第七章食品的辐射保藏

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1930年乌斯特(Wust)证实“所有食品 包装在密封金属罐中,再用强力伦琴射线 照射可杀灭所有细菌”,并获得法国专利。
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第二次世界大战结束后,随着放射性 同位素的大量应用和电子加速器等机械辐 射源的问世,促进了射线处理食品的发展, 开始把辐照保藏食品看作是和平利用原子 能的一个重要方向。在比较短的时间内, 食品辐照研究的深入程度是传统食品加工 保藏方法所无法比拟的。
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其中马铃薯、洋葱、大蒜、冻虾、调 味品等十几种已经实现大型商业化;辐照 抑制马铃薯发芽,有28个国家获得批准; 洋葱、天然香料等也是有29个国家获批准 食用的产品。其他获批准食用的产品有鳕 鱼片、虾、去内脏禽肉、谷类、面粉、芒 果、草莓、蘑菇、芦笋、大蒜等新鲜果蔬、 调味品等品种。批准辐照食品最多的国家 是前苏联和荷兰,其次是加拿大、保加利 亚、匈牙利等。
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食品辐照已成为一种新型、有效的食 品保藏技术,与传统的加工保藏技术如加 热杀菌、化学防腐、冷冻、干藏等相比, 辐照技术有其优越性。
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与加热杀菌保藏技术相比,辐照处理 过程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 的食品可保持原有色、香、味和质构,有 利于维持食品的质量。
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β射线是从原子核中射出的高速电子流 (或正电子流),其电子的动能可达几兆电 子伏特以上。由于电子的质量小,速度大, 通过物质时不使其中的原子电离,所以它 的能量损失较慢,穿透物质的本领比α射线 强得多,但仍无法穿透铅片。
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我国现有30多个省、市、自治区具有 60Co辐照装置。到20世纪90年代初,我国 建成辐照装置近150多台,其中设计装机能 量1.11×1016 Bq以上的装置超过50座。食 品辐照不仅用于保藏、防疫、医疗等目的, 而且已用于提高产品质量等加工目的。
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第二节 辐照的基本概念
一、放射性同位素与辐射 一个原子具有一个带正电荷的原子核,核外
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经过大量的科学研究,1998年ICGFI第 15次会议建议按照HACCP原理修订CAC标 准中食品辐照加工的平均吸收剂量l0 kGy 的限制。第二年WHO技术研究报告提出只 要食品在GMP下辐照,食品辐照剂量无必 要限制。在食品添加剂与污染法规委员会 (CCFAC) 第 31 次 会 议 上 , 也 同 意 FAO/WHO/IAEA关 于 l0kGy 以上剂量辐照 食品是安全与营养的结论。
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2001 年 3 月 食 品 添 加 剂 与 污 染 委 员 会 (CCFAC)建议将食品辐照设备操作规范法 规改为《食品辐照加工操作推荐性国际法 规 》(Recommended International Code of Practice for Radiation Processing of Food, 即RICPRP)。此后,CAC相继提出辐照食 品的通用标准及法规,为食品辐照技术应 用及辐照食品进入国际市场建立了国际性 的法规。
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1960年,美国已有辐照食品在军队试 用,并对辐照食品进行了长达10年的安全 性试验。1963年,在美国军方Natick实验室 举行首次辐照食品国际会议,联合国粮农 组织(FAO)也开始筹建国际食品辐射计划 顾问委员会,使辐照食品成为国际上共同 研究的项目,各国也陆续批准辐照用于食 品加工。
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前苏联最早允许60Co用于抑制马铃薯 发芽(0.l kGy)、谷类杀菌(0.3 kGy);其次 是加拿大,1960年允许60Co(0.l kGy)用于 抑制马铃薯发芽,同时也是60Co辐照装置 输出的强国,1965年就建立起世界最大的 马铃薯辐照工厂。
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1984年,在FAO/IAEA/WHO的支持下, FAO/IAEA核技术在食品与农业中的应用委 员会下成立了食品辐照的国际咨询小组 (ICGFI),该组织是由专家、政府代表等组 成的国际组织,其主要功能是对食品辐照 的发展作总的评论,绐成员国和组织提供 食品辐照应用的咨询,通过 FAO/IAEA/WHO 专 家 委 员 会 (JECFI) 、 CAC提供发布食品辐照信息。
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到20世纪80年代初,全世界有70多个 国家在进行食品辐照的研究与开发,已有 80多种辐照食品和近百种辐照调味品投放 市场。而现在已有比利时、菲律宾、智利、 匈牙利、挪威、孟加拉国、中国、南斯拉 夫、巴西、丹麦、叙利亚、泰国、阿根廷、 古巴、芬兰、印尼、韩国、以色列、波兰、 墨西哥、巴基斯坦、越南、伊朗、印度、 英国等38个国家批准允许一种以上辐照食 品商业化,超过40多个国家允许辐照食品 国际贸易,已有224种辐照食品建立了标准。
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二、国内外辐照保藏的研究进展 食品辐照技术的发展始于20世纪。早
在伦琴(Roentgen)宣布发现X射线的第二年 (1896年),明克(Minck)就提出了X射线对 细菌的作用与实际应用的问题,经实验证 实X射线对原生虫有致死作用。
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1921年斯彻瓦特日(Schwatz)使用X射 线杀死肉中的旋毛虫(trichinella spiralis)并 获得美国专利。
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但食品辐照作为一种物理加工过程也 有其缺点,如需要较大投资及专门设备来 产生辐射线(辐射源),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益和社会 效益。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。
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为了加强食品辐照研究工作的国际性合作, l970 年 联 合 国 粮 农 组 织 (FAO)/ 国 际 原 子 能 机 构 (IAEA)/世界卫生组织(WHO)的专家在日内瓦会 议 上 确 立 食 品 辐 照 领 域 的 国 际 计 划 (The lnternational Project in the Field of Food Irradiation, 简称IFIP),并在1976年举行的会议上对几种辐照 食品的安全性进行评定,认为五种辐照产品(即马 铃薯、小麦、鸡肉、木瓜和草莓)是绝对安全的。 会议认为食品辐照是一种物理加工过程,而不是 化学添加剂;只要证明辐照食品安全无毒害以后, 与其营养构成类似的食品,也可以可靠地推断它 是安全的;同一食品高剂量辐照是安全的,可以 推断低剂量辐照也是安全的。
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发展中国家对物产丰富而又易于腐败 和霉烂食物(如粮食)的辐照研究也极为重 视;而美国一直重视高剂量辐照肉及肉类 制品的卫生安全性研究,1995年8月3日大 于44kGy剂量辐照冷冻的包装肉已批准用 于太空食品。
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我国自1958年开始食品辐照的研究工 作。20世纪70年代中期在四川、天津、河 南、北京、上海、东北地区、湖南、广东 等地相继进行辐照保藏食品的研究,辐照 品种有肉类、水产品、水果、干果、蔬菜、 粮食、蛋类等。
围有电子壳。原子核内含有质子与中子,质子和 中子的总和就等于质量数。质子带正电荷,中子 不带电荷。一种元素的原子中的中子数并不完全 相同,若原子具有同一质子数而中子数不同就称 为同一元素的同位素。在低质子数的天然同位素 中(除正常的氢以外),中子数和质子数大致相等, 往往是稳定的。
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而有些同位素,其质子数和中子数差 异较大,其原子核是不稳定的,它们按照 一定的规律(指数规律)衰变。自然界存在 着一些天然的不稳定同位素,也有一些不 稳定同位素是利用原子反应堆或粒子加速 器等人工制造的。不稳定同位素衰变过程 中伴有各种射线产生,这些不稳定同位素 称为放射性同位素。
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放射性同位素能放射出α、β(β+及β-) 和γ射线,其过程称为辐射。α射线 (或称α 粒子)是从原子核中射出带正电的高速粒子 流 (带正电荷原子核),α射线的动能可达 几兆电子伏特以上,但由于α粒子质量比电 子大得多,通过物质时极容易使其中原子 电离而损失能量,所以它穿透物质的能力 很小,易为薄层物质 (如一片纸)所阻挡。
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美国、前苏联、前联邦德国、日本、 法国、加拿大、意大利、西班牙、比利时、 芬兰、丹麦、瑞士等国家都投入大量的人 力、物力进行过食品辐照应用的研究,辐 照食品的安全性也是几十年来食品辐照研 究中研究最深入的内容。
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美国是世界上对辐照食品研究最深入 的国家之一。在20世纪50年代,大量的辐 照食品报告来自美国政府。1953年,美国 艾森豪威尔(Eisehower)强调美国的外交政 策是“原子能为和平”,促使美国军方深 入研究食品辐照。到1957年研究开始进入 高潮,由陆军司令部特种部队负责组织, 90个大学、政府与工业部门参加的一项为 期5年的辐照食品研究计划启动,参与研究 的实验室超过77个,政府每年资助600万美 元。
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近年来,世界各国食品辐照研究和发 展的总趋势是向实用化和商业化发展。据 美国统计,1978年,世界用于辐照消毒灭 菌的60Co工厂有80家 (其中60家用于医疗消 毒),1984年发展至120家,到1988年已达 182家,全世界辐照食品产量约50万吨。
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欧洲、加拿大等注重于热带水果、蔬 菜、水产品等的低剂量辐照;以亚洲热带 地区为中心的各国将鱼类和鱼类制品的辐 照也作为国际原子能机构的地区性规划 (简称RPF)进行大力研究,以延长鲜鱼和 加工鱼(干鱼、腌鱼、烧鱼)的保质期;
第七章 食品辐射保藏
主讲人:
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第一节 概述
一、食品辐射保藏的定义及其特点 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。
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所用原子能射线主要有γ射线或电子加 速器产生的低l0MeV的电子束,这种技术 又称为食品辐照(Food irradiation)技术。 经过这种技术处理的食品就称为辐照食品, 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l0MeV电 子束照射加工保藏的食品。
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1979年国际食品法典委员会(CAC)推 荐用于食品辐照的设备操作规范 (CAC/RCPl9-179 , rev.l-1983) , 经 过 讨 论 与修订,1983年形成《食品辐照加工的国 际标准》(CODEXSTANl06-1983),规定食 品辐照加工的平均吸收剂量不得超过l0kGy。 1980年FAO/IAEA/WHO的会议也认为,受 辐照食品平均吸收剂量达到l0kGy,没有毒 性危害,不存在特别的营养和微生物问题, 没必要再进行毒性试验。
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与化学保藏法相比,辐照过的食品不 会留下何残留物,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。
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此外,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Baidu Nhomakorabea部的害虫、寄生虫和微生物。因此, 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。
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与食品冷冻保藏等方法相比,辐照保 藏方法节约能源。据国际原子能组织 (IAEA)报告,冷藏食品耗能324 MJ/t,巴 氏消毒能耗828 MJ/t,热杀菌能耗1080 MJ/t, 辐照灭菌只需要22.68 MJ/t,辐照巴氏灭菌 能耗仅2.74 MJ/t。冷藏法保藏马铃薯(防止 发芽)300 d,能耗1080 MJ/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%。
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到了20世纪80年代,我国食品辐照已 进入一定规模的生产阶段。1984年,国家 卫生部颁布批准马铃薯、洋葱、大蒜、大 米、蘑菇、花生仁、香肠辐照食品的卫生 标准,随后又批准了扒鸡、花粉、果脯、 生杏仁、番茄、猪肉、荔枝、薯干酒、熟 肉制品的辐照卫生标准;1997年批准了豆 类、谷类及其制品、干果果脯类、熟畜禽 肉类、冷冻包装畜禽肉类、香辛料类、新 鲜水果蔬菜类辐照卫生标准,基木覆盖了 绝大部分食品,年辐照量已达10万吨。
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