第六章 食品辐射保藏

第六章食品辐射保藏

第一节概述

食品辐射保藏就是利用原子能射线的辐射能量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、调味料、饲料以及其他加工产品进行杀菌、杀虫、抑制发芽、延迟后熟等处理。

最大限度的减少食品的损失，使它在一定期限内不发芽、不腐败变质，不发生食品的品质和风味变化，由此可以增加食品的供应量，延长食品的保藏期。

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藏新技术和新方法。

一、现有保藏技术的优缺点

1．食品冷冻保藏—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；

缺点：能耗大，需建立冷藏链。

2．食品罐藏—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；

缺点：热对风味组织结构和色泽有影响。

3．食品干藏—降低水分活度（a w），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；

缺点：自然脱水后的食品难复水，易变色。

3．化学保藏—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。

缺点：化学物质残留。

二、辐射保藏的优越性（意义、特点）

（1）食品在受辐射过程中温度升高甚微。因此，被辐射适当处理后的食品在感官性状如色、香味和质地等方面与新鲜食品差别很小，特别适合于一些不耐热的食品和药品。

（2）射线穿透力强。在不拆包装和解冻的情况下，可杀灭其深藏于谷物、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。

（3）射线处理过的食品不会留下任何残留物。与化学处理相比是一大特点。

（4）节省能源：据76年国际原子能机构（IAEA）通报的估计，食品采用冷藏需消耗能量为90千瓦时/T，巴氏消毒230千瓦时/T，热力杀菌300千瓦时/T，脱水处理（干燥）700千瓦时/T，而辐射杀菌只需6.34千瓦时/T，辐射巴氏消毒0.76千瓦时/T。

（5）适应范围广：能处理各种不同类型的食物品种，如从装箱的马铃薯到袋装的面粉、肉类、水果、蔬菜、谷物、水产等。多种体积的食品；不同状态，固体、液体。

（6）加工效率高、整个工序可连续化、自动化。

只要规模大，就能获得巨大的利益。

谷物20万吨以上，马铃薯2.5万吨以上，洋葱5000吨。

因此，辐射保藏是一种获得经济效益和有发展前途的保藏方法，也是和平利用原子能的一个重要方面。

三、国内外发展简况

1895年伦琴发现X-射线后，Mink于1896年就提出X-射线的杀菌作用。

二次大战期间，美国麻省理工学院的罗克多尔将射线处理汉堡包，揭开了辐射保藏食品研究的序幕。50年代起北美、欧洲、日本等30多个国家先后投入大量的费用进行研究；

60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50-60个国家。

国际原子能组织（IAEA）、联合国粮农组织（FAO）、世界卫生组织（WHO）等的支持和组织下，进行了种种国际协作研究。到1976年25种辐射处理食品在18个国家得到无条件批准或暂定批准，允许供作为商品供一般使用。

1980年10月27日上述组织联合举行的第四次专门委员会议作出结论：用10kGy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，而且今后无须再对经低于此剂量辐照的各种食品进行毒性实验。

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、有鱼虾、果蔬等。

欧洲（丹麦、保加利亚、法国等）用于抑制土豆、大蒜、洋葱发芽。

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。

我国自1958年开始，70年代的研究工作取得了一定的成效。

1984年11月国家卫生部批准7项（马铃薯、洋葱、大蒜、花生、蘑菇、香肠）辐照食品允许消费。之后又有20多种食品通过了不同级别的技术鉴定。

80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、广东等地。后期有浙江、深圳等。

我校在社桥有一个辐射装置。

第二节辐射的基本原理

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，可使电磁波分成无线电波、微波、红外、可见光、紫外线，χ和γ射线。

通常根据辐射的作用形式可将辐射分为电离辐射和非电离辐射两种类型。通常按辐射的频率来划分。

1．非电离辐射

低频辐射线υ＜1015，波长较长（频率较低），能量小，如微波、红外线的能量仅能使物质分子产生转动或振动而产生热，则起到加热杀菌作用。是非电离辐射。

2．电离辐射

高频辐射线υ＞1015，频率较高，能量大，有激发和电离两种作用：

υ在1015~1018Hz，如紫外线的能量，仅能使被照射物质的原子受到激发（激发为使电子从低能态到高能态），亦可起到抑菌杀菌的作用；

二、放射性同位素与辐射

1．放射性同位素

原子核=P++n，P+为带正电荷质子，n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（指在轻原子核范围内）P+=n，组成原子的质量。

但有些元素，P+相同而n不同的原子所组成的元素称为同位素，P+=n时原子稳定，P+≠n则不稳定。当原子序数在84以上的同位素，原子核是不稳定的，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。

放射性同位素能发射α-、β--、β+-及γ-射线。

2.α-、β-、γ-及X-射线

（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；

（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－（带负电荷的高速离子）

若核内P+＞n时，（这种情况一般指在加速器中）

P++1.02MeV→n+β+（带正电荷的高速离子）

β－和β+→β-射线，即从原子核中射出的带电的高速电子。

（3）X-射线：若核内质子在外层电子云中，从K层捕获电子e－，转变成中子（k-捕获），使质子数减少。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）电子会补充进去，释放出能量—X-射线，指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或κ－捕获之后，核的能级处于激发态（高能态），当这种激发态回到基态时，原子就发出光子流（即不带电荷的核子流），称γ-射线，发源于原子核本身。

3. 四种射线的特点

以上所讲的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。但是由于射线性质的不同，从而电离能力和穿透能力各不相同。

（1）α-射线：相对质量较大，电离能力很强，穿透能力很小；一张纸就能阻挡它的通过。（2）β-射线：为氢核质量的几千分之一，带电量为α-射线的一半，电离能力比α-射线小，穿透能力比α-射线大；

（3）γ-射线：电离能力比α、β小，但穿透能力比α、β大；

（4）X-射线：电离能力小，穿透力很高

4．放射性衰变

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。原子核的转变过程称为放射性衰变。

(1) 衰变规律

原子核衰变数N与原子核总数N0有关。

实践证明,在单位时间内,衰变着的原子核的数目和其总数成正比,这一过程是不可逆的,可用公式表示如下:

N=N0e-λt

N:原子核数