食品工藝學(xué)第七章食品輻射保

第七章食品輻射保藏江南大學(xué)食品學(xué)院姜啟興85329057ixingj@163.com2013.1.5電離輻射與非電離輻射食品輻照定義（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)到抑制發(fā)芽、延遲或促進(jìn)成熟、殺蟲、殺菌、防腐或滅菌等目的的輻照過程。輻射保藏的優(yōu)點(diǎn)常溫下進(jìn)行節(jié)能無殘留穿透性強(qiáng)易控制等獨(dú)特優(yōu)勢。目前輻射加工技術(shù)已向很多行業(yè)滲透。缺點(diǎn)：投資大、泄漏安全性問題、消費(fèi)者接受性第一節(jié)概述二、國內(nèi)外輻照保藏進(jìn)展（自學(xué)）我國批準(zhǔn)在部分食品中使用，需嚴(yán)格按生產(chǎn)規(guī)范使用。我國輻照食品產(chǎn)量占世界1/3左右，2010已達(dá)約20萬噸。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0.4～0.6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(chǔ)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、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具體輻照生產(chǎn)規(guī)范參照GB/T18525.X;GB/T18526.X;GB/T18527.X第二節(jié)輻照的基本概念1.放射性同位素（了解、自學(xué)）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。α-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α-射線。β-射線：當(dāng)核內(nèi)中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)不等時(shí)，若某一中子釋放出能量轉(zhuǎn)變成質(zhì)子（n>p+)n→p++β-(帶負(fù)電的高速電子)；若核內(nèi)p+>n時(shí)(這種情況一般指在加速器中)，p++1.02Mev→n+β+

（帶正電荷的高速電子）X-射線若核內(nèi)質(zhì)子在外層電子云中，從K層捕獲電子，轉(zhuǎn)變成中子，p++e-→nK捕獲后剩下一空穴，則外層高能電子會(huì)補(bǔ)充進(jìn)去，釋放出能量——X-射線。所以，X-射線指原子核外電子所放出的能量。γ-射線當(dāng)原子核在發(fā)射了α-和β-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(shí)，原子就發(fā)出光子流——γ-射線（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。α-射線：相對質(zhì)量較大，電離能力大，穿透能力小β-射線：電離能力比α-射線小，穿透能力比α-射線大。γ-射線：電離能力比α-、β-射線小，但穿透能力比它們大。X-射線：電離能力小，穿透能力很強(qiáng)。二、輻照量單位與劑量測量（一）放射性強(qiáng)度：定量放射性強(qiáng)弱的物理量。單位：居里（Ci)、貝克（Bq)和克鐳當(dāng)量（二）照射量：度量X-或γ-射線在空氣中電離能力的物理量。單位：倫琴（R),庫侖/千克（C/kg)（三）吸收劑量（重點(diǎn)）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稱為吸收劑量。單位拉德（rad)，現(xiàn)為戈瑞（Gy):1Gy=100rad=1J/kg吸收劑量測量劑量測量體系：量熱計(jì)、液體或固體化學(xué)劑量計(jì)及目視劑量標(biāo)簽國家基準(zhǔn)國家傳遞標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量測量體系常規(guī)劑量劑三、輻射源與食品輻照裝置（一）輻照源（重點(diǎn)掌握）按食品輻照加工通用標(biāo)準(zhǔn)（CDDEXSTAN106-1983),可以用于離子輻照源的有：來自60Co或137Cs的γ-射線，X-射線（能級≤5Mev),加速電子（能級≤10Mev)。放射性同位素：60Co,137Cs：γ-射線電子加速器:X-射線、電子束（二）防護(hù)設(shè)備：鉛、鐵混凝土和水（三）輸送與安全系統(tǒng)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)的作用光電子康普頓散射電子、正電子對感生放射性(誘感放射性）（二）電子射線的作用散射電離軔致輻射降低能量后被原子捕獲,使原子(或原子所在分子)變成負(fù)離子;或者與陽離子相遇,發(fā)生陰陽離子湮滅,釋放出兩個(gè)光子。第三節(jié)食品輻照保藏原理輻照的化學(xué)效應(yīng)是指被輻照物質(zhì)中分子所發(fā)生的化學(xué)變化：初級輻射：是使物質(zhì)形成離子、激發(fā)態(tài)分子或分子碎片。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。初級輻射一般無特殊條件，而次級輻射與溫度等其它條件有關(guān)。水：H·，OH·，間接作用氨基酸與蛋白質(zhì)酶糖類脂類維生素P286-287二、食品輻照的化學(xué)效應(yīng)三、、食食品品輻輻射射的的生生物物學(xué)學(xué)效效應(yīng)應(yīng)生物物學(xué)學(xué)效效應(yīng)應(yīng)指指輻輻射射對對生生物物體體如如微生生物物、、酶酶、、昆昆蟲蟲、、寄寄生生蟲蟲、、果果蔬蔬等的影響響，這些些影響是是由于生生物體內(nèi)內(nèi)的化學(xué)學(xué)變化造造成的。。（一）微微生物1.輻射對微微生物的的作用（（輻照殺殺滅微生生物的原原理）直接效應(yīng)應(yīng)：指微生物物接受輻輻射后本本身發(fā)生生的反應(yīng)應(yīng)，可使使微生物物死亡。。細(xì)胞內(nèi)蛋蛋白質(zhì)、、DNA受損，即即DNA分子堿基基發(fā)生分分解或氫氫鍵斷裂裂等，由于DNA分子本身身受到損損傷而致致使細(xì)胞胞死亡——直接擊中中學(xué)說細(xì)胞內(nèi)膜膜受損，膜由蛋蛋白質(zhì)和和磷脂組組成，這這些分子子的斷裂裂造成細(xì)細(xì)胞膜泄泄漏，酶酶釋放出出來，酶酶功能紊紊亂，干干擾微生生物代謝謝，使新新陳代謝謝中斷，，從而使使微生物物死亡間接效應(yīng)應(yīng)：來自被激激活的水水分子或或電離的的游離基基；當(dāng)水分子子被激活活和電離離后，成成為游離離基，起起氧化還還原作用用，這些些激活的的水分子子就與微生物內(nèi)內(nèi)的生理活性性物質(zhì)相相互作用用，而使細(xì)細(xì)胞生理理機(jī)能受受到影響響。2.微生物對對輻射的的敏感性性為了表示示某種微微生物對對輻射的的敏感性，就通常常以每殺殺死90%微生物所所需要的的戈瑞數(shù)數(shù)來表示示，即殘殘存微生生物下降降到原數(shù)數(shù)的10%所需要的的劑量，，并用D10值表示：：NDlog—=-—N0D10其中：N0表示最初初的微生生物數(shù)N表示使用用D劑量后殘殘留的微微生物數(shù)數(shù)D表示初期期劑量D10表示微生生物殘存存數(shù)減到到原數(shù)的的10%時(shí)的劑量量D10與敏感性性的關(guān)系系微生物對對輻射的的敏感性性（P288,Table7-5)一般來說說G->G+霉菌>酵母繁殖體>芽孢通常使用用高達(dá)30kGy的劑量才才能抑制制病毒，敏敏感性最最差。（二）酶酶輻照對食食品中酶酶的效應(yīng)視體體系而定定?？偟膩碚f說，酶所所處的環(huán)環(huán)境條件件越復(fù)雜雜，酶的的輻照敏敏感性越越低。不同的酶酶效果不不同。有的抑制制、有的的促進(jìn)。。（三）蟲蟲類1、昆蟲處于幼蟲蟲期的昆昆蟲對輻輻射比較較敏感，，成蟲細(xì)細(xì)胞對射射線的敏敏感性較較小，高高劑量才才能使成成蟲致死死，但是是成蟲的的性腺細(xì)細(xì)胞對輻輻射是敏敏感的。。因此，，低劑量量可造成成絕育或或引起遺遺傳上的的紊亂。。輻射對昆昆蟲總的的損傷作作用是：：致死、““擊倒””（貌似似死亡，，隨后恢恢復(fù)）、、壽命縮縮短、推推遲換羽羽、不育育、減少少卵的孵孵化、延延遲發(fā)育育、減少少進(jìn)食量量和抑制制呼吸，這些作作用都是是在一定定劑量水水平下發(fā)發(fā)生的，，而在其其它劑量量下，甚甚至可能能出現(xiàn)相相反的效效應(yīng)。2、寄生蟲蟲輻射可使使寄生蟲蟲不育或或死亡豬肉內(nèi)旋旋毛蟲不育劑量量，0.12kGy，死亡7.5kGy牛肉絳蟲蟲致死3.0-5.0kGy輻照的目目的與大大致的劑劑量范圍圍需掌握握成年前的的昆蟲經(jīng)經(jīng)輻射可可產(chǎn)生不不育；輻照過過的卵卵可以以發(fā)育育成幼幼蟲，，但不不能發(fā)發(fā)育成成蛹；；照射的的蛹可可發(fā)展展為成成蟲，，但成成蟲不不育；；用0.13-0.25kGy照射可可使卵卵和幼幼蟲有有一定定的發(fā)發(fā)育能能力，，但能能夠阻阻止它它們發(fā)發(fā)育到到成蟲蟲階段段；用0.4-1.0kGy劑量，，能阻阻止所所有卵卵和幼幼蟲、、蛹發(fā)發(fā)育到到下一一階段段；甲蟲成蟲不不育需要0.13-0.25kGy，而蛾需要要0.45-1.00kGy才行；蛹0.25-0.45kGy劑量才能達(dá)達(dá)到不育。。（四）果蔬蔬水果：對于有呼吸吸變換期的的水果，在在其呼吸率率達(dá)最小值值時(shí)是輻射射處理的關(guān)關(guān)鍵時(shí)刻，，在此時(shí)輻輻射能抑制制其后熟期期，主要是是能改變體體內(nèi)乙烯的的生產(chǎn)率從從而影響其其生理活動(dòng)動(dòng)。能使化學(xué)成成分發(fā)生變變化，如維維生素C的破壞、原原果膠變成成果膠及果果膠酸鹽、、纖維素及及淀粉的降降解、某些些酸的破壞壞及色素的的變化等。。蔬菜輻射可影響響新鮮蔬菜菜的代謝反反應(yīng)，其效效果育劑量量有關(guān)。如如可改變蔬蔬菜的呼吸吸率，防止止老化，改改變化學(xué)成成分。根菜類如土土豆、洋蔥蔥等輻射后后可抑制發(fā)芽，在光照下下皮層也不不發(fā)綠，但但劑量過高高，會(huì)腐爛爛。對蘑菇可防防止開傘延遲后熟。。第四節(jié)輻輻射對食品品質(zhì)量的影影響氨基酸與蛋蛋白質(zhì)糖類脂類維生素VA、VE敏感，VD穩(wěn)定；VB1、VC敏感P290-294(自學(xué))第五節(jié)輻輻射在食品品保藏中的的應(yīng)用一、輻照的的應(yīng)用類型型輻射阿氏滅滅菌:10-50kGy輻射巴氏滅滅菌:1-10kGy輻射耐貯殺殺菌:＜1kGy二、食品輻輻照保藏果蔬類糧食類畜禽肉及水水產(chǎn)類香辛料及調(diào)調(diào)味品蛋類黃泥螺紅棗、杏干干三、食品輻輻照加工輻照改善產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)輻照催陳（（陳化）輻照降解多多糖生產(chǎn)低低聚合度糖糖等（如殼殼聚糖降解解）四、輻照的其他他應(yīng)用檢疫處理五、影響食食品輻照效效果的因素素輻照劑量食品接受輻輻照時(shí)的狀狀態(tài)輻照過程環(huán)環(huán)境條件（（熱、O2)與其其他他方方法法的的協(xié)協(xié)同同作作用用六、、輻輻照照食食品品的的包包裝裝（（GB/T-18524)玻璃璃紙紙、、人人造造纖纖維維、、聚聚乙乙烯烯膜膜、、聚聚氯氯乙乙烯烯膜膜、、尼尼龍龍、、玻玻璃璃及及金金屬屬容容器器。。充填填空空氣氣外外的的氣氣體體或或真真空空可可增增加加效效果果。。某些些食食品品的的輻輻照照并并不不能能消消除除全全部部的的微微生生物物及及其其毒毒性性；；黃曲曲霉霉毒毒素素及及葡葡萄萄球球菌菌毒毒素素均均不不能能通通過過輻輻照照失失活活。。第六六節(jié)節(jié)食食品品輻輻照照的的安安全全與與法法規(guī)規(guī)一、、輻輻照照食食品品的的安安全全性性（（重重要要））有關(guān)關(guān)感感生生（（誘誘惑惑））放放射射性性一種種元元素素若若在在電電離離輻輻射射的的照照射射下下，，輻輻射射能能量量將將傳傳遞遞給給元元素素中中的的一一些些原原子子核核，，在在一定條件下會(huì)造成激發(fā)反反應(yīng)，引起這這些原子核的的不穩(wěn)定，由由此而發(fā)射出中子并并產(chǎn)生γ-輻射，這種電離輻輻射使物質(zhì)產(chǎn)產(chǎn)生放射性（（是由電離輻輻射誘發(fā)出來來的）——感生（誘惑））放射性。誘惑放射性的的可能性取決決于被輻射物物質(zhì)的性質(zhì)以以及所使用的的射線能量，，若射線能量量很高，超過過某元素的核核反應(yīng)能閾，，則該元素會(huì)會(huì)產(chǎn)生放射性性。食品中的基本本元素，碳、、氫、氧、氮氮等大部分元素核核反應(yīng)能閾都都在10Mev以上（P300），目前在食食品中允許使使用的輻射源源只有60Co，（γ1=1.17 Mev，γ2=1.33Mev）能量<10Mev,故不會(huì)產(chǎn)生誘惑惑放射性；輕元素中,放射性同位素素的半衰期極短(幾秒-幾十分鐘),還不等到達(dá)消消費(fèi)者手中,放射性就消失失了。1980年FAO/IAEA/WHO輻照食品安全全聯(lián)合專家委委員會(huì)結(jié)論：：輻照食品總總平均劑量10kGy以下不需要做做毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)，無特殊營營養(yǎng)和微生物物學(xué)問題；10kGy以下安全，超超過10kGy并非不可用1997年FAO/IAEA/WHO：在正常輻照照劑量下，按按照GMP進(jìn)行輻照的食食品是安全的的。二、輻輻照食食品的的管理理法規(guī)規(guī)輻照食食品通通用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)（（CODEXSTAN106-1983)《食品輻輻照加加工國國際標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)》《輻照食食品衛(wèi)衛(wèi)生管管理辦辦法》、《輻照食食品人人體試試食試試驗(yàn)暫暫行規(guī)規(guī)程