辐射保藏

第三节 食品的辐照效应
一、食品辐射加工的计量单位
1. 放射性强度的单位 量度放射性同位素的 放射性强度的单位(量度放射性同位素的 量度放射性同位素的) 放射性强度是度量放射性强弱的物理量 常用的单位有居里(Ci)、贝克 ，常用的单位有居里 、贝克(Bq)和克 和克 镭当量。 镭当量。
2. 照射量及其单位 (量度放射性同位素放射出的射线的 量度放射性同位素放射出的射线的) 量度放射性同位素放射出的射线的 照射量(Exposure)是用来量度 射线或 是用来量度X射线或 照射量 是用来量度 射线或g 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，其单 位为伦琴(R)。 位为伦琴 。
电子射线 电子射线射程短，密度大，穿透力差， 电子射线射程短，密度大，穿透力差， 一般适用于食品表面的照射。 一般适用于食品表面的照射。如对易腐 食品辐射时，选定适当的“加速能” 食品辐射时，选定适当的“加速能”， 就可使射线不穿透食品内部， 就可使射线不穿透食品内部，只进行表 面杀菌。 面杀菌。
2. 蛋白质和酶
蛋白质
结构破坏 辐射交联 辐射降解 蛋白质辐照时交联与降解同时发生， 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， 往往是交联大于降解，所以降解常被掩 盖而不易觉察。 盖而不易觉察。
酶
酶的主要组成部分是蛋白质， 酶的主要组成部分是蛋白质，所以辐射 对酶所引起的作用与蛋白质类似， 对酶所引起的作用与蛋白质类似，酶中 所含的巯基(-SH)由于容易氧化会增大酶 所含的巯基 由于容易氧化会增大酶 对辐射的敏感性， 对辐射的敏感性，但在复杂的食品体系 中，由于其他物质的伴生存在而使酶得 以保护， 以保护，欲使酶钝化需要相当大的辐射 剂量。 剂量。
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美国最早于本世纪四十年代开始进行辐射(照 保藏食品 美国最早于本世纪四十年代开始进行辐射 照)保藏食品 的研究， 当时主要是用于军事上。 的研究 ， 当时主要是用于军事上 。 1943年发表了对汉 年发表了对汉 堡包进行辐照杀菌的论文后， 堡包进行辐照杀菌的论文后 ， 美国由此解决了海军食 品保存问题。 尔后研究遍及美国90多所大学及科研单 品保存问题 。 尔后研究遍及美国 多所大学及科研单 位。 五十年代初前苏联、 五十年代初前苏联 、 欧洲和日本也相继进行了广泛的 研究。 研究。 我国食品辐射(照 的研究则最早于 的研究则最早于1958年开始，70年代 年开始， 年代 我国食品辐射 照)的研究则最早于 年开始 中在四川、 河南、 天津、 北京、 上海、 东北地区、 中在四川 、 河南 、 天津 、 北京 、 上海 、 东北地区 、 湖 广东等地相继开展了食品辐照的研究。 南、广东等地相继开展了食品辐照的研究。 在国际原子能机构(IAEA)、 联合国粮农组织 在国际原子能机构 、 联合国粮农组织(FAO)和 和 世界卫生组织(WHO)的倡议下 ， 1970年在巴黎成立了 的倡议下， 世界卫生组织 的倡议下 年在巴黎成立了 食品辐射(照 国际计划 国际计划” “ 食品辐射 照)国际计划”(IFIP)，先后共有 个国家 ，先后共有24个国家 参加该计划，分工协作进行研究。 参加该计划，分工协作进行研究。
食品及其他生物有机体的主要化学组成 是水、蛋白质、糖类、 是水、蛋白质、糖类、脂类及维生素等 ，这些化合物分子在射线的辐射下会发 生一系列的化学变化。 生一系列的化学变化。
1. 水 大多数食品均含有丰富的水分， 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， 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。 品经辐射引起的水分变化十分复杂。 水辐射的化学效应可概括为： 水辐射的化学效应可概括为： H2O → 2.7OH· +0.55H· +2.7e-水化+0.45H2 +0.71H2O2 +2.7H3O·
食品加工与保藏原理
第七章 食品的辐射保藏
主要参考书
1. 曾庆孝主编，芮汉明，李汴生副主编，食品 曾庆孝主编，芮汉明，李汴生副主编， 加工与保藏原理，北京：化学工业出版社， 加工与保藏原理，北京：化学工业出版社， 2002.11 2. 陈其勋主编，中国食品辐照进展，北京：原 陈其勋主编，中国食品辐照进展，北京： 子能出版社， 子能出版社，1998.12 3. 李承华，辐射技术基础，北京：原子能出版 李承华，辐射技术基础，北京： 社，1988 4. FAO/IEAE/WHO，辐射食品卫生，北京： ，辐射食品卫生，北京： 原子能出版社， 原子能出版社，1983，5~6 ，
辐射化学效应的强弱用G值表示，所谓G值就 辐射化学效应的强弱用 值表示，所谓 值就 是介质中每吸收100eV能量时发生变化的分子 是介质中每吸收 能量时发生变化的分子 数。 例如：麦芽糖溶液经过辐射发生降解的G值为 例如：麦芽糖溶液经过辐射发生降解的 值为 4.0，则表示麦芽糖溶液每吸收 ，则表示麦芽糖溶液每吸收100eV的辐射能 的辐射能 ，就有4个麦芽糖分子发生降解。不同介质的G 就有 个麦芽糖分子发生降解。不同介质的 个麦芽糖分子发生降解 值可能相差很大， 值大的 值大的， 值可能相差很大，G值大的，辐射引起的化学 效应较强烈； 值相同者 值相同者， 效应较强烈；G值相同者，吸收剂量大者所引 起的化学效应较强烈。例如G值等于 值等于3， 起的化学效应较强烈。例如 值等于 ，吸收剂 量为1Mrad时，每千克介质发生变化的摩尔数 量为 时 剂量提高到6Mrad时，则每千克 为3.1×10-6，剂量提高到 × 时 发生变化的摩尔数达1.9× 发生变化的摩尔数达 ×10-2。
• 食品辐射 照)的意义及特点 食品辐射(照 的意义及特点 • 食品辐射的基本原理 • 食品的辐照效应 •食品的辐射及其影响因素 •食品辐照的卫生与安全
食品辐射( 第一节 食品辐射(照)的意义及特点
食品的辐射保藏是是利用射线照 射食品，灭菌、杀虫， 射食品，灭菌、杀虫，抑制鲜活 食品的生命活动， 食品的生命活动，从而达到防霉 防腐、 、防腐、延长食品货架期目的的 一种食品保藏方法。 一种食品保藏方法。
• 为了防止被照射物诱发产生放射性，电子射线 为了防止被照射物诱发产生放射性，
的能量不得超过10MeV，大多数采用5MeV。 ，大多数采用 的能量不得超过 。
(二) 食品辐射的化学效应 二 辐射的化学效应是指被辐射物质中的分 子所发生的化学变化。 子所发生的化学变化。食品的辐射处理 发生化学变化的物质， ，发生化学变化的物质，除了食品本身 及包装材料之外， 及包装材料之外，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 及内部的微生物、 体。
二、食品辐射装置
食品的辐射装置包括辐射源、防护设备 食品的辐射装置包括辐射源、 输送系统和自动控制与安全系统。 、输送系统和自动控制与安全系统。
1. 辐射源
辐射源是食品辐射加工的核心部分， 辐射源是食品辐射加工的核心部分，它 可以分为放射性同位素和电子加速器两 大类。 大类。 (1) 放射性同位素 60Co辐射源、 137Cs辐射源 辐射源、 辐射源 辐射源 (2) 电子加速器 电子射线、 射线 电子射线、X射线
3. 吸收剂量、剂量率及其单位 吸收剂量、 (量度被辐射物体吸收量的 量度被辐射物体吸收量的) 量度被辐射物体吸收量的 被照射物质所吸收的射线的能量称为吸 收量，其单位为拉德(rad)或戈瑞 或戈瑞(Gy)。 收量，其单位为拉德 或戈瑞 。
4. 剂量当量、剂量当量率及其单位 剂量当量、 剂量当量就是用来量度不同类型的辐射 所引起的不同的生物学效应， 所引起的不同的生物学效应，其单位为 雷姆(rem)或希沃特 或希沃特(Sv)。 雷姆 或希沃特 。 单位时间内的剂量当量称为剂量当量率 其单位用rem·s-1或rem·h-1等表示。 等表示。 ，其单位用
二、食品辐射的特点
1. 2. 3. 4. 冷杀菌” “冷杀菌”； 具有良好的保鲜效果； 具有良好的保鲜效果； 辐照处理食品能耗低； 辐照处理食品能耗低； 对环境的污染小。 对环境的污染小。
第二节 食品辐射的基本原理
一、核辐射与半衰期
1、核辐射 、 α 射线 β 射线 γ 射线
2、半衰期 不同的放射性同位素， 不同的放射性同位素，其半衰期是不同 的。 例如： 例如： t1/2(238U)=4.5×109年 × t1/2(212P)=3.0×10-7s × 用作食品辐射加工的辐射源60Co的半衰 的半衰 期为5.27年，137Cs为30年。 期为 年 为 年
2. 防护设备 3. 输送与安全系统
三、食品辐射效应
(一) 食品辐射的物理效应 一 1. γ射线和 射线的作用 射线和X射线的作用 康普顿散射、 康普顿散射、 感生放射性 2. 电子射线的作用 库仑散射、库仑散射、 库仑散射、库仑散射、契连科夫效应
• 电子射线经散Байду номын сангаас、电离轫致辐射等作用后，消 电子射线经散射、 电离轫致辐射等作用后，
耗了大部分能量，速度大为减慢， 耗了大部分能量 ， 速度大为减慢 ， 有的被所经 过的原子所俘获， 过的原子所俘获 ， 使原子或原子所在的分子变 成负离子，有的与阳离子相碰发生阴、 成负离子 ， 有的与阳离子相碰发生阴 、 阳离子 湮灭，放出两个光子， 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。 用与上述的光子一样。
3. 糖类
糖类在辐射过程中发生的变化主要是降 解作用和辐解产物的形成， 解作用和辐解产物的形成，若干故态糖 类的辐解产物见表7-1。 类的辐解产物见表 。
表7-1 辐射不同固态糖类的主要辐解产物
糖 葡萄糖 辐解产物 甲醛 乙醛 丙酮 葡糖醛酸 葡糖酸 5-脱氧葡糖酸 脱氧葡糖酸 果糖 蔗糖 甲醛 甲醛 果糖 葡萄糖 甘露糖醇 甲醛 果糖 0.8 0.56 1.26 5.2 0.4 0.8 0.32 2.5 0.16 4.1 8.2 3 4 0.25 G值 值 0.06 500krad时浓度 时浓度(10mg·kg-1) 时浓度 0.095