熱效應：微波作用于食品，食品內外同時吸收微波能，溫度升高。食品中污染的微生物細胞在微波場的作用下，其分子也被極化并作高頻振蕩，產生熱效應，溫度升高。溫度的快速升高使其蛋白質結構發生變化，從而失去生物活性，噬菌體死亡或受到嚴重干擾而無法繁殖。 非熱生化效應：微波的作用會使微生物在其生命化學過程中所產生的大量電子、離子和其他帶電粒子的生物性排列組合狀態和運動規律發生改變，亦即使微生物的生理活性物質發生變化。同時，電場也會使細胞膜附近的電荷分布改變，導致膜功能障礙，使細胞的正常代謝功能受到干擾破壞，使微生物細胞的生長受到抑制，甚至停止生長或死亡。微波能還可使微生物細胞賴以生存的水分活度降低，破壞微生物的生存環境。另外，微波還可以導致細胞DNA和RNA分子結構中的氫鍵松弛、斷裂和重新組合，誘發基因突變，染色體畸變，從而中斷細胞的正常繁殖能力。
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