射线灭菌法是一种利用射线的特性破坏细菌结构来杀菌的方法。射线灭菌法主要包括辐射灭菌法、紫外线灭菌法和微波灭菌法。射线灭菌法广泛应用于食品、临床医学、组织培养、制药等领域。词条详细介绍了3类方法的工作原理、应用以及优缺点。

射线灭菌法主要包括辐射灭菌法、紫外线灭菌法和微波灭菌法。

辐射灭菌是通过核射线照射后，微生物中的化学物质（DNA）发生了变化，使细胞活性丧失，从而达到灭菌的目的。

分别为60Co 或137Cs的γ射线，X射线（能级≤5MeV），加速电子（能级≤10MeV）。

（1）制药杀菌

Co60-γ射线辐照灭菌是近年来发展较为迅速的一种灭菌方法。它具有穿透力强，操作简便，速度快，可在常温下灭菌，辐射剂量适当，不会破坏药品的有效成分，亦不会对人产生伤害，且有灭菌后较长时间控制细菌的再增殖等优点。

（2）食品辐射（或辐照）杀菌

食品辐射（或辐照）杀菌是利用一定剂量的波长极短的电离射线进行杀菌， 放射线同位素钴60 、铯157 产生的γ- 射线或低能加速器放射出的β- 射线对包装食品进行辐照处理。延迟新鲜食物某些生理过程（发芽和成熟）的发展，或对食品进行杀虫、消毒、杀菌、防霉等处理，达到延长保藏时间，稳定、提高食品质量目的的操作过程。在食品杀菌常用的射线有χ－射线、γ－射线和电子射线。电子射线主要由电子加速器中获得，χ－射线由χ－射线发生器产生，γ－射线主要由放射性同位素获得，常用的放射线同位素有60Co和137Cs。γ－射线的穿透力很强，适合于完整食品及各种包装食品的内部杀菌处理，电子射线的穿透力较弱，一般用于小包装食品或冷冻食品的杀菌，特别适用于对食品的表面杀菌处理。

1.优点

（1）辐射杀菌技术射线穿透力强，可对预先包装好的产品通过剂量控制和辐照工艺进行均匀彻底处理，辐照过程较易控制。

（2）可以在不破坏商品包装和保护食品原有性状的条件下，杀灭产品中的致病菌和寄生虫，消除在产品生产和制备过程中可能出现的交叉污染问题。

（3）辐照处理是“冷加工”，在常温下进行，不会引起内部温度的升高，可以较好地保持对产品不造成影响。

2.缺点与局限性

（1）投资大：需专门设备来产生辐射线（辐射源），并提供安全防护措施，以保证辐射线不泄露；

（2）高剂量辐照下感官性状的不良变化；

（3）接受性：由于各国的历史、生活习惯及法规差异，世界各国允许辐照的食品种类仍差别较大，多数国家要求辐照食品在标签上要加以特别标注。

波长为200~300nm的紫外线都有杀菌能力，其中以260nm的杀菌力最强。在波长一定的条件下，紫外线的杀菌效率与强度和时间的乘积成正比。紫外线杀菌机理主要是因为它诱导了胸腺嘧啶二聚体的形成和DNA链的交联，从而抑制了DNA的复制。 另一方面，由于辐射能使空气中的氧电离成[O]，再使O2氧化生成臭氧（O3）或使水（H2O）氧化生成过氧化氢（H2O2）。

O3和H2O2均有杀菌作用。紫外线穿透力不大，所以，只适用于无菌室，接种箱，手术室内的空气及物体表面的灭菌。紫外线灯距照射物以不超过1.2m为宜

紫外线杀菌原理就是通过紫外线的照射，破坏及改变微生物的DNA（脱氧核糖核酸）结构，使细菌当即死亡或不能繁殖后代，达到杀菌的目的。真正具有杀菌作用的是UVC紫外线，因为C波段紫外线很易被生物体的DNA吸收，尤以253.7nm左右的紫外线最佳。 紫外线杀菌属于纯物理消毒方法，具有简单便捷、广谱高效、无二次污染、便于管理和实现自动化等优点，随着各种新型设计的紫外线灯管的推出，紫外线杀菌的应用范围也不断在扩大。

根据生物效应的不同，将紫外线按照波长划分为四个波段:

UVA波段，波长320～400nm，又称为长波黑斑效应紫外线 。它有很强的穿透力，可以穿透大部分透明的玻璃以及塑料。日光中含有的长波紫外线 有超过98%能穿透臭氧层和云层到达地球表面，UVA可以直达 肌肤的真皮层，破坏弹性纤维和胶原蛋白纤维，将我们的皮肤晒黑。360nm波长的UVA紫外线符合昆虫类的趋光性反应曲线，可制作诱虫灯。300-420nm波长的UVA紫外线可透过完全截止可见光的特殊着色玻璃灯管，仅辐射出以365nm为中心的近紫外光，可用于矿石鉴定、舞台装饰、验钞等场所。

UVB波段，波长275～320nm，又称为中波红斑效应紫外线 。中等穿透力，它的波长较短的部分会被透明玻璃吸收，日光中含有的中波紫外线大部分被臭氧层所吸收，只有不足2%能到达地球表面，在夏天和午后会特别强烈。UVB紫外线对人体具有红斑作用，能促进体内矿物质代谢和维生素D的形成，但长期或过量照射会令皮肤晒黑，并引起红肿脱皮。紫外线保健灯、植物生长灯发出的就是使用特殊透紫玻璃（不透过254nm以下的光）和峰值在300nm附近的荧光粉制成。

UVC波段，波长100～275nm，又称为短波灭菌紫外线。它的穿透能力最弱，无法穿透大部分的透明玻璃及塑料。日光中含有的短波紫外线几乎被臭氧层完全吸收。短波紫外线对人体的伤害很大，短时间照射即可灼伤皮肤，长期或高强度照射还会造成皮肤癌。紫外线杀菌灯发出的就是UVC短波紫外线。

UVD波段，波长小于100nm，又称为真空紫外线。

紫外线杀菌灯（UV灯）实际上是属于一种低压汞灯，和普通日光灯一样，利用低压汞蒸汽（10-2Pa）被激发后发射紫外线。不同的是日光灯的灯管采用的是普通玻璃，253.7nm紫外线不能透出来，只能被灯管内壁的荧光粉吸收后激发出可见光。如果改变荧光粉的成分和比例，它就可以发出我们通常所见的不同颜色的光。一般杀菌灯的灯管都采用石英玻璃制作，因为石英玻璃对紫外线各波段都有很高的透过率，达80%-90%，是做杀菌灯的最佳材料。杀菌灯有热阴极低压汞蒸气放电灯、冷阴极低压汞蒸气放电灯等几种结构，可按外型和功率分为多种类型。石英玻璃与普通玻璃在性能上有很大的差别，主要是热膨胀系数不同，一般不能封接铝盖灯头，所以杀菌灯的灯头材质多采用胶木、塑料或陶瓷。

紫外线杀菌灯的发光谱线主要有254nm和185nm两条。254nm紫外线通过照射微生物的DNA来杀灭细菌，185nm紫外线可将空气中的O2变成O3(臭氧)，臭氧具有强氧化作用，可有效地杀灭细菌，臭氧的弥散性恰好可弥补由于紫外线只沿直线传播、消毒有死角的缺点。石英玻璃在炼制的时候，如果添加足够数量的钛（Ti）元素，就能使透过它的紫外线在200nm以下发生截止，而对254nm紫外线透过基本无影响。适当控制钛元素的添加量，就可有效的控制185nm紫外线的逸出量。根据这一特点， 我们可以制作低臭氧(无臭氧)、臭氧、高臭氧等三种紫外线杀菌灯管。

微波( microwave, MW )是一种波长在1~ 0. 001 m、频率介于300MHz 和300 GHz 之间的一种超高频电磁波。其波长很短、频率很高的电磁波，它具有：会产生显著的反射和直线传播、电场的振荡周期极短、穿透能力强、与物质相互作用会产生特定效应等特点。

微波灭菌法：是采用微波照射产生的热能杀灭微生物和芽孢的方法。该法适合液体和固体物料的灭菌，且对固体物料具有干燥作用。

微波是一种高频电磁波，对加热的物料具有热效应与非热效应。微生物在强电磁波下，其代谢及遗传过程遭到阻断，细胞膜及遗传物质造到破坏，从而被杀灭。其特点是在物料流过系统中特殊设计的微波处理器时，受到高强度微波作用而进行杀菌。

1.热效应灭菌：

微波加热时, 细菌体内的蛋白质、核酸成分等分子极性集团,在微波场下高速旋转、振动, 一方面加热使细菌蛋白质凝固而死亡,另一方面也可以使蛋白质、核酸变性而死亡。它主要基于介质在高频率电磁场中被加热的原理。一定强度的微波可让微生物中的水分子形成电偶极性并随电场改变而高速转动,导致细胞膜结构破裂, 细胞分子间氢健松弛破坏, 同时吸收微波能升温。由于它们是凝聚态物质, 分子间的作用力加剧了微波能向热能的转化,从而使体内蛋白质同时受到无极性热运动和极性转动两方面的作用, 使其空间结构变化或破坏, 细胞中的蛋白质凝固而造成微生物的死亡, 因而达到灭菌的目的

2.非热效应灭菌：

微波能的非热效应在灭菌中起到了常规物理灭菌所没有的特殊作用,也是造成细菌死亡的原因之一。

时间短、速度快。

低温灭菌。

均匀彻底。

节约能源。

便于控制, 易实现自动化生产。

设备简单、工艺先进。

1.微波灭菌在食品业中的应用：

在20 世纪末期,国外学者已对微波灭菌在食品消毒中应用有所研究。研究表明用微波灭菌脱脂奶可代替传统的超高温灭菌。传统的超高温灭菌,虽然可以存放时间很长,但是其使牛奶质量大打折扣。用微波炉灭菌不仅可以延长牛奶的保质期, 而且色泽、口味好, 营养成分损失较少, 故微波灭菌是脱脂牛奶超高温灭菌的极好替代方法。另外,对一些食品超市和快餐店制作或销售汉堡包的细菌污染状况进行检测, 国内外各种资料显示: 微波灭菌可以应用于食品业进行消毒灭菌。

2.微波灭菌在临床中的应用

近年来, 微波灭菌开始在临床工作中加以应用。在实验操作中, 将被菌株污染的手术刀、手术剪、钢板、螺钉、钢针等器械 辐射时间在3~ 5 min即可完全杀灭大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及乙肝病毒。微波炉可以对手术中急需的金属类器械实现灭菌。另外, 由于细菌污染导致同种异体骨移植所需的同种异体骨的潜在性短缺, 外国学者将受污染的股骨头同种异体骨在家用微波炉内微波辐射2 m in后, 可以有效杀灭污染菌。用微波灭菌的骨移植价格低廉、容易使用、快捷而且能有效地处理污染骨

3.微波灭菌在组织培养中的应用

传统的组织培养器皿需应用高压蒸汽灭菌进行灭菌,费时费力, 不便于应用。我国学者研究表明, 微波灭菌可以代替高压蒸汽灭菌用于组织培养器皿的消毒灭菌。用微波灭菌代替传统的压力蒸汽灭菌,具有灭菌时间短、操作简便及对营养破坏作用小等特点。此外, 我国学者研究了影响微波灭菌的因素和效果, 及用液体培养基代替固体培养基培养脱毒马铃薯菌的方法和效果,实验证实在组织培养中, 用家用微波炉可代替高压蒸汽灭菌。 微波灭菌可应用于组织培养, 是一种方便快捷省时的灭菌方法。

4.微波灭菌在制药业中的应用

药品最忌讳污染, 而且被细菌污染的药品还不能应用高压蒸汽灭菌, 以防高温破坏药物有效成份, 进而使药物失效。我国学者研究表明, 微波灭菌常用于处理中药材及各种中西药成品、保健品及生物制品的快速灭菌处理, 在灭菌同时无任何残留物于药品中,而且不会破坏药物有效成份。所以微波灭菌将会成为一种对药品无污染的灭菌新工艺。

5.微波灭菌在中药生产中的应用

直接入药的药材，由于生长在细菌繁殖的环境，因此在洗药、常规干燥时，难以将生物与微生物或卵、螨等清除或杀灭。因而，此种药材即使经常规干燥粉碎过筛后，也难以符合中国药典所规定的杂菌指标要求，必须对其进行灭菌处理。微波用于中药灭菌也取得良好的效果，曾用三种微波发生装置：（1） 2450MHZ隧道式微波加热器；（2）2450MHZ直波导微波机；（3） 2450MHZ组合波导微波机，分别对丸药样品进行灭菌，含菌量菌数比未处理的样品降低74-99%。