辐照保藏食品技术及其应用现状与发展前景

江西农业学报2000,12(1):58~64

Acta Agriculturae Jiangxi

辐照保藏食品技术及其应用现状与发展前景¹

陈志军,陈庆隆,黄燕萍

(江西省农业科学院原子能应用研究所,江西南昌330200)

摘要:较详细地介绍了辐照技术在食品保藏上的应用和优点,以及电离辐射对食品营养成份和活细胞的影响,从不同角度说明了辐照食品的卫生安全性,肯定了经10kGy

以下剂量辐照的食品不会产生任何有害物质;并对辐照保藏食品技术的应用现状及发展

前景进行了初步地探讨。

关键词:辐照保藏;安全性;应用;食品

中图分类号:S124.1文献标识码:A文章编号:1001-8581(2000)01-0058-07

辐照保藏食品是一种用电离辐射照射的方法来延长保藏时间,提高食品质量的新型的食品加工保藏技术。它是利用放射性60Co或137Cs发出的C射线或利用电子加速器产生的电子束(最大能量10Me V)或X射线(最大能量5Me V)在一定的剂量范围内辐射食品,辐照在食品中引起一系列化学变化,可以杀灭食品中的害虫,消除食品中病原微生物及其它腐败细菌,或抑制食品(如水果、蔬菜等活机体)的生理生化过程(发芽和成熟),从而达到食品保藏或保鲜的目的。

近50年来的广泛研究,证实了辐照技术可有效地应用于食品保藏上,并越来越受到世界各国的重视。1976年,联合国粮农组织(FAO)、国际原子能机构(I AE A)和世界卫生组织(W HO)联合组成的专家委员会对食品辐照的有效性和安全性进行了研究,第一次无条件地批准了鸡肉、番木瓜、马铃薯、草莓和小麦等5种辐照食品,同时还暂定批准了辐照稻米、鱼和洋葱供人食用。接着又批准了香料、酶制剂和鲜猪肉3种辐照食品。1980年10月,联合专家委员会在全面审查了30年来世界各国在食品辐照工业、辐射化学、辐照食品营养学、放射生物学、微生物学和毒理学等方面所取得的成果之后,正式向全世界宣布,经平均剂量10kGy以下辐照的任何食品都不存在毒理学和营养学方面的任何问题,不存在任何危害,是卫生安全的。

1辐照保藏食品技术的优越性

辐照保藏不同于化学熏蒸法、腌制法,不需要加入添加物,与加热、冷冻等方法一样,是一种物理保藏法,且属于冷处理技术,具有许多传统保藏法不可比拟的优点:(1)射线穿透力强,可对预先包装好的或烹调好的食品通过剂量控制和辐照工艺进行均匀彻底处理,相比于热处理杀菌,辐照过程较易控制;(2)辐照处理是/冷加工0,可保持食品原有的鲜度和风味,有的甚至可提高食品的工艺质量;(3)辐照食品不会留下任何残留物,不污染环境,可提高食品卫生质量并有利于环保;(4)节省能源,与热处理、干燥和冷冻保藏食品法相比,能耗降低几倍到十几倍;(5)可对包装、捆扎好的食品进行杀菌处理,消除了在食品生产和制备过程中可能出现的严重交叉污染问题;(6)杀菌效果好,并可通过调整辐照剂量达到对各类食品杀菌的要求;(7)辐

¹收稿日期:2000-02-01

作者简介:陈志军(1973-),男,江西泰和人,江西省农业科学院原子能研究所实习研究员,从事原子能研究工作。

照灭菌速度快,操作简便,加工易控制,可连续加工,既经济,又省力,适于大规模加工。2 电离辐射对活细胞及食品营养成份的影响

2.1 电离辐射对活细胞的影响

有直接作用影响与间接作用影响两种。直接作用是活细胞中的生物分子直接受到电离辐射的作用而吸收辐射能量并导致机体损伤的作用过程,其中脱氧核酸所受影响最大。如果电离辐射首先与机体中的水分子作用,产生氢原子、羟自由基、水合电子等活性粒子,这些活性粒子再与生物分子如蛋白质、核酸、酶等作用,致使生物体的功能、代谢与结构发生变化而遭受损伤,这种作用过程为间接作用。由于活细胞均含有大量水份,辐照产生的总效应中通常主要是间接作用所产生的效应,除非在极端情况下,如干燥及冷冻情况下,直接作用才有可能成为主要的作用过程。

与加热等方法一样,微生物对放射线的敏感性也受到各种因素的影响,主要包括射线种类、照射的剂量率、分次照射与二次照射、温度、氧、水分、pH 、介质成份等影响。一般在食品温度0~65e 范围内时影响不大,但在高温或0e 以下时则影响较大,主要是受到了高温杀菌的协同效应,在0e 以下辐照时,微生物因受冻结损伤,其抗辐射力有所减弱。再如氧的存在可使菌的营养细胞对辐射的敏感性增加2~3倍。图1为不同氧的浓度对放射线杀灭大肠杆菌

的效果。

图1 不同氧浓度对放射线杀菌的影响(大肠杆菌)

Figure 1 Effect o f different oxygen concentrations on the disinfection of irradiation rays

2.2 对食品营养成分的影响

在辐射杀菌的同时,食品作为有机生物活性材料也同时受到辐射作用,其组成分子会产生离子、自由基等各种活性粒子。这些活性粒子引起的化学反应,会影响食品成分的分子结构的变化,影响程度与辐射条件(如剂量、温度等)有关。

水的间接效应中所产生的游离基,直接参与氧化还原反应。有机化合物因辐射而分解的产物很复杂,它取决于原物质的化学性质和辐照条件,故不能确定某一种化合物辐照后的特定产物。

2.2.1 辐照对蛋白质的影响

59 1期 陈志军等:辐照保藏食品技术及其应用现状与发展前景

60江西农业学报12卷

蛋白质分子经辐照后会发生变性现象。如紫外线吸收光谱发生变化、蛋白质分子发生裂解以及裂解后的小分子聚合、释放H2S、粘度和电泳性质有变化、形成羰基、结构和抗原性的改变以及蛋白质酶解能力的变化和氨基酸的破坏等。这些变化会使蛋白质的颜色发生改变、使核蛋白失去生物过程中的功能以及食品的功能性质发生改变等。经对辐照食品中蛋白质、氨基酸和酶解产物的分析,以及用辐照食品饲养动物进行的研究,都证明了经适宜剂量(50kGy 以下)照射的食品,蛋白质营养成份无明显变化,氨基酸组分恒定。

2.2.2辐照对脂类的影响

脂肪分子经辐照后会发生氧化、脱羧、氢化、脱氢等作用,产生典型的氧化产物、过氧化物和还原产物。它取决于脂肪的类型、不饱和程度、照射剂量、氧的存在与否等等。饱和脂肪一般是稳定的,不饱和脂肪则易氧化,氧化程度与照射剂量成正比。并且对许多植物油和鱼油进行辐照的结果表明,只有较大剂量(100kGy以上)辐照时,其物理性质如熔点、折射率、介电常数、粘度和密度才发生显著变化。同时,研究还表明,用40~50kGy的射线辐照后,脂肪的同化作用和热能价值并不发生改变,营养价值毫无变化。

2.2.3辐照对碳水化合物的影响

碳水化合物分子经辐照后相对比较稳定,只在大剂量辐照后才引起氧化和分解,如多糖类会放出H2、CO、CO2等气体,而且变得易于水解和松脆,粘度下降,熔点和旋光度下降,但主要还是引起光谱和多糖结构的变化。一般情况下,糖对辐照是很稳定的,只要采用杀菌剂量照射,对糖的消化率和营养价值几乎没有影响。使用20~50kGy的剂量不会使糖类的食品质量发生变化,其营养价值并不因射线照射而改变。

2.2.4辐照对维生素的影响

维生素分子对照射较为敏感,特别是维生素E和维生素K更敏感,水溶性维生素亦较敏感。水的间接作用有较大影响。如果在低氧或密封条件下辐照,敏感性会大大减弱。而维生素B(烟酸)对辐照很不敏感,维生素D对辐照也相当稳定,用约10kGy量级的C射线辐照鱼油时,没有发现维生素D被破坏。纯维生素溶液对辐射很敏感,若与食品中其他物质复合存在时,其敏感性也会降低。研究还表明:食品受20~25kGy剂量照射后维生素的破坏程度与加热相同。

3辐照食品的卫生安全性

辐照食品的卫生安全性关系到食用者的健康和食品辐照技术的前途,受到许多国家的重视,其范围包括5个方面:(1)有无残留放射性及诱导放射性;(2)辐照食品的营养卫生;(3)有无病原菌的危害;(4)辐照食品有无产生毒性;(5)有无致畸、致癌、致突变效应。

食品在进行辐照时是外照射,没有直接接触放射性核素,因此,不会污染放射性物质,这与核爆炸和核源泄漏事故截然不同,故不存在残留问题。

至于诱导放射性,即指因辐射引起食品的构成元素变成放射性元素问题。事实上目前国际上辐照食品中使用的60Co C射线能量只有1.17~1.33MeV,Cs则更低,只有0.66MeV,电子束能量也在10MeV以下,它们的能量都低于在食品中可能诱导放射性的能量阈值,当然也就不会产生诱导放射性核素及其化合物。

关于辐照食品的营养问题,和其他食品加工技术一样,辐照也将使食品发生理化性质的变化,变化程度取决于辐照食品的种类和辐照剂量。在高剂量的照射下,食品中氨基酸也仅被破