食品輻射保藏

1、第五章 食品輻射保藏第一節(jié)概述一、食品輻射的意義（一）、食品輻射保藏的定義：就是利用電離輻射的辦法延長食品保藏時(shí)間，保障食品質(zhì)量 的一項(xiàng)物理保藏技術(shù)。經(jīng)電離輻射照射的食品稱為輻照食品。（二）、食品輻射保藏的應(yīng)用：食品輻射保藏可應(yīng)用于新鮮肉類及其制品，水產(chǎn)品蛋及蛋制 品、糧食、水果、蔬菜、調(diào)味品、飼料以及其他加工產(chǎn)品進(jìn)行殺菌、殺蟲、抑制發(fā)芽、延遲 后熟等處理。從而可以最大限度地減少食品的損失，使它在一定限期內(nèi)不發(fā)芽、不腐敗變質(zhì)、不發(fā)生食品的品質(zhì)和風(fēng)味的變化，由此可以增加食品的供應(yīng)量，延長食品的保藏期。（三）、輻射保藏食品的特點(diǎn)利用輻射對食品進(jìn)行保藏有以下優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：殺死微生物效果好，劑量可根據(jù)

2、需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。一定的劑量（v5kGy=照射不會使食品發(fā)生感官上的明顯變化。即使使用高劑量（10kGy）照射，食品中總的化學(xué)變化也很微小。 沒有非食品物質(zhì)殘留， 不污染環(huán)境，可提高食品衛(wèi)生質(zhì)量并有 利于環(huán)保。輻照食品是冷加工，產(chǎn)生的熱量極少，可以忽略不計(jì)，可保持食品原有 的特性如鮮度和風(fēng)味。在冷凍狀態(tài)下也能進(jìn)行輻射處理。放射線的穿透能力強(qiáng)、均勻、瞬間即逝，而且對其輻照過程可以進(jìn)行準(zhǔn)確控制。食品進(jìn)行輻照處理時(shí)，對包 裝無嚴(yán)格要求。缺點(diǎn)：經(jīng)過殺菌劑量的照射，一般情況下，酶不能完全被鈍化。經(jīng)輻射處理后，食品所發(fā)生的化學(xué)變化從量上來講雖然是微乎其微的，但敏感性強(qiáng)的食品和經(jīng)高劑量照射的食品可能會發(fā)生不愉快

3、的感官性質(zhì)變化。這些變化是因游離基的作用而產(chǎn)生的。有些專家認(rèn)為，輻照會誘發(fā)食品產(chǎn)生致突變、致畸形、致癌和有毒因子。后來的研究則認(rèn)為這是沒有根據(jù)的（197, FAO/IAEA /WHO Expert Committee）。輻射這種保 藏方法不適用于所有的食品，要有選擇性地應(yīng)用。能夠致死微生物的劑量對人體來 說是相當(dāng)高的，所以必須非常謹(jǐn)慎，做好運(yùn)輸及處理食品的工作人員的安全防護(hù)工作。 為此，要對輻射源進(jìn)行充分遮蔽，必須經(jīng)常、連續(xù)對照射區(qū)和工作人員進(jìn)行監(jiān)測檢查。 二、食品輻射的發(fā)展和國內(nèi)外概況自19世紀(jì)末就開始提出了 X-射線的殺菌作用。但直到第二次世界大戰(zhàn)以后，射線輻 射保藏食品的研究和應(yīng)用才有了

4、實(shí)質(zhì)性的開始。在一些國際組織如聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）、國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA ）、世界衛(wèi)生組織（WHO）等的支持和組織下，進(jìn)行國際協(xié)作研究。 到1976年，有包括馬鈴薯、洋蔥。大蒜、蘑菇、蘆筍、草莓及其他動植物食品和調(diào)料等25種輻射處理的食品在 18個(gè)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。1976年日內(nèi)瓦FAO - IAEA - WHO專家委員會宣布：經(jīng)適宜劑量輻照的馬鈴薯小麥、雞肉、番 木瓜和草莓，對人體是無條件安全的，會上還暫定批準(zhǔn)了輻照稻米、洋蔥和魚可作為商品供 一般食用。這是國際組織對輻射處理食品的首次批準(zhǔn)。但應(yīng)指出，輻射處理保藏食品不過是強(qiáng)化貯藏效果的一種措施，尤

5、其對蔬菜、果品， 輻射處理后仍須嚴(yán)密注意控制各種環(huán)境條件才有可能獲得好的綜合效益。1、國際上輻射在食品上的利用，有關(guān)其有效性、安全性和經(jīng)濟(jì)性等方面的研究：在 用低劑量照射抑制馬鈴薯發(fā)芽方面，前蘇聯(lián)1958、力口拿大（ 1960）、美國（ 1964）已獲得了法律認(rèn)可；在防治小麥及面粉中的害蟲方面，前蘇聯(lián)（1959）、美國（ 1963）也獲得了法律認(rèn)可。以聯(lián)合國原子能機(jī)構(gòu)為中心，并以聯(lián)合國糧農(nóng)組織和衛(wèi)生組織協(xié)作的形式在食品輻射領(lǐng)域推動著國際性的合作，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)

6、低于此劑量輻照的各種食品進(jìn)行毒性試驗(yàn)?！?、我國于1962年開始了食品輻射研究工作。據(jù)統(tǒng)計(jì)有200多個(gè)單位從事過或正在進(jìn)行著食品輻射的研究和生產(chǎn)工作。1984年11月，經(jīng)國家衛(wèi)生部的批準(zhǔn)有 7項(xiàng)。輻照食品（馬鈴薯、洋蔥、大蒜、花生、 谷物、蘑菇、香腸）允許食用消費(fèi)，繼批準(zhǔn)馬鈴薯等7項(xiàng)輻照食品的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)之后，又有蔬菜、水果、糧食、酒類等 20多種食品通過了不同級別的技術(shù)鑒定。我國在輻照食品衛(wèi)生安 全性方面的研究工作在世界上處于領(lǐng)先地位。我國對37種輻照食品在理化分析、毒理學(xué)試驗(yàn)及動物試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的人體試食試驗(yàn)，得出的結(jié)論結(jié)束了由印度學(xué)者引起的世界上長達(dá)10多年的多倍體之爭。 三、我國輻照食品

7、研究工作在下列方面有商業(yè)化、實(shí)用化的廣闊前景：進(jìn)出口水果及農(nóng)畜產(chǎn)品的輻照檢疫處理；低質(zhì)酒類輻照改性；干果、脫水蔬菜和肉類輻照殺蟲；調(diào)味品的輻照滅菌；輻照處理和其他保藏處理方法綜合應(yīng)用的研究。 四、食品輻照發(fā)展動向食品輻射保藏的研究，國際上一直有兩種發(fā)展方向，即高劑量輻射和中、低劑量輻射。（一）高劑量輻射：以美國為主的一些國家發(fā)展高劑量輻照研究，進(jìn)行牛肉、雞肉的輻射滅菌。這是為了軍事目的的需要，投入了大量的資金（高達(dá)上千萬美元），特別著重于衛(wèi)生安全性方面。高劑量輻照耗資大，沒有多大實(shí)用價(jià)值。（二）中低劑量輻射：以發(fā)展中國家為主進(jìn)行中低劑量輻照的研究，由于所用的輻射劑量低， 成本也較低，適于大量推

8、廣，而且殺蟲、保鮮也正是發(fā)展中國家食品保藏中迫切需要解決的 問題，容易為廣大消費(fèi)者接受從食品輻射保藏的研究發(fā)展總趨勢看，中低劑量輻照是食品輻照技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要方向，例如，輻照保藏雞肉，原來美國研究的是用 5萬Gy左右進(jìn)行處理，而在1986年10月, 美國農(nóng)業(yè)部已將雞肉（包括牛肉、豬肉）保鮮的輻照劑量改為3kGy,經(jīng)過這樣劑量輻照處理的鮮肉不用冷凍，在 5c左右不打開包裝可以保存 23個(gè)星期。但是，實(shí)用高劑量輻射 對某些食品進(jìn)行處理已被認(rèn)為在工藝上是可行的。為了評價(jià)這種處理的安全性，需要有關(guān)營養(yǎng)學(xué)、微生物學(xué)和毒理學(xué)結(jié)論方面的試驗(yàn)資料。第二節(jié)輻射的基本原理一、用于食品輻射處理的輻射源有以下三種。

9、（一）放射性燃料通常采用放射性同位素鉆 60 （ 6Co）作為輻射源。在核反應(yīng)堆中產(chǎn)生的天然放射性元素和人工感應(yīng)放射性同位素，會在衰變過程中發(fā)射各種放射物和能量粒子，其中有粒子或光子以及中子。這些放射物具有不同的特性。特點(diǎn)：在食品輻射處理時(shí)，希望使用具有良好穿透力的散射物， 為的是它不僅使食品表 面的微生物和酶鈍化，而且產(chǎn)生的這種作用深入到食品內(nèi)部。 另一方面，又不希望使用如中 子那樣的高能散射物，因?yàn)橹凶訒故称分械脑咏Y(jié)構(gòu)破壞和使食品呈放射性。（二）電子加速器電子加速器又稱靜電加速器或范德格拉夫加速器V-粒子或電子可在其中產(chǎn)生。 當(dāng)待處理的食品通過時(shí)，可以接受合適的輻射劑量。輻射劑量可以通

10、過提高電壓使電子流發(fā)出不同程 度的光束動力來調(diào)節(jié)。（三）X-射線源采用高能電子束轟擊高質(zhì)量的金屬靶（如金靶）時(shí)，電子被RI攵，其能量的一小部分轉(zhuǎn)變?yōu)槎滩ㄩL的電磁射線（X-射線），剩余部分的能量在靶內(nèi)被消耗掉。研究發(fā)現(xiàn)紫外線，尤其是波長在200280nmg圍內(nèi)的，可以用來使食品表面的微生物鈍化。但紫外線透入食品的深度淺，故限于對表面處理的應(yīng)用或用于成薄層露置的液體食品及設(shè)備表面、水和空氣的處理。X-射線的穿透力比紫外線強(qiáng)，所以 X-射線亦用于食品保藏中。目前，x-射線在食品方面的應(yīng)用僅是實(shí)驗(yàn)性的，而不是工業(yè)生產(chǎn)的。綜上所述，選擇照射食品的裝置及設(shè)施，必須根據(jù)照射目的的臨界劑量、食品種類、殺菌程度

11、（表面殺菌。深部殺菌）和防止照射后再污染的方法等因素來確定。二、輻射原理（一）衰變定律原子核內(nèi)，只有中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)之間呈一定比例時(shí)才是穩(wěn)定的。無論中子數(shù)過多還是質(zhì)子數(shù)過多，核都呈不穩(wěn)定性。這種不穩(wěn)定的核有變?yōu)榉€(wěn)定核的趨勢， 在這個(gè)過程中放出各種 形式的能量。（二）輻射的劑量單位1、輻射量（輻照量）此概念僅用于X-射線和y-輻射光子，國際單位為（c/kg ,庫/千克）。如果把射線所及 之處看做是輻射場的話，則輻射量就是輻射場的一種量度。 單位時(shí)間內(nèi)的照射量稱為照射量 率，簡稱輻照率。2、吸收劑量在一定范圍內(nèi)的某點(diǎn)處，單位質(zhì)量被輻照物質(zhì)所吸收的輻射能的量稱為吸收劑量（D）。國際單位為戈瑞（Gy）1

12、 Gy=1J/kg=100Rad食品輻照在食品輻照處理中，為獲得食品所受輻射效應(yīng)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，可信賴的輻射量是吸收劑量。而食品輻照的吸收劑量受到源的類型、源的強(qiáng)度、傳送機(jī)的速度、射束的幾何形狀以及被輻照食品的堆積密度及成分的復(fù)雜性等因素影響。例如，將兩種不同的食品露置于同量的輻射場內(nèi)，一種食品可能會吸收較多的能量，因而所接受的吸收劑量比另一種食品多，所引起的效應(yīng)（特別是生物效應(yīng)）就可能不同。在任何既定的輻照條件下，由于不同食品具有不同的輻射吸收性質(zhì)，故必須規(guī)定被輻照特定食品的吸收劑量，才能有效地促使食品中微生物、酶和其他成分發(fā)生變化。（三）劑量的分布及測定方法1 劑量的分布輻照劑量根據(jù)達(dá)到加工目

13、的最適宜的劑量范圍以及食品所能耐受的最大劑量確定。在食品輻照中，包裝內(nèi)部和單個(gè)包裝之間的劑量分布是不均勻的，有高有低，這就要求同一批食品的最高劑量和最低劑量都處在允許的劑量范圍內(nèi)，這樣才能保證達(dá)到輻照處理的目的。目前，國際和國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)都要求最高劑量和最低劑量的比值要小于2,也就是說最大劑量不能超過最小劑量的1倍。這樣的輻照加工才能符合質(zhì)量要求。在輻照加工廠中把這個(gè)比 值定為1.7,以確保輻照產(chǎn)品的質(zhì)量。2劑量的測定方法量熱計(jì)是能直接讀出吸收劑量的儀器。它根據(jù)吸收體的熱性能，測量物質(zhì)中射線消散的總能量或能量消散速率。所以，這種儀器被認(rèn)為是一種絕對標(biāo)準(zhǔn)劑量計(jì)。第三節(jié) 輻射引發(fā)的食品化學(xué)和生物化學(xué)效

14、應(yīng)物質(zhì)受到放射線照射時(shí)所發(fā)生的變化大致有以下幾個(gè)過程：吸收輻射能；發(fā)生一系列輻射性化學(xué)變化；發(fā)生一系列生物化學(xué)性變化；細(xì)胞或個(gè)體死亡或出現(xiàn)遺傳性變異等生物效應(yīng)，劑量小時(shí)，輻射損傷得到恢復(fù)。、食品的輻射化學(xué)效應(yīng)輻射作用時(shí)的效應(yīng)取決于能在它們通過物質(zhì)時(shí)產(chǎn)生電輻射作用時(shí)的效應(yīng)取決于能在它們通過物質(zhì)時(shí)產(chǎn)生電（比能量低的電子束）產(chǎn)生其改變分子的能力及其電離電位。 a粒子一般具有較大的能力, 離作用。能量級較高的電子束具有較高的穿透深度并能沿著其徑跡 更多的變更分子和電離作用。機(jī)理：當(dāng)中等能量級的電離輻射通過食品時(shí)，在電離輻射與分子級和原子級的食品粒子之間有撞擊現(xiàn)象，當(dāng)來自撞擊的能量足以使電子從原子軌道移

15、去時(shí)，即導(dǎo)致產(chǎn)生離子對。當(dāng)撞擊現(xiàn)象提供足夠能量使原子之間的化學(xué)鍵斷裂時(shí)，即發(fā)生分子變化，形成游離基。游離基為分子的一部分、原子團(tuán)或具有不成對電子的單個(gè)原子。穩(wěn)定分子幾乎總是具有偶數(shù)電子的，不成對電子構(gòu)型是不穩(wěn)定的形式。所以游離基具有較大的相互反應(yīng)、與其他分子反應(yīng)的趨勢， 使其奇數(shù)電子成對并達(dá)到穩(wěn)定。氧氣經(jīng)輻射后導(dǎo)致臭氧的形成，氮?dú)夂脱鯕饣旌虾蠼?jīng)輻射形成氮的氧化物，溶于水可成硝酸等化合物。由此說明，離子對的形成，游離基，游離基與其他分子的反應(yīng)，游離基的重新組合，以 及在空氣中輻照食品時(shí)由于臭氧和氮的氧化物的影響，都足以使食品產(chǎn)生化學(xué)變化。（一）直接作用生物學(xué)家提出了射線與基質(zhì)直接碰撞的靶理論，

16、認(rèn)為輻照作用主要是由于這種直接碰撞 引起的。此作用的理論經(jīng)過延伸來解釋在食品中的變化。 例如食品色澤或組織的變化可能是 由于丫-射線或高能 伊粒子與特殊的色素或蛋白質(zhì)分子直接撞擊而引起的。（二）間接作用食品中的水分也會因輻照而產(chǎn)生輻射效應(yīng)。水分子對輻射很敏感， 當(dāng)它接受了射線的能量后，首先被激活，然后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)物是氫和過氧氫等，形成的機(jī)制很復(fù)雜。 過氧化氫是一種強(qiáng)氧化劑和生物毒素?，F(xiàn)已知的中間產(chǎn)物有三種：水合電子。氫氧基（OH。）。氫基（H - ） o過氧化氫（三）約束間接作用的途徑在食品輻射保藏中，直接作用和間接作用均可使微生物和酶鈍化。食品中的其他成分

17、也受到來自水解作用所產(chǎn)生的游離基的間接作用的影響。為了減少食品在輻照過程中的變化， 人們研究約束間接作用的途徑，以減少游離基的影響。.在凍結(jié)狀態(tài)下輻射即使在凍結(jié)水中也會產(chǎn)生游離基，雖然程度可能較輕。 但是，凍結(jié)狀態(tài)能阻止游離基的擴(kuò)散和移動，降低了游離基與食品組分的接觸幾率，可顯著地約束間接作用對食品成分的影響。.在真空中或在惰性氣體環(huán)境中輻射氫基與氧起反應(yīng)會產(chǎn)生過氧化物基， 過氧化物基又可生成過氧化氫。 若將氧從系統(tǒng)中除 去，此反應(yīng)則降低到最小限度， 食品成分可受到一定程度的保護(hù)。 但是，除氧和盡量減少這 些反應(yīng)對食品中的微生物也有同樣的保護(hù)作用，其輻射效果就會大大降低。.添加游離基的接受體抗

18、壞血酸是一種對游離基有較大親和力的化合物，將抗壞血酸和某些其他物料添加到食品中，通過與之起反應(yīng)而導(dǎo)致游離基的消耗，從而可保護(hù)敏感性色素、香味化合物和食品成分。在采用以上途徑保護(hù)食品成分的同時(shí)，也降低了輻射對微生物和酶的作用。因此，在實(shí)際用中，需相應(yīng)地提高輻射處理劑量，以達(dá)到食品保藏的目的。（四）輻射對食品成分的影響有機(jī)化合物因輻射而分解的產(chǎn)物很復(fù)雜，其取決于原物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和輻照條件。有的由于輻射，從高分子物質(zhì)裂解成低分子物質(zhì)；有的則相反，由低分子物質(zhì)聚合成高分子化合物。以下就輻射對食品中的主要成分所產(chǎn)生的影響作一概述。1 ,氨基酸和蛋白質(zhì)氨基酸經(jīng)輻射后，可鑒定的生成物及生成物的數(shù)量都因氨基酸

19、的種類、輻射劑量、氧和水分的存在與否等因素而發(fā)生變化。蛋白質(zhì)隨著輻射劑量的不同，會因琉基氧化、脫氨基、脫竣、芳香族和雜環(huán)氨基酸游離基氧化等而引起其一級、 二級和三級結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致分子變性，發(fā)生凝聚、粘度下降和 溶解度降低、蛋白質(zhì)的電泳性質(zhì)及吸收光譜等變化。蛋白質(zhì)經(jīng)輻射存在大分子裂解以及小分子聚結(jié)現(xiàn)象。其檢測：可用電子自旋共振的方法來測定。主要反應(yīng)是脫氨基作用而生成氨。eNH 3 cH 2COOHNH 3 CH2COO33以甘氨酸為例，經(jīng)輻照后就可得到氫、二氧化碳、氨、甲胺、乙酸、甲酸、乙醛酸和甲醛。如果是賴氨酸之類的二氨基一元竣酸，經(jīng)輻照后，除生成多羥基胺外，還可生成伊丙氨酸、a -氨基正

20、丁酸、氧代氨基酸、戊撐二胺、谷氨酸和天冬氨酸。一氨基二竣基的 谷氨酸經(jīng)氧化脫氨反應(yīng)，除生成a-氧代戊二酸外，還可生成氨基酸、有機(jī)酸、氨和甲醛。具有琉基或二硫基的含硫氨基酸對射線的敏感性極強(qiáng)，經(jīng)輻照后，會因含硫部分氧化和游離基反應(yīng)而發(fā)生分解，產(chǎn)生 HaS（H2s白G值為1.5）e NH 3CH CH 2SH COOH 2S NH 2CH CH 2 COO2、酶酶是生活機(jī)體組織中的重要成分。 由于酶的主要組分是蛋白質(zhì)， 所以一般認(rèn)為輻射對酶 的影響基本與蛋白質(zhì)的情況相似。如變性作用等。酶的輻射敏感性受pH和溫度的影響，并且也受共存物質(zhì)的保護(hù)。在無氧條件下，干燥的酶經(jīng)過輻照后的失活在不同種酶之間，一

21、般變化不大；但在水溶液中，其失活過程因酶的種類不同而有差別。關(guān)于酶因輻照而引起的失活中的分子損傷，目前還了解的不夠。不過據(jù)研究，核糖核酸酶受輻照后形成聚集體，其失活與特定原子團(tuán)的損傷無關(guān)。木瓜酶是因惟一的琉基被破壞而失去活性，甘油醛-3-磷酸脫氫酶是因其3個(gè)琉基被破壞而失去活性。3碳水化合物在食品輻射保藏的劑量下，一般所引起的糖類物質(zhì)性質(zhì)的變化極小。以下是輻射對單獨(dú)存在時(shí)的糖類產(chǎn)生的影響。對低分子糖類進(jìn)行輻照時(shí)，不管是固體狀態(tài)還是水溶液，隨著輻照劑量的增加都會出現(xiàn) 旋光度降低、褐變、還原性和吸收光譜變化等現(xiàn)象，而且在輻照過程中還會有H2、CO CO、CH等氣體生成。多糖類經(jīng)輻照后會發(fā)生熔點(diǎn)降低

22、、旋光度降低、吸收光譜變化、褐變和結(jié)構(gòu)變化等現(xiàn)象。在低于2OOkG的劑量照射下，淀粉粒的結(jié)構(gòu)幾乎沒有變化，但研究發(fā)現(xiàn)，直鏈淀粉、支鏈淀 粉、葡聚糖及各種禾谷類、薯類等淀粉的相對分子質(zhì)量和碳鏈的長度會降低。如直鏈淀粉經(jīng)2OkGy勺劑量輻照后，其平均聚合度從1700降至350;支鏈淀粉的鏈長會減少到 15個(gè)葡萄糖單 位以下。淀粉經(jīng)輻照后的粘度下降要比經(jīng)過熱處理的顯著。多糖類經(jīng)輻照后，其結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，因此對酶作用的敏感性也隨之發(fā)生變化，并引起 ”-1 , 4-糖昔鍵偶發(fā)性斷裂及生成 H、CO CGt體。脂類輻射對脂類所產(chǎn)生的影響可分為以下三個(gè)方面：整個(gè)理化性質(zhì)發(fā)生變化。受輻射感應(yīng)而發(fā)生自動氧化變化

23、。發(fā)生非自動氧化性的輻射分解。輻照可促使脂類的自動氧化，當(dāng)輻照時(shí)及輻照后，有氧存在時(shí)，其促進(jìn)作用就更顯著， 從而促使了游離基的生成，使氫過氧化物及抗氧化物質(zhì)的分解反應(yīng)加快，并生成醛、醛酯、 含氧酸、乙醇、酮等十多種分解產(chǎn)物。因此，輻射劑量、劑量率、溫度、是否有氧存在、脂 肪組成、抗氧化物質(zhì)等都對輻射所引起的自動氧化變化有很大的影響。脂肪酸酯和某些天然脂肪（豬油、橄欖油）在受到5OkG以下的劑量照射時(shí)，品質(zhì)變化極小。但是另一些脂類則成為輻照食品中異臭的發(fā)生源。如經(jīng)2OkG左右劑量輻照后，肉類會發(fā)生風(fēng)味變化；牛乳的脂肪會產(chǎn)生蠟燭氣味；魚的脂類因高級不飽和脂肪酸發(fā)生氧化酸敗而 產(chǎn)生很重的異臭味等。飽

24、和的脂類在無氧狀態(tài)下輻照時(shí)，會發(fā)生非自動氧化性分解反應(yīng)，產(chǎn)生 H、CO CO2碳 氫化合物、醛和高分子化合物。不飽和脂肪酸經(jīng)輻照后也會生成與飽和脂肪酸相類似的物質(zhì)， 其生成的碳?xì)浠衔餅殒溝?，二烯燒，二烯煌和二聚物形成的酸。磷脂類的輻照分解物也是碳?xì)浠衔镱悺⑷╊惡王ヮ?。維生素維生素是食品中重要的微量營養(yǎng)物質(zhì)。維生素對輻照的敏感性在評價(jià)輻照食品的營養(yǎng)價(jià)值上是一個(gè)很重要的指標(biāo)。大部分維生素對加熱和輻射具有不同的反應(yīng)，對輻射不穩(wěn)定的維生素在光、熱、氧這三個(gè)因素中至少易受其中一個(gè)因素的影響而發(fā)生分解。在脂溶性維生素中，維生素 E的輻照敏感性最強(qiáng)；水溶，f維生素中，維生素 B、維生素C 對輻照最不穩(wěn)

25、定。維生素的輻射穩(wěn)定性一般與輻照時(shí)食品組成、氣相條件、溫度及其他環(huán)境因素有關(guān)。一般來說，食品中的維生素要比單純?nèi)芤褐械木S生素穩(wěn)定性強(qiáng)。二、食品的輻射生物學(xué)效應(yīng)電離輻射可以引起生物有機(jī)體的組織及生理發(fā)生各種變化。當(dāng)生物有機(jī)體吸收射線能以后，將會產(chǎn)生一系列的生理生化反應(yīng)，使新陳代謝受到影響。 在較低劑量的電離輻射作用下，引起某些蛋白質(zhì)和核蛋白分子的改變，破壞新陳代謝，抑制核糖核酸和脫氧核糖核酸的代射，使自身的生長發(fā)育和繁殖能力受到一定的危害。同時(shí)，食品輻照的生物學(xué)效應(yīng)也與生成的游離基和離子有關(guān)。當(dāng)射線穿過生物有機(jī)體時(shí)，會使其中的水和其他的物質(zhì)電解，生成游離基和離子， 從而影響到機(jī)體的新陳代謝過程，

26、嚴(yán)重時(shí)則殺死細(xì)胞。從食品保藏的角度來說， 就是利用電離輻射的直接作用和間接作用，殺蟲、殺菌、防霉、調(diào)節(jié)生理生化反應(yīng)等效應(yīng)來保藏食品。（一）微生物輻射對微生物的作用是由于DN冊子本身受到損傷而致使細(xì)胞死亡靶學(xué)說 （target-theory） 。即電離輻射離子貫穿或貼近穿入微生物細(xì)胞的敏感部分（DNA）而使之死亡。間接作用學(xué)說或稱彌散學(xué)說：DNAI射線照射后，構(gòu)成DN份子的堿基發(fā)生分解或氫鍵斷裂的現(xiàn)象，但最致命的還是糖和磷酸的結(jié)合部即主鏈斷裂，進(jìn)而使酶遭到破壞，或使細(xì)胞內(nèi)的膠體狀態(tài)發(fā)生變化。與輻射的這種直接作用機(jī)制相應(yīng)的間接作用即輻照靶以外的細(xì)胞內(nèi)各 種物質(zhì)，尤其是細(xì)胞內(nèi)外大量存在的水分子所生成

27、的游離基等引起的死亡機(jī)制。水分子在輻射的作用下生成的氫基、氫氧基、過氧化物基以及過氧化氫等，不僅對食品成分有影響，而且對食品微生物也有很大的影響。輻射殺菌效應(yīng)在很大程度上取決于材料受轟擊的電離粒子的數(shù)目，以及被照射材料中受到轟擊的“靶子”的數(shù)目和大小。（二）昆蟲昆蟲的細(xì)胞對輻射相當(dāng)敏感， 特別是幼蟲的細(xì)胞。 成蟲的細(xì)胞敏感性較差， 但性腺細(xì)胞 對輻射很敏感。因此，使用較高的劑量對各種害蟲及其各個(gè)蟲期的蟲都有很好的致死效果， 而較低的劑量則能引起害蟲生理發(fā)生變化，產(chǎn)生不育現(xiàn)象。1 立即致死害蟲受到射線照射后立即死亡所需要的劑量為立即致死量。立即致死劑量往往很大，一般要在幾千戈瑞才有效。這種劑量具

28、有殺蟲迅速的優(yōu)點(diǎn)，但費(fèi)用很高。2緩期致死害蟲受到射線照射后要經(jīng)過一個(gè)星期以上的潛伏期才能大量死亡所需的劑量為緩期致死劑量。緩期致死劑量一般在幾十戈瑞到幾百戈瑞。35GWT作為防治常見鞘翅目儲糧害蟲的有效致死劑量。3 不孕害蟲受到射線照射后，喪失生殖能力，產(chǎn)生不孕現(xiàn)象所需的劑量為不孕劑量。這種劑量一般在80G我下。用不孕劑量不僅可以降低照射費(fèi)用，而且可以避免高劑量照射對食品引起的不良影響。（三）植物輻射主要應(yīng)用在植物性食品（主要是水果和蔬菜）抑制塊莖、鱗莖類發(fā)芽，推遲蘑菇破膜 開傘，調(diào)節(jié)后熟和衰老上。抑制發(fā)芽電離輻射抑制植物器官發(fā)芽的原因是由于植物分生組織被破壞，核酸和植物激素代謝受到干擾，以及

29、核蛋白發(fā)生變性調(diào)節(jié)呼吸和后熟躍變型果實(shí)經(jīng)適當(dāng)劑量照射后，一般都表現(xiàn)出后熟被抑制、呼吸躍變后延、葉綠素分解減慢等現(xiàn)象。番茄、青椒、黃瓜、陽梨和一些熱帶水果都有這種表現(xiàn)。一般可以用修復(fù)反應(yīng) 來解釋輻射抑制后熟的作用，認(rèn)為生物體要從輻射造成的傷害中恢復(fù)過來，需經(jīng)過一個(gè)修復(fù)時(shí)期，后熟作用就被延遲了。非躍變型果實(shí)的反應(yīng)則不同，如柑橘類和澀柿，看不到輻照的 修復(fù)反應(yīng)，反而會有促進(jìn)成熟的現(xiàn)象，如綠色檸檬和早熟蜜橘輻照后加速了黃化，輻照促進(jìn)澀柿脫澀、軟化等。輻射與乙烯代謝不論是躍變型或非躍變型果實(shí)，鎬射都會對乙烯的產(chǎn)量有瞬時(shí)性的促進(jìn)，從而使呼吸加強(qiáng)（釋放的CO曾多）。增長的程度因果實(shí)的種類、成熟度和輻射劑量而

30、異。輻射劑量較低，乙烯的 生成量再次上升，達(dá)到頂峰后又下降。乙烯的變化與呼吸的變化基本是吻合的。高劑量輻射后，乙烯不再生成，呼吸也表現(xiàn)出紊亂。對于綠熟番茄和青梅也見到相類似的情況。這些表 明躍變型果實(shí)經(jīng)適當(dāng)劑量輻照后，會抑制內(nèi)源乙烯的產(chǎn)生，顯然這與輻射抑制后熟也密切相關(guān)。輻射與組織褐變組織褐變是輻射傷害最明顯、最早表現(xiàn)的癥狀，也是其他諸如機(jī)械傷害、冷害、病蟲害 等許多傷害的共同癥狀。 作為輻射損傷，即使在低照射量范圍（50 400kGy）,褐變程度也隨 劑量而增高，并因植物品種、產(chǎn)地、成熟度等的不同而不同研究發(fā)現(xiàn)，綠熟番茄由輻射引起或加重的褐變呈斑塊狀并帶凹陷不平的“虎皮病”紅棕色斑點(diǎn)或黑褐色

31、斑點(diǎn)。這些褐變在輻劑量42GW寸，6d就相當(dāng)明顯；840Gy以上12d內(nèi)全部果實(shí)都會發(fā)病。 他們還發(fā)現(xiàn)輻射使蒜的輕 微壓痕在數(shù)日內(nèi)變得清晰可見。植物活組織的褐變大都是酶褐變，是酚類物質(zhì)在氧化酶催化下的結(jié)果。輻射引起的褐變 也是如此。馬鈴薯輻照后組織內(nèi)部二酚增多，多酚氧化酶或過氧化物酶活性增強(qiáng)。這種酚類物質(zhì)的異常積累被認(rèn)為是生物合成系統(tǒng)活化所致。但是輻射在調(diào)節(jié)果蔬后總之，輻射引起的食品生物學(xué)效應(yīng)是食品得以保藏的原因之一, 熟、衰老等方面的應(yīng)用還不成熟，許多問題有待繼續(xù)深人研究。但是輻射在調(diào)節(jié)果蔬后第四節(jié)輻射在食品保藏中的應(yīng)用一、應(yīng)用于食品上的輻射類型在食品輻射保藏中，按照所要達(dá)到的目的把應(yīng)用于食

32、品上的輻射分為三大類，即輻射阿氏殺菌、輻射巴氏殺菌和輻射耐貯殺菌。（一）輻射阿氏殺菌（radappertization）此殺菌也稱商業(yè)性殺菌，所使用的輻射劑量可以使食品中的微生物數(shù)量減少到零或有限 個(gè)數(shù)。在這種輻射處理以后，食品可在任何條件下貯藏，但要防止再污染。劑量范圍為10-OkGy。（ 二）輻射巴氏殺菌（radicidation）此殺菌只殺滅無芽抱病原細(xì)菌 （除病毒外）。所使用的輻射劑量使在食品檢測時(shí)不出現(xiàn)無 芽抱病原菌（如沙門氏菌）。劑量范圍為5-lOkGy。（ 三）輻射耐貯殺菌（radurization）這種輻射處理能提高食品的貯藏性，降低腐敗菌的原發(fā)菌數(shù)，并延長新鮮食品的后熟期及保

33、藏期。所用劑量在 5kGy以下。二、劑量的決定因素凡輻射處理的目的是為了保藏食品時(shí)，劑量的選擇必須考慮處理后食品的安全性和衛(wèi) 生，食品對感官質(zhì)量受損壞的耐受性，微生物和酶的耐受性以及輻射費(fèi)用等因素。 （一）食品的耐輻射性食品的化學(xué)成分、物理結(jié)構(gòu)在質(zhì)量被認(rèn)為受損壞之前，所能接受的變化程度很不相同。天然食品的化學(xué)成分、物理結(jié)構(gòu)即使是同一種類型，甚至是同一品種，也有較大差異。食品的耐輻射性可根據(jù)質(zhì)量的可接受性來確定輻射劑量的上限，而輻射劑量的上限都是通過反復(fù)研究獲得的。如豬腰、雞、培根和蝦均可良好地接受 480kGy的殺菌劑量；有些蔬菜可經(jīng)受48kGy 的劑量；各種水果可經(jīng)受約24kG佛圍的殺菌劑量

34、；研究發(fā)現(xiàn)，較敏感的肉、魚和水果能接受 1lOkGy范圍的殺菌劑量。（二）微生物的耐輻射性食品中最能耐受輻射處理的微生物為肉毒梭狀芽抱桿菌，許多條件能夠防止此類微生物的生長和毒素的形成， 如酸性（pH w 4.6）、極端干燥、低于3.3 C的冷藏溫度以及某些防腐劑 等。凡食品中不存在這些條件，就應(yīng)該假定有肉毒梭狀芽抱桿菌存在。必須使用足以消滅肉毒梭狀芽泡桿菌的輻射劑量。反映微生物耐輻射性的值可用鈍化系數(shù)（inactivation factor）N0來表示，此鈍化系1個(gè)時(shí)的原菌數(shù)的值。數(shù)由Dm1個(gè)時(shí)的原菌數(shù)的值。Dm通過先測定出照射劑量 Di,再通過下式求得：DmDmDilg No lg N式中

35、No-原發(fā)菌數(shù)（鈍化系數(shù)）Di-照射劑量N -經(jīng)Di照射后的存活菌數(shù)假定N / N 0和劑量Di之間有指數(shù)性關(guān)系成立，則可用 N / N。e ADi來表示。再設(shè)肉毒梭狀芽抱桿菌芽抱的DM=4kGy,則上式為10 1 e A?4,一 2.3因此A 彳。經(jīng)5OkGy勺劑量照射后白鈍化系數(shù) No可以求出。已知 N 1,Di 5012.3 1ADi?一一 50 -則 N0 eADi 10 23 10 423 1012微生物的耐輻射性， 在同屬、同種甚至同種間的不同菌株間，變化幅度都很大，這一點(diǎn)與加熱殺菌及藥物殺菌的情況相同。但一般來講，芽抱桿菌和梭狀芽抱桿菌所產(chǎn)生的細(xì)菌芽抱的耐輻射性明顯比營養(yǎng)型菌體強(qiáng)

36、。不產(chǎn)芽抱的細(xì)菌中，革蘭氏陽性細(xì)菌一般比革蘭氏陰性細(xì)菌耐輻射。關(guān)于真菌類的耐輻射性，一般認(rèn)為霉菌的耐輻射性比酵母弱，假絲酵母屬的酵母也有的耐輻射性與細(xì)菌芽抱相同，霉菌的耐輻射性與無芽抱細(xì)菌相同或略低。（三）酶的耐輻射性在食品中發(fā)現(xiàn)的酶，一般比微生物更能耐受電離輻射。酶活性降低90%勺輻射劑量值的比 稱為酶分解單位，用 D表示，如圖1-4-11所示。從圖中可以看出，酶的 D值比微生物的Dm值 高得多。一般地說，4DET近乎破壞所有的酶，但是，如此高的劑量（2OOkGy）會導(dǎo)致食品成分高度破壞，也會損壞食品的安全性。為此，凡求穩(wěn)定貯藏而要把酶破壞的食品只靠輻射處 理是不適宜的。酶容易被熱和某些化合

37、物所鈍化，74 C左右的溫度維持幾分鐘即相當(dāng)有效。將破壞微生物的輻射與熱處理綜合進(jìn)行，非常有效。（四）輻射費(fèi)用費(fèi)用是另一個(gè)劑量決定因素。用較強(qiáng)的輻射源或使食品較長時(shí)間露置于較弱的輻射下（以獲得較高的劑量），都會使加工費(fèi)用增高。有待通過加工工藝的改進(jìn)降低其費(fèi)用。低劑量輻射處理已經(jīng)能使冷凍水產(chǎn)品、水果和蔬菜的正常貯藏期從幾天延長到幾個(gè)星 期，且每噸的輻射費(fèi)用僅人民幣5085元。三、輻照食品的包裝金屬罐如鍍錫薄板罐和鋁罐，對使用殺菌劑量照射是穩(wěn)定的。但是，超過60OkGyRj量范圍（在食品輻射保藏中不會使用如此高的劑量）會使鋼基板、鋁出現(xiàn)損壞現(xiàn)象；金屬罐中的密封膠、罐內(nèi)涂料對殺菌劑量水平也是穩(wěn)定的；

38、在金屬罐形狀方面，最理想的是立方形，因 為輻射源能最好地利用，劑量分布與控制也最好。塑料包裝的食品，在劑量接近 2OkG或更低時(shí)，輻照對其物理性質(zhì)沒有明顯影響。在劑 量超過2OkGy寸，塑料薄膜如聚乙烯、聚酯、乙烯基樹脂、聚苯乙烯薄膜的物理性質(zhì)會發(fā)生 變化，但這種變化影響較小。如果輻照超過了lOkGy,玻璃紙、氯化橡膠會變脆。在塑料包裝中被輻照的大多數(shù)食品會出現(xiàn)異味。在滅菌劑量下輻照，聚乙烯會放出令人討厭的氣味， 會對食品產(chǎn)生影響。金屬箔和各種復(fù)合包裝材料是比較理想的食品輻照包裝材料，它們可接受高達(dá)6OkG劑量的照射。在食品輻射保藏中，一般采用的輻射劑量較低，因此，比較好的輻射包裝材料有玻璃紙

39、、 人造纖維、聚乙烯膜、聚氯乙烯膜、尼龍、復(fù)合薄膜、玻璃容器及金屬容器等。四、輻照時(shí)期產(chǎn)品收獲或加工后要盡可能快地輻照。 放置的時(shí)間越長，輻照效果越差。因?yàn)槭斋@或加 工以后，微生物數(shù)量增加很快， 并且由于貯放有可能使微生物變得更耐輻照，這樣就會導(dǎo)致增加輻射劑量，相應(yīng)地提高了輻射成本和難度。但并非所有產(chǎn)品都是如此，如使用輻射進(jìn)行蔬菜、水果新陳代謝的調(diào)節(jié)，其有效性同輻 照當(dāng)時(shí)產(chǎn)品的生理狀態(tài)密切相關(guān)。為延長休眠期、抑制發(fā)芽，在生理休眠期結(jié)束前輻照，比延晚或剛收獲后進(jìn)行輻照的效果好。輻射對躍變型果實(shí)的效應(yīng)之一是降低乙烯的生成量，從而推遲躍變高峰的來臨， 使后熟過程變慢。顯然， 為達(dá)到此目的，應(yīng)該在臨近

40、進(jìn)入躍變期時(shí) 輻照才有可能獲得實(shí)際效果?？傊?，要針對某一種食品的特性和輻照要求確定適宜的輻照時(shí)期，方能達(dá)到輻照的目的。五、影響食品輻照的因素影響食品輻照的因素較多， 如含水量、pH、食品的化學(xué)成分、照射時(shí)的環(huán)境溫度及氧的 含量等。1-溫度輻射殺菌中，在接近常溫的范圍內(nèi)，溫度射殺菌效果的影響不大。一般認(rèn)為，在冰點(diǎn)以下，輻射不產(chǎn)生間接作用或間接作用不顯著，因此，微生物的抗輻射性會增強(qiáng)。不過，在凍結(jié)工藝控制不當(dāng)時(shí)， 由于細(xì)胞膜受到損傷，微生物對輻射的敏感性 也會增強(qiáng)。肉類食品在高劑量照射情況下會產(chǎn)生一種特殊的“輻射味” 。了減少輻射所引起的物理變化和化學(xué)變化，從輻射引起食品的化學(xué)效應(yīng)來解釋，在低溫條

41、件下輻照， 可以減少輻射時(shí)產(chǎn)生的游離基的活性，減少食品成分的破壞（斷裂和分解）以及防止食品成分的氧化，這樣減 少了輻射味的產(chǎn)生。為對于肉類、禽類等含蛋白質(zhì)較豐富的動物性食品，輻射處理最好在低溫下進(jìn)行，這樣可以有效地保證質(zhì)量。輻照前后的工藝過程中所進(jìn)行的熱處理對輻射殺菌也有著重要的意義。因?yàn)樵谳椪者^程中，要使存在于食品中的酶鈍化就需要遠(yuǎn)比殺菌劑量高得多的劑量。在輻射殺菌后的貯藏過程中，還會因殘存酶的作用而使食品質(zhì)量下降。所以，就有必要在輻射前或后進(jìn)行熱處理。 熱處理的目的是破壞酶，因而輻照前或后進(jìn)行都可以， 但是輻照后進(jìn)行比輻照前進(jìn)行，殺死細(xì)菌芽抱的效果更好。2氧的含量輻射時(shí)是否需要氧， 要根據(jù)

42、輻射處理對象、 性狀、處理的目的和貯存環(huán)境條件等加以綜 合考慮來選擇。輻照時(shí)射線可以使空氣中的氧電離，形成氧化性很強(qiáng)的臭氧。 輻射處理時(shí)有無分子態(tài)氧存在對殺菌效應(yīng)有著顯著的影響。一般情況下，殺菌效果因氧的存在而增強(qiáng)。對于蛋白質(zhì)和脂肪含量較高的魚類和肉類食品，空氣中氧的存在將會造成一定的氧化作用，特別是在中、高劑量照射的情況下更為嚴(yán)重。為了防止氧化生成過氧化物，在肉類食品輻照處理時(shí)就要采用真空包裝或真空充氮包裝以降低氧的含量，有助于提高產(chǎn)品的質(zhì)量。對于水果、蔬菜之類需低劑量輻照處理的食品來說，輻射氧化并不是主要作用，但是采用小包裝或密封包裝進(jìn)行輻照也是必要的。其原因是可以減少二次污染的機(jī)會，同時(shí)

43、在包裝內(nèi)可以形成一個(gè)小的低氧環(huán)境，使后熟過程變慢。有時(shí)為了防止食品中維生素E的損失，要求食品在充氮環(huán)境中進(jìn)行輻照處理。3 ,含水量在干燥狀態(tài)下照射，生成的游離基因失去了水的連續(xù)相而變得不能移動，游離基等的輻射間接作用就會隨之降低，因而輻射作用顯著減弱。（五）分段照射（聲復(fù)照射）在輻射過程中，不采用一次達(dá)到規(guī)定的殺菌劑量而進(jìn)行分段照射時(shí)，對微生物的影響與對高等生物的影響有所不同。 研究結(jié)果表明，把所給定的劑量分次作用于微生物， 不影響其 殺菌效果。對食品來說，通常只進(jìn)行一次輻照。有些研究者提出，任何重復(fù)照射都要避免。但是他有的研究提出，在輻解產(chǎn)物的濃度（經(jīng)輻照引起食品成分發(fā)生分解的量 ）是劑量的線性函數(shù)；輻照后的一些輻解產(chǎn)物的濃度大量地和迅速地減少；根據(jù)毒理學(xué)和其他研究，在總平均劑量之內(nèi)重復(fù)輻照不會有害，不產(chǎn)生對營養(yǎng)和工藝性能的顯著損害的情況下，可以進(jìn)行重復(fù)輻照。但是，在現(xiàn)有的技術(shù)和知識水平下，接受重復(fù)輻照應(yīng)遵循以下原則：是水分含量低的食品。受輻照加工的食品中有受過低劑量處理的食品，如由輻照抑制發(fā)芽的洋蔥制備的干洋蔥。要輻照的食品中含有少量輻照過的凋味料，如肉制品中用的調(diào)味料或湯料。這些食品之所以可進(jìn)行重復(fù)輻照，是因?yàn)榻?jīng)重復(fù)輻照后最終產(chǎn)品中增加的輻解產(chǎn)物的數(shù)量對產(chǎn)品的 影響很小。六、輻照時(shí)食品添加劑的應(yīng)用為了防止輻照時(shí)食