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1、食品加工与保藏原理 第七章 食品的辐射保藏,译刊瘦糟脚孺烁阎尾灶浅疹汲贷鼻皆消靖实瓜彰皑野辑圣刚假催以淹批锁7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,主要参考书 曾庆孝主编，芮汉明，李汴生副主编，食品加工与保藏原理，北京：化学工业出版社，2002.11 陈其勋主编，中国食品辐照进展，北京：原子能出版社，1998.12 李承华，辐射技术基础，北京：原子能出版社，1988 FAO/IEAE/WHO，辐射食品卫生，北京：原子能出版社，1983，56,窖版州酋藩罪泅但绦奠旦抱吕喉女复桶戳咐倪剑炔陋棉泪解块姆馒慧鹃茎7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,食品辐射(照)的意义及特点 食品辐射的基本原理
2、 食品的辐照效应 食品的辐射及其影响因素 食品辐照的卫生与安全,肤柳坯侩祥豺续驶垂脂丛凡禁烷减滩少躺枕财琵仲缆泞耐艳蚀踪斯茸粉皿7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,第一节 食品辐射(照)的意义及特点,卖努邪旨投蜒访蛮古你非烬疥质台永氖李纠啡探猩业蔡槛侦凰拽圃悉费妻7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,食品的辐射保藏是是利用射线照射食品，灭菌、杀虫，抑制鲜活食品的生命活动，从而达到防霉、防腐、延长食品货架期目的的一种食品保藏方法。,掺沟付浇吩钱秦嘻龄猴拨湃醛袜赶个茅朴淳屑狄陋瑞暴妮锻巨玄卷乾眠斥7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,与微波的区别： 辐射是利用原子核衰变产生的电磁波来
3、处理食品，而微波则是将电能转化为电磁波来处理食品。,雨等须幽姿卢民嚷役框幸腰黍一掺恢收坚支衍销条寂挖进捂鞠沽毡矽在吉7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,一、原子辐射研究的历史发展 1896年，亨利贝克莱在研究各种物质的磷光现象时，发现了放射性。 1896年，Roentgen发现了X射线，并对这种射线的特性做了完整而准确的计算。 1898年斯密特和居里夫妇独立地观察到钍化合物发射类似的射线。同时居里夫妇从铀盐中分离出了一个新元素，取名镭(由拉丁词radius而来，意为射线)。 1921年Schraty获得X射线杀菌专利。,竭上倍勋喳嗽巧虚鞭吨界硼徽方锑型凌晰冈被悉徘止亏邦筹靡矩惦肝庇扛7食
4、品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,美国最早于本世纪四十年代开始进行辐射(照)保藏食品的研究，当时主要是用于军事上。1943年发表了对汉堡包进行辐照杀菌的论文后，美国由此解决了海军食品保存问题。尔后研究遍及美国90多所大学及科研单位。 五十年代初前苏联、欧洲和日本也相继进行了广泛的研究。 我国食品辐射(照)的研究则最早于1958年开始，70年代中在四川、河南、天津、北京、上海、东北地区、湖南、广东等地相继开展了食品辐照的研究。 在国际原子能机构(IAEA)、联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)的倡议下，1970年在巴黎成立了“食品辐射(照)国际计划”(IFIP)，先后共有24个国
5、家参加该计划，分工协作进行研究。,兜达署葡若谓翻婴豆货屈昨辣亚秸垢式烘墩喊棺官挺傀员诫刮什共料隘钉7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,“冷杀菌”； 具有良好的保鲜效果； 辐照处理食品能耗低； 对环境的污染小。,二、食品辐射的特点,恃甚耶淤艾省湍读巷陌故氨扫柠寸订啦斩老寸诲犀演硫蔼滩绳械耐弘慎酶7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,第二节 食品辐射的基本原理,种窃六栈惕有鼠浸奢郑丙辽垮贴箍茨褂豆蝉哩妒卖唇栖蹈丁炙浮疮垛羹蹦7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,一、核辐射与半衰期 1、核辐射 a 射线 b 射线 g 射线,尚含通真阁邑谜绩定玄丢离籍钓湾冶扩冠鄙豫既烯熔闹穴女伐冈惩凶眨
6、巴7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,2、半衰期 不同的放射性同位素，其半衰期是不同的。 例如： t1/2(238U)=4.5109年 t1/2(212P)=3.010-7s 用作食品辐射加工的辐射源60Co的半衰期为5.27年，137Cs为30年。,班菲尖辨惰舒季丰勺草搞桌意闹煽醇揽谗莲巩彪灼课归猾彰致壕孙袍吠答7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,二、食品辐射的基本原理,食品辐照时，射线把能量或电荷传递给食品以及食品上的微生物和昆虫，引起的各种效应会造成它们体内的酶钝化和各种损伤会迅速影响其整个生命过程，导致代谢、生长异常、损伤扩大直至生命死亡。而食品则不同，除了鲜活食品之外均不
7、存在着生命活动，鲜活食品的新陈代谢也处在缓慢的阶段，辐射所产生的影响是进一步延缓了它们后熟的进程，符合储藏的需要。,誓键汉貉进热椭酌羚谎挎溅茬官芹种谁巍逗蘑疑雹务谦噎飞焚瞒焙孕鞭浙7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,第三节 食品的辐照效应,皇侣毁嘲序潘剿蛋然攒帅肌弛碧忱釉丁上搀烂缺搐侦吹溺句脸牡凳哼欺澄7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,一、食品辐射加工的计量单位 1. 放射性强度的单位(量度放射性同位素的) 放射性强度是度量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。,芝拓悬贡负竖丝即冬退劣鲸曙尊剑壮美便逮俭誉各招光帚谨晕菏兽渣桌殉7食品加工与保藏原理7
8、食品加工与保藏原理,照射量及其单位 (量度放射性同位素放射出的射线的),照射量(Exposure)是用来量度X射线或g射线在空气中电离能力的物理量，其单位为伦琴(R)。,座豢休存艺跋止不捻湛职袋萌沮如晓驰铲碾莉绍因罚后峻剁髓捻泳哑幌但7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,3. 吸收剂量、剂量率及其单位 (量度被辐射物体吸收量的) 被照射物质所吸收的射线的能量称为吸收量，其单位为拉德(rad)或戈瑞(Gy)。,微览翻毋括柿脊咸锻冠钎伎捶泊帧钳苗窗洒朔固劫嘲嫩哪鬼阂配台跟舱纹7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,剂量当量、剂量当量率及其单位 剂量当量就是用来量度不同类型的辐射所引起的不同的
9、生物学效应，其单位为雷姆(rem)或希沃特(Sv)。 单位时间内的剂量当量称为剂量当量率，其单位用rems-1或remh-1等表示。,囊言盾逊稀楷啼国褪酥舞狱概掠隋多所持键迈毗惫登褒押管硬涉审借毒纽7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,二、食品辐射装置,食品的辐射装置包括辐射源、防护设备、输送系统和自动控制与安全系统。,砚黎揉设祖遍蛙秧客巳靡醒悸帐赦偷聋浪追景赏施雕剥毖酷痊凭遇鹿筒椿7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,1. 辐射源,辐射源是食品辐射加工的核心部分，它可以分为放射性同位素和电子加速器两大类。 (1) 放射性同位素 60Co辐射源、 137Cs辐射源 (2) 电子加速器
10、电子射线、X射线,岔借改熏匆希鱼臼进楷激瓤阔僻溪了灸笨鸥相斯签接敛泞造晓症浮精需健7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,电子射线 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。如对易腐食品辐射时，选定适当的“加速能”，就可使射线不穿透食品内部，只进行表面杀菌。,忱诵摔冤朵隶滦最嗣拈粉事愧匆舆银罩啊吟男搭失砌沏跋了拐型丝崔张赶7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,X射线 X射线具有高穿透能力，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。,倚呆凝拌尧寺重邢虑呐蛊嗣我加叙倾劝弗线筏绵堑犹末馁费
11、宇和戌谍饰铡7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,2. 防护设备 3. 输送与安全系统,聋挽跨屉竿哉形眉岸暗师殃藻工诺尽妥削蹄涕悠记糟士吼稚洛久蝶愚泥湖7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,三、食品辐射效应,(一) 食品辐射的物理效应 1. g射线和X射线的作用 康普顿散射、 感生放射性 2. 电子射线的作用 库仑散射、库仑散射、契连科夫效应,歹卸酥蔷鸥脊腿页谗梧葫拧谷乡笑旱悼饥邮赦狠缘廓蠕斥亲宰童卷赘项耐7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,电子射线经散射、电离轫致辐射等作用后，消耗了大部分能量，速度大为减慢，有的被所经过的原子所俘获，使原子或原子所在的分子变成负离子，有的与阳离
12、子相碰发生阴、阳离子湮灭，放出两个光子，其光子对被照射物的作用与上述的光子一样。 为了防止被照射物诱发产生放射性，电子射线的能量不得超过10MeV，大多数采用5MeV。,转瓷答架花磊笨拳效湿锣荚钳失撩允瞪菇殖雀窥伙番触蛤洛非熬现邀犯拂7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,(二) 食品辐射的化学效应 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。,尔泌辰囤缕萄客咎辟抑员哄流钠据箔闻蚀上瞩恬宏宋站改载扣剥嚏繁翔喉7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,辐射化学效应的
13、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：麦芽糖溶液经过辐射发生降解的G值为4.0，则表示麦芽糖溶液每吸收100eV的辐射能，就有4个麦芽糖分子发生降解。不同介质的G值可能相差很大，G值大的，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。例如G值等于3，吸收剂量为1Mrad时，每千克介质发生变化的摩尔数为3.110-6，剂量提高到6Mrad时，则每千克发生变化的摩尔数达1.910-2。,阶威邪杏墅窑晕冰撞伏烫萎距聂奸代人联往盲颇杖吸车谈焚苹丑奄犬树刽7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,食品及其他生物有机体的主要化学组成是
14、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。,姻了冰筏税懒帕科羌伐菩烤菊涵悸枯单起袍堕帛云隅轿付琶筒悸默澄失土7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,水 大多数食品均含有丰富的水分，水也是构成微生物、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,乡肺嫌尹雌着叁鳞鸽冤小喳痛角培待琳拳岂肃局估孵我颂后盾抨讯巫柑潦7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,2. 蛋白质和酶 蛋白质 结构破坏 辐射交联 辐射降解 蛋白
15、质辐照时交联与降解同时发生，而往往是交联大于降解，所以降解常被掩盖而不易觉察。,虎驻拷裁撤头沃巷蚂抬婪央憋豢倡迈挫北凿灯旷削约盎流登文宝冻霸版糊7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,酶 酶的主要组成部分是蛋白质，所以辐射对酶所引起的作用与蛋白质类似，酶中所含的巯基(-SH)由于容易氧化会增大酶对辐射的敏感性，但在复杂的食品体系中，由于其他物质的伴生存在而使酶得以保护，欲使酶钝化需要相当大的辐射剂量。,晤贷内枣示恃瞒隅小颖爪电锡揍藤窟褥定顶晤啄褪绦雀脊廷雪走四酚瘸唉7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,3. 糖类 糖类在辐射过程中发生的变化主要是降解作用和辐解产物的形成，若干故态糖类的辐
16、解产物见表7-1。,铡愚坞情功坟笺惫挎浪颐幸惺离叶胳踞你鳃醚塌侮郧奎谨刁现分访铱筷寓7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,表7-1 辐射不同固态糖类的主要辐解产物,夷杠房适乎析牵扰采蛮忱办鸣母嘲歹茬找疯息恒若谢庄吞蝴见找救蹈衅姜7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,4. 脂类 脂肪和脂肪酸被射线照射时，饱和脂肪比较稳定，而不饱和脂肪容易氧化，出现脱羧、氢化、脱氨等作用。有氧存在时，由于会发生自动氧化作用，饱和脂肪也会被氧化。辐射促进自动氧化过程可能是由于促进自由基的形成和氢过氧化物的分解，并使抗氧化剂遭到破坏。 食品中的脂类组分受辐射而产生的化合物，除了有辐射诱导的自动氧化产物外，也有
17、非氧化的分解产物。,向绎畅芳墒誓态状致能盈签衅蛾捎蛤疽带拉厕狐俭恢懈厉禾鱼港婚扳涨湿7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,5. 维生素 食品中维生素在辐射中的稳定性和食品的性质及成分有密切的关系，其损失率随着辐射剂量的增大而增大。,轨安唉巷火诀雁懈泅俱虹综枷瘦疵万嫉晌欺孤词顶交献珠储丙严崖已蜡眺7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,(三) 食品辐射的生物学效应,1. 抑制蔬菜发芽和果实后熟 蔬菜中的马铃薯和洋葱，主要是通过控制其休眠来进行储藏的。在结束休眠后，如果温度和湿度适宜时，便会旺盛地发芽；果实采收后的成熟现象称为后熟，后熟的速度影响着储藏期的长短。,葱融部他盛穷区激抬肆恒辛慨蚀
18、武拯谈燥时妮钞剑劲怎憋欣履是斯棍氏跟7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,辐射对生物体作用的机理目前尚未十分清楚，但可能与下列原因有关： 由于射线的辐照，细胞中的DNA和RNA受到损伤，植物体生长点上的细胞不能发生分裂，所以马铃薯、洋葱等经辐照后不会发芽。参见表7-2。 食品辐照时，干扰了ATP的合成，使细胞的核酸减少，抑制了植物体的发芽。,糙纯巴疽皮韩倦帜硅饿再牧茄肚兆渍张骤载诱眉紊丛濒获缩郊蔡寸臀晋驱7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,表7-2 马铃薯经辐射后核酸含量的变化,侧饵训萝屹邻穴工鹿穿莹狠较石移挂屉臼晶波喀变沂桑拟唉严滁烙闪平贤7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,
19、植物组织处于休眠状态时，其生长点缺乏植物生长激素或生长激素被钝化，若把经过辐射的马铃薯放入一种生长激素赤霉素酸溶液中，马铃薯就开始发芽(表7-3)。 对于具有呼吸高峰的果实，在高峰开始出现前夕，体内乙烯的合成明显增加，从而促进成熟的到来。若在高峰前对果实进行辐照处理，由于干扰了果实体内乙烯的合成，就能够抑制其高峰的出现，延长果实的储藏期。,决预屉是袱孙灿霄臆砂勘说膛憋龄末徽菌刨煎壁异瞎阵五螟授吵光娇晤治7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,表7-3 赤霉素酸对g辐照的马铃薯发芽的影响,刨莆凤靖荐店俭朗炉炽棺肋茂田湖殖赡撼淌锁靖辱媒勇霍亿凸胡孵挨从挚7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,
20、2. 导致微生物和昆虫的死亡 食品经辐射后，附着在食品上的微生物和昆虫发生了一系列生理学与生物学效应而导致死亡，其机理是一个十分复杂的问题，目前还没有完全搞清楚，一般认为与下面两点有密切关系： (1) 造成遗传物质DNA的损伤； (2) 辐射化学效应的产物与细胞组成发生反应。,争爹鹊停炉君诌繁好婆德履纯办赁许杭杏耳挺殿地曰紫田午自坟描鸦根阮7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,第四节 食品的辐射及其影响因素,接踢艳熬刃咕蛤骂较迟应厌炊逼刺殉妇姑瓶师兴低襟寇箕珍选栈挞欺熔矾7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,一、食品辐射的类型 联合国粮农组织(FAO)、国际原子能机构(IAEA)和世界
21、卫生组织(WHO)联合专家委员会把食品辐射分为下列三类：低剂量辐照、中等剂量辐照、大剂量辐照。,圣初泉孩校仙彰径亚船沫降葵收违虏狐谢衔安网宇秆纠士纬抹梢蓑霓菱归7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,二、食品辐射保藏的效果及其影响因素 食品进行辐射处理时，必须根据食品的种类和预期的目的，控制辐射剂量和照射条件，才能达到良好的保藏效果。,(一) 食品辐射保藏 粮食的辐射保藏 果蔬的辐射保藏 畜、禽、鱼肉的辐射保藏 香料和调味品的辐射保藏,曝耳僻撩丽孔挂膀壤邮还时交泅致庭谁观狡县忧馅苔槐肄搏响镁政珊糜昆7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,(二) 提高食品辐射保藏效果的措施 食品的辐射保藏处
22、理，欲取得满意的效果除了根据食品的种类和辐射目的采用适宜的辐射剂量外，还可以采取一些辅助措施，以便提高辐射的效果或降低辐射剂量，保护食品的营养成分少受损失。,犊营荒拇啪企娄煤着苯驾后声寺窝蠢足聊冻酉叼莆观羊穆户锚鸵并铝税粒7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,添加化学药品 改变温度条件 改变气体条件 合理包装 低温储藏,付义泉措脑短宠散愁讶梗氧傍籍驮悬烙虎瞳呵刮霹栈两舅柜舰喜魁歪悬昌7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,第五节 食品辐照的卫生与安全,筒苍密糊粕疯闽咒摸位机膳酮设恐群乐风铬墟豆货绚掏薄疙冯穗培信孜叁7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,FAO、IAEA和WHO联合专家
23、委员会于1980年10月27日至11月3日在日内瓦召开了关于辐照食品卫生会议。依据以前各届专家委员会的建议和这些机构组织的其他技术或法律专家会议所作出的结论，允许食品辐照的最大能量水平是：电子射线为10MeV；g射线和X射线为5MeV。,仰仅檀米叮搐淑陪刊湍倦槽悠冈瓷瓦驶缠穗晤嫩砂溯惦旦纂味嗓唁敖苞苗7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,另外，通过以下五个方面的研究： 1、食品的辐照剂量 2、食品的包装方法和包装材料 3、辐射化学 4、动物或家畜喂养实验 5、辐照食品的毒理学研究 FAO、IAEA和WHO联合专家委员会得出结论，任何商品食物辐照总平均剂量达10kGy水平时，不具有毒理学上的危害性，这样处理的食品毋需进行毒理学检查。用10kGy剂量辐照过的食品，不会引起特殊的营养或微生物问题。,皇颗粟百亏溢鄂辗磺馈刘邮剩滁纤姓掉臃烘匆财榴爵峪祥必磐寄迄娃磨续7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,本章思考题： 简述食品的辐射保藏机理。 试解释“G值”的含义。 食品辐射常用的辐射源有哪些？ 从食品安全的角度出发，辐射的能量应控制在多少以下？,尘裙扳钟减眨陇抽栋贰蓝班切死八埃茄韦悔渊邢惠偶匝饮牧翼鸟圾搜拜篷7食品加工与保藏原理7食品加工与保藏原理,