食品輻照保藏PPT課件

1、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(duì)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)第1頁(yè)/共114頁(yè)第一節(jié) 概述 一、食品輻射保藏的定義及其特點(diǎn) 二、輻射保藏的進(jìn)展 第2頁(yè)/共114頁(yè)一、食品輻射保藏的定義及其特點(diǎn)l食品輻射保藏定義l特點(diǎn): 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(lái)的好處l缺點(diǎn)第3頁(yè)/共114頁(yè)l缺點(diǎn)與局限性n投資大-需要專(zhuān)門(mén)設(shè)備來(lái)產(chǎn)生輻射線（輻射源）。n安全防護(hù)-需要提供安全防護(hù)措施，以保證輻射線不泄露。n劑量控制-高劑量下的感觀性狀變化，對(duì)不同產(chǎn)品及不同輻照目的要選擇控制

2、好合適的輻照劑量，才能獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會(huì)效益。n接受性-由于各國(guó)的歷史、生活習(xí)慣及法規(guī)差異，目前世界各國(guó)允許輻照的食品種類(lèi)仍差別較大，多數(shù)國(guó)家要求輻照食品在標(biāo)簽上要加以特別標(biāo)注。第4頁(yè)/共114頁(yè)穿透力強(qiáng) 輻照技術(shù)的另一個(gè)特點(diǎn)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，可殺滅深藏在食品內(nèi)部的害蟲(chóng)、寄生蟲(chóng)和微生物。正因?yàn)榇?，它被大量?yīng)用于海關(guān)對(duì)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(guó)門(mén)。還可與冷凍保藏技術(shù)等配合使用，使食品保藏更加完善，這是其他保藏方法所不可比擬的。第5頁(yè)/共114頁(yè)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

3、或原材料，進(jìn)行殺菌、殺蟲(chóng)、消毒、防霉等加工處理，抑制根類(lèi)食物的發(fā)芽，延遲新鮮食物生理過(guò)程的成熟發(fā)展，以達(dá)到延長(zhǎng)食品保藏期的方法和技術(shù)。這種技術(shù)又稱(chēng)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(guó)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。第6頁(yè)/共114頁(yè)l食品輻射的較其他方法的優(yōu)越性l非熱作用-冷殺菌，經(jīng)適當(dāng)輻照處理的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-與冷凍保藏等相比，能節(jié)約能源。據(jù)(IAEA）報(bào)告，冷藏耗能324MJ/t，巴氏消毒能

4、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(wú)殘留物-與化學(xué)保藏法相比，輻照過(guò)的食品不會(huì)留下任何殘留物，是一個(gè)物理加工過(guò)程，而傳統(tǒng)的化學(xué)防腐保藏技術(shù)面臨著殘留物及對(duì)環(huán)境的危害問(wèn)題。第7頁(yè)/共114頁(yè)二、輻照保藏的進(jìn)展l食品輻照歷史l相關(guān)國(guó)際組織l受研究的食品種類(lèi)l涉及的研究范圍l我國(guó)的發(fā)展情形第8頁(yè)/共114頁(yè)l相關(guān)國(guó)際組織 1970年FAOIAEAWHO的專(zhuān)家在日內(nèi)瓦會(huì)議上確立食品輻照領(lǐng)域的國(guó)際

5、計(jì)劃（IFIP) 認(rèn)定五種產(chǎn)品為安全 1979年國(guó)際食品法規(guī)委員會(huì)（CAC）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(guó)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(guò)10kGy。 1980年FAO/IAEA/WHO的會(huì)議也認(rèn)為，受輻照食品平均吸收劑量達(dá)到10kGy，沒(méi)有毒性危害，不存在特別的營(yíng)養(yǎng)和微生物問(wèn)題，無(wú)必要再進(jìn)行毒性試驗(yàn)。 1984 年FAO/IAEA核技術(shù)成立了食品輻照的國(guó)際咨詢(xún)小組（ICGFI)，對(duì)食品輻照的發(fā)展作總的評(píng)論，給成員國(guó)和組織提供食品輻照應(yīng)用的咨詢(xún)，通過(guò)FAO/IAEA/WHO專(zhuān)家委員會(huì)（JECFI）、CAC提供發(fā)布食品輻照信息。 1998 ICGF

6、I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。第9頁(yè)/共114頁(yè)l我國(guó)的發(fā)展情形 58年開(kāi)始研究 70年代后，進(jìn)入新的研究階段，研究的對(duì)象種類(lèi)：糧食，肉類(lèi)，水產(chǎn)品，水果，蔬菜，蛋類(lèi)等。 我國(guó)批準(zhǔn)的輻照食品第10頁(yè)/共114頁(yè)第11頁(yè)/共114頁(yè)l涉及的研究范圍輻照機(jī)理，滅菌原理，輻照食品工藝，輻射食品化學(xué)，營(yíng)養(yǎng)學(xué)，微生物學(xué)，毒理學(xué)，劑量學(xué)第12頁(yè)/共114頁(yè)l受研究的食品種類(lèi) 糧食及制品，水果，蔬菜，肉類(lèi)及制品，禽類(lèi)，水產(chǎn)品，香料，飼料等第13頁(yè)/共114頁(yè)l食品輻照歷史n1895年，倫琴發(fā)現(xiàn)X射線n1896年，Minck發(fā)現(xiàn) X射線可殺菌。以后研究多，應(yīng)用少。n二戰(zhàn)時(shí)：美國(guó)用

7、來(lái)處理漢堡包應(yīng)用開(kāi)始n50年代起，美國(guó)、加拿大、前蘇聯(lián)、歐、日等 30多國(guó)家n60年代 第三世界 共20多國(guó)家第14頁(yè)/共114頁(yè)l美國(guó) 美國(guó)是世界上對(duì)輻照食品研究最深的國(guó)家之一。 50年代，大量的輻照食品報(bào)告來(lái)自美國(guó)政府。 53 美國(guó)總統(tǒng)提出原子能和平利用。 57 陸軍司令部特種部隊(duì)負(fù)責(zé)組織，90個(gè)大學(xué)、政府與工業(yè)部門(mén)參加的一項(xiàng)為期5年的輻照食品研究計(jì)劃，實(shí)驗(yàn)室超過(guò)77個(gè)，每年資助600萬(wàn)美元。 60 已有輻照食品在軍隊(duì)試用，并對(duì)輻照食品進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá) 10年的安全性試驗(yàn)。 63 美軍方Natick實(shí)驗(yàn)室舉行首次輻照食品國(guó)際會(huì)議 第15頁(yè)/共114頁(yè)l加拿大 1960年，允許60Co (0.1k

8、Gy）用于抑制 馬鈴薯發(fā)芽。 1965年，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(guó)第16頁(yè)/共114頁(yè)l前蘇聯(lián) 最早允許60Co用于抑制馬鈴薯發(fā)芽（0 .1kGy）、谷類(lèi)殺菌（0.3kGy)第17頁(yè)/共114頁(yè)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(cè)量 三、輻射源與食品輻照裝置第18頁(yè)/共114頁(yè)一、放射性同位素與輻射l同位素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,銫137)、電子加速器。l主要射線: 射線 射線 射線 X射線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(chēng)為電離輻射。第19頁(yè)/共1

9、14頁(yè)l射線n 也稱(chēng)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(dòng)能可達(dá)幾兆電子伏特以上n 穿透物質(zhì)的能力很小，易為薄層物質(zhì)（如一片紙）所阻擋第20頁(yè)/共114頁(yè)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可由放射性同位素產(chǎn)生n也可由電子加速器產(chǎn)生第21頁(yè)/共114頁(yè)l射線n是波長(zhǎng)非常短（波長(zhǎng)0.0011.000nm）的電磁波束（或稱(chēng)光子流）n由原子核從高能態(tài)躍遷到低能態(tài)時(shí)放射出n能量可高達(dá)幾十萬(wàn)電子伏特以上n穿透物質(zhì)的能力很強(qiáng)n電離能力較、射線小第22頁(yè)/共114頁(yè)l輻射n放射性同位素衰變產(chǎn)生各種輻射線過(guò)程n加速器產(chǎn)生高能射

10、線的過(guò)程第23頁(yè)/共114頁(yè)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不穩(wěn)定同位素衰變過(guò)程中伴有各種輻射線產(chǎn)生的，稱(chēng)之為放射性同位素。第24頁(yè)/共114頁(yè)l同位素電子殼中子（不同）質(zhì)子（同）原 子第25頁(yè)/共114頁(yè)二、輻照量單位與劑量測(cè)量 （一）放射性強(qiáng)度 （二）照射量 （三）吸收劑量第26頁(yè)/共114頁(yè)（一）放射性強(qiáng)度 放射性強(qiáng)度，也稱(chēng)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(gè)原

11、子核衰變。 Ci 與Bq關(guān)系 1Ci=3.71010Bq 1Bq=2.703 10-11Ci第27頁(yè)/共114頁(yè)（二）照射量 照射量（exposure）是用來(lái)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(kù)侖千克（C/kg）， 兩者關(guān)系 1R2.5810-4C/kg。第28頁(yè)/共114頁(yè)l倫琴（Roentgen，簡(jiǎn)寫(xiě)R） 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（1.013105Pa，0），1cm3的干燥空氣（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(shí)的照射量即為1R。 一個(gè)單一電荷離子的電量為4.8010-10e.s.u，所以1R能使1cm

12、3的空氣產(chǎn)生2.08109離子對(duì)。第29頁(yè)/共114頁(yè)（三）吸收劑量 1吸收劑量單位 2吸收劑量測(cè)量第30頁(yè)/共114頁(yè)1吸收劑量單位l在輻射源的輻射場(chǎng)內(nèi)單位質(zhì)量被照射物質(zhì)所吸收的射線的能量稱(chēng)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1 radn（法定）戈瑞（Gray，簡(jiǎn)稱(chēng)Gy）1Gy=1J/kgl戈瑞與拉德的關(guān)系：1Gy=100radl劑量率單位質(zhì)量被照射物質(zhì)單位時(shí)間內(nèi)吸收的能量（Gy/s）。第31頁(yè)/共114頁(yè)2吸收劑量測(cè)量l測(cè)量原理：將劑量計(jì)暴露于輻射線之下進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)劑量計(jì)體系（通過(guò)照射后的化學(xué)量或物理量變

13、化）所示的吸收劑量來(lái)計(jì)算被食品所吸收的劑量。l常用劑量測(cè)量體系： 量熱計(jì) 液體或固體化學(xué)劑量計(jì) 目視劑量標(biāo)簽l各種劑量計(jì)的特性見(jiàn)表7-2。l測(cè)量體系第32頁(yè)/共114頁(yè)l劑量測(cè)量體系 （1）國(guó)家基準(zhǔn) （2）國(guó)家傳遞標(biāo)準(zhǔn)劑量測(cè)量體系 （3）常規(guī)劑量計(jì)第33頁(yè)/共114頁(yè)（3）常規(guī)劑量計(jì)l這類(lèi)劑量計(jì)屬相對(duì)測(cè)量劑量計(jì)，必須經(jīng)國(guó)家基準(zhǔn)或傳遞標(biāo)準(zhǔn)劑量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，主要用于食品輻照處理現(xiàn)場(chǎng)輻照物品的日常劑量監(jiān)測(cè)。l主要是一些無(wú)色與染色塑料薄膜，利用其輻照后變色（著色劑）的性能測(cè)定劑量，如無(wú)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

14、有人試用生物劑量測(cè)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。第34頁(yè)/共114頁(yè)（2）國(guó)家傳遞標(biāo)準(zhǔn)劑量測(cè)量體系l 是指能在國(guó)家計(jì)量實(shí)驗(yàn)室和用戶(hù)之間可靠地傳遞吸收劑量量值，便于郵寄比對(duì)，校準(zhǔn)常規(guī)劑量計(jì)和刻度輻射場(chǎng)，并易于被國(guó)家基準(zhǔn)校準(zhǔn)的測(cè)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)與能量、劑量率和環(huán)境條件無(wú)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(jì)（屬自由基型固體劑量計(jì)），硫酸鈰一亞鈰劑量計(jì)，重鉻酸鉀（銀）一高氯酸劑量計(jì)，重鉻酸銀劑量計(jì)等。第35頁(yè)/共114頁(yè)（1）國(guó)家基準(zhǔn)l主要用于校

15、準(zhǔn)的吸收劑量測(cè)量的國(guó)家基準(zhǔn)采用Fricke（即硫酸亞鐵）劑量計(jì)。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(duì)測(cè)量方法。原聯(lián)邦德國(guó)聯(lián)邦物理技術(shù)研究院（PTB）、美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局（NBS）等亦用它作為國(guó)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(jì)算出劑量計(jì)中吸收的劑量。l我國(guó)已有0.010.40kGy范圍的系列基準(zhǔn)劑量計(jì)。第36頁(yè)/共114頁(yè)第37頁(yè)/共114頁(yè)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)

16、和自動(dòng)控制系統(tǒng)與安全系統(tǒng)。第38頁(yè)/共114頁(yè)（一）輻射源食品輻照處理的核心部分人工放射性同位素輻射源和電子加速器可用于輻照的射線射線（來(lái)自60Co 或137Cs）X射線（能級(jí)5MeV）加速電子（能級(jí)10MeV）第39頁(yè)/共114頁(yè)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5.25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，

17、需要的貝可數(shù)為60Co的4倍。另外，分離麻煩，且安全防護(hù)困難，裝置投資費(fèi)用高，因此應(yīng)用遠(yuǎn)不如60Co的輻射源廣泛。第40頁(yè)/共114頁(yè)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。第41頁(yè)/共114頁(yè)第42頁(yè)/共114頁(yè)第43頁(yè)/共114頁(yè)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(zhǎng)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(shí)間的中

18、子照射，少量59Co原子吸收一個(gè)光子后即生成60Co輻射源，其核反應(yīng)是：第44頁(yè)/共114頁(yè)2電子加速器l電子加速器（簡(jiǎn)稱(chēng)加速器）是用電磁場(chǎng)使電子獲得較高能量，將電能轉(zhuǎn)變成射線（高能電子射線，X射線）的裝置。l加速器的類(lèi)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(shí)，為保證食品的安全性，電子加速器的能量多數(shù)是用5MeV，個(gè)別用10MeV。l將電子射線轉(zhuǎn)換為X射線使用時(shí)，X射線的能量不得超過(guò)5MeV。第45頁(yè)/共114頁(yè)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

19、直線加速器5.高壓倍加器6.脈沖電子加速器等第46頁(yè)/共114頁(yè)（二）防護(hù)設(shè)備l 輻射對(duì)人體的危害l 輻射源的防護(hù)措施l 輻照室第47頁(yè)/共114頁(yè)l輻照室n是照射樣品的場(chǎng)所，其防護(hù)墻的幾何形狀和尺寸的設(shè)計(jì)，不僅要滿(mǎn)足食品輻照條件的要求，還要有利于射線的散射，使鐵門(mén)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(huì)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(duì)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。第48頁(yè)/共114頁(yè)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(duì)輻射源和射線進(jìn)行嚴(yán)格的屏蔽，常用的

20、屏蔽材料有鉛、鐵、混凝土和水。l鉛-密度大（11.34g/cm3），屏蔽性能好，鉛容器可以用來(lái)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(mén)、鐵鉤和蓋板等。l水-可見(jiàn)，可入，常用深水井貯存輻射源。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(guò)程中要防止產(chǎn)生空洞及縫隙過(guò)大等問(wèn)題，防止射線泄漏。第49頁(yè)/共114頁(yè)l輻射對(duì)人體的危害途徑n輻射對(duì)人體危害的兩種途徑u外輻射，即輻射源在人體外部照射u內(nèi)輻射，放射性物質(zhì)通過(guò)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

21、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(duì)人體的危害主要是外輻射造成的。n短期受大劑量輻射會(huì)產(chǎn)生急性放射病n長(zhǎng)期受小劑量輻射會(huì)產(chǎn)生慢性病第50頁(yè)/共114頁(yè)（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(dòng)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(mén)審批，符合安全、衛(wèi)生、有效的要求，符合國(guó)際操作規(guī)范（CAC/RCP19-179，rev.1-1983）。 所有的運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備、自動(dòng)控制、報(bào)警與安全系統(tǒng)必須組合得極其嚴(yán)密聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)。一旦正常操作中斷，要有相應(yīng)的應(yīng)急措施。第51頁(yè)/共114頁(yè)第三節(jié) 食品輻照保藏原理 一、食品輻照的物理學(xué)效應(yīng)

22、 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(shí)引起食品及食品中的微生物、昆蟲(chóng)等發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)有關(guān)，這些反應(yīng)稱(chēng)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)。第52頁(yè)/共114頁(yè)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 第53頁(yè)/共114頁(yè)（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(huì)產(chǎn)生不同的效應(yīng)。l 電離作用l 康普頓散射l 湮沒(méi)輻射(電子對(duì)效應(yīng))l 感生放射第54頁(yè)/共114頁(yè)l感生放射n 射線能量大于某一閾值，射線對(duì)某些原子核作用會(huì)射出中子或其他粒子，因而

23、使被照射物產(chǎn)生了放射性（radioactivity），稱(chēng)為感生放射。n 能否產(chǎn)生感生放射性，取決于射線的能量和被輻照物質(zhì)的性質(zhì)，如 10.5MeV的射線對(duì)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(duì)12C照射，可誘發(fā)產(chǎn)生放射線； 15.5MeV 的射線對(duì)16O照射，下可產(chǎn)生放射線。n 因此，為了嚴(yán)防引起感生放射作用，食品輻照源的能量水平一般不得超過(guò)10MeV。第55頁(yè)/共114頁(yè)l康普頓散射 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(shí)，光子把部分能量傳遞給電子，自身的運(yùn)動(dòng)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(chēng)次電子

24、，康普頓電子），從原子中逸出，上述過(guò)程稱(chēng)康普頓散射(Compton scattering) 第56頁(yè)/共114頁(yè)l湮沒(méi)輻射n光子能量較高(1.02MeV)時(shí)，光子在原子核庫(kù)侖場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生電子和正電子對(duì)，正電子和一個(gè)電子結(jié)合而消失，產(chǎn)生湮沒(méi)輻射。n湮沒(méi)輻射發(fā)出兩個(gè)光子，每個(gè)光子能量為0.5lMeV。n光子的能量越大，電子對(duì)的形成越顯著。第57頁(yè)/共114頁(yè)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）。第58頁(yè)/共114頁(yè)（二）電子射線的作用l庫(kù)侖散射l電子激發(fā)與電離l軔致輻射第59頁(yè)/共114頁(yè)l軔致輻射n電子射線在原子核庫(kù)侖

25、場(chǎng)作用下，本身速度減慢的同時(shí)放射出光子，這種輻射稱(chēng)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(duì)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(jiàn)光或紫外光范圍，就稱(chēng)之為契連科夫（Cerenkov）效應(yīng)。該效應(yīng)放出的可見(jiàn)光或紫外線，對(duì)被照射物的作用就如同日?？梢?jiàn)光或紫外線。第60頁(yè)/共114頁(yè)l電子激發(fā)與電離n 能量不高的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(jí)區(qū)域，它們就會(huì)跑出原子，使原子發(fā)生電離。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

26、學(xué)稱(chēng)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。第61頁(yè)/共114頁(yè)l庫(kù)侖散射n當(dāng)輻射源射出的電子射線（高速電子流）通過(guò)被照射物時(shí)，受到原子核庫(kù)侖場(chǎng)的作用，會(huì)發(fā)生沒(méi)有能量損失的偏轉(zhuǎn)，稱(chēng)庫(kù)侖散射。n庫(kù)侖散射可以多次發(fā)生，甚至經(jīng)過(guò)多次散射后，帶電粒子會(huì)折返回去，發(fā)生所謂的“反向散射”。第62頁(yè)/共114頁(yè)二、食品輻照的化學(xué)效應(yīng)l一般情形l水在化學(xué)效應(yīng)中作用l純水輻照的化學(xué)效應(yīng)l對(duì)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。第63頁(yè)/共114頁(yè)l水的輻射化學(xué)效應(yīng) 水受輻射后可產(chǎn)生的總效應(yīng)： 水輻射效應(yīng)后的重要性在于：電離形成的中間產(chǎn)物 （如：高度活

27、性的e-水化、OH 、和H 等），會(huì)導(dǎo)致食品和其他生物物質(zhì)發(fā)生變化（水的間接作用）。 對(duì)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。第64頁(yè)/共114頁(yè)l水在化學(xué)效應(yīng)中作用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(lèi)、脂類(lèi)及維生素等。n水分子對(duì)輻射很敏感，對(duì)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)。第65頁(yè)/共114頁(yè)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化學(xué)效應(yīng)的強(qiáng)弱常用G值表示。G是指被照射物質(zhì)中每吸收100eV能量所產(chǎn)生化學(xué)變化的分子數(shù)量或分解和形

28、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(guò)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(gè)麥芽糖分子發(fā)生降解。n不同物質(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；nG值相同者，吸收劑量大者引起的化學(xué)效應(yīng)較強(qiáng)烈。第66頁(yè)/共114頁(yè)三、食品輻照的生物學(xué)效應(yīng) （一）微生物 （二）酶 （三）蟲(chóng)類(lèi) （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(shí)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不同生物效應(yīng)-劑量關(guān)系（表 7 -4）第67頁(yè)/共114頁(yè)大小低高第68頁(yè)/共114頁(yè)（一）微生物 輻射殺菌主要目的是降低或殺滅食品中的

29、腐敗微生物及致病微生物 影響輻射對(duì)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 病毒第69頁(yè)/共114頁(yè)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(guò)高的劑量時(shí)對(duì)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。第70頁(yè)/共114頁(yè)l酵母與霉菌 酵母與霉菌對(duì)輻照的敏感性與非芽孢細(xì)菌相當(dāng)。種類(lèi)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(duì)酵母也有類(lèi)似狀況，通過(guò)熱處理或其他方法再結(jié)合低劑量輻照可克服上述缺陷。 第71頁(yè)/共114頁(yè)l細(xì)菌n細(xì)菌對(duì)輻照敏感性因種類(lèi)不同

30、而異。劑量越高，殺滅率越高。n常見(jiàn)幾種病原微生物的D10值見(jiàn)表7-5。n常污染魚(yú)貝類(lèi)的假單胞菌（是一種低溫菌），其對(duì)輻射線抵抗力較弱，低劑量輻照即可保持產(chǎn)品的鮮度。第72頁(yè)/共114頁(yè)沙門(mén)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(duì)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(gè)劑量下，其他致病菌都可獲得控制。肉毒芽孢桿菌-能引起食物中毒，且耐熱性特強(qiáng)，其抗輻射性也強(qiáng)，D10值在1.93.7kGy，因菌型和菌株而異，且與被輻照時(shí)介質(zhì)的狀態(tài)關(guān)系很大。一般帶芽孢菌體比無(wú)芽孢菌的抗輻照性強(qiáng)。第73頁(yè)/共114頁(yè)第74頁(yè)/共114頁(yè)電離

31、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(lái)表示，即殘存微生物數(shù)下降到原菌數(shù)10時(shí)所需用的Gy劑量，并用D10值來(lái)表示。當(dāng)知道D10值時(shí)，就可以按下式確定輻照滅菌的劑量（D值）。第75頁(yè)/共114頁(yè)微生物的射線致死對(duì)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(lái)計(jì)數(shù)10%所需的劑量 ，反映微生物的耐輻射性，越大，越耐輻射第76頁(yè)/共114頁(yè)一些微生物的D10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短小芽孢桿菌緩沖液厭氧3鼠傷寒沙

32、門(mén)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0.2第77頁(yè)/共114頁(yè)l影響輻射對(duì)微生物作用的因素 電離輻射對(duì)微生物的作用受下列因素的影響：n 輻照量 n 種類(lèi)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第78頁(yè)/共114頁(yè)（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(lái)一定的限制。l酶的耐輻射性可用于輻照處理酶制劑殺菌消毒，具有比熱處理方法優(yōu)越的特點(diǎn)。第79頁(yè)/共114頁(yè)（三）蟲(chóng)類(lèi) 1.昆蟲(chóng) 卵和幼蟲(chóng)：0.130.25kGy 阻止其發(fā)育到成蟲(chóng)階段 0.41.0kGy

33、 阻止發(fā)育到下一階段 成蟲(chóng)甲蟲(chóng)：0.130.25kGy 不育 蛾 ：0.451.00kGy 不育 蛹 ：0.250.45kGy 不育2寄生蟲(chóng) ： 豬旋毛蟲(chóng)（trichinosis）0.12kGy 不育 0.20.3kGy 抑制生長(zhǎng) 7.5kGy 致死 牛肉滌蟲(chóng)（beeftapeworm）35kGy 致死第80頁(yè)/共114頁(yè)（四）果蔬l輻照處理呼吸高峰前的果實(shí)，可干擾其乙烯的合成，抑制其高峰的出現(xiàn)，延長(zhǎng)果實(shí)的貯存期。l輻照水果可產(chǎn)生的化學(xué)成分變化：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(duì)新鮮蔬菜作用效果：與種類(lèi)和劑量有關(guān)。可以改變蔬菜的呼吸

34、率，防止老化，改變化學(xué)成分，延長(zhǎng)保鮮期。第81頁(yè)/共114頁(yè)第四節(jié) 輻照對(duì)食品質(zhì)量的影響 一、蛋白質(zhì) 二、糖類(lèi) 三、脂類(lèi) 四、維生素食品三大營(yíng)養(yǎng)素及維生素的輻照效應(yīng)是人們最為關(guān)心的內(nèi)容第82頁(yè)/共114頁(yè)一、蛋白質(zhì)l 變性：射線會(huì)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(jí)結(jié)構(gòu)和二級(jí)結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性。l 一級(jí)結(jié)構(gòu)：輻照也會(huì)促使蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，除了-SH氧化外，還會(huì)發(fā)生脫（-）氨基作用、脫（- ）羧作用和氧化作用。l 交聯(lián)：蛋白質(zhì)水溶液經(jīng)射線照射會(huì)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

35、凝聚作用，甚至出現(xiàn)一些不溶解的聚集體。l 降解：用 X 射線照射血纖蛋白會(huì)引起部分裂解，產(chǎn)生較小的碎片。卵清蛋白在等電點(diǎn)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(shí)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(jué)。 高劑量輻照含蛋白質(zhì)食品容易產(chǎn)生輻照味，最好在低于凍結(jié)點(diǎn)的溫度下進(jìn)行。第83頁(yè)/共114頁(yè)二、糖類(lèi)l低分子糖類(lèi)：降解形成輻解產(chǎn)物，會(huì)改變糖類(lèi)的某些性質(zhì)l多糖：引起糖鏈斷裂，形成不同的輻解產(chǎn)物，聚合度和粘 度下降l商業(yè)輻照劑量下，輻照對(duì)糖類(lèi)熔點(diǎn)、折射率、旋光度和顏色等物理特性影響微小。第84頁(yè)/共114頁(yè)三、脂類(lèi)l輻照促進(jìn)脂質(zhì)自動(dòng)氧化，其過(guò)程為：促進(jìn)自由基形成、氫過(guò)氧化物分解

36、，并使抗氧化劑遭到破壞。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輻照誘發(fā)氧化變化程度主要受：劑量和劑量率影響，非輻照脂肪氧化中的影響因素（溫度、有氧與無(wú)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。第85頁(yè)/共114頁(yè)四、維生素l不同維生素對(duì)射線的敏感性不同。l脂溶性維生素：VA和VE對(duì)輻照最敏感，VD相當(dāng)穩(wěn)定。l水溶性維生素：VB1和VC對(duì)輻照最敏感。n維生素輻照損失數(shù)量受劑量、溫度、氧氣存在與食品類(lèi)型等的影響。n一般來(lái)說(shuō)，在無(wú)氧或低溫條件下輻照，可減少食品中任何維生素的損失。第86頁(yè)/共114頁(yè)第五節(jié) 輻照在食品保藏中的應(yīng)用 一、輻照應(yīng)

37、用類(lèi)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、輻射食品的包裝第87頁(yè)/共114頁(yè)一、輻照應(yīng)用類(lèi)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）第88頁(yè)/共114頁(yè)第89頁(yè)/共114頁(yè)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(gè)數(shù)。l經(jīng)過(guò)這種輻照處理后，食品在無(wú)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。第90頁(yè)

38、/共114頁(yè)2. 輻射巴氏殺菌（radicidation）l所使用的輻照劑量可以使食品中檢測(cè)不出特定的無(wú)芽孢的致病菌（如沙門(mén)氏菌等）。l為中劑量輻照，輻照劑量范圍為110kGy。第91頁(yè)/共114頁(yè)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(zhǎng)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。第92頁(yè)/共114頁(yè)五、影響食品輻照效果的因素1.輻照劑量2.食品的狀態(tài) 3.輻照過(guò)程環(huán)境條件4.與其他方法的協(xié)同作用第93頁(yè)/共114頁(yè)輻照劑量 根據(jù)各種食品輻照目的及各自的特點(diǎn)，選擇最適輻照劑量范圍是食品輻照的首要問(wèn)題

39、。 劑量等級(jí)影響微生物、蟲(chóng)害等生物的殺滅程度，也影響食品的輻照物理化學(xué)效應(yīng)，兩者要兼顧考慮。 一般來(lái)說(shuō)，劑量越高，食品保藏時(shí)間越長(zhǎng)。第94頁(yè)/共114頁(yè)2食品接受輻照時(shí)的狀態(tài)l由于食品種類(lèi)繁多，同種食品其化學(xué)組成及組織結(jié)構(gòu)也有差異。污染的微生物、蟲(chóng)害等種類(lèi)與數(shù)量以及食品生長(zhǎng)發(fā)育階段、成熟狀況、呼吸代謝的快慢等，對(duì)輻照效應(yīng)也影響很大。l 如大米的品質(zhì)、含水量不僅影響劑量要求，也影響輻照效果。同等劑量，品質(zhì)好的大米，食味變化??；品質(zhì)差的大米，食味變化大。用牛皮紙包裝的大米，若含水量在15以下，2 kGy劑量可延長(zhǎng)保藏期34倍；若大米含水量在17以上，劑量低于4kGy，就不可能延長(zhǎng)保藏期。上等大米的

40、變味劑量極限是0.5kGy，中、下等大米的變味劑量極限只0.45kGy。 l 輻照抑制洋蔥發(fā)芽，在采收后40d內(nèi)，輻照效果很好，但到了苞芽期（40d后）再輻照，50的洋蔥仍會(huì)發(fā)芽。 第95頁(yè)/共114頁(yè)3輻照過(guò)程環(huán)境條件 氧的存在可增加微生物對(duì)輻照的敏感性23倍，對(duì)輻照化學(xué)效應(yīng)的生成物也有影響，因此輻照過(guò)程維持氧壓力的穩(wěn)定是獲取均勻輻照效果的條件之一。 適當(dāng)提高輻照時(shí)食品的溫度（加熱或熱水洗），達(dá)到同樣的殺菌、殺蟲(chóng)效果，常可降低輻照劑量，因此減少對(duì)果蔬的損傷；適當(dāng)加壓、加熱，使細(xì)菌抱子萌發(fā)，再使用較小的劑量，可以把需要高劑量輻照殺滅的抱子殺死。凍結(jié)點(diǎn)以下的低溫輻照，則可大大減少肉類(lèi)輻照產(chǎn)生的異

41、味（輻照味）及減少維生素的損失。第96頁(yè)/共114頁(yè)4輻照與其他方法的協(xié)同作用l使用助劑lCO2處理，涂蠟，降低硝酸鹽l此外，在食品輻照過(guò)程中，輻照裝置的設(shè)計(jì)效果、食品在輻照過(guò)程中劑量分布的均勻性等都會(huì)影響輻照食品的質(zhì)量。l與貯藏條件配合第97頁(yè)/共114頁(yè)第六節(jié) 食品輻照的安全與法規(guī) 一、輻照食品的安全性 二、輻照食品的管理法規(guī)第98頁(yè)/共114頁(yè)六、輻射食品的包裝l較好的用于輻射前食品包裝的材料： 玻璃紙、人造纖維、聚乙烯膜、聚氯乙烯膜、尼龍、玻璃容器及金屬容器等。l在內(nèi)填充空氣以外的氣體或者抽真空，可增加輻射效應(yīng)。l美國(guó)FDA批準(zhǔn)用于輻照滅菌的食品包裝材料第99頁(yè)/共114頁(yè)一、輻照食品

42、的安全性l涉及輻射食品安全性的研究l關(guān)于感生放射性問(wèn)題l輻照源的安全性l輻照食品的檢測(cè)方法l國(guó)際組織機(jī)構(gòu)的結(jié)論第100頁(yè)/共114頁(yè)美國(guó)FDA批準(zhǔn)用于輻照滅菌的食品包裝材料劑量劑量 包裝材料包裝材料 10 kGy 硝酸纖維涂塑玻璃紙、涂蠟紙板、聚丙烯薄膜、乙烯烯烴硝酸纖維涂塑玻璃紙、涂蠟紙板、聚丙烯薄膜、乙烯烯烴-1-共聚物、共聚物、聚乙烯薄膜、聚苯乙烯薄膜、氯化橡膠、偏二氯乙烯聚乙烯薄膜、聚苯乙烯薄膜、氯化橡膠、偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物薄氯乙烯共聚物薄膜、聚烯烴薄膜、偏二氯乙烯涂塑、聚醋尼龍膜、聚烯烴薄膜、偏二氯乙烯涂塑、聚醋尼龍 11、偏二氯乙烯涂塑玻、偏二氯乙烯涂塑玻璃紙；璃紙； 60

43、kGy 植物羊皮紙、聚乙烯薄膜、聚酪尼龍一植物羊皮紙、聚乙烯薄膜、聚酪尼龍一 6、聚乙烯醋酸乙烯共聚物等、聚乙烯醋酸乙烯共聚物等 第101頁(yè)/共114頁(yè)l國(guó)際組織機(jī)構(gòu)的結(jié)論n20世紀(jì)90年代中期，世界衛(wèi)生組織（WHO）回顧了輻照食品的安全與營(yíng)養(yǎng)平衡的研究，已得出如下結(jié)論： 輻照不會(huì)導(dǎo)致對(duì)人類(lèi)健康有不利影響的食品成分的毒性變化； 輻照食品不會(huì)增加微生物學(xué)的危害； 輻照食品不會(huì)導(dǎo)致人們營(yíng)養(yǎng)供給的損失。n1997年，聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織、國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)與世界衛(wèi)生組織在50多年的研究基礎(chǔ)上也得出結(jié)論：在正常的輻照劑量下，按照GMP進(jìn)行輻照的食品是安全的。第102頁(yè)/共114頁(yè)l輻照食品的檢測(cè)方法n利用脂質(zhì)和DNA對(duì)電離輻射特別敏感，檢測(cè)2-烷基-環(huán)丁酮（是一種成環(huán)化合物，蒸煮條件下難形成），其檢測(cè)率達(dá)93。DNA堿基破壞、單鏈或雙鏈DNA破壞及堿基間的交聯(lián)是輻照