辐照保藏

• 各种微生物致死剂量
(一) 辐射对微生物的作用
直接效应：指微生物接受辐射后本身发生的反应，可
使微生物死亡。
A. 细胞内蛋白质、DNA受损，即DNA分子碱基发生分解 或氢键断裂等，由于DNA分子本身受到损伤而致使细胞死 亡——直接击中学说 B. 细胞内膜受损，膜由蛋白质和磷脂组成，这些分子的断 裂造成细胞膜泄漏，酶释放出来，酶功能紊乱，干扰微生 物代谢，使新陈代谢中断，从而使微生物死亡
第一节 食品辐射保藏概述
一、食品辐射的基本概念 （一）定义：食品辐射保藏就是利用电离 辐射与物质相互作用的物理效应、化学效 应和生物效应，对食品原料进行加工处理 的过程。该方法是延长食品保藏时间，保 障食品质量的一项物理保藏技术。 经辐射照射的食品称为辐照食品。
（二）、食品辐射保藏的应用、目的
1、氨基酸和蛋白质
氨基酸经辐射后，可鉴定的生成物及生成物的数 量都因氨基酸的种类、辐射剂量、氧和水分的存 在与否等因素而发生变化。 蛋白质随着辐射剂量的不同，会因巯基氧化、脱 氨基、脱羧、芳香族和杂环氨基酸游离基氧化等 而引起其一级、二级和三级结构发生变化，导致 分子变性，发生凝聚、粘度下降和溶解度降低、 蛋白质的电泳性质及吸收光谱等变化。蛋白质经 辐射存在大分子裂解以及小分子聚结现象。 检测：可用电子自旋共振的方法来测定。
• 水分子接受辐射后产生氢和过氧化氢的反应 可能途径如下：
(三)约束间接作用的途径
为了减少食品在辐照过程中的变化，人们 研究约束间接作用的途径，以减少游离基 的影响。其主要方法有：
在冻结状态下辐射 在真空中或在惰性气体环境中辐射 添加游离基的接受体
(四) 辐射对食品成分的影响
氨基酸和蛋白质 酶 糖类 脂类 维生素
间接效应：来自被激活的水分子或电离的游离基 当水分子被激活和电离后，成为游离基，起氧化还原作用， 这些激活的水分子就与微生物内的生理活性物质相互作用， 而使细胞生理机能受到影响。
• 表1-4-8为-射线辐射杀死各种微生物所用 的最低剂量。
(二)昆虫
辐射对昆虫的效应与其组成细胞的效应密切相关 的，
(一)食品的辐射化学效应直接作用
生物学家提出了射线与基质直接碰撞的靶理论， 认为辐照作用主要是由于这种直接碰撞引起的。 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。 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。
食品辐照的吸收剂量受到源的类型、源 的强度、传送机的速度、射束的几何形 状以及被辐照食品的堆积密度及成分的 复杂性等因素影响。 在任何既定的辐照条件下，由于不同食 品具有不同的辐射吸收性质，故必须规 定被辐照特定食品的吸收剂量，才能有 效地促使食品中微生物、酶和其他成分 发生变化。
(二)剂量的分布及测定方法
（一）辐射的剂量单位
1、辐射量(辐照量) ：此概念仅用于X-射线和-辐 射光子，国际单位为：库/千克。如果把射线所及 之处看做是辐射场的话，则辐射量就是辐射场的 一种量度。 单位时间内的照Baidu Nhomakorabea量称为照射量率，简称辐照 率。 2、吸收剂量在一定范围内的某点处，单位质量被 辐照物质所吸收的辐射能的量称为吸收剂量 (D)国 际单位（Gy）
食品辐射保藏可应用于新鲜肉类及其制品，水产 品蛋及蛋制品、粮食、水果、蔬菜、调味品、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。 最大限度地减少食品的损失，使它在一定限期内 不发芽、不腐败变质、不发生食品的品质和风味 的变化，由此可以增加食品的供应量，延长食品 的保藏期。
辐射巴氏杀菌
辐射耐贮杀菌。
1、辐射阿氏杀菌(radappertization)
此杀菌也称商业性杀菌，所使用的辐射剂 量（10~50kGy）。 可以使食品中的微生物数量减少到零或有 限个数。最好配合低温贮藏，否则会引起 风味、色泽和组织的变化。 常用于肉类和香料调味品的消毒。
2、辐照巴氏杀菌(radicidation)
2、酶
酶的主要组分是蛋白质 ，所以一般认为辐 射对酶的影响基本与蛋白质的情况相似， 如变性作用等。 酶还会因有－SH基团的存在而增加它对辐 射的敏感性。介质的pH值及其含氧量对某 些酶亦起很大作用，例如辐射干燥胰蛋白 酶时，在有氧状态下，极易钝化，并可能 有过氧化物形成。
3· 碳水化合物
稀释的单糖溶液有初级和次级的辐射效应， 起氧化作用和裂解反应的产物主要视单糖 的性质如：葡萄糖受辐射后会产生葡萄糖 醛酸，葡萄糖酸、葡萄糖二酸、乙二醛、 甲醛及二羟丙酮等 低聚糖经辐照可成为单糖，最后产物与单 糖辐射相同。
辐射脂类的主要作用是在脂肪酸长链中C-C 键外断裂，而产生正烷类。
• 辐照可促使脂类的自动氧化，当辐照时 及辐照后，有氧存在时，其促进作用就 更显著，从而促使了游离基的生成，使 氢过氧化物及抗氧化物质的分解反应加 快，并生成醛、醛酯、含氧酸、乙醇、 酮等十多种分解产物。
5、维生素
维生素是食品中重要的微量营养物质 。许 多保藏食品在加工过程中造成了维生素的 损失。因此，维生素也是考查辐射效应的 一种很好的物质。 纯维生素溶液对辐射很敏感，若在食品中 因与其他物质复合存在，其敏感性就降低。
二、食品的辐射生物学效应
电离辐射可以引起生物有机体的组织及生理发生 各种变化，使新陈代谢受到影响。 食品辐照的生物学效应也与生成的游离基和离子 有关，从而影响机体的新陈代谢。 从食品保藏的角度来说，就是利用电离辐射的直 接作用和间接作用，杀虫、杀菌、防霉、调节生 理生化反应等效应来保藏食品。
1· 剂量的分布：辐照剂量根据达到加工目的最适 宜的剂量范围以及食品所能耐受的最大剂量确定。 在食品辐照中，包装内部和单个包装之间的剂量 分布是不均匀的。
2· 剂量的测定方法
采用量热计测定，它是一种绝对标准剂量 计。能直接读出吸收剂量 它根据吸收体的热性能，测量物质中射线 消散的总能量或能量消散速率。
第三节 辐射引发的食品化学和生物化学效应
物质受到放射线照射时所发生的变化大 致有以下几个过程：
吸收辐射能 发生一系列辐射性化学变化 发生一系列生物化学性变化 细胞或个体死亡或出现遗传性变异等生物效应， 剂量小时，辐射损伤得到恢复。
一、食品的辐射化学效应
电离辐射穿透食品物料的程度取决于食品 性质和辐射的特性。 辐射作用时的效应取决于其改变分子的能 力及其电离电位。
对于昆虫细胞来说，辐射敏感性与它们的生殖活
利用辐照对食品进行消毒与防腐，称为辐照巴氏 杀菌,剂量范围为5~10kGy 。 主要作用：
杀灭除病毒与生芽孢菌以外的非芽孢病原菌，主要是 沙门氏菌，以及腐败微生物；保证食品室温保藏的货 架稳定性；
3、辐射耐贮杀菌(radurization)
可提高食品的贮藏性，降低腐败菌的原发 菌数，并延长新鲜食品的后熟期及保藏期。 主要用于抑制发芽、延迟生理过程、杀虫 （有害昆虫、寄生虫）等方面。 所用剂量在1~5 kGy.
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。
(二)食品的辐射化学效应间接作用
在稀溶液中或含水的食品中，水分也会因 辐照而产生辐射效应产生间接的氧化还原 反应。 首先水分子接受辐射后的最后产物是氢和 过氧化氢等。 过氧化氢是一种强氧化剂 ，容易使食品发 生间接的氧化还原反应。
第二节、辐射的基本原理
一、辐射类型 辐射指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。 包括：
低频辐射线（非电离辐射） 高频辐射线（电离辐射）。
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-射线，γ-射线，可 使物质的原子受到激发或电离，因而可起到 杀菌作用（冷杀菌）。
二、食品辐射的国内外发展概况
自19世纪末 ，提出了X--射线的杀菌作用以来，直到第二 次世界大战40年代以后，射线辐射保藏食品的研究和应用 才有了实质性的开始 ，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。 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。 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。
二、食品辐射处理的辐射源 （电离辐射）
(一)放射性燃料
用于食品辐照处理通常采用放射性同位素钴60 （ ）作为辐射源。主要有β- 粒子、γ-射线。
(二)电子加速器：β-粒子或电子 (三)X-射线源：(X-射线)
三、辐射原理
原子核内，只有中子数和质子数之间呈一 定比例时才是稳定的。无论中子数过多还 是质子数过多，核都呈不稳定性。这种不 稳定的核有变为稳定核的趋势。 原子核因外来的因素而引起核结构的变化 的过程就是人工核反应过程，在这个过程 中放出各种形式的能量。
5、放射线的穿透能力强、均匀、瞬间即逝， 而且对其辐照过程可以进行准确控制。 6、食品可以在包装以后不再拆包的情况下进 行辐照处理，节约了材料，也避免了再污 染的可能。 7、操作适应范围广。在同一射线处理场所， 可以处理多种体积，状态、类型食品。 8、节约能源，自动化可连续生产
缺点
1、经过杀菌剂量的照射，一般情况下，酶不能完全被钝化。 2、经辐射处理后，食品所发生的化学变化从量上来讲虽然 是微乎其微的，但敏感性强的食品和经高剂量照射的食品 可能会发生不愉快的感官性质变化。这些变化是因游离基 的作用而产生的 3、辐射这种保藏方法不适用于所有的食品，要有选择性 地应用 4、能够致死微生物的剂量对人体来说是相当高的，所以 必须非常谨慎，做好运输及处理食品的工作人员的安全 防护工作。为此，要对辐射源进行充分遮蔽，必须经 常、连续对照射区和工作人员进行监测检查。
多聚糖的辐射如淀粉、纤维素等可被降解 成葡萄糖、麦芽糖、糊精等。 在植物组织中的果胶质亦有解聚现象，使 组织便软。 动物组织中的糖原也会由于辐射而断裂成 小分子。
4、脂类
辐射对脂类所产生的影响可分为以下三个 方面:
整个理化性质发生变化 受辐射感应而发生自动氧化变化 发生非自动氧化性的辐射分解。
（三）、辐射保藏食品的特点
• 优点： 1、杀死微生物效果显著，剂量可根据需要进行调 节； 2、一定的剂量（＜5kGy）照射不会使食品发生感 官上的明显变化，即使使用高剂量（＞ 10kGy）照射，食品中总的化学变化也很微小 3、食品不会留下任何残留物 4、食品在受射线照射过程中升温甚微，可以忽略 不计，可保持食品原有的新鲜感官特性。在冷 冻状态下也能进行辐射处理
• 我国辐照食品研究工作在下列方面有商业化、实用 化的广阔前景。 进出口水果及农畜产品的辐照检疫处理 低质酒类辐照改性 干果、脱水蔬菜和肉类辐照杀虫 调味品的辐照灭菌 辐照处理和其他保藏处理方法综合应用的研究。
三、食品辐照分类
按照所要达到的目的把应用于食品上的
辐射分为三大类
辐射阿氏杀菌
β-粒子一般具有较大的能力，能在它们通过物 质时产生电离作用。能量级较高的电子束具有 较高的穿透深度并能沿着其径迹(比能量低的电 子束)产生更多的变更分子和电离作用。
离子对的形成，游离基，游离基与其他分 子的反应，游离基的重新组合，以及在空 气中辐照食品时由于臭氧和氮的氧化物的 影响，都足以使食品产生化学变化。 其在食品辐射保藏中会产生直接作用和间 接作用。二者均可使微生物和酶钝化