食品辐照

食品的辐射保藏调研

一食品辐射保藏的定义和特点

1、定义：

食品辐射保藏——是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的方法和技术。这种技术又称为食品辐照（Food irradiation）技术。

辐照食品——经辐照技术处理后的食品。在我国《辐照食品卫生管理办法》附则中定义：辐照食品是指用钴－60、铯－137产生的γ射线或电子加速器产生的低于10MeV电子束照射加工保藏的食品。

2、食品辐射的较其他方法的优越性：

（1）非热作用，食品内部温度不会增加或变化很小，故有“冷杀菌”之称，而且辐照可以在常温或低温下进行，因此经适当辐照处理的食品可保持原有的色、香、味和质构，有利于维持食品的质量；

（2）节能与冷冻保藏等相比，能节约能源。据(IAEA）报告，冷藏耗能324MJ/t，巴氏消毒能耗828MJ/t，热杀菌能耗1080MJ/t，辐照灭菌只需要22.68MJ/t，辐照巴氏灭菌能耗仅为2.74MJ/t。冷藏法保藏马铃薯（防止发芽）300d，能耗l080MJ/t；而马铃薯经辐照后常温保存，能耗为67.4MJ/t，仅为冷藏的6％。

（3）无残留物:与化学保藏法相比，辐照过的食品不会留下任何残留物，是一个物理加工过程，而传统的化学防腐保藏技术面临着残留物及对环境的危害问题。

（4）辐照技术的另一个特点就是射线（如γ射线）的穿透力强，可以在包装下及不解冻情况下辐照食品，可杀灭深藏在食品内部的害虫、寄生虫和微生物。正因为此，它被大量应用于海关对进口物品（食物、衣物等用品）的防疫处理，以确保进口物品不携带有害生物进入国门。还可与冷冻保藏技术等配合使用，使食品保藏更加完善，这是其他保藏方法所不可比拟的。

3、缺点与局限性：

（1）投资大, 及专门设备来产生辐射线（辐射源），

（2）安全防护并需要提供安全防护措施，以保证辐射线不泄露；对不同产品及不同辐照目的要选择控制好合适的辐照剂量，才能获得最佳的经济效应和社会效益。

（3）高剂量下的感观性状变化

（4）接受性由于各国的历史、生活习惯及法规差异，目前世界各国允许辐照的食品种类仍差别较大，多数国家要求辐照食品在标签上要加以特别标注。

二食品辐照保藏原理

一、食品辐照的物理学效应

1、原子能射线与物质的作用

原子能射线（γ射线）都是高能电磁辐射线“光子”，与被照射物原子相遇，会产生不同的效应。

（1）电离作用

光子与被照射物质原子中的电子相遇，把全部能量交给电子（光子被吸收），使电子脱离原子成为光电子（e）。

（2）康普顿散射

如射线的光子与被照射物的电子发生

弹性碰撞，当光子的能量略大于电子在原子中的

结合时，光子把部分能量传递给电子，自身的运

动方向发生偏转，朝着另一方向散射，获得能量

的电子（也称次电子，康普顿电子），从原子中

逸出，上述过程称康普顿散射(Compton

scattering)

（3）湮没辐射(电子对效应)

光子能量较高(>1.02MeV)时，光子在原子核库仑场的作用下会产生电子和正电子对（正电子和一个电子结合）而消失，产生湮没辐射。

湮没辐射发出两个光子，每个光子能量为0.5lMeV。

光子的能量越大，电子对的形成越显著。

（4）感生放射

射线能量大于某一阈值，射线对某些原子核作用会射出中子或其他粒子，因而使被照射物产生了放射性（radioactivity），称为感生放射性。

能否产生感生放射性，取决于射线的能量和被辐照射物质的性质，如

10.5MeV的γ射线对14N照射可使其射出中子，并产生N的放射性同位素；

18.8MeV的γ射线对12C照射，可诱发产生放射线；

15.5MeV 的γ射线对16O照射，下可产生放射线。

因此，为了引起感生放射作用。食品辐照源的能量水平一般不得超过10MeV。

2、电子射线的作用

（1）库仑散射

当辐射源射出的电子射线（高速电子流）通过被照射物时，受到原子核库仑场的作用，会发生没有能量损失的偏转，称库仑散射。

库仑散射可以多次发生，甚至经过多次散射后，带电粒子会折返回去，发生所谓的“反向散射”。

（2）电子激发与电离

能量不高的电子射线能把自己的能量传递给被照射物质原子中的电子并使之受到激发。

若受到激发的电子已达到连续能级区域，它们就会跑出原子，使原子发生电离。

电子射线能量越高，在其电子径迹上电离损耗能量比率（物理学称线性能量传递）越低：电子射线能越低，在其电子径迹上电离损耗能量比率反而越高。

（3）轫致辐射

电子射线在原子核库仑场作用下，本身速度减慢的同时放射出光子，这种辐射称轫致辐射。

轫致辐射放出的光子，能量分布的范围较宽，能量很大的相当于γ射线的光子，能量较大的就相当于X射线光子，这些光子对被照射物的作用如同γ射线与X射线。

若放射出的光子在可见光或紫外光范围，就称之为契连科夫（Cerenkov）效应。该效应放出的可见光或紫外线，对被照射物的作用就如同日常可见光或紫外线。

（4）电子射线最终去向

电子射线经散射、电离、轫致辐射等作用后，消耗了大部分能量，速度大为减慢，有的被所经过的原子俘获，使原子或原子所在的分子变成负离子；有的与阳离子相遇，发生阴、阳离子湮灭，放出两个光子，其光子对被照射物的作用与上述的光子一样。

二、食品辐照的化学效应

1、一般情形

辐照的化学效应是指被辐照物质中的分子所发生的化学变化。

初级辐射与次级辐射化学变化：

初级辐射是使被照射物质形成离子、激发态分子或分子碎片，由激发分子可进行单分子分解产生新的分子产物或自由基，而转化成较低的激发状态。

次级辐射是初级辐射的产物相互作用，生成与原始物质不同的化合物。

2、化学效应强弱的表示

常用G值表示。G是指被照射物质中每吸收l00eV能量所产生化学变化的分子数量或分解和形成的物质（分子、原子、离子和原子团等）的数量。如麦芽糖溶液经过辐照发生降解的G值为4.0，则表示麦芽糖溶液每吸收100eV的辐射能，就有4个麦芽糖分子发生降解。不同物质的G值可能相差很大。G值大，辐照引起的化学效应较强烈；G值相同者，吸收剂量大者引起的化学效应较强烈。

3、水在化学效应中作用

食品及其他生物有机体的主要化学组成是水、蛋白质、糖类、脂类及维生素等。水分子对辐射很敏感，对于一般食品或新鲜食物水分子首先被激活，然后由活化了的水分子与食品中其他成分发生反应。食品(微生物、昆虫等生物体)多含丰富水分，由γ和X射线产生的快电子能够沿着它们的径迹无区别地激发和电离所遇的分子(水分子为最)。

4、水的辐射化学

水受辐射后可产生的总效应：

5、水辐射产物的间接作用

水辐射效应的后重要性在于：电离形成的中间产物（如：高度活性的e-水化、OH ·、和H ·等），会导致食品和其他生物物质发生变化（水的间接作用）。对稀水溶液．间接作用可能是化学变化的唯一重要原因，甚至在水含量低的体系中，间接作用仍然是主要的影响因素。