辐照技术在食品加工中的应用

辐照技术在食品加工中的应用与发展

摘要：食品辐照加工技术是对核能的一种和平应用。文章从紫外线杀菌、射线杀菌两方面阐述了食品辐照技术的原理，总结了该技术的特点，探讨了辐照食品的安全性问题以及辐照技术的发展前景。

关键词：食品；安全；食品辐照技术

随着社会的进步和发展，食品卫生安全越来越受到人们的重视。特别是在20 世纪90 年代，一批以食品为载体的新型病菌的出现使食品卫生安全问题日益严峻。据统计，美国每年因食物细菌而染病的人数高达数百万，死亡人数超过5 000。美国农业部估计由七种最主要的食物病菌造成的经济损失每年在50 亿～860 亿美元之间[1]。辐射加工技术作为一种新型而有效的杀菌保鲜手段，应用到食品加工中，对食品的杀菌起到了很好的效果。

食品辐照加工技术是一门新兴的、综合性的食品加工技术，涉及食品科学与工程、辐射物理化学、食品化学、食品微生物、食品毒理学、经济学和社会学等学科，是原子能和平应用领域的延伸，在提高食品卫生质量上有着广阔的应用前景，正日益受到食品加工业和消费者的青睐。笔者查阅相关文献，系统总结了辐射技术在食品加工中的应用与发展。

1 食品辐照技术原理

用于杀菌的辐射源只限于钴60或铯137及电子加速器产生的-射线、5Mev 以下的X-射线10Mev以下的电子线，波长越短辐射能量越大，穿透力也越大，它们以电磁波的形式透过物体[2-3]。可分2类：①非电离辐射，如紫外线。这类辐射能量较低，不足以引起原子电离，仅能产生激发作用，使电子产生高能状态而不脱开；②电离辐射X-射线、λ- 射线，这种辐射能量较高，能够引起原子电离。利用电离辐射的杀菌方法，又称为射线杀菌。

1.1 紫外线杀菌的原理

紫外线的杀菌作用在于促使细胞质的变性。当微生物细胞吸入紫外线后，由于产生光化学作用引起细胞内成分特别是核酸、原浆蛋白、酶类发生化学变化，使细胞质变性。尤其可诱导DNA中的胸腺嘧啶，形成二聚体，使DNA断裂并无法修复，从而抑制DNA的复制和细胞分裂，在细菌细胞中，DNA的任何微小变化都会损毁整个细胞体，影响其正常功能，使微生物细胞受伤甚至死灭。由于紫外线

穿透力较弱，一般只用于物料表面或环境的杀菌。其中，波长为250～260 nm 的紫外线杀菌效果最强。

1.2 射线杀菌的原理

微生物细胞受到射线照射后，存在于溶质中的生物活性物质受到辐射的直接效应；存在于细胞中的多量溶剂受到水分子产生的辐射间接效应即水分子接受了射线能量后被激活成离子或自由基，再与细胞内其他物质起作用引起化学键破裂，使物质内部结构发生变化，于是便与生物生命现象有关的物质发生各种变化，使生理机能受到破坏或导致细胞死亡，从而引起杀菌作用。γ-射线穿透力较强，能均匀辐照所处理的材料[4]。

2 食品辐照技术的特点

（1）辐照处理是一种“冷处理”的物理方法，在常温下进行，辐照过程产生的热量很少，几乎不引起内部温度的升高，能较好地保持食品原有的风味和外观。（2）辐照采用较高能量的射线，具有很强的穿透力，在不打开包装的情况下能够穿透食品的包装材料达到食品的深层，无论是抑制发芽、延缓呼吸，还是杀虫灭菌，效果都较好。

（3）辐照处理过程不添加任何化学物质，无有害物质残留，也不污染环境。（4）食品辐照加工耗能低，可以节约能源。据国际原子能机构的统计分析，冷藏农产品辐照耗能90 kW·h/t，热处理消毒达300 kW·h/t，而农产品辐照灭菌保藏只需要6.3 kW·h/t，可节约能耗70%~90% 。

（5）辐射技术具有很高的技术含量，自动化程度高，便于产业化应用。尽管初期基本建投入较多，但运行成本较低，能够获得较好的经济回报。

3食品辐照加工技术进展

3.1电子加速器辐照技术得到了发展

由于加速器生产技术发展较晚, 设备投资大, 从而导致以往的食品辐照研究与产业化应用主要以60c射线辐照装置为主。近年来, 随着电子加速器生产技术的突破, 尤其是国产电子加速器的日趋成熟, 国内外电子加速器辐照食品的研究与应用比较活跃, 目前,北京、上海、无锡和宁波等发达地区已经上马了一批大功率食品辐照专用电子加速器。在加速器食品辐照的具体应用方面: 研究开发了电子束辐照降解或破坏食品中的有害残留物; 电子束辐照技术在水果、蔬菜、食用菌、肉类、谷物等农产品保鲜中已经开展大量的研究应用；在冷、鲜动物源性食品灭菌保鲜方面, 如Fielding等探讨了电子束辐照对不同pH 下大肠杆

菌成活和修复的影响,Blank等研究了电子束对冷冻贮藏液体蛋黄的物理、物理化学、功能性等指标的影响；在杀灭植物源性食品的微生物及致病菌污染方面电子束辐照更显示出独特的技术优势和显著的效果, 如 A.Korapati,D.等用电子束对双抱菇切片进行辐照保鲜, 剂量的0.5、1.0、3.1、5.2 kGy , 检测辐照对微生物菌落、质构、色泽和多酚氧化酶的影响, 证明利用电子加速器对采后的新鲜食用菌进行辐照处理可以达到保鲜的效果, 取得了良好的经济效益；在辐照杀虫方面, 李淑荣等研究HJIY石MZ型电子加速器产生的电子束对赤拟谷盗的辐照效应, 王殿轩等对不同虫态的玉米象做了系统研究；相对于国内利用高频单枪电子加速器, 国外采用更具规模的电子束流化床法对贮藏害虫进行了研究,Cleg hom等研究了电子束流化床防治米象、谷蠢和赤拟谷盗三种害虫的效果, 结果表明低于1.0kGy剂量水平的电子束流化床处理害虫是有效的。

3.2食品辐照检疫技术受到重视

早在20 世纪50 年代食品辐照技术初始阶段, 人们就认识到辐照作为检疫处理方法的可能性, 但当时的国际贸易中, 熏蒸处理是商品检疫的主要处理方法, 辐照处理没有经济上的可行性。由于熏蒸剂对环境和操作人员健康的危害, 主要熏蒸剂如二嗅乙烷、环氧乙烷和澳甲烷等被禁用或逐渐被禁用, 寻找替代熏蒸的检疫处理方法已成当务之急。由于先前的研究中已经显示出辐照检疫技术特有的优势, 引起了世界对辐照检疫技术的关注。20世纪90年代, 世界各国对辐照检疫的研究日益深人, 使辐照作为广谱检疫处理方法也逐步得到国际组织认可。在得到地区植物保护组织认可的基础上,IPPC植物检疫措施委员会(ICPM)在201年第三次会议上决定开始制定植物安全措施国际标准“辐照作为一种植物卫生方法”, 已经在2003年ICPM第五次会议上正式通过。该标准的通过将是IP C 第一次为一种检疫处理方法制定标准。辐射用于检疫杀虫处理, 对其效果的评判标准是以阻止成虫羽化或种群不能繁育为依据。据报道, 至今已进行辐射处理试验的检疫害虫6个目, 数十种之多, 其中研究得较深人和广泛的主要是实蝇类, 另外还有蜡类、介壳虫、蓟马、象虫类和潜叶虫等。目前在国内, 胡美英等对荔枝蒂蛀虫进行了辐照检疫技术研究, 认为0.25k伪辐照剂量可作为荔枝蒂蛀虫幼虫的检疫处理措施；高美须等研究认为,1的Cy的辐照可以作为绿豆象的有效检疫剂量。

4 辐照食品的安全性

人们最为关注的是经过辐照加工的食品是否安全的问题。食品辐照世界性的开发研究已有50多年的历史[5]，在20世纪50~60年代，许多国家开展了食品辐