第十一章食品辐照保藏修改

含有巯基和 二硫键的含 硫氨基酸对 放射线有极 高的敏感性, 会发生羟基 化、脱氨、 氧化及脱羧 反应
放射线引起的SH基氧化、脱 氨、脱羧以及 苯酚和多环式 氨基酸自由基 的氧化反应,会 导致蛋白质的 结构变化,产生 分子变形,凝聚, 黏度降低,溶解 度变化等
肉接受照射后 产生挥发性物 质主要有甲硫 醇,链状烷烃,链 状烯烃
第三章 食品原料保鲜原理与技术
第一部分 食品化学保藏
第一节 概述
一、概念
1. 在食品生产和贮运过程中适用食品添加剂提高食 品的耐藏性和尽可能保持原有品质的措施，主要 作用保持或提高食品品质和延长食品保藏期。
防腐剂 2. 保藏食品添加剂： 抗氧化剂
保持质构作用添加剂
3. 化学保藏剂（保鲜剂）：任何添加到食品中用于防止 或者延迟食品变质的添加物。不包括盐、糖、醋、香 料以及熏烟，或者主要功能为杀虫或者草药功能的物 质。
（一）微生物
1. 辐射对微生物的作用
（1）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。
A. 细胞内蛋白质、DNA受损，即DNA分子碱基发生分 解或氢键断裂等，由于DNA分子本身受到损伤而致使 细胞死亡——直接击中学说
B. 细胞内膜受损，膜由蛋白质和磷脂组成，这些分子的 断裂造成细胞膜泄漏，酶释放出来，酶功能紊乱，干 扰微生物代谢，使新陈代谢中断，从而使微生物死亡
三、特点
方法简便易行 容易实施 经济 需控制使用量
第二节 食品添加剂及其使用问题
一、食品添加剂
1.概念
为改善食品的色、香、味以及防腐变质，适应食品加 工工艺的需要而加入到食品中的化学合成物质或天然 物质。
2. 食品添加剂与食品配料的区别
食品配料：是公认安全的物质，无需进行毒理评价， 用量比较大，一般在3%以上，如盐、糖、大豆蛋白、 奶油、淀粉、植脂末等。 食品添加剂：需要经过毒理学检验，并有一定ADI值。
（2）间接效应
来自被激活的水分子或电离的游离基 当水分子被激活和电离后，成为游离基，起氧化还原
作用，这些激活的水合离子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。
2. 微生物对辐射的敏感性
通常以每杀死90%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10%所需要的剂量，并用
当原子序数在84以上，原子核不稳定，能以一定的速率放 出射线，由这种原子组成的元素称为放射性同位素。
自然界中有天然的不稳定同位素，但还有一些是使用原子 反应堆及粒子加速器等人工制造。
（1） α-射线：当同位素中，n：p+>1.5:1,从原子核中放射出带 2p+和2n的带正电高速粒子流（氦核）——称为α-射线。
我国辐射加工食品产业化发展也很快，19841994年共批准18种辐照食品，1996年正式颁 布“辐照食品卫生管理办法”，1997年公布 “辐照食品类别卫生标准”，进一步鼓励对进 口食物、食品原料以及国内6大类食品进行辐 照处理。
第二节 辐射基本原理
一、辐射类型
辐射指能量传递的一种方式，在电磁波谱 中，根据能量相应的大小可将电磁波分成 无线电波、微波、红外、可见、紫外线、X 射线和γ射线。
各国允许辐照 食品种类差别 较大，多数需 特别标注。
国内外发展简况
1984年，代表130多个国家的食品法典委 员会（CAC）向成员国建议辐照食品 CAC标准及辐照食品设施推荐规程。
1980年FAO/IAEA/WHO辐照食品安全联合专 家委员会结论：辐照食品总平均剂量10kGy以 下不需要做毒理学实验，无特殊营养和微生物 学问题。 采用辐射技术加工食品早在20世纪40年代就已开 始进行，50年代美国等国家加强了研究，70年代 证明了辐照食品的卫生安全性，80年代各国开始 建立规程、法规、标准。
二、使用原则
符合《食品添加剂使用卫生标准》，遵守 《食品添加剂卫生管理办法》。
杜绝滥用食品添加剂，尽量少用或不用。
第二部分 食品辐射保藏
第一节 概述
辐射保藏：利用原子能射线的辐射能量照射食品或原材料，进 行杀菌、杀虫、消毒、防霉等加工处理，抑制根类食物的发芽
和延迟新鲜食物生理过程的成熟发展，以达到延长食品保藏期
居里(Ci)放射线单位.1Ci表示和1g镭相同衰变物质的 能量
伦琴(R)照射剂量测定单位．0.001293g标况空气中生 成1个静电单位电荷离子,Ｘ射线或γ射线的照射剂量
辐照能量的剂量单位
1Kg被辐照物质被吸收 1J辐照能量的剂量单位 为1戈瑞（Gray,Gy)
1g被辐照物质吸收1尔 格辐照能量的剂量单位 为1拉德（rad) (1J=107尔格）
辐照量与吸收剂量
₤ 吸收剂量反映的是被照射物质吸收 辐照能量的程度；
₤ 辐照量为Ｘ或γ射线辐照场强度的 量度，描述的是电磁辐射在空气中 的电离程度；
₤ 居里、伦琴是用于放射量的单位， 拉德、戈瑞是吸收剂量的单位。
四、辐射源
人工放射性同位素 电子加速器 防护设备
第三节 食品辐照保藏原理
国内外发展简况
迄今为止，已有 40多个国家批准 了100多种类的辐 照食品。但辐照 技术真正大规模 商业化应用，从 20世纪90年代开 始。
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 的标准、法规以及 检验、辐照设施等 尚存在一定问题， 辐照食品仍未被广 泛接受。
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（2） β-射线：当核内中子数和质子数不等时，若某一中子释放 出能量转变成质子（n>p+) n→p+ +β-( 带负电的高速电子)； 若核内p+>n时(这种情况一般指在加速器中)， p++1.02Mev→n+β+ （带正电荷的高速电子） β--和β+-粒子是带正电荷和负电荷的高速电子。
（3）X-射线 若核内质子在外层电子云中，从K层
捕获电子，转变成中子， p+ +e- →n 当K层（低能态）电子被捕获后剩下一空穴，则高 能态（外层）电子会捕获进去，释放出能量——X射线（原子核外电子所放出的能量）。 （4）γ-射线 当原子核在发射了α-和β-射线或k-捕获 后，核的能级处于激发态（高能态），当这种激发 态回到基态时，原子发出光子流——γ-射线 （即不 带电荷的粒子流）。
二、化学保藏的原理
抑制微生物生长和推迟化学反应发生，在有限 时间内保持食品原来品质状态，属于暂时性保藏。
防腐剂只能延长细菌生长滞后期，因而只有未遭细菌
严重污染的食品，利用化学防腐剂才有效。抗氧化剂也 是如此，在化学反应尚未发生前添加。
并不能改善低质食品的品质，即如果食品腐败变质和氧 化反应已经开始，决不能利用防腐剂和抗氧化剂将已经 腐败变质的食品变成优质食品。
放射线照射促进脂质的自动氧化过程
★维生素
▲ 水溶性维生素中以VC的辐照敏感性 最强
▲ 脂溶性维生素对辐照均很敏感,尤其 是VE及VK放射线敏感性最高
▲ 一般维生素在复杂体系或食品中稳 定性比在单纯溶液中稳定性高
▲ 加热条件下辐照处理维生素损失高 于冷冻辐照处理
二、食品辐射的生物学效应
生物学效应指辐射对生物体如微生物、病 毒、昆虫、寄生虫、植物等影响，由于生 物体内化学变化造成。
冻结温度下照射，产生挥发性物质, 但未发现氨基酸组成发生变化
放射线杀菌未引起肉蛋白质营养损 失
新鲜肉、加工肉都会因放射线照射 而发生褐变
★酶
纯酶稀溶液对辐照很敏感
在复杂食品体系中酶很容易被保护起来 ,钝化时需要相当大辐照剂量
无氧条件下,干燥酶经照射后失活,与酶 的种类无太大关系
用2Mrad放射线照射直链淀粉,其平 均聚合度由1700降为350,支链淀粉 的链长变为15个葡萄糖单位以下
与加热处理相比,放射线照射能明显 地降低淀粉液的黏度
★脂类
产生正烷类、正烯类、醛类、酮类等 化合物
照射后产生的异味对食品的感官品质 有很大的影响
牛乳脂肪因照射产生巧克力或蜡样气 味,尤其鱼脂质,由高度不饱和脂肪酸氧 化引起的异味更明显
以上这些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穿透程度的能力。
同位素(isotopes)
α-射线：相对质量较大，电离能力大，穿透能 力小
β-射线：为α-射线质量的几千分之一，穿透能 力比α-射线大。
γ-射线：电离能力比α-、β-射线小，但穿透能 力比它们大。
X-射线：电离能力小，穿透能力很强。
从健康环境和安全角度，溴甲烷、二溴已烷 和环氧乙烷越来越被禁用，食品辐照可取代 化学熏蒸。1997年蒙特利尔公约会议决定发 达国家在2005年前、发展中国家在2015年前 彻底禁用溴甲烷，这使食品辐照的替代作用 更突出。食源性疾病近年来在美国、日本等 地多有发生，沙门氏菌、弯曲菌、大肠杆菌 、单核细胞李斯特菌、弧菌等所致的疾病与 辐照食品近年的发展有明显关联。如1997年 美国2500万磅牛肉末受大肠杆菌O157：H7 污染，9万人致病，25人死亡，导致了美国历 史上最大一次冻汉堡包的回收（约1万吨）。 此事件直接导致1997年12月美国FDA批准了 红肉辐照。
辐照效应：物理学效应、化学效应、生物学效应。
一、辐射物理学效应 （一）原子能射线与物质作用
hν→M→ M+ + e
康普顿散射 光电子、康普顿电子、电子对
（二）电子射线作用
第三节 食品辐照保藏原理
二、辐射化学效应
由电离辐射使食品产生各种粒子、离子及质 子的基本过程：
初级辐射，使物质形成离子、激发态分子或分子 碎片。
γ频率
105Hz 1010
1015 1018 1020
λ波长 3km
3cm 3μm 3nm 0.3nm
λγ=C γ=C/λ
4×10-10 ev 4×10-5 4×10-3 4 4×102 4k
4M
E能量
无线电波 微波 红外 紫外
X射线和γ射线
可见
低频辐射区γ<1015Hz 高频辐射线γ>1018Hz
D10值表示：
ND log — = - —
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
微生物对辐射的敏感性
★糖类
糖的旋光度减少,发生褐变,还原性以及吸收 光谱等均发生变化
稀释单糖溶液有初级和次级辐照效应
辐照多聚糖会降解产生葡萄糖、麦芽糖、糊 精等
植物组织中的果胶质解聚从而使组织变软; 动物组织中的糖原会断裂成小分子
剂量为20Mrad以下时,淀粉粒的构 造几乎不变,但分子量减少,链长缩 短
低频辐射线（非电离辐射）：
波长较长、能量小（频率低），仅能使物质 分子产生转动或振动而产生热，也可起到加 热杀菌作用。
高频辐射线（电离辐射）：
频率较高、能量大，如X-，γ-射线，可使物 质的原子受到激发或电离，因而可起到杀菌 作用（冷杀菌）。
二、α-、β-、γ-、X-射线
1. 放射性同位素
的方法和技术。

优点
高效加工手段; 穿透性强;
温度变化小、可在常 温下进行;
节能; 无残毒; 易控制；
目前辐射加工技术已 向很多行业渗透。
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缺点
有时酶不能 完全失活；
控制适合辐照 剂量，可能产 生不好的感，操作 人员需采取防 护措施；
次级辐射, 使初级辐射的产物相互作用，生成与 原始物质不同的化合物。
初级辐射一般无特殊条件，而次级辐射与温 度等其它条件有关。
酶
水
氨基酸与 蛋白质
糖类
维生素
脂类
★氨基酸与蛋白质
辐照干燥状态氨基酸，主要反应脱氨基作 用而产生氨
辐照氨基酸水溶液,由于水分子存在会产生 辐照间接效应;不同氨基酸、放射线剂量以 及有无氧气和水分,得到生成物及其得率均 不同
β粒子(Beta particles)
γ射线 (Gamma rays)
2. 放射性衰变
每个放射性同位素放出射线后，就转变成另 一个原子核，从不稳定的元素变成稳定同位 素，原子核转变过程称为放射性衰变。
若放射性强度因衰变而降低到原来的一半所 需要的时间称为半衰期。
辐射剂量
“剂量”指在辐照场内，单位质量被辐照物质吸收的 辐照能量。Ｘ＝dQ/dm