1、第七章 食品輻射保藏,第一節(jié) 概述,一、食品輻射保藏的定義及其特點 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(shù)。,所用原子能射線主要有射線或電子加速器產(chǎn)生的低l0MeV的電子束，這種技術(shù)又稱為食品輻照(Food irradiation)技術(shù)。經(jīng)過這種技術(shù)處理的食品就稱為輻照食品，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)生的射線或電子加速器產(chǎn)生的低于l0MeV電子束照射加工保藏的食品。,食品輻照已成為一種新型、有效的食品保藏技術(shù)

2、，與傳統(tǒng)的加工保藏技術(shù)如加熱殺菌、化學(xué)防腐、冷凍、干藏等相比，輻照技術(shù)有其優(yōu)越性。,與加熱殺菌保藏技術(shù)相比，輻照處理過程食品內(nèi)部溫度不會增加或變化很小，故有“冷殺菌”之稱，而且輻照可以在常溫或低溫下進行，因此，經(jīng)適當(dāng)輻照處理的食品可保持原有色、香、味和質(zhì)構(gòu)，有利于維持食品的質(zhì)量。,與食品冷凍保藏等方法相比，輻照保藏方法節(jié)約能源。據(jù)國際原子能組織 (IAEA)報告，冷藏食品耗能324 MJ/t，巴氏消毒能耗828 MJ/t，熱殺菌能耗1080 MJ/t，輻照滅菌只需要22.68 MJ/t，輻照巴氏滅菌能耗僅2.74 MJ/t。冷藏法保藏馬鈴薯(防止發(fā)芽)300 d，能耗1080 MJ/t；而馬鈴

3、薯經(jīng)輻照后常溫保存，能耗為67.4MJ/t，僅為冷藏的6%。,與化學(xué)保藏法相比，輻照過的食品不會留下何殘留物，是一個物理加工過程，而傳統(tǒng)的化學(xué)防腐保藏技術(shù)面臨著殘留物及對環(huán)境的危害問題。,此外，輻照技術(shù)的另一個特點就是射線(如射線)的穿透力強，可以在包裝下及不解凍情況下輻照食品，可殺滅深藏在食品內(nèi)部的害蟲、寄生蟲和微生物。因此，它被大量應(yīng)用于海關(guān)對進口物品(食物、衣物等用品)的防疫處理，以確保進口物品不攜帶有害生物進入國門。還可與冷凍保藏技術(shù)等配合使用，使食品保藏更加完善，這是其他保藏方法所不可比擬的。,但食品輻照作為一種物理加工過程也有其缺點，如需要較大投資及專門設(shè)備來產(chǎn)生輻射線(輻射源)，

4、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)濟效益和社會效益。由于各國的歷史、生活習(xí)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。,二、國內(nèi)外輻照保藏的研究進展 食品輻照技術(shù)的發(fā)展始于20世紀。早在倫琴(Roentgen)宣布發(fā)現(xiàn)X射線的第二年(1896年)，明克(Minck)就提出了X射線對細菌的作用與實際應(yīng)用的問題，經(jīng)實驗證實X射線對原生蟲有致死作用。,1921年斯徹瓦特日(Schwatz)使用X射線殺死肉中的旋毛蟲(trichinella spiralis)并獲得美國

5、專利。 1930年烏斯特(Wust)證實“所有食品包裝在密封金屬罐中，再用強力倫琴射線照射可殺滅所有細菌”，并獲得法國專利。,第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，隨著放射性同位素的大量應(yīng)用和電子加速器等機械輻射源的問世，促進了射線處理食品的發(fā)展，開始把輻照保藏食品看作是和平利用原子能的一個重要方向。在比較短的時間內(nèi)，食品輻照研究的深入程度是傳統(tǒng)食品加工保藏方法所無法比擬的。,美國、前蘇聯(lián)、前聯(lián)邦德國、日本、法國、加拿大、意大利、西班牙、比利時、芬蘭、丹麥、瑞士等國家都投入大量的人力、物力進行過食品輻照應(yīng)用的研究，輻照食品的安全性也是幾十年來食品輻照研究中研究最深入的內(nèi)容。,美國是世界上對輻照食品研究最深入的

6、國家之一。在20世紀50年代，大量的輻照食品報告來自美國政府。1953年，美國艾森豪威爾(Eisehower)強調(diào)美國的外交政策是“原子能為和平”，促使美國軍方深入研究食品輻照。到1957年研究開始進入高潮，由陸軍司令部特種部隊負責(zé)組織，90個大學(xué)、政府與工業(yè)部門參加的一項為期5年的輻照食品研究計劃啟動，參與研究的實驗室超過77個，政府每年資助600萬美元。,1960年，美國已有輻照食品在軍隊試用，并對輻照食品進行了長達10年的安全性試驗。1963年，在美國軍方Natick實驗室舉行首次輻照食品國際會議，聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)也開始籌建國際食品輻射計劃顧問委員會，使輻照食品成為國際上共同研究

7、的項目，各國也陸續(xù)批準輻照用于食品加工。,前蘇聯(lián)最早允許60Co用于抑制馬鈴薯發(fā)芽(0.l kGy)、谷類殺菌(0.3 kGy)；其次是加拿大，1960年允許60Co(0.l kGy)用于抑制馬鈴薯發(fā)芽，同時也是60Co輻照裝置輸出的強國，1965年就建立起世界最大的馬鈴薯輻照工廠。,為了加強食品輻照研究工作的國際性合作，l970年聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)/國際原子能機構(gòu) (IAEA)/世界衛(wèi)生組織(WHO)的專家在日內(nèi)瓦會議上確立食品輻照領(lǐng)域的國際計劃 (The lnternational Project in the Field of Food Irradiation，簡稱IFIP)，并在

8、1976年舉行的會議上對幾種輻照食品的安全性進行評定，認為五種輻照產(chǎn)品(即馬鈴薯、小麥、雞肉、木瓜和草莓)是絕對安全的。會議認為食品輻照是一種物理加工過程，而不是化學(xué)添加劑；只要證明輻照食品安全無毒害以后，與其營養(yǎng)構(gòu)成類似的食品，也可以可靠地推斷它是安全的；同一食品高劑量輻照是安全的，可以推斷低劑量輻照也是安全的。,1979年國際食品法典委員會(CAC)推薦用于食品輻照的設(shè)備操作規(guī)范 (CAC/RCPl9-179，rev.l-1983)，經(jīng)過討論與修訂，1983年形成食品輻照加工的國際標準(CODEXSTANl06-1983)，規(guī)定食品輻照加工的平均吸收劑量不得超過l0kGy。1980年FAO

9、/IAEA/WHO的會議也認為，受輻照食品平均吸收劑量達到l0kGy，沒有毒性危害，不存在特別的營養(yǎng)和微生物問題，沒必要再進行毒性試驗。,1984年，在FAO/IAEA/WHO的支持下，F(xiàn)AO/IAEA核技術(shù)在食品與農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用委員會下成立了食品輻照的國際咨詢小組(ICGFI)，該組織是由專家、政府代表等組成的國際組織，其主要功能是對食品輻照的發(fā)展作總的評論，紿成員國和組織提供食品輻照應(yīng)用的咨詢，通過FAO/IAEA/WHO專家委員會(JECFI)、CAC提供發(fā)布食品輻照信息。,經(jīng)過大量的科學(xué)研究，1998年ICGFI第15次會議建議按照HACCP原理修訂CAC標準中食品輻照加工的平均吸收劑量

10、l0 kGy的限制。第二年WHO技術(shù)研究報告提出只要食品在GMP下輻照，食品輻照劑量無必要限制。在食品添加劑與污染法規(guī)委員會 (CCFAC)第31次會議上，也同意FAO/WHO/IAEA關(guān)于l0kGy以上劑量輻照食品是安全與營養(yǎng)的結(jié)論。,2001年3月食品添加劑與污染委員會 (CCFAC)建議將食品輻照設(shè)備操作規(guī)范法規(guī)改為食品輻照加工操作推薦性國際法規(guī)(Recommended International Code of Practice for Radiation Processing of Food，即RICPRP)。此后，CAC相繼提出輻照食品的通用標準及法規(guī)，為食品輻照技術(shù)應(yīng)用及輻照食品

11、進入國際市場建立了國際性的法規(guī)。,到20世紀80年代初，全世界有70多個國家在進行食品輻照的研究與開發(fā)，已有80多種輻照食品和近百種輻照調(diào)味品投放市場。而現(xiàn)在已有比利時、菲律賓、智利、匈牙利、挪威、孟加拉國、中國、南斯拉夫、巴西、丹麥、敘利亞、泰國、阿根廷、古巴、芬蘭、印尼、韓國、以色列、波蘭、墨西哥、巴基斯坦、越南、伊朗、印度、英國等38個國家批準允許一種以上輻照食品商業(yè)化，超過40多個國家允許輻照食品國際貿(mào)易，已有224種輻照食品建立了標準。,其中馬鈴薯、洋蔥、大蒜、凍蝦、調(diào)味品等十幾種已經(jīng)實現(xiàn)大型商業(yè)化；輻照抑制馬鈴薯發(fā)芽，有28個國家獲得批準；洋蔥、天然香料等也是有29個國家獲批準食用

12、的產(chǎn)品。其他獲批準食用的產(chǎn)品有鱈魚片、蝦、去內(nèi)臟禽肉、谷類、面粉、芒果、草莓、蘑菇、蘆筍、大蒜等新鮮果蔬、調(diào)味品等品種。批準輻照食品最多的國家是前蘇聯(lián)和荷蘭，其次是加拿大、保加利亞、匈牙利等。,近年來，世界各國食品輻照研究和發(fā)展的總趨勢是向?qū)嵱没蜕虡I(yè)化發(fā)展。據(jù)美國統(tǒng)計，1978年，世界用于輻照消毒滅菌的60Co工廠有80家 (其中60家用于醫(yī)療消毒)，1984年發(fā)展至120家，到1988年已達182家，全世界輻照食品產(chǎn)量約50萬噸。,歐洲、加拿大等注重于熱帶水果、蔬菜、水產(chǎn)品等的低劑量輻照；以亞洲熱帶地區(qū)為中心的各國將魚類和魚類制品的輻照也作為國際原子能機構(gòu)的地區(qū)性規(guī)劃 (簡稱RPF)進行大

13、力研究，以延長鮮魚和加工魚(干魚、腌魚、燒魚)的保質(zhì)期；,發(fā)展中國家對物產(chǎn)豐富而又易于腐敗和霉爛食物(如糧食)的輻照研究也極為重視；而美國一直重視高劑量輻照肉及肉類制品的衛(wèi)生安全性研究，1995年8月3日大于44kGy劑量輻照冷凍的包裝肉已批準用于太空食品。,我國自1958年開始食品輻照的研究工作。20世紀70年代中期在四川、天津、河南、北京、上海、東北地區(qū)、湖南、廣東等地相繼進行輻照保藏食品的研究，輻照品種有肉類、水產(chǎn)品、水果、干果、蔬菜、糧食、蛋類等。,到了20世紀80年代，我國食品輻照已進入一定規(guī)模的生產(chǎn)階段。1984年，國家衛(wèi)生部頒布批準馬鈴薯、洋蔥、大蒜、大米、蘑菇、花生仁、香腸輻照

14、食品的衛(wèi)生標準，隨后又批準了扒雞、花粉、果脯、生杏仁、番茄、豬肉、荔枝、薯干酒、熟肉制品的輻照衛(wèi)生標準；1997年批準了豆類、谷類及其制品、干果果脯類、熟畜禽肉類、冷凍包裝畜禽肉類、香辛料類、新鮮水果蔬菜類輻照衛(wèi)生標準，基木覆蓋了絕大部分食品，年輻照量已達10萬噸。,我國現(xiàn)有30多個省、市、自治區(qū)具有60Co輻照裝置。到20世紀90年代初，我國建成輻照裝置近150多臺，其中設(shè)計裝機能量1.111016 Bq以上的裝置超過50座。食品輻照不僅用于保藏、防疫、醫(yī)療等目的，而且已用于提高產(chǎn)品質(zhì)量等加工目的。,第二節(jié) 輻照的基本概念,一、放射性同位素與輻射 一個原子具有一個帶正電荷的原子核，核外圍有電

15、子殼。原子核內(nèi)含有質(zhì)子與中子，質(zhì)子和中子的總和就等于質(zhì)量數(shù)。質(zhì)子帶正電荷，中子不帶電荷。一種元素的原子中的中子數(shù)并不完全相同，若原子具有同一質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同就稱為同一元素的同位素。在低質(zhì)子數(shù)的天然同位素中(除正常的氫以外)，中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)大致相等，往往是穩(wěn)定的。,而有些同位素，其質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)差異較大，其原子核是不穩(wěn)定的，它們按照一定的規(guī)律(指數(shù)規(guī)律)衰變。自然界存在著一些天然的不穩(wěn)定同位素，也有一些不穩(wěn)定同位素是利用原子反應(yīng)堆或粒子加速器等人工制造的。不穩(wěn)定同位素衰變過程中伴有各種射線產(chǎn)生，這些不穩(wěn)定同位素稱為放射性同位素。,放射性同位素能放射出、(及)和射線，其過程稱為輻射。射線 (或稱

16、粒子)是從原子核中射出帶正電的高速粒子流 (帶正電荷原子核)，射線的動能可達幾兆電子伏特以上，但由于粒子質(zhì)量比電子大得多，通過物質(zhì)時極容易使其中原子電離而損失能量，所以它穿透物質(zhì)的能力很小，易為薄層物質(zhì) (如一片紙)所阻擋。,射線是從原子核中射出的高速電子流(或正電子流)，其電子的動能可達幾兆電子伏特以上。由于電子的質(zhì)量小，速度大，通過物質(zhì)時不使其中的原子電離，所以它的能量損失較慢，穿透物質(zhì)的本領(lǐng)比射線強得多，但仍無法穿透鉛片。,射線是波長非常短(波長0.0011.000 nm)的電磁波束 (或稱光子流)，它是原子核從高能態(tài)躍遷到低能態(tài)時放射出的一種光子流。射線的能量可高達幾十萬電子伏特以上，

17、穿透物質(zhì)的能力很強(可穿透一塊鉛)，但其電離能力較、射線小。、等射線輻射的結(jié)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。,放射性同位素原子核的衰變規(guī)律與外界的溫度、壓力等因素?zé)o關(guān)，取決于原子核內(nèi)部的性質(zhì)。不同的放射性同位素，其半衰期可以相差很大，有的長達幾十億年，有的僅為幾十萬分之一秒。用作食品輻射源的60Co半衰期為5.27年，137Cs為30年。半衰期越短的放射性同位素衰變的越快，即在單位時間內(nèi)放射出的射線越多。,二、輻照量單位與劑量測量 (一) 放射性強度 放射性強度，也稱放射性活度，是度量放射性強弱的物理量。曾采用的單位有居里(Curie，簡寫Ci)、貝可勒爾(Becq

18、urel，簡寫B(tài)q)和克鐳當(dāng)量。 若放射性同位素每秒有3.71010次核衰變，則它的放射性強度為lCi。實驗測定，1g鐳1s就有3.7l1010個原子核衰變。此外，放射線強度也可用mCi或Ci表示。,1974年國際輻射單位與測量委員會 (ICRU)提議，并經(jīng)第15次國際度量衡大會 (CG-PM)批準，放射性強度單位改為貝可 (Bq)，1Bq表示放射性同位素1s有一個原子核衰即： l Bq=ls-1=2.703l0-11Ci 放射射線的放射性同位素(即輻射源)和1g鐳(密封在0.5mm厚鉑濾片內(nèi))在同樣條件下所起的電離作用相等時，其放射性強度就稱為l克鐳當(dāng)量(或是1000毫克鐳當(dāng)量)。,(二)

19、照射量 照射量(exposure)是用來度量X射線或射線在空氣中電離能力的物理量，以往使用的單位為倫琴(Roentgen，簡寫R)，現(xiàn)改為SI單位庫侖/千克(C/kg)，lR=2.5810-4C/kg。,在標準狀態(tài)下 (1.013105 Pa，0)，lcm3的干燥空氣(0.001293g)在X射線下或射線照射下，生成正負離子電荷分別為1靜電單位(e.s.u)時的照射量即為lR。一個單一電荷離子的電量為4.8010-10esu，所以，lR能使lcm3的空氣產(chǎn)生2.08109離子對。,(三) 吸收劑量 1. 吸收劑量單位 在輻射源的輻射場內(nèi)單位質(zhì)量被照射物質(zhì)所吸收的射線的能量稱為吸收劑量，其單位曾

20、為拉德(rad)，現(xiàn)為戈瑞(Gray，簡稱Gy)。 lg任何物質(zhì)若吸收射線的能量為100 erg或6.2410l3eV，則吸收劑量為lrad，即： 1rad=l00 erg/g=6.2410l3eV/g 國際單位制所采用的吸收劑量單位為戈瑞 (Gy)，戈瑞與拉德的關(guān)系是： 1 Gy=l00 rad=l J/kg,2. 吸收劑量的測量 食品輻照過程物質(zhì)吸收劑量是將劑量計暴露于輻射線之下而測得的，然后從劑量計所吸收的劑量來計算被食品所吸收的劑量。常用的劑量測量體系有量熱計、液體或固體化學(xué)劑量 計及目視劑量標簽。,為了保證食品輻照過程獲得均勻的定量的輻照劑量(吸收劑量)，便于對食品輻照裝置系統(tǒng)進行準

21、確可靠的劑量監(jiān)測，確保全國吸收劑量量值準確一致，目前我國已建立起吸收劑量基準、傳遞標準劑量測量體系和常規(guī)劑量計等劑量測量體系。,(1) 國家基準 在食品輻照處理中，吸收劑量測量國家基準采用Fricke劑量計(以硫酸亞鐵劑量計)。它是目前直接復(fù)現(xiàn)水中電離輻射吸收劑量單位(Gy)最有效的絕對測量方法。原聯(lián)邦德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院(PTB)、美國國家標準局(NBS)等亦用它作為國家基準。,由于輻射導(dǎo)致電離作用，使亞鐵離子 (Fe2+)被氧化為高鐵離子(Fe3+)引起溶液吸光度增加(在波長305 nm附近的吸收峰)。比較硫酸亞鐵溶液的吸光度變化，可計算出劑量計中吸收的劑量。為了保證劑量計的準確性，我國

22、已制成吸收劑量范圍為0.010.40 kGy的基準劑量計，供校準各類劑量計和刻度輻射場。,(2) 國家傳遞標準劑量測量體系 國家傳遞標準劑量測量體系是指能在國家計量實驗室和用戶之間可靠地傳遞吸收劑量量值，便于郵寄比對，校準常規(guī)劑量計和刻度輻射場，并易于被國家基準校準的測量體系。,該體系有明確的輻射反應(yīng)機制，穩(wěn)定性能良好，有較高的復(fù)現(xiàn)性和準確度，劑量范圍寬；其響應(yīng)與能量、劑量率和環(huán)境條件無關(guān)；其輻照能量吸收特性與水等效，系統(tǒng)不確定度可以修正。常用的有丙氨酸/ESR劑量計(屬自由基型固體劑量計)、硫酸鈰-亞鈰劑量計、重鉻酸鉀 (銀)-高氯酸劑量計和重鉻酸銀劑量計等。,(3) 常規(guī)劑量計 這類劑量計

23、屬相對測量劑量計，必須經(jīng)國家基準或傳遞標準劑量計進行校準，主要用于食品輻照處理現(xiàn)場輻照物品的日常劑量監(jiān)測。主要是一些無色與染色塑料薄膜，利用其輻照后變色(著色劑)的性能測定劑量，如無色透明或紅色有機玻璃片 (聚甲基丙烯酸甲酯)、三醋酸纖維素以及基質(zhì)為尼龍或PVC的含有隱色染料的輻照顯色薄膜等。此外，也有人試用生物劑量測定法，根據(jù)細菌等培養(yǎng)物的輻照損傷 (殺菌效果)求出吸收劑量。,三、輻射源與食品輻照裝置 食品的輻照裝置包括輻射源、防護設(shè)備、輸送系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)與安全系統(tǒng)。 (一) 輻射源 輻射源是食品輻照處理的核心部分，輻射源有人工放射性同位素和電子加速器。按食品輻照加工通用標準(CDDEX

24、 STAN l06-1983)，可以用于離子輻照源的有來自60Co或137Cs的射線、X射線(能級5 MeV)、加速電子(能級 l0 MeV)。,(二) 防護設(shè)備 輻射對人體的危害作用有兩種途徑：一種是外照射，即輻射源在人體外部照射；另一種是內(nèi)照射，放射性物質(zhì)通過呼吸道、食道、皮膚或傷口侵入人體，射線在人體內(nèi)照射。食品輻照一般使用的是嚴格密封在不銹鋼中的60Co輻射源和電子加速器，輻照對人體的危害主要是外輻射造成的。,電離輻射對人體的作用有物理、化學(xué)和生物三種效應(yīng)，在短期內(nèi)受到很大劑量輻射時，會產(chǎn)生急性放射病，長期受小劑量輻射會產(chǎn)生慢性病。人體對輻射有一定的適應(yīng)能力和抵御能力，目前一般規(guī)定全身

25、每年最大允許劑量值為510-2 Sv(相當(dāng)于0.00lSv/周)。,為了防止射線傷害輻射源附近的工作人員和其他生物，必須對輻射源和射線進行嚴格的屏蔽，最常用的屏蔽材料是鉛、鐵、混凝土和水。,(三) 輸送與安全系統(tǒng) 工業(yè)用食品輻照裝置是以輻射源為核心，并配有嚴格的安全防護設(shè)施和自動輸送、報警系統(tǒng)。食品輻照采用的設(shè)備應(yīng)有權(quán)威管理部門審批，符合安全、衛(wèi)生、有效的要求，符合國際操作規(guī)范(CAC/RCP 19-179，rev.1-1983)。,所有的運轉(zhuǎn)設(shè)備、自動控制、報警與安全系統(tǒng)必須組合得極其嚴密。如在60Co輻射裝置中，一旦正常操作中斷，有相應(yīng)的機械、電器、自動與手動應(yīng)急措施，使輻射源能退回到安全

26、儲存位置。只有在完成某些安全操作手續(xù)，確保輻照室不再有任何射線時，工作人員才能進入輻照室。,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(xué)反應(yīng)有關(guān)，這些反應(yīng)稱為輻照效應(yīng)，主要有化學(xué)效應(yīng)和生物學(xué)效應(yīng)。,一、食品輻照的化學(xué)效應(yīng),電離輻射穿透食品物料的程度取決于食 品的性質(zhì)和輻射的特性。 輻射作用時的效應(yīng)取決于其改變分子的能力及其電離電位。 粒子一般具有較大的能力，能在它們通過物質(zhì)時產(chǎn)生電離作用。能級較高的電子束具有較高的穿透深度并能沿著其徑跡(比能量低的電子束)產(chǎn)生更多的變更分子和電離作用。,離子對的形成、游離基、游離基與其他分子的反應(yīng)、

27、游離基的重新組合以及在空氣中輻照食品時由于臭氧和氮的氧化物的影響，都足以使食品產(chǎn)生化學(xué)變化。 其在食品輻射保藏中會產(chǎn)生直接作用和間接作用，二者均可使微生物和酶鈍化。,(一) 直接作用,生物學(xué)家提出了射線與基質(zhì)直接碰撞的靶理論，認為輻照作用主要是由于這種直接碰撞引起的。 由電離輻射使食品產(chǎn)生各種粒子、離子及質(zhì)子的基本過程有： 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, 是使初級輻射的產(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)。,(二) 間接作用,在稀溶液中或含水的食品中，水分也會因輻照而產(chǎn)生間接的氧化還原反應(yīng)。 首先，水

28、分子接受輻射后的最終產(chǎn)物是氫和過氧化氫等。 過氧化氫是一種強氧化劑 ，容易使食品發(fā)生間接的氧化還原反應(yīng)。,水分子接受輻射后產(chǎn)生氫和過氧化氫反應(yīng)的可能途徑如下：,(三) 約束間接作用的途徑,為了減少食品在輻照過程中的變化，人們研究了約束間接作用的途徑，以減少游離基的影響。其主要方法有： 在凍結(jié)狀態(tài)下輻射； 在真空中或在惰性氣體環(huán)境中輻射； 添加游離基的接受體 。,(四) 輻射對食品成分的影響,氨基酸和蛋白質(zhì) 酶 糖類 脂類 維生素,1、氨基酸和蛋白質(zhì),氨基酸經(jīng)輻射后，可鑒定的生成物及生成物的數(shù)量都因氨基酸的種類、輻射劑量、氧和水分等因素的存在與否而發(fā)生變化。,蛋白質(zhì)隨著輻射劑量的不同，會因巰基氧

29、化、脫氨基、脫羧、芳香族和雜環(huán)氨基酸游離基氧化等而引起其一級、二級和三級結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致分子變性，發(fā)生凝聚、粘度下降和溶解度降低、蛋白質(zhì)的電泳性質(zhì)及吸收光譜等變化。蛋白質(zhì)經(jīng)輻射存在大分子裂解以及小分子聚結(jié)現(xiàn)象。 檢測：可用電子自旋共振的方法來測定。, 以甘氨酸為例，經(jīng)輻照后就可得到氫、二氧化碳、氨、甲胺、乙酸、甲酸、乙醛酸和甲醛。 如果是賴氨酸之類的二氨基一元羧酸，經(jīng)輻照后，除生成多羥基胺外，還可生成-丙氨酸、-氨基正丁酸、氧代氨基酸、谷氨酸和天冬氨酸。, 一氨基二羧基的谷氨酸經(jīng)氧化脫氨反應(yīng)，除生成-氧代戊二酸外，還可生成氨基酸、有機酸、氨和甲醛。 具有巰基或二硫基的含硫氨基酸對射線的敏感性

30、極強，經(jīng)輻照后，會因含硫部分氧化和游離基反應(yīng)而發(fā)生分解，產(chǎn)生H2S。,2、酶,酶的主要組分是蛋白質(zhì) ，所以一般認為輻射對酶的影響基本與蛋白質(zhì)的情況相似，如變性作用等。 酶還會因有SH基團的存在而增加它對輻射的敏感性。介質(zhì)的pH值及其含氧量對某些酶也起很大的作用，例如輻射干燥胰蛋白酶時，在有氧狀態(tài)下，極易鈍化，并可能有過氧化物形成。,3、碳水化合物,稀釋的單糖溶液有初級和次級的輻射效應(yīng)，起氧化作用和裂解反應(yīng)的產(chǎn)物主要視單糖的性質(zhì)，如葡萄糖受輻射后會產(chǎn)生葡萄糖醛酸、葡萄糖酸、葡萄糖二酸、乙二醛、甲醛及二羥丙酮等。 低聚糖經(jīng)輻照可成為單糖，最后產(chǎn)物與單糖輻射相同。,多聚糖的輻射如淀粉、纖維素等可被降

31、解成葡萄糖、麥芽糖、糊精等。 在植物組織中的果膠質(zhì)亦有解聚現(xiàn)象，使組織變軟。 動物組織中的糖原也會由于輻射而斷裂成小分子。,4、脂類,輻射對脂類所產(chǎn)生的影響可分為以下三個方面： 整個理化性質(zhì)發(fā)生變化； 受輻射感應(yīng)而發(fā)生自動氧化變化； 發(fā)生非自動氧化性的輻射分解。 輻射脂類的主要作用是在脂肪酸長鏈中CC鍵外斷裂，而產(chǎn)生正烷類。,輻照可促使脂類的自動氧化，當(dāng)輻照時及輻照后有氧存在時，其促進作用就更顯著，從而促使了游離基的生成，使氫過氧化物及抗氧化物質(zhì)的分解反應(yīng)加快，并生成醛、醛酯、含氧酸、乙醇、酮等十多種分解產(chǎn)物。, 脂肪酸酯和某些天然脂肪(豬油、橄欖油)在受到50kGy以下的劑量照射時，品質(zhì)變化

32、極小。但是另一些脂類則成為輻照食品中異臭的發(fā)生源。 飽和的脂類在無氧狀態(tài)下輻照時，會發(fā)生非自動氧化性分解反應(yīng)，產(chǎn)生H2、CO、 CO2、碳氫化合物、醛和高分子化合物。, 不飽和脂肪酸經(jīng)輻照后也會生成與飽和脂肪酸相類似的物質(zhì)，其生成的碳氫化合物為鏈烯烴、二烯烴和二聚物形成的酸。 磷脂類的輻照分解物也是碳氫化合物類、醛類和酯類。,5、維生素,維生素是食品中重要的微量營養(yǎng)物質(zhì)，許多食品在加工保藏過程中造成了維生素的損失。因此，維生素也是考查輻射效應(yīng)的一種很好的物質(zhì)。 純維生素溶液對輻射很敏感，若在食品中與其他物質(zhì)復(fù)合存在，其敏感性就降低。,二、食品輻照的生物學(xué)效應(yīng),電離輻射可以引起生物有機體的組織及

33、生理發(fā)生各種變化，使新陳代謝受到影響。 食品輻照的生物學(xué)效應(yīng)也與生成的游離基和離子有關(guān)，從而影響機體的新陳代謝。 從食品保藏的角度來說，就是利用電離輻射的直接作用和間接作用，殺蟲、殺菌、防霉、調(diào)節(jié)生理生化反應(yīng)等效應(yīng)來保藏食品。,(一) 微生物,直接效應(yīng)：指微生物接受輻射后本身發(fā)生的反應(yīng)，可使微生物死亡。 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，由于DNA分子本身受到損傷而致使細胞死亡直接擊中學(xué)說。,B.細胞內(nèi)膜受損，膜由蛋白質(zhì)和磷脂組成，這些分子的斷裂造成細胞膜泄漏，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 。,間接效應(yīng)：來自被激活的

34、水分子或電離的游離基。 當(dāng)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，從而使細胞生理機能受到影響。,(二) 昆蟲,輻射對昆蟲的效應(yīng)與其組成細胞的效應(yīng)密切相關(guān)。 對于昆蟲細胞來說，輻射敏感性與它們的生殖活性成正比，與它們的分化程度成反比。,處于幼蟲期的昆蟲對輻射比較敏感，成蟲細胞對射線的敏感性較小，高劑量才能使成蟲致死，但是成蟲的性腺細胞對輻射敏感。因此，低劑量可造成絕育或引起遺傳上的紊亂。 成年前的昆蟲經(jīng)輻射可產(chǎn)生不育；輻照過的卵可以發(fā)育成幼蟲，但不能發(fā)育成蛹；照射的蛹可發(fā)展為成蟲，但成蟲不育。,輻射對昆蟲總的損傷作用,致死、“擊倒”（

35、貌似死亡，隨后恢復(fù)）、壽命縮短、推遲換羽、不育、減少卵的孵化、延遲發(fā)育、減少進食量和抑制呼吸。 這些作用都是在一定劑量水平下發(fā)生的，而在其它劑量下，甚至可能出現(xiàn)相反的效應(yīng)，如延長壽命、增加產(chǎn)卵、增進卵的孵化和促進呼吸。,寄生蟲,輻射可使寄生蟲不育或死亡。 豬肉內(nèi)旋毛蟲：不育劑量0.12KGy，死亡劑量7.5KGy。 牛肉絳蟲：致死3.0-5.0KGy。,(三) 植物,輻射主要應(yīng)用在植物性食品(主要是水果和蔬菜)，主要作用有： 抑制塊莖、鱗莖類發(fā)芽； 調(diào)節(jié)呼吸和后熟； 不論是躍變型或非躍變型果實，輻射都會對乙烯的產(chǎn)量有瞬時性的促進作用，但隨后減弱； 組織褐變：酶褐變。,水果,對于有呼吸躍變期的水

36、果，在其呼吸率達到最小值時是輻射處理的關(guān)鍵時刻，在此時輻射能抑制其后熟期，主要是能改變體內(nèi)乙烯的生產(chǎn)率從而影響其生理活動。 能使化學(xué)成分發(fā)生變化，如維生素C的破壞、原果膠變成果膠及果膠酸鹽、纖維素及淀粉的降解、某些酸的破壞及色素的變化等。,蔬菜,輻射可影響新鮮蔬菜的代謝反應(yīng)，其效果與劑量有關(guān)，如可改變蔬菜的呼吸率、防止老化、改變化學(xué)成分等。 根菜類如土豆、洋蔥等輻射后可抑制發(fā)芽，在光照下皮層也不發(fā)綠，但劑量過高，會腐爛。 對蘑菇可防止開傘，延遲后熟。,一、應(yīng)用于食品上的輻射類型 按照所要達到的目的，把應(yīng)用于食品上的輻射分為三大類： 輻射阿氏殺菌 輻射巴氏殺菌 輻射耐貯殺菌,第四節(jié) 輻照在食品保

37、藏中的應(yīng)用,1、輻射阿氏殺菌(radappertization),此殺菌也稱商業(yè)性殺菌，所使用的輻射劑量（1050kGy）。 可以使食品中的微生物數(shù)量減少到零或有限個數(shù)。最好配合低溫貯藏，否則會引起風(fēng)味、色澤和組織的變化。 常用于肉類和香料調(diào)味品的消毒。,2、輻照巴氏殺菌(radicidation),利用輻照對食品進行消毒與防腐，稱為輻照巴氏殺菌，劑量范圍為510kGy 。 主要作用：殺滅除病毒以外的無芽孢病原細菌，主要是沙門氏菌以及腐敗微生物，保證食品室溫保藏的貨架穩(wěn)定性。,3、輻射耐貯殺菌(radurization),可提高食品的貯藏性，降低腐敗菌的原發(fā)菌數(shù)，并延長新鮮食品的后熟期及保藏期

38、。 主要用于抑制發(fā)芽、延遲生理過程、殺蟲（有害昆蟲、寄生蟲）等方面。 所用劑量在15 kGy。,二、劑量的選擇與決定因素 凡輻射處理的目的是為了保藏食品時，劑量的選擇必須考慮處理后食品的安全性和衛(wèi)生。 劑量的決定因素： 食品對感官質(zhì)量受損壞的耐受性； 微生物耐受性； 酶的耐受性； 輻射費用等因素。,(一) 食品的耐輻射性,食品的化學(xué)成分、物理結(jié)構(gòu)在質(zhì)量被受損壞之前，所能接受的變化程度不相同。 天然食品的化學(xué)成分、物理結(jié)構(gòu)即使是同一種類型，甚至是同一品種，也有較大差異。,(二) 微生物對輻射的敏感性,某種微生物對輻射的敏感性，通常以每殺死90%微生物所需要的戈瑞數(shù)來表示，即殘存微生物下降到原數(shù)的

39、10%所需要的劑量，并用D10值表示： 其中：N0 表示最初的微生物數(shù)； N表示使用D劑量后殘留的微生物數(shù)； D表示初期劑量； D10表示微生物殘存數(shù)減到原數(shù)的10%時的劑量。 微生物對輻射的敏感性:一般來說 G- G+ 酵母 霉菌(敏感度); 病毒:通常使用高達30KGy的劑量才能抑制。,假定有肉毒梭狀芽孢桿菌存在，必須使用足以消滅肉毒梭狀芽孢桿菌的輻射劑量。,(三) 酶的耐輻射性,在食品中發(fā)現(xiàn)的酶，一般比微生物更能耐受電離輻射。 凡求穩(wěn)定貯藏而要把酶破壞的食品，只靠輻射處理是不適宜的。 酶容易被熱和某些化合物所鈍化，74左右的溫度維持幾分鐘即有效。將破壞微生物的輻射與熱處理綜合進行，更加有

40、效。,(四) 輻射費用,用較強的輻射源或使食品較長時間露置于較弱的輻射下(以獲得較高的劑量)，會使加工費用增高。 低劑量輻射處理目前已經(jīng)能使冷凍水產(chǎn)品、水果和蔬菜的正常貯藏期從幾天延長到幾個星期，且每噸的輻射費用僅5085元。,三、輻射工藝流程,四、輻照食品的包裝,在食品輻射保藏中，一般采用的輻射劑量較低，因此，比較好的輻射包裝材料有玻璃紙、人造纖維、聚乙烯膜、聚氯乙烯膜、尼龍、復(fù)合薄膜、玻璃容器及金屬容器等。,五、輻照時期,一般產(chǎn)品收獲或加工后要盡可能快地輻照。放置的時間越長，輻照效果越差。 為延長休眠期、抑制發(fā)芽，在生理休眠期結(jié)束前輻照，比延遲或剛收獲后進行輻照的效果好。 為使后熟過程變慢，應(yīng)該在臨近躍變期時輻照。,六、影響食品輻照的因素,pH 食品的化學(xué)成分 照射時的環(huán)境溫度 氧的含量 含水量,1、溫度,輻射殺菌中，在接近常溫的范圍內(nèi)，溫度對殺菌效果的影響不大，如： X-射線對大腸埃希氏桿菌(E. Coli)在030 范圍內(nèi)無影響； -射線對肉毒梭狀芽孢桿菌(Cl. Botulinum)在 065范圍內(nèi)無影響。,在0以下的低溫進行輻照結(jié)果表現(xiàn)各不相同。 凝結(jié)芽孢桿菌和生芽孢梭狀芽孢桿菌的芽