第7章 食品的輻照保藏

第一節(jié)概述第二節(jié)輻照的基本概念第三節(jié)食品輻照保藏原理第四節(jié)輻照對食品質(zhì)量的影響第五節(jié)輻照在食品保藏中的應用第六節(jié)食品輻照的安全與法規(guī)第七章食品的輻射保藏定義食品輻射保藏——是利用原子能射線的輻射能量照射食品或原材料，進行殺菌、殺蟲、消毒、防霉等加工處理，抑制根類食物的發(fā)芽和延遲新鮮食物生理過程的成熟發(fā)展，以達到延長食品保藏期的方法和技術。這種技術又稱為食品輻照（Foodirradiation）技術。輻照食品——經(jīng)輻照技術處理后的食品。在我國《輻照食品衛(wèi)生管理辦法》附則中定義：輻照食品是指用鈷－60、銫－137產(chǎn)生的γ射線或電子加速器產(chǎn)生的低于10MeV電子束照射加工保藏的食品。第一節(jié)概述食品輻射法較其他方法的優(yōu)越性非熱作用(冷殺菌)節(jié)能無殘留物穿透力強缺點與局限性投資大，及專門設備來產(chǎn)生輻射線（輻射源）。安全防護并需要提供安全防護措施，以保證輻射線不泄露；對不同產(chǎn)品及不同輻照目的要選擇控制好合適的輻照劑量，才能獲得最佳的經(jīng)濟效應和社會效益。高劑量下的感觀性狀變化接受性：由于各國的歷史、生活習慣及法規(guī)差異，目前世界各國允許輻照的食品種類仍差別較大，多數(shù)國家要求輻照食品在標簽上要加以特別標注。第二節(jié)輻照的基本概念一、輻射二、輻射單位一、輻射輻射指能量傳遞的一種方式，在電磁波譜中，根據(jù)能量相應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γ射線。

γ頻率

λ波長λγ=Cγ=C/λ低頻輻射區(qū)γ<1015Hz高頻輻射線γ>1018HzE能量無線電波微波紅外可見紫外X射線和γ射線105Hz10101015101810203km3cm3μm3nm0.3nm4×10-10

ev4×10-54×10-34

4×1024k4M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（電離輻射）：頻率較高、能量大，如X-，γ-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）。主要射線α-射線：相對質(zhì)量較大，電離能力大，穿透能力小β-射線：為α-射線質(zhì)量的幾千分子一，點電量為其的一倍，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。α、β、γ等射線輻射的結果能使被輻射（輻照）物質(zhì)產(chǎn)生電離作用，因此常稱為電離輻射。二、輻射單位

1、放射性強度單位

居里（Ci）——放射性同位素每秒有3.7×1010次核衰變，則它的放射性強度為1Ci。貝可（Bq)——法定的放射性強度單位，1Bq表示放射性同位素1s有1個原子核衰變。Ci

與Bq關系

1Ci=3.7χ1010Bq1Bq=2.703χ10-11Ci2、照射量照射量（exposure）：是用來度量X射線或γ射線在空氣中電離能力的物理量。單位:（舊）倫琴（R），

(法定)庫侖／千克（C/kg）兩者關系1R＝2.58×10-4C/kg。3．吸收劑量單位在輻射源的輻射場內(nèi)單位質(zhì)量被輻照物質(zhì)所吸收的輻照能量稱為吸收劑量。單位

（舊）拉德（rad）：1g任何物質(zhì)若吸收射線的能量為100erg或6.24×1013eV，則吸收劑量為lrad，（法定）戈瑞（Gray，簡稱Gy）1Gy=1J/kg戈瑞與拉德的關系：1Gy=100rad劑量率——單位質(zhì)量被照射物質(zhì)單位時間內(nèi)吸收的能量（Gy/s）。1.放射性同位素輻射源食品輻照處理上用得最多的是60Coγ射線源，也有采用137Csγ輻射源的。（l）鈷-60（60Co）輻射源：自然界中不存在，是人工制備的同位素源。半衰期為5.25年，衰變后變成穩(wěn)定同位素鎳。鈷源裝置（2）銫-137(137Cs）也由工人制備。半衰期30年。但其γ射線能量為0.66MeV，比60Co弱，因此，欲達到60Co相同的功率，需要的貝可數(shù)為60Co的4倍。盡管是廢物利用，但分離麻煩，且安全防護困難，裝置投資費用高，因此應用遠不如60Co的輻射源廣泛。60Co輻射源的人工制備方法

將自然界存在的穩(wěn)定同位素59Co金屬根據(jù)使用需要制成不同形狀（如棒形、長方形、薄片形、顆粒形、圓筒形），置于反應堆活性區(qū)，經(jīng)一定時間的中子照射，少量59Co原子吸收一個光子后即生成60Co輻射源，其核反應是：137Cs輻射源的制備由核燃料的渣滓中抽提制得。一般137Cs中都含有一定量的134Cs，并用穩(wěn)定銫作載體制成硫酸銫-137或氯化銫-137。為了提高它的放射性活度，往往把粉末狀137Cs加壓壓成小彈丸，再裝入不銹鋼套管內(nèi)雙層封焊。電離輻射對人體的作用有物理、化學和生物三種效應短期受大劑量輻射會產(chǎn)生急性放射病

長期受小劑量輻射會產(chǎn)生慢性病

人體對輻射有一定適應能力和抵御能力，規(guī)定的允許值：5×10-2Sv（=J/kg）/（年全身）（~0.00lSv／周）。思考題1.輻射量、吸收劑量、吸收劑量速率及相應的單位。2.食品輻射常用的人工放射性同位素。第三節(jié)食品輻照保藏原理輻照保藏食品的原理與射線照射時引起食品及食品中的微生物、昆蟲等發(fā)生一系列物理化學反應有關，這些反應稱為輻照效應，主要有物理學效應、化學效應和生物學效應。一、食品輻照的化學效應輻照的化學效應是指被輻照物質(zhì)中的分子所發(fā)生的化學變化。初級輻射與次級輻射化學變化：初級輻射(直接效應)是使被照射物質(zhì)形成離子、激發(fā)態(tài)分子或分子碎片。次級輻射(間接效應)是初級輻射的產(chǎn)物相互作用，生成與原物質(zhì)成分不同的化合物。初級輻射一般無特殊條件，而次級輻射與溫度、水分、含氧等條件有關。化學效應強弱的表示常用G值表示。G值是指被照射物質(zhì)中每吸收l00eV能量所產(chǎn)生化學變化的分子數(shù)。如麥芽糖溶液經(jīng)過輻照發(fā)生降解的G值為4.0，則表示麥芽糖溶液每吸收100eV的輻射能，就有4個麥芽糖分子發(fā)生降解。不同物質(zhì)的G值可能相差很大。G值大，輻照引起的化學效應較強烈；水在化學效應中作用水分子對輻射很敏感，對于一般食品或新鮮食物水分子首先被激活，然后由活化了的水分子與食品中其他成分發(fā)生反應。水輻射產(chǎn)物的間接作用水輻射效應的后重要性在于：電離形成的中間產(chǎn)物（如：水合電子、OH·、和H·等），會導致食品和其他生物物質(zhì)發(fā)生變化（水的間接作用）。輻照食品中營養(yǎng)成分的變化1、蛋白質(zhì)（酶）2、糖類3、脂類4、維生素食品三大營養(yǎng)素及維生素的輻照效應是人們最為關心的內(nèi)容。1、蛋白質(zhì)（酶）變性：射線會使某些蛋白質(zhì)中二硫鍵、氫鍵、鹽鍵和醚鍵等斷裂，從而使蛋白質(zhì)的三級結構和二級結構遭到破壞，導致蛋白質(zhì)變性。2、糖類低分子糖類：旋光度減少，褐變、還原性變化等多糖：輻照會引起多糖鏈的斷裂從而引起聚合度和黏度變化。產(chǎn)物：糊精碎片等。3、脂類不同體系（天然或模擬）輻照形成的化學物質(zhì)在性質(zhì)上是相似的。產(chǎn)物：氧化和非氧化輻照產(chǎn)物。輻照促進自動氧化過程：促進自由基形成、氫過氧化物分解，并使抗氧化劑遭到破壞。4、維生素脂溶性維生素VE

和Vk：是脂溶性V中對輻照最敏感的V。VD：食物中的維生素D對輻照似乎是相當穩(wěn)定。水溶性維生素VC和VBl

對輻照最敏感。

二、食品輻照的生物學效應生物學效應指輻射對生物體如微生物、病毒、昆蟲、寄生蟲、果蔬等的影響，這些影響是由于生物體內(nèi)的化學變化造成的。（一）微生物輻射對微生物的作用（1）直接效應：

A.細胞內(nèi)蛋白質(zhì)、DNA受損，即DNA分子堿基發(fā)生分解或氫鍵斷裂等；

B.細胞內(nèi)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，從而使微生物死亡。（2）間接效應來自被激活的水分子或電離的游離基當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。電離輻射殺滅微生物一般以殺滅90％微生物所需的劑量（Gy）來表示，即殘存微生物數(shù)下降到原菌數(shù)10％時所需用的Gy劑量，并用D10值來表示。D10值：反映微生物的耐輻射性，越大，越耐輻射微生物對輻射的敏感性病毒通常要求使用高劑量輻照（水溶液狀態(tài)30kGy，干燥狀態(tài)40kGy）才能使其鈍化。（二）蟲類1.昆蟲成蟲的性腺細胞對射線相當敏感，低劑量就可起絕育或遺傳紊亂等效果，稍高劑量就可將昆蟲殺死。2．寄生蟲輻射可使寄生蟲不育或死亡（三）果蔬水果：輻照處理呼吸高峰前的果實，可干擾其乙烯的合成，抑制其高峰的出現(xiàn)，延長果實的貯存期。輻照水果可產(chǎn)生的化學成分變化：如VC破壞；原果膠變成果膠質(zhì)和果膠酸鹽；纖維素及淀粉的降解；某些酸的破壞及色素的變化等。蔬菜：輻照對新鮮蔬菜作用效果：與種類和劑量有關?？梢愿淖兪卟说暮粑剩乐估匣?，改變化學成分。根菜類如馬鈴薯、洋蔥等經(jīng)輻照后可抑制發(fā)芽，在光照下皮層也不發(fā)綠，但劑量過高，會腐爛。輻照蘑菇可防止開傘，延長保鮮期。思考題1.輻射有哪些化學效應及生物學效應？2.輻射保藏食品的原理從輻射效應對微生物、酶、病蟲害、果蔬等的影響角度回答。第四節(jié)影響食品輻照殺菌作用的因素放射線的種類照射劑量間歇照射微生物的狀態(tài)照射時的溫度氧效果水分含量pH值化學物質(zhì)第五節(jié)輻照在食品保藏中的應用一、輻射保藏的三種形式二、衛(wèi)生安全性三、輻射對食品品質(zhì)的影響一、輻射保藏的三種形式輻射耐貯殺菌輻射巴氏殺菌輻射阿氏殺菌1.輻射耐貯殺菌（radurization）為低劑量輻照，一般劑量在1kGy以下。主要目的是降低食品中腐敗微生物及其他生物數(shù)量，延長新鮮食品的后熟期及保藏期（如抑制發(fā)芽等）。2.輻射巴氏殺菌（radicidation）為中劑量輻照，輻照劑量范圍為1～10kGy。所使用的輻照劑量可以使食品中檢測不出特定的無芽胞致病菌（如沙門氏菌等）。3.輻射阿氏殺菌（radappertization）為高劑量輻照，劑量范圍