食品的輻照保藏

1、食品工藝學(xué)第七章 食品的輻射保藏第七章 食品的輻射保藏第一節(jié) 概述 第二節(jié) 輻照的基本概念 第三節(jié) 食品輻照保藏原理 第四節(jié) 輻照對食品質(zhì)量的影響 第五節(jié)輻照在食品保藏中的應(yīng)用第六節(jié) 食品輻照的安全與法規(guī)思考題:思考題n 輻射有哪些化學(xué)效應(yīng)及生物學(xué)效應(yīng)？輻射有哪些化學(xué)效應(yīng)及生物學(xué)效應(yīng)？n 輻射保藏食品的原理輻射保藏食品的原理,從輻射效應(yīng)對微生物、酶、病蟲害、果蔬從輻射效應(yīng)對微生物、酶、病蟲害、果蔬等的影響角度回答。等的影響角度回答。n 放射性同位素發(fā)射的射線種類、產(chǎn)生的條件及各自的特點。放射性同位素發(fā)射的射線種類、產(chǎn)生的條件及各自的特點。n 輻射量、吸收劑量、吸收劑量速率及相應(yīng)的單位。輻射量、

2、吸收劑量、吸收劑量速率及相應(yīng)的單位。n 食品輻射常用的人工放射性同位素。食品輻射常用的人工放射性同位素。n 輻射食品衛(wèi)生安全性如何？何謂感生放射性？輻射食品衛(wèi)生安全性如何？何謂感生放射性？n 輻射殺菌的三種方式是什么？輻射殺菌的三種方式是什么？第一節(jié) 概述一、食品輻射保藏的定義及其特點二、輻射保藏的進(jìn)展 一、食品輻射保藏的定義及其特點l 食品輻射保藏定義l 特點: n 輻照技術(shù)較其他保藏方法的優(yōu)越性。n 穿透力強(qiáng)帶來的好處l 缺點l缺點與局限性n 投資投資大, 及專門設(shè)備來產(chǎn)生輻射線（輻射源），n 安全防護(hù)安全防護(hù)并需要提供安全防護(hù)措施，以保證輻射線不泄露；對不同產(chǎn)品及不同輻照目的要選擇控制好

3、合適的輻照劑量，才能獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會效益。n 高劑量下的感觀性狀變化n 接受性接受性由于各國的歷史、生活習(xí)慣及法規(guī)差異，目前世界各國允許輻照的食品種類仍差別較大，多數(shù)國家要求輻照食品在標(biāo)簽上要加以特別標(biāo)注。穿透力強(qiáng)輻照技術(shù)的另一個特點就是射線（如射線）的穿透力強(qiáng)，可以在包裝下及不解凍情況下輻照食品，可殺滅深藏在食可以在包裝下及不解凍情況下輻照食品，可殺滅深藏在食品內(nèi)部的害蟲、寄生蟲和微生物。品內(nèi)部的害蟲、寄生蟲和微生物。正因為此，它被大量應(yīng)用于海關(guān)對進(jìn)口物品（食物、衣物等用品）的防疫處理，以確保進(jìn)口物品不攜帶有害生物進(jìn)入國門。還可與冷凍保藏技術(shù)等配合使用，使食品保藏更加完善，這是其他保

4、藏方法所不可比擬的。定義l 食品輻射保藏是利用原子能射線的輻射能量照射食品或原材料，進(jìn)行殺菌、殺蟲、消毒、防霉等加工處理，抑制根類食物的發(fā)芽和延遲新鮮食物生理過程的成熟發(fā)展，以達(dá)到延長食品保藏期的方法和技術(shù)。這種技術(shù)又稱為食品輻照（Food irradiation）技術(shù)。l 輻照食品經(jīng)輻照技術(shù)處理后的食品。在我國輻照食品衛(wèi)生管理辦法附則中定義：輻照食品是指用鈷60、銫137產(chǎn)生的射線或電子加速器產(chǎn)生的低于10MeV電子束照射加工保藏的食品。l食品輻射的較其他方法的優(yōu)越性l 非熱作用非熱作用，食品內(nèi)部溫度不會增加或變化很小，故有“冷殺菌”之稱，而且輻照可以在常溫或低溫下進(jìn)行，因此經(jīng)適當(dāng)輻照處理的

5、食品可保持原有的色、香、味和質(zhì)構(gòu)，有利于維持食品的質(zhì)量；l 節(jié)能節(jié)能與冷凍保藏等相比，能節(jié)約能源。據(jù)(IAEA）報告，冷藏耗能324MJ/t，巴氏消毒能耗828MJ/t，熱殺菌能耗1080MJ/t，輻照滅菌只需要22.68MJ/t，輻照巴氏滅菌能耗僅為2.74MJ/t。冷藏法保藏馬鈴薯（防止發(fā)芽）300d，能耗l080MJ/t；而馬鈴薯經(jīng)輻照后常溫保存，能耗為67.4MJ/t，僅為冷藏的6。l 無殘留物無殘留物:與化學(xué)保藏法相比，輻照過的食品不會留下任何殘留物，是一個物理加工過程，而傳統(tǒng)的化學(xué)防腐保藏技術(shù)面臨著殘留物及對環(huán)境的危害問題。二、輻照保藏的進(jìn)展l 食品輻照歷史l 相關(guān)國際組織l 受研

6、究的食品種類l 涉及的研究范圍l 我國的發(fā)展情形l相關(guān)國際組織1970年FAOIAEA)WHO的專家在日內(nèi)瓦會議上確立食品輻照領(lǐng)域的國際計劃（IFIP) 認(rèn)定五種產(chǎn)品為安全1979年國際食品法規(guī)委員會（CAC-Codex Alimentarius Commission）推薦用于食品輻照的設(shè)備操作規(guī)范，1983年形成食品輻照加工的國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定食品輻照加工的平均吸收劑量不得超過10kGy。1980年FAO/IAEA/WHO的會議也認(rèn)為，受輻照食品平均吸收劑量達(dá)到10kGy，沒有毒性危害，不存在特別的營養(yǎng)和微生物問題，無必要再進(jìn)行毒性試驗。1984 年FAO/IAEA核技術(shù)在食品與農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用委員會

7、下成立了食品輻照的國際咨詢小組（ICGFI)，該組織是由專家、政府代表等組成的國際組織，其主要功能是對食品輻照的發(fā)展作總的評論，給成員國和組織提供食品輻照應(yīng)用的咨詢，通過FAO/IAEA/WHO專家委員會（JECFI）、CAC提供發(fā)布食品輻照信息。1998 ICGFI提出突破10kGy應(yīng)用劑量限制的建議，并得到其他組織的認(rèn)可。l我國的發(fā)展情形58年開始70年代后，進(jìn)入新的研究階段，研究的對象種類：糧食，肉類，水產(chǎn)品，水果，蔬菜，蛋類等。我國批準(zhǔn)的輻照食品l涉及的研究范圍輻照機(jī)理，滅菌原理，輻照機(jī)理，滅菌原理，輻照食品工藝，輻射食品化學(xué)，輻照食品工藝，輻射食品化學(xué)，營養(yǎng)，微生物學(xué)，毒理學(xué)，劑量學(xué)

8、等。營養(yǎng)，微生物學(xué)，毒理學(xué)，劑量學(xué)等。（有人認(rèn)為，這方面投入的財力，物力，人力，范圍之廣是前所未有的。因為有“輻射”兩字）l受研究的食品種類 糧食及制品，水果，蔬菜，肉類及制品，禽類，水產(chǎn)品， 香料，飼料等l食品輻照歷史n 1895倫琴發(fā)現(xiàn)X射線n 1896，mink發(fā)現(xiàn) X射線可殺菌。以后研究多，應(yīng)用少。n 二戰(zhàn)時：美MIT的羅克多用來處理漢堡包應(yīng)用開始n 50年代起，美國、加拿大、前蘇聯(lián)、歐、日等 30多國家n 60年代 第三世界 共20多國家l美國美國是世界上對輻照食品研究最深的國家之一。50年代，大量的輻照食品報告來自美國政府。53 美國總統(tǒng)提出原子能和平利用。57 陸軍司令部特種部隊

9、負(fù)責(zé)組織，90個大學(xué)、政府與工業(yè)部門參加的一項為期5年的輻照食品研究計劃，實驗室超過77個，每年資助600萬美元。60，已有輻照食品在軍隊試用，并對輻照食品進(jìn)行了長達(dá) 10年的安全性試驗。63，美軍方Natick實驗室舉行首次輻照食品國際會議，l加拿大1960年允許60Co (0.1kGy）用于抑制馬鈴薯發(fā)芽。 1965年就建立起世界最大的馬鈴薯輻照工廠。是60Co輻照裝置輸出的強(qiáng)國，l前蘇聯(lián)最早允許60Co用于抑制馬鈴薯發(fā)芽（0 .1kGy）、谷類殺菌（0.3kGy)；第二節(jié) 輻照的基本概念一、放射性同位素與輻射 二、輻照量單位與劑量測量三、輻射源與食品輻照裝置一、放射性同位素與輻射l 同位

10、素l 不穩(wěn)定(放射性)同位素l 輻射l 輻射源: 放射性同位素(如鈷60,鈀137)、電子加速器。l 主要射線: 射線 射線 射線 X射線l 放射性同位素的強(qiáng)度l 放射性同位素的衰變l 、等射線輻射的結(jié)果能使被輻射（輻照）物質(zhì)產(chǎn)生電離作用，因此常稱為電離輻射。l放射性同位素的放射性強(qiáng)度n 是表示元素放射性強(qiáng)弱的物理量，通常以單位時間內(nèi)發(fā)生核衰變的次數(shù)來表示。n 單位：u 貝克Bq ，每秒中有一個原子核衰變?yōu)?貝克。u 居里Ci，1Ci=3.71010Bql放射性同位素的衰變n 是放射性同位數(shù)放出射線的過程n 是放射性同位數(shù)強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)醯倪^程n 過程與外界的溫度、壓力等因素?zé)o關(guān)，取決于原子核性質(zhì)

11、n 按負(fù)指數(shù)規(guī)律衰變n 半衰期 t時刻的強(qiáng)度t0時刻的強(qiáng)度衰變常數(shù)時間（年）l半衰期n 放射性強(qiáng)度減少到原來一半（即I0.5I0），所經(jīng)歷的時間稱為該給定同位素的半衰期，并用t0.5表示n 鈷-60的半衰期=5.27年，鈀137的半衰期=30.1年 l射線n 也稱粒子,是從原子核中射出帶正電的高速粒子流（帶正電荷原子核）n 射線的動能可達(dá)幾兆電子伏特以上。n 但由于粒子質(zhì)量比電子大得多，通過物質(zhì)時極容易使其中原子電離而損失能量，所以它穿透物質(zhì)的能力很小，易為薄層物質(zhì)（如一片紙）所阻擋；射線n 本質(zhì)是高速電子流n 能量可達(dá)幾兆電子伏特(MVe)以上。n 穿透物質(zhì)的本領(lǐng)比射線強(qiáng)得多.n 可由放射性

12、同位素產(chǎn)生n 也可由電子加速器產(chǎn)生l射線n 是波長非常短（波長0.0011.000nm）的電磁波束（或稱光子流），n 由原子核從高能態(tài)躍遷到低能態(tài)時放射出。n 能量可高達(dá)幾十萬電子伏特以上，n 穿透物質(zhì)的能力很強(qiáng)n 但其電離能力較、射線小。l輻射n 放射性同位素衰變產(chǎn)生各種輻射線過程n 加速器產(chǎn)生高能射線的過程l不穩(wěn)定(放射性)同位素n 質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)差異較大n 其原子核是不穩(wěn)定的n 它們按照一定的規(guī)律（指數(shù)規(guī)律）衰變n 自然界存在天然的不穩(wěn)定同位素（如鈾等）n 也可利用原子反應(yīng)堆或粒子加速器人工制造（如鈷60等）l同位素電子殼中子（不同）質(zhì)子（同）二、輻照量單位與劑量測量（一）放射性強(qiáng)度 （

13、二）照射量 （三）吸收劑量（一）放射性強(qiáng)度放射性強(qiáng)度，也稱放射性活度，是度量放射性強(qiáng)弱的物理量。單位居里（Ci）放射性同位素每秒有3.71010次核衰變，則它的放射性強(qiáng)度為1Ci。貝可（Bq)法定的放射性強(qiáng)度單位，1Bq表示放射性同位素1s有1個原子核衰變Ci 與Bq關(guān)系1Ci=3.71010Bq1Bq=2.703 10-11Ci（二）照射量照射量（exposure）是用來度量X射線或射線在空氣中電離能力的物理量，單位:（舊）倫琴（R），(法定)庫侖千克（C/kg），兩者關(guān)系 1R2.5810-4C/kg。l倫琴（Roentgen，簡寫R）在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（1.013105Pa，0），1cm3的干

14、燥空氣（0.001293g）在X射線下或射線照射下，生成正負(fù)離子電荷分別為1靜電單位（e.s.u）時的照射量即為1R。一個單一電荷離子的電量為4.8010-10e.s.u，所以1R能使1cm3的空氣產(chǎn)生2.08109離子對。（三）吸收劑量1吸收劑量單位 2吸收劑量測量1吸收劑量單位l 在輻射源的輻射場內(nèi)單位質(zhì)量被照射物質(zhì)所吸收的射線的能量稱為吸收劑量，l 單位n （舊）拉德（rad）：1g任何物質(zhì)若吸收射線的能量為100erg或6.241013eV，則吸收劑量為l rad，n （法定）戈瑞（Gray，簡稱Gy）1Gy=1J/kgl 戈瑞與拉德的關(guān)系：1Gy=100radl 劑量率單位質(zhì)量被照射

15、物質(zhì)單位時間內(nèi)吸收的能量（Gy/s）。2吸收劑量測量l 測量原理：將劑量計暴露于輻射線之下進(jìn)行測量，根據(jù)劑量計體系（通過照射后的化學(xué)量或物理量變化）所示的吸收劑量來計算被食品所吸收的劑量。l 常用劑量測量體系： 量熱計 液體或固體化學(xué)劑量計 目視劑量標(biāo)簽l 各種劑量計的特性見表72。l 測量體系l劑量測量體系n 保證食品輻照過程獲得均勻的定量的輻照劑量（吸收劑量），便于對食品輻照裝置系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的劑量監(jiān)測，確保全國吸收劑量量值準(zhǔn)確一致，需要不同層次的劑量測量體系。（1）國家基準(zhǔn)（2）國家傳遞標(biāo)準(zhǔn)劑量測量體系（3）常規(guī)劑量計（3）常規(guī)劑量計l 這類劑量計屬相對測量劑量計，必須經(jīng)國家基準(zhǔn)或傳遞

16、標(biāo)準(zhǔn)劑量計進(jìn)行校準(zhǔn)，主要用于食品輻照處理現(xiàn)場輻照物品的日常劑量監(jiān)測。l 主要是一些無色與染色塑料薄膜，利用其輻照后變色（著色劑）的性能測定劑量，如無色透明或紅色有機(jī)玻璃片（聚甲基丙烯酸甲酯）、三醋酸纖維素以及基質(zhì)為尼龍或PVC的含有隱色染料的輻照顯色薄膜等。l 此外，也有人試用生物劑量測定法，根據(jù)細(xì)菌等培養(yǎng)物的輻照損傷（殺菌效果）求出吸收劑量。（2）國家傳遞標(biāo)準(zhǔn)劑量測量體系l 是指能在國家計量實驗室和用戶之間可靠地傳遞吸收劑量量值，便于郵寄比對，校準(zhǔn)常規(guī)劑量計和刻度輻射場，并易于被國家基準(zhǔn)校準(zhǔn)的測量體系。l 該體系有明確的輻射反應(yīng)機(jī)制，穩(wěn)定性能良好，有較高的復(fù)現(xiàn)性和準(zhǔn)確度，劑量范圍寬；其響應(yīng)與

17、能量、劑量率和環(huán)境條件無關(guān)；其輻照能量吸收特性與水等效，系統(tǒng)不確定度可以修正。l 常用的有：丙氨酸ESR劑量計（屬自由基型固體劑量計），硫酸鈰一亞鈰劑量計，重鉻酸鉀（銀）一高氯酸劑量計，重鉻酸銀劑量計等。（1）國家基準(zhǔn)l 主要用于校準(zhǔn)的吸收劑量測量的國家基準(zhǔn)采用Fricke（即硫酸亞鐵）劑量計。目前直接復(fù)現(xiàn)水中電離輻射吸收劑量單位（Gy）最有效的絕對測量方法。原聯(lián)邦德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院（PTB）、美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（NBS）等亦用它作為國家基準(zhǔn)。l 原理：輻射電離作用硫酸亞鐵溶液的亞鐵離子（Fe2-）被氧化為高鐵離子（Fe3-）引起溶液（在305nm附近）吸光度增加。比較溶液吸光度變化，可計算出

18、劑量計中吸收的劑量。l 我國已有0.010.40kGy范圍的系列基準(zhǔn)劑量計。三、輻射源與食品輻照裝置（一）輻射源 （二）防護(hù)設(shè)備 （三）輸送與安全系統(tǒng)食品的輻照裝置包括輻射源、防護(hù)設(shè)備、輸送系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)與安全系統(tǒng)。（一）輻射源1.放射性同位素輻射源2.電子加速器食品輻照處理的核心部分人工放射性同位素和電子加速器?？捎糜谳椪盏纳渚€來自60Co 或137Cs的射線，X射線（能級5MeV）加速電子（能級10MeV）。1. 放射性同位素輻射源食品輻照處理上用得最多的是60Co射線源，也有采用137Cs輻射源的。（l）鈷-60（60Co）輻射源 自然界中不存在，是人工制備的 同位素源。半衰期為5.

19、25年，衰變后變成穩(wěn)定同位素鎳。 鈷源裝置（2）銫-137(137Cs）也由工人制備。半衰期30年。但其射線能量為0.66MeV，比60Co弱，因此，欲達(dá)到60Co相同的功率，需要的貝可數(shù)為60Co的4倍。盡管是廢物利用，但分離麻煩，且安全防護(hù)困難，裝置投資費用高，因此應(yīng)用遠(yuǎn)不如60Co的輻射源廣泛。l137Cs輻射源的制備由核燃料的渣滓中抽提制得。一般137Cs中都含有一定量的134Cs，并用穩(wěn)定銫作載體制成硫酸銫-137或氯化銫-137。為了提高它的放射性活度，往往把粉末狀137Cs加壓壓成小彈丸，再裝人不銹鋼套管內(nèi)雙層封焊。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

20、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：2電子加速器l 電子加速器l 電子射線l X射線電子射線l 電子射線又稱電子流、電子束，其能量越高，穿透能力就越強(qiáng)。 l 電子加速器產(chǎn)生的電子流強(qiáng)度大，劑量率高，聚焦性能好，并且可以調(diào)節(jié)和定向控制，便于改變穿透距離、方向和劑量率。l 加速器可在任何需要的時候啟動與停機(jī)，停機(jī)后即不再產(chǎn)生輻射，又無放射性沾污，便于檢修，但加速器裝置造價高。l 電子加速器的電子密度大，（由于能量有限制不超過10MeV）電子束（射線）射程短，穿透能

21、力差，一般適用于食品表層的輻照。lX射線n 快速電子在原子核的庫侖場中減速時會產(chǎn)生連續(xù)能譜的X射線n 加速器產(chǎn)生的高能電子打擊在重金屬靶子上同樣會產(chǎn)生能量從零到入射電子能量的X射線(食品輻射應(yīng)用多指這種形式的X射線）n 在入射電子能量低時，產(chǎn)生的X射線向四面八方發(fā)射（發(fā)散）。隨能量增大，逐漸傾向前方，在有效地利用或屏蔽X射線時必須注意這一特點。n X射線穿透力強(qiáng)（如射線一樣），電子加速器作X射線源效率低，能量中已含大量低能部分，難以均勻地照射大體積樣品，故尚未得到廣泛應(yīng)用。n 趨勢：鈷源的價格，技術(shù)的發(fā)展，有可以得到啟用電子加速器l 電子加速器（簡稱加速器）是用電磁場使電子獲得較高能量，將電能

22、轉(zhuǎn)變成射線（高能電子射線，X射線）的裝置。l 加速器的類型和加速原理有多種。l 電子加速器可以作為電子射線和X射線的兩用輻射源。l 用于輻照保藏食品時，為保證食品的安全性，電子加速器的能量多數(shù)是用5MeV，個別用10MeV。l 將電子射線轉(zhuǎn)換為X射線使用時，X射線的能量不得超過5MeV。l用于食品輻照處理的加速器主要有1.靜電加速器（范德格拉夫電子加速器）、2.高頻高壓加速器（地那米加速器）、3.絕緣磁芯變壓器、4.微波電子直線加速器、5.高壓倍加器、6.脈沖電子加速器等。（二）防護(hù)設(shè)備l 輻射裝置對人體的危害途徑l 電離輻射對人體的作用l 輻射源的防護(hù)措施l 輻照室l輻照室n 是照射樣品的場

23、所，其防護(hù)墻的幾何形狀和尺寸的設(shè)計，不僅要滿足食品輻照條件的要求，還要有利于射線的散射，使鐵門外的劑量達(dá)到自然本底。n 輻照室空氣氧經(jīng)60Co射線照射后會產(chǎn)生臭氧（O3），臭氧生成的濃度大小與使用的輻射源強(qiáng)度成正比例關(guān)系，為防止其對照射樣品質(zhì)量的影響及保護(hù)工作人員健康，在輻照室內(nèi)需有送排（通風(fēng)）設(shè)備。l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)。l 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。l 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。l 鐵用于制作防護(hù)門、鐵鉤和蓋板等。l 水屏

24、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）。l 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。l電離輻射對人體的作用n 有物理、化學(xué)和生物三種效應(yīng)n 短期受大劑量輻射會產(chǎn)生急性放射病n 長期受小劑量輻射會產(chǎn)生慢性病n 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）。l輻射裝置對人體的危害途徑n 輻射對人體危害的兩種途徑u外照射外照射，即輻射源在人體外部照射u內(nèi)照射

25、，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。n 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。（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。第三節(jié) 食品輻照保藏原理一、食品輻

26、照的物理學(xué)效應(yīng) 二、食品輻照的化學(xué)效應(yīng) 三、食品輻照的生物學(xué)效應(yīng)輻照保藏食品的原理與射線照射時引起食品及食品中的微生物、昆蟲等發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)有關(guān)，這些反應(yīng)稱為輻照效應(yīng)，主要有物理學(xué)效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)和生物學(xué)效應(yīng)。一、食品輻照的物理學(xué)效應(yīng)（一）原子能射線與物質(zhì)的作用 （二）電子射線的作用 （一）原子能射線與物質(zhì)的作用原子能射線（射線）都是高能電磁輻射線“光子”，與被照射物原子相遇，會產(chǎn)生不同的效應(yīng)。l電離作用l康普頓散射l湮沒輻射(電子對效應(yīng))l感生放射l感生放射n 射線能量大于某一閾值，射線對某些原子核作用會射出中子或其他粒子，因而使被照射物產(chǎn)生了放射性被照射物產(chǎn)生了放射性（radioac

27、tivity），稱為感生放射性。n 能否產(chǎn)生感生放射性，取決于射線的能量和被輻照射物質(zhì)的性質(zhì)，如 10.5MeV的射線對14N照射可使其射出中子，并產(chǎn)生N的放射性同位素； 18.8MeV的射線對12C照射，可誘發(fā)產(chǎn)生放射線； 15.5MeV 的射線對16O照射，下可產(chǎn)生放射線。n 因此，為了引起感生放射作用。食品輻照源的能量水平一般不得超過10MeV。l康普頓散射如射線的光子與被照射物的電子發(fā)生彈性碰撞，當(dāng)光子的能量略大于電子在原子中的結(jié)合時，光子把部分能量傳遞給電子，自身的運動方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，朝著另一方向散射，獲得能量的電子（也稱次電子，康普頓電子），從原子中逸出，上述過程稱康普頓散射(Com

28、pton scattering) l湮沒輻射n 光子能量較高(1.02MeV)時，光子在原子核庫侖場的作用下會產(chǎn)生電子和正電子對（正電子和一個電子結(jié)合）而消失，產(chǎn)生湮沒輻射。n 湮沒輻射發(fā)出兩個光子，每個光子能量為0.5lMeV。n 光子的能量越大，電子對的形成越顯著。l電離作用光子與被照射物質(zhì)原子中的電子相遇，把全部能量交給電子（光子被吸收），使電子脫離原子成為光電子（e）。（二）電子射線的作用l 庫侖散射l 電子激發(fā)與電離l 軔致輻射l 電子射線最終去向l電子射線最終去向電子射線經(jīng)散射、電離、軔致輻射等作用后，消耗了大部分能量，速度大為減慢，有的被所經(jīng)過的原子俘獲，使原子或原子所在的分子變

29、成負(fù)離子；有的與陽離子相遇，發(fā)生陰、陽離子湮滅，放出兩個光子，其光子對被照射物的作用與上述的光子一樣。l軔致輻射n 電子射線在原子核庫侖場作用下，本身速度減慢的同時放射出光子，這種輻射稱軔致輻射。n 軔致輻射放出的光子，能量分布的范圍較寬，能量很大的相當(dāng)于射線的光子，能量較大的就相當(dāng)于X射線光子，這些光子對被照射物的作用如同射線與X射線。n 若放射出的光子在可見光或紫外光范圍，就稱之為契連科夫（Cerenkov）效應(yīng)。該效應(yīng)放出的可見光或紫外線，對被照射物的作用就如同日?？梢姽饣蜃贤饩€。l電子激發(fā)與電離n 能量不高的電子電子射線能把自己的能量傳遞給被照射物質(zhì)原子中的電子并把自己的能量傳遞給被照

30、射物質(zhì)原子中的電子并使之受到激發(fā)使之受到激發(fā)。n 若受到激發(fā)的電子已達(dá)到連續(xù)能級區(qū)域，它們就會跑出原子，使原子發(fā)生跑出原子，使原子發(fā)生電離電離。n 電子射線能量越高，在其電子徑跡上電離損耗能量比率（物理學(xué)稱線性能量傳遞）越低：電子射線能越低，在其電子徑跡上電離損耗能量比率反而越高。l庫侖散射n 當(dāng)輻射源射出的電子射線（高速電子流）通過被照射物時，受到原子核庫侖場的作用，會發(fā)生沒有能量損失的偏轉(zhuǎn)，稱庫侖散射。n 庫侖散射可以多次發(fā)生，甚至經(jīng)過多次散射后，帶電粒子會折返回去，發(fā)生所謂的“反向散射”。二、食品輻照的化學(xué)效應(yīng)l 一般情形l 化學(xué)效應(yīng)強(qiáng)弱的表示l 水在化學(xué)效應(yīng)中作用l 水的輻射化學(xué)l 水

31、輻射產(chǎn)物的間接作用l 對于含水量很小的食品，有機(jī)分子的輻照直接作用是化學(xué)變化的主要原因。l水輻射產(chǎn)物的間接作用n 水輻射效應(yīng)的后重要性在于：電離形成的中間產(chǎn)物 （如：高度活性的e-水化、OH 、和H 等），會導(dǎo)致食品和其他生物物質(zhì)發(fā)生變化（水的間接作用（水的間接作用）。對稀水溶液間接作用可能是化學(xué)變化的唯一重要原因，甚至在水含量低的體系中，間接作用仍然是主要的影響因素。n 氫原子n 水化電子（e-水化）n 羥基自由基(OH -）n氫原子u 在水的輻照中，即使氫原子數(shù)目低但也可以由某些有機(jī)化合物的直接激發(fā)或電離產(chǎn)生。u 在水溶液中，氫原子的反應(yīng)介于羥基自由基和水化電子的反應(yīng)之間，其加成到芳香族化

32、合物或烯屬化合物的速度常數(shù)為羥基自由基的幾分之一，也可以從醇、糖等脂肪族化合物的碳一氫鍵中抽除氫原子；u 它們在與硫代化合物的每一次碰撞中抽去氫原子，但氫原子也可以迅速地加到二硫化物上，分裂-S -S 鍵為-S. 和 HS-；與蛋白質(zhì)的反應(yīng)主要可能是含硫氨基酸和芳香族氨基酸。n水化電子（e-水化）u 由相關(guān)電子產(chǎn)生，它比HO具有更多的選擇性。u 它可非常快地加成加成到含低位空軌道的化合物上，如大部分芳香族化合物、梭酸、醛、酮、硫代化合物以及二硫化物。u 與蛋白質(zhì)反應(yīng)時可加成到組氨酸、半胱氨酸和胱氨酸殘留物上，也可加成到其他氨基酸上，其反應(yīng)最初產(chǎn)物是簡單電子加合物。u 由于大多數(shù)化合物含有成對電

33、子，這種電子加合物通常是一種自由基。u e-水化與HO不同，它們不一定與體系中的主要組分起反應(yīng)，但可以和少組分（如維生素、色素等）發(fā)生反應(yīng)。u 和脂肪醇或糖類反應(yīng)不顯著。n羥基自由基(OH ）u 加到芳香族化合物和烯烴化合物上；u 從醇類、糖類、梭酸類、酯類、醛類、酮類、氨基酸類脂肪族化合物的 C-H 鍵上抽除H（其速度略小于加成反應(yīng)）；u 從 硫化化合物的 S-H 鍵上抽除H（速度常數(shù)高）。u 與既含有芳香族也含脂肪族部分（如蛋白質(zhì)或核酸分子）作用時，部分起加成反應(yīng)，別一些則起消除反應(yīng)，不論是哪一種情況，反應(yīng)產(chǎn)物都是一種“有機(jī)”自由基。l水的輻射化學(xué)水受輻射后可產(chǎn)生的總效應(yīng)：l水在化學(xué)效應(yīng)中

34、作用n 食品及其他生物有機(jī)體的主要化學(xué)組成是水、蛋白質(zhì)、糖類、脂類及維生素等。n 水分子對輻射很敏感，對于一般食品或新鮮食物水分子首先被激活，然后由活化了的水分子與食品中其他成分發(fā)生反應(yīng)。n 食品(微生物、昆蟲等生物體)多含豐富水分，由和X射線產(chǎn)生的快電子能夠沿著它們的徑跡無區(qū)別地激發(fā)和電離所遇的分子(水分子為最)。l化學(xué)效應(yīng)強(qiáng)弱的表示n 常用G值表示。G是指被照射物質(zhì)中每吸收l00eV能量所產(chǎn)生化學(xué)變化的分子數(shù)量或分解和形成的物質(zhì)（分子、原子、離子和原子團(tuán)等）的數(shù)量。p 如麥芽糖溶液經(jīng)過輻照發(fā)生降解的G值為4.0，則表示麥芽糖溶液每吸收100eV的輻射能，就有4個麥芽糖分子發(fā)生降解。n 不同

35、物質(zhì)的G值可能相差很大。G值大，輻照引起的化學(xué)效應(yīng)較強(qiáng)烈；n G值相同者，吸收劑量大者引起的化學(xué)效應(yīng)較強(qiáng)烈。l一般情形n 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。n 初級輻射與次級輻射化學(xué)變化：u初級輻射是使被照射物質(zhì)形成離子、激發(fā)態(tài)分子或分子碎片，由激發(fā)分子可進(jìn)行單分子分解產(chǎn)生新的分子產(chǎn)物或自由基，而轉(zhuǎn)化成較低的激發(fā)狀態(tài)。u次級輻射是初級輻射的產(chǎn)物相互作用，生成與原始物質(zhì)不同的化合物。三、食品輻照的生物學(xué)效應(yīng)（一）微生物 （二）酶 （三）蟲類 （四）果蔬l與體內(nèi)的化學(xué)變化有關(guān)l直接和間接作用。含水時以間接效應(yīng)為主導(dǎo)。干燥和冷凍組織中少有間接效應(yīng)。l見不同生產(chǎn)效應(yīng)-劑量關(guān)系（表

36、7 -4）l高活性代謝狀態(tài)生物細(xì)胞的敏感性比在休眠期大得多。l照射所造成的損傷與生物體生長階段有關(guān)。l微生物致死解釋：新陳代謝紊亂，細(xì)胞核活動紊亂，核蛋白形成推遲-阻礙細(xì)胞核增殖。細(xì)胞受輻照后過一段時間才死亡。大小低低高高（一）微生物輻射殺菌主要目的是降低或殺滅食品中的腐敗微生物及致病微生物影響輻射對微生物作用的因素電離輻射殺菌所需劑量細(xì)菌酵母與霉菌 病毒l病毒n 通常要求使用高劑量輻照（水溶液狀態(tài)30kGy，干燥狀態(tài)40kGy）才能使其鈍化，n 過高的劑量時對新鮮食品的質(zhì)量有影響，因此常用加熱與輻照并舉的方法，降低輻照劑量及抑制病毒的活性。l酵母與霉菌酵母與霉菌對輻照的敏感性與非芽孢細(xì)菌相當(dāng)

37、。種類不同，其輻照敏感性也有差異。殺滅引起水果腐敗和軟化的霉菌所需的劑量常高于水果的耐輻照量，對酵母也有類似狀況，通過熱處理或其他方法再結(jié)合低劑量輻照可克服上述缺陷。 l細(xì)菌n細(xì)菌對輻照敏感性因種類不同而異。劑量越高，殺滅率越高。n常見幾種病原微生物的D10值見表7-5。n沙門氏菌n肉毒芽孢桿菌n常污染魚貝類的假單胞菌（是一種低溫菌），其對輻射線抵抗力也較弱，低劑量輻照即可保持產(chǎn)品的鮮度。n肉毒芽孢桿菌肉毒芽孢桿菌中能引起食物中毒且耐熱性特強(qiáng)的A型和B型，其抗輻射性也強(qiáng)，其D10值在1.93.7kGy。肉毒芽抱桿菌的D10值可因菌型和菌株而異且與被輻照時介質(zhì)的狀態(tài)關(guān)系很大。按照微生物學(xué)安全性要

38、求，經(jīng)輻照后殘存菌數(shù)減少1012數(shù)量級（即l2D10），可以計算出殺菌所需的最小輻照劑量（MRD），MRD值的大小主要決定于輻照對象微生物種類、被輻照的食品種類和輻照時的溫度等。通常條件下，帶芽孢菌體比無芽孢者對輻照有較強(qiáng)的抵抗力。n沙門氏菌是非芽孢菌中最耐輻照的致病微生物，平均D10值0.6kGy。對禽肉輻照1.53.0kGy ，可殺滅99.9到99.999微生物。除了肉毒芽孢桿菌，在這個劑量下，其他致病菌都可獲得控制。沙門氏菌是常見污染食品的致病菌。工業(yè)中常用熱處理殺滅該菌，但熱處理會使食品的形狀和組織發(fā)生變化。例如對鮮蛋的殺菌，熱處理就受到限制，用4.55.0kGy劑量輻照凍蛋，可殺滅污

39、染的沙門氏菌，又可使其風(fēng)味和制成的蛋制品不發(fā)生改變。電離輻射殺菌所需劑量電離輻射殺滅微生物一般以殺滅90微生物所需的劑量（Gy）來表示，即殘存微生物數(shù)下降到原菌數(shù)10時所需用的Gy劑量，并用D10值來表示。當(dāng)知道D10值時，就可以按下式確定輻照滅菌的劑量（D值）。微生物的射線致死對數(shù)規(guī)律100logDDNN初始菌數(shù) 使用D劑量后殘留的菌數(shù) 劑量 使菌數(shù)下降到原來計數(shù)10%所需的劑量 ，反映微生物的耐輻射性，越大，越耐輻射一些微生物的一些微生物的D10值值菌種基 質(zhì)D10（kGy）菌種基質(zhì)D10（kGy）肉毒桿菌A食品4啤酒酵母緩沖液22.5肉毒桿菌B緩沖液3.3嗜熱脂肪芽孢桿菌緩沖液需氧1短小

40、芽孢桿菌緩沖液厭氧3鼠傷寒沙門氏菌冷凍蛋0.7產(chǎn)氣莢膜桿菌肉2.12.4產(chǎn)黃青霉緩沖液0.4枯菌桿菌緩沖液22.5大腸桿菌肉湯0.2l影響輻射對微生物作用的因素電離輻射對微生物的作用受下列因素的影響：n 輻照量 n 種類及狀態(tài)n 菌株濃度（含菌量）n 環(huán)境（介質(zhì)化學(xué)成分和物理狀態(tài)）n 輻照后的貯藏條件等。（二）酶l 多數(shù)食品酶非常耐輻射（其D10達(dá)50kGy）這給食品的輻照滅酶保藏帶來一定的限制。l 酶的耐輻射性可用于酶制劑輻射殺菌消毒，則具有比熱處理方法優(yōu)越的特點。（三）蟲類1.昆蟲2寄生蟲 ： 豬旋毛蟲（trichinosis）不育 0.12kGy， 抑制生長 0.20.3kGy， 致死

41、7.5kGy； 牛肉滌蟲（beeftapeworm）致死 35kGy。1.昆蟲l 的輻射效應(yīng)與其細(xì)胞構(gòu)成密切相關(guān)。成蟲的性腺細(xì)胞對射線相當(dāng)敏感，低劑量就可起絕育或遺傳紊亂等效果，稍高劑量就可將昆蟲殺死。l 損傷作用表現(xiàn)形式：致死、“擊倒”（貌似死亡，隨后恢復(fù)）、縮短壽命、推遲換羽、不育、減少卵的孵化、延遲發(fā)育、減少進(jìn)食量和抑制呼吸。這些作用都在一定的劑量水平發(fā)生，而在某些劑量（低劑量）下，甚至可能出現(xiàn)相反的效應(yīng)，如延長壽命、增加產(chǎn)卵、增進(jìn)卵的孵化和促進(jìn)呼吸。l 不同生長階段昆蟲的輻射效應(yīng)l 輻射滅昆蟲的一些處理效果l輻射滅昆蟲的一些處理效果n 35kGy防止食品中昆蟲的傳播，立即將其殺死n 1

42、kGy足以使昆蟲在數(shù)日內(nèi)死亡；n 0.25kGy可使昆蟲在數(shù)周內(nèi)死亡，并使存活昆蟲不育。n 一次給予足夠的劑量比分次逐步增加的殺滅效果好。n 對某些昆蟲輻照前升高溫度，可增加它們對輻照的敏感性；n 降低大氣氧壓，將會增加昆蟲的耐輻照性。l不同生長階段昆蟲的輻射效應(yīng)卵和幼蟲：0.130.25kGy 阻止其發(fā)育到成蟲階段； 0.41.0kGy 阻止發(fā)育到下一階段。成蟲甲蟲：0.130.25kGy 不育，蛾 ：0.451.00kGy 不育蛹 ：0.250.45kGy 不育。（四）果蔬l 輻照處理呼吸高峰前的果實，可干擾其乙烯的合成，抑制其高峰的出現(xiàn)，延長果實的貯存期。l 輻照水果可產(chǎn)生的化學(xué)成分變化

43、：如VC破壞；原果膠變成果膠質(zhì)和果膠酸鹽；纖維素及淀粉的降解；某些酸的破壞及色素的變化等。l 輻照對新鮮蔬菜作用效果：與種類和劑量有關(guān)?？梢愿淖兪卟说暮粑?，防止老化，改變化學(xué)成分。如輻照馬鈴薯，在輻照后的短期內(nèi)能快速且大量地增加其攝氧率，但隨后又下降。若采用極低或很高的劑量并不產(chǎn)生這種效應(yīng)。l 馬鈴薯、洋蔥等經(jīng)輻照后可抑制發(fā)芽，輻照使組織內(nèi)脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）受到損傷，干擾了ATP的合成，植物體生長點上的細(xì)胞不能發(fā)生分裂，而抑制了植物體發(fā)芽。l 輻照蘑菇可防止開傘，延長保鮮期。第四節(jié) 輻照對食品質(zhì)量的影響一、蛋白質(zhì)二、糖類三、脂類四、維生素食品三大營養(yǎng)素及維生素的輻照效

44、應(yīng)是人們最為關(guān)心的內(nèi)容一、蛋白質(zhì)l變性變性：射線會使某些蛋白質(zhì)中二硫鍵、氫鍵、鹽鍵和醚鍵等斷裂，從而使蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)和二級結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性。l一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)：輻照也會促使蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，除了-SH氧化外，還會發(fā)生脫（-）氨基作用、脫（- ）羧作用和氧化作用。l交聯(lián)交聯(lián)：蛋白質(zhì)水溶液經(jīng)射線照射會發(fā)生交聯(lián)，由巰基氧化生成分子內(nèi)或分子間的二硫鍵，也可以由酪氨酸和苯丙氨酸的苯環(huán)偶合而發(fā)生。交聯(lián)導(dǎo)致蛋白質(zhì)發(fā)生凝聚作用，甚至出現(xiàn)一些不溶解的聚集體。l降解降解：用 X 射線照射血纖蛋白會引起部分裂解，產(chǎn)生較小的碎片。卵清蛋白在等電點照射也發(fā)現(xiàn)黏度減?。òl(fā)生了降解）。l降解與交聯(lián)同時

45、發(fā)生降解與交聯(lián)同時發(fā)生，往往交聯(lián)大于降解，所以降解常被掩蓋而不易察覺。l含蛋白質(zhì)食品輻照變化的復(fù)雜性含蛋白質(zhì)食品輻照變化的復(fù)雜性：因為很可能這種食品的全部成分都吸收電離輻射線而發(fā)生化學(xué)變化，再對蛋白質(zhì)作用，同時全部成分的輻射產(chǎn)物之間也可能發(fā)生相互作用。l高劑量輻照含蛋白質(zhì)食品高劑量輻照含蛋白質(zhì)食品，如肉類及禽類、乳類，常會產(chǎn)生變味（輻照味），已鑒定出各種揮發(fā)性輻解產(chǎn)物，大部分是通過間接作用產(chǎn)生的，在低于凍結(jié)點的溫度下進(jìn)行輻照可減少輻照味的形成。二、糖類l低分子糖類l水對低分子糖輻解作用的影響l商業(yè)輻照劑量下，輻照對糖類熔點、折射率、旋光度和顏色等物理特性影響微小。l多糖l多糖n 聚合度和粘度下

46、降輻照會引起多糖鏈的斷裂從而引起聚合度和黏度變化，n 產(chǎn)物 糊精碎片等：輻照小麥淀粉：葡萄糖、麥芽糖、麥芽三糖、麥芽四糖和麥芽五糖。n 混合物保護(hù)作用，特別是蛋白質(zhì)和氨基酸對糖類輻解的保護(hù)作用是值得注意的?；旌衔锏慕到庑?yīng)通常比單個組分的輻解效應(yīng)小。雖然在輻照純淀粉時，觀察到有大量的產(chǎn)物形成，但在更復(fù)雜的食物中，也不一定會產(chǎn)生同樣的結(jié)果。l水對低分子糖的輻解作用的影響n 輻照固態(tài)糖時，水有保護(hù)作用，這可能是由于通過氫鍵的能量轉(zhuǎn)移，或者由于水和被輻照糖的自由基反應(yīng)重新形成最初產(chǎn)物所致。n 輻照糖溶液時，輻照除對糖和水有直接作用外，還有水的羥基自由基等與糖的間接作用，通常輻解作用隨輻照劑量的增加而

47、增加。l小分子糖類降解形成輻解產(chǎn)物降解形成輻解產(chǎn)物：低聚糖或單糖的降解產(chǎn)物有羥基化合物、酸類、過氧化氫，降解作用還會產(chǎn)生氣體，如氫氣、二氧化碳及痕量甲烷、一氧化碳和水等。降解所形成的新物質(zhì)降解所形成的新物質(zhì)會改變糖類的某些性質(zhì)，如輻照能使葡萄糖和果糖的還原能力下降，但提高了蔗糖、山梨糖醇和甲基-吡喃葡萄糖的還原能力。這些變化是輻照劑量的函數(shù)。50kGy對糖還原能力影響與熱處理相當(dāng)對糖還原能力影響與熱處理相當(dāng)。 10kGy輻照100g葡萄糖-水合物釋放出0.8mg的H2和2.6mg的CO2，但輻照果糖和蔗糖時，則沒有CO2產(chǎn)生。固態(tài)糖類固態(tài)糖類：相同條件下發(fā)生降解的程度低于糖溶液。固態(tài)糖類輻照降

48、解作用的G值（6-60）比輻照糖溶液時的G值（ 5）要大得多，因此固態(tài)糖降解的百分?jǐn)?shù)會更小。常見的降解產(chǎn)物是甲醛，輻照葡萄糖還會有葡萄糖酸、葡糖醛酸與脫氧葡萄糖酸等產(chǎn)物檢出。5kGy劑量下輻照降解產(chǎn)物濃度10mg/g。n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。三、脂類l不同體系（天然或模擬）輻照形成的化學(xué)物質(zhì)在性質(zhì)上是相似的。產(chǎn)物：氧化和非氧化輻照產(chǎn)物，l飽和脂肪酸比較穩(wěn)定，不飽和脂肪酸容易氧化，出現(xiàn)脫梭、氫化、脫氫等作用。l輻照促進(jìn)自動氧化過程：促進(jìn)自由基形成、氫過氧化物分解，并使抗氧化劑遭到破壞。l輻照誘發(fā)氧化變化程度主要受：劑量和劑量率影響，非輻

49、照脂肪氧化中的影響因素（溫度、有氧與無氧、脂肪成分、氧化強(qiáng)化劑、抗氧化劑等）也影響脂肪的輻照氧化與分解。l比較輻照和加熱處理形成的分解產(chǎn)物l低劑量（0.5-10.0kGy）輻照含不飽和脂肪的食物表明，過氧化物的形成隨劑量的增加而增加。l高劑量下輻照脂肪l高劑量下輻照脂肪n 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 90 mg， 十六碳二烯 89 mg， 十七烷 34 mg， 十六碳烯 22 mg， 十五烷 55 mg， 十四烯 38 mg，n 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。n 當(dāng)輻照劑量大于20kGy時“輻照脂肪”氣味可察覺，在較高劑量

50、時變得更強(qiáng)烈。n 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。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。四、維生素l不同維生素對射線的敏感性l脂溶性維生素l水溶性維生素l脂溶性維生素n 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%；n 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

51、量輻照，都沒有發(fā)現(xiàn)維生素D的破壞。l水溶性維生素nVBl和VC對輻照最敏感，n低于5kGy時，VC損失很少超過2030。n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。n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。產(chǎn)品 劑量/kGy 損失/% 045 起感覺變化或維生素含量損失的劑量閡值 全脂乳粉 0.510.0 517 全脂乳 1.47 35 甜煉乳 20 85 瘦牛肉 5384 瘦羊肉 46 瘦豬肉 84 95 豬肉香腸 30 89 在氧中比在氮中輻照有較多的維生素B1被破壞 -75輻照的肉中沒有維生素B1被破壞。 不同條件下B1輻照損失情形第五節(jié) 輻照在食

52、品保藏中的應(yīng)用一、輻照應(yīng)用類型二、食品輻照保藏三、食品輻照加工四、輻照的其他應(yīng)用五、影響食品輻照效果的因素六、輻射食品的包裝一、輻照應(yīng)用類型1. 輻射阿氏殺菌（radappertization）2. 輻射巴氏殺菌（radicidation）3. 輻射耐貯殺菌（radurization）4. 輻照在食品保藏中的應(yīng)用（表7-10）1. 輻射阿氏殺菌（radappertization）l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)。l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。l為高劑量輻照，劑量范圍3050kGy。2.輻射巴氏殺菌（radicidation）l

53、 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）。l 為中劑量輻照，輻照劑量范圍為110kGy。3.輻射耐貯殺菌（radurization）l 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）。l 為低劑量輻照，一般劑量在1kGy以下。二、食品輻照保藏1. 果蔬類2. 糧食類3. 畜、禽肉及水產(chǎn)類4. 香辛料和調(diào)味品5. 蛋類5. 蛋類l 沙門氏菌為輻射處理的對象菌。l 劑量：輻照巴氏殺菌劑量，l 效果：蛋液及冰蛋液效果較好。l 帶殼鮮蛋可用低射線輻照，劑量10kGy ，l 高劑量會使蛋白質(zhì)降解而使蛋液粘度降低或產(chǎn)生H2S等異

54、味。4 香辛料和調(diào)味品香辛料和調(diào)味品l 天然香辛料容易生蟲長霉l 常規(guī)處理的局限性：熏蒸消毒法有藥物殘留且易導(dǎo)致香味揮發(fā)甚至產(chǎn)生有害物質(zhì)。l 輻照處理可避免引起上述的不良效果，控制昆蟲侵害，減少微生物的數(shù)量，保證原料的質(zhì)量。全世界至少已有15國批準(zhǔn)80多種產(chǎn)品輻照。 l 劑量：允許高達(dá)10kGy劑量，但實際上為避免導(dǎo)致香味及顏色的變化，降低成本，香料消毒的輻照劑量應(yīng)視品種及消毒要求來確定，盡量降低輻照劑量。如胡椒粉、快餐佐料、醬油等直接人口的調(diào)味料以殺滅致病菌為主劑量可高些，l 輻照調(diào)味品味道變化的閾值輻照調(diào)味品味道變化的閾值產(chǎn)品閾值劑量kGy芫荽7.5黑胡椒及其代用品12.5白胡椒12.5桂

55、皮5丁香7辣椒粉5辣椒4.55.03 畜、禽肉及水產(chǎn)類畜、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 針對沙門氏菌等非芽孢菌的處理l 沙門氏菌是最耐輻照的非芽孢致病菌，l 1.53.0kGy劑量可獲得99.9至99.999的滅菌率；l 而對O157:H7大腸桿菌，1.5kGy可獲得99.9999的滅菌率（D100.24kGy）；l 寄生蟲Toxoplasma gondii和Trichinella sprialis此的失活劑量分別為0.25kGy和0.3kGy。l 革蘭氏陰性菌對輻照較敏感，1kGy輻照可獲得較好效果，但

56、對革蘭氏陽性菌作用較小。l Lambert等報告，充N2包裝的塊狀豬肉在1kGy輻照后于5可存放26d。 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。 高劑量輻照處理肉類l 目的：使（已包裝）肉類在常溫下長期保藏。l 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。l 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

57、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。l 顏色：輻照可引起肉顏色的變化，在有氧存在下更為顯著。 輻照與冷藏結(jié)合處理l 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）l 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。 水產(chǎn)品輻照保藏l 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。l 不同魚類有不同的劑量要求，如淡水鱸魚在12kGy

58、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。l 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。2. 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)。/ 劑量劑量 kGy 效應(yīng)效應(yīng) 0.10.2 昆蟲不育昆蟲不育 1 昆蟲幾天內(nèi)死亡昆蟲幾天內(nèi)死亡 35 昆蟲立即死亡昆蟲立即死亡 24 抑制谷類霉菌蔓延發(fā)展抑制谷類霉菌蔓延發(fā)展 0.200.75 小麥和面粉殺蟲小麥和面粉殺蟲 1 焙烤食品保藏焙烤食品保藏 0.60.8 照后玉米中成蟲照后玉米中成蟲 1530d 內(nèi)全部死滅內(nèi)全部死

59、滅 0.22.0 玉米、小麥、大米，其營養(yǎng)成分未發(fā)生明顯變化玉米、小麥、大米，其營養(yǎng)成分未發(fā)生明顯變化 1. 果蔬類l 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?。l 蔬菜的輻照處理主要是抑制發(fā)芽，殺死寄生蟲。l抑制發(fā)芽n 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。n 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

60、免內(nèi)芽枯死、變褐發(fā)黑。l防止微生物的腐敗作用n水果腐敗的微生物主要是霉菌n滅霉菌劑量依水果種類及貯藏期而定n輻照與其他方法結(jié)合n輻照與其他方法結(jié)合u 將柑橘加熱至53保持5min，與輻照同時處理，劑量可降至1kGy，還可控制住霉菌及防止皮上銹斑的形成；u 對表皮黃色、成熟度為25的木瓜，用5060水洗20s，晾20min，干后包裝，用0.75kGy射線照射，顯著延長保藏期。u 上海采用輻照與冷藏相結(jié)合的方法有效控制蘋果和草莓的采后腐敗。u 化學(xué)防腐和輻照相結(jié)合也可有效延長水果貯藏期，復(fù)合處理的協(xié)同效應(yīng)可以降低化學(xué)處理的藥劑量和輻照劑量，把藥物殘留量和輻照損傷率降到最低程度。既可延長保藏期，又保