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微波熱效應是微波與物料直接相互作用，將超高頻電磁波轉化為熱能的過程。微波殺菌是微波熱效應和生物效應共同作用的結果。微波對細菌膜斷面的電位分布影響細胞膜周圍電子和離子濃度，從而改變細胞膜的通透性能，細菌因此營養不良，不能正常新陳代謝，生長發育受阻礙死亡。 從生化角度來看，細菌正常生長和繁殖的核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）是由若干氫鍵緊密連接而成的卷曲大分子，微波導致氫鍵松弛、斷裂和重組，從而誘發遺傳基因或染色體畸變，甚至斷裂。微波殺菌正是利用電磁場效應和生物效應起到對微生物的殺滅作用。實踐證明采用微波裝置在殺菌溫度、殺菌時間、產品品質保持、產品保質期及節能方面都有明顯的優勢。