。

3　食品微波加工中非熱效應的應用特點

第一，非熱效應的食品加工有保鮮、快速、高效的優點，且加熱時間短，殺菌均勻，營養成分損耗少，與其他食品加工方法相比，有著很多不能比擬的優勢。第二，殺菌的安全性高。非熱效應是通過改變食物中分子內部的變化，從而產生一定的能量以達到食品加工的目的。與化學加工相比，沒有更多化學成分的殘留，與輻射加工相比，沒有更多的輻射污染。第三，非熱效應的食品加工操作簡單，同時能夠節省能源，與熱效應相比，能夠保護微波設備，這也是非熱效應的一大特點。

總之，微波處理食品加工已經成為日常生活中不可缺少的環節。非熱效應有著很多熱效應不能夠比擬的優勢，例如可以讓食品保鮮、加工高效，甚至是減少能量損耗、延長設備壽命等。如何進一步開發微波的非熱效應，使其在食物加工中的作用更加顯著，還需要我們進一步的研發。

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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得畸形或者結構異常，最終導致大分子功能的異常和變化。第四，在微波的作用下，生物大分子被電離出大量的電子和離子，這個過程使生物本身出現了大量的變化，生物活性也隨之發生變化。同時微波改變了細胞賴以生存的水環境，這也是導致細胞死亡的重要原因。