第七章 食品輻射處理

第七章食品輻射處理第一頁，共三十一頁，2022年，8月28日2第一節(jié)

概述一、食品的輻射保藏的定義

利用原子能射線照射食品或原材料，進(jìn)行滅菌、殺蟲、抑制鮮活食品的生命活動，從而達(dá)到防霉、防腐、延長食品貨架期為目的的一種食品保藏方法。利用電離輻射主要是指鈷60、銫137γ射線和電子加速器產(chǎn)生的電子束。第二頁，共三十一頁，2022年，8月28日3二、輻射保藏的優(yōu)越性1、食品在受輻射過程中溫度升高甚微。2、射線穿透力強(qiáng)。3、射線處理過的食品不會留下任何殘留物。4、節(jié)省能源。5、適應(yīng)范圍廣。6、加工效率高、整個工序可連續(xù)化、自動化。第三頁，共三十一頁，2022年，8月28日4三、國內(nèi)外發(fā)展簡況1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X-射線后，Mink于1896年就提出X-射線的殺菌作用。二次大戰(zhàn)期間，美國麻省理工學(xué)院的羅克多爾將射線處理漢堡包，揭開了輻射保藏食品研究的序幕。50年代起北美、歐洲、日本等30多個國家先后投入大量的費(fèi)用進(jìn)行研究；60年代一些第三世界國家也加入該行列，目前從事這方面研究的有50-60個國家。第四頁，共三十一頁，2022年，8月28日5國際原子能組織（IAEA）、聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）、世界衛(wèi)生組織（WHO）等的支持和組織下，進(jìn)行了種種國際協(xié)作研究。到1976年25種輻射處理食品在18個國家得到無條件批準(zhǔn)或暫定批準(zhǔn)，允許供作為商品供一般使用。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，而且今后無須再對經(jīng)低于此劑量輻照的各種食品進(jìn)行毒性實(shí)驗(yàn)。第五頁，共三十一頁，2022年，8月28日6目前許多國家將輻射用于食品的加工與保藏。前蘇聯(lián)、美國、加拿大、法國、日本、中國等國家均批準(zhǔn)在一些食品中使用輻照。日本、加拿大建立了輻射工廠用于食品保藏、有魚蝦、果蔬等。歐洲（丹麥、保加利亞、法國等）用于抑制土豆、大蒜、洋蔥發(fā)芽。發(fā)展中國家，印度、伊朗、泰國、智利、阿根廷等用于糧食（谷物）的防霉、防蟲。第六頁，共三十一頁，2022年，8月28日7我國自1958年開始，70年代的研究工作取得了一定的成效。到1994年止，我國衛(wèi)生部已經(jīng)先后批準(zhǔn)了18種輻照食品（馬鈴薯、洋蔥、大蒜、香腸、稻谷、蘋果、花生、蘑菇、扒雞、花粉、果脯、生杏仁、番茄、豬肉、荔枝、蜜桔、薯干酒、熟肉）

。1997年，我國批準(zhǔn)豆類、谷類及其制品、干果果脯類、熟畜禽肉類、冷凍包裝畜禽肉類、香新料類、新鮮水果蔬菜類輻照衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。80年代，一些省市建立了一起容量較大的輻射應(yīng)用試驗(yàn)基地，如北京、上海、天津、湖南、四川、廣東等地。第七頁，共三十一頁，2022年，8月28日8第二節(jié)輻射基本原理一、輻射類型低頻輻射（非電離輻射）：υ＜1015，輻射源波長較長、產(chǎn)生能量小（頻率低），僅能使物質(zhì)分子產(chǎn)生轉(zhuǎn)動或振動而產(chǎn)生熱，可起到加熱殺菌的作用。高頻輻射（電離輻射）：υ

＞1015，輻射源頻率較高、產(chǎn)生能量大，如X-，γ-射線，可使物質(zhì)的原子受到激發(fā)或電離，因而可起到殺菌作用（冷殺菌）。第八頁，共三十一頁，2022年，8月28日9二、放射性同位素與輻射一個原子具有一個帶正電荷的原子核，核外圍有電子云。第九頁，共三十一頁，2022年，8月28日101．

放射性同位素原子核=P++n，P+為帶正電荷質(zhì)子，n為不帶電荷中子，一般情況下（指在輕原子核范圍內(nèi)）P+=n，組成原子的質(zhì)量。但有些元素，P+相同而n不同的原子所組成的元素稱為同位素，P+=n時原子穩(wěn)定，P+≠n則不穩(wěn)定。當(dāng)原子序數(shù)在84以上的同位素，原子核是不穩(wěn)定的，能以一定的速率放出射線，由這種原子組成的元素稱為放射性同位素。放射性同位素能發(fā)射α-、β--、β+-及γ-射線。第十頁，共三十一頁，2022年，8月28日11α-射線：相對質(zhì)量較大，電離能力大，穿透能力小。β-射線：為α-射線質(zhì)量的幾千分之一，點(diǎn)電量為其一倍，穿透能力比α-射線大。

γ-射線：電離能力比α-、β-射線小，但穿透能力比它們大。X-射線：電離能力小，穿透能力很強(qiáng)。都具有使被輻射物質(zhì)的原子或分子發(fā)生電離作用的能力和不同穿透程度的能力。電離輻射第十一頁，共三十一頁，2022年，8月28日12

放射性同位素放出射線后，就轉(zhuǎn)變成另一個原子核，從不穩(wěn)定元素變成穩(wěn)定同位素，原子核轉(zhuǎn)變過程稱為放射性衰變。若放射性強(qiáng)度因衰變而降低到原來的一半所需要的時間稱為半衰期。電離輻射第十二頁，共三十一頁，2022年，8月28日13三、輻射單位第十三頁，共三十一頁，2022年，8月28日14四、輻射源人工放射性同位素電子加速器第十四頁，共三十一頁，2022年，8月28日15第三節(jié)輻射對食品質(zhì)量的影響一、輻射的化學(xué)效應(yīng)

由電離輻射使食品產(chǎn)生各種粒子、離子及質(zhì)子的基本過程有初級輻射和次級輻射。1.初級輻射:使物質(zhì)形成離子、激發(fā)態(tài)分子或分子碎片。2.次級輻射：使初級輻射的產(chǎn)物相互作用，生成與原始物質(zhì)不同的化合物。第十五頁，共三十一頁，2022年，8月28日16二、輻射的生物學(xué)效應(yīng)1.輻射對微生物的作用（1）直接效應(yīng)——細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)、DNA受損，即DNA分子堿基發(fā)生分解或氫鍵斷裂等，致使微生物細(xì)胞活動紊亂，甚至停止?！?xì)胞膜受損，酶釋放出來，酶功能紊亂，干擾微生物代謝，使新陳代謝中斷，從而使微生物死亡。（2）間接效應(yīng)當(dāng)水分子被激活和電離后，成為游離基，起氧化還原作用，這些激活的水分子就與微生物內(nèi)的生理活性物質(zhì)相互作用，而使細(xì)胞生理機(jī)能受到影響。第十六頁，共三十一頁，2022年，8月28日17（3）微生物對輻射的敏感性D10：輻射處理后殘存微生物下降到原數(shù)的10%所需要的輻射劑量，表示某種微生物對輻射的敏感性。

tomenu微生物對輻射的敏感度：G-＞G＋＞酵母＞霉菌

NDlog—=—N0D10

N0－最初的微生物數(shù)N－使用D劑量后殘留的微生物數(shù)D－初期使用劑量D10－微生物殘存數(shù)減到原數(shù)10%時的劑量第十七頁，共三十一頁，2022年，8月28日182.輻射對病毒的作用通常使用高達(dá)30KGy的劑量才能抑制病毒的活性。3.輻射對昆蟲的作用輻射敏感性與昆蟲細(xì)胞的生殖活性成正比，與它們的分化程度成反比。4.輻射對寄生蟲的作用輻射可使寄生蟲不育或死亡。第十八頁，共三十一頁，2022年，8月28日19第四節(jié)輻照在食品保藏中的應(yīng)用一、輻射保藏的三種形式1.輻射阿氏殺菌（radappertization）所使用的輻射劑量（10～50KGy）可以使食品中的微生物數(shù)量減少到零或有限個數(shù)。這種輻射處理后，食品可在任何條件下貯藏，但要防止再污染。2.輻射巴氏殺菌（radicidation）只殺滅無芽孢病原細(xì)菌（除病毒外）。所使用的輻射劑量（5～10KGy）使食品在檢測時不出現(xiàn)無芽孢病原菌（如沙門氏菌）。3.輻射耐儲殺菌（radurization）能提高食品的貯藏性，降低腐敗菌的原發(fā)菌數(shù)，并延長新鮮食品的后熟期及保藏期，輻射劑量在5KGy以下。第十九頁，共三十一頁，2022年，8月28日20二、現(xiàn)有的一些商業(yè)化應(yīng)用1.果蔬類防止微生物的腐敗作用控制害蟲感染及蔓延延緩后熟期，防止老化第二十頁，共三十一頁，2022年，8月28日21（1）輻射對水果的影響對于有呼吸變換期的水果，在其呼吸率達(dá)最小值時是輻射處理的關(guān)鍵時刻。在此時輻射能抑制其后熟期，主要是能改變體內(nèi)乙烯的生成率從而影響其生理活動。輻射能使水果的化學(xué)成分發(fā)生變化，如維生素C的破壞、原果膠變成果膠及果膠酸鹽、纖維素及淀粉的降解、某些酸的破壞及色素的變化等?！椛湓谒械纳虡I(yè)化應(yīng)用①控制輻射劑量，殺滅霉菌②輻射水果抑蟲③延遲后熟期，對香蕉等熱帶水果十分有效④增強(qiáng)水果中色素的合成第二十一頁，共三十一頁，2022年，8月28日22（2）輻射對蔬菜的影響輻射可影響新鮮蔬菜的代謝反應(yīng)，如改變蔬菜的呼吸率，防止老化，改變其化學(xué)成分等，作用效果與輻射劑量有關(guān)。。根菜類如土豆、洋蔥等輻射后可抑制發(fā)芽，在光照下皮層也不發(fā)綠，但輻照劑量過高，會腐爛。輻照可防止蘑菇開傘，延遲后熟。——輻射在蔬菜中的商業(yè)化應(yīng)用抑制發(fā)芽，延緩新陳代謝作用第二十二頁，共三十一頁，2022年，8月28日232.谷類及其制品:以控制蟲害及其蔓延為主。3.肉禽類(1)高劑量輻射處理處理后不需要冷凍保藏。所用輻射劑量能破壞抗輻射性強(qiáng)的肉毒梭狀芽孢桿菌菌株，對低鹽、無酸的肉類使用劑量為4.5Mrad，產(chǎn)品必須密閉包裝防止輻射后再受微生物污染。(2)低劑量輻射處理:處理后需冷凍保藏。第二十三頁，共三十一頁，2022年，8月28日244.水產(chǎn)品高劑量輻射處理效果同于肉類，但異味不如肉類明顯。低劑量輻射常與3℃左右的冷藏結(jié)合。使用最高劑量為300Krad。5.蛋類應(yīng)用輻射巴氏殺菌劑量，殺滅其中的沙門氏菌。蛋白質(zhì)受到輻射降解而使蛋液粘度降低。第二十四頁，共三十一頁，2022年，8月28日25第五節(jié)食品輻照的衛(wèi)生與安全一、衛(wèi)生安全性誘惑放射性輕元素中,放射性同位素的半衰期極短毒性問題微生物發(fā)生變異的危險性“輻射食品總平均劑量10KGy以下不需要進(jìn)行此劑量范圍的毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)，無特殊營養(yǎng)和微生物學(xué)問題。”第二十五頁，共三十一頁，2022年，8月28日26

一種元素若在電離輻射下，輻射能量將傳遞給元素中的一些原子核，在一定條件下會造成激發(fā)反應(yīng)，引起這些原子核的不穩(wěn)定，由此而發(fā)射出中子并產(chǎn)生γ-輻射，這種電離輻射使物質(zhì)產(chǎn)生放射性（是由電離輻射誘發(fā)出來的）——誘惑放射性。

14N>10.5Mevγ-射線會產(chǎn)生放射性16O>15.5Mevγ-射線會產(chǎn)生放射性12C>18.8Mevγ-射線會產(chǎn)生放射性

第二十六頁，共三十一頁，2022年，8月28日27二、輻射食品的測定方法1.物理法測定原理：膜性質(zhì)的變化測定項(xiàng)目：電阻抗法、粘度法適用食品：土豆、調(diào)味品第二十七頁，共三十一頁，2022年，8月28日282.化學(xué)法——脂類變化①碳?xì)浠衔锓ǎm用所有含脂食品，包括雞肉、牛肉、豬肉、貝類、蝦、蟹等；②2-羥基環(huán)丁酮法，適用含脂食品如雞肉、豬肉和蛋制品等；③過氧化物法，適用豬肉、蛋粉、奶粉、大豆粉等?！怂嶙兓捎肈NA（堿基損傷和鏈斷裂）法，適用雞肉、豬肉等?！鞍踪|(zhì)變化采用酪氨酸法，適用含苯丙氨酸的食品，如雞肉?！掖甲兓捎胐-2，3-丁二醇法，適用酒類。第二十八頁，共三十一頁，2022年，8月28日293.發(fā)光法化學(xué)發(fā)光法，基于被輻照物溶于水時發(fā)光的原理，適用于調(diào)味品、姜、洋蔥等食品的輻照測定。熱釋光法，基于陷落載流子受熱發(fā)光的原理，適用于貝類、甲殼類、土豆、洋蔥、調(diào)味品、鮮蘑菇等食品的輻照測定。第二十九頁，共三十一頁，2022年，8月28日304.生物學(xué)和生理學(xué)方法

微生物體系變化，基于微生物對輻照敏感性不同的原理，測定食品輻照效果。發(fā)芽試驗(yàn)，由