第7章 辐照

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（3）无化学残留：辐照是一个物理加工过程，而且 对其辐照过程可以进行准确控制，放射线瞬间即逝， 无需添加化学物质，也就不会留下任何残留物。在进 行辐照处理时，被照射食品从未直接接触放射性核素， 不会沾染上放射性物质。常规的辐照剂量也不可能在 食品中感生放射性。
（4）改进某些食品的工艺：辐照技术利用射线(如γ 射线)的穿透力强，可以在包装下及不解冻情况下辐 照食品，杀灭深藏在食品内部的害虫、寄生虫和微生 物，避免了处理后再包装时造成的二次污染。
10MeV以下的电子束。
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3.辐照量与吸收剂量
放射性强度的单位：度量放射性同位素放射性强 弱的物理量，常用的单位有居里(Ci)、贝克(Bq)
和克镭当量。
照射量及其单位：用来量度X射线或γ射线在空 气中电离能力的物理量，其单位以往为伦琴，现 在用库伦/千克。 吸收剂量及其单位：被照射物质所吸收的射线的
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初级辐射：使物质形成离子、激发态分子或分子 碎片。
次级辐射：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。 辐射化学效应的强弱用G值表示，所谓G值就是介 质中每吸收100eV能量时发生变化的分子数。
•例如麦芽糖溶液的G值为4.0，表示麦芽糖溶液每吸收 100eV的辐射能，有4个麦芽糖分子发生降解。 •不同介质的G值相差很大，G值大，辐射引起的化学效 应较强烈；G值相同者，吸收剂量大者所引起的化学效 应较强烈。
1960年前苏联允许 60Co用于抑制马铃薯发芽，是 辐照食品商品化的起点。 1965年，加拿大建立起世界最大的马铃薯辐照工 厂，其后多个国家都兴建现代化食品辐射工厂，使
食品辐照迈进了实用化和商业化阶段。
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目前，全世界有53个国家和地区批准500多种辐
照食品可以进行辐照处理，其中30多个国家进入大
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60CO-γ射线单板源辐射装置示意图
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同位素
电子壳
中子（不同） 质子（同）
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半衰期为5.25年，衰变后变成稳定同位素镍。
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2.电子加速器
电子加速器主要由电子源、加速段、功率供应系
统、真空系统、冷却系统组成。
由电子源产生的电子流在加速段的高压电场或电
磁场中被加速，电子获得能量和形成一定的电子 束流形状。
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(2)辐照对蛋白质和酶的影响 结构破坏；辐射交联；辐射降解
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（2）X-射线
是由X光机中高速电子撞击物质的原子所产生的
电磁波，是不带电的光子流。
X射线波长约为1～50nm，介于γ射线和紫外线
之间的电磁辐射，电离能力小。
X射线穿透能力很强，可以用于食品辐射加工。 但是由于电子加速器作X射线源效率低，而且能量 中包含大量低能部分，难以均匀照射大块样品， 故没有得到广泛的应用。
们就会跑出原子，使原子发生电离。
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轫致辐射：电子射线在原子核库仑场作用下，本
身速度减慢的同时放射出光子，称轫致辐射。
轫致辐射放出的光子，能量分布的范围较宽，能 量很大的相当于γ射线的光子，能量较大的就相当 于X射线光子，这些光子对被照射物的作用如同γ 射线与X射线。
若放射出的光子在可见光或紫外光范围，就称之
“食品辐照”和“辐照食品”进行了定义。 食品辐照是利用电离辐射在食品中产生的辐射化 学与生物学效应而达到抑制发芽，延迟或促进成 熟，杀虫、杀菌防腐或灭菌等目的的辐照过程。
辐照食品是为了达到某种实用目的，按辐照工艺
规范规定的要求，经过一定剂量电离辐射辐照过
的食品。
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食品辐照的特点：
（1）可保持食品感官品质和营养品质：辐照处理
原子核作用会射出中子或其他粒子，因而使被照射
物产生了放射性，称为感生放射性。 能否产生感生放射性，取决于射线的能量和被辐 照射物质的性质：
•10.5MeV的γ射线对14N照射可使其射出中子，并产生N 的放射性同位素； •18.8MeV的γ射线对12C照射，可诱发产生放射线； •15.5MeV 的γ射线对16O照射，下可产生放射线。
可以在常温、低温甚至冷冻下进行，辐照处理过
程食品温度一般不会变化或增加很小，故有“冷 杀菌”之称。经适当辐照处理的食品可保持原有 色、香、味和质构，有利于维持食品的质量。 （2）节约能源：据国际原子能组织(IAEA) 估计，
辐照巴氏杀菌能耗仅2.74MJ·-1。与传统的冷藏和 t
巴氏消毒相比，辐照保藏可以节约能源70％～90 ％。
为契连科夫效应。该效应放出的可见光或紫外线， 对被照射物的作用就如同日常可见光或紫外线。
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2.食品辐照的化学效应
辐射的化学效应是指被辐射物质中的分子所发生
的化学变化。
食品的辐射处理，发生化学变化的物质，除了食
品本身及包装材料之外，还有附着在食品表面及
内部的微生物、昆虫和寄生虫等生物体。 由电离辐射使食品产生各种粒子、离子及质子的 基本过程。有初级辐射和次级辐射。
子和两个γ-光子。β-粒子能量较低，穿透力弱，
对被辐照物质不起作用。
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α-射线：从原子核中放射出的带正电高速粒子 流（氦核），相对质量较大，电离能力大，穿透 能力小。 β-射线：从原子核中放射出的带正电荷和负电 荷的高速电子流，为α-射线质量的几千分子一， 穿透能力比α-射线大。 γ-射线：当原子核发射了α-和β-射线或k-捕 获后，核的能级处于激发态（高能态），当激发 态回到基态时，原子就发出光子流—γ-射线，电 离能力比α-、β-射线小，但穿透能力大。
在真空中，高速运动的电子轰击金属靶时，靶就
放出X射线，是由电子束衍生出的一种辐照技术。
电子束和X射线辐照技术不涉及放射性物质。
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电子加速器可以作为电子射线和X射线的两用辐 射源。 用于辐照保藏食品时，为保证食品的安全性，电
子加速器的能量多数是用5MeV，个别用10MeV。
将电子射线转换为X射线使用时，X射线的能量不 得超过5MeV。
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二、辐射的基本理论
1.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。
――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，可使物质的原子受到激发或电离， 因而可起到杀菌作用（冷杀菌）。
辐照在食品保藏和加工中的应用
及其安全性
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第1节 食品辐照保藏原理 食品辐照的基本概念与特点 辐射的基本理论
辐射源与食Leabharlann Baidu辐照装置
食品辐照保藏原理
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1953年美国总统提出原子能和平利用，促使美国
军方深入研究食品辐照。
1957年美国军方负责为期5年的辐照食品研究计
划启动，陆续组织实施了多项食品辐射研究项目。
按 食 品 辐 照 加 工 通 用 标 准 (CDDEX STAN l061983)，可以用于离子辐照源的有来自 60Co或 137Cs
的γ射线和电子加速器产生的X射线、加速电子。
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1. γ辐照装置
γ辐照装置由γ辐射源、源升降系统，辐照室、
产品传输系统、剂量测量系统、安全连锁控制系
统、通风系统、水处理系统、观察系统等组成。 食品辐照用得最多的是 60Coγ辐射源。 60Co辐射 源在自然界不存在，是人工制作的一种同位素， 它是用自然界稳定的59Co置于反应堆活性区，经中 子一定时间的照射，少量的59Co吸收一个光子后变 成60Co辐射源。
能量称为吸收量，单位为拉德(rad)或戈瑞(Gy)。
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国际单位 辐射能量 放射性强度 辐射量 吸收剂量 焦耳 贝克(Bq) 库仑/千克 Gy(J/kg)
常用单位 eV 居里(Ci) 伦琴 rad
1Gy＝100rad＝1J/kg
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三、辐射源与食品辐照装置
辐射源是指能发射电离辐射的物质或装置；可以 分为放射性同位素和电子加速器两大类。
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为了防止被照射物诱发产生放射性，辐射 的能量不得超过10MeV，大多数采用5MeV。
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（2）电子射线的作用：
库仑散射：当辐射源射出的电子射线（高速电子
流）通过被照射物时，受到原子核库仑场的作用，
会发生没有能量损失的偏转，称库仑散射。 电子激发与电离：能量不高的电子射线能把自己 的能量传递给被照射物质原子中的电子并使之受到 激发。若受到激发的电子已达到连续能级区域，它
物、昆虫等生物体的重要成分，食品经辐射引起的
水分变化十分复杂。 水辐射的化学效应可概括为：
H2O→2.7OH· +0.55H· +2.7e-水化+0.45H2+0.71H2O2 +2.7H3O+
水分子电离形成的自由基和水化电子等具有高度
的活性，会导致鲜活食品和微生物等生物细胞的生
理活性物质钝化，从而对生物体产生重大的影响。
第7章 食品
辐照 处理
教学目的和要求：
掌握食品辐照处理的基本原理， 了解常用辐射源和辐照装置的类 型和应用方法； 熟悉食品辐照贮藏和加工处理 的效果及其影响因素，熟悉食品 辐照技术的应用范围；
了解辐照的相关法律法规，辐 照食品标识、辐射防护等知识。
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教 学 内 容
（讲课学时：4h）
食品辐照保藏原理
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2.电离辐射及其射线种类
（1）放射性同位素与γ射线 放射性同位素原子核不稳定，能以一定的速率 放出射线，转变成另一个原子核，变成稳定同位 素，原子核转变过程称为放射性衰变。 自然界中有天然的不稳定同位素，还有一些不 稳定同位素是使用原子反应堆等人工制造的。 60Co在衰变过程中每个原子核放射出一个β-粒
物原子相遇，会产生不同的物理学效应。包括光
电效应、康普顿效应、电子对效应和感生放射。 光电效应（电离作用）：光子与被照射物质原 子中的电子相遇，把全部能量交给电子（光子被 吸收），使电子脱离原子成为光电子（e）。
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康普顿散射：如射线的 光子与被照射物的电子发 生弹性碰撞，当光子的能 量略大于电子在原子中的 结合时，光子把部分能量 传递给电子，自身的运动 方向发生偏转，朝着另一 方向散射，获得能量的电 子（也称次电子，康普顿 电子），从原子中逸出， 称为康普顿散射。
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（5）改进某些食品质量：酒类经辐照可加速陈化， 牛肉经辐照处理后更加嫩滑，大豆经辐照处理后易于 消化，辐照提高脱水蔬菜的复水率等。 （6）应用于检疫处理：辐照技术被大量应用于海关 对进口水果等的防疫处理，以确保进口物品不携带有 害生物进入国门。 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。
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（3）电子射线
电子加速器利用电磁场作用，使电子获得高的
能量将电能转变为辐射能，将电能转变成射线
（高能电子射线，X射线），又称电子流、电子束， 是电子枪发射出来的高能电子流。 电子射线射程短，密度大，穿透力差。一般适 用于食品表面的照射。
我 国 规 定 (GB/T 18524) 加 速 器 产 生 的 10MeV 或
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湮没辐射(电子对效应)： •光子能量较高(>1.02MeV)时，光子在原子核库仑 场的作用下会产生电子和正电子对（正电子和一个 电子结合）而消失，产生湮没辐射。
•湮没辐射发出两个光子，每个光子能量为0.5lMeV。
•光子的能量越大，电子对的形成越显著。
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感生放射：射线能量大于某一阈值，射线对某些
规模商业化生产阶段，每年的辐照加工量在30万吨
以上。 我国批准的适宜辐照的食品已达7大类57种。据 不完全统计，我国2005年辐照食品产量已达到14.5 万吨，占世界辐照食品总量的36%，产值达到35亿 元，并且发展迅速。
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一、食品辐照的基本概念与特点
我国《食品辐照通用技术要求》(GB/T 18524)对
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除了某些维生素的G值较高外，辐射引起一般成 分化学效应的G值很低，许多食品成份辐解产物的G
值都在3以下。
食品及其他生物有机体的主要化学组成是水、蛋 白质、糖类、脂类及维生素等，这些化合物分子在 射线的辐射下会发生一系列的化学变化。
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(1)辐照对水的影响
大多数食品均含有丰富的水分，水也是构成微生
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四、食品辐照保藏原理
食品辐照的原理主要是射线（高能电离辐射）与
物质的作用，射线照射时引起食品及食品中的微
生物、昆虫等发生一系列物理化学效应，这些反 应称为辐照效应，主要有物理学效应、化学效应 和生物学效应。
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1.食品辐照的物理学效应 （1）原子能射线与物质的作用
γ射线是高能电磁辐射线“光子”，与被照射