第四章輻射保藏介紹.ppt

1、第四章食品輻射保鮮第一節(jié)是概述，包括食品輻射保鮮的發(fā)展歷史，食品輻射保鮮的優(yōu)缺點，(1)優(yōu)點(1)殺滅微生物效果顯著，劑量可根據(jù)需要調(diào)整；(2)在一定劑量(10kGy)下，食物中總的化學(xué)變化也很小；(4)無非食用物質(zhì)殘留；(5)產(chǎn)生的熱量很小，可以忽略，可以保持食物原有的特性。放射治療也可以在冷凍狀態(tài)下進行；(6)輻射穿透能力強、均勻、瞬間，輻射過程可精確控制；(7)輻照食品時，對包裝沒有嚴格要求。(2)缺點(1)在正常情況下，用殺菌劑量照射后酶不能完全失活；(2)輻射處理后，食物的化學(xué)變化在數(shù)量上很小，但敏感食物和高劑量輻射的食物在感官特性上可能有不愉快的變化。這些變化是由自由基的作用引起的

2、。(3)一些專家認為，輻照會誘發(fā)食物產(chǎn)生致突變、致畸、致癌和毒性因子。后來的研究認為這是沒有根據(jù)的；(4)輻射并非適用于所有食物，但應(yīng)選擇性地應(yīng)用；(5)致死微生物的劑量對人體來說相當(dāng)高，因此必須非常小心，做好運輸和搬運食品的工人的安全保護工作。因此，為了充分屏蔽輻射源，有必要經(jīng)常和連續(xù)地監(jiān)視和檢查輻射區(qū)域和工作人員。3.食品輻照的發(fā)展方向，食品輻射保鮮的研究，世界上已經(jīng)出現(xiàn)了兩個發(fā)展方向，即高劑量輻射和低劑量輻射。(1)高劑量輻射一些國家，主要是美國，開展了高劑量輻射研究，通過輻射對牛肉和雞肉進行消毒。這種方法注重衛(wèi)生和安全，但成本很高。(2)中低劑量輻射這種方法是食品輻射治療的主要方向，具

3、有成本低的優(yōu)點，適合大規(guī)模推廣。第2節(jié)輻射的基本原理，1。放射性強度單位，居里(CI): 1居里的任何放射性強度是每秒3.71010次核衰變。毫居里(MCI):1毫居里的任意放射性強度是每秒3.7107次核衰變。微居里：1微居里的任意放射性強度是每秒3.7104次核衰變。貝克勒爾(Bq):每秒1次衰變。1Ci=3.71010Bq .放射性比(比放射性):指每單位質(zhì)量物質(zhì)中所含的放射性強度，單位為bq/g。放射性濃度：單位體積溶液中所含的放射性強度，單位為Bq/mL。食品的輻射源有三種：放射性燃料、電子加速器和x光源。當(dāng)食物受到輻射時，希望使用具有良好穿透力的散射體，以滅活食物表面上的微生物和酶

4、，并且這種效果可以深入到食物中。此外，我們不想使用高能散射體，以免破壞食物中的原子并使食物具有放射性。因此，食品的輻射保鮮主要使用射線和粒子。為了確保輻照食品不產(chǎn)生放射性物質(zhì)，應(yīng)選擇合適的輻射源。目前，允許的輻射源是60Co、137Cs和不超過10MeV的加速電子。射線源，其束能量不超過5兆電子伏。(1)放射性燃料可以是核反應(yīng)堆中使用的乏鈾燃料元件。這些乏燃料仍然具有高放射性，可以通過適當(dāng)?shù)钠帘魏兔芊鈦硎褂谩?2)電子加速器電子加速器，又稱靜電加速器或范德格拉夫加速器，能產(chǎn)生粒子或電子。(3)當(dāng)x光源用高能電子束轟擊高質(zhì)量的金屬靶(如金靶)時，電子被吸收，其一小部分能量被轉(zhuǎn)換成短波長電磁射線(

5、x光)。輻射能量和劑量單位輻射能量食品輻射處理一般是指用有限種類的輻射能量進行加工，統(tǒng)稱為電離輻射。選擇各種電離輻射的基礎(chǔ)是它的穿透力，它不會在處理過的食物中誘發(fā)放射性，也不會在食物中產(chǎn)生大量的熱量。因此，食品的輻射保鮮也稱為冷殺菌食品保鮮。(2)輻射劑量單位1輻射量(輻射量)輻射量的概念僅用于x光和輻射光子。單位：倫琴(r)；國際單位：庫/千克(攝氏度/千克)1R=2.5810-4攝氏度/千克。單位時間的曝光量稱為曝光量。吸收劑量吸收劑量：在一定范圍內(nèi)的某一點上，每單位質(zhì)量受照射物質(zhì)吸收的輻射能量稱為吸收劑量(d)。國際輻射單位和測量委員會將吸收劑量定義為電離輻射體積元素的平均能量與體積元素

6、質(zhì)量之比。吸收劑量單位：戈瑞；拉德(rad)；1Gy=1J/kg=100Rad吸收劑量率():吸收劑量隨時間的變化率。注：在食品輻射治療中，為了獲得準確的食品輻射效應(yīng)數(shù)據(jù)，可靠的輻射量是吸收劑量。在任何給定的輻照條件下，由于不同的食品具有不同的輻射吸收特性，有必要規(guī)定輻照特定食品的吸收劑量，以有效促進食品中微生物、酶等成分的變化。(3)劑量分布和測量方法(1)劑量分布在食物輻射中，不同位置的食物受到不同的輻射劑量。為了保證輻射效果，國際和國內(nèi)標準要求最高劑量與最低劑量之比應(yīng)小于2。在輻照工廠，該比率被設(shè)定為1.7，以確保輻照產(chǎn)品的質(zhì)量。注：輻照食品時，除了控制最大劑量和最小劑量外，還有一個重要

7、因素：輻照劑量率。高劑量率可以縮短輻照時間，從而減少對食品本身的損害，提高產(chǎn)品質(zhì)量。2劑量的測量方法一般采用量熱法，根據(jù)吸收劑的熱性能來測量物質(zhì)中輻射耗散的總能量或能量耗散率。在第三部分，輻射引起的食物的化學(xué)和生物化學(xué)效應(yīng)，物質(zhì)暴露于輻射時的變化過程：(1)吸收輻射能；(2)發(fā)生了一系列放射性化學(xué)變化；(3)發(fā)生了一系列生化變化；(4)生物效應(yīng)如細胞或個體死亡或遺傳變異可在劑量較小時恢復(fù)。(1)食物的輻射化學(xué)效應(yīng)(1)直接作用生物學(xué)家提出了輻射與底物直接碰撞的靶理論，認為輻射主要是由這種直接碰撞引起的。(2)間接水經(jīng)輻照后會產(chǎn)生氫氣和過氧化氫，形成三種中間產(chǎn)物，即水合電子(還原劑)、羥基(氧化

8、劑)和氫基團(氧化劑或還原劑)。從而導(dǎo)致一系列氧化還原反應(yīng)。抑制間接作用的途徑如下：1冷凍狀態(tài)下的輻射可以減少自由基的產(chǎn)生，阻止自由基的擴散和運動，降低自由基與食物成分的接觸幾率。2在真空或惰性氣體環(huán)境中輻射，以減少水生成氫氣和過氧化氫的反應(yīng)。然而，這種方法會降低放射治療的效果。3加入自由基受體(如Vc)消耗自由基，從而減少自由基對食物的傷害。然而，這種方法將減少輻射對微生物和酶的影響。(3)輻射對食物成分的影響1氨基酸和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，導(dǎo)致分子變性、凝聚、粘度降低和溶解度降低。不同的氨基酸會發(fā)生相應(yīng)的變化，其中含有巰基或二硫的氨基酸或蛋白質(zhì)極其敏感。2酶(1)在有水的情況下，輻射處理

9、更可能導(dǎo)致酶失活；(2)提高溫度(-10)有利于酶的失活；(3)輻射對酶活性的降低作用因酶的種類而異。3碳水化合物(1)當(dāng)?shù)头肿犹穷愂艿捷椛鋾r，隨著輻射劑量的增加，旋光率降低，會發(fā)生褐變、還原性和吸收光譜的變化，并會產(chǎn)生氫、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等物質(zhì)。(2)輻照后聚合糖的熔點、旋光、吸收光譜變化、褐變和結(jié)構(gòu)變化。脂類輻射對脂類的影響可分為三個方面：(1)整體理化性質(zhì)的變化；(2)輻射感應(yīng)導(dǎo)致的自動氧化變化；(3)發(fā)生非自動氧化輻射分解。5種維生素(1)維生素E在脂溶性維生素中放射敏感性最強；(2)水溶性維生素中的VB1和Vc對輻射最不穩(wěn)定；(3)維生素的輻射穩(wěn)定性與食物成分、氣相條件、溫度

10、等環(huán)境因素有關(guān)。(4)食物中的維生素比純?nèi)芤褐械木S生素更穩(wěn)定。2.食物的輻射生物效應(yīng)；(1)靶-微生物直接作用理論1:電離輻射離子穿透或接近微生物細胞的敏感部分(脫氧核糖核酸)并導(dǎo)致它們死亡。一方面，輻射可以分解脫氧核糖核酸的堿基或破壞氫鍵，另一方面，它可以破壞糖和磷酸的結(jié)合位點，即破壞脫氧核糖核酸的主鏈。后者更具破壞性。間接作用擴散理論(間接作用理論):輻射使細胞內(nèi)的各種物質(zhì)，特別是細胞內(nèi)外大量存在的水分子產(chǎn)生自由基，破壞細胞內(nèi)正常的氧化還原反應(yīng)系統(tǒng)，導(dǎo)致死亡。(2)昆蟲輻射對昆蟲有三種影響：1立即死亡和立即致死劑量：輻射后昆蟲立即死亡所需的劑量為立即致死劑量。這種劑量的優(yōu)點是能迅速殺死昆蟲

11、，但成本很高。懸浮致死劑量：昆蟲在受到輻射后，需要一個多星期才能大量死亡。所需劑量為暫停致死劑量。3不育劑量：不育所需的劑量是昆蟲受到輻射后喪失生殖能力時的不育劑量。使用無菌劑量不僅可以降低輻照成本，還可以避免高劑量輻照對食品的不良影響。(3)植物輻射在植物性食品中的應(yīng)用主要包括：抑制塊莖和鱗莖的萌發(fā)，延緩蘑菇的破碎和開傘，調(diào)節(jié)后熟和衰老。1.抑制發(fā)芽的原因：(1)核酸和核苷酸的代謝被破壞，分生組織被破壞和退化。(2)核蛋白變性。(3)植物激素代謝與發(fā)芽抑制的關(guān)系尚不清楚。2。調(diào)節(jié)呼吸和成熟(1)在適當(dāng)劑量的輻射后，呼吸躍變的果實通常會顯示成熟受到抑制，呼吸躍變被延遲，葉綠素分解被減緩。原因：

12、“修復(fù)反應(yīng)”:據(jù)認為，輻射會損害水果和蔬菜，修復(fù)這些損害需要一定的時間，從而延遲后熟。(2)對于非呼吸躍變型水果，輻照將促進成熟。輻射和乙烯代謝(1)輻射可以瞬間促進呼吸和非呼吸水果中乙烯的產(chǎn)生，從而增強呼吸。但這只是短暫的，短暫的，很快就會恢復(fù)。(2)適當(dāng)劑量的輻照會抑制呼吸躍變果實內(nèi)源乙烯的產(chǎn)生。(這是延遲后熟的原因之一)4輻射和組織褐變組織褐變是輻射損傷最明顯和最早的癥狀，它是酶促褐變和氧化酶催化的酚類化合物的結(jié)果。第4節(jié)輻射在食品保鮮中的應(yīng)用，1。應(yīng)用于食品的輻射類型，1。輻射仲裁輻射仲裁也稱為商業(yè)滅菌，使用的輻射劑量可以將食品中的微生物數(shù)量減少到零或有限的數(shù)量。劑量范圍為10-50k

13、Gy。(2)輻射巴氏殺菌這種殺菌方法只殺死無孢子的致病菌(病毒除外)。劑量范圍：5-10kGy。(3)輻射貯藏殺菌這種輻射處理可以提高食品的貯藏性，減少腐敗菌的原生菌數(shù)量，延長新鮮食品的后熟期和保鮮期。劑量范圍：5Gy以下。(1)食品的耐輻射性在認為質(zhì)量受到損害之前，食品的化學(xué)成分和物理結(jié)構(gòu)的可接受變化程度是很不相同的，因此可以根據(jù)質(zhì)量的可接受性來確定輻射劑量的上限。(2)微生物的抗輻射能力肉毒梭菌是食品中最具抗輻射能力的微生物。DM值：指可使菌群減少90%的輻射劑量。12DM可以提供廣泛的安全性。滅活因子：當(dāng)一定劑量的輻射后，活菌數(shù)減少到1時，表示原始菌數(shù)的數(shù)值。DM值的計算方法：方法1:從

14、生存曲線計算；方法2:根據(jù)公式計算：N0:原始菌數(shù)；n:去離子輻照后的活菌數(shù)。酶的抗輻射能力酶比微生物更能抵抗電離輻射。酶分解單位：酶活性下降90%時輻射劑量的變化稱為酶分解單位，用酶分解單位表示。因為破壞酶所需的輻射劑量非常高，而且酶的破壞僅限于安全的輻射劑量，所以加熱常常被用來殺死酶。(4)輻射成本高劑量會增加輻射成本。第三章。食品輻射保鮮過程、食品輻射過程：收獲或準備預(yù)處理、包裝、運輸、輻照后處理、貯存質(zhì)量檢驗、劑量控制、質(zhì)量檢驗，(一)食品質(zhì)量和輻照效果輻照食品的質(zhì)量受輻照前食品質(zhì)量的影響，因此有必要保證輻照前食品的質(zhì)量。(2)輻照食品的包裝1。高劑量輻射會損壞金屬包裝。輻射處理會使塑

15、料包裝的食物產(chǎn)生異味。金屬箔和各種復(fù)合包裝材料可以承受高劑量輻射。在低劑量條件下，可以使用玻璃紙、人造纖維、聚乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、尼龍、復(fù)合膜、玻璃容器和金屬容器。照射周期的選擇應(yīng)基于照射治療的目的。一般來說，產(chǎn)品應(yīng)在收獲或加工后盡快進行輻照。儲存時間越長，輻照效果越差。為了延長休眠期和抑制發(fā)芽，生理休眠期結(jié)束前的輻射效果是好的。例如，對于跳躍水果，應(yīng)該在呼吸跳躍之前完成，而不僅僅是在收獲之后。3.收獲后一個月，呼吸結(jié)束后，馬鈴薯將進入休眠狀態(tài)。4休眠期輻照洋蔥的褐變度低于休眠期后，因此采收后應(yīng)盡快輻照。(4)影響食品輻照的因素1溫度(1)常溫輻照，對殺菌效果影響不大。(2)當(dāng)在低于0的低

16、溫下進行輻射時，溫度對輻射滅菌的影響是不同的，這取決于細菌的類型。(3)在冰點以下進行輻射時，輻射的間接效應(yīng)不明顯，微生物的抗輻射作用增強。然而，當(dāng)冷凍過程沒有得到適當(dāng)控制時，由于細胞膜的損傷，微生物對輻射的敏感性將會增強。(4)高劑量輻照肉制品會產(chǎn)生“輻射味”，因此通常在低溫下進行，以降低自由基的活性，從而降低“輻射味”。(5)輻射后加熱比輻射前加熱更有效。2、氧含量應(yīng)根據(jù)放射治療的對象、性質(zhì)、目的和貯存環(huán)境綜合考慮放射治療過程中是否需要氧。(1)輻射可以電離空氣中的氧氣，形成臭氧。因此，蛋白質(zhì)和脂肪含量高的食物應(yīng)在真空中包裝或在真空中用氮氣包裝，以減少臭氧對蛋白質(zhì)和脂肪的氧化。(2)真空包裝或真空充氮包裝可以減少果蔬的二次污染，減緩后熟。(3)在氧氣存在的情況下，輻射的殺菌效果增強。3、經(jīng)干燥含水量的輻射處理后，產(chǎn)生的游離基因失去水的連續(xù)相，無法移動，自由基的間接輻射效應(yīng)也相應(yīng)降低，輻射效應(yīng)將明顯減弱。(5)分段照射(重復(fù)照射)在不影響其殺菌效果的情況下，多次對微生物作用一定劑量。兩種觀點：觀點一：應(yīng)避免任何重復(fù)照射。觀點2: (1)輻射分解產(chǎn)物的濃度(通過輻射分解的食物成分的量)是劑量的線性函數(shù)；(2)輻照后，一些輻解產(chǎn)物的濃度急劇