微波杀菌是利用电磁场的热效应和非热生物效应共同作用的结果。

微波对细菌的热效应是指微波能在微生物体内转化热能，使其本身温度升高，从而使其体内蛋白质变性凝固，使细菌失去营养和生存条件，终丧失繁殖的功能而死亡。

微波对细菌的非热生物效应是指微波电场可改变细胞膜断面的电位分布，影响细胞膜周围电子和离子浓度，从而改变细胞膜的通透性能，使细菌由此丧失营养，结构功能变得紊乱，无法进行正常的新陈代谢，生长发育受到抑制而死亡。此外，决定细菌正常生长和稳定遗传繁殖的核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)，是由若干氢键紧密连接而成的卷曲形大分子，足够强的微波可以导致氢键松驰、断裂和重组，从而诱发遗传基因突变或染色体畸变，甚至断裂，从而使其丧失繁殖功能。
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