微波作为一种高效的加热技术已在食品杀菌领域得到应用。微波场下由于食品组分中部分小分子化合物具有微波敏感性,因此有必要研究此类化合物在微波杀菌过程中的增益机制及相关反应。本研究以大肠杆菌为对象菌,研究了微波场下碱性氨基酸赖氨酸、精氨酸对大肠杆菌致死率的影响规律;考察了微波场下碱性氨基酸对大肠杆菌亚细胞结构的影响;从电磁角度初步探究了碱性氨基酸辅助微波杀菌的机制;并且解析了氨基酸酸碱特性及其侧链对杀菌作用的影响。主要研究内容如下:(1)碱性氨基酸辅助微波对大肠杆菌的杀菌效果在评价了碱性氨基酸自有抑菌效果的基础上,研究了碱性氨基酸赖氨酸、精氨酸对微波杀菌的显著促进作用,发现在0.5至2.5%的氨基酸浓度范围内,杀菌效果与氨基酸浓度呈正比;且同样浓度与同样微波处理条件下,精氨酸对微波杀菌的促进作用明显高于赖氨酸;同时,将微波杀菌与传统水浴杀菌、油浴快速杀菌作对比,表明微波杀菌除了热效应之外,还存在不能仅用温度增加来解释的对微生物特异性的影响;赖氨酸和精氨酸与微波1.52和3.45的协同系数表明其对大肠杆菌具有协同杀菌作用。(2)微波场下碱性氨基酸对大肠杆菌细胞结构的影响用扫描电镜观察赖氨酸和精氨酸辅助微波处理后的大肠杆菌菌体,大肠杆菌细胞不仅破损、甚至大片粘连,表明了碱性氨基酸和微波处理对大肠杆菌细胞结构的破坏;电解质和蛋白含量泄露的研究表明碱性氨基酸和微波处理对大肠杆菌细胞膜结构的破坏。(3)微波场下碱性氨基酸杀菌作用的电磁学机制采用矢量网络分析技术等研究了碱性氨基酸的电磁特性,包括介电特性、电导率特性以及吸波特性。结果表明:随着温度的升高,溶液粘度下降,弛豫时间减少导致偶极矩增加,介电常数和介电损耗均下降;温度一定时,氨基酸介电损耗与其浓度成正比;氨基酸溶液的电导率与其浓度和温度成正比。基于阻抗匹配的相关原理,证实了碱性氨基酸的吸波特性与频率、浓度及吸波层的厚度有关,明确了杀菌效果与电磁学响应一致。(4)微波场下碱性氨基酸杀菌作用的酸碱环境及基团机制针对杀菌过程的环境和结构因素,比对选取结构类似物探究辅助微波杀菌的机制。结果表明:适度酸碱偏移提高杀菌作用的原因是溶液电荷含量的变化。选取精氨酸结构类似物瓜氨酸,证明辅助杀菌作用与碱性氨基酸中氨基比重的相关性,结果表明碱性氨基酸结构转变过程中电离及溶液离子特性的变化显著影响体系的微波杀菌作用。综上:碱性氨基酸赖氨酸和精氨酸辅助微波处理对微大肠杆菌致死率具有显著的促进作用;碱性氨基酸辅助微波杀菌与其对微生物细胞膜结构的破坏作用相关;碱性氨基酸溶液的介电特性和电导率受温度和氨基酸浓度影响显著,并且具有良好的微波吸收效应;碱性氨基酸辅助微波杀菌作用与碱性氨基酸的酸碱特性相关,与碱性氨基酸中所含氨基比重不直接相关。