第七章-輻照保藏

1、 電離輻射與非電離輻射電離輻射與非電離輻射 食品輻照定義（食品輻照定義（GB/T18524-2001)GB/T18524-2001) 利用電離輻射在食品中產(chǎn)生的輻射化學(xué)與輻射生物學(xué)效應(yīng)而達(dá)到利用電離輻射在食品中產(chǎn)生的輻射化學(xué)與輻射生物學(xué)效應(yīng)而達(dá)到抑抑制發(fā)芽、延遲或促進(jìn)成熟、殺蟲、制發(fā)芽、延遲或促進(jìn)成熟、殺蟲、殺菌殺菌、防腐或、防腐或滅菌滅菌等目的的輻照等目的的輻照過程。過程。 輻射保藏的優(yōu)點輻射保藏的優(yōu)點 常溫下進(jìn)行常溫下進(jìn)行 節(jié)能節(jié)能 無殘留無殘留 穿透性強(qiáng)穿透性強(qiáng) 易控制等獨特優(yōu)勢。易控制等獨特優(yōu)勢。目前輻射加工技術(shù)已向很多行業(yè)滲透。目前輻射加工技術(shù)已向很多行業(yè)滲透。 缺點：投資大、泄漏安

2、全性問題、消費者接受性缺點：投資大、泄漏安全性問題、消費者接受性我國我國批準(zhǔn)批準(zhǔn)在在部分部分食品中食品中使用使用，需嚴(yán)格，需嚴(yán)格按生產(chǎn)規(guī)范按生產(chǎn)規(guī)范使用。使用。我國輻照食品產(chǎn)量占世界我國輻照食品產(chǎn)量占世界1/3左右，左右，2010已達(dá)約已達(dá)約20萬噸。萬噸。表7-1 中國批準(zhǔn)允許輻照的食品類別及劑量類 別品 種目 的吸收劑量（kGy）產(chǎn)品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)豆類綠豆、紅豆等殺蟲0.2GB14891.8谷類及其制品大米、面粉、玉米渣、小米等殺蟲0.40.6干果果脯空心蓮、桂園、核桃、山楂、大棗、小棗等控制生蟲，減少損失，延長儲藏0.4-1.0GB14891.3熟畜禽肉熟豬肉、熟牛肉、熟羊肉、熟兔肉、鹽水鴨、

3、烤鴨、燒雞、扒雞等延長保質(zhì)期8.0GB14891.1冷凍分割禽肉類豬、牛、羊、雞鴨等殺沙門氏菌2.5GB14891.7香辛料五香粉、八角、花椒等殺菌、防霉、提高衛(wèi)生質(zhì)量10GB14891.4花粉玉米、蕎麥、高粱、芝麻、油萊等花粉或混合保鮮、防霉、延長貯存期8GB14891.2薯干酒類以薯干或新鮮薯為原料改進(jìn)薯干酒的品質(zhì)、提高其質(zhì)量4GB14891.9豬肉旋毛蟲豬肉滅活旋毛蟲0.65GB14891.6新鮮水果蔬菜土豆、洋蔥、大蒜、生姜、番茄、荔枝、蘋果抑止發(fā)芽、貯藏保鮮或推遲后熟延長貨架期1.5（具體視目的品種而異）GB14891.5方便面固體湯料方便面固體湯料殺菌，防霉，延長保質(zhì)期8具體輻照具

4、體輻照生產(chǎn)規(guī)范生產(chǎn)規(guī)范參照參照GB/T18525.GB/T18525.X; X; GB/T18526.GB/T18526.X;X;GB/T18527.GB/T18527.X X1. 1. 放射性同位素（了解、自學(xué)）放射性同位素（了解、自學(xué)）當(dāng)原子序數(shù)在當(dāng)原子序數(shù)在8484以上，原子核是不穩(wěn)定的，能以一定的速率放出射線，由這種元素稱為放射性同以上，原子核是不穩(wěn)定的，能以一定的速率放出射線，由這種元素稱為放射性同位素。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

5、。工制造的。-射線：當(dāng)同位素中，射線：當(dāng)同位素中，n n：p+1.5:1,p+1.5:1,從原子核中放射出帶從原子核中放射出帶2p+2p+和和2n2n的帶正電高速粒子流（氦核）的帶正電高速粒子流（氦核）稱為稱為-射線。射線。-射線：當(dāng)核內(nèi)中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)不等時，若某一中子釋放出能量轉(zhuǎn)變成質(zhì)子（射線：當(dāng)核內(nèi)中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)不等時，若某一中子釋放出能量轉(zhuǎn)變成質(zhì)子（np+) npnp+) np+ +- -( ( 帶帶負(fù)電的高速電子負(fù)電的高速電子) )；若核內(nèi)；若核內(nèi)p p+ +nn時時( (這種情況一般指在加速器中這種情況一般指在加速器中) )， p p+ + +1.02Mevn+ +1.02Mevn+

6、 + （帶正電荷的（帶正電荷的高速電子）高速電子）X-X-射線射線 若核內(nèi)質(zhì)子在外層電子云中，從若核內(nèi)質(zhì)子在外層電子云中，從K K層捕獲電子，轉(zhuǎn)變成中子，層捕獲電子，轉(zhuǎn)變成中子， p p+ + +e +e- - n n K K捕獲后剩下一空穴，則捕獲后剩下一空穴，則外層高能電子外層高能電子會補(bǔ)充進(jìn)去，釋放出能量會補(bǔ)充進(jìn)去，釋放出能量X-X-射線。射線。所以，所以，X-X-射線指原子核外電子所放出的能量。射線指原子核外電子所放出的能量。-射線射線 當(dāng)原子核在發(fā)射了當(dāng)原子核在發(fā)射了-和和-射線或射線或k-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)捕獲后，核的能級處于激發(fā)態(tài)（高能態(tài)），當(dāng)這

7、種激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時，原子就發(fā)出光子流態(tài)回到基態(tài)時，原子就發(fā)出光子流-射線射線 （即不帶電荷的粒子流）。（即不帶電荷的粒子流）。 以上這些射線都具有不同的電離作用和穿透能力。以上這些射線都具有不同的電離作用和穿透能力。-射線：相對質(zhì)量較大，射線：相對質(zhì)量較大，電離能力大電離能力大，穿透能力小，穿透能力小-射線：電離能力比射線：電離能力比-射線小，穿透能力比射線小，穿透能力比-射線大。射線大。-射線：電離能力比射線：電離能力比-、-射線小，但穿透能力比它們大。射線小，但穿透能力比它們大。X-X-射線：電離能力小，射線：電離能力小，穿透能力很強(qiáng)穿透能力很強(qiáng)。（一）放射性強(qiáng)度：（一）放射性強(qiáng)度： 定量

8、放射性強(qiáng)弱的物理量。定量放射性強(qiáng)弱的物理量。 單位：居里（單位：居里（CiCi) )、貝克（貝克（BqBq) )和克鐳當(dāng)量和克鐳當(dāng)量（二）照射量：（二）照射量： 度量度量X-X-或或-射線在空氣中電離能力的物理量。射線在空氣中電離能力的物理量。 單位：倫琴（單位：倫琴（R),R),庫侖庫侖/ /千克（千克（C/kg)C/kg)（三）吸收劑量（重點）（三）吸收劑量（重點） 在輻射源的輻射場內(nèi)單位質(zhì)量在輻射源的輻射場內(nèi)單位質(zhì)量被輻照物質(zhì)所吸收的射線的能量被輻照物質(zhì)所吸收的射線的能量稱為吸收稱為吸收劑量。劑量。 單位拉德（單位拉德（radrad) )，現(xiàn)為，現(xiàn)為戈瑞（戈瑞（GyGy) ) :1Gy=

9、100rad=1J/kg :1Gy=100rad=1J/kg 吸收劑量測量吸收劑量測量劑量測量體系：量熱計、液體或固體化學(xué)劑量計及劑量測量體系：量熱計、液體或固體化學(xué)劑量計及目視劑量標(biāo)簽?zāi)恳晞┝繕?biāo)簽國家基準(zhǔn)國家基準(zhǔn)國家傳遞標(biāo)準(zhǔn)計量測量體系國家傳遞標(biāo)準(zhǔn)計量測量體系常規(guī)劑量劑常規(guī)劑量劑一、食品輻射的物理學(xué)效應(yīng)（了解）一、食品輻射的物理學(xué)效應(yīng)（了解）（一）原子能射線與物質(zhì)的作用（一）原子能射線與物質(zhì)的作用 光電子光電子 康普頓散射康普頓散射 電子、正電子對電子、正電子對 感生放射性感生放射性( (誘感放射性）誘感放射性）（二）電子射線的作用（二）電子射線的作用 散射散射 電離電離 軔致輻射軔致輻射

10、降低能量后被原子捕獲降低能量后被原子捕獲, ,使原子使原子( (或原子所在分子或原子所在分子) ) 變成負(fù)離子變成負(fù)離子; ;或者與陽或者與陽離子相遇離子相遇, ,發(fā)生陰陽離子湮滅發(fā)生陰陽離子湮滅, ,釋放出兩個光子。釋放出兩個光子。 水：H，OH，間接作用 氨基酸與蛋白質(zhì) 酶 糖類 脂類 維生素P286-287 生物學(xué)效應(yīng)指輻射對生物體如生物學(xué)效應(yīng)指輻射對生物體如微生物、酶、微生物、酶、昆蟲、寄生蟲、果蔬昆蟲、寄生蟲、果蔬等的影響，這些影響是等的影響，這些影響是由于生物體內(nèi)的化學(xué)變化造成的。由于生物體內(nèi)的化學(xué)變化造成的。1.1.輻射對微生物的作用（輻照殺滅微生物的原理）輻射對微生物的作用（輻

11、照殺滅微生物的原理） 直接效應(yīng)：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。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。A細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)、DNADNA受損，即受損，即DNADNA分子堿基發(fā)生分解或氫鍵斷裂等，分子堿基發(fā)生分解或氫鍵斷裂等，由于由于DNADNA分子分子本身受到損傷而致使細(xì)胞死亡本身受到損傷而致使細(xì)胞死亡直接擊中學(xué)說直接擊中學(xué)說A細(xì)胞內(nèi)膜受損細(xì)胞內(nèi)膜受損，膜由蛋白質(zhì)和磷脂組成，這些分子的斷裂造成細(xì)胞膜泄漏，酶，膜由蛋白質(zhì)和磷脂組成，這些分子的斷裂造成細(xì)胞膜泄漏，酶釋放出來，酶功能紊亂，干擾微生物代謝，使新陳代謝中斷，從而使微生物死釋放出來，酶功能紊

12、亂，干擾微生物代謝，使新陳代謝中斷，從而使微生物死亡亡 間接效應(yīng)：間接效應(yīng)：A來自被激活的水分子或電離的游離基；來自被激活的水分子或電離的游離基；A當(dāng)水分子被激活和電離后，成為游離基，起氧化還原作用，這些激活的水分子當(dāng)水分子被激活和電離后，成為游離基，起氧化還原作用，這些激活的水分子就就與與微生物內(nèi)的微生物內(nèi)的生理活性物質(zhì)相互作用生理活性物質(zhì)相互作用，而使細(xì)胞生理機(jī)能受到影響。，而使細(xì)胞生理機(jī)能受到影響。為了表示某種微生物對輻射的為了表示某種微生物對輻射的敏感性敏感性，就通常以每殺死，就通常以每殺死90%微生物所需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)的要的戈瑞數(shù)來表示，即殘存微生

13、物下降到原數(shù)的10%所需要的劑量，所需要的劑量，并用并用D10值表示：值表示： N Dlog = - N0 D10 其中：其中： N0 表示最初的微生物數(shù)表示最初的微生物數(shù) N表示使用表示使用D劑量后殘留的微生物數(shù)劑量后殘留的微生物數(shù) D表示初期劑量表示初期劑量 D10表示微生物殘存數(shù)減到原數(shù)的表示微生物殘存數(shù)減到原數(shù)的10%時的劑量時的劑量D10與敏感性的關(guān)系與敏感性的關(guān)系 一般來說一般來說 G G- - G G+ + 霉菌霉菌 酵母酵母 繁殖體繁殖體 芽孢芽孢 通常使用高達(dá)通常使用高達(dá)30kGy30kGy的劑量才能抑制的劑量才能抑制病毒，敏感性病毒，敏感性最差最差。 輻照對食品中酶的輻照對

14、食品中酶的效應(yīng)視體系而定效應(yīng)視體系而定。 總的來說，酶所處的環(huán)境條件越復(fù)雜，酶的輻總的來說，酶所處的環(huán)境條件越復(fù)雜，酶的輻照敏感性越低。照敏感性越低。 不同的酶效果不同。不同的酶效果不同。有的抑制、有的促進(jìn)。有的抑制、有的促進(jìn)。1 1、昆蟲、昆蟲處于幼蟲期的昆蟲對輻射比較敏感，成蟲細(xì)胞對射線的敏感性較小，處于幼蟲期的昆蟲對輻射比較敏感，成蟲細(xì)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(xì)胞對輻射是敏感的。因此，高劑量才能使成蟲致死，但是成蟲的性腺細(xì)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。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：輻射對昆蟲總

15、的損傷作用是：致死、致死、“擊倒擊倒”（貌似死亡，隨后恢（貌似死亡，隨后恢復(fù)）、壽命縮短、推遲換羽、不育、減少卵的孵化、延遲發(fā)育、減少復(fù)）、壽命縮短、推遲換羽、不育、減少卵的孵化、延遲發(fā)育、減少進(jìn)食量和抑制呼吸進(jìn)食量和抑制呼吸，這些作用都是在一定劑量水平下發(fā)生的，而在其，這些作用都是在一定劑量水平下發(fā)生的，而在其它劑量下，甚至可能出現(xiàn)相反的效應(yīng)。它劑量下，甚至可能出現(xiàn)相反的效應(yīng)。2 2、寄生蟲、寄生蟲輻射可使寄生蟲不育或死亡輻射可使寄生蟲不育或死亡豬肉內(nèi)旋毛蟲豬肉內(nèi)旋毛蟲不育劑量，不育劑量，0.12kGy0.12kGy，死亡，死亡7.5kGy7.5kGy牛肉絳蟲牛肉絳蟲致死致死3.0-5.0k

16、Gy3.0-5.0kGy輻照的目的與大致的劑量范圍需掌握輻照的目的與大致的劑量范圍需掌握成年前的昆蟲經(jīng)輻射可產(chǎn)生不育；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；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；照射的蛹可發(fā)展為成蟲，但成蟲不育；用用0.13-0.25kGy0.13-0.25kGy照射可使卵和幼蟲有一定的發(fā)育能力，但能夠阻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；止它們發(fā)育到成蟲階段；用用0.4-1.0kGy0.4-1.0kGy劑量，能阻止所有卵和幼蟲、蛹發(fā)育到下一階段；劑量，能阻止所有卵和幼蟲、蛹發(fā)育

17、到下一階段；甲蟲成蟲不育需要甲蟲成蟲不育需要0.13-0.25kGy0.13-0.25kGy，而蛾需要，而蛾需要0.45-1.00kGy0.45-1.00kGy才行；才行；蛹蛹0.25-0.45kGy0.25-0.45kGy劑量才能達(dá)到不育。劑量才能達(dá)到不育。一般致死劑量較大，而不育劑量則相對較小一般致死劑量較大，而不育劑量則相對較小 水果：水果： 對于有呼吸變換期的水果，在其呼吸率達(dá)最小值時是輻射處理的對于有呼吸變換期的水果，在其呼吸率達(dá)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，主要是能改變體內(nèi)乙烯關(guān)鍵時刻，在此時輻射能抑制其后熟期，主要是能改變體內(nèi)乙烯的生產(chǎn)率從而影響其生理活

18、動。的生產(chǎn)率從而影響其生理活動。 能使化學(xué)成分發(fā)生變化，如維生素能使化學(xué)成分發(fā)生變化，如維生素C C的破壞、原果膠變成果膠及的破壞、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。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。蔬菜蔬菜輻射可影響新鮮蔬菜的代謝反應(yīng)，其效果育劑量有關(guān)。如可改輻射可影響新鮮蔬菜的代謝反應(yīng)，其效果育劑量有關(guān)。如可改變蔬菜的呼吸率，防止老化，改變化學(xué)成分。變蔬菜的呼吸率，防止老化，改變化學(xué)成分。根菜類如土豆、洋蔥等輻射后可根菜類如土豆、洋蔥等輻射后可抑制發(fā)芽抑制發(fā)芽，在光照下皮層也不，在光照下皮層也不發(fā)綠，但劑量過高，會腐爛。發(fā)綠，

19、但劑量過高，會腐爛。對蘑菇可防止對蘑菇可防止開傘開傘延遲后熟。延遲后熟。 氨基酸與蛋白質(zhì)氨基酸與蛋白質(zhì) 糖類糖類 脂類脂類 維生素維生素 VA、VE敏感，敏感，VD穩(wěn)定；穩(wěn)定；VB1、VC敏感敏感P290-294(自學(xué))一、輻照的應(yīng)用類型一、輻照的應(yīng)用類型輻射阿氏滅菌輻射阿氏滅菌:10-50kGy:10-50kGy輻射巴氏滅菌輻射巴氏滅菌:1-10kGy:1-10kGy輻射耐貯殺菌輻射耐貯殺菌: :1kGy1kGy1. 果蔬類果蔬類2. 糧食類糧食類3. 畜禽肉及水產(chǎn)類畜禽肉及水產(chǎn)類4. 香辛料及調(diào)味品香辛料及調(diào)味品5. 蛋類蛋類黃泥螺黃泥螺紅棗、杏干紅棗、杏干 輻照改善產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)輻照改善產(chǎn)品質(zhì)

20、構(gòu) 輻照催陳（陳化）輻照催陳（陳化） 輻照降解多糖生產(chǎn)低聚合度糖等（如殼聚糖降解）輻照降解多糖生產(chǎn)低聚合度糖等（如殼聚糖降解）四、四、輻照的其他應(yīng)用輻照的其他應(yīng)用檢疫處理檢疫處理 輻照劑量輻照劑量 食品接受輻照時的狀態(tài)食品接受輻照時的狀態(tài) 輻照過程環(huán)境條件（熱、輻照過程環(huán)境條件（熱、O2) 與其他方法的協(xié)同作用與其他方法的協(xié)同作用六、輻照食品的包裝（六、輻照食品的包裝（GB/T-18524)GB/T-18524)n玻璃紙、人造纖維、聚乙烯膜、聚氯乙烯膜、玻璃紙、人造纖維、聚乙烯膜、聚氯乙烯膜、尼龍、玻璃及金屬容器。尼龍、玻璃及金屬容器。n充填空氣外的氣體或真空可增加效果。充填空氣外的氣體或真空

21、可增加效果。某些食品的輻照并不能消除某些食品的輻照并不能消除全部的微生物及其毒性；全部的微生物及其毒性；黃曲霉毒素及葡萄球菌毒素黃曲霉毒素及葡萄球菌毒素均不能通過輻照失活。均不能通過輻照失活。一、輻照食品的安全性（重要）一、輻照食品的安全性（重要）有關(guān)感生（誘惑）放射性有關(guān)感生（誘惑）放射性 一種元素若在電離輻射的照射下，輻射能量將傳遞一種元素若在電離輻射的照射下，輻射能量將傳遞給元素中的一些原子核，在給元素中的一些原子核，在一定條件下一定條件下會造成激發(fā)反會造成激發(fā)反應(yīng)，引起這些原子核的不穩(wěn)定，由此而應(yīng)，引起這些原子核的不穩(wěn)定，由此而發(fā)射出中子并發(fā)射出中子并產(chǎn)生產(chǎn)生-輻射輻射，這種電離輻射使

22、物質(zhì)產(chǎn)生放射性（是，這種電離輻射使物質(zhì)產(chǎn)生放射性（是由電離輻射誘發(fā)出來的）由電離輻射誘發(fā)出來的）感生（誘惑）放射性感生（誘惑）放射性。 誘惑放射性的可能性取決于被輻射物質(zhì)的性質(zhì)以及誘惑放射性的可能性取決于被輻射物質(zhì)的性質(zhì)以及所使用的射線能量，若射線能量很高，超過某元素的所使用的射線能量，若射線能量很高，超過某元素的核反應(yīng)能閾，則該元素會產(chǎn)生放射性。核反應(yīng)能閾，則該元素會產(chǎn)生放射性。食品中的基本元素，碳、氧、氮、硫、磷等食品中的基本元素，碳、氧、氮、硫、磷等大部分元素核反應(yīng)能閾都在大部分元素核反應(yīng)能閾都在10Mev10Mev以上以上（P300P300），目前在食品中使用的輻射源主要是），目前在食

23、品中使用的輻射源主要是6060CoCo，（，（1= 1= 1.171.17 MevMev，2 = 1.33Mev2 = 1.33Mev）能量）能量10Mev, 10Mev, 故故不會產(chǎn)生誘惑放射性；不會產(chǎn)生誘惑放射性；輕元素輕元素中中, ,放射性同位素的放射性同位素的半衰期極短半衰期極短( (幾秒幾秒- -幾十分鐘幾十分鐘), ), 還不等到達(dá)消費還不等到達(dá)消費者手中者手中, ,放射性就消失了。放射性就消失了。19801980年年FAO/IAEA/WHOFAO/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劑量10kGy10kGy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；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； 10kGy10kGy以下安全，超過以下安全，超過10kGy10kGy并非不可用并非不可用19971997年年FAO/IAEA/WHOFAO/IAEA/WHO：在正常輻照劑量下，按照：在正常輻照劑量下，按照GMPGMP進(jìn)行輻照的食品是安進(jìn)行輻照的食品是安全的。全的。 輻照食品通用標(biāo)準(zhǔn)（輻照食品通用標(biāo)準(zhǔn)（CODEXSTAN106-1983) CODEXSTAN106-1983) 食品輻