輻射保藏李云捷《周家春版》

1、第六章第六章 食品輻射保藏食品輻射保藏輻射加工輻射加工是利用電離輻射（主要是指鈷-60射線和電子加速器產(chǎn)生的電子束）與物質(zhì)相互作用的物理效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)和生物效應(yīng)，對物質(zhì)或材料進行加工處理的過程。輻射保藏的優(yōu)點 可在常溫下進行 無殘毒 穿透性強 易控制 輻射加工是一種高效加工手段 節(jié)能 目前輻射加工技術(shù)已向很多行業(yè)滲透。輻射保藏的缺點 殺菌效量不同時，酶可能沒有完全失活； 化學(xué)變化雖然微量，但食品有可能產(chǎn)生不好的感官變化； 微生物的致死效量對人來說很大。國內(nèi)外發(fā)展簡況 采用輻射技術(shù)加工食品早在20世紀40年代就已開始進行 50年代美國等國家加強了研究 70年代證明了輻照食品的衛(wèi)生安全性 80年代

2、各國開始建立規(guī)程、法規(guī)、標準。 1980年FAO/IAEA/WHO輻照食品安全聯(lián)合專家委員會結(jié)論： 輻照食品總平均劑量10kGy以下不需要做毒理學(xué)實驗，無特殊營養(yǎng)和微生物學(xué)問題。 1984年，代表130多個國家的食品法典委員會（CAC）向成員國建議輻照食品CAC標準及輻照食品設(shè)施推薦規(guī)程。 迄今為止，已有40多個國家批準了100多種類的輻照食品。 但輻照技術(shù)真正大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，是從20世紀90年代開始的。 輻照加工技術(shù)雖然從技術(shù)講已相對成熟，但由于公眾接受性、各類別食品的標準、法規(guī)以及檢驗、輻照設(shè)施等尚存在一定問題，輻照食品仍未被廣泛接受。 從健康環(huán)境和安全角度，溴甲烷、二溴已烷和環(huán)氧乙烷越

3、來越被禁用，食品輻照可取代化學(xué)熏蒸。 1997年蒙特利爾公約會議決定發(fā)達國家在2005年前、發(fā)展中國家在2015年前要徹底禁用溴甲烷，這使食品輻照的替代作用更突出出來。 另外，食源性疾病近年來在美國、日本等地多有發(fā)生，沙門氏菌、彎曲菌、大腸桿菌、單核細胞李斯特菌、弧菌等所致的疾病與輻照食品近年的發(fā)展有明顯的關(guān)聯(lián)。 我國輻射加工食品產(chǎn)業(yè)化發(fā)展也很快，1984-1994年共批準了18種輻照食品，1996年又正式頒布了“輻照食品衛(wèi)生管理辦法”，1997年公布了“輻照食品類別衛(wèi)生標準”，進一步鼓勵對進口食物、食品原料以及國內(nèi)的6大類食品進行輻照處理。輻照技術(shù)的應(yīng)用： 延緩呼吸 延長貨架期 抑制發(fā)芽 殺

4、蟲、滅菌、檢疫第一節(jié)電磁輻射的基本概念一、放射性同位素與輻射 同位素：原子具有相同質(zhì)子數(shù)不同中子數(shù)則互為同位素。 放射性同位素： 當(dāng)原子序數(shù)在84以上，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稱為放射性同位素。 自然界中有天然的不穩(wěn)定同位素，但還有一些不穩(wěn)定同位素是使用原子反應(yīng)堆及粒子加速器等人工制造的。 輻射：能量傳遞的一種方式。 在電磁波譜中，根據(jù)能量相應(yīng)的大小可將電磁波分成無線電波、微波、紅外、可見、紫外線、X射線和射線。按能量大小分類： 低頻輻射線（非電離輻射）： 波長較長、能量?。l率低），僅能使物質(zhì)分子產(chǎn)生轉(zhuǎn)動或振動而產(chǎn)生熱，也可起到加熱殺菌作用。 高頻輻射線

5、（電離輻射）： 頻率較高、能量大，如X-，-射線，可使物質(zhì)的原子受到激發(fā)或電離，因而可起到殺菌作用（冷殺菌）。按性質(zhì)分類： 電磁輻射：電磁輻射： 以電場和磁場交變振蕩的方式傳遞能量的電磁波 粒子輻射：粒子輻射： 電子、中子、質(zhì)子、粒子 （1） -射線：當(dāng)同位素中，n:p+1.5:1,從原子核中放射出帶2p+和2n的帶正電高速粒子流（氦核）稱為-射線。 -射線是原子核裂變時釋放出來的高速氦射線是原子核裂變時釋放出來的高速氦核粒子流。核粒子流。 （2） -射線：射線：當(dāng)核內(nèi)中子數(shù)和質(zhì)子當(dāng)核內(nèi)中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)不等時數(shù)不等時, ,中子裂變成質(zhì)子時釋放出來的中子裂變成質(zhì)子時釋放出來的高速電子流。高速電子流

6、。 np +，np+ +-； p + n，p + +1.02Mevn+ （3）X-射線（K捕獲） 高能態(tài)電子躍遷到低能態(tài)時釋放出的能量。p+ +- n （4）-射線射線當(dāng)原子核在發(fā)射了-和-射線或k-捕獲后，核的能級處于激發(fā)態(tài)（高能態(tài)），當(dāng)這種激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時，原子就發(fā)出光子流-射線（即不帶電荷的粒子流）。相對質(zhì)量相對質(zhì)量電離能力電離能力穿透力穿透力-射線射線最大（氦核）最大（氦核）大大小小-射線射線小小為為的一半的一半大大-射線射線無無 ，較大較大X-射線射線無無VD 水溶性維生素：VB1VC VB5 維生素受劑量、溫度、氧氣及食品類型的影響，無氧及低溫受損失少。二、輻射的生物學(xué)效應(yīng)二、輻射

7、的生物學(xué)效應(yīng)1.1.輻射對微生物的作用輻射對微生物的作用（1 1）直接效應(yīng)）直接效應(yīng)細胞膜受損，酶釋放出來，酶功能紊亂，干細胞膜受損，酶釋放出來，酶功能紊亂，干擾微生物代謝，使新陳代謝中斷，從而使微生擾微生物代謝，使新陳代謝中斷，從而使微生物死亡。物死亡。細胞內(nèi)蛋白質(zhì)、細胞內(nèi)蛋白質(zhì)、DNA受損，即受損，即DNA分子堿分子堿基發(fā)生分解或氫鍵斷裂等，致使微生物細胞活基發(fā)生分解或氫鍵斷裂等，致使微生物細胞活動紊亂，甚至停止。動紊亂，甚至停止。（2 2）間接效應(yīng)）間接效應(yīng) 當(dāng)水分子被激活和電離后，成為游離當(dāng)水分子被激活和電離后，成為游離基，起氧化還原作用，這些激活的水分基，起氧化還原作用，這些激活的水

8、分子就與微生物內(nèi)的生理活性物質(zhì)相互作子就與微生物內(nèi)的生理活性物質(zhì)相互作用，而使細胞生理機能受到影響。用，而使細胞生理機能受到影響。（3 3）微生物對輻射的敏感性）微生物對輻射的敏感性D D1010：輻射處理后殘存微生物下降到原數(shù)的：輻射處理后殘存微生物下降到原數(shù)的10%10%所需要的輻射劑量，表示某種微生物對所需要的輻射劑量，表示某種微生物對輻射的敏感性。輻射的敏感性。 to menu微生物對輻射的敏感度：微生物對輻射的敏感度：G-G-G G酵母霉菌酵母霉菌 N D log = N0 D10 N N0 0最初的微生物數(shù)最初的微生物數(shù)N N使用使用D D劑量后殘留的微生物數(shù)劑量后殘留的微生物數(shù)D

9、 D初期使用劑量初期使用劑量D D1010微生物殘存數(shù)減到原數(shù)微生物殘存數(shù)減到原數(shù)10%10%時的劑量時的劑量2.2.輻射對病毒的作用輻射對病毒的作用 通常使用高達通常使用高達30KGy30KGy的劑量才能抑制的劑量才能抑制病毒的活性。病毒的活性。3.3.輻射對昆蟲的作用輻射對昆蟲的作用 輻射敏感性與昆蟲細胞的生殖活性輻射敏感性與昆蟲細胞的生殖活性成正比，與它們的分化程度成反比。成正比，與它們的分化程度成反比。 輻射對昆蟲的效應(yīng)與其組成細胞的效應(yīng)密切相關(guān)的，對于昆蟲細胞來說，輻射對于昆蟲細胞來說，輻射敏感性與它們的生殖活性成正比，與它敏感性與它們的生殖活性成正比，與它們的分化程度成反比。們的分

10、化程度成反比。處于幼蟲期的昆蟲對輻射比較敏感，成蟲細胞對射線的敏感性較小，高劑量才能使成蟲致死，但是成蟲的性腺細胞對輻射是敏感的。因此，低劑量可造成絕育或引起遺傳上的紊亂。 輻射對昆蟲總的損傷作用是：，這些作用都是在一定劑量水平下發(fā)生的 在其它劑量下，甚至可能出現(xiàn)相反的效應(yīng)，如。 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；用0.13-0.25KGy照射可使卵和幼蟲有一定的發(fā)育能力，但能夠阻止它們發(fā)育到成蟲階段；用0.4-1.0KGy劑量，能阻止所有卵和幼蟲、蛹發(fā)育到下一階段； 甲蟲成蟲不育需要0.13-0.25KGy，而蛾需要0.

11、45-1.00KGy才行；螨需要蛹0.25-0.45KGy劑量才能達到不育，30-50KGy才能致死。 4.寄生蟲 輻射可使寄生蟲不育或死亡 豬肉內(nèi)旋毛蟲， 不育劑量，0.12KGy，死亡7.5KGy 牛肉絳蟲， 致死3.0-5.0KGy5.果蔬 水果： 有呼吸高峰的水果，在高峰前期進行輻照處理，可抑制乙烯的生成，延長儲期。 能使化學(xué)成分發(fā)生變化，如維生素C的破壞、原果膠變成果膠及果膠酸鹽、纖維素及淀粉的降解、某些酸的破壞及色素的變化等。 蔬菜 可影響代謝反應(yīng)，其效果與劑量有關(guān)：改變蔬菜的呼吸率，防止老化，改變化學(xué)成分。 抑制發(fā)芽，在光照下皮層也不發(fā)綠，但劑量過高，會腐爛。 對蘑菇可防止開傘，

12、延遲后熟。酶 無氧條件下，干燥的酶經(jīng)輻照后失活，與酶的種類無太大關(guān)系 水溶液中，酶失活的過程因酶的種類有很大差異第三節(jié)第三節(jié) 食品的輻照應(yīng)用食品的輻照應(yīng)用輻射保藏的三種形式輻射保藏的三種形式1.1.輻射阿氏殺菌（輻射阿氏殺菌（radappertization） 高劑量，高劑量， 101050KGy50KGy可以使食品中的微生物數(shù)量減少到零可以使食品中的微生物數(shù)量減少到零或有限個數(shù)。這種輻射處理后，食品可在或有限個數(shù)。這種輻射處理后，食品可在任何條件下貯藏，但要防止再污染。任何條件下貯藏，但要防止再污染。 2.輻射巴氏殺菌輻射巴氏殺菌（radicidation） 中劑量，中劑量， 1 110KG

13、y10KGy 只殺滅無芽孢病原細菌（除病毒只殺滅無芽孢病原細菌（除病毒外）。所使用的輻射劑量使食品在檢測外）。所使用的輻射劑量使食品在檢測時不出現(xiàn)無芽孢病原菌（如沙門氏菌）。時不出現(xiàn)無芽孢病原菌（如沙門氏菌）。3.3.輻射耐儲殺菌（輻射耐儲殺菌（radurizationradurization）低劑量，低劑量，1 1KGyKGy 能提高食品的貯藏性，降低腐敗菌的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原發(fā)菌數(shù)，并延長新鮮食品的后熟期及保藏期。藏期。影響食品輻照效果的因素：1.輻照劑量 越高，保期越長； 劑量率越高，所需照射時間越短，效果越好；2.食品輻照時的狀態(tài) 受

14、食品種類、化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、生長發(fā)育的階段、成熟狀況、呼吸代謝的快慢影響3.環(huán)境條件 有氧可增加微生物對輻照的敏感性； 提高溫度可降低輻照劑量； 凍結(jié)點下低劑量的輻照可防止肉產(chǎn)生異味和維生素的損失。二、現(xiàn)有的一些商業(yè)化應(yīng)用二、現(xiàn)有的一些商業(yè)化應(yīng)用1.1.果蔬類果蔬類 防止微生物的腐敗作用防止微生物的腐敗作用 控制害蟲感染及蔓延控制害蟲感染及蔓延 延緩后熟期，防止老化延緩后熟期，防止老化（1 1）輻射對水果的影響）輻射對水果的影響 對于有呼吸變換期的水果，在其呼吸率達對于有呼吸變換期的水果，在其呼吸率達最小值時是輻射處理的關(guān)鍵時刻。在此時最小值時是輻射處理的關(guān)鍵時刻。在此時輻射能抑制其后熟期，

15、主要是能改變體內(nèi)輻射能抑制其后熟期，主要是能改變體內(nèi)乙烯的生成率從而影響其生理活動。乙烯的生成率從而影響其生理活動。 輻射能使水果的化學(xué)成分發(fā)生變化，如維輻射能使水果的化學(xué)成分發(fā)生變化，如維生素生素C C的破壞、原果膠變成果膠及果膠酸的破壞、原果膠變成果膠及果膠酸鹽、纖維素及淀粉的降解、某些酸的破壞鹽、纖維素及淀粉的降解、某些酸的破壞及色素的變化等。及色素的變化等。輻射在水果中的商業(yè)化應(yīng)用輻射在水果中的商業(yè)化應(yīng)用控制輻射劑量，殺滅霉菌控制輻射劑量，殺滅霉菌輻射水果抑蟲輻射水果抑蟲延遲后熟期，對香蕉等熱帶水果十分有效延遲后熟期，對香蕉等熱帶水果十分有效增強水果中色素的合成增強水果中色素的合成（2

16、 2）輻射對蔬菜的影響）輻射對蔬菜的影響 輻射可影響新鮮蔬菜的代謝反應(yīng)，如改變輻射可影響新鮮蔬菜的代謝反應(yīng)，如改變蔬菜的呼吸率，防止老化，改變其化學(xué)成蔬菜的呼吸率，防止老化，改變其化學(xué)成分等，作用效果與輻射劑量有關(guān)。分等，作用效果與輻射劑量有關(guān)。 根菜類如土豆、洋蔥等輻射后可抑制發(fā)芽，根菜類如土豆、洋蔥等輻射后可抑制發(fā)芽，在光照下皮層也不發(fā)綠，但輻照劑量過高，在光照下皮層也不發(fā)綠，但輻照劑量過高，會腐爛。會腐爛。 輻照可防止蘑菇開傘，延遲后熟。輻照可防止蘑菇開傘，延遲后熟。輻射在蔬菜中的商業(yè)化應(yīng)用輻射在蔬菜中的商業(yè)化應(yīng)用 抑制發(fā)芽，延緩新陳代謝作用抑制發(fā)芽，延緩新陳代謝作用2.2.谷類及其制品

17、谷類及其制品: :以控制蟲害及其蔓延為主。以控制蟲害及其蔓延為主。3.3.肉禽類肉禽類(1)(1)高劑量輻射處理高劑量輻射處理 處理后不需要冷凍保藏。所用輻射劑量處理后不需要冷凍保藏。所用輻射劑量能破壞抗輻射性強的肉毒梭狀芽孢桿菌菌能破壞抗輻射性強的肉毒梭狀芽孢桿菌菌株，對低鹽、無酸的肉類使用劑量為株，對低鹽、無酸的肉類使用劑量為4.54.5MradMrad，產(chǎn)品必須密閉包裝防止輻射后再，產(chǎn)品必須密閉包裝防止輻射后再受微生物污染。受微生物污染。(2)(2)低劑量輻射處理低劑量輻射處理: :處理后需冷凍保藏。處理后需冷凍保藏。4.4.水產(chǎn)品水產(chǎn)品 高劑量輻射處理效果同于肉類，但異高劑量輻射處理效

18、果同于肉類，但異味不如肉類明顯。低劑量輻射常與味不如肉類明顯。低劑量輻射常與3 3左左右的冷藏結(jié)合。使用最高劑量為右的冷藏結(jié)合。使用最高劑量為300300KradKrad。5.5.蛋類蛋類 應(yīng)用輻射巴氏殺菌劑量，殺滅其中的應(yīng)用輻射巴氏殺菌劑量，殺滅其中的沙門氏菌。蛋白質(zhì)受到輻射降解而使蛋液沙門氏菌。蛋白質(zhì)受到輻射降解而使蛋液粘度降低。粘度降低。三、衛(wèi)生安全性三、衛(wèi)生安全性 誘惑放射性誘惑放射性 輕元素中輕元素中, ,放射性同位素的半衰期極短放射性同位素的半衰期極短 毒性問題毒性問題 微生物發(fā)生變異的危險性微生物發(fā)生變異的危險性“輻射食品總平均劑量輻射食品總平均劑量10KGy10KGy以下不需要進以下不需要進行此劑量范圍的毒理學(xué)實驗，無特殊營養(yǎng)行此劑量范圍的毒理學(xué)實驗，無特殊營養(yǎng)和微生物學(xué)問題。和微生物學(xué)問題?！?一種元素若在電離輻射下，輻射能量將一種元素若在電離輻射下，輻射能量將傳遞給元素中的一些原子核，在一定條件下傳遞給元素中的一些原子核，在一定條件下會造成激發(fā)反應(yīng)，引起這些原子核的不穩(wěn)定，會造成激發(fā)反應(yīng)，引起這些原子核的不穩(wěn)