第四章食品辐射保藏

2． 吸收剂量
是电离辐射授予被辐射物质单位质量的平均能 量，即被辐射物质吸收的辐射能量，法定单位 为J/kg，也称为戈瑞（Gy） • 以前曾用拉德（ Rad）即 1 克被辐射物质吸收 1 0 0 尔 格 （ erg） 射 线 能 量 为 1 Rad。 1Rad=100erg/g=6.24×1013eV/g。 • 1Gy=100Rad=104erg/g • 照射量和吸收剂量是完全不同的概念，有区别 （照射量指空气电离程度来讲）但两者都是描 述辐射计量的，又相互联系。
1．辐射量（照射量）
法定单位为库仑/千克（C/kg），以前曾用伦琴（R）
在标准状况下（ 0 ℃， 760mmHg），1cm3 空气（ 0.00129g） 能形成一个正电或负电的静电单位的 X- 射线或 γ- 射线照射 量——1R。
一个正电或负电的离子具有 4.80× 10－ 10e.s.u（静电单位）。 即一个静电单位的离子量为 2.08 × 10 9 个正电或负电离子 （离子对），即 1 伦琴可使 1cm3 空气产生 2.08 × 10 9 个正电 或负电离子（离子对）。 1R=2.58×10－4C/kg（空气）
第四章
食品辐射保藏
教学目的和要求
掌握辐射对微生物、食品成份的影响及影响因素； 了解辐射的生物学效应及安全性 掌握食品辐射保藏工艺及注意事项
重点：
辐射保藏食品的优缺点 食品经辐射处理所产生的化学及生物学效应 食品辐射保藏工艺
难点：
食品经辐射处理所产生的化学及生物学效应 辐射保藏处理时剂量如何确定
食品辐射保藏是利用射线照射食品，使食品 产生一系列生物和生理效应，从而达到防霉、
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 。
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。
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。
λt1/2=ln2=0.6931
即衰变常数与任意同位素的半衰期的乘积为 0.6931，这样可利用半衰期求出其衰变常数。
常见放射性同位素的半衰期
常见放射性同位素的半衰期
三．辐射用各种单位
（一） 能量单位
• 电子伏特ev. 表示辐射能量单位普通用eV，即 相当于１个电子在真空中通过电位差为１伏特 的电场被加速所获得的动能。 １ev=1.602×10-12尔格（erg）
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。
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）
“冷杀菌”；具有良好的保鲜效果 杀死微生物效果显著，剂量可根据需要进行 调节（准确控制） 辐照处理食品能耗低 没有非食品物质残留 节约了包装材料 操作适应范围广 辐射装置加工效率高
一、现有保藏技术的优缺点
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。
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。
食品干藏—降低水分活度（aw），控制微生物和减少酶活。
λ波长
3km
3cm
3μm 3nm 0.3nm υ =C/λ
4×10-10 ev 4×10-5 4×10-3
4 4×102 4k ev
4M ev
E 能量
无线电波 微波 红 外
紫外
可见
X射线和γ射线
低频辐射区υ <1015Hz
高频辐射线υ >1015Hz
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。
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。
本书中辐射保藏即是指电离辐射（ υ ＞1018Hz）
这与低频辐射不同，不是加热，故又称为冷杀菌。
二、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，核外围有电子云。
原子核内有质子和中子 , 也就是其质量的组成部分。质 子带正电荷,中子不带电荷.核的直径约为10-12cm,是整个 原子质量的只要所在地。整个原子(包括运转的电子)的 直径约为10-8cm。
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。
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。 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。
（三）辐射计量
指被照射物质吸收辐射能量程度的一些物理量。
常用辐射量、物料吸收剂量和吸收剂量速率来表示。
辐射（照射）量是用X-射线或γ-射线辐射源的辐射场内 空气电离的程度来表示。 吸收剂量是指在辐射源的辐射场内单位质量被辐射物质 吸收的辐射能量。简称剂量。
单位质量的被照射物质在单位时间中所吸收的能量称为 吸收剂量速率。
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பைடு நூலகம்20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。
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。
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；
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：
（1）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；
（2）υ ＞1018Hz，如X-，γ-射线，能量很大，在使 物质的原子受到激发的同时，还能引起原子的电离 （使电子从各个原子中弹出而本身原子变成带相反 电荷的离子），因而可起到杀菌作用。能使受辐射 物质的原子发生电离作用的辐射称为电离辐射。
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。
防腐、延长食品货架期的一种食品保藏方法。
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。
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。
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。
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； γ-射线：电离能力比α、β小，但穿透能力 比α、β大； X-射线：电离能力小，穿透力很高