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1、辐照保藏技术：利用射线照射食品（包括原材料）,延迟新鲜食物某些生理过程（发芽和成熟）的发展，或对食品进行杀虫、消毒、防霉等处理，达到延长保藏时间、稳定、提高食品质量目的的操作过程。,第一节 概 述,食品辐射贮藏 Food Irradiation,1.1 发展史,1895年发现X射线，次年发现其杀菌作用，开展射线贮藏研究1943年美国政府进行辐照食品实验研究，（一）技术研究阶段50年代开始，许多国家对食品辐射展开大规模技术研究；前苏联允许使用辐射技术抑制马铃薯与谷类发芽60年代开始，进入辐照食品的卫生安全性研究；,（二）安全卫生研究阶段1970年 FAO，IAEA（国际原子能机构）制定国际食品辐
2、照计划1976年 FAO/IAEA/WHO对辐射食品安全性评定，物理过程1980年 FAO/IAEA/WHO会议认为：受辐照食品平均吸收剂量在l0 kGy及以下没有毒性危害，无必要再进行毒性试验，同时在营养上和微生物学上也是安全的1993年 CAC相继提出辐照食品的通用标准及法规，建立了国际性法规。1999年 FAO/IAEA/WHO研究认为10 kGy以上的剂量单位也不存在安全性问题,（三）工业规模辐照和商业化应用阶段1984-1999年 FAO/IAEA/WHO联合的国际食品辐照咨询组（ICG-FI）食品辐照技术的研究及合作；食品辐照技术的转移；食品辐照在亚洲区域的加工管理；辐照食品的市场
3、开发和商业化,70多个国家研究；38个国家批准辐射食品商业化；224种食品建立标准；1995年冷冻辐射包装肉被批准为太空食品；,1958年开始食品辐照研究工作，中国科学院同位素应用委员会 70年代中期在四川、天津等地相继进行辐照保藏食品的研究，广泛应用水果、蔬菜、肉制品和水产品等；1984年我国正式加入国际原子能机构1996年颁布“辐照食品管理方法”，1997年公布六大类食品辐射卫生标准；有辐照装置150多台，辐照食品量近60万吨,国内辐照技术的发展,我国批准允许辐照的食品类别与剂量,1.2 食品辐射的优点 温度变化小，保持食品原有的新鲜度；操作适应范围广，同一场所可以处理多种体积、形态、类型
4、食品 安全剂量射线照射的食品无残留，射线也不与产品化合；可以包装后再接受辐射，防止再污染，又节约材料；效率高，射线穿透度高、均匀，辐射过程可精确控制，可连续作业 节约能源,钝酶效果有限 敏感性强食品容易产生不愉快感官变化 对操作人员的安全防护要求相当高 消费者接受度不高,1.3 食品辐射的缺点,若原子具有同一质子数（Z），而中子数（N）不同，就称此为同一元素的同位素有些同位素是不稳定的，它们按一定的规律（指数规律）衰变。不稳定同位素衰变过程中伴有各种辐射线产生，这些不稳定同位素称为放射性同位素,放射性同位素能发射-、+、-、-射线,-穿透物质能力最小，电离能力最强；-穿透物质能力最大，电离能力
5、最弱；电子束,因为能使被辐射体产生电离作用因此称为电离辐射,1.4 电磁辐射线,1.5 食品辐射加工的计量单位放射性强度：居里Ci、贝克Bq、克镭当量照射量：伦琴（R）库仑/千克（C/kg）1 R=2.58*10-4 C/kg照射量率：单位时间内的照射量，（C/kgs）吸收剂量（D）：拉德（Rad）戈瑞(Gy),Rad=0.01 Gy 伦普（rep）,辐射剂量计 绝对剂量计（精确，灵敏）二级剂量计(化学剂量计）,量热计:测定受照物质吸收辐射能后温度的变化,电离室：测量照射量和吸收量 空气电离室和空腔电离室,测定剂量体系吸收辐射能后的化学变化 FeSO4,使用方便，装备简单,1.6 食品辐射源及
6、其装置,放射性同位素 电子射线加速器 X射线加速器,钴（60Co）-射线,铯（137Cs）,电子射线（射线源）和X射线,X 射线,适合食品,不适合食品,1.7 射线的穿透性,射线对物质的穿透性,I=I0e-x射线能量 受照物质密度,高能电子的穿透性,穿透深度与射线相比有限只能做表面处理，大体积物科的内部辐射还需用射线,第二节 食品辐射效应,2.1 化学效应2.2 生物学效应,2.1.1 水 水辐射最终产物是氢气和过氧化氢；中间产物有 H、OH、eaq，具有高度活性，导致发生氧化还原反应，并形成新的物质；,间接反应：食品中水吸收辐射后产生的活性粒子引起的化学反应直接反应：食品中成分直接吸收辐射引
7、起的化学反应,2.1 化学效应,2.1.2 蛋白质 酶 有机体的结构成分 贮藏氨基酸 辅助功能（运输功能，调节新陈代谢功能）,功能,一SH基氧化会使蛋白质发生辐射交联，导致蛋白质发生凝聚作用，甚至出现一些不溶解的聚集体 蛋白质部分裂解与降解,蛋白质中二硫键、氢键、盐键和醚键等断裂，破坏蛋白质的三级结构和二级结构导致蛋白质变性一SH基氧化、脱氨基作用、脱羧作用和氧化作用，促使蛋白质的一级结构发生变化。,蛋白质溶解度、溶液黏度、电泳性质的变化和褐变,2.1.3 酶 辐照对酶的效应与辐照蛋白质效应基本一致 纯酶的稀溶液对辐射很敏感，但复杂的食品体系中由 于其他物质的存在而使酶得以保护，酶钝化需相当大
8、 的辐射剂量 水溶液中酶的钝化主要是由于水的辐射产物所致,2.1.4 糖 辐照后有明显的降解作用，形成不同的辐解产物；低分子糖类（无论固态或液态出现旋光度降低、褐变、还原性及吸收光谱变化等现象；,还原性,辐射对马铃薯直链淀粉的聚合度和黏度的影响,2.1.4 糖 辐照后有明显的降解作用，形成不同的辐解产物；低分子糖类（无论固态或液态出现旋光度降低、褐变、还原性及吸收光谱变化等现象；,蛋白质、氨基酸和其他物质有抑制糖类辐射分解的作用 就商业辐照剂量而言，糖类辐照后的熔点、折射率、旋光度和颜色等物理变化不显著,2.1.5 脂类,辐照促进了自动氧化过程和非自动氧化过程发生，不饱和脂肪酸容易氧化，出现脱
9、羧、氢化、脱氨等作用，导致异味生成,2.1.6 维生素,脂溶性维生素：维生素E和A对辐照最敏感，维生素D对辐照相当稳定；水溶性维生素：维生素B（B1 B2 B6）和C对辐照最敏感；维生素B5（烟酸）不敏感食品中维生素的稳定性与食品情况有关（体系 温度）,2.2 生物学效应,由于生物种类、个体组织器官种类和个体在生命活动中所处发育阶段等的不同，即使在辐射及环境条件完全相同的情况下，也会表现出明显的生物学效应的差别，这种差别被称为辐射敏感性,2.2.1 生物学效应假说靶学说,辐射生物效应是由于电离粒子击中了某些分子和细胞内的特定结构的结果；电离辐射引起生物大分子的失活、基因突变和染色体断裂等都是由
10、于电离粒子击中了其中的靶子并在其中发生电离所引起的；DNA分子受射线照射后，碱基发生分解或氢键断裂，但是更主要的还是糖和磷酸的结合即分子主链发生断裂，进而使酶遭到破坏或者使细胞内的特性(胶体状态)发生变化。,单击效应 在一个生物结构中发生一次电离和有一个电离粒子穿过，从而产生某种所期望的生物效应 多击效应 靶子需要两次或以上的电离才能引起辐射变化的为多击。其剂量效应曲线呈S型。单靶与多靶 生物大分子，某些小病毒和细菌具有一个对射线敏感的结构单位，其指数失活曲线符合单击模型。大的病毒与细菌的致死效应使用多靶模型,2.2.2 生物学效应,1 微生物病毒符合单靶单击学说，真菌的辐射抗性比细菌小细菌的
11、辐射效应存在三种类型存活曲线：指数型，乙状型和混合型。敏感性：革兰氏阴性菌敏感性高于革兰氏阳性菌；不产芽孢菌敏感性高于产芽孢均；霉菌敏感性高于酵母；,辐射相关因素影响,射线种类、照射剂量率和分段照射对杀菌效果没有明显影响,1 微生物,微生物种类、生长期、培养条件；辐射温度：常温下影响小，冻结状态增强抗性；高温降低抗性分子态氧存在增强杀菌效果细胞含水量降低减少杀菌效果环境酸度影响不大化学物质影响显著,2昆虫,昆虫对辐射的敏感性比微生物强辐射敏感性与细胞繁殖活性成正比，与分化程度成反比；损伤作用表现：致死或缩短寿命（虫卵最敏感，幼虫次之，成虫最次）；不育、减少卵的孵化；,抑制发芽生长延缓成熟衰老：
12、抑制呼吸；抑制乙烯,3 植物,辐照使细胞中的脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）受到损伤，植物体生长点上的细胞不能发生分裂，所以经辐照后不会发芽,2.3 辐射保藏食品的本质,杀灭食品上的微生物和昆虫 抑制果蔬的发芽或后熟 对食品本身的营养价值并无明显的影响,2.4 放射线应用概述,低剂量辐照：1 kGy，抑制马铃薯、洋葱发芽；杀死昆虫和肉内病原寄生虫；延迟鲜活食品后熟 中等剂量辐照：1-10 kGy，减少微生物；大剂量辐照：10-50 kGy，商业目的的灭菌和杀灭病毒；,第三节 辐照技术在食品中的应用,禽畜肉果蔬类水产品谷物蛋类香料和调味品酒类,3.1.1 禽畜肉辐照处理目的,提高卫生质
13、量，杀灭各种寄生虫和致病菌；杀灭各种腐败微生物，延长食品货架期,3.1 禽畜肉的辐照保鲜,3.1.2 禽畜肉辐照处理吸收剂量的选择,3.1.2.1 对致病菌杀灭效果辐照吸收剂量选择3.1.2.2 对腐败菌杀灭效果辐照吸收剂量选择,3.1.2.1 对致病菌杀灭效果辐照吸收剂量选择,3.1.2.2 对腐败菌杀灭效果辐照吸收剂量选择,辐射完全杀菌 商业无菌，辐射剂量一般在1050kGy。辐射针对性杀菌 针对性杀菌能够完全杀死致病菌，并使杂茵 量达标，辐射剂量一般在510kGy辐射选择性杀菌 杀死食品中腐败性微生物，使食品表面腐败微 生物数量显著降低,辐射剂量小于5kGy。,3.2 果蔬类食品,3.2
14、.1 果蔬辐照处理目的,延长果蔬货架期：杀菌、灭虫和延缓后熟 改善果蔬品质果蔬辐照检疫处理,3.2.2 果蔬辐照保鲜吸收剂量的选择3.2.2.1 果蔬抑制发芽、后熟剂量的选择 国际辐照食品咨询委员会规定果蔬类的适宜辐照剂量 在0.2-2.5 kGy之间，中国卫生部发布的辐照新鲜水果、蔬菜类总体平均吸收剂量应不大于1.5 kGy,3.2.2.2 果蔬导致微生物和昆虫死亡的剂量选择最低有效剂量：使检疫对象数目达到规定控制水平所需要的最 佳辐照剂量；使有害生物失活、不育、不羽化或死果蝇：不育0.15 kGy;不羽化 0.3 kGy;虫卵死亡 0.4-0.6 kGy,1 不同种类果蔬对辐照敏感性不一样
15、马铃薯 洋葱 大蒜 芒果 苹果 柑橘 梨葡萄 黄瓜 叶菜类同一种类不同品种差异也很大 柑橘中甜橙和柠檬 苹果中青香蕉苹果和黄香蕉苹果2 耐受性剂量的选择,3.2.3 果蔬辐照后贮藏条件的选择,贮藏温度低温贮藏（不高于15 度）贮藏湿度 95%左右,3.2.4 果蔬辐照保鲜技术与其他技术的综合处理,与热处理相结合与保鲜剂处理相结合与适宜的包装相结合,3.3 水产品,3.3.1 水产品辐照处理目的,杀死肠道性致病菌、寄生虫和病毒提高水产品卫生质量，减少腐败损失,3.3.2 水产品辐照处理吸收剂量的选择,寄生虫：1 kGy;致病菌和病毒：1.74 kGy;腐败菌:0.75-4.5 kGy;,3.4
16、谷物类,3.4.1 谷物类辐照处理目的,杀死粮食中昆虫的危害和霉菌的活动,3.4.2 谷物类辐照处理吸收剂量的选择,不同物种，发育阶段，性别昆虫：立即致死3-5 kGy；几天死亡1 kGy 不育0.1-0.2 kGy；霉菌：2-4 kGy；,3.4.3 复合处理,微波、红外复合处理：超累计作用；增温复合处理：辐照前后升温才有效果；缺氧复合处理：没有增效作用；熏蒸、防护剂复合处理：间隔时间要长；,3.5 蛋 类,3.4.1 蛋类辐照处理目的,杀死沙门氏菌,3.4.2 蛋类辐照处理吸收剂量的选择,10 kGy（带壳鲜蛋），高剂量容易H2S异味,3.6 香料和调味品,3.4.1 香料和调味品类辐照处
17、理目的,杀死昆虫，腐败菌和致病菌；,3.4.2 香料和调味品类辐照处理吸收剂量的选择,4-5 kGy；15-20 kGy可达到商业无菌,辐照引起调味品味道变化的剂量阙值,3.7 酒 类,辐射能够促进酒类的陈化 对白兰地进行1.33 kGy剂量辐照，得三年陈酒效果 无新物质的产生或某种组分的消失，部分成分含量提高 改善酒的风味与营养 辐照黄酒导致氨基酸含量增加；香气浓郁，醇厚；辐照白酒减少油醇等有害物质，去除新酒苦涩辛辣味 增加总酸、总酯有益成分，酒味绵甜、醇和,第四节 辐照食品包装,防止由于微生物而发生变质；防止化学性质的变化；防止物理性的变质；,包装的抗辐射性；包装对辐照目的的适应性；包装要
18、适合辐射工艺的要求；,特 点,目 的,较好的辐射包装材料有聚苯乙烯、尼龙6、聚乙烯、玻璃纸、金属容器与玻璃容器等,塑料：应用最多最广的一类内包装材料,辐射性密封性:聚乙烯、聚丙烯和其它共聚体防湿性：聚烯烃类、涂覆薄膜类、铝箔气密性：复合材料，尼龙/聚乙烯；聚乙烯/聚偏二氯乙烯透明性：安全性和卫生性：材料无毒害，安全卫生,第五节 辐射食品安全性与卫生性,辐射食品安全性辐射食品卫生性,5.1 辐射食品安全性,诱导放射性 辐照技术 毒理学,5.1.1 诱导放射性,辐射形式与能量;某些特别元素含量以及这些元素的半衰期;射线与X射线能量小于5MeV和电子射线小于 10MeV不产生放射性在20MeV产生可
19、测得的放射性（Na，P，S，Fe）,5.1.2 辐照技术,辐照加工时尽可能减少剂量均匀度比值，保障适当的剂量率；控制温度与空气含量；包装方法与包装材料不产生有害物质重复辐射辐射分解产物的浓度是剂量的线形函数；辐射后辐解产物的浓度大量迅速减少；毒理学可以确定一个总平均剂量，重复照射不产生伤害,5.1.3 毒理学,FDA批准的辐射源与辐射剂量下照射后，动物与人试验没有产生毒性和致癌性的显著证明。超大剂量的辐照食品动物实验未引起毒理学上的危害。,5.2 卫生性,营养的损失 微生物特性,5.2.1 营养的损失,低剂量照射 营养成分没有明显变化；中等剂量（1-10）辐射时 损失一些维生素 高剂量（10-
20、50）辐射 造成感官上的劣变；高剂量辐射加工对食品产生的副作用主要在于对质构、外观和风味的影响,降低辐射剂量，辅以热处理或化学试剂；食物处于冷冻状态并加入自由基的阻断剂,耐辐照性的变化,对某些耐辐照性高的微生物，已经多次研究了其天然耐辐照性以及辐照后可能复活的情况，证明了这些有机体没有对健康产生新的危害。使用加热和(或)盐处理相结合，可以更有效地减少微生物，特别是耐辐照性高的微生物的数目,耐辐照性的变化辐照诱发的遗传变化,5.2.2 微生物特性,辐照诱发的遗传变化,食品辐射不增加细菌、酵母和病毒的致病性在食品辐照的实际条件下，还没有观察到由变异引起的与毒理学相关的特异性变化，没有资料证明食品微
21、生物能增加辐照诱发的致病性，或者在被辐照的细菌中增加毒素的形成或诱发抗茵力。,第六节 辐射防护方法,6.1 内照射的防护 放射性物质经呼吸道、食道、皮肤或伤口进入人体，在体内产生的内部辐射。隔离法和稀释法,6.2 外照射的防护 减少人体受照射的剂量，控制在剂量当量限值内 增大工作人员与辐射源的距离；缩短接触 辐射的时间；屏蔽源；,加大科普宣传力度，提高辐照食品的市场接受程度加大政府科研投入，组织科技攻关突破性技术的开发研究加快辐照食品生产的规范化，提高行业的国际竞争能力充分发挥食品辐照加工技术在保障食品卫生安全方面作用加大谷物辐照杀虫技术的推广应用,第七节 辐射技术研究展望,食品辐射源及其装置食品的辐射效应 辐射技术在食品中的应用,思考题,
