微波熱效應(yīng)

微波熱效應(yīng)

    早期認(rèn)為，微波對(duì)細(xì)菌的作用主要以“熱效應(yīng)”為主，其依據(jù)是某些菌經(jīng)微波輻照后溫度迅速上升，致使微生物大量死亡，而一旦控制溫度的升高，微波的滅菌作用即不明顯。而近年的研究則表明微波的生物效應(yīng)不僅有熱效應(yīng)，同時(shí)還存在非熱效應(yīng)，是熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)綜合作用的結(jié)果。

熱效應(yīng)是指進(jìn)入生物系統(tǒng)的電磁能轉(zhuǎn)化為熱能所引起的生物效應(yīng)，是由分子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的效應(yīng)，表現(xiàn)為生物體的溫度逐漸上升。微波由空間直接向生物體輻射，因生物體內(nèi)部含有導(dǎo)電程度不等的各種體液、極性生物分子、電解質(zhì)離子以及非極性分子等(相當(dāng)于一個(gè)復(fù)雜的電阻電容組合體)，在微波輻射電磁場(chǎng)的作用下，非極性分子被極化成偶極子；這些被極化成的偶極予、極性分子、電解質(zhì)離子等，將由無規(guī)律的排列變成沿電場(chǎng)方向排列，并隨交變電場(chǎng)方向的變動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，可與周圍粒子發(fā)生碰撞、摩擦；微波頻率高，其交變電場(chǎng)的方向變動(dòng)很快，這種取向運(yùn)動(dòng)使偶極子、體內(nèi)帶電膠體顆粒、電解質(zhì)離子與周圍介質(zhì)產(chǎn)生快速振蕩摩擦而產(chǎn)熱。因此微波加熱與其他加熱方式不同，不是從外到內(nèi)傳熱，而是內(nèi)外同時(shí)受熱。微波能達(dá)到的地方，吸收介質(zhì)均能吸收微波并很快將微波轉(zhuǎn)化為熱能，致使微生物死亡。

Goldblith等用傳統(tǒng)的加熱方法和2450 IVIHz的微波照射處理大腸桿菌和枯草桿菌芽胞懸液。提出微波輻射只有熱效應(yīng)作用大腸桿菌和枯草桿菌。Vela and Wu(1979)將各種細(xì)菌放線菌，真菌及抗菌素在有水和無水情況下用2450±20 MHz的微波進(jìn)行輻射，研究發(fā)現(xiàn)微生物僅在有水情況下失活，并且干燥或凍干的有機(jī)體甚至在延長(zhǎng)輻射時(shí)間也不受影響。他們認(rèn)為微生物僅由熱效應(yīng)致死，而且極有可能不存在非熱效應(yīng)，且細(xì)胞成分(除了水)不能吸收足夠的能量致死微生物細(xì)胞。

    David用自動(dòng)化計(jì)算機(jī)溫控和一特殊溫度測(cè)量系統(tǒng)，用對(duì)流干熱爐和微波爐處理枯草桿菌黑色變種的干燥芽胞。監(jiān)測(cè)微波爐的溫度發(fā)現(xiàn)兩種熱源的孢子樣品表面溫度幾乎一致。在

干燥微波滅菌過程中非熱效應(yīng)并不重要。他們明確表示微波致死孢子活性的機(jī)制僅由熱效應(yīng)引起的。

    Juaneta1、Yeoeta1、姚開等、Gedye等研究也表明微波對(duì)微生物的滅菌效果主要是由熱效應(yīng)產(chǎn)生的。Yeoeta1的分析顯示，微波殺滅不銹鋼中金黃色葡萄球菌的熱鼉主要來源于不銹鋼媒質(zhì)的傳導(dǎo)，而從微波直接吸收的能量很小。即細(xì)菌并未直接吸收微波，所以不能得到微波對(duì)細(xì)菌是否有非熱效應(yīng)的結(jié)論。而Sasakieta1為了評(píng)價(jià)微波加熱滅菌效果，選擇好氧性細(xì)菌孢子作為生物指示劑以確定微波是否有非熱滅菌效應(yīng)。用微波對(duì)干燥狀態(tài)的三種細(xì)菌孢子輻照，結(jié)果均無細(xì)菌孢子被殺滅。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：微波對(duì)細(xì)菌孢子的滅菌效應(yīng)無非熱效應(yīng)。