工藝第四章食品輻照保藏

工藝第四章食品輻照保藏第一頁，共四十九頁，2022年，8月28日食品的輻照保藏第7章第二頁，共四十九頁，2022年，8月28日第7章食品的輻照保藏§1概述§2食品輻照殺菌的基本原理§3輻照在食品保藏中的應用§4輻照食品的包裝§5輻照食品的安全性第三頁，共四十九頁，2022年，8月28日食品輻射保藏的概念利用原子能射線照射食品，對食品進行殺菌、滅蟲、抑制鮮活食品的生命活動等處理以延長食品保藏期的方法?！?概述LINEARACCELERATORElectronSourceHighenergyelectronsHighenergyelectrons第四頁，共四十九頁，2022年，8月28日§1概述第五頁，共四十九頁，2022年，8月28日現有保藏技術的優(yōu)缺點食品冷凍保藏—低溫抑制微生物活動和減少酶活。優(yōu)點：能夠較好保持新鮮食品原有的風味和營養(yǎng)價值；缺點：能耗大，需建立冷藏鏈。食品罐藏—提高溫度殺滅微生物和酶。優(yōu)點：絕大部分殺滅微生物，可以長期保藏；缺點：熱對風味組織結構和色澤有影響。食品干藏—降低水分活度（Aw），控制微生物和減少酶活。優(yōu)點：簡便易行，重量減輕或體積變小，食品可增香變脆；缺點：自然脫水后的食品難復水，易變色。化學保藏—通過外加化學物質抑制微生物及酶等作用。優(yōu)點：操作簡便易行；缺點：化學物質殘留。第六頁，共四十九頁，2022年，8月28日輻射保藏的優(yōu)越性（意義、特點）受輻射過程中溫度升高甚微射線穿透力強不會留下任何殘留物節(jié)省能源適應范圍廣加工效率高、整個工序可連續(xù)化、自動化第七頁，共四十九頁，2022年，8月28日缺點：很難使食品中的酶失活；具有適宜能量的射線種類很少；安全性問題。第八頁，共四十九頁，2022年，8月28日1980年10月27日上述組織聯合舉行的第四次專門委員會議作出結論：用10kGy以下平均最大劑量照射任何食品，在毒理學、營養(yǎng)學及微生物學上都絲毫不存在問題，而且今后無須再對經低于此劑量輻照的各種食品進行毒性實驗。第九頁，共四十九頁，2022年，8月28日§2輻射的基本原理§2.1放射性同位素與輻射§2.2放射性強度及其單位§2.3輻射源的來源§2.4食品輻射的化學效應§2.5食品輻射的生物學效應§2.6食品輻射保藏的機理第十頁，共四十九頁，2022年，8月28日§2.1放射性同位素與輻射放射性同位素：原子核中質子數相同，中子數不同的一類原子的總稱為同位素，自然界中有1800多種同位素，穩(wěn)定的有300多種，不穩(wěn)定的有1800多種，不穩(wěn)定的同位素稱為放射性同位素。放射性衰變：每個放射性同位素經放出射線后，就轉變成另一個原子核，從不穩(wěn)定的元素變成穩(wěn)定同位素，同時釋放出能量。原子核的轉變過程稱為放射性衰變。第十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日§2.2放射性強度及其單位能量單位：電子伏特eV，表示輻射能量單位，普通用eV，即相當于１個電子在真空中通過電位差為１伏特的電場被加速所獲得的動能。放射性強度：衡量放射性強弱程度的一個物理量。指單位時間內發(fā)生核衰變的次數。單位：居里Ci、貝克Bq。第十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日輻射劑量：法定單位為庫侖/千克（C/kg），以前曾用倫琴（R）。1R—在標準狀況下（0℃，760mmHg），1cm3空氣（0.00129g）能形成一個正電或負電的靜電單位的X-射線或γ-射線照射量。吸收劑量：是電離輻射授予被輻射物質單位質量的平均能量，即被輻射物質吸收的輻射能量，法定單位為J/kg，也稱為戈瑞（Gy），另一個單位為拉德（rad），1Gy=100rad。第十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日輻射劑量與吸收劑量是兩個意義完全不同的輻射量。輻射劑量只能作為X或γ射線輻射場的量度，描述電離輻射在空氣中的電力本領；吸收劑量則可以用于任何類型的電離輻射，反映被照介質吸收輻射能量的程度。第十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日吸收劑量速率：單位質量的被照射物質在單位時間中所吸收的能量稱為吸收劑量速率。單位為Gy/s。吸收劑量速率與照射距離和輻射強度有關。距離越近，吸收劑量速率越大，距離相同，輻射強度越大，則吸收劑量越大。物料不同，吸收劑量速率也是不一樣的。輻射劑量與吸收劑量的關系在輻照場儀器測定的是輻射劑量，而食品保藏通常講的是吸收劑量，它們之間可以換算。第十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日§2.3輻射源的來源

1.人工放射性同位素在食品輻射時供電離輻射用的放射線主要為γ-射線，經常采用人工制備的放射性同位素60Co和137Cs。60Co經β-衰變后放出兩個能量不同的γ-光子最后變?yōu)?0Ni；137Cs經β-衰變后放出γ-光子最后變?yōu)?37Ba。目前在商業(yè)上采用60Co作為γ-射線源。第十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日

2.電子加速器利用電磁場作用，使電子獲得較高能量，即將電能轉變成輻射能，這樣儀器設備裝置有靜電加速器、高頻高壓加速器、絕緣磁芯變壓器，直流加速器有兩種方式：直接加高壓，很高電壓使電子獲得動能如范德格拉夫加速器（靜電加速器）；不是直接利用高電壓，但反復多次將電子加速，如回旋加速器，電子感應加速器。第十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日§2.4食品輻射的化學效應電離輻射使食品成分產生變化的基本過程有兩種：直接作用：生物大分子直接吸收輻射能后引起的輻射效應，即輻射能量的吸收與輻射損傷發(fā)生在同一分子中。初級輻射——即物質接受輻射能后，形成離子、激發(fā)態(tài)分子或分子碎片——與輻射程度有關。間接作用：生物大分子從周圍水分子中吸收輻射能后引起的輻射效應，即輻射能量的吸收與輻射損傷發(fā)生在不同分子中。次級輻射——初級輻射的產物相互作用生成與原物質不同的化合物——與溫度等其他條件有關。第十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日干制品、脫失食品或冷凍食品由于缺少“自由”水分其間接作用較小，輻照誘導組分的變化主要為直接作用。“自由”水分是能夠顯著影響產品輻照品質和輻照效果的重要因素之一。輻照化學效應的強弱用G值表示。G值：被照射物質中每吸收100eV能量所產生化學變化的分子數量和形成的物質（分子、原子、離子和原子團等）的數量。G值越大，輻照引起的化學效應越強烈。第十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日電離輻射引起水分子的變化輻射對蛋白質與氨基酸的影響輻射對糖類的影響輻射對脂類的影響輻射對維生素的影響輻射對食品成分的影響第二十頁，共四十九頁，2022年，8月28日（一）電離輻射引起水分子的變化水分子對輻射很敏感，被活化的水與其他有機物反應，產生輻射的間接效應。水分子的電離和激發(fā)激發(fā)分子分解產生自由基一部分水化電子與水生成自由基自由基相互反應：第二十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日水化電子之間、水化電子與自由基之間反應水輻射的化學效應可概括為：第二十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日對氨基酸的影響在輻照食品加工所用劑量范圍內影響很??；大劑量處理氨基酸發(fā)生脫氨基、氧化和脫羧反應；含硫氨基酸對輻射更敏感，硫成分會被氧化產生H2S、單質硫或氣態(tài)硫化物等（異味）；食品中的氨基酸對輻照的穩(wěn)定性高于純溶液中的穩(wěn)定性。（二）電離輻射對蛋白質與氨基酸的影響第二十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日對蛋白質的影響輻射加工所用劑量范圍內，對蛋白質影響一般很小，并且對不同蛋白質的影響幾乎一樣；食品中的蛋白質比純粹蛋白質樣品更不易被輻照所影響；蛋白質輻照后可發(fā)生輻射交聯、輻射降解、結構破壞，導致蛋白質分子變性，發(fā)生凝聚、粘度下降和溶解度降低等變化。低溫輻射或無氧包裝可減少風味的降低。第二十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日對酶的影響輻射可以使食品中的酶失活；食品輻照對酶的影響較為溫和；輻照對酶的鈍化作用不如其他滅酶方法有效，因此輻照處理前可采用其他方法進行滅酶。第二十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日在輻射過程中發(fā)生的變化主要是降解作用和輻解產物的形成。輻射對己醛糖的作用不限定于任何特定鍵，可生成的產物非常多。糖類對輻照處理是相當穩(wěn)定的，只有在大劑量輻照處理下才引起碳水化合物的氧化和分解。蛋白質和氨基酸對糖類輻解有保護作用。（三）電離輻射對糖類的影響第二十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日輻射引起的脂肪變化可分為自動氧化和非自動氧化兩種；主要作用是脂肪酸長鏈中C-C鍵斷裂，因而形成鏈烷，繼而反應通常生成鏈烯。有O2存在時繼續(xù)發(fā)生自動氧化反應，與無輻照時的自動氧化反應類似；無O2存在則發(fā)生非自動氧化性的輻射分解，產生H2、CO、CO2、烴和醛。采用降低輻照溫度、添加天然抗氧化劑及氣調（無氧）包裝等可減少和控制輻照過程中脂肪的氧化。（四）輻射對脂類的影響第二十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日水溶性維生素對輻照的敏感性不同，VC最敏感；脂溶性維生素對輻照均很敏感，VE、VK最敏感；維生素在食品或復雜體系中的穩(wěn)定性比在單純溶液中穩(wěn)定性高（營養(yǎng)成分交叉保護）；維生素損失率隨著輻射劑量的增大而增大；冷凍或惰性氣體包裝可減少維生素輻照損失。（五）輻射對維生素的影響第二十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日§2.5食品輻照的生物學效應電離輻射對微生物的直接作用微生物被照射分子的離子化DNA損傷代謝異常細胞組織死亡電離輻射對微生物的間接作用被激活的水分子或電離的游離基與微生物體內的活性物質相互作用，而使細胞生理機能受到影響。（一）電離輻射對微生物的作用第二十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日病毒一般采用加熱和輻照并舉的方法，可有效抑制病毒的活動。細菌芽孢菌較無芽孢菌對輻射的耐受性強；輻照劑量愈高，對細菌的殺滅率愈強。霉菌和酵母菌對輻照的敏感性與無芽孢細菌相同。第三十頁，共四十九頁，2022年，8月28日昆蟲輻照的損傷作用致死、縮短壽命、不育、延遲發(fā)育、減少進食和抑制呼吸。寄生蟲輻照劑量（豬旋毛蟲）

3~5kGy致死

0.2~0.3kGy抑制生長

0.12kGy不育（二）電離輻射對蟲類的作用第三十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日干擾乙烯合成，抑制高峰期的出現；改變果蔬的呼吸率，防止老化；使水果中的化學成分發(fā)生變化；抑制發(fā)芽：輻射破壞分生組織，核酸和植物激素的代謝受到干擾，核蛋白發(fā)生變性等因素。（三）電離輻射對植物的作用第三十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日§2.6食品輻射保藏的機理

利用高能射線的電離能力和強大的穿透能力，引起生物體內部分子和原子的激發(fā)和電離，從而擾亂了生物體正常的新陳代謝，抑制了生命和酶的活動。輻射處理可以殺滅食品中的微生物和昆蟲，而對食品本身的營養(yǎng)價值并無明顯的影響。

第三十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日食品輻照時，微生物或昆蟲一般多集中在食品的表層，故它們和食品表層最先接受射線的作用。在適量的輻射劑量下，食品內發(fā)生變化的分子、原子占食品分子的極少數。分子的微小變化，都可能導致生物酶的失活，生理生化反應的延緩或停止，新陳代謝的中斷、生長發(fā)育停頓、生命受到威脅，甚至死亡，因而對生命活動影響較大。然而，作為動物性食品原料已無生命失去新陳代謝能力，植物性食品雖然有生命存在但新陳代謝非常緩慢，因此能發(fā)生變化的極少數分子對食品產生的影響很小，有的幾乎不產生影響。第三十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日§3輻射在食品保藏中的應用

食品輻射殺菌的類型輻射耐貯殺菌（Radurization）低劑量照射（平均輻射劑量在1kGy以下）抑制發(fā)芽；殺滅昆蟲和寄生蟲；延緩水果和蔬菜的后熟過程。輻射巴氏殺菌（Radicidation）中劑量照射（平均輻射劑量在1~10kGy之間）殺菌、防腐；延長保藏期；改良食品的工藝品質。輻射商業(yè)殺菌（Radappertization）高劑量照射（平均輻射劑量在10~50kGy之間）香料、調味品的商業(yè)殺菌。第三十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日采收或宰殺預處理包裝運輸貯存輻照品質檢查劑量控制品質檢查食品輻射保藏的工藝流程第三十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日食品處理目的采用劑量處理條件豬肉淡水鱸魚番木瓜鮮雞蛋馬鈴薯、洋蔥谷類調味品殺滅細菌、昆蟲延長保藏期控制霉菌、乙烯殺滅沙門氏菌抑制發(fā)芽殺蟲、滅霉菌商業(yè)殺菌45kGy1~2kGy0.75kGy10kGy0.05~0.15kGy2~4kGy15~20kGy加熱70℃滅酶3℃以下輻照50~60℃水洗3℃輻照典型食品輻照工藝第三十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日§4輻照食品的包裝目的調節(jié)氣體氛圍；防止污染；提高輻照效率。要求透氣性低、機械強度高、密封性能好、防潮、耐熱、耐輻射。材料玻璃紙、人造纖維、聚乙烯膜、玻璃容器、金屬容器等。第三十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日§5輻射食品的安全性放射性污染感生放射性：由電離輻射使食品中某些元素產生的放射性。毒性物質的生成未確證會產生有毒、致癌、和致畸物質。微生物類發(fā)生變異的危險不會增加細菌、酵母菌和病毒的致病性。對營養(yǎng)物質的破壞