1、食品的輻照保藏,第7章,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(yīng)用 4 輻照食品的包裝 5 輻照食品的安全性,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。,1 概 述,1 概 述,現(xiàn)有保藏技術(shù)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(fēng)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(fēng)味組織結(jié)構(gòu)和色澤有影響。 食品干藏降低水分活度（Aw），控制微生

2、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(fù)水，易變色。 化學(xué)保藏通過外加化學(xué)物質(zhì)抑制微生物及酶等作用。 優(yōu)點：操作簡便易行； 缺點：化學(xué)物質(zhì)殘留。,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(yīng)范圍廣 加工效率高、整個工序可連續(xù)化、自動化,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。,1980年10月27日上述組織聯(lián)合舉行的第四次專門委員會議作出結(jié)論：用10kGy以下平均最大劑量照射任何食品，在毒理學(xué)、營養(yǎng)學(xué)及微生物學(xué)上都絲毫不存在問題，而且今后無須再

3、對經(jīng)低于此劑量輻照的各種食品進行毒性實驗。,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(xué)效應(yīng) 2.5 食品輻射的生物學(xué)效應(yīng) 2.6 食品輻射保藏的機理,2.1 放射性同位素與輻射,放射性同位素：原子核中質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)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(jīng)放出射線后，就轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變過程稱為放射性衰變。,2.2 放射性強度及其

4、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(dāng)于個電子在真空中通過電位差為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(nèi)發(fā)生核衰變的次數(shù)。單位：居里Ci 、貝克Bq。,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(biāo)準(zhǔn)狀況下（0，760mmHg），1cm3空氣（0.00129g）能形成一個正電或負(fù)電的靜電單位的X-射線或-射線照射量。 吸收劑量：是電離輻射授予被輻射物質(zhì)單位質(zhì)量的平均能量，即被輻射物質(zhì)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

5、 。,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或射線輻射場的量度，描述電離輻射在空氣中的電力本領(lǐng)； 吸收劑量則可以用于任何類型的電離輻射，反映被照介質(zhì)吸收輻射能量的程度。,吸收劑量速率：單位質(zhì)量的被照射物質(zhì)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(guān)。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(guān)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。,2.3 輻射源的來源,1. 人工放射性同位素 在食品輻射時

6、供電離輻射用的放射線主要為-射線，經(jīng)常采用人工制備的放射性同位素60Co和137Cs。 60Co經(jīng)-衰變后放出兩個能量不同的-光子最后變?yōu)?0Ni；137Cs經(jīng)-衰變后放出-光子最后變?yōu)?37Ba。 目前在商業(yè)上采用60Co作為-射線源。,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(zhuǎn)變成輻射能，這樣儀器設(shè)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(fù)多次將電子加速，如回旋加速器，電子感應(yīng)加速器。,2.4 食品輻射的化學(xué)效應(yīng),電離輻射使食品成分產(chǎn)生變化

7、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(yīng)，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(zhì)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(guān)。 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(yīng)，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(chǎn)物相互作用生成與原物質(zhì)不同的化合物與溫度等其他條件有關(guān)。,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(dǎo)組分的變化主要為直接作用。 “自由”水分是能夠顯著影響產(chǎn)品輻照品質(zhì)和輻照效果的重要因素之一。 輻照化學(xué)效應(yīng)的強弱用G值表示。 G值：被照射物質(zhì)中每吸收

8、100eV能量所產(chǎn)生化學(xué)變化的分子數(shù)量和形成的物質(zhì)（分子、原子、離子和原子團等 ）的數(shù)量。 G值越大，輻照引起的化學(xué)效應(yīng)越強烈。,電離輻射引起水分子的變化 輻射對蛋白質(zhì)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,（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(yīng)，產(chǎn)生輻射的間接效應(yīng)。,水分子的電離和激發(fā) 激發(fā)分子分解產(chǎn)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(yīng)：,水化電子之間、水化電子與自由基之間反應(yīng) 水輻射的化學(xué)效應(yīng)可概括為：,對氨基酸的影響 在輻照食品加工所用劑量范圍內(nèi)影響很??； 大劑量處理氨基酸發(fā)生

9、脫氨基、氧化和脫羧反應(yīng)； 含硫氨基酸對輻射更敏感，硫成分會被氧化產(chǎn)生H2S、單質(zhì)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?nèi)芤褐械姆€(wěn)定性。,（二）電離輻射對蛋白質(zhì)與氨基酸的影響,對蛋白質(zhì)的影響 輻射加工所用劑量范圍內(nèi)，對蛋白質(zhì)影響一般很小，并且對不同蛋白質(zhì)的影響幾乎一樣； 食品中的蛋白質(zhì)比純粹蛋白質(zhì)樣品更不易被輻照所影響； 蛋白質(zhì)輻照后可發(fā)生輻射交聯(lián)、輻射降解、結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)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(fēng)味的降低。,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

10、，因此輻照處理前可采用其他方法進行滅酶。,在輻射過程中發(fā)生的變化主要是降解作用和輻解產(chǎn)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(chǎn)物非常多。 糖類對輻照處理是相當(dāng)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(zhì)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,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(yīng)通常生成鏈烯。 有O2存在時繼續(xù)發(fā)生自動氧化反應(yīng)，與無輻照時的自動氧化反應(yīng)類似； 無O2存在則發(fā)生非自動氧化性的輻射分解，產(chǎn)生H2、CO、CO2、烴和醛。 采用降低輻照溫度、添加天然抗

11、氧化劑及氣調(diào)（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,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(fù)雜體系中的穩(wěn)定性比在單純?nèi)芤褐蟹€(wěn)定性高（營養(yǎng)成分交叉保護）； 維生素?fù)p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的輻照損失。,（五）輻射對維生素的影響,2.5 食品輻照的生物學(xué)效應(yīng),電離輻射對微生物的直接作用,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(nèi)的活性物質(zhì)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,病毒 一般采用加熱和輻照

12、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。,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） 35 kGy 致死 0.20.3 kGy 抑制生長 0.12 kGy 不育,（二）電離輻射對蟲類的作用,干擾乙烯合成，抑制高峰期的出現(xiàn)； 改變果蔬的呼吸率，防止老化； 使水果中的化學(xué)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,2.6 食品輻射保藏的機

13、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(nèi)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。,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(nèi)發(fā)生變化的分子、原子占食品分子的極少數(shù)。 分子的微小變化，都可能導(dǎo)致生物酶的失活，生理生化反應(yīng)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

14、非常緩慢，因此能發(fā)生變化的極少數(shù)分子對食品產(chǎn)生的影響很小，有的幾乎不產(chǎn)生影響。,3 輻射在食品保藏中的應(yīng)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110kGy之間） 殺菌、防腐；延長保藏期；改良食品的工藝品質(zhì)。 輻射商業(yè)殺菌（Radappertization） 高劑量照射（平均輻射劑量在1050kGy之間） 香料、調(diào)味品的商業(yè)殺菌。,食品輻射保藏的工藝流程,典型食品輻照工藝,4 輻照食品的包裝,目的 調(diào)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。,5 輻射食品的安全性,放射性