微波杀菌设备的杀菌功能主要由微波的热效应用生物效应两个方面引起。对细胞的生物效应是微波电场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，造成细胞营养不良，不能正常新陈代谢，细胞结构功能紊乱，生长发育受到抑制而死亡。
在微波的作用下，食品中的虫类和菌体也会因分子吸收微波能升温。从而使体内蛋白质同时受到无极性热运动和极性转动两个方面的作用，使其空间结构变化或破坏而使其蛋白质变性。蛋白质变性后，其溶解度、粘度、膨胀性、渗透性、稳定性都会发生明显变化，而失去生物活性。
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