第四章__食品輻射保藏PPT課件

.,1,.,2,1、概念：輻照保藏技術(shù)是利用原子能射線的輻射能量對食品進(jìn)行殺菌、殺蟲、抑制發(fā)芽、延遲后熟等處理，使食品的保藏期延長的技術(shù)。,一、概念及特點,2、食品輻照殺菌的特點及意義,升溫極微，可保持原有的新鮮感官特征；射線穿透力強(qiáng)；經(jīng)安全劑量射線照射的食品無任何殘留，射線不與產(chǎn)品結(jié)合。,第一節(jié)輻射保藏特點及進(jìn)展,.,3,節(jié)約能源。操作適應(yīng)范圍廣。加工效率高，射線的穿透度高、均勻。,缺點：輻射滅菌效果與微生物種類有關(guān)；用輻射方法鈍化食品中的酶比較困難；敏感性強(qiáng)和經(jīng)高劑量照射的食品有可能產(chǎn)生不愉快的感官變化；對操作人員的安全防護(hù)要求相當(dāng)高。,.,4,二、食品輻照技術(shù)的發(fā)展,1、開創(chuàng)階段（1895年1949年）,1895年，倫琴發(fā)現(xiàn)X-射線。1896年，法國貝可勒爾（H.Becguerel）發(fā)現(xiàn)鈾的放射性。1898年，發(fā)現(xiàn)X-射線對病原菌的致死作用。1899年，證實X-射線對寄生蟲有致死作用。20世紀(jì)50年代以前，主要用于軍事目的，加上人力、財力不足及缺乏大功率的X-射線機(jī)和大的輻射源，研究處于初級階段，不夠深入。,.,5,二、食品輻照技術(shù)的發(fā)展,2、研究和開發(fā)階段（1950年1969年）,1953年，美國總統(tǒng)艾森豪威爾向聯(lián)合國提出和平利用原子能計劃。1955年，在日內(nèi)瓦召開了第一屆世界和平利用原子能大會。1957年，成立了國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）。這階段，公眾對食品輻照持積極態(tài)度，主要開展了輻照殺蟲、殺菌、抑制發(fā)芽、延長食品貨架期的條件（輻照劑量、產(chǎn)品成熟度、包裝材料、溫度、氣體等）的研究。,.,6,二、食品輻照技術(shù)的發(fā)展,3、輻照食品衛(wèi)生安全性和技術(shù)可行性研究階段（1970年1988年）,20世紀(jì)70年代，國際上掀起了反核運動，存在公眾偏見、媒體信息誤導(dǎo)，食品衛(wèi)生部門嚴(yán)格控制，食品加工、貿(mào)易部門持觀望和消極態(tài)度。1976年，F(xiàn)AO/IAEA/WHO輻照食品聯(lián)合專家委員會（JECFI）首次闡明食品輻照同熱加工和冷藏一樣，是一種物理過程，輻照食品衛(wèi)生安全性評價應(yīng)與食品添加劑與食品污染區(qū)別開來。同年，有25種輻射處理的食品在18個國家得到無條件批準(zhǔn)或暫定批準(zhǔn)，允許作為商品供一般食用。,.,7,二、食品輻照技術(shù)的發(fā)展,3、輻照食品衛(wèi)生安全性和技術(shù)可行性研究階段（1970年1988年）,1980年10月27日舉行的第四屆專門委員會會議作出的結(jié)論是：“用10kGy以下的平均最大劑量照射任何食品，在毒理學(xué)、營養(yǎng)學(xué)及微生物學(xué)上都絲毫不存在問題，而且今后無須再對經(jīng)低于此劑量輻照的各種食品進(jìn)行毒性試驗。”此結(jié)論推動了世界各國對輻照食品研究的熱潮。,.,8,二、食品輻照技術(shù)的發(fā)展,4、食品輻照法規(guī)的協(xié)調(diào)和商業(yè)化階段（1988年）,2003年，國際食品法典委員會（CAC）在羅馬召開第26屆大會，通過了修訂后的輻照食品國際通用標(biāo)準(zhǔn)，食品輻照加工工藝國際推薦準(zhǔn)則。突破了食品輻照加工中10kGy的最大吸收劑量的限制，允許在不對食品結(jié)構(gòu)的完整性、功能性和感官品質(zhì)發(fā)生負(fù)面作用，不影響消費者健康安全的情況下，食品輻照劑量可高于10kGy。,.,9,二、國外食品輻照技術(shù)的進(jìn)展,.,10,美國食品輻照簡介,美國是世界上最大的食品和農(nóng)產(chǎn)品市場，也是世界上對輻照食品研究最深入的國家之一輻照作為提高食品安全性和作為一種檢疫處理方法方面的研究和法規(guī)建設(shè)，并成功地進(jìn)行了商業(yè)化應(yīng)用。在食品輻照標(biāo)準(zhǔn)制定方面，美國政府早在1963年就批準(zhǔn)了小麥及其制品的輻照，而后又批準(zhǔn)了香辛料、豬肉防旋毛蟲、糧食殺蟲和新鮮水果蔬菜延長貨架期的輻照處理，影響較大的是1997年批準(zhǔn)的紅肉制品的輻照處理。,.,11,美國主要批準(zhǔn)食品輻照的歷程如下：,1963年，F(xiàn)DA批準(zhǔn)了小麥和小麥粉的輻照以用于病蟲的控制，由于當(dāng)時美國沒有使用輻照，每年400，000噸小麥在烏克蘭進(jìn)行輻照。1964年，首次在美國本土使用輻照技術(shù)。FDA批準(zhǔn)了白馬鈴薯的輻照以延長其貨架期。20世紀(jì)70年代，美國宇航局NASA采用輻照方式對宇航員在太空使用的肉進(jìn)行滅菌。至現(xiàn)在，美國宇航局仍然在使用輻照。1997年，F(xiàn)DA批準(zhǔn)紅肉的輻照。2000年，美國農(nóng)業(yè)部USDA的食品安全監(jiān)督機(jī)構(gòu)FSIS批準(zhǔn)了牛肉的輻照。FDA批準(zhǔn)了新鮮雞蛋和易發(fā)芽種子的輻照。,.,12,2002年，美國農(nóng)業(yè)部USDA就已經(jīng)接受采用輻照方式對進(jìn)口水果、蔬菜進(jìn)行檢疫處理。2005年，F(xiàn)DA批準(zhǔn)了軟體貝殼類的輻照以用于控制新鮮的或者冰凍軟體貝殼類中的病原體（如弧菌類和其他食源性病原體）。2007年，美國農(nóng)業(yè)部USDA批準(zhǔn)了進(jìn)口泰國、印度、巴基斯坦等國采用輻照方式檢疫后的熱帶水果進(jìn)入美國市場。2008年，F(xiàn)DA批準(zhǔn)了對新鮮卷心萵苣和菠菜進(jìn)行輻照以控制食源性致病菌如大腸桿菌和沙門氏菌。,.,13,美國批準(zhǔn)的食品輻照的清單,.,14,.,15,英國和歐盟食品輻照的發(fā)展現(xiàn)狀,歐盟議會決定2000年9月20日起允許出售和使用輻照草藥，調(diào)味品和脫水蔬菜最大劑量為10kGy。此前，歐盟中比利時，丹麥，芬蘭，法國，意大利，荷蘭,西班牙已經(jīng)立法允許專項輻照食品上市，此后，歐盟其他成員國奧地利，德國，希臘，盧森堡，葡萄牙，愛爾蘭和瑞典也已經(jīng)允許輻照食品上市。,.,16,根據(jù)英國（英格蘭）2009年7月實施的新的食品輻照條例來看，批準(zhǔn)的食品輻照包括水果、蔬菜、谷物、球莖和塊莖類食物、干草藥、香料和調(diào)味品、魚和貝類以及家禽肉等7類?？傮w而言，歐盟對輻照食品持相當(dāng)嚴(yán)格和謹(jǐn)慎的態(tài)度，尤其是對用于食品輻照的裝置具有非常嚴(yán)格的審批程序，下表是經(jīng)歐盟批準(zhǔn)的用于食品輻照的裝置情況。,.,17,歐盟共有10個國家的21座輻照裝置獲得歐盟的食品輻照的批準(zhǔn)；歐盟之外共有4個國家的7座輻照裝置獲得了歐盟的食品輻照的批準(zhǔn)；中國也已經(jīng)有幾家單位向歐盟提出了申請，但目前尚未獲得批準(zhǔn)。,.,18,經(jīng)歐盟批準(zhǔn)的食品輻照裝置清單,歐盟成員國,非歐盟成員國,.,19,日本食品輻照的發(fā)展現(xiàn)狀,日本北海道的土豆輻照設(shè)施是世界上較早的商業(yè)化運行的輻照設(shè)施，其在1974年就開始運營主要應(yīng)用于土豆的抑制發(fā)芽；2007年日本政府撥出資金列入專題，對國際輻照食品進(jìn)行專項調(diào)查，以推動日本國內(nèi)輻照食品的發(fā)展。調(diào)味品的輻照正在審批階段。,.,20,澳洲食品輻照的發(fā)展現(xiàn)狀,近年，澳大利亞和新西蘭取消了1989年以來對食品輻照的禁令。1999年下半年澳大利亞新西蘭食品標(biāo)準(zhǔn)委員會(ANZFSC)核準(zhǔn)了澳新食品主管局(ANZFA)標(biāo)準(zhǔn)AI7食品輻照。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對食品、食品配料或成分進(jìn)行輻照或再次輻照要得到根據(jù)逐項審核原則作出的許可，并對有關(guān)的輻照劑量、包裝材料及認(rèn)可的場所和設(shè)施實施嚴(yán)格的條件限制。該標(biāo)準(zhǔn)要求輻照食品進(jìn)行標(biāo)識。,.,21,其他國家,南非：批準(zhǔn)了絕大多數(shù)食品的輻照處理；主要輻照產(chǎn)品：調(diào)味品、蜂蜜等。輻照食品總量很大；以色列：輻照食品的發(fā)展速度較快。,.,22,水果輻照檢疫的發(fā)展現(xiàn)狀,輻照作為檢疫的一種方法已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)進(jìn)行了大量的科學(xué)研究積累，實驗結(jié)果表明采用低劑量的射線、電子束或者X射線對水果害蟲進(jìn)行輻照處理，能引致害蟲的不育或者延緩死亡，同時輻照檢疫方法具有殺蟲時間短，殺蟲徹底，處理不需拆包、不受溫度影響、對寄主安全，沒有殘留和環(huán)境污染問題。聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）發(fā)布的國際植物檢疫措施標(biāo)準(zhǔn)（ISPN）第18號出版物（2003）植物檢疫措施的準(zhǔn)則輻照處理，又為各國采用輻照作為檢疫方法提供了共同的準(zhǔn)則，截至2008年底，全世界范圍內(nèi)已經(jīng)有多個國家批準(zhǔn)了多種水果的輻照檢疫,.,23,輻照檢疫處理水果及國家清單,.,24,泰國-美國,在泰國，有兩家美國農(nóng)業(yè)部認(rèn)可的輻照裝置：一家為政府擁有的泰國輻照中心，另一家為Isotron的伽馬輻照裝置，這兩座輻照裝置都靠近泰國曼谷2008年，泰國有大約1700噸的水果輻照后出口到美國，大部分是龍眼（占總數(shù)2/3）和山竹，少量為紅毛丹果和芒果。估計，2009年出口總量基本不變。,.,25,印度-美國,2007年，在芒果銷售的三四個月中，大約有170噸的芒果輻照后出口到美國；2008年，出口量為275噸；2009年，預(yù)計為300噸。印度生產(chǎn)的芒果占世界總產(chǎn)量的一半，但由于基礎(chǔ)設(shè)施不完善和檢疫的限制，其出口量還不足世界芒果交易的1%。預(yù)計未來芒果輻照的數(shù)量將繼續(xù)擴(kuò)大。,.,26,越南-美國,美國允許從越南中部省份BinhThuan進(jìn)口輻照后的火龍果；主要有兩家單位：越南VINAGAMMA的鈷源輻照裝置和SonSon的電子加速器裝置用于水果輻照；從2008年10月開始，每周大約運輸7噸,.,27,澳大利亞-新西蘭,芒果、番木瓜果和荔枝已經(jīng)獲批進(jìn)行輻照處理；2008年輻照水果總量為800m3；2009年的處理量為660m3，輻照總量減少是由于運輸受阻的原因。,.,28,我國第一所核應(yīng)用技術(shù)研究所于1962年在成都建成，開始了食品輻射研究工作。70年代的研究工作取得了一定的成效。80年代國家衛(wèi)生部批準(zhǔn)部分（馬鈴薯、洋蔥、大蒜、花生、蘑菇、香腸）輻照食品允許消費。一些省市建立了一起容量較大的輻射應(yīng)用試驗基地，如北京、上海、天津、湖南、四川、廣東等地。90年代至今，我國已有近20項農(nóng)產(chǎn)品輻照標(biāo)準(zhǔn)獲得批準(zhǔn)。,.,29,.,30,第二節(jié)輻照的基本原理,.,31,.,32,一、放射性同位素與輻射,1、放射性同位素,同位素：質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同的一類原子總稱；放射性同位素：當(dāng)原子序數(shù)在84以上的同位素，原子核是不穩(wěn)定的，能以一定的速率放出射線，由這種原子組成的元素。,.,33,2、放射性衰變,放射性同位素的原子核很不穩(wěn)定，會不間斷地、自發(fā)地放射出射線，直至變成另一種穩(wěn)定同位素，從不穩(wěn)定的元素變成穩(wěn)定同位素，原子核的轉(zhuǎn)變過程稱為放射性衰變。這就是所謂“核衰變”。,.,34,半衰期：放射性強(qiáng)度因衰變降低到原來一半所需的時間，或原子數(shù)衰變至一半時所需的時間。,3、半衰期,.,35,-射線、-射線、X-射線、-射線,4、放射線的種類及其特征,（1）放射線的種類,（2）特征,-射線：相對質(zhì)量較大，電離能力很強(qiáng)，穿透能力很??；-射線：為氫核質(zhì)量的幾千分之一，帶電量為-射線的一半，電離能力比-射線小，穿透能力比-射線大；-射線：電離能力比、小，但穿透能力比、大；X-射線：電離能力小，穿透力很高,.,36,.,37,二、輻照量單位與吸收劑量,1、能量單位電子伏特ev表示輻射能量，單位普通用eV，即相當(dāng)于個電子在真空中通過電位差為伏特的電場被加速所獲得的動能。,.,38,2、放射性強(qiáng)度（放射性活度）指單位時間內(nèi)發(fā)生核衰變的次數(shù)。放射性同位素原子數(shù)目的減少服從指數(shù)規(guī)律。隨著時間的增加，放射性原子的數(shù)目按幾何級數(shù)減少，放射性同位素不斷地衰變，它是衡量放射性強(qiáng)弱程度的一個物理量。居里（以前曾用），1Ci=3.7*1010次衰變秒，即每秒中有3.7*1010次原子核衰變。現(xiàn)法定單位用貝可Bq，即每秒中有一個原子核衰變?yōu)?貝可。即1Bq=1s1，因此，1Ci=3.71010Bq,.,39,3、輻射劑量用來度量射線或射線在空氣中電離能力的物理量。以前曾用倫琴（R），國際單位為（c/kg，SI，庫侖/千克）。,4、吸收劑量被輻照物質(zhì)所吸收的射線能量稱為吸收劑量(D)。以前曾用拉德（Rad），國際單位為戈瑞（Gy）1Gy=1J/kg=100Rad,.,40,5、輻射劑量與吸收劑量的關(guān)系在輻照場儀器測定的是輻射劑量，而食品保藏主要用吸收劑量來衡量。吸收劑量輻射劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)空氣轉(zhuǎn)換系數(shù)0.83;食品的轉(zhuǎn)換系數(shù)0.920.97,由于不同食品具有不同的輻射吸收性質(zhì)，故必須規(guī)定被輻照食品的吸收劑量，才能達(dá)到需要的要求。輻照劑量根據(jù)達(dá)到加工目的最適宜的劑量范圍以及食品所能耐受的最大劑量確定。,.,41,三、輻射源與食品輻照裝置1、人工放射性同位素60Co制備方法：將自然界中存在的穩(wěn)定同位素59Co金屬制成棒形、長方形、薄片形、顆粒形、圓筒形或所需要的形狀，置于反應(yīng)堆活性區(qū)，經(jīng)中子一定時間照射，少量59Co原子吸收一個中子后即生成60Co輻射源。60Co經(jīng)-衰變后放出一個粒子和兩個能量不同的-光子（1.17Mev和1.33Mev），最后變?yōu)?0Ni(鎳)。,.,42,.,43,.,44,60Co輻射源的人工制備方法,將自然界存在的穩(wěn)定同位素59Co金屬根據(jù)使用需要制成不同形狀（如棒形、長方形、薄片形、顆粒形、圓筒形），置于反應(yīng)堆活性區(qū)，經(jīng)一定時間的中子照射，少量59Co原子吸收一個光子后即生成60Co輻射源，其核反應(yīng)是：,.,45,國際上的鈷-60輻照裝置絕大部分都是由加拿大的MDSNordion提供，我國三強(qiáng)核力公司自主研發(fā)設(shè)計的SQ（H）型工業(yè)鈷源輻照裝置已經(jīng)于2006年在艾索創(chuàng)泰國公司投產(chǎn)，該裝置除了用于醫(yī)療器械的滅菌，還用于寵物飼料、冰凍魚以及水果的輻照，并獲得了美國農(nóng)業(yè)部（USDA）頒發(fā)的輻照許可。,輻照裝置,.,46,.,47,輻照裝置,最近北京三強(qiáng)核力輻射工程技術(shù)有限公司已經(jīng)完成了SQ（G）型工業(yè)輻照裝置的開發(fā)并即已經(jīng)安裝在杭州；該裝置采用輥道和鏈條輸送機(jī)，承重能力大大提升；特別適合食品輻照。,.,48,.,49,137Cs137Cs輻射源主要是由核燃料的渣滓中抽提制得的。137Cs經(jīng)-衰變后放出-光子最后變?yōu)?37Ba（鋇），所產(chǎn)生的-射線的能量為0.66Mev，比60Co來得弱，所以放射性強(qiáng)度比60Co弱，要想達(dá)到和60Co一樣的輻射強(qiáng)度，要衰變次數(shù)就要多幾次。,.,50,2、電子加速器電子加速器是利用電磁場的作用，使電子獲得較高的能量，即將電能轉(zhuǎn)變成輻射能，產(chǎn)生高能電子束或X射線的裝置。電子射線：利用加速器產(chǎn)生的電子流與放射性同位素中的射線具有相同的性質(zhì)，故稱為人工射線源。電子加速器產(chǎn)生的電子束穿透性差，一般只用于食品表層的輻照。,.,51,加速器輻照裝置,最近幾年由于鈷-60源市場緊缺，輻照裝置的環(huán)境問題，再加上工業(yè)加速器本身在能量、束流、功率及安全方面技術(shù)有重大突破，特別是束下裝置的完善，加速器的輻照應(yīng)用具有大發(fā)展趨勢，特別是它在輻照消毒，輻照食品方面也能發(fā)揮能量高，功率大，處理量大的特點，下面簡介幾種近年來新發(fā)展起來的加速器。,.,52,用于食品輻照處理的加速器,主要有靜電加速器（范德格拉夫電子加速器）、高頻高壓加速器（地那米加速器）、絕緣磁芯變壓器、微波電子直線加速器、高壓倍加器、脈沖電子加速器等。,.,53,（1）IBA公司的RHODOTRON加速器該加速器1996年研制成功，到目前為止已在美國、日本、法國、瑞典、西斑牙、丹麥、奧地利等國家有30多臺生產(chǎn)線已經(jīng)或即將投入運行，主要用于食品輻照和輻照消毒。目前已有一臺TT-200的IBA加速器在中國上海地區(qū)投入運行（2）IBA公司的Betaline可移動自屏蔽式生產(chǎn)線該生產(chǎn)線可用于小包裝食品，羊肉片，牛排等食品加工，可移動，可在普通廠房內(nèi)作為生產(chǎn)線在線消毒裝置。,.,54,（3）俄羅斯科學(xué)院新西伯利亞分院核物理研究所雙掃描頭，可轉(zhuǎn)為X射線，轉(zhuǎn)換效率超過8-10，既可用于輻照食品，也可用于輻照消毒，已有兩臺于2001年在美國投入運行。（4）日新公司和三菱重工公司以上裝置已在日本用于輻照食品和輻照消毒并投入運行。,.,55,X射線：用高能電子來轟擊重金屬靶，其能量的一小部分轉(zhuǎn)變?yōu)槎滩ㄩL的電磁射線，即產(chǎn)生X-射線。而紫外線，尤其是波長在200280nm范圍內(nèi)的，可以用來使食品表面的微生物鈍化。,.,56,食品輻照裝置的發(fā)展趨勢,鈷-60輻照裝置由于輻照工藝和各種條件越來越成熟，在未來一段時間內(nèi)仍然是食品輻照的主要技術(shù)裝備。但是用于食品輻照的鈷-60輻照裝置將向?qū)I(yè)化、大型化、標(biāo)準(zhǔn)化、高度自動化方向發(fā)展。專業(yè)化：由現(xiàn)在的大多數(shù)為多功能輻照裝置向食品專用輻照裝置發(fā)展；大型化：單座設(shè)計裝源能力和實際裝源能力將繼續(xù)擴(kuò)大；標(biāo)準(zhǔn)化：形成更多更好的標(biāo)準(zhǔn)化系列產(chǎn)品，如諾迪安公司的JS系列以及三強(qiáng)核力的SQ系列；高度自動化：隨著人力成本的提高，自動裝卸料以及連接立體庫的自動化程度將繼續(xù)提高。,.,57,加速器及X射線裝置,由于技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上以及歷史的因素，現(xiàn)在鈷-60輻照裝置仍然是食品輻照的主要裝備，但最近幾年由于鈷-60源市場緊缺、成本增加以及運輸問題，鈷-60輻照裝置的潛在環(huán)境問題。工業(yè)加速器本身在能量、束流、功率及安全方面技術(shù)有重大突破，特別是束下裝置的完善，加速器的輻照應(yīng)用具有大發(fā)展趨勢，特別是它在輻照食品方面也能發(fā)揮能量高，功率大，處理量大的特點美國國會批準(zhǔn)的一個報告放射源的使用與替代也建議逐步采用加速器替代放射源的應(yīng)用。加速器逐步取代鈷-60輻照裝置將是一個發(fā)展趨勢。,.,58,3、防護(hù)設(shè)備,輻射對人體的危害途徑：外照射和內(nèi)照射；電離輻射對人體的作用效應(yīng)：物理、化學(xué)和生物；防止措施：屏蔽輻射源和射線，屏蔽材料有鉛、混凝土、鐵和水。：,.,59,輻射源的防護(hù)措施,為了防止射線傷害輻射源附近的工作人員和其他生物，必須對輻射源和射線進(jìn)行嚴(yán)格的屏蔽，如圖7-2的各種安全結(jié)構(gòu)。鉛的密度大（11.34g/cm3），屏蔽性能好，鉛容器可以用來貯存輻射源。鋼材在加工較大的容器和設(shè)備中常需用作結(jié)構(gòu)骨架。鐵用于制作防護(hù)門、鐵鉤和蓋板等。水屏蔽的優(yōu)點是具有可見性和可入性，常用深水井貯存輻射源（如60Co、137Cs等）。混凝土墻，既是建筑結(jié)構(gòu)又是屏蔽物，混凝土中含有水可以較好地屏蔽中子。各種屏蔽材料的厚度必須大于射線所能穿透的厚度，屏蔽材料在施工過程中要防止產(chǎn)生空洞及縫隙過大等問題，防止射線泄漏。,.,60,電離輻射對人體的作用,有物理、化學(xué)和生物三種效應(yīng)短期受大劑量輻射會產(chǎn)生急性放射病長期受小劑量輻射會產(chǎn)生慢性病人體對輻射有一定適應(yīng)能力和抵御能力，規(guī)定的允許值：510-2Sv（=J/kg）/（年全身）（0.00lSv周）。,.,61,輻射裝置對人體的危害途徑,輻射對人體危害的兩種途徑外照射，即輻射源在人體外部照射內(nèi)照射，放射性物質(zhì)通過呼吸道、食道、皮膚或傷口侵入人體，射線在人體內(nèi)照射。食品輻照一般使用的是嚴(yán)格密封在不銹鋼中的60Co輻射源和電子加速器，輻照對人體的危害主要是外輻射造成的。,.,62,（三）輸送與安全系統(tǒng),工業(yè)用食品輻照裝置是以輻射源為核心，并配有嚴(yán)格的安全防護(hù)設(shè)施和自動輸送、排風(fēng)系統(tǒng)。食品輻照采用的設(shè)備應(yīng)有權(quán)威管理部門審批，符合安全、衛(wèi)生、有效的要求，符合國際操作規(guī)范（CAC/RCP19一106rev.l一1983）。所有的運轉(zhuǎn)設(shè)備、自動控制、報警與安全系統(tǒng)必須組合得極其嚴(yán)密聯(lián)動系統(tǒng)。只有在完成這些安全操作手續(xù)，確保輻照室不再有任何射線時，工作人員才能進(jìn)人輻照室。,.,63,一、食品輻照的化學(xué)效應(yīng),是指被輻照物質(zhì)中的分子所發(fā)生的化學(xué)變化。由電離輻射使食品產(chǎn)生多種離子、粒子及質(zhì)子的基本過程有：初級輻射即物質(zhì)接受輻射能后，形成離子、激發(fā)態(tài)分子或分子碎片-與輻射程度有關(guān)。次級輻射初級輻射的產(chǎn)物相互作用生成與原物質(zhì)不同的化合物-與溫度等其他條件有關(guān)。,第三節(jié)食品的輻照及輻照保藏原理,.,64,1、水的輻射效應(yīng),水分子對輻射很敏感，當(dāng)它接受了射線的能量后，水分子首先被激活，然后由激活了的水分子和食品中的其他成分發(fā)生反應(yīng)。水接受輻射后的最后產(chǎn)物是氫和過氧化氫，形成的機(jī)制很復(fù)雜。現(xiàn)已知的中間產(chǎn)物主要有三種：水合電子（eaq），氫氧基（OH），氫基（H）。這些中間產(chǎn)物很重要，因為它們可以和其他有機(jī)體的分子接觸而進(jìn)行反應(yīng)，特別是在稀溶液中或含水的食品中，大多由于水的輻射而產(chǎn)生了間接效應(yīng)進(jìn)行了氧化反應(yīng)。,.,65,水的輻射化學(xué),水受輻射后可產(chǎn)生的總效應(yīng)：,.,66,2、氨基酸與蛋白質(zhì),氨基酸經(jīng)輻射后，會引起氨基酸脫氨等。射線照射到食品蛋白質(zhì)分子，很容易使它的二硫鍵、氫鍵、鹽鍵、醚鍵斷裂，破壞蛋白質(zhì)分子的三級、二級結(jié)構(gòu)，改變物理性質(zhì)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子變性，發(fā)生凝聚、粘度下降和溶解度降低。,.,67,3、糖類一般來說相當(dāng)穩(wěn)定，只有大劑量照射下才引起氧化和分解。在食品輻射保藏的劑量下，所引起的物質(zhì)性質(zhì)變化極小。,4、脂類一般來說，飽和脂肪是穩(wěn)定的，不飽和脂肪容易發(fā)生氧化。輻射脂類的主要作用是在脂肪酸長鏈中-C-C-鍵外斷裂。輻照可促使脂類的自動氧化，有氧存在，其促進(jìn)作用更明顯，從而促進(jìn)游離基的生成，使氫過氧化物和抗氧化物質(zhì)分解反應(yīng)加快，生成醛、醛酯、含氧酸、乙醇、酮等十多種分解產(chǎn)物。,.,68,.,69,從表7-6可看出，50kGy的輻照劑量產(chǎn)生的還原力變化類似100加熱10h的變化。,.,70,高劑量下輻照脂肪,用60kGy輻照豬肉，輻照產(chǎn)物烴類產(chǎn)量，1kg脂肪中烴的含量如下：十七碳烯90mg，十六碳二烯89mg，十七烷34mg，十六碳烯22mg，十五烷55mg，十四烯38mg，所產(chǎn)生的主要烴類的質(zhì)量也隨劑量和輻照溫度而直線增加。當(dāng)輻照劑量大于20kGy時“輻照脂肪”氣味可察覺，在較高劑量時變得更強(qiáng)烈。有人估計30kGy輻照產(chǎn)生的烴量相當(dāng)于170，24h加熱所產(chǎn)生的烴量。,.,71,主要烷烴（戊烷）的量是山加熱所形成的兩倍，而在加熱處理中產(chǎn)生的主要烯烴（丁烯）的量較多。,.,72,5、維生素不同維生素對射線的敏感性不同。水溶性維生素中以VC和維生素B1的輻射敏感性最強(qiáng)，其他水溶性如VB2，泛酸，VB6，葉酸也較敏感，VB5（煙酸）對輻射很不敏感，較穩(wěn)定。一般認(rèn)為維生素A和維生素E是脂溶性維生素對輻射最敏感的維生素。維生素對輻照食品的敏感性在評價輻照食品的營養(yǎng)價值上是一個很重要的指標(biāo)。,.,73,.,74,脂溶性維生素,VA和VE：是脂溶性V中對輻照最敏感的V。牛肉在氮氣中經(jīng)20kGy劑量輻照，維生素A破壞率達(dá)66%，維生素E則沒有損失；禽肉在氮氣中分別經(jīng)10kGy、20kGy和40kGy的輻照，其維生素A的降解率分別達(dá)58、72和95%；全脂牛乳經(jīng)2.4kGy的輻照，維生素E將損失40%；VD食物中的維生素D對輻照似乎是相當(dāng)穩(wěn)定。鯉魚油經(jīng)幾十千戈瑞劑量輻照，都沒有發(fā)現(xiàn)維生素D的破壞。,.,75,水溶性維生素,VBl和VC對輻照最敏感，低于5kGy時，VC損失很少超過2030。維生素輻照損失數(shù)量受劑量、溫度、氧氣存在與食品類型等的影響。一般來說，在無氧或低溫條件下輻照可減少食品中任何維生素的損失。,不同條件下B1輻照損失情形,.,76,三、食品輻照的生物學(xué)效應(yīng),生物學(xué)效應(yīng)指輻射對生物體如微生物、昆蟲、寄生蟲、植物等的影響。這種影響是由于生物體內(nèi)的化學(xué)變化造成的。輻射對活體組織的損傷主要是與其代謝反應(yīng)有關(guān)，視其機(jī)體組織受輻射損傷后的恢復(fù)能力而異，這還取決于所使用的輻射總劑量的大小。,.,77,大,小,低,高,.,78,1、微生物直接效應(yīng)指微生物接受輻射后本身發(fā)生的反應(yīng)，可使微生物死亡。,.,79,NDlg=-N0D10其中：N0表示最初的微生物數(shù)N表示使用D劑量后殘留的微生物數(shù)D表示初期劑量D10表示微生物殘存數(shù)減到原數(shù)的10%時的劑量,為了表示某種微生物對輻射的敏感性，就通常以每殺死90%微生物所需要的戈瑞數(shù)來表示，即殘存微生物下降到原數(shù)的10%所需要的劑量，并用D10值表示：,微生物對輻射的敏感性,.,80,一些微生物的D10值,.,81,2、病毒,病毒是最小的生物體，它沒有呼吸作用，是以食品和酶為寄主。通常使用高達(dá)30kGy的劑量才能抑制。如脊髓灰色質(zhì)病毒和傳染性肝炎病毒據(jù)推測來自食品污染。用射線照射有助于殺死病毒。,.,82,4、昆蟲,處于幼蟲期的昆蟲對輻射比較敏感，成蟲（細(xì)胞)對輻射的敏感性較小，高劑量才能使成蟲致死，但成蟲的性腺細(xì)胞對輻射是敏感的，因此使用低劑量可造成絕育或引起配子在遺傳上的紊亂。成年前的昆蟲經(jīng)輻射可產(chǎn)生不育；輻照過的卵可以發(fā)育成幼蟲，但不能發(fā)育成蛹；照射的蛹可發(fā)展為成蟲，但成蟲不育。,.,83,5、寄生蟲,輻射可使寄生蟲不育或死亡。豬肉中旋毛蟲不育劑量0.12kGy死亡7.5kGy牛肉中絳蟲致死劑量3.0-5.0KGy,.,84,一、輻照在食品中的應(yīng)用,1、低劑量照射（輻射耐貯殺菌）,第四節(jié)食品輻照工藝及條件控制,.,85,2、中劑量照射（輻射巴氏殺菌）,.,86,3、大劑量照射（輻射阿氏殺菌）,.,87,.,88,一、輻照應(yīng)用類型,輻射阿氏殺菌（radappertization）輻射巴氏殺菌（radicidation）輻射耐貯殺菌（radurization）,.,89,輻射阿氏殺菌（radappertization）,所使用的輻照劑量可以將食品中的微生物減少到零或有限個數(shù)。經(jīng)過這種輻照處理后，食品在無再污染條件下可在正常條件下達(dá)到一定的貯存期。為高劑量輻照，劑量范圍3050kGy。,.,90,輻射巴氏殺菌（radicidation）,所使用的輻照劑量可以使食品中檢測不出特定的無芽袍的致病菌（如沙門氏菌等）。為中劑量輻照，輻照劑量范圍為110kGy。,.,91,輻射耐貯殺菌（radurization）,主要目的是降低食品中腐敗微生物及其他生物數(shù)量，延長新鮮食品的后熟期及保藏期（如抑制發(fā)芽等）。為低劑量輻照，一般劑量在1kGy以下。,.,92,二、食品輻射保藏的工藝流程,1、一般輻照工藝,.,93,.,94,2、典型食品輻照工藝,.,95,果蔬類,果蔬輻照的目的主要是防止微生物的腐敗作用，控制害蟲感染及蔓延；延緩后熟期，防止老化。水果的輻照處理，除可延長保藏期外，還可促進(jìn)水果中色素的合成、使?jié)撂崆懊摑驮黾悠咸训某鲋?。蔬菜的輻照處理主要是抑制發(fā)芽，殺死寄生蟲。,.,96,抑制發(fā)芽,低劑量0.060.15kGy對控制根莖作物如馬鈴薯、洋蔥、大蒜的發(fā)芽是有效的。為了獲得更好的貯藏效果，蔬菜的輻照處理常結(jié)合一定的低溫貯藏或其他有效的貯藏方式。如收獲的洋蔥在3暫存，并在3的低溫下輻照，照射后可在室溫下貯藏較長時間，又可以避免內(nèi)芽枯死、變褐發(fā)黑。,.,97,輻照延遲水果的后熟期,對香蕉等熱帶水果十分有效，香蕉：對綠色香蕉輻照劑量常低于0.5kGy，但對有機(jī)械傷的香蕉一般無效。木瓜：用1kGy劑量即可延遲木瓜的成熟。芒果：0.4kGy劑量輻照可延長保藏期8d，用1.5kGy可完全殺死果實中的害蟲。,.,98,糧食類,造成糧食耗損的重要原因之一是昆蟲的危害和霉菌活動導(dǎo)致的霉?fàn)€變質(zhì)。,.,99,3畜、禽肉及水產(chǎn)類,針對沙門氏菌等非芽孢菌的處理與其他方法聯(lián)合處理高劑量輻照處理肉類輻照與冷藏結(jié)合處理水產(chǎn)品輻照保藏,.,100,針對沙門氏菌等非芽孢菌的處理,沙門氏菌是最耐輻照的非芽孢致病菌，1.53.0kGy劑量可獲得99.9至99.999的滅菌率；而對O157:H7大腸桿菌，1.5kGy可獲得99.9999的滅菌率（D100.24kGy）；寄生蟲Toxoplasmagondii和Trichinellasprialis此的失活劑量分別為0.25kGy和0.3kGy。革蘭氏陰性菌對輻照較敏感，1kGy輻照可獲得較好效果，但對革蘭氏陽性菌作用較小。Lambert等報告，充N2包裝的塊狀豬肉在1kGy輻照后于5可存放26d。,.,101,與其他方法聯(lián)合處理,通常的輻照量（100kGy）不能使肉的酶失活,可結(jié)合加熱方法。如用加熱使鮮肉內(nèi)溫度升到70保持30min，使其蛋白分解酶完全鈍化后才進(jìn)行輻照。,.,102,高劑量輻照處理肉類,目的：使（已包裝）肉類在常溫下長期保藏。劑量：殺死抗輻射性強(qiáng)的肉毒芽孢桿菌；對低鹽、無酸的肉類（如雞肉）需用劑量45kGy以上。產(chǎn)生異味：高劑量輻照滅菌處理會使產(chǎn)品產(chǎn)生異味，程度因肉類品種不同而異），牛肉產(chǎn)生的異味最強(qiáng)。目前防止異味最好的方法是在冷凍溫度-30-80下輻照，因為異味的形成大多數(shù)是間接的化學(xué)效應(yīng)。在冰凍時水中的自由基的流動性減少，可以防止白由基與肉類成分的相互反應(yīng)發(fā)生。顏色：輻照可引起肉顏色的變化，在有氧存在下更為顯著。,.,103,輻照與冷藏結(jié)合處理,目的：用輻照處理冷藏或冷凍家禽，殺滅沙門氏菌和彎曲桿菌（campylobacter），處理豬肉使旋毛蟲幼蟲失活。（帶來的衛(wèi)生效益最為明顯）劑量：27kGy被認(rèn)為足以殺死上述病原微生物和寄生蟲，對大部分食品不會造成感官特性不利的影響。,.,104,水產(chǎn)品輻照保藏,多數(shù)采用中低劑量處理，高劑量處理工藝與肉禽類相似，但產(chǎn)生的異味低于肉類。為了延長貯藏期，低劑量輻照魚類常結(jié)合低溫（3以下）貯藏。不同魚類有不同的劑量要求，如淡水鱸魚在12kGy劑量下，延長貯藏期525d；大洋鱸在2.5kGy劑量下，延長保貯期1820d；牡礪在20kGy劑量下，延長保藏期達(dá)幾個月。加拿大批準(zhǔn)商業(yè)輻照鮮魚和黑線鰭魚片以延長保質(zhì)期的劑量為1.5kGy。,.,105,4香辛料和調(diào)味品,天然香辛料容易生蟲長霉常規(guī)處