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1、食品技术原理辐射保藏第1页，共78页，编辑于2022年，星期三第一节第一节 食品辐射保藏概述食品辐射保藏概述 一、食品辐射的基本概念一、食品辐射的基本概念（一）（一）定义：食品辐射保藏就是利用电离定义：食品辐射保藏就是利用电离辐射辐射与物质相互作用的物理效应、化学效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应和生物效应，对食品原料进行加工处理的过程。的过程。该方法是延长食品保藏时间，保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。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。经辐射照射的食品称为辐照食品。第2页，共78页，编辑于2022年，星
2、期三（二）、食品辐射保藏的应用目的（二）、食品辐射保藏的应用目的 食品辐射保藏可应用于新鲜肉类及其制品，水产品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、延迟及其他加工产品进行杀菌、杀虫、抑制发芽、延迟后熟等处理。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，延长食品的变化，由此可以增加食品的供应量，延
3、长食品的保藏期。的保藏期。第3页，共78页，编辑于2022年，星期三（三）、辐射保藏食品的特点（三）、辐射保藏食品的特点l优点：优点：1、杀死微生物效果显著，剂量可根据需要进行调、杀死微生物效果显著，剂量可根据需要进行调 节；节；2、一定的剂量（、一定的剂量（5kGy）照射不会使食品发生感）照射不会使食品发生感 官上的明显变化，即使使用高剂量（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）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、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、食品在受射线照射过程中升温甚微，可以忽略 不计，
4、可保持食品原有的新鲜感官特性。在冷不计，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冻状态下也能进行辐射处理第4页，共78页，编辑于2022年，星期三5、放射线的穿透能力强、均匀、瞬间即逝，、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、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，也避免了在污行辐照处理，节约了材料，也避免了在污 染的可能染的可能7、操作适应范围广。在同一射线处理场所，、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、类型食品可以处理多种
5、体积，状态、类型食品8、节约能源，自动化可连续生产、节约能源，自动化可连续生产第5页，共78页，编辑于2022年，星期三缺点缺点1、经过杀菌剂量的照射，一般情况下，酶不能完、经过杀菌剂量的照射，一般情况下，酶不能完 全被钝化。全被钝化。2、经辐射处理后，食品所发生的化学变化从量上、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
6、所有的食品，要有选择性、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、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。常、连续对照射区和工作人员进行监测检查。第6页，共78页，编辑于2022年，星期三二、二、食品辐射的国内外发展概况食品辐射的国内外发展概况自自19世纪末世纪末，提出了提出了X-射线的杀
7、菌作用以来，直到第二次射线的杀菌作用以来，直到第二次世界大战世界大战40年代年代以后，射线辐射保藏食品的研究和应用才有了实质以后，射线辐射保藏食品的研究和应用才有了实质性的开始性的开始，50年代美国等国家加强了研究，年代美国等国家加强了研究，70年代证明了辐照年代证明了辐照食品的卫生安全性，食品的卫生安全性，80年代各国开始建立规程、法规、标准。年代各国开始建立规程、法规、标准。1980年年FAO/IAEA/WHO辐照食品安全联合专家委员会结论：辐辐照食品安全联合专家委员会结论：辐照食品总平均剂量照食品总平均剂量10kGy以下不需要做毒理学实验，无特殊营养以下不需要做毒理学实验，无特殊营养和微
8、生物学问题。和微生物学问题。1984年，代表年，代表130多个国家的食品法典委员会（多个国家的食品法典委员会（CAC）向成员）向成员国建议辐照食品国建议辐照食品CAC标准及辐照食品设施推荐规程。标准及辐照食品设施推荐规程。迄今为止，已有迄今为止，已有40多个国家批准了多个国家批准了100多种类的辐照食品。但多种类的辐照食品。但辐照技术真正大规模商业化应用，是从辐照技术真正大规模商业化应用，是从20世纪世纪90年代开始的。年代开始的。第7页，共78页，编辑于2022年，星期三l我我国国辐辐照照食食品品研研究究工工作作在在下下列列方方面面有有商商业业化化、实实用用化化的的广广阔前景。阔前景。进出口
9、水果及农畜产品的辐照检疫处理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低质酒类辐照改性干果、脱水蔬菜和肉类辐照杀虫干果、脱水蔬菜和肉类辐照杀虫调味品的辐照灭菌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。辐照处理和其他保藏处理方法综合应用的研究。第8页，共78页，编辑于2022年，星期三三、辐照食品研究的意义三、辐照食品研究的意义从健康环境和安全角度，溴甲烷、二溴已烷和环氧乙烷越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。来越被禁用，食品辐照可取代化学熏蒸。1997年蒙特利尔公约会议决定发达国家在年蒙特利尔公约会议决定发达国家在20
10、05年前、发展中国年前、发展中国家在家在2015年前要彻底禁用溴甲烷，这使食品辐照的替代作用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、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。弧菌等所致的疾病与辐照食品近年的发展有明显的关联。比如比如1997年美国年美国2500万磅牛肉末受大肠杆菌万磅牛肉末受大肠杆菌O157：H7的污染，的污染，9万人致病，万人致病，25人死亡，导致了美国历
11、史上最大一次冻汉堡包人死亡，导致了美国历史上最大一次冻汉堡包的回收（约的回收（约1万吨）。这件事直接导致了万吨）。这件事直接导致了1997年年12月美国月美国FDA批准了牛肉辐照。批准了牛肉辐照。第9页，共78页，编辑于2022年，星期三四、食品辐照分类四、食品辐照分类第10页，共78页，编辑于2022年，星期三按按照照所所要要达达到到的的目目的的把把应应用用于于食食品品上上的的辐辐射分为三大类射分为三大类辐射阿氏杀菌辐射阿氏杀菌辐射巴氏杀菌辐射巴氏杀菌辐射耐贮杀菌。辐射耐贮杀菌。第11页，共78页，编辑于2022年，星期三1、辐射阿氏杀菌、辐射阿氏杀菌(radappertization)此杀
12、菌也称商业性杀菌，所使用的辐射此杀菌也称商业性杀菌，所使用的辐射剂量（剂量（1050kGy）。）。可以使食品中的微生物数量减少到零或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。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。常用于肉类和香料调味品的消毒。第12页，共78页，编辑于2022年，星期三2、辐照巴氏杀菌、辐照巴氏杀菌(radicidation)利利用用辐辐照照对对食食品品进进行行消消毒毒与与防防腐腐，称称为为辐辐照照巴巴氏氏杀杀菌菌,剂量范围为剂量范围为510kGy。主要作用：主要作用：杀
13、杀灭灭除除病病毒毒与与生生芽芽孢孢菌菌以以外外的的非非芽芽孢孢病病原原菌菌，主主要要是是沙沙门门氏氏菌菌，以以及及腐腐败败微微生生物物；保保证证食食品品室室温温保保藏藏的的货货架稳定性；架稳定性；第13页，共78页，编辑于2022年，星期三3、辐射耐贮杀菌辐射耐贮杀菌(radurization)可提高食品的贮藏性，降低腐败菌的原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发菌数，并延长新鲜食品的后熟期及保藏期。藏期。主要用于抑制发芽、延迟生理过程、杀主要用于抑制发芽、延迟生理过程、杀虫（有害昆虫、寄生虫）等方面。虫（有害昆虫、寄生虫）等方面。所用剂量在所用剂量在15 k
14、Gy.第14页，共78页，编辑于2022年，星期三第二节、辐射的基本原理第二节、辐射的基本原理一、辐射类型一、辐射类型 辐射指能量传递的一种方式，在电磁波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、紫分成无线电波、微波、红外、可见、紫外线、外线、X射线和射线和射线。射线。包括：包括：低频辐射线（非电离辐射）低频辐射线（非电离辐射）高频辐射线（电离辐射）。高频辐射线（电离辐射）。第15页，共78页，编辑于2022年，星期三低频辐射线（非电离辐射）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
15、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，也可起到加分子产生转动或振动而产生热，也可起到加热杀菌作用。热杀菌作用。高频辐射线（电离辐射）高频辐射线（电离辐射）频率较高、能量大，如频率较高、能量大，如X-射线，射线，-射线，可射线，可使物质的原子受到激发或电离，因而可起到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）。杀菌作用（冷杀菌）。第16页，共78页，编辑于2022年，星期三二、食品辐射处理的辐射源二、食品辐射处理的辐射源（电离辐射）（电离辐射）(一一)放射性燃料放射性燃料用于食品辐照处理通常采用放射性同位素钴用于食品辐照处理通常采用放射性同位素钴60（）
16、作为辐射源。主要有）作为辐射源。主要有-粒子、粒子、-射线。射线。(二二)电子加速器：电子加速器：-粒子或电子粒子或电子(三三)X-射线源：射线源：(X-射线射线)第17页，共78页，编辑于2022年，星期三三、辐射原理三、辐射原理原子核内，只有中子数和质子数之间呈原子核内，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。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。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，
17、在这个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。过程中放出各种形式的能量。第18页，共78页，编辑于2022年，星期三（一）辐射的剂量单位（一）辐射的剂量单位1、辐射量、辐射量(辐照量辐照量)：此概念仅用于：此概念仅用于X-射线和射线和-辐射光辐射光子，国际单位为：库子，国际单位为：库/千克。如果把射线所及之处看千克。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。做是辐射场的话，则辐射量就是辐射场的一种量度。单位时间内的照射量称为照射量率，简称辐照单位时间内的照射量称为照射量率，简称辐照率。率。2 2、吸收剂量、吸收剂量在一定范围内的某点处，单位质量被辐照
18、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物质所吸收的辐射能的量称为吸收剂量(D)D)国际单位国际单位（GyGy）第19页，共78页，编辑于2022年，星期三食品辐照的吸收剂量受到源的类型、源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。复杂性等因素影响。在任何既定的辐照条件下，由于不同食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，才能有定被
19、辐照特定食品的吸收剂量，才能有效地促使食品中微生物、酶和其他成分效地促使食品中微生物、酶和其他成分发生变化。发生变化。第20页，共78页，编辑于2022年，星期三(二二)剂量的分布及测定方法剂量的分布及测定方法1剂量的分布：辐照剂量根据达到加工目的最适剂量的分布：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。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；分布是不均匀的；目前，国际和国内的标准都要求最高剂量和最低剂目前，国际和国内的标准都要求最高剂量和最低剂量的比值要小于量
20、的比值要小于2，在辐照加工厂中把这个比值定为，在辐照加工厂中把这个比值定为1.7，以确保辐照产品的质量。，以确保辐照产品的质量。第21页，共78页，编辑于2022年，星期三2剂量的测定方法剂量的测定方法采用量热计测定，它是一种绝对标准剂采用量热计测定，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。线消散的总能量或能量消散速率。第22页，共78页，编辑于2022年，星期三第三节第三节 辐射引发的食品化学和生物化学效应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
21、化大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：致有以下几个过程：吸收辐射能吸收辐射能发生一系列辐射性化学变化发生一系列辐射性化学变化发生一系列生物化学性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。应，剂量小时，辐射损伤得到恢复。第23页，共78页，编辑于2022年，星期三一、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。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。能力及
22、其电离电位。-粒子一般具有较大的能力，能在它们通过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具有较高的穿透深度并能沿着其径迹(比能比能量低的电子束量低的电子束)产生更多的变更分子和电离产生更多的变更分子和电离作用。作用。第24页，共78页，编辑于2022年，星期三离子对的形成，游离基，游离基与其他分离子对的形成，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
23、产生化学变化。影响，都足以使食品产生化学变化。其其在食品辐射保藏中会产生直接作用和间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接作用。二者均可使微生物和酶钝化第25页，共78页，编辑于2022年，星期三(一一)食品的辐射化学效应直接作用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。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：过程有二：初级辐射，是使物质形成离子、激发态
24、分子或分子碎片。初级辐射，是使物质形成离子、激发态分子或分子碎片。次级辐射次级辐射,是使初级辐射的产物相互作用，生成与原始物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。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。其它条件有关。第26页，共78页，编辑于2022年，星期三(二二)食品的辐射化学效应间接作用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因辐照而产生辐射效应产生间接的氧化还原反应。还原反应。首先水分子接受辐射后的最后产物是
25、氢首先水分子接受辐射后的最后产物是氢和过氧化氢等。和过氧化氢等。过氧化氢是一种强氧化剂过氧化氢是一种强氧化剂，容易使食品，容易使食品发生间接的氧化还原反应。发生间接的氧化还原反应。第27页，共78页，编辑于2022年，星期三l水分子接受辐射后产生氢和过氧化氢的反应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：可能途径如下：第28页，共78页，编辑于2022年，星期三(三三)约束间接作用的途径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：离基的影响。其主要
26、方法有：在冻结状态下辐射在冻结状态下辐射 在真空中或在惰性气体环境中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添加游离基的接受体 第29页，共78页，编辑于2022年，星期三(四四)辐射对食品成分的影响辐射对食品成分的影响氨基酸和蛋白质氨基酸和蛋白质酶酶 糖类糖类 脂类脂类 维生素维生素 第30页，共78页，编辑于2022年，星期三1、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。因素而发生变化。蛋白质随着辐射剂量的
27、不同，会因巯基氧化、脱氨基、脱羧、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。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。检测：可用电子自旋共振的方法来测定。第31页，共78页，编辑于2022年，星期三以甘氨酸
28、为例，经辐照后就可得到氢、二氧化碳、氨、以甘氨酸为例，经辐照后就可得到氢、二氧化碳、氨、甲胺、乙酸、甲酸、乙醛酸和甲醛。甲胺、乙酸、甲酸、乙醛酸和甲醛。如果是赖氨酸之类的二氨基一元羧酸，经辐照后，如果是赖氨酸之类的二氨基一元羧酸，经辐照后，除生成多羟基胺外，还可生成除生成多羟基胺外，还可生成-丙氨酸、丙氨酸、-氨基正丁酸、氨基正丁酸、氧代氨基酸、戊撑二胺、谷氨酸和天冬氨酸。氧代氨基酸、戊撑二胺、谷氨酸和天冬氨酸。一氨基二羧基的谷氨酸经氧化脱氨反应，除生成一氨基二羧基的谷氨酸经氧化脱氨反应，除生成-氧氧代戊二酸外，还可生成氨基酸、有机酸、氨和甲醛。代戊二酸外，还可生成氨基酸、有机酸、氨和甲醛。具
29、有巯基或二硫基的含硫氨基酸对射线的敏感性具有巯基或二硫基的含硫氨基酸对射线的敏感性极强，经辐照后，会因含硫部分氧化和游离基反应极强，经辐照后，会因含硫部分氧化和游离基反应而发生分解，产生而发生分解，产生H2S。第32页，共78页，编辑于2022年，星期三2、酶、酶酶的主要组分是蛋白质酶的主要组分是蛋白质，所以一般认为，所以一般认为辐射对酶辐射对酶的影响基本与蛋白质的情况相的影响基本与蛋白质的情况相似，如变性作用等。似，如变性作用等。酶还会因有酶还会因有SH基团的存在而增加它对基团的存在而增加它对辐射的敏感性。介质的辐射的敏感性。介质的pH值及其含氧量值及其含氧量对某些酶亦起很大作用，例如辐射干
30、燥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，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。并可能有过氧化物形成。第33页，共78页，编辑于2022年，星期三3碳水化合物 稀释的单糖溶液有初级和次级的辐射效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、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，最后产物与低聚糖经辐照可成为单糖，最后产物
31、与单糖辐射相同。单糖辐射相同。第34页，共78页，编辑于2022年，星期三多聚糖的辐射如淀粉、纤维素等可被降解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。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，使在植物组织中的果胶质亦有解聚现象，使组织便软。组织便软。动物组织中的糖原也会由于辐射而断裂成动物组织中的糖原也会由于辐射而断裂成小分子。小分子。第35页，共78页，编辑于2022年，星期三4、脂类 辐射对脂类所产生的影响可分为以下三辐射对脂类所产生的影响可分为以下三个方面个方面:整个理化性质发生变化整个理化性质发生变化受辐射感应而发生自动氧化变化受辐射感应而发生自
32、动氧化变化发生非自动氧化性的辐射分解。发生非自动氧化性的辐射分解。辐射脂类的主要作用是在脂肪酸长链中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。键外断裂，而产生正烷类。第36页，共78页，编辑于2022年，星期三l辐照可促使脂类的自动氧化，当辐照时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、快，并生成醛、醛酯、含氧酸、乙醇、酮等十多种分解产物。酮等十
33、多种分解产物。第37页，共78页，编辑于2022年，星期三脂肪酸酯和某些天然脂肪脂肪酸酯和某些天然脂肪(猪油、橄榄油猪油、橄榄油)在受到在受到50kGy以下的剂量照射时，品质变化极小。但是另以下的剂量照射时，品质变化极小。但是另一些脂类则成为辐照食品中异臭的发生源。一些脂类则成为辐照食品中异臭的发生源。饱和的脂类在无氧状态下辐照时，会发生非自动氧饱和的脂类在无氧状态下辐照时，会发生非自动氧化性分解反应，产生化性分解反应，产生H2、CO、CO2碳氢化合物、醛碳氢化合物、醛和高分子化合物。和高分子化合物。不饱和脂肪酸经辐照后也会生成与饱和脂肪酸不饱和脂肪酸经辐照后也会生成与饱和脂肪酸相类似的物质，
34、其生成的碳氢化合物为链烯烃，相类似的物质，其生成的碳氢化合物为链烯烃，二烯烃，二烯烃和二聚物形成的酸。二烯烃，二烯烃和二聚物形成的酸。磷脂类的辐照分解物也是碳氢化合物类、醛类和酯磷脂类的辐照分解物也是碳氢化合物类、醛类和酯类。类。第38页，共78页，编辑于2022年，星期三5、维生素、维生素维生素是食品中重要的微量营养物质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。效应的一种很好的物质。纯维生素溶液对辐射很敏感，若在食品纯维生素溶液对辐射很敏感，若
35、在食品中因与其他物质复合存在，其敏感性就中因与其他物质复合存在，其敏感性就降低。降低。第39页，共78页，编辑于2022年，星期三二、二、食品的辐射生物学效应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。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。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
36、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。化反应等效应来保藏食品。第40页，共78页，编辑于2022年，星期三l各种微生物致死剂量各种微生物致死剂量第41页，共78页，编辑于2022年，星期三(一一)辐射对微生物的作用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。微生物死亡。A.细胞内蛋白质、细胞内蛋白质、DNA受损，即受损，即DNA分子碱基发生分解或氢键断分子碱基发生分解或氢键断裂等，由于裂等，由于DNA分子本身受到损伤而致使细胞死亡分子本身受到损伤而致使细胞死亡直接击直接击中学说中学说
37、 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，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，从而使微生物死亡使新陈代谢中断，从而使微生物死亡 间接效应：来自被激活的水分子或电离的游离基间接效应：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
38、到影响。细胞生理机能受到影响。第42页，共78页，编辑于2022年，星期三l表表1-4-8为为-射线辐射杀死各种微生物所用射线辐射杀死各种微生物所用的最低剂量。的最低剂量。第43页，共78页，编辑于2022年，星期三(二二)昆虫昆虫 辐射对昆虫的效应与其组成细胞的效应密切相关的，辐射对昆虫的效应与其组成细胞的效应密切相关的，对于昆虫细胞来说，辐射敏感性与它们的生殖活对于昆虫细胞来说，辐射敏感性与它们的生殖活性成正比，与它们的分化程度成反比。性成正比，与它们的分化程度成反比。处于幼虫期的昆虫对辐射比较敏感，成虫细胞对处于幼虫期的昆虫对辐射比较敏感，成虫细胞对射线的敏感性较小，高剂量才能使成虫致死
39、，但射线的敏感性较小，高剂量才能使成虫致死，但是成虫的性腺细胞对辐射敏感的。因此，低剂量是成虫的性腺细胞对辐射敏感的。因此，低剂量可造成绝育或引起遗传上的紊乱。可造成绝育或引起遗传上的紊乱。成年前的昆虫经辐射可产生不育；辐照过的成年前的昆虫经辐射可产生不育；辐照过的卵可以发育成幼虫，但不能发育成蛹；照射卵可以发育成幼虫，但不能发育成蛹；照射的蛹可发展为成虫，但成虫不育的蛹可发展为成虫，但成虫不育 第44页，共78页，编辑于2022年，星期三辐射对昆虫总的损伤作用辐射对昆虫总的损伤作用致死、致死、“击倒击倒”（貌似死亡，随后恢复）（貌似死亡，随后恢复）、寿命缩短、推迟换羽、不育、减少卵、寿命缩短
40、、推迟换羽、不育、减少卵的孵化、延迟发育、减少进食量和抑制的孵化、延迟发育、减少进食量和抑制呼吸呼吸.这些作用都是在一定剂量水平下发生的，这些作用都是在一定剂量水平下发生的，而在其它剂量下，甚至可能出现相反的而在其它剂量下，甚至可能出现相反的效应，如延长寿命、增加产卵、增进卵效应，如延长寿命、增加产卵、增进卵的孵化和促进呼吸。的孵化和促进呼吸。第45页，共78页，编辑于2022年，星期三寄生虫辐射可使寄生虫不育或死亡辐射可使寄生虫不育或死亡 猪肉内旋毛虫：不育剂量，猪肉内旋毛虫：不育剂量，0.12KGy，死亡，死亡7.5KGy 牛肉绦虫：致死牛肉绦虫：致死3.0-5.0KGy 第46页，共78
41、页，编辑于2022年，星期三(三三)植物植物 辐射主要应用在植物性食品辐射主要应用在植物性食品(主要是水果主要是水果和蔬菜和蔬菜)。作用：。作用：抑制块茎、鳞茎类发芽抑制块茎、鳞茎类发芽调节呼吸和后熟调节呼吸和后熟辐射辐射使跃变期使跃变期或非跃变型果实有乙烯的产量或非跃变型果实有乙烯的产量有瞬时性的促进作用，但随后减弱。有瞬时性的促进作用，但随后减弱。组织褐变组织褐变：酶褐变。：酶褐变。第47页，共78页，编辑于2022年，星期三水果水果对于有呼吸变换期的水果，在其呼吸率达最小值对于有呼吸变换期的水果，在其呼吸率达最小值时是辐射处理的关键时刻，在此时辐射能抑制其时是辐射处理的关键时刻，在此时辐
42、射能抑制其后熟期，主要是能改变体内乙烯的生产率从而影后熟期，主要是能改变体内乙烯的生产率从而影响其生理活动。响其生理活动。能使化学成分发生变化，如维生素能使化学成分发生变化，如维生素C的破坏、原果胶的破坏、原果胶变成果胶及果胶酸盐、纤维素及淀粉的降解、某变成果胶及果胶酸盐、纤维素及淀粉的降解、某些酸的破坏及色素的变化等。些酸的破坏及色素的变化等。第48页，共78页，编辑于2022年，星期三蔬菜蔬菜辐射可影响新鲜蔬菜的代谢反应，其效辐射可影响新鲜蔬菜的代谢反应，其效果育剂量有关。如可改变蔬菜的呼吸率，果育剂量有关。如可改变蔬菜的呼吸率，防止老化，改变化学成分。防止老化，改变化学成分。根菜类如土豆
43、、洋葱等辐射后可抑制发芽，根菜类如土豆、洋葱等辐射后可抑制发芽，在光照下皮层也不发绿，但剂量过高，会腐在光照下皮层也不发绿，但剂量过高，会腐烂。烂。对蘑菇可防止开伞延迟后熟。对蘑菇可防止开伞延迟后熟。第49页，共78页，编辑于2022年，星期三第四节第四节 辐射在食品保藏中的应用辐射在食品保藏中的应用 一、剂量的选择与决定因素一、剂量的选择与决定因素凡辐射处理的目的是为了保藏食品时，剂量的选凡辐射处理的目的是为了保藏食品时，剂量的选择必须考虑处理后食品的安全性和卫生择必须考虑处理后食品的安全性和卫生剂量的决定因素：剂量的决定因素：食品对感官质量受损坏的耐受性食品对感官质量受损坏的耐受性微生物耐
44、受性微生物耐受性酶的耐受性酶的耐受性辐射费用等因素。辐射费用等因素。第50页，共78页，编辑于2022年，星期三(一一)食品的耐辐射性食品的耐辐射性食品的化学成分、物理结构在质量被受食品的化学成分、物理结构在质量被受损坏之前，所能接受的变化程度不相同。损坏之前，所能接受的变化程度不相同。天然食品的化学成分、物理结构即使是天然食品的化学成分、物理结构即使是同一种类型，甚至是同一品种，也有较同一种类型，甚至是同一品种，也有较大差异。大差异。第51页，共78页，编辑于2022年，星期三l食品的辐射处理剂量食品的辐射处理剂量 第52页，共78页，编辑于2022年，星期三(二二)微生物对辐射的敏感性微生
45、物对辐射的敏感性表示某种微生物对辐射的敏感性，通常以每杀死表示某种微生物对辐射的敏感性，通常以每杀死90%微生物所需微生物所需要的戈瑞数来表示，即残存微生物下降到原数的要的戈瑞数来表示，即残存微生物下降到原数的10%所需要的所需要的剂量，并用剂量，并用D10值表示：值表示：其中：其中：N0 表示最初的微生物数表示最初的微生物数 N表示使用表示使用D剂量后残留的微生物数剂量后残留的微生物数 D表示初期剂量表示初期剂量 D10表示微生物残存数减到原数的表示微生物残存数减到原数的10%时的剂量时的剂量 l微生物对辐射的敏感性微生物对辐射的敏感性:一般来说一般来说 G-G+酵母酵母 霉菌霉菌(敏感敏感
46、度度);l病毒病毒:通常使用高达通常使用高达30KGy的剂量才能抑制的剂量才能抑制 第53页，共78页，编辑于2022年，星期三假定有肉毒梭状芽孢杆菌存在。必须使用足以消灭肉假定有肉毒梭状芽孢杆菌存在。必须使用足以消灭肉假定有肉毒梭状芽孢杆菌存在。必须使用足以消灭肉假定有肉毒梭状芽孢杆菌存在。必须使用足以消灭肉毒梭状芽孢杆菌的辐射剂量。毒梭状芽孢杆菌的辐射剂量。毒梭状芽孢杆菌的辐射剂量。毒梭状芽孢杆菌的辐射剂量。第54页，共78页，编辑于2022年，星期三(三三)酶的耐辐射性酶的耐辐射性在食品中发现的酶，一般比微生物更能在食品中发现的酶，一般比微生物更能耐受电离辐射。耐受电离辐射。凡求稳定贮藏
47、而要把酶破坏的食品只靠凡求稳定贮藏而要把酶破坏的食品只靠辐射处理是不适宜的。辐射处理是不适宜的。酶容易被热和某些化合物所钝化，酶容易被热和某些化合物所钝化，74左右的温度维持几分钟即相当有效。将左右的温度维持几分钟即相当有效。将破坏微生物的辐射与热处理综合进行，破坏微生物的辐射与热处理综合进行，非常有效。非常有效。第55页，共78页，编辑于2022年，星期三(四四)辐射费用辐射费用用较强的辐射源或使食品较长时间露置用较强的辐射源或使食品较长时间露置于较弱的辐射下于较弱的辐射下(以获得较高的剂量以获得较高的剂量)，会，会使加工费用增高。使加工费用增高。低剂量辐射处理目前已经能使冷冻水产低剂量辐射
48、处理目前已经能使冷冻水产品、水果和蔬菜的正常贮藏期从几天延品、水果和蔬菜的正常贮藏期从几天延长到几个星期，且每吨的辐射费用仅人长到几个星期，且每吨的辐射费用仅人民币民币5085元。元。第56页，共78页，编辑于2022年，星期三二、辐射工艺流程第57页，共78页，编辑于2022年，星期三三、辐照食品的包装三、辐照食品的包装l在食品辐射保藏中，一般采用的辐射剂在食品辐射保藏中，一般采用的辐射剂量较低，因此，比较好的辐射包装材料量较低，因此，比较好的辐射包装材料有玻璃纸、人造纤维、聚乙烯膜、聚氯有玻璃纸、人造纤维、聚乙烯膜、聚氯乙烯膜、尼龙、复合薄膜、玻璃容器及乙烯膜、尼龙、复合薄膜、玻璃容器及金
49、属容器等。金属容器等。第58页，共78页，编辑于2022年，星期三四、辐照时期四、辐照时期一般产品收获或加工后要尽可能快地辐一般产品收获或加工后要尽可能快地辐照。放置的时间越长，辐照效果越差。照。放置的时间越长，辐照效果越差。为延长休眠期、抑制发芽，在生理休眠为延长休眠期、抑制发芽，在生理休眠期结束前辐照，比延晚或刚收获后进行期结束前辐照，比延晚或刚收获后进行辐照的效果好。辐照的效果好。为使后熟过程变慢，应该在临近进入跃为使后熟过程变慢，应该在临近进入跃变期时辐照。变期时辐照。第59页，共78页，编辑于2022年，星期三五、影响食品辐照的因素pHpH食品的化学成分食品的化学成分照射时的环境温度
50、照射时的环境温度氧的含量氧的含量含水量含水量第60页，共78页，编辑于2022年，星期三 1温度 辐射杀菌中，在接近常温的范围内，温度辐射杀菌中，在接近常温的范围内，温度对杀菌效果的影响不大。如：对杀菌效果的影响不大。如：X-射线对大肠希氏杆菌射线对大肠希氏杆菌(E.Coli)在在030 范范围内无影响围内无影响-射线对肉毒梭状芽孢杆菌射线对肉毒梭状芽孢杆菌(Cl.Botuinum)zai 065 范围内无影响范围内无影响第61页，共78页，编辑于2022年，星期三在在0 以下的低温进行辐照结果表现各不相同以下的低温进行辐照结果表现各不相同凝结芽孢杆菌和生芽孢梭状芽孢杆菌的芽孢无论凝结芽孢杆菌