微生物若被照射γ-射線或電子流等，會引起細胞中的水離子化，隨之發生各種各樣的化學變化，產生直接致死的效果，或使核酸、酶等生化活性物質鈍化，間接地破壞細胞的生理機能。
在物質的輻射中放出或吸收的能量稱為輻射劑量，它的單位為”拉德”(rad)，相當于當輻射通過1g物質時，放出100爾格的能量。當1Kg水用1Mrad（百萬拉德）進行輻射時，溫度升高2.4℃。食品消毒使用達到最大劑量是5Mrad，溫度升高不超過12℃，因此又稱為”冷消毒”。
用放射線照射，使微生物死亡率為90%，即尚有10％菌存活的輻射劑量稱為D值。
微生物對放射線的敏感性依其種類不同而異。其中以A型肉毒梭菌的芽孢抵抗力最強（其D值為0.40Mrad），故把它作為食品用放射線法殺菌的完全與否之指標菌。除梭狀芽孢桿菌屬以外的毒細菌、病原細菌、不產生芽孢的普通腐敗細菌或酶、霉菌等的抵抗力顯著地弱，所以僅僅為了延長食品的貯藏期，不發生普通的食物中毒和由口傳染病的危險，只需低得多的劑量照射即可，為0.01—1.0Mrad。
放射線處理的特點是操作簡單，處理量大，不引起溫度升高，所以可以處理新鮮狀態的食品，但肉類要得到完全殺菌需要高劑量，產生不好聞的照射臭，并有變色、香味變化、組織軟化等現象，因而此法在滅菌方面的應用受到一定限制。
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