60Co-γ射线辐照降解技术

1、60co-y射线辐照降解技术 60co-y射线辐照降解技术及其物理、化学效应食品辐射（或辐照）杀菌是利用一定剂量的波反极短的电离射线对食品进行杀菌（包 括原材料），放射线同位素钻60、艳157产生的丫射线或低能加速器放射出的p- 射线对包装食品进行辐照处理。在能量的传递和转移过程中，产生强大的物理效应和 生物效应，达到杀虫、杀菌、抑制生理过程、提高食品卫生质量、保持营养品质及风味、 延长货架期的目的。y射线是波长为0.001lnm的电磁波束，是原子核从激发状态跃迁到低能态势放出的一种 光子流，其能量约为几十万电子伏以上，穿透物质的能力很强，足以离解或激活原子。设备：辐照源：60co装置上的放射

2、源是放射性同位素60co（圆片形、圆柱形、硬币形、片状）控制传送货物进出的装置循环式辐射区加工控制系统辐照检测测量装置（辐照源）59 cotft放射性同位素60 cotft 装入相应形状的不锈钢密封反应堆屮用屮子照射容器中焊接密封好-把几十只棒状的60co固定好插入支持框架中的平板形辐射源tft放在能防辐射的特殊混凝土建筑物内用于y射线的设备必须有辐照源，控制传送货物进出的装置和循环式辐射区。同时还必 须有足够安全的加工控制系统，辐照检测和测量装置。60co装置上的放射源是放射性同位 素60co,它是在反应堆中用中子照射59co产生的人工放射性同位素，其半衰期为5.25年, 每年放射性强度下降

3、12.6%0 60co是一种发电中核产物的副产品，造价相当低廉。常用的 源强为10万到100万居里，最大可达数13百万居里。60co辐照源有各种形状，比如有圆 片形、圆柱形、硬币形或片状的。将60co辐照源装入相应形状的不锈钢密封容器屮焊接密 封好。把儿i只棒状的60co固定好插入支持框架屮的平板形辐射源，一般一支具有looooci 的辐射能。源为双层不锈钢包壳，内外包壳制弧焊密封，活性材料为直径lmni、长lmm的 镀鎳金属钻粒。用于辐射的60co的放射性比度为1060ci/g左右。60co辐照源装置必须 放在能防辐射的特殊混凝土建筑物内。放射源不使用时，沉入深水井中，工作人员可安全进 入照

4、射室。需要照射的物品可用机械提升到照射位置，对物品进行分批连续照射。物理、化学效应y射线的物理、化学效应主要表现在以下几点：(1) 康普顿效应当入射的y射线光子受到一个原子中结合松散的电子碰撞，被散射的丫射线光子和电子 向不同方向逸出，此时光子能量有所衰减，光子丢失的所有能量几乎都转移给电子作为能量, 对于许多医疗设备中的聚合物和纤维素物质中能量大于0.1 mev光子，主要的相互作用是康 普顿效应。食品受辐照时,康普顿电子的形成取决于光子的能星和每克受辐照物质的电子数。(2) 光电效应光电效应最早是赫兹在1887年发现的。y射线光子的能量小于0.1 mev时，入射的丫 射线光子与原子的内层轨道

5、电子发生作用，光子被吸收，光子的能量转移给从原子逸出的内 层电子。当丫射线辐照食品时，它们的单个光子与构成食品、微生物和昆虫物质原子相互作 用。(3) 电子对形成当能量大于1.02mev的丫光子掠过原子核附近，在原子核的库仑场作用下，丫光子会 转换为正负电子对，满足电荷守恒。这一过程称为电子对产生过程。丫射线与物质发生效应 的结果是产生了次级电子，次级电子作用为带电粒子继续与物质作用，将能量消耗在引起物 质电离和激发上。(4) 对水中有机物结构的破坏作用当水受到辐照时，水分子被激发或电离，形成大量的离子对。h2o->h2o-激发h2oh2o + +e-电离e+h2oh2o'所形成

6、的h2o、h2o+和h2o极不稳定，迅速分解成蛍离子、蛍氧离子和自由基oh、 h2o和h。h +、oh 及自由基oh与h又可迅速相互作用而形成水分子及过氧化氢和 氧原子等。若水中有溶解状态的游离氧存在时，h又可与氧产生大量强化自由基h2o和过 氧化氢。水分子电离以后形成的oh和h与周围的有机分子rh相互作用的典型反应式为：rh+oh r +h2o； rh+h>r+h2自由基离子和所产生的自由基两者均破坏正常分子结构并损伤生物靶。 60co-y射线辐照降解苹果汁中棒曲霉素60co-y射线辐照降解技术的优点60co-丫射线辐照是非常有效的苹果汁棒曲霉降解技术 保持苹果汁原有的成分和风味60c

7、o- 丫射线辐照杀菌是一种特殊的冷加工技术，它在常温下杀菌，y射线能量 高、穿透力强，在杀菌的同时，不会引起食品内部温度的升高，能够最大限度的保持食品特有的风味，不影响产品的营养和食用品质，即使在冷冻状态下也能进行辐照处理， 因此被称作冷灭菌法。1. 60co-y射线辐射对苹果汁营养成分的影响。苹果汁在正常推荐的剂量辐射后其 营养成分，如蛋白质、糖类、微量元素及矿物质的损失很少，但维生素和脂肪对辐照敏 感。维生素经辐射后的损失程度与食品种类、辐照剂量、温度、氧量及维生素的种类有 关，一般來说，脂溶性维生素较水溶性维一素对辐照敏感。用杀菌剂量比较辐照处理与 加热处理食品的水溶性维生素的破坏作用，

8、可以发现两者几乎没有差别，而脂溶性经维 生素损失较大，尤以维生素e、k损失是大。在水溶性维生素中维生素c损失最大，烟 酸损失最小，脂肪经高剂量辐射后，因氧化反应产生的自由基及其衍生物会促进脂肪的 氧化而使其发生酸败变性，导致脂肪的消化吸收率降低。2. 60co- 丫射线辐照处理对食品色泽和质地的影响。色泽辐照处理对各种食品色素的影响不同。植物性色素对辐照处理较稳定，动物性 色素对辐照敏感。因此60co-y射线对苹果汁进行杀菌对苹果汁的色泽影响不大。质地低剂量60co-y射线辐射处理食品不会对食品质地产生明显的影响2. 2没有药物残不污染环境60co- y射线辐照技术不会诱发产生放射性，更无放射

9、性残留，其安全性已得到国 际专家的肯定，被世界所公认。这种物理加工方法也不会污染环境。2. 3辐照杀菌效果彻底60co- y射线等电离辐射具有极强的穿透力，可以杀灭果实内部的害虫及虫卵，杀 灭微牛物的效果远远大于传统方法。另外，人们还可以根据产品的要求任意调节辐照剂 量，从而达到不同的杀菌程度，直至完全灭菌。2.4能够实现对产成品、包装苹果汁的加工处理60co- y射线的穿透力强，能够达到产品深处及大包装苹果汁内部，不受产品的结 构、形态和包装的影响，杀菌、杀虫彻底。而且辐照时不受温度影响，不用打开包装， 特别适宜对已包装好的成品苹果汁进行消毒杀菌处理，避免了产品在生产加工过程中的 二次污染，

10、方法快捷方便。2.5辐照技术处理成本低，能耗少食品辐照技术在国内外己进入商业化，60co-y射线装置应运而生，辐照食品的批 量生产已成为可能，大大降低了食品辐照的成本。而且辐照灭菌速度快，操作简便，加 工易控制，可实现规模化生产。3 60co- 丫射线辐照苹果汁的安全性评价辐照食品的卫生安全性，是人们最为关心的问题。原子弹爆炸，以及核泄漏事件的 发生，使世界各国消费者对核普遍存在恐惧心理，影响了人们对辐照食品的接受性。消 费者在购买辐照食品时，首先关心的是辐照处理过的食品是否有放射性危险，食品经辐 照处理后，会不会诱发放射性，有没有放射残留呢？回答是否定的。核污染是指有放 射性粉尘（核裂变的放

11、射性核素）混入食品，因而使食品被污染了放射性物质。与核污 染不同，当辐照处理食品吋，食品本身不直接接触放射源，不可能沾染上放射性物质残 留，它只是接受由放射性物质产生的射线，受到的仅仅是放射源产生的y射线（电磁 波）的作用，因而不会受到放射性污染。fao食品辐照卫生安全联合专家委员会的结论：为了保护食品，在lokgy （1兆拉 德）剂量以内辐照任何食品不会引起毒理学的危害。60co-丫射线对苹果汁中棒曲霉进 行降解，辐照剂量大大低于lokgyo而且1997年fao高剂量研究小组宣告的，就全超过 lokgy的辐照剂量处理的食品是安全的和具有营养适宜性的结论是正确的。 作用原理射线辐射对食品的作用

12、分为初级和次级，初级是微生物细胞间质受高能电子射线照射 后发生的电离作用和化学作用，次级是水分经辐射和发生电离作用而产生各种游离基 和过氧化蛍再与细胞内其它物质作用。这两种作用会阻碍微生物细胞内的一切活动， 从而导致微生物细胞死亡。原理为:在辐照过程中，伽玛射线穿透辐照货箱内的货物，作用于微生物，直接或间 接破坏微生物的核糖核酸、蛋白质和酶，从而杀死微生物，起到消毒灭菌的作用。利用辐照方法控制苹果汁屮棒曲霉素含量主要通过以下两种途径：即抑制产毒霉菌生长和降 解棒曲霉素。5kgy的丫射线辐照能完全抑制产棒曲霉素的扩展青霉、曲霉等霉菌的生长。丫 射线照射可以对果汁中棒曲霉素产生一定的降解作用。 影

13、响因素同等剂量的60co-y射线辐照处理对苹杲汁中棒曲霉素的降解能力明显弱于对乙酸酸化水中 棒曲霉素的降解能力。0.5kgy的60co-y射线照射对果汁中棒曲霉素的降解率仅为3.60%,约是同等处理条件下乙 酸酸化水屮棒曲霉素降解率的1/26 o所以，影响60co-y射线棒曲霉素降解能力强弱的因素不仅有辐照剂量，还应当包括受辐照 溶液自身系统因素（乙酸酸化水）。 作用效果（1）60co-y射线辐照处理对ph4.0乙酸酸化水溶液屮棒曲霉素的降解作用极为显著：> 不同剂量辐照处理所引起的棒曲霉素降解程度不同：lkgy以上辐照剂量（包括lkgy）的60co-y射线照射均可使酸化水中棒曲霉素含量

14、由初始 时的2.298mg/l降至为0。0.5kgy剂童的60co-y射线亦能对酸化水溶液中的棒曲霉素产生明显的降解效果，辐照后处 理液中棒曲霉素降解率（0棒曲霉素）可高达93.38%°> 此外对处理液中残余棒曲霉素进行的hplc检测结杲表明，经过辐照处理的棒曲霉素 乙酸酸化水溶液中不含有其他副产物，同时酸化水中棒曲霉素之外的其它杂物质含量也有明显减少。(2)60co-y射线辐照处理对澄清苹果汁中棒曲霉素(初始浓度1.631mg/l)也具有有效的降解作 用：4kgy剂暈辐照处理能使果汁中96.57%的棒曲霉素发生降解skgy剂量辐照处理能使果汁小棒曲霉素全部降解。(3)60co

15、-y射线辐照能够对澄清苹果汁的主要理化指标及营养成分产生一定影响：%1 与对照相比(即未经照射的苹果汁)，0.5kgy及其以上剂量的辐照处理均会引起果汁中对 溶性固形物的明显降低，使果汁色值明显增高、颜色变浅，使果汁屮糖含量与d苹果酸含 量产生一定损失，使果汁中水解氨基酸与游离氨基酸总含量发生明显损失；%1 不同剂量处理对果汁中大部分蛋白质水解、游离氨基酸含量的影响作用有极显著的差界， 其差异与氨基酸的种类有直接的关系。 60co-y射线辐照降解技术的展望利用60co-y射线辐照降解技术处理有机污染物，不需要加入任何化学试剂，也不会产生二 次污染，具有降解效率高、反应速度快、污染物降解彻底等优

16、点，它作为一种新兴的降解技 术，受到了广泛关注。目前，60co-y射线辐照技术及其与臭氧氧化联用技术多用于降解废 水中有机污染物以及环境治理，并被国际原子能机构列为21世纪原子能应用的主要研究方 向。60co-y射线辐照降解技术必将在有毒有害物质降解领域发挥愈来愈重要的作用。1. 60co-y射线辐照降解技术及其物理、化学效应y射线是波长为0.001lmn的电磁波朿，是原子核从激发状态跃迁到低能态势放出的 一种光子流，其能量约为几十万电子伏以上，穿透物质的能力很强，足以离解或激活原子。用于y射线的设备必须有辐照源，控制传送货物进出的装置和循环式辐射区。同时还 必须有足够安全的加工控制系统，辐照

17、检测和测量装置。60co装置上的放射源是放射性同 位素60co,它是在反应堆中用中子照射59c。产生的人工放射性同位素，其半衰期为5.25 年，每年放射性强度下降12.6%。60co是一种发电中核产物的副产品，造价相当低廉。常 用的源强为10万到100万居里，最大可达数13百万居里。60co辐照源有各种形状，比如 有圆片形、圆柱形、硬币形或片状的。将60co辐照源装入相应形状的不锈钢密封容器屮焊 接密封好。把儿十只棒状的60co固定好插入支持框架中的平板形辐射源，一般一支具有 looooci的辐射能。源为双层不锈钢包壳，内外包壳制弧焊密封，活性材料为直径1mm、长 1mm的镀規金属钻粒。用于辐

18、射的60co的放射性比度为1060ci/g左右。60co辐照源装 置必须放在能防辐射的特殊混凝土建筑物内。放射源不使用时，沉入深水井中，工作人员对 安全进入照射室。需要照射的物品可用机械提升到照射位置，对物品进行分批连续照射。 丫射线的物理、化学效应主要表现在以下儿点：(1) 康普顿效应当入射的y射线光子受到一个原子中结合松散的电子碰撞，被散射的y射线光子和电子 向不同方向逸出，此时光子能量有所衰减，光子丢失的所有能量儿乎都转移给电子作为能量, 对于许多医疗设备中的聚合物和纤维素物质中能量大于0.1 mev光子，主要的相互作用是康 普顿效应。食品受辐照时，康普顿电子的形成収决于光子的能量和每克

19、受辐照物质的电子数。（2）光电效应光电效应最早是赫兹在1887年发现的。丫射线光子的能量小于0.1 mev时，入射的丫 射线光子与原子的内层轨道电子发生作用，光子被吸收，光子的能量转移给从原子逸出的内 层电子。当丫射线辐照食品吋，它们的单个光子与构成食品、微生物和昆虫物质原子相互作 用。（3）电子对形成当能量大于1.02mev的丫光子掠过原子核附近，在原子核的库仑场作用下，丫光子会 转换为正负电子对，满足电荷守恒。这一过程称为电子对产生过程。丫射线与物质发生效应 的结果是产生了次级电子，次级电子作用为带电粒子继续与物质作用，将能量消耗在引起物 质电离和激发上。（4）对水中有机物结构的破坏作用当

20、水受到辐照时，水分子被激发或电离，形成大量的离子对。h2o->h2o-激发h2o->h2o + +c-电离e+h2o->h2o'所形成的h2o、h2o+和h2o极不稳定，迅速分解成氢离子、氢氧离子和自由基oh、 h2o和h。h+、oh 及自由基oh与h又可迅速相互作用而形成水分子及过氧化氢和 氧原子等。若水中有溶解状态的游离氧存在吋，h又可与氧产生大量强化自由基h2o和过 氧化氢。水分子电离以后形成的oh和h与周围的有机分子rh相互作用的典型反应式为： rh+oh>r +h2o； rh+h r +h2自由基离子和所产生的白由基两者均破坏正常分子结构并损伤生物靶。

21、2. 60co-y射线辐照技术在食品加工、贮藏中的应用60co-y射线辐照食品，可使食品中生物体产生物理或化学反应，抑制或破坏其新陈代 谢和生长发育，甚至使细胞组织死亡，从而达到消毒灭菌、延长食品贮藏销售时间、减少损 失的目的，是对传统的食品加工和贮藏技术的重要补充和完善。据1990年统计，已有38个 国家和地区批准了 200多个单位对肉类、水产品、干鲜果蔬、粮食、土特产品、中成药等 200多种食品进行辐照研究。3. 60co-y射线辐照降解研究进展利用60co-y射线辐照降解技术处理有机污染物，不需要加入任何化学试剂，也不会产 生二次污染，具有降解效率高、反应速度快、污染物降解彻底等优点，它作为一种新兴的降 解技术，受到了广泛关注。目前，60co-y射线辐照技术及其与臭氧氧化联用技术多用于降 解废水中有机污染物以及环境治理，并被国际原子能机构列为21世纪原子能应用的主要研 究方向。60co-y射线辐照降解技术必将在有毒有害物质降解领域发挥愈来愈重要的作用。4. 60co-y射线辐照降解苹果汁中棒曲霉素co-y射线辐照处理对ph4.0乙酸酸化水、澄清苹果汁屮特定浓度棒曲霉素均具有有效 降解作用，其降解能力随辐照剂量增大而增强，但同等剂量的丫射线辐照处理对苹果汁小棒 曲霉素的降解能力明显弱于对乙酸酸化水中棒曲霉素的降解能力。对酸化水中残余棒曲霉素 进行的hp