食品辐射保藏课件

1、1 1 1、概念：辐照保藏技术、概念：辐照保藏技术是利用原子能射线的辐射能量对食是利用原子能射线的辐射能量对食 品进行杀菌、杀虫、抑制发芽、延迟后熟等处理，使食品的品进行杀菌、杀虫、抑制发芽、延迟后熟等处理，使食品的 保藏期延长的技术。保藏期延长的技术。 一、概念及特点一、概念及特点 2、食品辐照杀菌的特点及意义、食品辐照杀菌的特点及意义 升温极微，可保持原有的新鲜感官特征；升温极微，可保持原有的新鲜感官特征； 射线穿透力强射线穿透力强； 经安全剂量射线照射的食品无任何残留，射线不与产品结经安全剂量射线照射的食品无任何残留，射线不与产品结 合。合。 第一节第一节 辐射保藏特点及进展辐射保藏特点

2、及进展 2 节约能源。节约能源。 操作适应范围广。操作适应范围广。 加工效率高，射线的穿透度高、均匀。加工效率高，射线的穿透度高、均匀。 缺点：辐射灭菌效果与微生物种类有关；用辐射方法钝化食缺点：辐射灭菌效果与微生物种类有关；用辐射方法钝化食 品中的酶比较困难；敏感性强和经高剂量照射的食品有可能品中的酶比较困难；敏感性强和经高剂量照射的食品有可能 产生不愉快的感官变化；对操作人员的安全防护要求相当高。产生不愉快的感官变化；对操作人员的安全防护要求相当高。 3 二、食品辐照技术的发展二、食品辐照技术的发展 1、开创阶段（、开创阶段（1895年年1949年）年） l1895年，伦琴发现年，伦琴发现

3、X-射线。射线。 l1896年，法国贝可勒尔（年，法国贝可勒尔（H.Becguerel）发现铀的）发现铀的 放射性。放射性。 l1898年，发现年，发现X-射线对病原菌的致死作用。射线对病原菌的致死作用。 l1899年，证实年，证实X-射线对寄生虫有致死作用。射线对寄生虫有致死作用。 20世纪世纪50年代以前，主要用于军事目的，加上年代以前，主要用于军事目的，加上 人力、财力不足及缺乏大功率的人力、财力不足及缺乏大功率的X-射线机和大的辐射线机和大的辐 射源，研究处于初级阶段，不够深入。射源，研究处于初级阶段，不够深入。 4 二、食品辐照技术的发展二、食品辐照技术的发展 2、研究和开发阶段（、

4、研究和开发阶段（1950年年1969年）年） l1953年，美国总统艾森豪威尔向联合国提出和平利年，美国总统艾森豪威尔向联合国提出和平利 用原子能计划。用原子能计划。 l1955年，在日内瓦召开了第一届世界和平利用原子年，在日内瓦召开了第一届世界和平利用原子 能大会。能大会。 l1957年，成立了国际原子能机构（年，成立了国际原子能机构（IAEA）。）。 这阶段，公众对食品辐照持积极态度，主要开这阶段，公众对食品辐照持积极态度，主要开 展了辐照杀虫、杀菌、抑制发芽、延长食品货架期展了辐照杀虫、杀菌、抑制发芽、延长食品货架期 的条件（辐照剂量、产品成熟度、包装材料、温度、的条件（辐照剂量、产品成

5、熟度、包装材料、温度、 气体等）的研究。气体等）的研究。 5 二、食品辐照技术的发展二、食品辐照技术的发展 3、辐照食品卫生安全性和技术可行性研究阶段、辐照食品卫生安全性和技术可行性研究阶段 （1970年年1988年）年） l20世纪世纪70年代，国际上掀起了反核运动，存在公众偏见、年代，国际上掀起了反核运动，存在公众偏见、 媒体信息误导，食品卫生部门严格控制，食品加工、贸媒体信息误导，食品卫生部门严格控制，食品加工、贸 易部门持观望和消极态度。易部门持观望和消极态度。 l1976年，年， FAO/IAEA/WHO辐照食品联合专家委员会辐照食品联合专家委员会 （JECFI）首次阐明食品辐照同热

6、加工和冷藏一样，是一）首次阐明食品辐照同热加工和冷藏一样，是一 种物理过程，辐照食品卫生安全性评价应与食品添加剂种物理过程，辐照食品卫生安全性评价应与食品添加剂 与食品污染区别开来。同年，有与食品污染区别开来。同年，有25种辐射处理的食品在种辐射处理的食品在 18个国家得到无条件批准或暂定批准，允许作为商品供个国家得到无条件批准或暂定批准，允许作为商品供 一般食用。一般食用。 6 二、食品辐照技术的发展二、食品辐照技术的发展 3、辐照食品卫生安全性和技术可行性研究阶段、辐照食品卫生安全性和技术可行性研究阶段 （1970年年1988年）年） l19801980年年1010月月2727日举行的第四

7、届专门委员会会议作出的日举行的第四届专门委员会会议作出的 结论是：结论是：“用用10kGy10kGy以下的平均最大剂量照射任何食以下的平均最大剂量照射任何食 品，在毒理学、营养学及微生物学上都丝毫不存在问品，在毒理学、营养学及微生物学上都丝毫不存在问 题，而且今后无须再对经低于此剂量辐照的各种食品题，而且今后无须再对经低于此剂量辐照的各种食品 进行毒性试验。进行毒性试验。”此结论推动了世界各国对辐照食品此结论推动了世界各国对辐照食品 研究的热潮。研究的热潮。 7 二、食品辐照技术的发展二、食品辐照技术的发展 4、食品辐照法规的协调和商业化阶段、食品辐照法规的协调和商业化阶段 （1988年）年）

8、 l20032003年，国际食品法典委员会（年，国际食品法典委员会（CACCAC）在罗马召开第）在罗马召开第 2626届大会，通过了修订后的届大会，通过了修订后的辐照食品国际通用标辐照食品国际通用标 准准，食品辐照加工工艺国际推荐准则食品辐照加工工艺国际推荐准则。突破了。突破了 食品辐照加工中食品辐照加工中10kGy10kGy的最大吸收剂量的限制，允许的最大吸收剂量的限制，允许 在不对食品结构的完整性、功能性和感官品质发生负在不对食品结构的完整性、功能性和感官品质发生负 面作用，不影响消费者健康安全的情况下，食品辐照面作用，不影响消费者健康安全的情况下，食品辐照 剂量可高于剂量可高于10kGy

9、10kGy。 8 二、国外食品辐照技术的进展二、国外食品辐照技术的进展 9 美国食品辐照简介美国食品辐照简介 l美国是世界上最大的食品和农产品市场，也是世 界上对辐照食品研究最深入的国家之一 l辐照作为提高食品安全性和作为一种检疫处理方 法方面的研究和法规建设，并成功地进行了商业 化应用。 l在食品辐照标准制定方面，美国政府早在1963年 就批准了小麦及其制品的辐照，而后又批准了香 辛料、猪肉防旋毛虫、粮食杀虫和新鲜水果蔬菜 延长货架期的辐照处理，影响较大的是1997年批 准的红肉制品的辐照处理。 10 美国主要批准食品辐照的历程如下： l1963年，FDA批准了小麦和小麦粉的辐照以 用于病虫

10、的控制，由于当时美国没有使用辐照， 每年400，000吨小麦在乌克兰进行辐照。 l1964年，首次在美国本土使用辐照技术。 FDA批准了白马铃薯的辐照以延长其货架期。 l20世纪70年代，美国宇航局NASA采用辐照方 式对宇航员在太空使用的肉进行灭菌。至现在， 美国宇航局仍然在使用辐照。 l1997年，FDA批准红肉的辐照。 l2000年，美国农业部USDA的食品安全监督机 构FSIS批准了牛肉的辐照。FDA批准了新鲜 鸡蛋和易发芽种子的辐照。 11 l2002年，美国农业部USDA就已经接受采用辐 照方式对进口水果、蔬菜进行检疫处理。 l2005年，FDA批准了软体贝壳类的辐照以用 于控制新

11、鲜的或者冰冻软体贝壳类中的病原体 （如弧菌类和其他食源性病原体）。 l2007年，美国农业部USDA批准了进口泰国、 印度、巴基斯坦等国采用辐照方式检疫后的热 带水果进入美国市场。 l2008年，FDA批准了对新鲜卷心莴苣和菠菜 进行辐照以控制食源性致病菌如大肠杆菌和沙 门氏菌。 12 美国批准的食品辐照的清单 产品目的允许剂量 （KGy） 批准日期 小麦及面粉杀虫0.2-0.51963.8.21 白马铃薯延长货架寿命0.05-0.11964.6.30 白马铃薯延长货架寿命0.05-0.151965.11.1 香料和调味用干菜（38种）干的或脱水灭菌，杀虫301983.7.5 酶制剂（包括固定

12、化酶制剂）控制昆虫和微生物101985.6.10 白条猪或新鲜的未经热杀菌的分割肉扇控制旋毛虫0.3-1.01985.7.22 新鲜水果推迟成熟11986.4.18 食品杀虫11986.4.18 干的或脱水酶制剂灭菌101986.4.18 干的或脱水的芳香植物灭菌301986.4.18 家禽灭菌31990.5.11 13 新鲜食品抑制生长和成熟1 食品节肢动物消毒1 干的或脱水香料/调味品微生物消毒30 新鲜或冷冻未加工家禽制品控制病菌441970s 冷藏未加工肉制品控制病菌4.51997 冷冻未加工肉制品控制病菌71997 新鲜鸡蛋控制沙门氏菌3.02000 育种控制微生物致病体8.0200

13、0 新鲜或冷冻软体贝壳类控制弧菌类和其他 食源性病原体 5.52005 新鲜卷心莴苣和菠菜控制食源性病原体， 延长货架期 4.02008 14 英国和欧盟食品辐照的发展现状英国和欧盟食品辐照的发展现状 l欧盟议会决定2000年9月20日起允许出售和使用 辐照草药，调味品和脱水蔬菜最大剂量为10kGy。 l此前，欧盟中比利时，丹麦，芬兰，法国，意大 利，荷兰,西班牙已经立法允许专项辐照食品上市， l此后，欧盟其他成员国奥地利，德国，希腊，卢 森堡，葡萄牙，爱尔兰和瑞典也已经允许辐照食 品上市。 15 l根据英国（英格兰）2009年7月实施的新 的食品辐照条例来看，批准的食品辐照 包括水果、蔬菜、

14、谷物、球茎和块茎类 食物、干草药、香料和调味品、鱼和贝 类以及家禽肉等7类。 l总体而言，欧盟对辐照食品持相当严格 和谨慎的态度，尤其是对用于食品辐照 的装置具有非常严格的审批程序，下表 是经欧盟批准的用于食品辐照的装置情 况。 16 l欧盟欧盟共有10个国家个国家的21座辐照装置座辐照装置获得 欧盟的食品辐照的批准； l欧盟之外欧盟之外共有4个国家个国家的7座辐照装置座辐照装置获 得了欧盟的食品辐照的批准； l中国也已经有几家单位向欧盟提出了申 请，但目前尚未获得批准。 17 经欧盟批准的食品辐照装置清单 国家名称法国德国西斑牙荷 兰 比利时、捷克、匈牙利、意 大利、波兰、英国 装置数量74

15、21 国家名称南非南非泰国泰国瑞士、土耳其 装置数量321 欧盟成员国 非欧盟成员国 18 日本食品辐照的发展现状日本食品辐照的发展现状 l日本北海道的土豆辐照设施是世界上较早 的商业化运行的辐照设施，其在1974年就 开始运营主要应用于土豆的抑制发芽 ； l2007年日本政府拨出资金列入专题，对国 际辐照食品进行专项调查，以推动日本国 内辐照食品的发展。 l调味品的辐照正在审批阶段。 19 澳洲食品辐照的发展现状澳洲食品辐照的发展现状 l近年，澳大利亚和新西兰取消了1989年以来对食 品辐照的禁令。 l1999年下半年澳大利亚新西兰食品标准委员会 (ANZFSC)核准了澳新食品主管局(ANZ

16、FA)标准 AI7食品辐照。 l该标准规定，对食品、食品配料或成分进行辐照 或再次辐照要得到根据逐项审核原则作出的许可， 并对有关的辐照剂量、包装材料及认可的场所和 设施实施严格的条件限制。该标准要求辐照食品 进行标识。 20 其他国家 l南非：批准了绝大多数食品的辐照处理； 主要辐照产品：调味品、蜂蜜等。辐照食 品总量很大； l以色列：辐照食品的发展速度较快。 21 水果辐照检疫的发展现状水果辐照检疫的发展现状 l辐照作为检疫的一种方法已经在全世界范围内进行了大 量的科学研究积累，实验结果表明采用低剂量的射线、 电子束或者X射线对水果害虫进行辐照处理，能引致害 虫的不育或者延缓死亡，同时辐照

17、检疫方法具有杀虫时 间短，杀虫彻底，处理不需拆包、不受温度影响、对寄 主安全，没有残留和环境污染问题。 l联合国粮农组织（FAO）发布的国际植物检疫措施标准 （ISPN）第18号出版物（2003）植物检疫措施的准 则 辐照处理，又为各国采用辐照作为检疫方法提供 了共同的准则，截至2008年底，全世界范围内已经有多 个国家批准了多种水果的辐照检疫 22 辐照检疫处理水果及国家清单 出口国家或 地区 水果种类进口国家 最低剂量 （Gy） 澳大利亚芒果、木瓜新西兰150或250 美国夏威夷荔枝、香蕉、面包果、杨桃、柑橘、火龙 果、菠萝蜜、荔枝、龙眼、芒果、莽吉 柿、甜瓜、番石榴、菠萝、人心果等 美国

18、本土150或400 印度芒果美国400 印度芒果澳大利亚400 墨西哥番石榴美国400 泰国荔枝、龙眼、芒果、莽吉柿、菠萝和红毛 丹 美国400 越南火龙果美国400 23 泰国-美国 l在泰国，有两家美国农业部认可的辐 照装置：一家为政府拥有的泰国辐照 中心，另一家为Isotron的伽马辐照 装置，这两座辐照装置都靠近泰国曼 谷 l2008年，泰国有大约17001700吨吨的水果辐 照后出口到美国，大部分是龙眼（占 总数2/3）和山竹，少量为红毛丹果 和芒果。 l估计，2009年出口总量基本不变。 24 印度-美国 l2007年，在芒果销售的三四个月中， 大约有170吨的芒果辐照后出口到美

19、国； l2008年，出口量为275吨； l2009年，预计为300吨。 l印度生产的芒果占世界总产量的一 半，但由于基础设施不完善和检疫 的限制，其出口量还不足世界芒果 交易的1%。 l预计未来芒果辐照的数量将继续扩 大。 25 越南-美国 l美国允许从越南中部省份Binh Thuan进口辐照后的火龙果火龙果 ； l主要有两家单位：越南 VINAGAMMA的钴源辐照装置和 Son Son的电子加速器装置用 于水果辐照； l从2008年10月开始，每周大约 运输7吨 26 澳大利亚-新西兰 l芒果、番木瓜果和荔枝已经获批进行辐 照处理； l2008年辐照水果总量为800m3； l2009年的处理

20、量为660m3， 辐照总量减 少是由于运输受阻的原因。 27 我国第一所核应用技术研究所于我国第一所核应用技术研究所于1962年在成都建成，开始了年在成都建成，开始了 食品辐射研究工作。食品辐射研究工作。 7070年代的研究工作取得了一定的成效。年代的研究工作取得了一定的成效。 8080年代国家卫生部批准部分（马铃薯、洋葱、大蒜、花生、年代国家卫生部批准部分（马铃薯、洋葱、大蒜、花生、 蘑菇、香肠）辐照食品允许消费。一些省市建立了一起容量较蘑菇、香肠）辐照食品允许消费。一些省市建立了一起容量较 大的辐射应用试验基地，如北京、上海、天津、湖南、四川、大的辐射应用试验基地，如北京、上海、天津、湖南

21、、四川、 广东等地。广东等地。 9090年代至今，我国已有近年代至今，我国已有近2020项农产品辐照标准获得批准。项农产品辐照标准获得批准。 28 29 第二节第二节 辐照的基本原理辐照的基本原理 辐射指辐射指的一种方式，的一种方式，在电磁波谱中，根据能量相在电磁波谱中，根据能量相 应的大小，可使电磁波分成应的大小，可使电磁波分成无线电波、微波、红外、可见光、无线电波、微波、红外、可见光、 紫外线，紫外线，和和射线射线。 频率频率 =C 105Hz 1010 1015 1018 1020 低频辐射区低频辐射区 10 10 1015 15Hz Hz 微波微波 红外红外 紫外紫外 X X射线和射线

22、和射线射线 30 31 一、放射性同位素与辐射一、放射性同位素与辐射 1 1、放射性同位素、放射性同位素 同位素：质子数相同，中同位素：质子数相同，中 子数不同的一类原子总称；子数不同的一类原子总称； 放射性同位素：当原子序放射性同位素：当原子序 数在数在8484以上的同位素，原子以上的同位素，原子 核是不稳定的，能以一定的核是不稳定的，能以一定的 速率放出射线，由这种原子速率放出射线，由这种原子 组成的元素。组成的元素。 32 2 2、放射性衰变、放射性衰变 放射性同位素的原子核很不稳定，会不间断地、自发地放射性同位素的原子核很不稳定，会不间断地、自发地 放射出射线，直至变成另一种稳定同位素

23、，从不稳定的元放射出射线，直至变成另一种稳定同位素，从不稳定的元 素变成稳定同位素，原子核的转变过程称为素变成稳定同位素，原子核的转变过程称为放射性衰变放射性衰变。 这就是所谓这就是所谓“核衰变核衰变”。 33 半衰期：放射性强度因衰变降低到原来一半所需半衰期：放射性强度因衰变降低到原来一半所需 的时间，或原子数衰变至一半时所需的时间。的时间，或原子数衰变至一半时所需的时间。 3 3、半衰期、半衰期 34 -射线、射线、-射线、射线、X-X-射线、射线、-射线射线 4、放射线的种类及其特征、放射线的种类及其特征 （1 1）放射线的种类）放射线的种类 （2 2）特征）特征 -射线：射线：相对质量

24、较大，电离能力很强，穿透能力很小；相对质量较大，电离能力很强，穿透能力很小； -射线：射线：为氢核质量的几千分之一，带电量为为氢核质量的几千分之一，带电量为-射线的射线的 一半，电离能力比一半，电离能力比-射线小，穿透能力比射线小，穿透能力比-射线大；射线大； -射线：射线：电离能力比电离能力比、小，但穿透能力比小，但穿透能力比、大；大； X-X-射线：射线：电离能力小，穿透力很高电离能力小，穿透力很高 35 36 二、辐照量单位与吸收剂量二、辐照量单位与吸收剂量 1 1、能量单位能量单位 电子伏特电子伏特ev表示辐射能量，单位普通用表示辐射能量，单位普通用eV，即相当于，即相当于 个电子在真

25、空中通过电位差为伏特的电场被加速所获得的个电子在真空中通过电位差为伏特的电场被加速所获得的 动能。动能。 37 2 2、放射性强度（放射性活度）放射性强度（放射性活度） 指单位时间内发生核衰变的次数指单位时间内发生核衰变的次数。放射性同位素原子数目。放射性同位素原子数目 的减少服从指数规律。随着时间的增加，放射性原子的数目的减少服从指数规律。随着时间的增加，放射性原子的数目 按几何级数减少，放射性同位素不断地衰变，按几何级数减少，放射性同位素不断地衰变， 。 u居里（以前曾用），居里（以前曾用），1Ci=3.7*1010次衰变秒，即每秒中有次衰变秒，即每秒中有 3.7*1010次原子核衰变。次

26、原子核衰变。 u现法定单位用贝可现法定单位用贝可Bq，即每秒中有一个原子核衰变为，即每秒中有一个原子核衰变为1贝贝 可。即可。即1Bq=1s 1，因此， ，因此，1Ci=3.71010Bq 38 3 3、辐射剂量辐射剂量 用来度量用来度量射线或射线或射线在空气中电离能力的物理量。射线在空气中电离能力的物理量。 以前曾用伦琴（以前曾用伦琴（R），国际单位为（），国际单位为（c/kg，SI，库仑，库仑/千克）。千克）。 4 4、吸收剂量、吸收剂量 被辐照物质所吸收的射线能量称为吸收剂量被辐照物质所吸收的射线能量称为吸收剂量(D)(D)。以前曾用拉。以前曾用拉 德（德（RadRad），国际单位为戈瑞

27、（），国际单位为戈瑞（GyGy） 1 Gy=1J/kg=100Rad 39 5 5、辐射剂量与吸收剂量的关系辐射剂量与吸收剂量的关系 在辐照场仪器测定的是辐射剂量，而食品保藏主要用吸在辐照场仪器测定的是辐射剂量，而食品保藏主要用吸 收剂量来衡量。收剂量来衡量。 吸收剂量辐射剂量吸收剂量辐射剂量 转换系数转换系数 空气转换系数空气转换系数0.83;0.83;食品的转换系数食品的转换系数0.920.920.97 0.97 由于不同食品具有不同的辐射吸收性质，故必须规定被由于不同食品具有不同的辐射吸收性质，故必须规定被 辐照食品的吸收剂量，才能达到需要的要求。辐照食品的吸收剂量，才能达到需要的要求。

28、 辐照剂量辐照剂量根据达到加工目的最适宜的剂量范围以及食品根据达到加工目的最适宜的剂量范围以及食品 所能耐受的最大剂量确定。所能耐受的最大剂量确定。 40 三、辐射源与食品辐照装置三、辐射源与食品辐照装置 1 1、人工放射性同位素、人工放射性同位素 60 60Co Co 制备方法：将自然界中存在的稳定同位素制备方法：将自然界中存在的稳定同位素59Co金属制成棒形、金属制成棒形、 长方形、薄片形、颗粒形、圆筒形或所需要的形状，置于反应长方形、薄片形、颗粒形、圆筒形或所需要的形状，置于反应 堆活性区，经中子一定时间照射，少量堆活性区，经中子一定时间照射，少量59Co原子吸收一个中子原子吸收一个中子

29、 后即生成后即生成60Co辐射源。辐射源。 60 60Co Co经经-衰变后放出一个衰变后放出一个粒子和两个能量不同的粒子和两个能量不同的-光子光子 （1.17Mev1.17Mev和和1.33Mev1.33Mev），最后变为），最后变为60 60Ni( Ni(镍镍) ) 。 41 42 43 60Co辐射源的人工制备方法 l将自然界存在的稳定同位素59Co金属根据使用需要制成不 同形状（如棒形、长方形、薄片形、颗粒形、圆筒形）， l置于反应堆活性区，经一定时间的中子照射，少量59Co原 子吸收一个光子后即生成60Co辐射源，其核反应是： 44 国际上的钴国际上的钴-60辐照装置绝大部分都辐照装

30、置绝大部分都 是由加拿大的是由加拿大的MDS Nordion提供，我国三提供，我国三 强核力公司自主研发设计的强核力公司自主研发设计的SQ（H）型工）型工 业钴源辐照装置已经于业钴源辐照装置已经于2006年在艾索创泰年在艾索创泰 国公司投产，该装置除了用于医疗器械的国公司投产，该装置除了用于医疗器械的 灭菌，还用于宠物饲料、冰冻鱼以及水果灭菌，还用于宠物饲料、冰冻鱼以及水果 的辐照，并获得了美国农业部（的辐照，并获得了美国农业部（USDA） 颁发的辐照许可。颁发的辐照许可。 辐照装置辐照装置 45 46 辐照装置辐照装置 l最近北京三强核力辐射工程技术有限公司 已经完成了SQ（G）型工业辐照装

31、置的开 发并即已经安装在杭州； l该装置采用辊道和链条输送机，承重能力 大大提升； l特别适合食品辐照。 47 48 137 137Cs Cs 137 137Cs Cs辐射源主要是由核燃料的渣滓中抽提制得的。辐射源主要是由核燃料的渣滓中抽提制得的。 137 137Cs Cs经经-衰变后放出衰变后放出-光子最后变为光子最后变为137 137Ba Ba（钡），所产（钡），所产 生的生的-射线的能量为射线的能量为0.66Mev0.66Mev，比，比60 60Co Co来得弱，所以放射性来得弱，所以放射性 强度比强度比60 60Co Co弱，要想达到和弱，要想达到和60 60Co Co一样的辐射强度，

32、要衰变次一样的辐射强度，要衰变次 数就要多几次。数就要多几次。 49 2 2、电子加速器、电子加速器 电子加速器是利用电磁场的作电子加速器是利用电磁场的作 用，使电子获得较高的能量，即用，使电子获得较高的能量，即 将电能转变成辐射能，产生高能将电能转变成辐射能，产生高能 电子束或电子束或X X射线的装置。射线的装置。 u电子射线：电子射线：利用加速器产生的利用加速器产生的 电子流与放射性同位素中的电子流与放射性同位素中的射射 线具有相同的性质，故称为人工线具有相同的性质，故称为人工 射线源。射线源。 电子加速器产生的电子束穿电子加速器产生的电子束穿 透性差，一般只用于食品表层的透性差，一般只用

33、于食品表层的 辐照。辐照。 50 加速器辐照装置加速器辐照装置 最近几年由于最近几年由于钴钴-60源源市场紧缺，市场紧缺，辐辐 照装置的照装置的环境问题环境问题，再加上，再加上工业加速器工业加速器本本 身在能量、束流、功率及安全方面身在能量、束流、功率及安全方面技术技术有有 重大重大突破突破，特别是，特别是束下装置的完善束下装置的完善，加速，加速 器的辐照应用具有大发展趋势，特别是它器的辐照应用具有大发展趋势，特别是它 在辐照消毒，辐照食品方面也能发挥在辐照消毒，辐照食品方面也能发挥能量能量 高，功率大，处理量大高，功率大，处理量大的特点，下面简介的特点，下面简介 几种近年来新发展起来的加速器

34、。几种近年来新发展起来的加速器。 51 l用于食品辐照处理的加速器 l主要有 l静电加速器（范德格拉夫电子加速器）、 l高频高压加速器（地那米加速器）、 l绝缘磁芯变压器、 l微波电子直线加速器、 l高压倍加器、 1.脉冲电子加速器等。 52 （1）IBA公司的公司的RHODOTRON加速器加速器 该加速器该加速器1996年研制成功，到目前为止已在年研制成功，到目前为止已在 美国、日本、法国、瑞典、西斑牙、丹麦、奥美国、日本、法国、瑞典、西斑牙、丹麦、奥 地利等国家有地利等国家有30多台多台生产线已经或即将投入运生产线已经或即将投入运 行，主要用于食品辐照和辐照消毒。目前已有行，主要用于食品辐

35、照和辐照消毒。目前已有 一台一台TT-200的的IBA加速器在中国上海地区投入加速器在中国上海地区投入 运行运行 （2）IBA公司的公司的Betaline可移动自屏蔽式生产线可移动自屏蔽式生产线 该生产线可用于小包装食品，羊肉片，牛排等该生产线可用于小包装食品，羊肉片，牛排等 食品加工，可移动，可在普通厂房内作为生产食品加工，可移动，可在普通厂房内作为生产 线在线消毒装置。线在线消毒装置。 53 （3）俄罗斯科学院新西伯利亚分院核物理）俄罗斯科学院新西伯利亚分院核物理 研究所研究所 双扫描头，可转为双扫描头，可转为X射线，转换效率超过射线，转换效率超过 8-10，既可用于辐照食品，也可用于，既

36、可用于辐照食品，也可用于 辐照消毒，已有两台于辐照消毒，已有两台于2001年在美国投年在美国投 入运行。入运行。 （4）日新公司和三菱重工公司）日新公司和三菱重工公司 以上装置已在日本用于辐照食品和辐照以上装置已在日本用于辐照食品和辐照 消毒并投入运行。消毒并投入运行。 54 X射线：射线：用高能电子来轰击重用高能电子来轰击重 金属靶，其能量的一小部分转金属靶，其能量的一小部分转 变为短波长的电磁射线，即产变为短波长的电磁射线，即产 生生X-射线。射线。而而紫外线，紫外线，尤其是尤其是 波长在波长在200280nm范围内的，范围内的， 可以用来使食品表面的微生物可以用来使食品表面的微生物 钝化

37、。钝化。 55 食品辐照装置的发展趋势食品辐照装置的发展趋势 l钴钴-60辐照装置辐照装置由于辐照工艺和各种条件越来越成熟， 在未来一段时间内仍然是食品辐照的主要技术装备。在未来一段时间内仍然是食品辐照的主要技术装备。 但是用于食品辐照的钴-60辐照装置将向专业化、大型专业化、大型 化、标准化、高度自动化化、标准化、高度自动化方向发展。 l专业化：专业化：由现在的大多数为多功能辐照装置向食品专 用辐照装置发展； l大型化：大型化：单座设计装源能力和实际装源能力将继续扩 大； l标准化标准化：形成更多更好的标准化系列产品，如诺迪安 公司的JS系列以及三强核力的SQ系列； l高度自动化高度自动化：

38、随着人力成本的提高，自动装卸料以及 连接立体库的自动化程度将继续提高。 56 加速器及X射线装置 l由于技术上、经济上以及历史的因素，现在钴-60辐照 装置仍然是食品辐照的主要装备，但最近几年由于钴钴- 60源市场紧缺源市场紧缺、成本增加以及运输问题成本增加以及运输问题，钴-60辐照装 置的潜在环境问题。潜在环境问题。 l工业加速器本身在能量、束流、功率及安全方面技术 有重大突破，特别是束下装置的完善，加速器的辐照 应用具有大发展趋势，特别是它在辐照食品方面也能 发挥能量高，功率大，处理量大的特点 l美国国会美国国会批准的一个报告放射源的使用与替代放射源的使用与替代也 建议逐步采用加速器替代放

39、射源的应用。 l加速器逐步取代钴加速器逐步取代钴-60辐照装置将是一个发展趋势。辐照装置将是一个发展趋势。 57 3、防护设备、防护设备 辐射对人体的危害途径：外照射和内照射；辐射对人体的危害途径：外照射和内照射； 电离辐射对人体的作用效应：物理、化学和生物；电离辐射对人体的作用效应：物理、化学和生物； 防止措施：屏蔽辐射源和射线，屏蔽材料有铅、混凝土、防止措施：屏蔽辐射源和射线，屏蔽材料有铅、混凝土、 铁和水。铁和水。： 58 l辐射源的防护措施 l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，如图7-2的各种安全结构。 l铅的密度大（11.34g/cm

40、3），屏蔽性能好，铅容器可以用来贮存辐射源。 l钢材在加工较大的容器和设备中常需用作结构骨架。 l铁用于制作防护门、铁钩和盖板等。 l水屏蔽的优点是具有可见性和可入性，常用深水井贮存辐射源（如60Co、 137Cs等）。 l混凝土墙，既是建筑结构又是屏蔽物，混凝土中含有水可以较好地屏蔽中子。 l各种屏蔽材料的厚度必须大于射线所能穿透的厚度，屏蔽材料在施工过程中 要防止产生空洞及缝隙过大等问题，防止射线泄漏。 59 l电离辐射对人体的作用 n有物理、化学和生物三种效应有物理、化学和生物三种效应 n短期受大剂量辐射会产生急性放射病短期受大剂量辐射会产生急性放射病 n长期受小剂量辐射会产生慢性病长期

41、受小剂量辐射会产生慢性病 n人体对辐射有一定适应能力和抵御能力，规定的人体对辐射有一定适应能力和抵御能力，规定的 允许值：允许值：510-2Sv（=J/kg）/（年全身）（年全身） （0.00lSv周）。周）。 60 l辐射装置对人体的危害途径 n辐射对人体危害的两种途径辐射对人体危害的两种途径 u外照射，即辐射源在人体外部照射外照射，即辐射源在人体外部照射 u内照射，放射性物质通过呼吸道、食道、皮肤或伤口内照射，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。侵入人体，射线在人体内照射。 n食品辐照一般使用的是严格密封在不锈钢中的食品辐照一般使用的是严格密封在不锈钢中的6

42、0Co辐射源辐射源 和电子加速器，辐照对人体的危害主要是外辐射造成的。和电子加速器，辐照对人体的危害主要是外辐射造成的。 61 （三）输送与安全系统 l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、排风系统。 l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/RCP19 一 106rev.l一1983）。 l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联 动系统。只有在完成这 些安全操作手续，确保 辐照室不再有任何射线 时，工作人员才能进人 辐照室。 62 一、食品辐照的化学效应一、食品辐照

43、的化学效应 是指被辐照物质中的分子所发生的化学变化。是指被辐照物质中的分子所发生的化学变化。 由电离辐射使食品产生多种离子、粒子及质子的基本过由电离辐射使食品产生多种离子、粒子及质子的基本过 程有：程有： 初级辐射初级辐射即物质接受辐射能后，形成离子、激发态即物质接受辐射能后，形成离子、激发态 分子或分子碎片分子或分子碎片-与辐射程度有关。与辐射程度有关。 次级辐射次级辐射初级辐射的产物相互作用生成与原物质不初级辐射的产物相互作用生成与原物质不 同的化合物同的化合物-与温度等其他条件有关。与温度等其他条件有关。 第三节第三节 食品的辐照及辐照保藏原理食品的辐照及辐照保藏原理 63 1 1、水的

44、辐射效应、水的辐射效应 水分子对辐射很敏感，当它接受了射线的能量后，水分子水分子对辐射很敏感，当它接受了射线的能量后，水分子 首先被激活，然后由激活了的水分子和食品中的其他成分发首先被激活，然后由激活了的水分子和食品中的其他成分发 生反应。生反应。 水接受辐射后的最后产物是水接受辐射后的最后产物是氢和过氧化氢氢和过氧化氢，形成的机制很，形成的机制很 复杂。现已知的中间产物主要有三种：复杂。现已知的中间产物主要有三种：水合电子（水合电子（eaqeaq），）， 氢氧基（氢氧基（OHOH），氢基（），氢基（HH）。）。 这些中间产物很重要，因为它们可以和其他有机体的分这些中间产物很重要，因为它们可以

45、和其他有机体的分 子接触而进行反应，特别是在子接触而进行反应，特别是在稀溶液中或含水的食品稀溶液中或含水的食品中，大中，大 多由于水的辐射而产生了间接效应进行了氧化反应。多由于水的辐射而产生了间接效应进行了氧化反应。 64 l水的辐射化学 l水受辐射后可产生的总效应： 65 2 2、氨基酸与蛋白质、氨基酸与蛋白质 氨基酸经辐射后，会引起氨基酸脱氨等。氨基酸经辐射后，会引起氨基酸脱氨等。 射线照射到食品蛋白质分子，很容易使它的二硫键、氢键、射线照射到食品蛋白质分子，很容易使它的二硫键、氢键、 盐键、醚键断裂，破坏蛋白质分子的三级、二级结构，改变盐键、醚键断裂，破坏蛋白质分子的三级、二级结构，改变

46、 物理性质，导致蛋白质分子变性，发生凝聚、粘度下降和溶物理性质，导致蛋白质分子变性，发生凝聚、粘度下降和溶 解度降低。解度降低。 66 3 3、糖类、糖类 一般来说相当稳定，只有大剂量照射下才引起氧化和分解。一般来说相当稳定，只有大剂量照射下才引起氧化和分解。 在食品辐射保藏的剂量下，所引起的物质性质变化极小。在食品辐射保藏的剂量下，所引起的物质性质变化极小。 4 4、脂类、脂类 一般来说，饱和脂肪是稳定的，不饱和脂肪容易发生氧化。一般来说，饱和脂肪是稳定的，不饱和脂肪容易发生氧化。 辐射脂类的主要作用是在脂肪酸长链中辐射脂类的主要作用是在脂肪酸长链中-C-C-键外断裂。键外断裂。 辐照可促使

47、脂类的自动氧化，有氧存在，其促进作用更明辐照可促使脂类的自动氧化，有氧存在，其促进作用更明 显，从而促进游离基的生成，使氢过氧化物和抗氧化物质分显，从而促进游离基的生成，使氢过氧化物和抗氧化物质分 解反应加快，生成醛、醛酯、含氧酸、乙醇、酮等十多种分解反应加快，生成醛、醛酯、含氧酸、乙醇、酮等十多种分 解产物。解产物。 67 68 n从表7-6可看出，50kGy的辐照剂量产生的还原力变化类似100加热10h的变化。 69 l高剂量下辐照脂肪 n用60kGy辐照猪肉，辐照产物烃类产量，1kg脂肪中烃的含量如下： 十七碳烯 90 mg， 十六碳二烯 89 mg， 十七烷 34 mg， 十六碳烯 2

48、2 mg， 十五烷 55 mg， 十四烯 38 mg， n所产生的主要烃类的质量也随剂量和辐照温度而直线增加。 n当辐照剂量大于20kGy时“辐照脂肪”气味可察觉，在较高剂量时变得更强 烈。 n有人估计30kGy辐照产生的烃量相当于170，24h加热所产生的烃量。 70 主要烷烃（戊 烷）的量是山 加热所形成的 两倍， 而在加热处理 中产生的主要 烯烃（丁烯） 的量较多。 71 5 5、维生素、维生素 不同维生素对射线的敏感性不同。不同维生素对射线的敏感性不同。 水溶性维生素中以水溶性维生素中以VCVC和维生素和维生素B1B1的辐射敏感性最强，其他水的辐射敏感性最强，其他水 溶性如溶性如VB2

49、VB2，泛酸，泛酸，VB6VB6，叶酸也较敏感，叶酸也较敏感，VB5VB5（烟酸）对辐射（烟酸）对辐射 很不敏感，较稳定。很不敏感，较稳定。 一般认为维生素一般认为维生素A和维生素和维生素E是是脂溶性维生素对辐射最敏感脂溶性维生素对辐射最敏感 的维生素。的维生素。 维生素对辐照食品的敏感性在评价辐照食品的营养价值上是维生素对辐照食品的敏感性在评价辐照食品的营养价值上是 一个很重要的指标。一个很重要的指标。 72 73 l脂溶性维生素 nVA和VE：是脂溶性V中对辐照最敏感的V。牛肉在氮气中经20kGy剂量辐照， 维生素A破坏率达66%，维生素E则没有损失；禽肉在氮气中分别经10kGy、 20k

50、Gy和40kGy的辐照，其维生素A的降解率分别达58、72和95%；全脂 牛乳经2.4kGy的辐照，维生素E将损失40%； nVD食物中的维生素D对辐照似乎是相当稳定。鲤鱼油经几十千戈瑞剂量辐照， 都没有发现维生素D的破坏。 74 l水溶性维生素 nVBl和VC对辐照最敏感， n低于5kGy时，VC损失很少 超过2030。 n维生素辐照损失数量受剂量、 温度、氧气存在与食品类型 等的影响。 n一般来说，在无氧或低温条 件下辐照可减少食品中任何 维生素的损失。 不同条件下B1辐照损失情形 75 三、食品辐照的生物学效应三、食品辐照的生物学效应 生物学效应指生物学效应指辐射对生物体辐射对生物体如微

51、生物、昆虫、寄生虫、植如微生物、昆虫、寄生虫、植 物等物等的影响的影响。这种影响是由于生物体内的化学变化造成的。这种影响是由于生物体内的化学变化造成的。 辐射对活体组织的损伤辐射对活体组织的损伤主要是与其代谢反应有关，视其机主要是与其代谢反应有关，视其机 体组织受辐射损伤后的恢复能力而异，这还取决于所使用的体组织受辐射损伤后的恢复能力而异，这还取决于所使用的 辐射总剂量的大小。辐射总剂量的大小。 76 大 小 低低 高高 77 1、微生物、微生物 直接效应直接效应 指微生物接受辐射后本身发生的反应，可使微生物死亡。指微生物接受辐射后本身发生的反应，可使微生物死亡。 当水分子被激活和电离后，成为

52、游离基，起氧化还原反应当水分子被激活和电离后，成为游离基，起氧化还原反应 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，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，而使细胞生理机能受到影响。作用，而使细胞生理机能受到影响。 间接效应间接效应 78 N D lg = - N0 D10 其中：其中： N N0 0表示最初的微生物数表示最初的微生物数 N N表示使用表示使用D D剂量后残留的微生物数剂量后残留的微生物数 D D表示初期剂量表示初期剂量 D D10 10表示微生物残存数减到原数的 表示微生物残存数减到原数的10%10%时的剂量时的剂量 为了表示某种微生物对辐射的敏

53、感性，就通常以每杀死为了表示某种微生物对辐射的敏感性，就通常以每杀死 90%90%微生物所需要的戈瑞数来表示，即残存微生物下降到原微生物所需要的戈瑞数来表示，即残存微生物下降到原 数的数的10%10%所需要的剂量，并用所需要的剂量，并用D D10值表示：值表示： 微生物对辐射的敏感性微生物对辐射的敏感性 79 一些微生物的一些微生物的D10值值 菌种基 质 D10 （kGy） 菌种基质 D10 （kGy） 肉毒杆菌A食品4啤酒酵母缓冲液22.5 肉毒杆菌B缓冲液3.3 嗜热脂肪 芽孢杆菌 缓冲液需 氧 1 短小芽孢杆菌 缓冲液 厌氧 3 鼠伤寒沙 门氏菌 冷冻蛋0.7 产气荚膜杆菌肉2.12.

54、4产黄青霉缓冲液0.4 枯菌杆菌缓冲液22.5大肠杆菌肉汤0.2 80 2 2、病毒、病毒 病毒是最小的生物体，它没有呼吸作用，是以食品和酶为病毒是最小的生物体，它没有呼吸作用，是以食品和酶为 寄主。通常使用高达寄主。通常使用高达30kGy的剂量才能抑制。如脊髓灰色质的剂量才能抑制。如脊髓灰色质 病毒和传染性肝炎病毒据推测来自食品污染。用病毒和传染性肝炎病毒据推测来自食品污染。用射线照射射线照射 有助于杀死病毒。有助于杀死病毒。 3、霉菌和酵母、霉菌和酵母 酵母与霉菌对辐射的敏感性与无芽孢细菌相同。酵母与霉菌对辐射的敏感性与无芽孢细菌相同。 酵母可使果汁及水果制品腐败，可用热处理与低剂量辐射酵

55、母可使果汁及水果制品腐败，可用热处理与低剂量辐射 结合的办法杀灭。结合的办法杀灭。 81 4 4、昆虫、昆虫 处于幼虫期的昆虫对辐射比较敏感，成虫（细胞处于幼虫期的昆虫对辐射比较敏感，成虫（细胞) )对辐射对辐射 的敏感性较小，高剂量才能使成虫致死，但成虫的性腺细胞的敏感性较小，高剂量才能使成虫致死，但成虫的性腺细胞 对辐射是敏感的，因此使用低剂量可造成绝育或引起配子在对辐射是敏感的，因此使用低剂量可造成绝育或引起配子在 遗传上的紊乱。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

56、，但成虫不幼虫，但不能发育成蛹；照射的蛹可发展为成虫，但成虫不 育。育。 82 5 5、寄生虫、寄生虫 辐射可使寄生虫不育或死亡。辐射可使寄生虫不育或死亡。 猪肉中旋毛虫不育剂量猪肉中旋毛虫不育剂量0.12kGy 0.12kGy 死亡死亡7.5 kGy 7.5 kGy 牛肉中绦虫致死剂量牛肉中绦虫致死剂量3.0-5.0KGy 3.0-5.0KGy 6 6、植物、植物 辐射主要应用在植物性食品（主要是水果和蔬菜）抑制辐射主要应用在植物性食品（主要是水果和蔬菜）抑制 块茎、鳞茎类发芽，推迟蘑菇开伞、调节后熟和衰老上。块茎、鳞茎类发芽，推迟蘑菇开伞、调节后熟和衰老上。 83 一、辐照在食品中的应用一

57、、辐照在食品中的应用 1 1、低剂量照射（辐射耐贮杀菌）、低剂量照射（辐射耐贮杀菌） 第四节第四节 食品辐照工艺及条件控制食品辐照工艺及条件控制 平均辐射剂量在平均辐射剂量在1kGy1kGy以下。以下。 抑制发芽；杀灭昆虫和寄生虫；延缓水果和蔬菜的后抑制发芽；杀灭昆虫和寄生虫；延缓水果和蔬菜的后 熟过程熟过程 84 2、中剂量照射（辐射巴氏杀菌）、中剂量照射（辐射巴氏杀菌） 平均辐射剂量在平均辐射剂量在1 110kGykGy。 杀菌、防腐；延长保藏期；改良食品的工艺品质。杀菌、防腐；延长保藏期；改良食品的工艺品质。 85 3、大剂量照射（辐射阿氏杀菌）、大剂量照射（辐射阿氏杀菌） 平均辐射剂量

58、在平均辐射剂量在10kGy 50kGy 。 香料、调味品的商业杀菌。香料、调味品的商业杀菌。 86 87 一、辐照应用类型 l辐射阿氏杀菌（radappertization） l辐射巴氏杀菌（radicidation） l辐射耐贮杀菌（radurization） 88 辐射阿氏杀菌（radappertization） l所使用的辐照剂量可以将食品中的微生物减少所使用的辐照剂量可以将食品中的微生物减少 到零或有限个数。到零或有限个数。 l经过这种辐照处理后，食品在无再污染条件下经过这种辐照处理后，食品在无再污染条件下 可在正常条件下达到一定的贮存期。可在正常条件下达到一定的贮存期。 l为高剂量辐

59、照，剂量范围为高剂量辐照，剂量范围3050kGy。 89 辐射巴氏杀菌（radicidation） l所使用的辐照剂量可以使食品中检测不出特定的所使用的辐照剂量可以使食品中检测不出特定的 无芽袍的致病菌（如沙门氏菌等）。无芽袍的致病菌（如沙门氏菌等）。 l为中剂量辐照，辐照剂量范围为为中剂量辐照，辐照剂量范围为110kGy。 90 辐射耐贮杀菌（radurization） l主要目的是降低食品中腐败微生物及其他生物数量，延长主要目的是降低食品中腐败微生物及其他生物数量，延长 新鲜食品的后熟期及保藏期（如抑制发芽等）。新鲜食品的后熟期及保藏期（如抑制发芽等）。 l为低剂量辐照，一般剂量在为低剂量

60、辐照，一般剂量在1kGy以下。以下。 91 二、食品辐射保藏的工艺流程二、食品辐射保藏的工艺流程 1 1、一般辐照工艺、一般辐照工艺 92 93 2 2、典型食品辐照工艺、典型食品辐照工艺 94 果蔬类 l果蔬辐照的目的主要是防止微生物的腐败作用，控制害虫 感染及蔓延；延缓后熟期，防止老化。水果的辐照处理， 除可延长保藏期外，还可促进水果中色素的合成、使涩柿 提前脱涩和增加葡萄的出汁率。 l蔬菜的辐照处理主要是抑制发芽，杀死寄生虫。 95 l抑制发芽 n低剂量0.060.15kGy对控制根茎作物如马铃薯、洋葱、 大蒜的发芽是有效的。 n为了获得更好的贮藏效果，蔬菜的辐照处理常结合一定的 低温贮