第六章食品的辐射.

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,*,*,*,第六章食品的辐射保藏,一、概述,1.定义：利用原子能射线的辐射能量照射食品、原材料进行杀菌、杀虫、消毒、防霉等加工处理，延迟食品某些生理过程的发展，达到延长食品保藏期稳定性，提高食品质量的目的的技术。,2、特点,优点：灭菌效果好，可按目的进行剂量调整。,可在常温或低温下进行，有利于维持食品质量及营养物质的保存。,具有穿透性，可在包装下及不解冻情况下照射食品，杀灭深藏在食品内部的害虫及有害微生物。,无残留、节能、易控制。,缺点：杀菌剂量不同，有时酶不能完全失活。,化学变化微量但食品可能产生不好的感官变化。,对微生物的致死量对人来说是相当大的，操作人员必须采取防护措施。,3.发展与趋势,二、辐射的基本概念,1.放射性同位素：,原子=原子核+电子-,质子+中子,同一种原子，质子相同，中子数不同称为同一元素的同位素，一般原子序数84，原子核不稳定，按照指数规律衰变。其衰变规律与外界温度、压力等因素无关，取决于原子核内部性质。,不稳定同位素衰变过程中伴有各种辐射线产生，这些不稳定同位素称为放射性同位素。,2.辐射：放射性同位素放射,射线的过程。,射线：是从原子核中射出的带正电的高速粒子流（带正电荷原子核）,特点：相对质量较大，穿透力小。,射线：是从原子核中射出的高速电子流。,特点：穿透力较射线强，但无法穿透铅片。,射线：波长非常短的（）的电磁波（光子流），是原子核从高能态跃迁到低能态时放射出的能量。,特点：穿透力极强，可穿透铅片。,3.辐射类型：,低频辐射线：（非电离辐射）：波长位于可见光左侧低频率的射线是电波、雷达波、红外线等，这些电磁波，由于波长长、能量小，仅能使物质分子产生转动或振动而产生热而显示杀菌效果，起到加热杀菌作用。,高频辐射线（电离辐射）：在可见光右侧的射线（1015HZ）如紫外线、X射线和,射线等具有使有机物分子激发或电离作用的能力，因而不产生热量而具有杀菌作用，频率在1018HZ射线频率高、能量大，不仅使物质产生激发作用，还能进一步使每个分子放射出电子，从而使物质的分子转换成具有相反电荷的离子，这种射线称为电离射线。,4.放射性衰变：每个放射性同位素经放射线后，就转变成另一个原子核，从不稳定的元素变成稳定的同位素，这种原子核的转变过程称为放射性衰变。,1）衰变规律：原子核衰变数N与原子核总数N0有关。在单位时间内衰变的原子核的数目和其总数成正比。N=N0e-,t,衰变常数；t 时间,2）半衰期：原子核数目衰变到原来的一半或放射性强度减少到原来一半的时间，称为该同位素的半衰期。,半衰期越短的放射性同位素衰变的越快，单位时间内放射出的射线越多，如3H，半衰期为12.3年，14C为5720年，131I为8.05天，60Co，半衰期5.27年，137Cs为30年，钚半衰期为7.6*107年。,5、辐射用单位,1）能量单位：电子福特ev，表示辐射能量单位，相当于1个电子在真空中通过电位差为1伏特的电厂被加速所获得的动能。,2）放射性强度：指单位时间内发生的核衰变的次数。是衡量放射性强弱的一个物理量。,居里，1Ci=3.7*1010衰变/秒,贝克，即每秒中有一个原子核衰变为1贝克Bq。,1Ci=3.7*1010Bq,3）辐射计量：指被照射物质吸收辐射能量程度的物理量。常用辐射量、物质吸收剂量和吸收剂量速率表示。,辐射量：用X射线或,射线辐射源的辐射场内空气电离程度表示。法定单位为库伦/千克，以前用伦琴。,1伦琴是指在标准状况下（0,760mmHg）1cm3空气星辰g1ge正电或负电的静电单位的X射线或射线照射量。,吸收剂量：是指在辐射源的辐射场内单位质量被辐射物质吸收的辐射能量。,法定单位是J/kg，也称戈瑞Gy，曾用拉德red。,剂量当量：用来度量不同类型的辐照所引起的不同生物学效应，单位为希（沃特）Sv，国家规定，,辐射工作人员的年有效剂量当量限值为50mSv（5rem）,.,公众成员的年有效剂量当量不超过1mSv(0.1rem)。,吸收剂量速率：是指被照射物质在单位时间中所吸收的能量。,吸收剂量速率与照射距离和辐射强度有关。距离越近，吸收剂量速率越大，距离相同，辐射强度越大，吸收剂量速率越大。,4、辐射源：,1）人工放射性同位素：,Co-60：Co-59经电子一定时间照射，吸收一个光子生成60Co，半衰期5.25年,137Cs：半衰期长，但射线能量较60Co弱。,2）电子加速器：食用电磁场使弟子获得较高的能量，将电能转变成射线的装置。可作为电子射线和X射线两用的辐射源。,5、防护设备：,最常用的屏蔽材料是铅、铁、混凝土和水。,三、食品辐照的保藏原理,1.物理学效应：,康普顿散射：原子能射线是高能电磁辐射线，又被称为“光子”，当他们与照射物的电子发生弹性碰撞时，如果光子的能量大于电子在原子核中的而结合能，光子把部分能量传递给电子，自身的运动方向发生偏转，获得能量的电子脱离原子核，称为光电子，此过程称为-。,感生放射性：当射线能量大于某一阈值时，能量和某些原子核作用而使被照射物射出中子线或其他粒子而产生的放射性，称为-。,2.化学效应,类型：初级辐射：是指使被照物质形成离子、,激发态分子或分子碎片，由,激发分子可进行单分子分解,产生新分子产物或自由基而,转化成较低的激发状态，也称为直接效应。,次级辐射：是指有初级辐射的产物相互作用，生成与原始物质成分不同的化合物，称为间接效应。,初级辐射一般无特殊条件，而次级辐射与温度等其他条件有关。,表示方法：辐照的化学效应强弱用G表示。是指被照射物质中每吸收100ev能量产生化学变化的分子数量或分解和形成的物质的数量。G越大，辐照引起的化学效应较强烈，G相同，吸收剂量大者引起的化学效应较强烈。,辐射对食品成分的化学效应：,水分反应：课本286页1-6,意义：水分子经辐射后，激发、电离形成的某些中间产物如水化电子、羟基自由基、氢原子自由基等都是高度活性物质，会导致食品和其他物质发生变化。,蛋白质反应：使蛋白质的三级、二级结构遭到破坏，导致蛋白质变性；也会促使一级结构发生变化，如-SH氧化、脱氨基、脱羧等；蛋白质水溶液发生胶联。,糖类反应：产生明显的降解作用和辐解物的形成。如提高蔗糖等的还原能力，降低葡萄糖、果糖的还原能力等。,与脂类反应：促使不饱和脂肪酸氧化、脱羧、氢化、脱氨等。,与维生素反应：一般认为维生素A、E、C、B1对辐照最敏感，维生素D则较为稳定。,3、生物学效应：是指辐射对生物体如微生物、昆虫、病毒、寄生虫、植物等影响，这些影响是由于生物体内的而化学变化造成的。,1）微生物,直接效应：指微生物接受辐射后本身发生的反应。,一方面，细胞内蛋白质、DNA受损，即DNA分子的碱基发生分解或氢键断裂而导致细胞死亡直接击中学说。,另一方面，细胞内膜受损：细胞膜是由蛋白质和磷脂组成，这些分子的断裂造成细胞膜泄漏，酶功能紊乱，干扰微生物代谢，使新城代谢中断，从而导致微生物死亡。,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，起到了氧化还原的作用，这些激活的水分子与微生物体内的生理活性物质相互作用，而使细胞的生理机能受到影响。,2）酶：纯酶的稀溶液对辐射敏感，但酶存在的环境条件对辐射效应有保护作用。酶所处的环境条件越复杂，酶的辐射敏感性越低。,3）昆虫：辐射敏感性与昆虫的生殖活性成正比，与他们的分化程度成反比。,一定剂量下对昆虫的损伤是：致死、击倒、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、抑制呼吸。,而低剂量则可能出现相反的效应，如延长寿命、增加产卵、增进卵的孵化、促进呼吸等。,4）植物：,水果：改变乙烯的合成率，抑制后熟；使化学成分发生改变，如VC破坏、果胶的降解等。,蔬菜：改变呼吸率，防止老化，改变化学成分，如马铃薯的发芽、发绿，蘑菇延迟后熟。,4.影响辐射杀菌的因素：,1）放射线的种类：电离密度越大，杀菌效果越好；相同的辐射剂量，剂量率越大，杀菌效果越好。,2）照射剂量：,3）照射方式：没有影响,4）微生物种类及状态：,5）环境条件：温度、氧气、水分含量、PH值、化学物质、食品状态,6）与其他方法协同作用：如低温+辐射,7）其他：装置设计效果、剂量分布的均匀性等。,四、辐射在食品加工中的应用,1.食品辐射杀菌的类型：,1）辐射阿氏杀菌：使用的辐射剂量将食品中的微生物减少到零或有限个数。为高剂量辐射，剂量为10-50kGy,2）辐射巴氏杀菌：使食品中检测不到特定的无芽孢的致病菌，中剂量辐射，剂量1-10kGy,3）辐射耐贮杀菌：目的降低食品中腐败微生物及其他生物数量，延长新鲜食品的保藏期，低剂量辐射，剂量1kGy以下。,2.辐射保藏的应用：,1）水果：主要目的是防止微生物的腐败；控制害虫的感染和蔓延；延缓后后熟期、防止老化。,蔬菜：主要抑制发芽，杀死寄生虫。,常用辐射+冷藏；辐射+气调,2）粮食类：主要目的解决昆虫危害和霉菌的活动,3）肉类：结合热处理，钝化蛋白酶活性，保藏鲜肉。,4）调味品：控制好冲的侵害，减少微生物数量，保证质量。,5）蛋类：主要采用辐射巴氏杀菌，杀灭沙门氏菌为主要对象。,3.辐射改变食品的品质,如可减少黄豆中棉子糖和水苏糖这些胀气因子的含量；辐射后小麦粉制成面包体积增大，柔软性浩，组织均匀，口感提高；可提高葡萄的出汁率，缩短干黄豆煮熟时间、脱水蔬菜的复水时间；辐射处理酒类，可减少甲醇、杂醇的含量，增加酯、酸、醛的含量，使就的品质有明显提高。,五、食品辐射的安全性,食品被辐射后能否产生感生放射性，取决于被辐射物质的性质，所用射线的能量，核素的反应截面以及半衰期。,一般辐射源的能量小于10Mev，就不会产生感生放射性，目前在食品辐射源中只有60Co符合要求。,20世纪90年代，世界卫生组织结论：课本300页,辐照食品的管理法规，课本301页。,思考题,什么是放射性同位素、放射性衰变、半衰期？,放射线主要有几种，其性质如何？,影响辐射杀菌的因素有哪些？,辐射保藏的化学效应及生物效应是什么？,