(精品)第七章食品的辐射保藏

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第七章 食品辐射保藏,第一节 概述,一、食品辐射保藏的定义及其特点,食品辐射保藏,是利用原子能射线的辐射能量照射食品或原材料，进行杀菌、杀虫、消毒、防霉等加工处理，抑制根类食物的发芽和延迟新鲜食物生理过程的成熟发展，以达到延长食品保藏期的方法和技术。,所用原子能射线主要有,射线或电子加速器产生的低,l0MeV,的电子束，这种技术又称为食品辐照,(,Food irradiation,),技术。经过这种技术处理的食品就称为辐照食品，在我国,辐照食品卫生管理办法,附则中定义：辐照食品是指用钴,-60,、铯,-137,产生的,射线或电子加速器产生的低于,l0MeV,电子束照射加工保藏的食品。,食品辐照已成为一种新型、有效的食品保藏技术，与传统的加工保藏技术如加热杀菌、化学防腐、冷冻、干藏等相比，辐照技术有其优越性。,与,加热杀菌保藏,技术相比，辐照处理过程食品内部温度不会增加或变化很小，故有,“冷杀菌”,之称，而且辐照可以在常温或低温下进行，因此，经适当辐照处理的食品可保持原有色、香、味和质构，有利于维持食品的质量。,与食品,冷冻保藏,等方法相比，辐照保藏方法节约能源。据国际原子能组织,(,IAEA,),报告，冷藏食品耗能,324 MJ/t,，巴氏消毒能耗,828 MJ/t,，热杀菌能耗,1080 MJ/t,，辐照灭菌只需要,22.68 MJ/t,，辐照巴氏灭菌能耗仅,2.74 MJ/t,。冷藏法保藏马铃薯,(,防止发芽,),300 d,，能耗,1080 MJ/t,；而马铃薯经辐照后常温保存，能耗为,67.4MJ/t,，仅为冷藏的,6%,。,与,化学保藏法,相比，辐照过的食品不会留下何残留物，是一个物理加工过程，而传统的化学防腐保藏技术面临着残留物及对环境的危害问题。,此外，辐照技术的另一个特点就是射线,(,如,射线,),的,穿透力强,，可以在包装下及不解冻情况下辐照食品，可杀灭深藏在食品内部的害虫、寄生虫和微生物。因此，它被大量应用于海关对进口物品,(,食物、衣物等用品,),的防疫处理，以确保进口物品不携带有害生物进入国门。还可与冷冻保藏技术等配合使用，使食品保藏更加完善，这是其他保藏方法所不可比拟的。,但食品辐照作为一种物理加工过程也有其缺点，如需要较大投资及专门设备来产生辐射线,(,辐射源,),，并需要提供安全防护措施，以保证辐射线不泄露；对不同产品及不同辐照目的要选择控制好合适的辐照剂量，才能获得最佳的经济效益和社会效益。由于各国的历史、生活习惯及法规差异，目前世界各国允许辐照的食品种类仍差别较大，多数国家要求辐照食品在标签上要加以特别标注。,二、国内外辐照保藏的研究进展,食品辐照技术的发展始于,20,世纪。早在,伦琴,(,Roentgen,),宣布发现,X,射线的第二年,(,1896,年,),，,明克,(,Minck,),就提出了,X,射线对细菌的作用与实际应用的问题，经实验证实,X,射线对原生虫有致死作用。,1921,年,斯彻瓦特日,(,Schwatz,),使用,X,射线杀死肉中的旋毛虫,(,trichinella,spiralis,),并获得美国专利。,1930,年,乌斯特,(,Wust,),证实,“所有食品包装在密封金属罐中，再用强力伦琴射线照射可杀灭所有细菌”,，并获得法国专利。,第二次世界大战结束后，随着放射性同位素的大量应用和电子加速器等机械辐射源的问世，促进了射线处理食品的发展，开始把辐照保藏食品看作是和平利用原子能的一个重要方向。在比较短的时间内，食品辐照研究的深入程度是传统食品加工保藏方法所无法比拟的。,美国、前苏联、前联邦德国、日本、法国、加拿大、意大利、西班牙、比利时、芬兰、丹麦、瑞士等国家都投入大量的人力、物力进行过食品辐照应用的研究，辐照食品的安全性也是几十年来食品辐照研究中研究最深入的内容。,美国,是世界上对辐照食品研究最深入的国家之一。在,20,世纪,50,年代，大量的辐照食品报告来自美国政府。,1953,年，美国,艾森豪威尔,(,Eisehower,),强调美国的外交政策是,“原子能为和平”,，促使美国军方深入研究食品辐照。到,1957,年研究开始进入高潮，由陆军司令部特种部队负责组织，,90,个大学、政府与工业部门参加的一项为期,5,年的辐照食品研究计划启动，参与研究的实验室超过,77,个，政府每年资助,600,万美元。,1960,年，美国已有辐照食品在军队试用，并对辐照食品进行了长达,10,年的安全性试验。,1963,年，在美国军方,Natick,实验室举行首次辐照食品国际会议，联合国粮农组织,(,FAO,),也开始筹建国际食品辐射计划顾问委员会，使辐照食品成为国际上共同研究的项目，各国也陆续批准辐照用于食品加工。,前苏联,最早允许,60,Co,用于抑制马铃薯发芽,(,0.l,kGy,),、谷类杀菌,(,0.3,kGy,),；其次是,加拿大,，,1960,年允许,60,Co,(,0.l,kGy,),用于抑制马铃薯发芽，同时也是,60,Co,辐照装置输出的强国，,1965,年就建立起世界最大的马铃薯辐照工厂。,为了加强食品辐照研究工作的国际性合作，,l970,年联合国粮农组织,(,FAO,),/,国际原子能机构,(,IAEA,),/,世界卫生组织,(,WHO,),的专家在日内瓦会议上确立食品辐照领域的国际计划,(,The,lnternational,Project in the Field of Food Irradiation,，简称,IFIP,),，并在,1976,年举行的会议上对几种辐照食品的安全性进行评定，认为五种辐照产品,(,即,马铃薯,、,小麦,、,鸡肉,、,木瓜,和,草莓,),是绝对安全的。会议认为食品辐照是一种物理加工过程，而不是化学添加剂；只要证明辐照食品安全无毒害以后，与其营养构成类似的食品，也可以可靠地推断它是安全的；同一食品高剂量辐照是安全的，可以推断低剂量辐照也是安全的。,1979,年,国际食品法典委员会,(,CAC,),推荐用于食品辐照的设备操作规范,(,CAC/RCPl9-179,，,rev.l-1983,),，经过讨论与修订，,1983,年形成,食品辐照加工的国际标准,(,CODEXSTANl06-1983,),，规定食品辐照加工的平均吸收剂量不得超过,l0kGy,。,1980,年,FAO/IAEA/WHO,的会议也认为，受辐照食品平均吸收剂量达到,l0kGy,，没有毒性危害，不存在特别的营养和微生物问题，没必要再进行毒性试验。,1984,年，在,FAO/IAEA/WHO,的支持下，,FAO/IAEA,核技术在食品与农业中的应用委员会下成立了,食品辐照的国际咨询小组,(,ICGFI,),，该组织是由专家、政府代表等组成的国际组织，其主要功能是对食品辐照的发展作总的评论，绐成员国和组织提供食品辐照应用的咨询，通过,FAO/IAEA/WHO,专家委员会,(,JECFI,),、,CAC,提供发布食品辐照信息。,经过大量的科学研究，,1998,年,ICGFI,第,15,次会议建议按照,HACCP,原理修订,CAC,标准中食品辐照加工的平均吸收剂量,l0,kGy,的限制。第二年,WHO,技术研究报告提出只要食品在,GMP,下辐照，食品辐照剂量无必要限制。在食品添加剂与污染法规委员会,(,CCFAC,),第,31,次会议上，也同意,FAO/WHO/IAEA,关于,l0kGy,以上剂量辐照食品是安全与营养的结论。,2001,年,3,月,食品添加剂与污染委员会,(,CCFAC,),建议将食品辐照设备操作规范法规改为,食品辐照加工操作推荐性国际法规,(,Recommended International Code of Practice for Radiation Processing of Food,，即,RICPRP,),。此后，,CAC,相继提出辐照食品的通用标准及法规，为食品辐照技术应用及辐照食品进入国际市场建立了国际性的法规。,到,20,世纪,80,年代初，全世界有,70,多个国家在进行食品辐照的研究与开发，已有,80,多种辐照食品和近百种辐照调味品投放市场。而现在已有比利时、菲律宾、智利、匈牙利、挪威、孟加拉国、中国、南斯拉夫、巴西、丹麦、叙利亚、泰国、阿根廷、古巴、芬兰、印尼、韩国、以色列、波兰、墨西哥、巴基斯坦、越南、伊朗、印度、英国等,38,个国家批准允许一种以上辐照食品商业化，超过,40,多个国家允许辐照食品国际贸易，已有,224,种辐照食品建立了标准。,其中马铃薯、洋葱、大蒜、冻虾、调味品等十几种已经实现大型商业化；辐照抑制马铃薯发芽，有,28,个国家获得批准；洋葱、天然香料等也是有,29,个国家获批准食用的产品。其他获批准食用的产品有鳕鱼片、虾、去内脏禽肉、谷类、面粉、芒果、草莓、蘑菇、芦笋、大蒜等新鲜果蔬、调味品等品种。批准辐照食品最多的国家是,前苏联,和,荷兰,，其次是加拿大、保加利亚、匈牙利等。,近年来，世界各国食品辐照研究和发展的总趋势是向,实用化,和,商业化,发展。据美国统计，,1978,年，世界用于辐照消毒灭菌的,60,Co,工厂有,80,家,(,其中,60,家用于医疗消毒,),，,1984,年发展至,120,家，到,1988,年已达,182,家，全世界辐照食品产量约,50,万吨。,欧洲、加拿大等注重于热带水果、蔬菜、水产品等的低剂量辐照；以亚洲热带地区为中心的各国将鱼类和鱼类制品的辐照也作为国际原子能机构的地区性规划,(,简称,RPF,),进行大力研究，以延长鲜鱼和加工鱼,(,干鱼、腌鱼、烧鱼,),的保质期；,发展中国家对物产丰富而又易于腐败和霉烂食物,(,如粮食,),的辐照研究也极为重视；而美国一直重视高剂量辐照肉及肉类制品的卫生安全性研究，,1995,年,8,月,3,日大于,44kGy,剂量辐照冷冻的包装肉已批准用于太空食品。,我国自,1958,年,开始食品辐照的研究工作。,20,世纪,70,年代中期在四川、天津、河南、北京、上海、东北地区、湖南、广东等地相继进行辐照保藏食品的研究，辐照品种有肉类、水产品、水果、干果、蔬菜、粮食、蛋类等。,到了,20,世纪,80,年代，我国食品辐照已进入一定规模的生产阶段。,1984,年，国家卫生部颁布批准马铃薯、洋葱、大蒜、大米、蘑菇、花生仁、香肠辐照食品的卫生标准，随后又批准了扒鸡、花粉、果脯、生杏仁、番茄、猪肉、荔枝、薯干酒、熟肉制品的辐照卫生标准；,1997,年批准了豆类、谷类及其制品、干果果脯类、熟畜禽肉类、冷冻包装畜禽肉类、香辛料类、新鲜水果蔬菜类辐照卫生标准，基木覆盖了绝大部分食品，年辐照量已达,10,万吨。,我国现有,30,多个省、市、自治区具有,60,Co,辐照装置。到,20,世纪,90,年代初，我国建成辐照装置近,150,多台，其中设计装机能量,1.1110,16,Bq,以上的装置超过,50,座。食品辐照不仅用于保藏、防疫、医疗等目的，而且已用于提高产品质量等加工目的。,第二节 辐照的基本概念,一、放射性同位素与辐射,一个原子具有一个带正电荷的原子核，核外围有电子壳。原子核内含有质子与中子，质子和中子的总和就等于质量数。质子带正电荷，中子不带电荷。一种元素的原子中的中子数并不完全相同，若原子具有同一质子数而中子数不同就称为同一元素的,同位素,。在低质子数的天然同位素中,(,除正常的氢以外,),，中子数和质子数大致相等，往往是稳定的。,而有些同位素，其质子数和中子数差异较大，其原子核是不稳定的，它们按照一定的规律,(,指数规律,),衰变。自然界存在着一些天然的不稳定同位素，也有一些不稳定同位素是利用原子反应堆或粒子加速器等人工制造的。不稳定同位素衰变过程中伴有各种射线产生，这些不稳定同位素称为,放射性同位素,。,放射性同位素能放射出,、,(,及,),和,射线，其过程称为,辐射,。,射线,(,或称,粒子,),是从原子核中射出带正电的高速粒子流,(,带正电荷原子核,),，,射线的动能可达几兆电子伏特以上，但由于,粒子质量比电子大得多，通过物质时极容易使其中原子电离而损失能量，所以它穿透物质的能力很小，易为薄层物质,(,如一片纸,),所阻挡。,射线,是从原子核中射出的高速电子流,(,或正电子流,),，其电子的动能可达几兆电子伏特以上。由于电子的质量小，速度大，通过物质时不使其中的原子电离，所以它的能量损失较慢，穿透物质的本领比,射线强得多，但仍无法穿透铅片。,射线,是波长非常短,(,波长,0.001,1.000 nm,),的电磁波束,(,或称光子流,),，它是原子核从高能态跃迁到低能态时放射出的一种光子流。,射线的能量可高达几十万电子伏特以上，穿透物质的能力很强,(,可穿透一块铅,),，但其电离能力较,、,射线小。,、,、,等射线辐射的结果能使被辐射,(,辐照,),物质产生电离作用，因此常称为,电离辐射,。,放射性同位素原子核的衰变规律与外界的温度、压力等因素无关，取决于,原子核内部的性质,。不同的放射性同位素，其半衰期可以相差很大，有的长达几十亿年，有的仅为几十万分之一秒。用作食品辐射源的,60,Co,半衰期为,5.27,年,，,137,Cs,为,30,年,。半衰期越短的放射性同位素衰变的越快，即在单位时间内放射出的射线越多。,二、辐照量单位与剂量测量,(,一,),放射性强度,放射性强度，也称放射性活度，是度量放射性强弱的物理量。曾采用的单位有,居里,(,Curie,，简写,Ci,),、,贝可勒尔,(,Becqurel,，简写,Bq,),和,克镭当量,。,若放射性同位素每秒有,3.710,10,次核衰变，则它的放射性强度为,lCi,。实验测定，,1g,镭,1s,就有,3.7l10,10,个原子核衰变。此外，放射线强度也可用,mCi,或,Ci,表示。,1974,年国际辐射单位与测量委员会,(,ICRU,),提议，并经第,15,次国际度量衡大会,(,CG-PM,),批准，放射性强度单位改为贝可,(,Bq,),，,1Bq,表示放射性同位素,1s,有一个原子核衰即：,l,Bq,=ls,-1,=2.703l0,-11,Ci,放射,射线的放射性同位素,(,即,辐射源,),和,1g,镭,(,密封在,0.5mm,厚铂滤片内,),在同样条件下所起的电离作用相等时，其放射性强度就称为,l,克镭当量,(,或是,1000,毫克镭当量,),。,(,二,),照射量,照射量,(,exposure,),是用来度量,X,射线或,射线在空气中电离能力的物理量，以往使用的单位为伦琴,(,Roentgen,，简写,R,),，现改为,SI,单位库仑,/,千克,(,C/kg,),，,lR,=2.5810,-4,C/kg,。,在标准状态下,(,1.01310,5,Pa,，,0,),，,lcm,3,的干燥空气,(,0.001293g,),在,X,射线下或,射线照射下，生成正负离子电荷分别为,1,静电单位,(,e.s.u,),时的照射量即为,lR,。一个单一电荷离子的电量为,4.8010,-10,esu,，所以，,lR,能使,lcm,3,的空气产生,2.0810,9,离子对。,(,三,),吸收剂量,1.,吸收剂量单位,在辐射源的辐射场内单位质量被照射物质所吸收的射线的能量称为,吸收剂量,，其单位曾为拉德,(,rad,),，现为,戈瑞,(,Gray,，简称,Gy,),。,lg,任何物质若吸收射线的能量为,100 erg,或,6.2410,l3,eV,，则吸收剂量为,lrad,，即：,1rad=l00 erg/g=6.2410,l3,eV/g,国际单位制所采用的吸收剂量单位为戈瑞,(,Gy,),，戈瑞与拉德的关系是：,1,Gy,=l00,rad,=l J/kg,2.,吸收剂量的测量,食品辐照过程物质吸收剂量是将,剂量计,暴露于辐射线之下而测得的，然后从剂量计所吸收的剂量来计算被食品所吸收的剂量。常用的剂量测量体系有,量热计,、,液体或固体化学剂量 计,及,目视剂量标签,。,为了保证食品辐照过程获得均匀的定量的辐照剂量,(,吸收剂量,),，便于对食品辐照装置系统进行准确可靠的剂量监测，确保全国吸收剂量量值准确一致，目前我国已建立起,吸收剂量基准,、,传递标准剂量测量体系,和,常规剂量计,等剂量测量体系。,(,1,),国家基准,在食品辐照处理中，吸收剂量测量国家基准采用,Fricke,剂量计,(,以硫酸亚铁剂量计,),。它是目前直接复现水中电离辐射吸收剂量单位,(,Gy,),最有效的绝对测量方法。原联邦德国联邦物理技术研究院,(PTB),、美国国家标准局,(NBS),等亦用它作为国家基准。,由于辐射导致电离作用，使亚铁离子,(Fe,2+,),被氧化为高铁离子,(Fe,3+,),引起溶液吸光度增加,(,在波长,305 nm,附近的吸收峰,),。比较硫酸亚铁溶液的吸光度变化，可计算出剂量计中吸收的剂量。为了保证剂量计的准确性，我国已制成吸收剂量范围为,0.01,0.40,kGy,的基准剂量计，供校准各类剂量计和刻度辐射场。,(,2,),国家传递标准剂量测量体系,国家传递标准剂量测量体系,是指能在国家计量实验室和用户之间可靠地传递吸收剂量量值，便于邮寄比对，校准常规剂量计和刻度辐射场，并易于被国家基准校准的测量体系。,该体系有,明确,的辐射反应机制，稳定性能,良好,，有,较高,的复现性和准确度，剂量范围宽；其响应与能量、剂量率和环境条件无关；其辐照能量吸收特性与水等效，系统不确定度可以修正。常用的有丙氨酸,/ESR,剂量计,(,属自由基型固体剂量计,),、硫酸铈,-,亚铈剂量计、重铬酸钾,(,银,)-,高氯酸剂量计和重铬酸银剂量计等。,(,3,),常规剂量计,这类剂量计属相对测量剂量计，必须经国家基准或传递标准剂量计进行校准，主要用于食品辐照处理现场辐照物品的日常剂量监测。主要是一些无色与染色塑料薄膜，利用其辐照后变色,(,着色剂,),的性能测定剂量，如无色透明或红色有机玻璃片,(,聚甲基丙烯酸甲酯,),、三醋酸纤维素以及基质为尼龙或,PVC,的含有隐色染料的辐照显色薄膜等。此外，也有人试用生物剂量测定法，根据细菌等培养物的辐照损伤,(,杀菌效果,),求出吸收剂量。,三、辐射源与食品辐照装置,食品的辐照装置包括,辐射源,、,防护设备,、,输送系统,和,自动控制系统与安全系统,。,(,一,),辐射源,辐射源是食品辐照处理的核心部分，辐射源有,人工放射性同位素,和,电子加速器,。按食品辐照加工通用标准,(CDDEX STAN l06-1983),，可以用于离子辐照源的有来自,60,Co,或,137,Cs,的,射线、,X,射线,(,能级,5 MeV,),、加速电子,(,能级,l0 MeV),。,(,二,),防护设备,辐射对人体的危害作用有两种途径：一种是,外照射,，即辐射源在人体外部照射；另一种是,内照射,，放射性物质通过呼吸道、食道、皮肤或伤口侵入人体，射线在人体内照射。食品辐照一般使用的是严格密封在不锈钢中的,60,Co,辐射源和电子加速器，辐照对人体的危害主要是,外辐射,造成的。,电离辐射对人体的作用有,物理,、,化学,和,生物,三种效应，在短期内受到很大剂量辐射时，会产生急性放射病，长期受小剂量辐射会产生慢性病。人体对辐射有一定的适应能力和抵御能力，目前一般规定全身每年最大允许剂量值为,510,-2,Sv,(,相当于,0.00lSv/,周,),。,为了防止射线伤害辐射源附近的工作人员和其他生物，必须对辐射源和射线进行严格的,屏蔽,，最常用的屏蔽材料是,铅,、,铁,、,混凝土,和,水,。,(,三,),输送与安全系统,工业用食品辐照装置是以辐射源为核心，并配有严格的安全防护设施和自动输送、报警系统。食品辐照采用的设备应有权威管理部门审批，符合安全、卫生、有效的要求，符合国际操作规范,(,CAC/RCP 19-179,，,rev.1-1983,),。,所有的运转设备、自动控制、报警与安全系统必须组合得极其严密。如在,60,Co,辐射装置中，一旦正常操作中断，有相应的机械、电器、自动与手动,应急措施,，使辐射源能退回到安全储存位置。只有在完成某些,安全操作手续,，确保辐照室不再有任何射线时，工作人员才能进入辐照室。,第三节 食品辐照保藏原理,辐照保藏食品的原理与射线照射时引起食品及食品中的微生物、昆虫等发生一系列物理化学反应有关，这些反应称为,辐照效应,，主要有,化学效应,和,生物学效应,。,一、食品辐照的化学效应,电离辐射穿透食品物料的程度取决于食 品的性质和辐射的特性。,辐射作用时的效应取决于其改变分子的能力及其电离电位。,粒子一般具有较大的能力，能在它们通过物质时产生电离作用。能级较高的电子束具有较高的穿透深度并能沿着其径迹,(,比能量低的电子束,),产生更多的变更分子和电离作用。,离子对的形成、游离基、游离基与其他分子的反应、游离基的重新组合以及在空气中辐照食品时由于臭氧和氮的氧化物的影响，都足以使食品产生化学变化。,其,在食品辐射保藏中会产生,直接作用,和,间接作用,，二者均可使微生物和酶钝化。,(,一,),直接作用,生物学家提出了射线与基质直接碰撞的,靶理论,，认为辐照作用主要是由于这种,直接碰撞,引起的。,由电离辐射使食品产生各种粒子、离子及质子的基本过程有：,初级辐射,，是使物质形成离子、激发态分子或分子碎片。,次级辐射,是使初级辐射的产物相互作用，生成与原始物质不同的化合物。,初级辐射一般,无特殊条件,，而次级辐射与,温度,等其它条件有关。,(,二,),间接作用,在稀溶液中或含水的食品中，水分也会因辐照而产生间接的氧化还原反应。,首先，水分子接受辐射后的最终产物是氢和过氧化氢等。,过氧化氢是一种强氧化剂 ，容易使食品发生间接的氧化还原反应。,水分子接受辐射后产生氢和过氧化氢反应的可能途径如下：,(,三,),约束间接作用的途径,为了减少食品在辐照过程中的变化，人们研究了约束间接作用的途径，以减少游离基的影响。其主要方法有：,在冻结状态下辐射；,在真空中或在惰性气体环境中辐射；,添加游离基的接受体,。,(,四,),辐射对食品成分的影响,氨基酸和蛋白质,酶,糖类,脂类,维生素,1,、氨基酸和蛋白质,氨基酸经辐射后，可鉴定的生成物及生成物的数量都因氨基酸的,种类,、,辐射剂量,、,氧,和,水分,等因素的存在与否而发生变化。,蛋白质随着辐射剂量的不同，会因巯基氧化、脱氨基、脱羧、芳香族和杂环氨基酸游离基氧化等而引起其一级、二级和三级结构发生变化，导致分子变性，发生凝聚、粘度下降和溶解度降低、蛋白质的电泳性质及吸收光谱等变化。蛋白质经辐射存在大分子裂解以及小分子聚结现象。,检测：可用,电子自旋共振,的方法来测定。, 以甘氨酸为例，经辐照后就可得到氢、二氧化碳、氨、甲胺、乙酸、甲酸、乙醛酸和甲醛。, 如果是赖氨酸之类的二氨基一元羧酸，经辐照后，除生成多羟基胺外，还可生成,-,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经氧化脱氨反应，除生成,-,氧代戊二酸外，还可生成氨基酸、有机酸、氨和甲醛。, 具有巯基或二硫基的含硫氨基酸对射线的敏感性极强，经辐照后，会因含硫部分氧化和游离基反应而发生分解，产生,H,2,S,。,2,、酶,酶的主要组分是蛋白质,，所以一般认为辐射对酶,的影响基本与蛋白质的情况相似，如,变性作用,等。,酶还会因有,SH,基团的存在而增加它对辐射的敏感性。介质的,pH,值及其含氧量对某些酶也起很大的作用，例如辐射干燥胰蛋白酶时，在有氧状态下，极易钝化，并可能有过氧化物形成。,3,、碳水化合物,稀释的单糖溶液有初级和次级的辐射效应，起氧化作用和裂解反应的产物主要视,单糖的性质,，如葡萄糖受辐射后会产生葡萄糖醛酸、葡萄糖酸、葡萄糖二酸、乙二醛、甲醛及二羟丙酮等。,低聚糖经辐照可成为单糖，最后产物与单糖辐射相同。,多聚糖的辐射如淀粉、纤维素等可被降解成葡萄糖、麦芽糖、糊精等。,在植物组织中的,果胶质,亦有解聚现象，使组织变软。,动物组织中的,糖原,也会由于辐射而断裂成小分子。,4,、脂类,辐射对脂类所产生的影响可分为以下三个方面：,整个理化性质发生变化；,受辐射感应而发生自动氧化变化；,发生非自动氧化性的辐射分解。,辐射脂类的主要作用是在脂肪酸长链中,C,C,键外断裂，而产生正烷类。,辐照可促使脂类的,自动氧化,，当辐照时及辐照后有氧存在时，其促进作用就更显著，从而促使了游离基的生成，使氢过氧化物及抗氧化物质的分解反应加快，并生成醛、醛酯、含氧酸、乙醇、酮等十多种分解产物。, 脂肪酸酯和某些天然脂肪,(,猪油、橄榄油,),在受到,50kGy,以下的剂量照射时，品质变化极小。但是另一些脂类则成为辐照食品中异臭的发生源。, 饱和的脂类在无氧状态下辐照时，会发生非自动氧化性分解反应，产生,H,2,、,CO,、,CO,2,、碳氢化合物、醛和高分子化合物。, 不饱和脂肪酸经辐照后也会生成与饱和脂肪酸相类似的物质，其生成的碳氢化合物为链烯烃、二烯烃和二聚物形成的酸。, 磷脂类的辐照分解物也是碳氢化合物类、醛类和酯类。,5,、维生素,维生素是食品中重要的微量营养物质,，许多食品在加工保藏过程中造成了维生素的损失。因此，维生素也是考查辐射效应的一种很好的物质。,纯维生素溶液对辐射很敏感，若在食品中与其他物质复合存在，其敏感性就降低。,二、食品辐照的生物学效应,电离辐射可以引起生物有机体的组织及生理发生各种变化，使新陈代谢受到影响。,食品辐照的生物学效应也与生成的游离基和离子有关，从而影响机体的新陈代谢。,从食品保藏的角度来说，就是利用电离辐射的直接作用和间接作用，杀虫、杀菌、防霉、调节生理生化反应等效应来保藏食品。,(,一,),微生物,直接效应,：指微生物接受辐射后本身发生的反应，可使微生物死亡。,A,.,细胞内蛋白质、,DNA,受损，即,DNA,分子碱基发生分解或氢键断裂等，由于,DNA,分子本身受到损伤而致使细胞死亡,直接击中学说,。,B,.,细胞内膜受损，膜由蛋白质和磷脂组成，这些分子的断裂造成细胞膜泄漏，酶释放出来，酶功能紊乱，干扰微生物代谢，使新陈代谢中断，从而使微生物死亡 。,间接效应,：来自被激活的,水分子,或电离的,游离基,。,当水分子被激活和电离后，成为游离基，起氧化还原作用，这些激活的水分子就与微生物内的生理活性物质相互作用，从而使细胞生理机能受到影响。,(,二,),昆虫,辐射对昆虫的效应与其组成细胞的效应密切相关。,对于昆虫细胞来说，辐射敏感性与它们的生殖活性成正比，与它们的分化程度成反比。,处于幼虫期的昆虫对辐射比较敏感，成虫细胞对射线的敏感性较小，高剂量才能使成虫致死，但是成虫的性腺细胞对辐射敏感。因此，低剂量可造成绝育或引起遗传上的紊乱。,成年前的昆虫经辐射可产生不育；辐照过的卵可以发育成幼虫，但不能发育成蛹；照射的蛹可发展为成虫，但成虫不育。,辐射对昆虫总的损伤作用,致死、,“击倒”,（貌似死亡，随后恢复）、寿命缩短、推迟换羽、不育、减少卵的孵化、延迟发育、减少进食量和抑制呼吸。,这些作用都是在一定剂量水平下发生的，而在其它剂量下，甚至可能出现相反的效应，如延长寿命、增加产卵、增进卵的孵化和促进呼吸。,寄生虫,辐射可使寄生虫不育或死亡。,猪肉内旋毛虫：不育剂量,0.12KGy,，死亡剂量,7.5KGy,。,牛肉绦虫：致死,3.0-5.0KGy,。,(,三,),植物,辐射主要应用在植物性食品,(,主要是水果和蔬菜,),，主要作用有：,抑制块茎、鳞茎类发芽；,调节呼吸和后熟；,不论是跃变型,或非跃变型果实，辐射,都会对,乙烯的产量有瞬时性的促进作用，但随后减弱；,组织褐变：酶褐变。,水果,对于有呼吸跃变期的水果，在其呼吸率达到最小值时是辐射处理的关键时刻，在此时辐射能抑制其后熟期，主要是能改变体内乙烯的生产率从而影响其生理活动。,能使化学成分发生变化，如维生素,C,的破坏、原果胶变成果胶及果胶酸盐、纤维素及淀粉的降解、某些酸的破坏及色素的变化等。,蔬菜,辐射可影响新鲜蔬菜的代谢反应，其效果与剂量有关，如可改变蔬菜的呼吸率、防止老化、改变化学成分等。,根菜类如土豆、洋葱等辐射后可抑制发芽，在光照下皮层也不发绿，但剂量过高，会腐烂。,对蘑菇可防止开伞，延迟后熟。,一、应用于食品上的辐射类型,按照所要达到的目的，把应用于食品上的辐射分为三大类：,辐射阿氏杀菌,辐射巴氏杀菌,辐射耐贮杀菌,第四节 辐照在食品保藏中的应用,1,、辐射阿氏杀菌,(radappertization),此杀菌也称商业性杀菌，所使用的辐射剂量（,1050kGy,）。,可以使食品中的微生物数量减少到零或有限个数。最好配合低温贮藏，否则会引起风味、色泽和组织的变化。,常用于肉类和香料调味品的消毒。,2,、辐照巴氏杀菌,(,radicidation),利用辐照对食品进行消毒与防腐，称为辐照巴氏杀菌，剂量范围为,510kGy,。,主要作用：杀灭除病毒以外的,无芽孢病原细菌,，主要是沙门氏菌以及腐败微生物，保证食品室温保藏的货架稳定性。,3,、辐射耐贮杀菌,(,radurization),可提高食品的贮藏性，降低腐败菌的原发菌数，并延长新鲜食品的后熟期及保藏期。,主要用于抑制发芽、延迟生理过程、杀虫（有害昆虫、寄生虫）等方面。,所用剂量在,15,kGy,。,二、剂量的选择与决定因素,凡辐射处理的目的是为了保藏食品时，剂量的选择必须考虑处理后食品的安全性和卫生。,剂量的决定因素：,食品对感官质量受损坏的耐受性；,微生物耐受性；,酶的耐受性；,辐射费用等因素。,(,一,),食品的耐辐射性,食品的化学成分、物理结构在质量被受损坏之前，所能接受的变化程度不相同。,天然食品的化学成分、物理结构即使是同一种类型，甚至是同一品种，也有较大差异。,(,二,),微生物对辐射的敏感性,某种微生物对辐射的敏感性，通常以每杀死,90%,微生物所需要的,戈瑞数,来表示，即残存微生物下降到原数的,10%,所需要的剂量，并用,D,10,值表示：,其中：,N,0,表示最初的微生物数；,N,表示使用,D,剂量后残留的微生物数；,D,表示初期剂量；,D,10,表示微生物残存数减到原数的,10%,时的剂量。,微生物对辐射的敏感性,:,一般来说,G,-,G,+,酵母,霉菌,(,敏感度,),;,病毒,:,通常使用高达,30KGy,的剂量才能抑制。,假定有肉毒梭状芽孢杆菌存在，必须使用足以消灭肉毒梭状芽孢杆菌的辐射剂量。,(,三,),酶的耐辐射性,在食品中发现的酶，一般比微生物更能耐受电离辐射。,凡求稳定贮藏而要把酶破坏的食品，只靠辐射处理是不适宜的。,酶容易被热和某些化合物所钝化，,74,左右的温度维持几分钟即有效。将破坏微生物的辐射与热处理综合进行，更加有效。,(,四,),辐射费用,用较强的辐射源或使食品较长时间露置于较弱的辐射下,(,以获得较高的剂量,),，会使加工费用增高。,低剂量辐射处理目前已经能使冷冻水产品、水果和蔬菜的正常贮藏期从几天延长到几个星期，且每吨的辐射费用仅,50,85,元。,三、辐射工艺流程,四、辐照食品的包装,在食品辐射保藏中，一般采用的辐射剂量较低，因此，比较好的辐射包装材料有玻璃纸、人造纤维、聚乙烯膜、聚氯乙烯膜、尼龙、复合薄膜、玻璃容器及金属容器等。,五、辐照时期,一般产品收获或加工后要尽可能快地辐照。放置的时间越长，辐照效果越差。,为延长休眠期、抑制发芽，在生理休眠期结束前辐照，比延迟或刚收获后进行辐照的效果好。,为使后熟过程变慢，应该在临近跃变期时辐照。,六、,影响食品辐照的因素,pH,食品的化学成分,照射时的环境温度,氧的含量,含水量,1,、温度,辐射杀菌中，在接近常温的范围内，温度对杀菌效果的影响不大，如：,X-,射线对大肠埃希氏杆菌,(,E. Coli,),在,0,30,范围内无影响；,-,射线对肉毒梭状芽孢杆菌,(,Cl. Botulinum,),在,0,65,范围内无影响。,在,0,以下的低温进行辐照结果表现各不相同。,凝结芽孢杆菌和生芽孢梭状芽孢杆菌的芽孢无论是在冻结还为冻结状态进行辐照，其结果没有差异。,在,0,-,196,范围内，用,X-,射线对大肠埃希氏杆菌、,-,射线对肉毒梭状芽孢杆菌进行辐照，温度越低，其抗辐射性越强。,一般认为，在冰点以下辐射不产生间接作用或间接作用不显著，因此抗辐射性会增强。但是当冻结工艺控制不当时，由于细胞膜受损，微生物对辐射的敏感性也会增强。,肉类食品在高剂量照射情况下会引起的物理变化和化学变化，产生一种特殊的,“辐射味”,。在低温条件下辐照，可以减少辐射时产生的游离基的活性，减少食品成分的破坏,(,断裂和分解,),以及,防止食品成分的氧化，这样减少了辐射味的产生。,对于肉类、禽类等含蛋白质较丰富的动物性食品，辐射处理最好在,低温,下进行，这样可以有效地保证质量。,辐照前后的工艺过程中所进行的热处理对辐射杀菌也有着重要的意义,，热处理的目的是,破坏酶,。,2,、氧的含量,辐照时射线可以使空气中的氧电离，形成氧化性很强的臭氧。, 对于蛋白质和脂肪含量较高的鱼类和肉类食品，空气中氧的存在将会造成一定的氧化作用；, 对于水果、蔬菜之类需低剂量辐照处理的食品来说，虽然辐射氧化并不是主要作用，但也可以采用小包装或密封包装，防止二次污染，同时形成低氧环境，使后熟变慢。另外为防止,Vc,损失可在充氮环境中进行辐照处理。,辐射处理时有无分子态氧存在对杀菌效果有着显著的影响。,一般情况下，杀菌效果因氧的存在而增强，如大肠埃希氏杆菌、弗氏志贺氏菌和酿酒酵母。,对细菌芽孢，用,-,射线或电子束照射，空气环境下的敏感性,大于,真空和含氮环境下的敏感性。,辐射时是否需要氧，要根据辐射处理对象、性状、处理的目的和贮存环境条件等因素综合考虑来选择。,3,、含水量,在干燥状态下照射，生成的游离基因失去了水的连续相而变得不能移动，游离基等的辐射间接作用就会随之降低，因而辐射作用显著减弱。,第五节 辐照食品的卫生安全性,放射性污染和放射性物质的诱发,毒性物质的生成,微生物类发生变异的危险,对营养物质的破坏,一、放射性污染和放射性物质的诱发,大量的研究结果和理论分析都表明，辐照食品不存在放射性污染和放射性物质的诱发问题。,食品辐照是外照射，食品同辐射源不接触，不会产生污染。食品中放射能的诱发受射线种类、能量、剂量及食品中含有成分等的影响。,二、毒性物质的生成,迄今为止，在所做的大量动物实验中，即使给实验动物投以多种经过,5OkGy,剂量照射过的食品，从未发现急性毒性和慢性毒性，也没有发现有致癌物质生成。,三、微生物类发生变异的危险,1980,年，联合国粮农组织（,FAO,），国际原子能机构（,IAEA,），世界卫生组织（,WHO,）专家会议认为：在,10KGy,以内的辐射食品，不需要再进行此剂量范围的毒性试验，在微生物学和营养学上都不存在问题，可以作为,“推荐接受”,。,至今尚没有人证明辐照微生物能增加其致病性，或者被辐照的细菌增加了毒素的形成力或诱发了抗菌力。,四、对营养物质的破坏,低剂量辐照，食品的营养损失是微不足道的。,中等剂量辐照，假如在辐照和贮藏时不排除空气，可能损失一些维生素。,高剂量辐照，采用约束间接作用的措施,(,即低于冻结温度、抽真空、添加游离基接受体,),，辐照食品的蛋白质、脂肪、碳水化合物等成分的营养价值降低不大，但维生素类中对辐射敏感性强的维生素,E,、维生素,B,l,、维生素,B,6,已有损失。,