1、食品的輻射保藏食品的輻射保藏第一節(jié)第一節(jié) 概述概述o 定義：定義：利用原子能射線加工處理食品物料利用原子能射線加工處理食品物料來延長食品保質期的方法和技術來延長食品保質期的方法和技術Microbial Pathogens Causing Human Illnesses2/21/01Minnesota Department of Health162/21/01Minnesota Department of Health17現(xiàn)有保藏技術的優(yōu)缺點現(xiàn)有保藏技術的優(yōu)缺點o 食品冷凍保藏食品冷凍保藏低溫。抑制微生物活動和減少酶活。低溫。抑制微生物活動和減少酶活。n 優(yōu)點：能夠較好保持新鮮食品原有的風味和營

2、養(yǎng)價值；優(yōu)點：能夠較好保持新鮮食品原有的風味和營養(yǎng)價值；n 缺點：能耗大，需建立冷藏鏈。缺點：能耗大，需建立冷藏鏈。o 食品罐藏食品罐藏提高溫度殺滅微生物和酶。提高溫度殺滅微生物和酶。n 優(yōu)點：絕大部分殺滅微生物，可以長期保藏；優(yōu)點：絕大部分殺滅微生物，可以長期保藏；n 缺點：熱對風味組織結構和色澤有影響。缺點：熱對風味組織結構和色澤有影響。o 食品干藏食品干藏降低水分活度（降低水分活度（awaw），控制微生物和減少酶活。），控制微生物和減少酶活。n 優(yōu)點：簡便宜行，重量減輕或體積變小，食品可增香變脆；優(yōu)點：簡便宜行，重量減輕或體積變小，食品可增香變脆；n 缺點：自然脫水后的食品難復水，易變色

3、。缺點：自然脫水后的食品難復水，易變色。o 化學保藏化學保藏通過外加化學物質抑制微生物及酶等作用。通過外加化學物質抑制微生物及酶等作用。n 優(yōu)點：操作簡便易行。優(yōu)點：操作簡便易行。n 缺點：化學物質殘留。缺點：化學物質殘留。輻射保藏的優(yōu)越性（意義、特點）輻射保藏的優(yōu)越性（意義、特點）o 受輻射過程中溫度升高甚微受輻射過程中溫度升高甚微o 射線穿透力強射線穿透力強o 不會留下任何殘留物不會留下任何殘留物o 節(jié)省能源節(jié)省能源o 適應范圍廣適應范圍廣u 冷藏冷藏 9090千瓦時千瓦時/T/T，u 巴氏消毒巴氏消毒 230230千瓦時千瓦時/T/T，u 熱力殺菌熱力殺菌 300300千瓦時千瓦時/T/

4、T，u 脫水處理（干燥）脫水處理（干燥） 700700千瓦時千瓦時/T/T，u 輻射殺菌輻射殺菌 6.346.34千瓦時千瓦時/T/T，u 輻射巴氏消毒輻射巴氏消毒 0.760.76千瓦時千瓦時/T/T。第二節(jié)第二節(jié)輻照的基本概念輻照的基本概念 o輻射類型輻射類型1.非電離輻射非電離輻射2.電離輻射電離輻射類類型型10101515，波長較長（頻率較低），如微波、紅外線，波長較長（頻率較低），如微波、紅外線 10101818HzHz，如，如X-X-，-射線射線 頻率頻率 波長波長 =C =C/低頻輻射區(qū)低頻輻射區(qū) 1015HzE 能量能量無線電無線電波波微波微波紅紅外外可見可見紫外紫外X射線和射

5、線和射線射線105Hz 1010 1015 1018 10203km 3cm 3m 3nm 0.3nm410-10 ev 410-5 410-3 4 4102 4k ev 4M ev放射性同位素與輻射放射性同位素與輻射原子核原子核=P+n， P+為帶正電荷質子，為帶正電荷質子， n為不帶電荷中子，為不帶電荷中子，放射性同位素與輻射放射性同位素與輻射o同位素同位素 P+相同而相同而n不同的原子所組成的元素不同的原子所組成的元素 P+=n時原子穩(wěn)定，時原子穩(wěn)定， P+n則不穩(wěn)定。則不穩(wěn)定。o 放射性同位素放射性同位素 當原子序數(shù)在當原子序數(shù)在8484以上的同位素，原子核是不穩(wěn)以上的同位素，原子核是

6、不穩(wěn)定的，能以一定的速率放出射線。定的，能以一定的速率放出射線。放射性同位素能發(fā)射放射性同位素能發(fā)射-、- - -、+ +- -及及-射線射線射線射線 o 當同位素中當同位素中nPnP+ +1.51.5，從原子核中射出帶，從原子核中射出帶正電的高速粒子流（帶正電荷原子核）正電的高速粒子流（帶正電荷原子核） 動能大，可達幾兆電子伏特以上動能大，可達幾兆電子伏特以上 穿透物質的能力很小穿透物質的能力很小特點特點射線射線 -射線：當核內中子數(shù)和質子數(shù)不等時；射線：當核內中子數(shù)和質子數(shù)不等時；n本質是高速電子流本質是高速電子流 n能量可達幾兆電子伏特能量可達幾兆電子伏特(MVe(MVe) )以上。以上

7、。 n穿透物質的本領比穿透物質的本領比射線強得多射線強得多. . n可由放射性同位素產生可由放射性同位素產生 n也可由電子加速器產生也可由電子加速器產生 X-射線射線u 若核內質子在外層電子云中，從若核內質子在外層電子云中，從K K層捕獲電層捕獲電子子e e，轉變成中子（，轉變成中子（k-k-捕獲），使質子數(shù)捕獲），使質子數(shù)減少。減少。當當K K層（低能態(tài)）電子被捕獲后剩下一空穴，則層（低能態(tài)）電子被捕獲后剩下一空穴，則高能態(tài)（外層）電子會補充進去，釋放出能量高能態(tài)（外層）電子會補充進去，釋放出能量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。P+ en-射線射線

8、u -射線：當原子核在發(fā)射了射線：當原子核在發(fā)射了和和或或捕獲之后，捕獲之后，核的能級處于激發(fā)態(tài)（高能態(tài)），當這種激發(fā)態(tài)回到基核的能級處于激發(fā)態(tài)（高能態(tài)），當這種激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時，原子就發(fā)出光子流（即不帶電荷的核子流），稱態(tài)時，原子就發(fā)出光子流（即不帶電荷的核子流），稱-射線，發(fā)源于原子核本身。射線，發(fā)源于原子核本身。能量可高達幾十萬電子伏特以上能量可高達幾十萬電子伏特以上 穿透物質的能力很強穿透物質的能力很強 但其電離能力較但其電離能力較、射線小。射線小。 Basic differences of E-beam, Gamma and X-ray RadiationsFoodE-beam(Be

9、ta rays)FoodX-rayTargetSourceFoodGamma raysEg Cobalt-60放射性同位素的衰變放射性同位素的衰變 o 放射性同位數(shù)放出射線的過程放射性同位數(shù)放出射線的過程 o 過程與外界的溫度、壓力等因素無關，過程與外界的溫度、壓力等因素無關，取決于原子核性質取決于原子核性質 輻射用各種單位輻射用各種單位o 放射性強度放射性強度衡量放射性強弱程度的一個物理量。指單位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(shù)。時間內發(fā)生核衰變的次數(shù)。居里：居里：1Ci=3.71Ci=3.7* *10101010衰變秒衰變秒即每秒中有即每秒中有3.73.7* *

10、10101010次原子核衰變。次原子核衰變。貝克：貝克：即每秒中有一個原子核衰變?yōu)榧疵棵胫杏幸粋€原子核衰變?yōu)? 1貝克。貝克。1Bq=1S1Bq=1S1 1，1Ci=3.71Ci=3.710101010BqBq。( (量度放射性同位素量度放射性同位素) )輻射量（照射量）輻射量（照射量）o 量度放射性同位素放射出的射線量度放射性同位素放射出的射線單位單位: : 倫琴（Roentgen，簡寫R） 庫侖庫侖/ /千克（千克（C/kgC/kg），），吸收劑量吸收劑量(量度被輻射物體吸收量量度被輻射物體吸收量)拉德(rad)戈瑞(Gy)單位單位 1Gy=100rad 輻射源輻射源（一）（一） 人工放射

11、性同位素人工放射性同位素6060CoCo（鈷，半衰期（鈷，半衰期5.265.26年）年）137137CsCs（銫，半衰期（銫，半衰期30.330.3年）年）Co59 (stable) Co60 (isotope) Ni60 (stable)輻射源輻射源（二）電子加速器（二）電子加速器利用電磁場作用，使電子獲得較高能量，即利用電磁場作用，使電子獲得較高能量，即將電能轉變成輻射能將電能轉變成輻射能2.防護設備防護設備2.防護設備防護設備o 輻照室外的劑量達到自然本底輻照室外的劑量達到自然本底 o 輻照室空氣氧經輻照室空氣氧經6060CoCo射線照射后會產生臭射線照射后會產生臭氧（氧（O O3 3）

12、，臭氧生成的濃度大小與使用的輻），臭氧生成的濃度大小與使用的輻射源強度成正比例關系，為防止其對照射樣射源強度成正比例關系，為防止其對照射樣品質量的影響及保護工作人員健康，在輻照品質量的影響及保護工作人員健康，在輻照室內需有送排（通風）設備。室內需有送排（通風）設備。 安全要求：安全要求：3.輸送與安全系統(tǒng)輸送與安全系統(tǒng)食品輻射保藏原理食品輻射保藏原理(一一)食品輻射的物理效應食品輻射的物理效應感生放射感生放射 射線能量大于某一閾值，射線對某些原子核射線能量大于某一閾值，射線對某些原子核作用會射出中子或其他粒子，因而使被照射作用會射出中子或其他粒子，因而使被照射物產生了放射性物產生了放射性為了引

13、起感生放射作用。食品輻照源的能量水平一般為了引起感生放射作用。食品輻照源的能量水平一般不得超過不得超過10MeV。 o 康普頓散射 o 電離作用 食品輻射保藏原理食品輻射保藏原理(二二)食品輻射的化學效應食品輻射的化學效應水分子水分子水合電子（水合電子（eaqeaq）氫氧基（氫氧基（OHOH）氫基（氫基（H H）與其它分子反應與其它分子反應G G值即吸收值即吸收100eV100eV能量的物質所產生化學變化的分子數(shù)。能量的物質所產生化學變化的分子數(shù)。食品輻照的生物學效應食品輻照的生物學效應 （一）（一） 微生物微生物1. 輻射對微生物的作用輻射對微生物的作用(機制）機制）（1）直接效應）直接效應

14、 指微生物接受輻射后本身發(fā)生的反應，可使微生物死亡。指微生物接受輻射后本身發(fā)生的反應，可使微生物死亡。細胞內細胞內DNA受損，受損，細胞內膜受損細胞內膜受損 （2）間接效應）間接效應 （來自被激活的水分子或電離所得的游離基）（來自被激活的水分子或電離所得的游離基）當水分子被激活和電離后，成為游離基，起氧化還原反應作用，這些激活的水當水分子被激活和電離后，成為游離基，起氧化還原反應作用，這些激活的水分子就與微生物內的生理活性物質相互作用，而使細胞生理機能受到影響。分子就與微生物內的生理活性物質相互作用，而使細胞生理機能受到影響。2.微生物對輻射的敏感性微生物對輻射的敏感性D10值值微生物殘留數(shù)減

15、到原數(shù)的微生物殘留數(shù)減到原數(shù)的10%時的劑量時的劑量0 kGy0.3 kGy0.5 kGy1.0 kGy2.0 kGy3.0 kGyI. Alvarez2.蛋白質和酶蛋白質和酶蛋白質蛋白質結構破壞結構破壞輻射交聯(lián)輻射交聯(lián)輻射降解輻射降解對營養(yǎng)物質的破壞對營養(yǎng)物質的破壞u 低劑量（低劑量（ 1kGy) 1kGy)，微不足道；，微不足道；u 中等劑量中等劑量(110kGy)(110kGy)，可能損失一些維生素；，可能損失一些維生素；u 高劑量高劑量(1050kGy)(1050kGy)，采用約束間接輻射的措施（低溫、，采用約束間接輻射的措施（低溫、真空、添加游離基受體等）營養(yǎng)價值降低不大，維生素真空、添加游離基受體等）營養(yǎng)價值降低不大，維生素有損失；有損失；毒性問題毒性問題o 大量動物實驗將經過大量動物實驗將經過50kGy50kGy劑量照射過的食劑量照射過的食品，不要說急性毒性就連慢性毒性也沒有發(fā)品，不要說急性毒性就連