第八章_食品的辐射保藏

1、【知识目标知识目标】1 1了解辐射保藏的发展现状了解辐射保藏的发展现状2 2深刻理解食品辐射保藏的基本原理深刻理解食品辐射保藏的基本原理3 3掌握影响辐照射杀菌作用的因素掌握影响辐照射杀菌作用的因素【技能目标技能目标】 理解辐射在食品保藏中的应用；选择合理解辐射在食品保藏中的应用；选择合适的辐射类型、剂量。适的辐射类型、剂量。第一节第一节 食品辐射保藏食品辐射保藏概述概述u辐射保藏技术是一门新的技术，比现有保藏技术有其辐射保藏技术是一门新的技术，比现有保藏技术有其优越性优越性的的一面。是继传统的物理、化学保藏之后又一发展较快的食品保一面。是继传统的物理、化学保藏之后又一发展较快的食品保藏新技术

2、和新方法。藏新技术和新方法。一、食品辐射保藏的概念一、食品辐射保藏的概念u食品辐射保藏：食品辐射保藏：就是利用就是利用放射性核素放射性核素6060CoCo或或137137CsCs的的射线及射线及电电子加速器子加速器产生的电子束等所产生的辐射产生的电子束等所产生的辐射能量能量对新鲜肉类及其对新鲜肉类及其制品、水产品及其制品、蛋及其制品、粮食、水果、蔬菜、制品、水产品及其制品、蛋及其制品、粮食、水果、蔬菜、调味料、饲料以及其他加工产品进行调味料、饲料以及其他加工产品进行杀菌、杀虫、防止霉变、杀菌、杀虫、防止霉变、抑制发芽、延迟后熟抑制发芽、延迟后熟等处理，从而最大限度的减少食品的损等处理，从而最大

3、限度的减少食品的损失，保持食品的品质，以达到延长食品保质期的方法和技术。失，保持食品的品质，以达到延长食品保质期的方法和技术。v我国我国辐照食品卫生管理办法辐照食品卫生管理办法中定义：中定义：辐辐照食品照食品是指用钴是指用钴-60-60、铯、铯-137-137产生的产生的射线射线或电子加速器产生的低于或电子加速器产生的低于10MeV10MeV的电子束照的电子束照射加工保藏的食品。射加工保藏的食品。二、辐射保藏的优越性（意义、二、辐射保藏的优越性（意义、特点特点） u1 1对食品品质特性影响小对食品品质特性影响小 食品在受辐射过程中食品在受辐射过程中温度升高甚微温度升高甚微（2 2），可在），可

4、在常温或低温下进行常温或低温下进行，又被称为又被称为“冷杀菌冷杀菌”。被辐射适当处理后的食品的。被辐射适当处理后的食品的感官性状感官性状与新鲜食品差别很小，与新鲜食品差别很小，特别适合于一些不特别适合于一些不耐热的食品和药品。耐热的食品和药品。u2.2.射线穿透力强射线穿透力强 在在不拆包装不拆包装和和不解冻不解冻的情况下，的情况下，可杀灭其可杀灭其深藏深藏于谷物、果实或冻肉内部的害虫和微于谷物、果实或冻肉内部的害虫和微生物，也节省了包装材料，避免再污染。生物，也节省了包装材料，避免再污染。u3.3.安全安全、射线处理过的食品、射线处理过的食品不会留下任何残留物不会留下任何残留物。射线不与产品

5、结合，射线不与产品结合，与化学处理相比是一大特点与化学处理相比是一大特点。 （一）食品辐射保藏的优点（一）食品辐射保藏的优点u4.4.节省能源：节省能源：据国际原子能机构（据国际原子能机构（IAEAIAEA）通报，食品）通报，食品采用冷藏需消耗能量为采用冷藏需消耗能量为9090千瓦时千瓦时/T/T，巴氏消毒，巴氏消毒230230千千瓦时瓦时/T/T，热力杀菌，热力杀菌300300千瓦时千瓦时/T/T，脱水处理（干燥），脱水处理（干燥）7 70000千瓦时千瓦时/T/T，而辐射杀菌只需而辐射杀菌只需6.346.34千瓦时千瓦时/T/T，辐射巴，辐射巴氏消毒氏消毒0.760.76千瓦时千瓦时/T/

6、T。可节约可节约707090%90%的能源。的能源。u5.5.应用范围广：应用范围广：能处理各种能处理各种不同类型不同类型的食物品种，从的食物品种，从装箱的马铃薯到袋装的面粉、肉类、水果、蔬菜、谷装箱的马铃薯到袋装的面粉、肉类、水果、蔬菜、谷物、水产等。不同体积、不同状态、固体液体食品。物、水产等。不同体积、不同状态、固体液体食品。u6.6.加工效率高：加工效率高：整个工序整个工序可连续化、自动化可连续化、自动化。在同一。在同一射线场所可以处理多种体积、状态、类型的食品，并射线场所可以处理多种体积、状态、类型的食品，并且可以方便地调节剂量。且可以方便地调节剂量。1 1经过杀菌剂量的照射，一般情

7、况下，经过杀菌剂量的照射，一般情况下，酶酶不能完全不能完全被钝化。被钝化。2 2经辐射处理后，食品所发生的化学变化从经辐射处理后，食品所发生的化学变化从量量上来上来讲虽然是微乎其微的，但讲虽然是微乎其微的，但敏感性强的食品和经敏感性强的食品和经高剂高剂量量照射的食品可能会发生不愉快的感官性质变化照射的食品可能会发生不愉快的感官性质变化，尤其对高蛋白和高脂肪的食品特别突出。尤其对高蛋白和高脂肪的食品特别突出。3 3辐射这种保藏方法不适用于所有的食品，要辐射这种保藏方法不适用于所有的食品，要有选有选择性地应用。择性地应用。4 4要对辐射源进行充分地遮蔽，必须经常连续对辐要对辐射源进行充分地遮蔽，必

8、须经常连续对辐射区和工作人员进行射区和工作人员进行监测检查监测检查。（二）食品辐射保藏的缺点（二）食品辐射保藏的缺点现有保藏技术的优缺点现有保藏技术的优缺点u食品冷冻保藏食品冷冻保藏低温抑制微生物活动和减少酶活。低温抑制微生物活动和减少酶活。优点：能够较好保持新鲜食品原有的风味和营养价值；优点：能够较好保持新鲜食品原有的风味和营养价值；缺点：缺点：能耗大，需建立冷藏链能耗大，需建立冷藏链。u食品罐藏食品罐藏提高温度杀灭微生物和酶。提高温度杀灭微生物和酶。优点：绝大部分杀灭微生物，可以长期保藏；优点：绝大部分杀灭微生物，可以长期保藏；缺点：缺点：热对风味组织结构和色泽有影响热对风味组织结构和色泽

9、有影响。u食品干藏食品干藏降低水分活度（降低水分活度（Aw），控制微生物和减少酶活。），控制微生物和减少酶活。优点：简便宜行，重量减轻或体积变小，食品可增香变脆优点：简便宜行，重量减轻或体积变小，食品可增香变脆缺点：缺点：自然脱水后的食品难复水，易变色自然脱水后的食品难复水，易变色。u化学保藏化学保藏通过外加化学物质抑制微生物及酶等作用。通过外加化学物质抑制微生物及酶等作用。优点：操作简便易行。优点：操作简便易行。缺点：缺点：化学物质残留化学物质残留。常见的辐照食品种类常见的辐照食品种类： v1 1特殊食品：特殊食品：病人食病人食用的无菌食品、太空食用的无菌食品、太空食品。品。 v2 2脱水食

10、品：脱水食品：洋葱粉、洋葱粉、八角粉、虾粉、青葱、八角粉、虾粉、青葱、辣椒粉、蒜粉、虾仁等辣椒粉、蒜粉、虾仁等脱水食品。脱水食品。 v3 3延长货架的食品：延长货架的食品：月饼、袋装肉制品、月饼、袋装肉制品、果脯等产品。果脯等产品。 v4 4冻品：冻品：冻鱿鱼、冻鱿鱼、冻虾仁、冻蟹肉、冻虾仁、冻蟹肉、冻蛙腿等产品。冻蛙腿等产品。 v5 5保健品：保健品：减减肥茶、洋参、花肥茶、洋参、花粉、灵芝制品、粉、灵芝制品、袋泡茶、口服美袋泡茶、口服美容保健食品等。容保健食品等。 三、国内外发展简况三、国内外发展简况u18951895年伦琴发现年伦琴发现X-X-射线后，射线后，MinkMink于于1896

11、1896年就提出年就提出X-X-射线的杀射线的杀菌作用。菌作用。u二次大战期间，美国麻省理工的二次大战期间，美国麻省理工的罗克多尔罗克多尔将射线处理将射线处理汉堡包，汉堡包，揭开了辐射保藏食品研究的序幕揭开了辐射保藏食品研究的序幕u5050年代起北美、欧洲、日本等年代起北美、欧洲、日本等3030多个国家先后投入大量的费多个国家先后投入大量的费用进行研究；用进行研究；6060年代一些第三世界国家也加入该行列，目前年代一些第三世界国家也加入该行列，目前从事这方面研究的有从事这方面研究的有50-6050-60个国家。个国家。u在国际原子能组织（在国际原子能组织（IAEAIAEA）、联合国粮农组织（）

12、、联合国粮农组织（FAOFAO）、世界）、世界卫生组织（卫生组织（WHOWHO）等的支持和组织下，）等的支持和组织下，19761976年年2525种辐射处理食种辐射处理食品在品在1818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使用。一般使用。u19801980年年1010月月2727日上述组织联合举行的第四次专门委员会议作日上述组织联合举行的第四次专门委员会议作出结论：用出结论：用10kGy10kGy以下平均最大剂量照射任何食品，在毒理学、以下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题，而且今后无须再对营养学及

13、微生物学上都丝毫不存在问题，而且今后无须再对低于此剂量辐照的各种食品进行毒性实验。低于此剂量辐照的各种食品进行毒性实验。u19991999年同意年同意10kGy10kGy以上剂量辐照食品是安全与营养的以上剂量辐照食品是安全与营养的u目前许多国家将辐射用于食品的加工与保藏。目前许多国家将辐射用于食品的加工与保藏。前苏联、美国、加拿大、法国、日本、中国等前苏联、美国、加拿大、法国、日本、中国等国家均批准在一些食品中使用辐照。国家均批准在一些食品中使用辐照。日本、加拿大建立了辐射工厂用于食品保藏、日本、加拿大建立了辐射工厂用于食品保藏、有鱼虾、果蔬等。有鱼虾、果蔬等。欧洲（丹麦、保加利亚、法国等）用

14、于抑制土欧洲（丹麦、保加利亚、法国等）用于抑制土豆、大蒜、洋葱发芽。豆、大蒜、洋葱发芽。发展中国家，印度、伊朗、泰国、智利、阿根发展中国家，印度、伊朗、泰国、智利、阿根廷等用于粮食（谷物）的防霉、防虫。廷等用于粮食（谷物）的防霉、防虫。u我国自我国自19581958年开始年开始，7070年代的研究工作取得了一定的年代的研究工作取得了一定的成效。成效。 19841984年年1111月月国家卫生部批准国家卫生部批准7 7项项（马铃薯、洋（马铃薯、洋葱、大蒜、花生、蘑菇、香肠）辐照食品允许消费。葱、大蒜、花生、蘑菇、香肠）辐照食品允许消费。之后又有之后又有2020多种多种食品通过了不同级别的技术鉴定

15、。食品通过了不同级别的技术鉴定。u8080年代，一些省市建立了一起容量较大的辐射应用试年代，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、广东等验基地，如北京、上海、天津、湖南、四川、广东等地。地。u迄今为止，已有迄今为止，已有4040多个国家批准了多个国家批准了100100多种类的辐照多种类的辐照食品。但辐照技术真正大规模商业化应用，是从食品。但辐照技术真正大规模商业化应用，是从2020世世纪纪9090年代开始的。年代开始的。u辐照加工技术虽然从技术讲已相对成熟，但由于公众辐照加工技术虽然从技术讲已相对成熟，但由于公众接受性、各类别食品的接受性、各类别食品的标

16、准标准、法规法规以及以及检验检验、辐照设、辐照设施等尚存在一定问题，辐照食品仍未被广泛接受。施等尚存在一定问题，辐照食品仍未被广泛接受。我国批准允许辐射的食品类别与剂量我国批准允许辐射的食品类别与剂量第二节第二节一、放射性同位素与辐射一、放射性同位素与辐射v原子包括一个带正电荷的原子核，核外围有电子云。原子包括一个带正电荷的原子核，核外围有电子云。v原子核的直径约为原子核的直径约为1010-12-12cmcm，内有质子和中子，是其质，内有质子和中子，是其质量的组成部分。质子带正电荷，中子不带电荷。整个量的组成部分。质子带正电荷，中子不带电荷。整个原子原子( (包括运转的电子包括运转的电子) )

17、的直径约为的直径约为1010-8-8cmcm。1放射性同位素放射性同位素u原子核为原子核为P P+ +n+n，P P+ +为带正电荷质子，为带正电荷质子，n n为不带电荷中为不带电荷中子，核内质子数决定化学元素的特性，一般情况下子，核内质子数决定化学元素的特性，一般情况下（在原子核范围内）（在原子核范围内）P P+ +=n=n，组成原子的质量。，组成原子的质量。uP P+ +相同而相同而n n不同的同一元素的不同核素互称为不同的同一元素的不同核素互称为同位素同位素，P P+ +=n=n时原子稳定，时原子稳定，P P+ +nn则不稳定。则不稳定。u原子序数在原子序数在8484以上以上时，原子核是

18、不稳定的，能以一时，原子核是不稳定的，能以一定的速率放出定的速率放出射线射线，由这种原子组成的元素称为，由这种原子组成的元素称为放放射性同位素。射性同位素。u放射性同位素能发射放射性同位素能发射-、- - -、+ +- -及及-射线射线 2. -、-、-及及 X-射线射线u-射线射线：当同位素中：当同位素中n n：P P+ +1.51.5，从原子核中放射，从原子核中放射出带出带2P2P+ +和和2n2n的带正电的带正电高速粒子高速粒子流（氦核）；流（氦核）；u-射线射线：当核内中子数和质子数不等时：当核内中子数和质子数不等时：若若n nP P+ +，中子放出，中子放出粒子，释放能量转变成质子粒

19、子，释放能量转变成质子 nPnP+ + （带负电荷的高速粒子）（带负电荷的高速粒子）若若P P+ +n n，质子吸收能量发射，质子吸收能量发射+ +转变成中子转变成中子 P P+ +1.02MeVn+1.02MeVn+ + （带正电荷的高速粒子）（带正电荷的高速粒子）和和+ +- -射线，即从原子核中射出的带电的射线，即从原子核中射出的带电的高速电子高速电子uX-X-射线射线：若核内质子从外层电子云：若核内质子从外层电子云K K层捕获电子层捕获电子e e，转变成中子（转变成中子（K-K-捕获），使质子数减少。捕获），使质子数减少。P P+ +e+en nK K层（低能态）电子被捕获后剩下的空穴

20、，被外层层（低能态）电子被捕获后剩下的空穴，被外层（高能态）电子补充，释放出能量（高能态）电子补充，释放出能量X-X-射线射线，指，指原子核外电子所放出的能量原子核外电子所放出的能量。u-射线射线：当原子核在发射了：当原子核在发射了或或或或K-K-捕获之后，捕获之后，核的能级处于激发态（高能态），当这种激发态回到核的能级处于激发态（高能态），当这种激发态回到基态时，原子就发出基态时，原子就发出光子流光子流（即不带电荷的粒子流），（即不带电荷的粒子流），称称-射线，射线，发源于原子核本身发源于原子核本身。3. 3. 四种射线的特点四种射线的特点 v这四种射线都具有使被辐射物质的原子或分子发生电这

21、四种射线都具有使被辐射物质的原子或分子发生电离作用的能力和不同程度的穿透能力。但是由于射线离作用的能力和不同程度的穿透能力。但是由于射线性质的不同，从而电离能力和穿透能力各不相同。性质的不同，从而电离能力和穿透能力各不相同。u-射线：射线：相对质量较大，相对质量较大，电离能力很强，穿透能电离能力很强，穿透能力很小力很小；一张纸就能阻挡它的通过。；一张纸就能阻挡它的通过。u-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-射线的一半，射线的一半，电离能力比电离能力比-射线小，穿透能力比射线小，穿透能力比-射线大；射线大；无法穿透铅片。无法穿透铅片。u-射线：射线：电

22、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；可穿透一块铅。可穿透一块铅。uX-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4放射性衰变放射性衰变v每个放射性同位素经放出射线后，就转变成另每个放射性同位素经放出射线后，就转变成另一个原子核，从不稳定的元素变成稳定同位素。一个原子核，从不稳定的元素变成稳定同位素。原子核的转变过程称为原子核的转变过程称为放射性衰变放射性衰变。v放射性强度因衰变而降低到原来的一半所需要放射性强度因衰变而降低到原来的一半所需要的时间，或原子数衰变至一半时所需的时间称的时间，或原子数衰变至一半时所需的时间称为为半衰期半衰期。常见放射性同位

23、素的半衰期常见放射性同位素的半衰期二、辐射源二、辐射源 辐射源（辐射源（radiation sourceradiation source） 指能发射电离辐射的指能发射电离辐射的物物质质或或装置装置。 在食品辐射时供电离辐射用的放射线主要为在食品辐射时供电离辐射用的放射线主要为-和和-射线，经常采用人工制备的射线，经常采用人工制备的放射性同位素放射性同位素6060CoCo（钴，（钴，半衰期半衰期5.265.26年）和年）和137137CsCs（铯，半衰期（铯，半衰期30.330.3年）以及年）以及电电子加速器子加速器、X X射线。射线。（一）人工放射性同位素（一）人工放射性同位素1 1、钴、钴-

24、60-60（ 6060CoCo ）辐射源辐射源6060CoCo产生的产生的-射线射线 主要主要用于商业杀菌。用于商业杀菌。通过在原子通过在原子炉中照射炉中照射5959CoCo产生。产生。u制备方法：制备方法：将自然界中将自然界中存在的稳定同位素存在的稳定同位素5959CoCo金属制成棒形、长方形、金属制成棒形、长方形、薄片形、颗粒形、圆筒薄片形、颗粒形、圆筒形或所需要的形状，置形或所需要的形状，置于反应堆活性区，经中于反应堆活性区，经中子一定时间照射，少量子一定时间照射，少量5 59 9CoCo原子吸收一个光子后原子吸收一个光子后即生成即生成6060CoCo辐射源。辐射源。u6060CoCo经

25、经-衰变后放出两衰变后放出两个能量不同的个能量不同的-光子最光子最后变为后变为6060NiNi。59Co (stable) 60Co (isotope) 60Ni (stable)v辐射源辐射源137137CsCs是从原子炉和分裂物中分离出来的，为了提是从原子炉和分裂物中分离出来的，为了提高它的放射性比度，往往把粉末状高它的放射性比度，往往把粉末状137137CsCs压成小弹丸，装压成小弹丸，装入不锈钢管内双层封焊。入不锈钢管内双层封焊。v137137CsCs产生的产生的-射线射线能量比能量比6060CoCo弱，达到相同功效需弱，达到相同功效需4 4倍。倍。v137137CsCs提取分离较难，

26、价格高，应用范围较小。提取分离较难，价格高，应用范围较小。2 2、铯、铯-137-137（137137CSCS）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，即将将电能转变成辐射能电能转变成辐射能，产生高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，一般只用于食品表

27、层的辐照。辐照。（二）电子加速器（二）电子加速器l用于食品辐照处理的加速器用于食品辐照处理的加速器v主要有：主要有：1.1. 静电加速器（范德格拉夫电子加速器）、静电加速器（范德格拉夫电子加速器）、2.2. 高频高压加速器（地那米加速器）、高频高压加速器（地那米加速器）、3.3. 绝缘磁芯变压器、绝缘磁芯变压器、4.4. 微波电子直线加速器、微波电子直线加速器、5.5. 高压倍加器、高压倍加器、6.6. 脉冲电子加速器等。脉冲电子加速器等。范德格拉夫加速器范德格拉夫加速器直流高压电源直流高压电源6通过针尖电晕通过针尖电晕放电将负电荷喷射到高速运行放电将负电荷喷射到高速运行的输电带的输电带4上，

28、电荷被带到球上，电荷被带到球型高压电极型高压电极1内，电刷内，电刷7收集电收集电荷。在电荷累积下，在球型电荷。在电荷累积下，在球型电极形成高压电场。电子枪极形成高压电场。电子枪5发发射的电子，在高压电场下，沿射的电子，在高压电场下，沿着加速管着加速管3被加速，即得到电被加速，即得到电子射线。子射线。X X射线：射线：用高能电子来轰击用高能电子来轰击重金属靶（如金、钽），其重金属靶（如金、钽），其能量的一小部分转变为短波能量的一小部分转变为短波长的电磁射线，即产生长的电磁射线，即产生X-X-射射线。线。用于食品辐射处理是波长较用于食品辐射处理是波长较短的硬短的硬X X射线，它是在较高射线，它是在

29、较高电压下产生的，具有高穿透电压下产生的，具有高穿透能力。能力。（三）（三）X X射线射线三、诱导放射性三、诱导放射性v概念：概念：物质在受到辐射时，辐射能量将传递给物质物质在受到辐射时，辐射能量将传递给物质中的部分原子，在一定条件下会造成激发反应使原中的部分原子，在一定条件下会造成激发反应使原子核变得不稳定，由此而发射出中子，并产生子核变得不稳定，由此而发射出中子，并产生-辐射，辐射，这种这种电离辐射使物质产生放射性（是由电电离辐射使物质产生放射性（是由电离辐射诱发出来的）离辐射诱发出来的）诱导放射性。诱导放射性。u诱导放射性的产生取决于被辐射诱导放射性的产生取决于被辐射物质的性质物质的性质

30、以及所以及所使用的使用的射线能量射线能量，若射线能量很高，超过某元素的，若射线能量很高，超过某元素的核反应能阈，则该元素会产生放射性。核反应能阈，则该元素会产生放射性。食品不直接接触放射性核素，不会沾染放射性物食品不直接接触放射性核素，不会沾染放射性物质。质。目前允许使用的辐射源有目前允许使用的辐射源有6060CoCo（r r1 1=1.17MeV=1.17MeV，r r2 2=1.=1.33MeV33MeV）；）；137137CsCs；不超过；不超过10MeV10MeV的加速电子；的加速电子；X-X-射线射线源，其能束不超过源，其能束不超过5MeV5MeV。能量均。能量均10MeV10MeV

31、。食品中基本元素氮、氧、碳，食品中基本元素氮、氧、碳，1414N N10.5MeV10.5MeV，1616O O15.5MeV15.5MeV，1212C C18.8MeV18.8MeV，大部分元素核反应能阈都，大部分元素核反应能阈都在在10MeV10MeV以上。故不会产生放射性。以上。故不会产生放射性。在氢元素中，放射性同位素的半衰期极短（几秒钟在氢元素中，放射性同位素的半衰期极短（几秒钟- -几十分钟），还不等食品到达消费者手里，放射几十分钟），还不等食品到达消费者手里，放射能就消失了。能就消失了。食品中含有可能或食品中含有可能或“容易容易”生成放射性核素的微量生成放射性核素的微量元素（如锶

32、、锡、钡、镉等），需控制放射剂量。元素（如锶、锡、钡、镉等），需控制放射剂量。一、射线的种类一、射线的种类应用于食品辐射的放射线有应用于食品辐射的放射线有高速电子流、高速电子流、-射线及射线及X X射线射线。射线的种类不同，辐射效果也会有相应不同，高速电子流和射线的种类不同，辐射效果也会有相应不同，高速电子流和-射线杀菌效果相近，其他射线效果差异较大，随着电离密度越射线杀菌效果相近，其他射线效果差异较大，随着电离密度越大，辐射杀菌效果越好。大，辐射杀菌效果越好。二、辐射剂量二、辐射剂量v 剂量影响微生物、虫害等生物的杀灭程度，也影响食品的辐剂量影响微生物、虫害等生物的杀灭程度，也影响食品的辐照

33、物理化学效应，两者要兼顾考虑。照物理化学效应，两者要兼顾考虑。一般来说，剂量越高，一般来说，剂量越高，食品保藏时间越长。食品保藏时间越长。v 剂量率也是影响辐照效果的重要因素。剂量率也是影响辐照效果的重要因素。同等的辐照剂量，高同等的辐照剂量，高剂量率辐照，照射的时间就短；低剂量率辐照，照射的时间剂量率辐照，照射的时间就短；低剂量率辐照，照射的时间就长。就长。通常较高的剂量率可获得较好的辐照效果。通常较高的剂量率可获得较好的辐照效果。三、辐射温度三、辐射温度在接近常温范围内，温度对杀菌效果影响不大；在接近常温范围内，温度对杀菌效果影响不大；冰点以下辐射间接作用不明显，冰点以下辐射间接作用不明显

34、，微生物抗辐射性增加微生物抗辐射性增加，但，但冻结冻结使细胞受损后辐射敏感性会增加使细胞受损后辐射敏感性会增加；对于肉类等辐射后易产生；对于肉类等辐射后易产生“辐射味辐射味”的食品辐射处理最好在低温下进行的食品辐射处理最好在低温下进行。四、微生物种类及状态四、微生物种类及状态微生物对辐射的微生物对辐射的敏感性敏感性差异很大差异很大 。同一菌株，由于细胞增殖，不同生长阶段对辐射的敏感性也同一菌株，由于细胞增殖，不同生长阶段对辐射的敏感性也有所不同，有所不同，处于稳定期和衰亡期的细菌对辐射有较强的耐受性，处于稳定期和衰亡期的细菌对辐射有较强的耐受性，而对于对数生长期的细菌择敏感性强而对于对数生长期

35、的细菌择敏感性强。不同菌株，一般来说，不同菌株，一般来说，1010 G-G+ G-G+酵母菌酵母菌 霉菌霉菌 ( (敏感敏感) ) N D lg = - N0 D10 其中： N0表示最初的微生物数 N表示使用D剂量后残留的微生物数 D表示初期剂量 D10表示微生物残存数减到原数的10%时的剂量 为了表示某种微生物对辐射的敏感性，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%微生物所需要的微生物所需要的戈瑞（戈瑞（GyGy) )数来表示，即残存微生物下数来表示，即残存微生物下降到原数的降到原数的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

36、：微生物对辐射的敏感性微生物对辐射的敏感性五、氧气五、氧气一般情况下杀菌效果一般情况下杀菌效果因氧的存在而加强因氧的存在而加强。一般可使微生物对。一般可使微生物对辐射的敏感性提高辐射的敏感性提高2 2 3 3倍。倍。氧存在时辐射氧化作用加强，常引起蛋白质、脂肪的氧化，氧存在时辐射氧化作用加强，常引起蛋白质、脂肪的氧化，防止氧化可采用抽真空和充惰性气体包装。防止氧化可采用抽真空和充惰性气体包装。六、食品的化学组成和结构六、食品的化学组成和结构v 污染的微生物、虫害等种类与数量以及食品生长发育阶段、污染的微生物、虫害等种类与数量以及食品生长发育阶段、成熟状况、呼吸代谢的快慢等，对辐照效应也影响很大

37、。成熟状况、呼吸代谢的快慢等，对辐照效应也影响很大。v 大米的品质、含水量不仅影响剂量要求，也影响辐照效果。大米的品质、含水量不仅影响剂量要求，也影响辐照效果。同等剂量，品质好的大米，食味变化小；品质差的大米，食同等剂量，品质好的大米，食味变化小；品质差的大米，食味变化大。味变化大。七、食品的包装材料七、食品的包装材料 辐射处理前必须根据产品的性状、辐射处理目的、运输辐射处理前必须根据产品的性状、辐射处理目的、运输和贮存的要求以及将来销售的方便来合理选择包装材料。和贮存的要求以及将来销售的方便来合理选择包装材料。 金属罐金属罐如渡锡薄钢板罐和铝罐对使用杀菌剂量的照射是稳定如渡锡薄钢板罐和铝罐对

38、使用杀菌剂量的照射是稳定的。超过的。超过600kGy600kGy会使钢基板、铝出现损坏。会使钢基板、铝出现损坏。 金属箔和各种复合包装材料金属箔和各种复合包装材料是比较理想的食品辐射包装材料，是比较理想的食品辐射包装材料，可接受高达可接受高达60kGy60kGy的照射的照射。 塑料包装塑料包装的食品在剂量低于的食品在剂量低于20kGy20kGy辐照对其物理性质没有明辐照对其物理性质没有明显影响。剂量超过显影响。剂量超过50kGy50kGy，包装材料受损，影响产品品质。，包装材料受损，影响产品品质。 在食品辐射保藏中一般采用的辐射剂量低，因此，比较好的在食品辐射保藏中一般采用的辐射剂量低，因此，

39、比较好的包装材料有玻璃纸、人造纤维、聚乙烯膜、聚氯乙烯、尼龙、包装材料有玻璃纸、人造纤维、聚乙烯膜、聚氯乙烯、尼龙、复合薄膜、玻璃容器及金属容器。复合薄膜、玻璃容器及金属容器。电离辐射之所以用来保藏食品，这是由辐射对被照电离辐射之所以用来保藏食品，这是由辐射对被照射物质中发生的射物质中发生的化学效应化学效应与与生物学效应生物学效应所决定的。所决定的。辐射的化学效应：辐射的化学效应：是指被辐射物质中的分子所发生是指被辐射物质中的分子所发生的化学变化。的化学变化。辐射化学效应的强弱辐射化学效应的强弱用用G G值值表示，所谓表示，所谓G G值就是介质值就是介质中每吸收中每吸收100eV100eV能量

40、时发生变化的分子数。能量时发生变化的分子数。食品的辐射处理，发生化学变化的物质，除了食品食品的辐射处理，发生化学变化的物质，除了食品本身及包装材料之外，本身及包装材料之外，还有附着在食品表面及内部还有附着在食品表面及内部的微生物、昆虫和寄生虫等生物体。的微生物、昆虫和寄生虫等生物体。例如：麦芽糖溶液经过辐射发生降解的例如：麦芽糖溶液经过辐射发生降解的G G值为值为4.04.0，则表，则表示麦芽糖溶液每吸收示麦芽糖溶液每吸收100eV100eV的辐射能，就有的辐射能，就有4 4个麦芽个麦芽糖分子发生降解。不同介质的糖分子发生降解。不同介质的G G值可能相差很大，值可能相差很大，G G值大的，辐射

41、引起的化学效应较强烈。值大的，辐射引起的化学效应较强烈。v 大多数食品均含有丰富的水分，水也是构成微生物、昆虫等生物大多数食品均含有丰富的水分，水也是构成微生物、昆虫等生物体的重要成分，食品经辐射引起的水分变化十分复杂。体的重要成分，食品经辐射引起的水分变化十分复杂。v 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生反应。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。v 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，形成的机制很复杂。，形成的机制

42、很复杂。现已知的中间产物主要有三种：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（O OH H），氢基（），氢基（H H）。）。 （一）水的辐射效应（一）水的辐射效应 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多由于水的辐射而产生了间接效应进行了氧化反应氧化反应。（二）蛋白质和酶（二）蛋白质和酶 1.1.蛋白质蛋白质 结构破坏结构破坏 辐射交联辐射交联 辐射降解辐射

43、降解 蛋白质辐照时交联与降解同时发生，而往往是交联蛋白质辐照时交联与降解同时发生，而往往是交联大于降解，所以降解常被掩盖而不易觉察。大于降解，所以降解常被掩盖而不易觉察。 蛋白质由于它的多级结构而具蛋白质由于它的多级结构而具有独特的性质，射线辐照的结有独特的性质，射线辐照的结果会使某些蛋白质中二硫键、果会使某些蛋白质中二硫键、氢键、盐键和醚键等断裂，从氢键、盐键和醚键等断裂，从而蛋白质的三级结构和二级结而蛋白质的三级结构和二级结构遭到破坏，导致蛋白质变性。构遭到破坏，导致蛋白质变性。辐射也会促使蛋白质的一级结辐射也会促使蛋白质的一级结构发生变化，除了构发生变化，除了-SH-SH基氧化基氧化外，

44、还会发生外，还会发生脱氨基作用、脱脱氨基作用、脱羧作用和氧化作用。羧作用和氧化作用。a-a-氨基在氨基在蛋白质分子中作为端基而存在，蛋白质分子中作为端基而存在，辐射脱氨正是发生在这个基团辐射脱氨正是发生在这个基团上。氨基酸的上。氨基酸的a-a-羧基，在蛋白羧基，在蛋白质分子中也是作为端基而存在质分子中也是作为端基而存在的，在射线的作用下则发生脱的，在射线的作用下则发生脱羧反应。羧反应。蛋白质经射线照射会发生辐蛋白质经射线照射会发生辐射交联，其主要原因是由于射交联，其主要原因是由于硫氢基氧化硫氢基氧化生成分子内或分生成分子内或分子间的子间的二硫键二硫键发生的；也可发生的；也可以由酪氨酸和苯丙氨酸

45、的苯以由酪氨酸和苯丙氨酸的苯环偶合而发生，辐射交联导环偶合而发生，辐射交联导致蛋白质发生致蛋白质发生凝聚作用凝聚作用，甚，甚至出现一些不溶解的聚集体。至出现一些不溶解的聚集体。用用X X射线照射血纤蛋白，会引起部分射线照射血纤蛋白，会引起部分裂解，裂解，产生较小的碎片，卵清蛋白产生较小的碎片，卵清蛋白在等电点照射也发现粘度减小，这在等电点照射也发现粘度减小，这证明发生了降解。证明发生了降解。2.2.酶酶u酶的主要组成是蛋白质，故它对辐射的反应与蛋白酶的主要组成是蛋白质，故它对辐射的反应与蛋白质相似。质相似。u纯酶稀溶液对辐射敏感，若增加其浓度也必须增加纯酶稀溶液对辐射敏感，若增加其浓度也必须增

46、加辐射剂量才能产生同样的钝化效果。辐射剂量才能产生同样的钝化效果。u食品体系中酶很容易受到保护，同时也受外界条件食品体系中酶很容易受到保护，同时也受外界条件变化（温度、变化（温度、 pHpH、含氧量）的影响。如提高温度会、含氧量）的影响。如提高温度会增加酶对辐射的敏感度，在有氧状态下干燥胰蛋白增加酶对辐射的敏感度，在有氧状态下干燥胰蛋白酶极易钝化。酶极易钝化。u有时酶由于蛋白质分子降解，活性中心暴露，反而有时酶由于蛋白质分子降解，活性中心暴露，反而对酶反应更有利。因此对控制酶活性的食品，对酶反应更有利。因此对控制酶活性的食品，辐射辐射前先加热灭酶前先加热灭酶u酶会因有巯基（酶会因有巯基（-SH

47、-SH）的存在而增加其对辐射的敏感）的存在而增加其对辐射的敏感性。性。（三）（三）脂类脂类 脂肪对辐射敏感，脂肪对辐射敏感，饱和脂肪较稳定，不饱和脂肪容饱和脂肪较稳定，不饱和脂肪容易发生氧化。辐射对脂类所产生的影响可分为三个易发生氧化。辐射对脂类所产生的影响可分为三个方面：方面：理化性质的变化理化性质的变化；受辐射感应而发生；受辐射感应而发生自动氧自动氧化化；发生非自动氧化性的；发生非自动氧化性的辐射分解辐射分解。u脂肪酸酯和某些天然油脂在受脂肪酸酯和某些天然油脂在受50kGy50kGy以下剂量照射，以下剂量照射，品质变化极少；但其他类脂肪成为异臭发生源，如品质变化极少；但其他类脂肪成为异臭发

48、生源，如肉类风味变化，牛奶产生蜡烛味，鱼类产生异臭。肉类风味变化，牛奶产生蜡烛味，鱼类产生异臭。u辐照可促使脂类的自动氧化辐照可促使脂类的自动氧化，有氧存在，其促进作，有氧存在，其促进作用更明显，加速自由基的生成，使氢过氧化物和抗用更明显，加速自由基的生成，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、氧化物质分解反应加快，生成醛、醛酯、含氧酸、乙醇、酮等乙醇、酮等u饱和脂类饱和脂类在无氧状态下辐照时会发生在无氧状态下辐照时会发生非自动氧化性非自动氧化性分解反应，分解反应，产生产生H H2 2、COCO、COCO2 2、碳氢化合物、醛和高分子化合物。、碳氢化合物、醛和高分子化合物

49、。不饱不饱和脂肪酸和脂肪酸也会产生类似的物质，其生成的碳氢化合物为链烯也会产生类似的物质，其生成的碳氢化合物为链烯烃、二烯烃、二烯烃和二聚物形成的酸。烃、二烯烃、二烯烃和二聚物形成的酸。u磷脂类磷脂类的辐射分解物也是碳氢化合物类、醛类和酯类。的辐射分解物也是碳氢化合物类、醛类和酯类。u对含有脂肪的食品辐照时也鉴定出了过氧化物、酯类、酸类对含有脂肪的食品辐照时也鉴定出了过氧化物、酯类、酸类和碳氢化合物等，这与天然脂肪和典型脂肪的情况相同和碳氢化合物等，这与天然脂肪和典型脂肪的情况相同（四）碳水化合物（四）碳水化合物 纯糖类经辐照后有明显的纯糖类经辐照后有明显的降解作用降解作用和和辐射分解辐射分解

50、产物产物的形成的形成u单糖单糖在在C C4 4上发生氧化产生糖酮酸上发生氧化产生糖酮酸u低分子糖类低分子糖类：旋光度降低、褐变、还原性和吸收光：旋光度降低、褐变、还原性和吸收光谱变化、产生谱变化、产生H H2 2、COCO、COCO2 2、CHCH4 4等气体。等气体。u多糖类多糖类：多糖链断裂，熔点降低、旋光度降低、褐：多糖链断裂，熔点降低、旋光度降低、褐变。变。直链淀粉黏度下降（淀粉降解）直链淀粉黏度下降（淀粉降解）果胶解聚（植物组织受损）果胶解聚（植物组织受损）辐照后结构发生变化，对酶的敏感性也随之发生辐照后结构发生变化，对酶的敏感性也随之发生变化，并引起变化，并引起-1-1，4-4-糖

51、苷键偶发性断裂及生成糖苷键偶发性断裂及生成H H2 2、COCO、COCO2 2气体。气体。糖糖辐解产物辐解产物G值值500krad时浓度时浓度(10mgkg-1)葡萄糖葡萄糖甲醛甲醛0.060.095 乙醛乙醛 丙酮丙酮 葡糖醛酸葡糖醛酸0.44.1 葡糖酸葡糖酸0.88.2 5-脱氧葡糖酸脱氧葡糖酸0.323果糖果糖甲醛甲醛2.54蔗糖蔗糖甲醛甲醛0.160.25 果糖果糖 葡萄糖葡萄糖 甘露糖醇甘露糖醇甲醛甲醛0.81.26 果糖果糖0.565.2表表8-1 辐射不同固态糖类的主要辐解产物辐射不同固态糖类的主要辐解产物 （五）（五）维生素维生素 维生素是食品中重要的微量营养物质。维生素维

52、生素是食品中重要的微量营养物质。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是一个很重要的指标u水溶性维生素中以水溶性维生素中以V VB1B1和和V VC C的辐射敏感性最强，其他的辐射敏感性最强，其他水溶性如水溶性如V VB2B2，泛酸，泛酸，V VB6B6，叶酸也较敏感，叶酸也较敏感，V VB5B5（烟（烟酸）对辐射很不敏感较稳定。酸）对辐射很不敏感较稳定。u脂溶性维生素对辐射比较敏感，尤其是脂溶性维生素对辐射比较敏感，尤其是V VE E、V VA A更敏更敏感，感，V VD D对辐照比较稳定。对辐照比较稳定。二、辐射对食

53、品的生物学效应二、辐射对食品的生物学效应 1 1辐射对微生物的作用辐射对微生物的作用( (机制）机制）（1 1）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：指微生物接受辐射后本身发生的反应，可使微生物死亡。微生物死亡。（2 2）间接效应间接效应：来自被激活的水分子或电离所得的游离基：来自被激活的水分子或电离所得的游离基u那么对微生物来说需要多大的辐射剂量才能杀死微生物呢？那么对微生物来说需要多大的辐射剂量才能杀死微生物呢？这取决于微生物对辐射的敏感性。这取决于微生物对辐射的敏感性。 生物学效应指辐射对生物体如微生物、昆虫、生物学效应指辐射对生物体如微生物、昆虫、寄生虫、植物等的影

54、响。这种影响是由于生物体内的寄生虫、植物等的影响。这种影响是由于生物体内的化学变化造成的。化学变化造成的。（一）（一） 微生物微生物（1 1）直接效应）直接效应 细胞内细胞内DNADNA受损：即受损：即DNADNA分子碱基发生分解或氢键断裂分子碱基发生分解或氢键断裂等。由于等。由于DNADNA分子本身受到损伤而致使细胞死亡分子本身受到损伤而致使细胞死亡- -直接直接击中学说击中学说细胞内膜受损：膜内的蛋白质和脂肪（磷脂）分子断细胞内膜受损：膜内的蛋白质和脂肪（磷脂）分子断裂，造成细胞膜泄露，酶释放出来，酶功能紊乱，干裂，造成细胞膜泄露，酶释放出来，酶功能紊乱，干扰微生物代谢，使新陈代谢中断，从

55、而使微生物死亡。扰微生物代谢，使新陈代谢中断，从而使微生物死亡。（2 2）间接效应）间接效应当水分子被激活和电离后，成为游离基，起氧化还原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，而使细胞生理机能受到影响。性物质相互作用，而使细胞生理机能受到影响。2微生物对辐射的敏感性微生物对辐射的敏感性 为了表示某种微生物对辐射的敏感性，就通常以为了表示某种微生物对辐射的敏感性，就通常以每杀死每杀死90%微生物所需用的戈瑞数微生物所需用的戈瑞数来表示，即残存微生物数下降到原数来表示，即残存微生物数

56、下降到原数的的10%时所需用戈瑞的剂量，并用时所需用戈瑞的剂量，并用D10值来表示。值来表示。u人们通过大量的实验发现，微生物（细菌）残存数与辐射剂人们通过大量的实验发现，微生物（细菌）残存数与辐射剂量存在如下关系量存在如下关系: logN/N0 =-D/D10 N0：初始微生物数：初始微生物数 N：使用：使用D剂量后残留的微生物数剂量后残留的微生物数 D：辐照初始剂量：辐照初始剂量 D10：微生物残留数减到原数的：微生物残留数减到原数的10%时的剂量时的剂量微生物（细菌）种类不同，对辐射的敏感性微生物（细菌）种类不同，对辐射的敏感性各不同，因而各不同，因而D10也不同。并且微生物所处环也不同

57、。并且微生物所处环境不同，则辐射敏感也不相同。境不同，则辐射敏感也不相同。一些微生物的一些微生物的D D1010值值菌种菌种基基 质质D D1010（kGykGy）菌种菌种基质基质D D1010（kGykGy）肉毒杆菌肉毒杆菌A A食品食品4 4啤酒酵母啤酒酵母缓冲液缓冲液22.522.5肉毒杆菌肉毒杆菌B B缓冲液缓冲液3.33.3嗜热脂肪芽嗜热脂肪芽孢杆菌孢杆菌缓冲液需氧缓冲液需氧1 1短小芽孢杆菌短小芽孢杆菌缓冲液厌缓冲液厌氧氧3 3鼠伤寒沙门鼠伤寒沙门氏菌氏菌冷冻蛋冷冻蛋0.70.7产气荚膜杆菌产气荚膜杆菌肉肉2.12.42.12.4产黄青霉产黄青霉缓冲液缓冲液0.40.4枯菌杆菌枯菌

58、杆菌缓冲液缓冲液22.522.5大肠杆菌大肠杆菌肉汤肉汤0.20.23.3.霉菌和酵母霉菌和酵母u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。u霉菌霉菌会造成新鲜果蔬的大量腐败，用会造成新鲜果蔬的大量腐败，用2kGy2kGy左右的辐左右的辐射剂量即可抑制其发展。射剂量即可抑制其发展。u酵母酵母可使果汁及水果制品腐败，可用可使果汁及水果制品腐败，可用热处理与低剂热处理与低剂量辐射量辐射结合的办法杀灭。结合的办法杀灭。4.4.病毒病毒u病毒是最小的生物体，它没有呼吸作用，是细胞的病毒是最小的生物体，它没有呼吸作用，是细胞的寄生生物。是以食品和酶为寄主。寄生生

59、物。是以食品和酶为寄主。u通常使用高达通常使用高达30kG30kGy y的剂量才能抑制。如脊髓灰色的剂量才能抑制。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，用质病毒和传染性肝炎病毒据推测来自食品污染，用-射线照射有助于杀死病毒。射线照射有助于杀死病毒。（二）昆虫（二）昆虫u辐射对昆虫的效应是与其组成细胞的效应密切相关的。对于辐射对昆虫的效应是与其组成细胞的效应密切相关的。对于昆虫细胞来说，辐射敏感性与它们的生殖活性成正比，与它昆虫细胞来说，辐射敏感性与它们的生殖活性成正比，与它们的分化程度成反比。们的分化程度成反比。处于幼虫期的昆虫对辐射比较敏感，处于幼虫期的昆虫对辐射比较敏感，成虫

60、（细胞成虫（细胞) )对辐射的敏感性较小对辐射的敏感性较小，高剂量才能使成虫致死，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遗传上的紊乱。绝育或引起遗传上的紊乱。u辐射对昆虫总的损伤辐射对昆虫总的损伤作用作用是是致死、致死、“击倒击倒”（貌似死亡，随（貌似死亡，随后恢复）、寿命缩短、推迟换羽、不育、减少卵的孵化，延后恢复）、寿命缩短、推迟换羽、不育、减少卵的孵化，延迟发育、减少进食量和抑制呼吸。迟发育、减少进食量和抑制呼吸。这些作用都是在一定剂量这些作用都是在一定剂量水平下发生的，而在其它低剂量下，甚