食品輻射保藏技術(shù)

1、第七章食品輻射保藏技術(shù)【重點(diǎn)】：1、了解國(guó)內(nèi)外輻射保藏技術(shù)的發(fā)展概況。2、了解輻射保藏對(duì)食品成分的影響。3、了解輻射保藏的衛(wèi)生安全。4、掌握輻射保藏技術(shù)的特點(diǎn)?！倦y點(diǎn)】：輻射對(duì)食品成分及安全性的影響第一節(jié)概述食品的輻射保藏是利用射線照射食品，滅菌、殺蟲，抑制鮮活食品的生命活動(dòng)，從而達(dá)到防霉、防腐、延長(zhǎng) 食品貨架期目的的一種食品保藏方法。與微波的區(qū)別：輻射是利用原子核衰變產(chǎn)生的電磁波來(lái)處理食品，而微波則是將電能轉(zhuǎn)化為電磁波來(lái)處理食品。一、輻射保藏的特點(diǎn)是“冷殺菌”，有利于保持食品的原有品質(zhì)。能耗低。不留任何殘留物，不污染環(huán)境。穿透力強(qiáng)，殺蟲、滅菌徹底?？梢愿倪M(jìn)某些食品的工藝和質(zhì)量。如：酒類的輻射

2、陳化，牛肉照射后更加嫩滑，大豆照射后更易消化等。酶、細(xì)菌芽孢和病毒等對(duì)輻射的抵抗力較強(qiáng)。不適用于所有食品，且對(duì)敏感食品的品質(zhì)有影響。投資較大，安全防護(hù)要求高。二、國(guó)內(nèi)外食品輻射技術(shù)的應(yīng)用概況1896年，亨利貝克萊在研究各種物質(zhì)的磷光現(xiàn)象時(shí)，發(fā)現(xiàn)了放射性。1896年，倫琴發(fā)現(xiàn)了 X射線，并對(duì)這種射線的特性做了完整而準(zhǔn)確的計(jì)算。1898年斯密特和居里夫婦獨(dú)立地觀察到釷化合物發(fā)射類似的射線。同時(shí)居里夫婦從鈾鹽中分離出了一個(gè) 新元素，取名鐳（由拉丁詞radius而來(lái)，意為射線）。1921年斯徹瓦特日獲得X射線殺菌專利。美國(guó)最早于本世紀(jì)四十年代開始進(jìn)行輻射（照）保藏食品的研究，當(dāng)時(shí)主要是用于軍事上。19

3、43年發(fā)表了 對(duì)漢堡包進(jìn)行輻照殺菌的論文后，美國(guó)由此解決了海軍食品保存問(wèn)題。爾后研究遍及美國(guó)90多所大學(xué)及 科研單位。五十年代初前蘇聯(lián)、歐洲和日本也相繼進(jìn)行了廣泛的研究。我國(guó)食品輻射（照）的研究則最早于1958年開始，70年代中在四川、河南、天津、北京、上海、東北地 區(qū)、湖南、廣東等地相繼開展了食品輻照的研究。在國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）、聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）和世界衛(wèi)生組織（WHO）的倡議下，1970年在巴黎成立了“食品輻射（照）國(guó)際計(jì)劃”（IFIP），先后共有24個(gè)國(guó)家參加該計(jì)劃，分工協(xié)作進(jìn)行研究。第二節(jié)輻射對(duì)食品成分的影響一、水大多數(shù)食品均含有豐富的水分，水也是構(gòu)成微生物、昆蟲等生物體

4、的重要成分，食品經(jīng)輻射引起的水分變化 十分復(fù)雜。水對(duì)輻射很敏感，輻射后被激活，與食品中其他成分發(fā)生反應(yīng)。水輻射后的最終產(chǎn)物是氫氣和過(guò)氧化氫。二、氨基酸、蛋白質(zhì)輻射后的產(chǎn)物與氨基酸的種類、放射線劑量及有無(wú)氧氣和水分有關(guān)。輻射干燥狀態(tài)氨基酸，其主要產(chǎn)物是氨氣。會(huì)造成蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化和產(chǎn)品風(fēng)味降低。不會(huì)造成肉類蛋白質(zhì)的損失，但會(huì)發(fā)生褐變。在水產(chǎn)、小麥、牛奶等食品中，會(huì)發(fā)生不同程度的變性。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞輻射交聯(lián)輻射降解蛋白質(zhì)輻照時(shí)交聯(lián)與降解同時(shí)發(fā)生，而往往是交聯(lián)大于降解，所以降解常被掩蓋而不易覺(jué)察。酶 酶的主要組成部分是蛋白質(zhì)，所以輻射對(duì)酶所引起的作用與蛋白質(zhì)類似，酶中所含的巰基（-SH）由于容易氧

5、 化會(huì)增大酶對(duì)輻射的敏感性，但在復(fù)雜的食品體系中，由于其他物質(zhì)的伴生存在而使酶得以保護(hù)，欲使酶鈍化需 要相當(dāng)大的輻射劑量。提高溫度會(huì)增強(qiáng)酶稀夜的敏感性，照射溫度對(duì)胃蛋白酶的失活有顯著影響。三、糖類糖類在輻射過(guò)程中發(fā)生的變化主要是降解作用和輻解產(chǎn)物的形成。低分子糖類，隨著放射劑量增加，旋光度減少，發(fā)生褐變，還原性及吸收光譜均發(fā)生變化。多聚糖則被降解為葡萄糖、麥芽糖、糊精等。在商業(yè)水平的照射劑量下，糖類的變化及其微小。照射后，低分子糖類會(huì)產(chǎn)生H、CO、CO、CH等氣體，多聚糖則會(huì)產(chǎn)生H、CO、CO等氣體。22422輻射不同固態(tài)糖類的主要輻解產(chǎn)輻解產(chǎn)物葡萄糖甲醛、乙醛、丙酮、葡糖醛酸、葡糖酸、5-脫

6、氧葡糖酸葡萄糖甲醛果糖甲醛蔗糖甲醛、果糖、葡萄糖蔗糖甲醛、果糖、葡萄糖甘露糖醇甲醛、果糖甘露糖醇四、脂類輻射可以誘導(dǎo)脂肪加速自動(dòng)氧化和水解反應(yīng)，導(dǎo)致不愉快的感官變化和必需氨基酸的減少。脂肪和脂肪酸被射線照射時(shí)，飽和脂肪比較穩(wěn)定，而不飽和脂肪容易氧化，出現(xiàn)脫羧、氫化、脫氨等作用。有氧存在時(shí)，由于會(huì)發(fā)生自動(dòng)氧化作用，飽和脂肪也會(huì)被氧化。輻射促進(jìn)自動(dòng)氧化過(guò)程可能是由于促進(jìn)自由基的 形成和氫過(guò)氧化物的分解，并使抗氧化劑遭到破壞。食品中的脂類組分受輻射而產(chǎn)生的化合物，除了有輻射誘導(dǎo)的自動(dòng)氧化產(chǎn)物外，也有非氧化的分解產(chǎn)物。五、維生素食品中維生素在輻射中的穩(wěn)定性和食品的性質(zhì)及成分有密切的關(guān)系，其損失率隨著輻

7、射劑量的增大而增大。低溫缺氧或低溫密封條件下，可以減少維生素的損失。水溶性維生素的敏感性：V V V V 葉酸V 尼克酸脂溶性維生素的敏感性：V 胡蘿卜素V V V第三節(jié)輻射技術(shù)在食品保藏中的應(yīng)用一、輻射源 （一）放射性燃料天然放射性元素或人工感應(yīng)放射性同位素，在衰變過(guò)程中放出a粒子、P粒子或射線、Y光子或射線、中子等放射物和能量粒子。食品輻射處理主要采用Y射線和8粒子，使用最多的是6oCoY射線源，其次是13噸丫輻射源。（二）電子加速器是用電磁場(chǎng)使電子獲得較高能量，將電能轉(zhuǎn)變成射線（高能電子射線、X射線）的裝置。用于食品輻射處理的加速器主要有靜電加速器、高頻高壓加速器、絕緣磁芯變壓器、微波電

8、子直線加速器、 高壓倍加器、脈沖電子加速器等。輻射劑量可以通過(guò)提高電壓使電子流發(fā)出不同程度的光束動(dòng)力來(lái)調(diào)節(jié)。（三）X射線源利用高能電子束打擊重金屬靶子，可產(chǎn)生X射線。波長(zhǎng)較長(zhǎng)的軟X射線，其穿透能量比較小。波長(zhǎng)較短的硬X射線，其穿透能量比較強(qiáng)，適合用于食品的輻射處理。X射線具有高穿透能力，可以用于食品輻射加工。但是由于電子加速器作X射線源效率低，而且能量中包含 大量低能部分，難以均勻照射大塊樣品，故沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。二、在食品保藏中的應(yīng)用（一）低劑量輻射（1KGy以下）1、抑制蔬菜的發(fā)芽蔬菜中的馬鈴薯、洋蔥和大蒜等，主要是通過(guò)控制其休眠來(lái)進(jìn)行儲(chǔ)藏的。在結(jié)束休眠后，如果溫度和濕度適 宜時(shí)，便會(huì)旺

9、盛地發(fā)芽。輻射對(duì)生物體作用的機(jī)理目前尚未十分清楚，但可能與下列原因有關(guān)：由于射線的輻照，細(xì)胞中的DNA和RNA受到損傷，植物體生長(zhǎng)點(diǎn)上的細(xì)胞不能發(fā)生分裂，所以馬鈴薯、洋 蔥等經(jīng)輻照后不會(huì)發(fā)芽。食品輻照時(shí)，干擾了 ATP的合成，使細(xì)胞的核酸減少，抑制了植物體的發(fā)芽。植物組織處于休眠狀態(tài)時(shí)，其生長(zhǎng)點(diǎn)缺乏植物生長(zhǎng)激素或生長(zhǎng)激素被鈍化，若把經(jīng)過(guò)輻射的馬鈴薯放入一 種生長(zhǎng)激素一赤霉素酸溶液中，馬鈴薯就開始發(fā)芽。2、殺蟲和殺滅寄生蟲食品經(jīng)輻射后，附著在食品上的微生物和昆蟲發(fā)生了一系列生理學(xué)與生物學(xué)效應(yīng)而導(dǎo)致死亡，其機(jī)理是一個(gè) 十分復(fù)雜的問(wèn)題，目前還沒(méi)有完全搞清楚，一般認(rèn)為與下面兩點(diǎn)有密切關(guān)系：（1）造成遺

10、傳物質(zhì)DNA的損傷；（2）輻射化學(xué)效應(yīng)的產(chǎn)物與細(xì)胞組成發(fā)生反應(yīng)。3、延緩果實(shí)后熟果實(shí)采收后的成熟現(xiàn)象稱為后熟，后熟的速度影響著儲(chǔ)藏期的長(zhǎng)短。對(duì)于具有呼吸高峰的果實(shí)，在高峰開始出現(xiàn)前夕，體內(nèi)乙烯的合成明顯增加，從而促進(jìn)成熟的到來(lái)。若 在高峰前對(duì)果實(shí)進(jìn)行輻照處理，由于干擾了果實(shí)體內(nèi)乙烯的合成，就能夠抑制其高峰的出現(xiàn)，延長(zhǎng)果實(shí) 的儲(chǔ)藏期。（二）中劑量輻射（110KGy ）主要目的是減少食品中微生物的負(fù)荷量，減少非芽孢致病微生物的數(shù)量和改進(jìn)食品的工藝特性。1、輻射巴氏殺菌利用輻射對(duì)食品進(jìn)行消毒，即殺滅食品中的非芽孢病原菌，主要是沙門氏菌。利用輻射對(duì)食品進(jìn)行防腐，即殺滅食品中的腐敗微生物，延長(zhǎng)保質(zhì)期。特

11、別適用于采用冷凍貯藏的未烹調(diào)預(yù)包裝食品和真空包裝的預(yù)烹調(diào)肉類制品。2、保持食品室溫保藏的貨架穩(wěn)定性造成新鮮農(nóng)副產(chǎn)品霉變的大多數(shù)微生物對(duì)輻射很敏感。利用輻射可大大降低霉變微生物的含量，延長(zhǎng)產(chǎn)品的貨架期。輻射保藏與其他保鮮措施結(jié)合，則保藏效果更好。3、改良食品的工藝品質(zhì)大豆經(jīng)輻射處理后，可改進(jìn)豆奶和豆腐的品質(zhì)，并提高產(chǎn)率。葡萄經(jīng)輻射處理后，可提高出汁率。脫水蔬菜（如春豆、芹菜等）經(jīng)輻射處理后，可提高復(fù)水性能、復(fù)水速度和產(chǎn)品品質(zhì)。白酒經(jīng)輻射處理后，可加速陳化，消除雜味，改善品質(zhì)。牛肉經(jīng)輻射處理后，可使其蛋白纖維降解，肉質(zhì)變嫩。小麥經(jīng)輻射處理后，制成的面包體積增大，口感提高。（三）高劑量輻射（1050KGy ）主要用商業(yè)目的的滅菌和殺滅病毒。經(jīng)過(guò)這種輻射處理后，食品在無(wú)再污染條件下可在正常條件下達(dá)到一定 的貯藏期。常用于香料和調(diào)味品的消毒。三、輻射食品的安全性安全性試驗(yàn)是整個(gè)輻射保藏食品研究得最早且研究最深入的問(wèn)題。輻射食品可否食用，有無(wú)毒性，營(yíng)養(yǎng)成分 是否被破壞，是否致畸、致癌、致突變等所涉及的。研究結(jié)果已經(jīng)確認(rèn)，只要用合理要求的劑量和在確能實(shí)現(xiàn)預(yù)期技術(shù)效果的條件下對(duì)食品進(jìn)行輻照的輻照食品 是安全的食品。（一）、20世紀(jì)90年代中期，世界衛(wèi)生組織（WHO）回顧了輻照食品的安全與營(yíng)養(yǎng)平衡