辐射保藏特点和应用

第一节 电磁辐射的基本概念
一、放射性同位素与辐射 • 同位素：原子具有相同质子数不同中子数则互
为同位素。 • 放射性同位素： • – 当原子序数在84以上，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。 • – 自然界中有天然的不稳定同位素，但还有一 些不稳定同位素是使用原子反应堆及粒子加速 器等人工制造的。
质的原子受到激发或电离，因而可起到杀菌作 用（冷杀菌）。
按性质分类：
• 电磁辐射：
• 以电场和磁场交变振荡的方式传递能量 的电磁波
• 粒子辐射： • 电子、中子、质子、α粒子
• （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。
辐射保藏特点和应用
• 辐射加工是利用电离辐射（主要是指钴-
60γ射线和电子加速器产生的电子束） 与物质相互作用的物理效应、化学效应 和生物效应，对物质或材料进行加工处 理的过程。
辐射保藏的优点
• – 可在常温下进行 • – 无残毒 • –穿透性强 • – 易控制 • – 辐射加工是一种高效加工手段 • – 节能
• p+ +β- →n
• （4）γ-射线当原子核在发射了α-和β射线或k-捕获后，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——γ-射线（即不带 电荷的粒子流）。
α-射线 β-射线
γ-射线 X-射线
相对质量 电离能力
最大（氦 核）
小
大
为α的一 半
无
< α，β
无
< α，β
• 1997年蒙特利尔公约会议决定发达国家 在2005年前、发展中国家在2015年前要 彻底禁用溴甲烷，这使食品辐照的替代 作用更突出出来。
• 另外，食源性疾病近年来在美国、日本 等地多有发生，沙门氏菌、弯曲菌、大 肠杆菌、单核细胞李斯特菌、弧菌等所 致的疾病与辐照食品近年的发展有明显 的关联。。
– 次级辐射, 是使初级辐射的产物相互作用，生成 与原始物质不同的化合物。
• 初级辐射一般无特殊条件，而次级辐射与温度 等其它条件有关。
1.水
• H激2发O+e H·+HO·
• H·+H·H2 • HO·+HO·H2O2
产物
• H·+ HO· H2O
• H·+ H2O2 H2O + HO·
•
HO·+ 离
• 辐射：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 将电磁波分成无线电波、微波、红外、 可见、紫外线、X射线和γ射线。
按能量大小分类：
• 低频辐射线（非电离辐射）： • – 波长较长、能量小（频率低），仅能使物质
分子产生转动或振动而产生热，也可起到加热杀 菌作用。
• 高频辐射线（电离辐射）： • – 频率较高、能量大，如X-，γ-射线，可使物
• 我国辐射加工食品产业化发展也很快， 1984-1994年共批准了18种辐照食品， 1996年又正式颁布了“辐照食品卫生管 理办法”，1997年公布了“辐照食品类 别卫生标准”，进一步鼓励对进口食物、 食品原料以及国内的6大类食品进行辐照 处理。
辐照技术的应用：
• 延缓呼吸 • 延长货架期 • 抑制发芽 • 杀虫、灭菌、检疫
• – 1980年FAO/IAEA/WHO辐照食品安全 联合专家委员会结论：
• 辐照食品总平均剂量10kGy以下不需要做 毒理学实验，无特殊营养和微生物学问 题。
• – 1984年，代表130多个国家的食品法典 委员会（CAC）向成员国建议辐照食品 CAC标准及辐照食品设施推荐规程。
• – 迄今为止，已有40多个国家批准了100 多种类的辐照食品。
电子束辐照装置：安装在屏蔽室内 的加速器辐照装置
第二节 食品辐照保藏原理
• 一、食品辐照的物理学效应 • （一）原子能射线与物质的作用 • （二）电子射线的作用 • （三）中子与物质的相互作用
二、食品辐照的化学效应
• 由电离辐射使食品产生各种粒子、离子及质子 的基本过程有二：
– 初级辐射，是使物质形成离子、激发态分子或 分子碎片。
穿透力 小 大
较大 最强
二、辐射单位与剂量测量
三、辐射源与食品辐照装置
• 人工放射性同位素 • 电子加速器
γ射线辐照装置：整装式干法贮源辐照装置 γ射线辐照装置：整装式（自屏蔽）湿法贮源辐照装置
γ射线辐照装置：宽视野的干法贮源 辐照装置
γ射线辐照装置：宽视野的湿法贮源 辐照பைடு நூலகம்置
电子束辐照装置：配有联锁装置的
• α-射线是原子核裂变时释放出来的高速氦核 粒子流。（带正电）
• （2） β-射线：当核内中子数和质子数 不等时,中子裂变成质子时释放出来的高 速电子流。
• n>p +，n→p+ +β-； • p + >n，p + +1.02Mev→n+β+
• （3）X-射线（K－捕获）
• 高能态电子跃迁到低能态时释放出的能 量。
• 目前辐射加工技术已向很多行业渗透。
辐射保藏的缺点
• 杀菌效量不同时，酶可能没有完全失活； • 化学变化虽然微量，但食品有可能产生
不好的感官变化； • 微生物的致死效量对人来说很大。
国内外发展简况
• – 采用辐射技术加工食品早在20世纪40年 代就已开始进行
• 50年代美国等国家加强了研究 • 70年代证明了辐照食品的卫生安全性 • 80年代各国开始建立规程、法规、标准。
• 多聚糖：降解 • 果胶：解聚，组织变软
（3）脂类
非自动氧化 产生异味
• 但辐照技术真正大规模商业化应用，是 从20世纪90年代开始的。
• – 辐照加工技术虽然从技术讲已相对成熟， 但由于公众接受性、各类别食品的标准、 法规以及检验、辐照设施等尚存在一定 问题，辐照食品仍未被广泛接受。
• – 从健康环境和安全角度，溴甲烷、二溴 已烷和环氧乙烷越来越被禁用，食品辐 照可取代化学熏蒸。
H2O2
H2O
+
HO2·
• H2+ HO· H2O +H· • HO ·+ HO · H O + O
水的电离与
自由基相互反应生成
离子引发的电
2.辐照对食品质量的影响
（1）氨基酸与蛋白质
肉发生褐变，蛋白质可能发生变性
分解产物随 温度和辐 照剂量的增加 而增加
（2）糖
• 低聚糖：旋光度下降，褐变，还原性变 化