食品輻照技術及其應用

1、核科學概論結課小論文(食品輻照技術及其應用) 系 別 _核工程與新能源技術系_年 級 _2015級_專 業(yè) _核工程與核技術_班 級 _核工程與核技術3班_學 號 _201520401309_學生姓名 _李海江_完成日期 _2017.05.20_摘 要 食品輻照技術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1。食品輻照時人類利用核技術開發(fā)出來的又一種新型食品加工保藏手技術，比現(xiàn)有保藏技術更優(yōu)越性的一面，是繼傳統(tǒng)的物理、化學保藏之后又一發(fā)展較快的食品保藏新技術和新方法2。關

2、鍵詞： 食品輻照技術、應用、優(yōu)點第 14 頁1.食品輻照技術原理3，它是利用放射性60Co 或137Cs 發(fā)出的射線或利用電子加速器產生的電子束(最大能量10MeV) 或X射線(最大能量5MeV) 在一定的劑量范圍內輻射食品，輻照在食品中引起一系列化學變化，可以殺滅食品中的害蟲，消除食品中病原微生物及其它腐敗細菌，或抑制食品的生理生化過程(發(fā)芽和成熟)，從而，達到殺蟲、殺菌、抑制生理過程、提高食品衛(wèi)生質量、保持營養(yǎng)品質及風味、延長貨架期的目的3。2.食品輻照技術優(yōu)點2.1 現(xiàn)有保藏技術的優(yōu)缺點1 （1）食品冷凍保藏，即低溫保存。抑制微生物活動和減少酶活。優(yōu)點是能夠好保持新鮮食品原有的風味和營養(yǎng)

3、價值，缺點是能耗大，需建立冷藏鏈； （2）食品罐藏，即提高溫度殺滅微生物和酶。優(yōu)點是絕大部分殺滅微生物，可以長期保藏，缺點是熱對風味組織結構和色澤有影響； （3）食品干藏降低水分活度（aw），控制微生物和減少酶活。優(yōu)點是簡便宜行， 重量減輕或體積變小，食品可增香變脆，缺點是自然脫水后的食品難復水，易變色； （4）化學保藏即通過外加化學物質抑制微生物及酶等作用。優(yōu)點是操作簡便易行，缺點是化學物質殘留。2.2 食品輻照技術的優(yōu)缺點2.2.1 食品輻照技術優(yōu)點 （1）對食品原有特性影響小 食品在受射線照射過程中升溫甚微，從而可以保持食品原有的新鮮狀態(tài)，甚至在冷凍狀態(tài)下也能進行輻射處理。另外，射線穿透

4、性強，能瞬間、均勻地到達處理對象內部，殺滅病菌和害蟲，因此，輻射能夠透過包裝而對包內的食物、食物深處的作用對象（如病菌、蟲）等產生作用，不僅可保證食品的食用衛(wèi)生與安全，而且還大大減少了食品交叉污染現(xiàn)象的發(fā)生。 （2）安全、無化學物質殘留 食品進行同位素輻射處理并非與同位素直接接觸，因而并無放射性物質的直接污染；而且適當?shù)妮椛涮幚?，不會使食品產生放射性。這與熏蒸殺蟲及其他化學處理相比是一突出的優(yōu)點。（3）能耗少、費用低 據(jù)國際原子能機構通報，與傳統(tǒng)的冷藏、熱處理和干燥脫水方法相比，輻射處理可節(jié)約70%-90%的能源。（4）輻射裝置加工效率高，操作適應范圍廣 輻射裝置安裝好后可以日夜不停地連續(xù)工作

5、，在同一射線處理場所可以處理多種體積、狀態(tài)、類型的食品，而且劑量可以根據(jù)需要很方便地進行調節(jié)控制。 （5）常溫下進行加工，是一種冷消毒法，應用領域廣泛。對于一些較為特殊的產品（比如冷凍海鮮產品、鮮肉、熱敏性藥物等），不宜用其他方法滅菌，但可以用輻射加工方法實現(xiàn)滅菌；      （6）工藝相對簡單、容易控制。方式能耗（kW/h）巴氏殺菌230熱殺菌230330冷藏90-110輻射6.30輻射巴氏殺菌0.76 表1食品不同殺菌、保藏方式的能耗比較2.2.1 食品輻照技術缺點4 （1）經(jīng)過殺菌劑量的照射，一般情況下，酶不能完全被鈍化。 （2）經(jīng)輻射處

6、理后，食品所發(fā)生的化學變化從量上來講雖然是微乎其微的，但敏感性強的食品和經(jīng)高劑量照射的食品可能會發(fā)生不愉快的感官性質變化。這些變化是因游離基的作用而產生的。 （3）有些專家認為，輻照會誘發(fā)食品產生致突變、致畸形、致癌和有毒因子。后來的研究則認為這是沒有根據(jù)的（1977，F(xiàn)AQ/ IAEA/WHO Expert Committee）。 （4）輻射這種保藏方法不適用于所有的食品，要有選擇性地應用。 （5）能夠致死微生物的劑量對人體來說是相當高的，所以必須非常謹慎，做好運輸及處理食品的工作人員的安全防護工作。為此，要對輻射源進行充分遮蔽，必須經(jīng)常、連續(xù)對照射區(qū)和工作人員進行監(jiān)測檢查。 表2不同生物的

7、輻射致死劑量生物體劑量（kGy）高等動物，包括哺乳類0.0050.01昆 蟲0.0110非孢子菌0.510孢子菌1050病 毒102003.食品輻照產生效應 （1）生物學效應，使附著在食品中的昆蟲、幼蟲、卵、致病菌、食品腐敗微生物失去繁殖能力或致死； （2）生理學效應，使食品的生化過程延緩或抑制，以致食品延緩生長或成熟； （3）物理學效應，使食品本身的滲透性改變，縮短蔬菜干燥或烹調的時間； （4）化學效應，使食品中各種組分發(fā)生離解，特別是水被離解后還產生間接效應而產生氧化還原反應。 （5）電離輻射之所以用來保藏食品，這是由輻射對被照射物質中發(fā)生的化學效應與生物學效應所決定的。4.食品輻照安全性

8、64.1關于放射性 理論上和實際檢測結果都不存在這個問題。要使食品成份的元素（主要是碳、氫、氧、氮、鐵、磷等）在放射照射后誘發(fā)放射性，需要10MeV，以上的能量。而鈷-60放出的射線的最大能量僅為1.33 MeV，電子射線能量限定在10MeV以下。國內外專業(yè)人員長期測量結果證明，被加工食品是不會產生放射性的，射線也不會殘留在食品中。消費者對此可以完全放心。4.2 關于毒理性  食品輻照處理技術從研究到應用，幾十年來，世界上30多個國家的科學家相繼開展 的衛(wèi)生安全性方面的系統(tǒng)研究，研究試驗工作的深度遠遠超過歷史上任何一種食品加工技術。與長期的動物毒性試驗結果證明食用輻照食品的

9、動物生長、發(fā)育、遺傳與食用未經(jīng)輻照處理食品的動物完全相同。三致試驗（致畸、致癌、致突變）結果也沒有明顯變化。上世紀70-80年代，美、中等國家先后開展人體試食試驗，參加試驗的人說多大數(shù)百人。經(jīng)過為期三個月的食用輻照食品試驗，經(jīng)嚴格體檢及血相生理生化檢查，無任何不良反應。4.3營養(yǎng)成分  食品中的營養(yǎng)成分，主要是指蛋白質、脂肪、碳水化合物、維生素?？茖W分析表明，輻照處理食品所引起的營養(yǎng)成分的變化，小于食品通常在加熱蒸煮或煎炒時所引起的營養(yǎng)成分的變化。輻照食品的營養(yǎng)價值可以由人體食用后利用率來綜合評價，結果發(fā)現(xiàn)，就蛋白質的利用率來說，未輻照的為85.9%，而輻照的為87.2%；

10、脂肪的利用率：未輻照的為87.2%，輻照的為87.9%；維生素方面同加熱受破壞相比，水溶性維生素類輻照和不輻照的相同，而脂溶性維生素來說，輻照的稍多一些。4.4國際指標 （1）根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）、聯(lián)合國糧農組織（FAO）和國際原子能機構（IAEA）等3個組織聯(lián)合于1980年發(fā)表公告證實：任何食品當其總體平均吸收劑量不超過10kGy時，沒有毒理學危險，同時在營養(yǎng)學和微生物學上也是安全的。這一結論得到了世界食品法典委員會（CAC）的認可。 （2）1999年，WHO、FAO和IAEA三個組織再次發(fā)布聯(lián)合公告，證明超過10kGy以上的劑量輻照食品也不存在安全性問題。 （3） 輻照食品相關法規(guī)及

11、標準參看附錄1。 5. 食品輻照裝置5. 1輻照裝置2 （1）銫-137產生的輻射同鈷-60產生的是相同的。鈷-60是一種目前廣泛用于像醫(yī)療設備消毒的商業(yè)化生產中的同位素。就應用而言，同位素選擇取決于其固有特性、價格等。 （2）美國開發(fā)了一種可移動式銫-137輻照裝置（TPCI），其主要應用在殺滅水果和大田作物害蟲上。夏威夷開發(fā)了另一種多功能商用輻照加工裝置（RT4101-4048型輻射加工裝置在技術和經(jīng)濟性上都具有很多優(yōu)點）。 5.2輻照裝置的分類7 輻照裝置分為兩種。一種是輻照裝置，另一種是電子加速器輻照裝置。 5.3.1輻照裝置的分類 輻照裝置按放射源的貯源和照射來分，可分為四類，分別是

12、自屏蔽（整裝）式干法貯源輻照裝置、固定源室（寬視野）干法貯源輻照裝置、整裝式濕法貯源輻照裝置和固定源室（寬視野）濕法貯源輻照裝置。 5.3.2輻照裝置組成 （1）輻射源 輻照裝置多采用鈷-60作為放射源，其次是銫-137。鈷-60是- 衰變核素，發(fā)射- 和射線，-射線的最大能量為0.315兆電子伏,射線的能量有1.173210和1.332470兆電子伏兩種。半衰期為5.272年。 （2）源架及其升降系統(tǒng) 1）源架。源架就是為承載和排布放射源棒以形成特定輻射場的專用設備。 2）源升降系統(tǒng)。源升降系統(tǒng)是牽引源架使之在井下貯存位置和井上工作位置之間做升降運動或在貯存位置及工作位置保持源架停留的機械設

13、備。 （3）其他相關系統(tǒng)，其他相關系統(tǒng)有控制系統(tǒng)、安全連鎖系統(tǒng)、計量系統(tǒng)和通風系統(tǒng)。 5.2.2輻照裝置的輻照安全要求 （1）安全設計原則。輻照裝置的設計，在安全方面要遵循深防御原則?？v深防御即多級防御，在輻照裝置的設計中通常是設三級。第一級防御目的是防止偏離正常運行工況；第二級防御目的是探測及控制對正常工況的偏離，以防止出現(xiàn)事故；第三級防御目的是減輕事故后果。為實現(xiàn)縱深防御的原則。 （2）輻照防護準則，輻照裝置的設計、建造、運行和維護必須符合國家標準電離輻射防護與輻射源安全基本標準（GB18871-2002）的輻射防護要求。 （3）輻照室要求 源室 源室內放有源盒。為了安全操作，對于源盒、源

14、室防護墻、防護門及其他輔助設備都有嚴格的要求。 （4）安全聯(lián)鎖要求 安全裝置(鏈鎖）， 防止升源狀態(tài)中工作人員誤入源室。防護門為鐵-鉛-鐵三層結構，門上方設有鉛玻璃窺視小窗口，工作人員可通過反射鏡觀察輻照臺上的變化情況。 5.3電子束加速器輻照裝置分類7 電子加速器輻照裝置根據(jù)電子束輻照裝置的屏蔽和出入口控制，可分為兩類，一類是自屏蔽式電子加速器輻照裝置。另一類是出入口控制型電子加速器輻照裝置。 5.4輻照裝置的應用 （1）輻射育種 輻射育種是核技術農業(yè)應用的重要領域。是利用同位素放出的各種射線使種子的遺傳信息發(fā)生改變，在經(jīng)過人工培育篩選，得到優(yōu)良品種。 （2）輻照保藏食品 輻照保藏食品通常是

15、利用輻照技術實現(xiàn)抑制發(fā)芽、滅菌、殺蟲、保鮮、改進品質、高分子材料的輻射改性和輻射消毒等等。6.食品輻照技術的應用  目前世界上有50多個國家采用輻照技術處理農產品和食品，主要在四個方面： （1）第一類是低劑量輻照抑制根莖類或塊莖類農產品的發(fā)芽和腐爛，如土豆、洋蔥、大蒜、生姜和薯類。目前，阿根廷、孟加拉、智利、以色利、菲律賓、泰國、烏拉圭、中國、日本等已有工業(yè)化規(guī)模輻照土豆、洋蔥和大蒜在國內外市場銷售。 （2）第二類是低劑量輻照殺蟲、延長貯存期和檢疫。如輻照谷物和面粉、鮮果和干果。俄羅斯、德國等國已在工業(yè)化水平輻照谷物。美國、南非、菲律賓、泰國等已應用輻照作為一種檢疫處理手段

16、，殺滅熱帶水果如芒果、番木瓜中寄生的果蠅，這種經(jīng)輻照處理的水果已在美國、東南亞和歐洲市場上銷售。 （3）第三類是輻照針對性滅菌，控制致病菌為害人類健康，如各種肉類、家禽及加工制品，海產品和魚蝦、香料和調味品、飼料等由于致病菌污染而致病，日益嚴重威脅人類健康。比利時、荷蘭等國用輻照處理冷凍海產品和香料調味品，法國已用電子束輻照冷凍家禽肉并已工業(yè)化。印度政府決定主要發(fā)展電子束進行食品輻照處理。 （4）第四類是高劑量徹底滅菌。主要用于醫(yī)院特需病員和宇航人員等特種人員需要的無菌食品。一些國家用高劑量處理應急食品和軍需食品以延長保質期。我國已建成近140座主要用于輻照處理食品的輻照裝置和近十臺高能電子加

17、速器，上述四個應用領域都有一定工業(yè)化規(guī)模，2008年處理農產品和食品總量達18萬噸，對國民經(jīng)濟的貢獻達150億元，并且以年均15%的速度增長。7.食品輻照技術的發(fā)展7.1 食品輻照技術的歷史5食品輻射加工的起源可以回溯到上個世紀初。1905 年,英國提出了第一個關于食品輻照的專利。1921 年,美國出現(xiàn)了利用X 射線殺死肉類中螺旋線蟲的專利。1953 - 1980 年,美國軍隊和原子能委員會開展了大量關于食品輻照的研究工作。早在1958 年,美國在食品、藥物和化妝品法案中就確認輻照可以作為一種輻射加工手段。1963 年,小麥和面粉首批被美國食品藥物管理局批準為可輻照的食品。在而后的30 多年中

18、,多種食品陸續(xù)得到立法支持,從而,美國的食品輻射加工業(yè)隨之得以迅速的發(fā)展。美國航天局早在60 年代就把輻射食品作為宇航員的太空食物。7.1 食品輻照技術的發(fā)展前景輻照食品及研究在我國具有廣闊的前景，目前主要應用于： （1）進出口水果及農畜產品的輻射檢疫處理。 （2）低質酒類輻射改性。 （3）干果、脫水蔬菜和肉類輻射殺蟲。 （4）調味品的輻射滅菌。 （5）輻射處理和其他保藏處理方法的綜合應用2 2010年，專委會組織專家評審認定了全國15家單位為食品輻照加工信譽單位。（參看附錄2）這些單位具備了開展輻照食品加工的良好條件和設施，且絕大多數(shù)經(jīng)濟效益良好。十二五期間，我國將重點發(fā)展電子束加工技術，現(xiàn)

19、在一些重點城市正在規(guī)劃建設以電子加速器為主要手段的大型食品輻照加工產業(yè)基地，預計到2015年我國輻照食品產品規(guī)模超過百億元人民幣。 總的說來，食品輻照在國內外有著光明的發(fā)展前景，在聯(lián)合國有關組織的大力推動下，形勢越來越好。由于過去對核武器的宣傳和蘇聯(lián)切諾利貝核電站事故，特別是正在發(fā)生的日本福島核電站事件的影響，公眾對核有一種強烈的恐懼心理，對原子能和平利用帶來一定的阻力。有關食品輻照衛(wèi)生安全的基礎理論相當深入研究和已有結論的今天，目前主要的任務是加強食品輻照加工管理和消費者接受性宣傳，只有當消費者懂得了食品輻照的好處，并自覺接受和購買輻照食品，食品輻照技術的優(yōu)越性才能真正得到發(fā)揮。附錄1：&#

20、160;輻照食品相關法規(guī)及標準目錄輻照食品衛(wèi)生標準 GB14891.8-1997 輻照豆類、谷類及其制品類食品衛(wèi)生標準 GB14891.3-1997 輻照干果、果脯類食品衛(wèi)生標準 GB14891.1-1997 輻照熟禽肉類食品衛(wèi)生標準 GB14891.7-1997 輻照冷凍包裝畜禽肉類衛(wèi)生標準 GB14891.4-1997 輻照香辛料類衛(wèi)生標準 GB14891.5-1997 輻照新鮮水果、蔬菜類衛(wèi)生標準輻照食品工藝國家標準 GB/T 18525.1-2001 豆類輻照殺蟲工藝 GB/T 18525.2-2001 谷類制品輻照殺蟲工藝 GB/T 18525.3-2001 紅棗輻照殺蟲工藝 GB/

21、T 18525.4-2001 枸杞干葡萄干輻照殺蟲工藝 GB/T 18525.5-2001干香菇輻照殺蟲防霉工藝 GB/T 18525.6-2001 桂圓干輻照殺蟲防霉工藝 GB/T 18525.7-2001 空心蓮輻照殺蟲工藝 GB/T 18526.1-2001 速溶茶輻照殺菌工藝 GB/T 18526.2-2001 花粉輻照殺菌工藝 GB/T 18526.3-2001 脫水蔬菜輻照殺菌工藝 GB/T 18526.4-2001 香料和調味品輻照殺菌工藝 GB/T 18526.5-2001 熟畜禽肉輻照殺菌工藝 GB/T 18526.6-2001 糟制肉食品輻照殺菌工藝 GB/T 18526.

22、7-2001 冷卻包裝分割豬肉輻照殺菌工藝 GB/T 18527.1-2001 蘋果輻射保鮮工藝 GB/T 18527.2-2001 大蒜輻照抑制發(fā)芽工藝 GB/T 21659-2008  植物檢疫措施準則 輻照處理輻照食品檢測鑒定標準 GB/T 21926-2008 輻照含脂食品中2-十二烷基環(huán)丁酮測定 氣相色譜/質譜法 GB/T 23748-2009 輻照食品的鑒定 DNA彗星試驗法 篩選法 NY/T 1207-2006  輻照香辛料及脫水蔬菜熱釋光鑒定方法 NY/T 1390-2007  輻照新鮮水果、蔬菜熱釋光鑒定 NY/T 1573-2007 

23、 輻照含骨類動物源性食品的鑒定ESR法劑量標準 GB/T 16841-2008 能量為300 keV25 MeV 電子束輻射加工裝置劑量學導則 GB/T 16640-2008 輻射加工劑量測量系統(tǒng)的選擇和校準導則 GB/T 16639-2008 使用丙氨酸-EPR劑量測量系統(tǒng)的標準方法 GB/T 16509-2008 輻射加工劑量測量不確定度評定導則 GB/T 16510-2008 輻射加工劑量學校準實驗室的能力要求 GB/T 15053-2008 使用輻射顯色薄膜和聚甲基丙烯酸甲酯劑量測量系統(tǒng)測量吸收劑量的標準方法 GB/T 139-2008 使用硫酸亞鐵劑量計測量水中吸收劑量的標準方法法規(guī)及通用技術要求 GB/T18452-2001 食品輻照通用技術要求 2007年國家質檢總局頒布47號令食品標識管理規(guī)定 GB17568-2008  輻照裝置設計建造和使用規(guī)范 GB 10252-2009  輻照裝置的輻射防護與安全規(guī)范 GB/T 25306-2010 輻射加工用電子加速器工程通用規(guī)范國際法規(guī)標準 國際原子能機構（IAEA）IAEA