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1、1第五章第五章 食品辐射保藏食品辐射保藏概述概述辐射加工：辐射加工：是是利利用用电电离离辐辐射射（主主要要钴钴-60-60射射线线和和电电子子加加速速器器产产生生的的电电子子束束）与与物物质质相相互互作作用用的的物物理理、化化学学和和生生物物效效应应，对对物物质质或或材材料料进进行行加加工工处处理理的的过程。过程。食品辐射保藏：食品辐射保藏：是是利利用用原原子子能能射射线线的的辐辐射射能能对对新新鲜鲜肉肉类类、水水产产、蛋蛋及及其其制制品品，粮粮食食、水水果果、蔬蔬菜菜、调调味味料料、饮饮料料及及其其它它加加工工产产品品进进行行杀杀菌菌、杀杀虫虫，抑抑制制发发芽芽，延迟后熟等处理。延迟后熟等处
2、理。第1页/共140页2食品辐射保藏优点：食品辐射保藏优点：最最大大限限度度减减少少食食品品损损失失，使使它它在在一一定定期期限限不不发发芽芽、不不腐腐败败变变质质、不不发发生生品品质质和和风风味味的的变变化化辐射加工是种高效加工手段辐射加工是种高效加工手段穿透性强穿透性强可常温下进行可常温下进行节能节能无残毒无残毒易控制易控制目前辐射加工技术已渗透于多行业目前辐射加工技术已渗透于多行业第2页/共140页3辐射保藏与其他方法比较的优点辐射保藏与其他方法比较的优点：与化学药物保藏比较，无化学物质残留与化学药物保藏比较，无化学物质残留与与热热处处理理保保藏藏比比较较，能能较较好好保保持持食食品品原
3、原有有新新鲜状态鲜状态与冷冻保藏相比，节省能源与冷冻保藏相比，节省能源辐射是种较好的保藏食品的辐射是种较好的保藏食品的物理方法物理方法不足：不足：不完全适用所有食品，有选择性不完全适用所有食品，有选择性第3页/共140页4国内外发展简况国内外发展简况辐射技术加工食品在辐射技术加工食品在2020世纪世纪4040年代开始，年代开始，5050年代美国等加强研究，年代美国等加强研究，7070年代证明辐照年代证明辐照食品的卫生安全性，食品的卫生安全性，8080年代各国建立规程、法规、标准年代各国建立规程、法规、标准19801980年年FAO/IAEA/WHOFAO/IAEA/WHO辐照食品安全联合专家委
4、员会结论：辐照食品总平均剂量辐照食品安全联合专家委员会结论：辐照食品总平均剂量1000krad1000krad以下不需要做毒理学实验，无特殊营养和微生物学问题以下不需要做毒理学实验，无特殊营养和微生物学问题19841984年，代表年，代表130130多个国家食品法典委员会（多个国家食品法典委员会（CACCAC）向成员国建议辐照食品）向成员国建议辐照食品CACCAC标准及标准及设施推荐规程设施推荐规程迄今，迄今，4040多国家批准多国家批准100100多种辐照食品。辐照技术大规模商业化应用于多种辐照食品。辐照技术大规模商业化应用于2020世纪世纪9090年代。年代。辐照技术已成熟，但公众接受性、
5、各食品的标准、法规及检验、辐照设施等问题，辐辐照技术已成熟，但公众接受性、各食品的标准、法规及检验、辐照设施等问题，辐照食品未被广泛接受。照食品未被广泛接受。第4页/共140页5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。取代化学熏蒸。19971997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20052005年前、发展中国家在年前、发展中国家在20152015年前要彻年前要彻底禁用溴甲烷，这使食品辐照的替代作用更突出。底禁用溴甲烷，这使食品辐照的替代作用更突出
6、。食源性疾病近年在美国、日本等地多有发生，沙门氏菌、弯曲菌、大肠杆菌、单核食源性疾病近年在美国、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、弧菌等所致疾病与辐照食品近年发展密切相关。细胞李斯特菌、弧菌等所致疾病与辐照食品近年发展密切相关。如如19971997年美国年美国25002500万磅牛肉受大肠杆菌万磅牛肉受大肠杆菌O157O157：H7H7的污染，的污染，9 9万人致病，万人致病，2525人死亡，人死亡，导致美国历史上最大一次冻汉堡包的回收（约导致美国历史上最大一次冻汉堡包的回收（约1 1万吨）。此事直接导致了万吨）。此事直接导致了19971997年年1212月美国月
7、美国FDAFDA批准了红肉辐照。批准了红肉辐照。第5页/共140页6我国辐射加工食品我国辐射加工食品产业化发展很快产业化发展很快1984-19941984-1994年共批准年共批准1818种辐照食品种辐照食品19961996年又正式颁布年又正式颁布“辐照食品卫生管理辐照食品卫生管理办法办法”19971997年公布年公布“辐照食品类别卫生标准辐照食品类别卫生标准”，鼓励对进口食物、食品原料及国内，鼓励对进口食物、食品原料及国内6 6大大类食品进行辐照处理类食品进行辐照处理第6页/共140页7第二节第二节 辐射基本原理辐射基本原理一、辐射类型一、辐射类型辐射是能量传递的一种方式辐射是能量传递的一种
8、方式在电磁波谱中，根据在电磁波谱中，根据能量相应的大小能量相应的大小可将电磁波分成可将电磁波分成无线电波、微波、红外、可见、紫外线、无线电波、微波、红外、可见、紫外线、X X射线和射线和射线。射线。第7页/共140页8 频率 波长=C=C/低频辐射区1018HzE能量无线电波微波红外可见紫外X射线和射线105Hz 1010 1015 1018 10203km 3cm 3m 3nm 0.3nm410-10 ev 410-5 410-3 4 4102 4k 4M 第8页/共140页9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），仅能使物质分子产生转动或振动而产生波
9、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。热，也可起到加热杀菌作用。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-X-，-射线，可使物质的原子受到激发或电离，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）。因而可起到杀菌作用（冷杀菌）。第9页/共140页10二、二、-、-、-、X-X-射线射线1.1.放射性同位素放射性同位素当原子序数在当原子序数在8484以上，原子核是不稳定的，以上，原子核是不稳定的，能以一定的速率放出射线，由这种原子组能以一定的速率放出射线，由这种原子组成的元素称为放
10、射性同位素。成的元素称为放射性同位素。自然界中有天然的不稳定同位素，但还有自然界中有天然的不稳定同位素，但还有一些不稳定同位素是使用原子反应堆及粒一些不稳定同位素是使用原子反应堆及粒子加速器等人工制造的。子加速器等人工制造的。第10页/共140页11（1 1）-射线：射线：当同位素中，（中子：质子）当同位素中，（中子：质子）n n：p p+1.5:1,1.5:1,从原子核中放射出带从原子核中放射出带2p+2p+和和2n2n的带正电高速粒子流（氦核）的带正电高速粒子流（氦核）称为称为-射线。射线。（2 2）-射线：射线：当核内中子数和质子数不等时，若某一中子释放出能量转变成质子当核内中子数和质子
11、数不等时，若某一中子释放出能量转变成质子（npnp+)np)np+-(带负电的高速电子带负电的高速电子)；若核内；若核内p p+nn时时(这种情况一般指在加速器这种情况一般指在加速器中中)，p p+1.02Mevn+1.02Mevn+（带正电荷的高速电子）（带正电荷的高速电子）-和和+-粒子是带正电荷和负电荷的高速电子粒子是带正电荷和负电荷的高速电子第11页/共140页12（3 3）X-X-射线射线 若核内质子从外层电子云中的若核内质子从外层电子云中的K K层捕获电子，转变成层捕获电子，转变成中子，中子，p p+e+e-n n当当K K层（低能态）电子被捕获后剩下一空穴，高能态层（低能态）电子
12、被捕获后剩下一空穴，高能态（外层）电子会捕获进去，释放出能量（外层）电子会捕获进去，释放出能量X-X-射线。射线。所以，所以，X-X-射线指射线指原子核外电子所放出的能量原子核外电子所放出的能量。（4 4）-射线射线 当原子核在发射了当原子核在发射了-和和-射线或射线或k-k-捕获后，核的捕获后，核的能级处于激发态（高能态），当这种激发态回到基态能级处于激发态（高能态），当这种激发态回到基态时，原子就发出时，原子就发出光子流光子流-射线射线 （即不带电荷粒（即不带电荷粒子流）。子流）。以上这些射线都具有使被辐射物质的原子或分子发生以上这些射线都具有使被辐射物质的原子或分子发生电离作用的能力和不
13、同穿透程度的能力。电离作用的能力和不同穿透程度的能力。第12页/共140页13-射线：射线：相对质量较大，电离能力大，穿透能力小相对质量较大，电离能力大，穿透能力小-射线：射线：为为-射线质量的几千分之一，点电量为其一半，穿透能力比射线质量的几千分之一，点电量为其一半，穿透能力比-射线大。射线大。-射线：射线：电离能力比电离能力比-、-射线小，穿透能力比二者大。射线小，穿透能力比二者大。X-X-射线：射线：电离能力小，穿透能力强。电离能力小，穿透能力强。第13页/共140页142.2.放射性衰变放射性衰变每个放射性同位素放出射线后，就转变成另一个原子核，从不稳定的元素变成稳定每个放射性同位素放
14、出射线后，就转变成另一个原子核，从不稳定的元素变成稳定同位素，同位素，原子核转变过程原子核转变过程称为放射性衰变。称为放射性衰变。若放射性强度因衰变而降低到原来的一半所需要的时间称为半衰期。若放射性强度因衰变而降低到原来的一半所需要的时间称为半衰期。第14页/共140页15三、辐射用单位三、辐射用单位 第15页/共140页16四、辐射源四、辐射源人工放射性同位素人工放射性同位素,如如6060CoCo电子加速器电子加速器第16页/共140页17 第三节第三节 食品辐射技术的化学与生物学效食品辐射技术的化学与生物学效应应一、辐射化学效应一、辐射化学效应电离辐射使食品产生各种粒子、离子和质子的基本电
15、离辐射使食品产生各种粒子、离子和质子的基本过程有过程有两个两个：初级辐射初级辐射:使物质形成离子、激发态分子或分子碎片。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: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。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。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。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。第17页/共140页18氧气：氧气：经辐射能导致臭氧的形成经辐射能导致臭氧的形成氮气和氧气混合后经辐射能形成氮的氧化物，溶于水可成硝酸等化合物氮气和氧气混合后经辐射能形成氮的氧化物，溶于水可成硝酸等化合物
16、水：水：对辐射敏感，水分子首先被激活，然后由活化的对辐射敏感，水分子首先被激活，然后由活化的水分子和食品中的其他成分发生反应水分子和食品中的其他成分发生反应在稀溶液或含水食品中，大多因水的辐射而产生间接效应，进行氧化还原反应在稀溶液或含水食品中，大多因水的辐射而产生间接效应，进行氧化还原反应氨基酸与蛋白质氨基酸与蛋白质：干燥状态氨基酸：主要反应是脱氨基作用而产生氨干燥状态氨基酸：主要反应是脱氨基作用而产生氨水溶液时：可能形成有胺类、水溶液时：可能形成有胺类、COCO2 2、脂类及其它酸类、脂类及其它酸类蛋白质：吸收能量最初破坏了键而形成氨基酸蛋白质：吸收能量最初破坏了键而形成氨基酸蛋白质有变性
17、现象蛋白质有变性现象蛋白质的溶解度，溶液粘度，蛋白质的电泳性及吸收光谱等都有变化蛋白质的溶解度，溶液粘度，蛋白质的电泳性及吸收光谱等都有变化第18页/共140页19酶：酶：对辐射反应与蛋白质相似，有变性作用对辐射反应与蛋白质相似，有变性作用纯酶稀溶液对辐射很敏感，增加浓度必须增加辐射剂量才能产生同样的钝化效果纯酶稀溶液对辐射很敏感，增加浓度必须增加辐射剂量才能产生同样的钝化效果酶对辐射敏感性因其它物质的伴生存在而减弱酶对辐射敏感性因其它物质的伴生存在而减弱受外界条件变化的影响，如提高温度，增加酶稀释液的敏感性受外界条件变化的影响，如提高温度，增加酶稀释液的敏感性酶会因酶会因-SH-SH基团的存
18、在而增加它对辐射的敏感性基团的存在而增加它对辐射的敏感性介质介质pHpH值及含氧量对有些酶起很大作用，如辐射干燥胰蛋白酶，有氧状态极易钝化并值及含氧量对有些酶起很大作用，如辐射干燥胰蛋白酶，有氧状态极易钝化并可能有过氧化物形成可能有过氧化物形成在复杂食品体系中酶容易被保护，钝化时就需增大辐射剂量在复杂食品体系中酶容易被保护，钝化时就需增大辐射剂量第19页/共140页20糖类糖类稀释的单糖溶液也有初级和次级的辐射效应稀释的单糖溶液也有初级和次级的辐射效应氧化作用和裂解反应的产物主要视单糖的性质，如葡萄糖辐射后产生葡萄糖醛酸，氧化作用和裂解反应的产物主要视单糖的性质，如葡萄糖辐射后产生葡萄糖醛酸，
19、葡萄糖酸，葡萄糖二酸，乙二醛，甲醛和二羟丙酮葡萄糖酸，葡萄糖二酸，乙二醛，甲醛和二羟丙酮低聚糖可成为单糖，最后产物与单糖辐射相同低聚糖可成为单糖，最后产物与单糖辐射相同多聚糖的辐射如淀粉、纤维素可被降解成葡萄糖、麦芽糖、糊精等多聚糖的辐射如淀粉、纤维素可被降解成葡萄糖、麦芽糖、糊精等植物组织中果胶质也有解聚现象植物组织中果胶质也有解聚现象动物组织中糖原也会因辐射而断裂成小分子动物组织中糖原也会因辐射而断裂成小分子第20页/共140页21脂类脂类辐射主要作用是脂肪酸长链中辐射主要作用是脂肪酸长链中c-cc-c键外断键外断裂产生正烷类裂产生正烷类由于次级反应可生成正烯类由于次级反应可生成正烯类在有
20、氧存在时，由于烷自由基的反应而形在有氧存在时，由于烷自由基的反应而形成过氧化物及氢过氧化物成过氧化物及氢过氧化物此反应与常规脂类的自动氧化过程相似，此反应与常规脂类的自动氧化过程相似，最后导致产生醛、酮最后导致产生醛、酮第21页/共140页22维生素维生素维生素是食品中重要的微量营养物质，许多保维生素是食品中重要的微量营养物质，许多保藏食品的加工过程中造成维生素损失藏食品的加工过程中造成维生素损失纯维生素溶液对辐射很敏感，若在食品中因与其它物质复合存在，敏感性降低纯维生素溶液对辐射很敏感，若在食品中因与其它物质复合存在，敏感性降低水溶性维生素中以维生素水溶性维生素中以维生素C C的辐射敏感性最
21、强，可以与水辐射分解出的自由基发生反的辐射敏感性最强，可以与水辐射分解出的自由基发生反应应在冷冻状态下可保护维生素在冷冻状态下可保护维生素C C，是因水分子的自，是因水分子的自由基流动性较小由基流动性较小其它水溶性维生素其它水溶性维生素B1B1、B2B2、泛酸，、泛酸，B6B6，叶酸对辐射较敏感，叶酸对辐射较敏感，B5B5不敏感不敏感脂溶性维生素对辐射敏感，尤其维生素脂溶性维生素对辐射敏感，尤其维生素E E、K K更敏感更敏感第22页/共140页23二、食品辐射的生物学效应二、食品辐射的生物学效应生物学效应指辐射对生物体如微生物、病毒、昆生物学效应指辐射对生物体如微生物、病毒、昆虫、寄生虫、植
22、物等的影响虫、寄生虫、植物等的影响这些影响是由于生物体内的化学变化造成的。这些影响是由于生物体内的化学变化造成的。对某些物质的辐射效应可分直接和间接的对某些物质的辐射效应可分直接和间接的有机体含水分而产生间接效应是辐射反应重要部分，在干燥和冷冻组织中很少有机体含水分而产生间接效应是辐射反应重要部分，在干燥和冷冻组织中很少有这种间接效应有这种间接效应辐射不会产生特殊毒素，但某些机体组织中有时辐射不会产生特殊毒素，但某些机体组织中有时发现带有毒性的不正常的代谢产物发现带有毒性的不正常的代谢产物辐射对活体组织的损伤主要是有关代谢反应，视辐射对活体组织的损伤主要是有关代谢反应，视其机体组织受辐射损伤后
23、的恢复能力而异，还取其机体组织受辐射损伤后的恢复能力而异，还取决所用辐射总剂量的大小决所用辐射总剂量的大小第23页/共140页24（一）微生物（一）微生物1.1.辐射对微生物的作用辐射对微生物的作用（1 1）直接效应：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。指微生物接受辐射后本身发生的反应，可使微生物死亡。A.A.细胞内蛋白质、细胞内蛋白质、DNADNA受损，即受损，即DNADNA分子碱基发生分解或氢键断裂等，因分子碱基发生分解或氢键断裂等，因DNADNA分子本分子本身受损伤而致使细胞死亡身受损伤而致使细胞死亡直接击中学说直接击中学说。B.B.细胞内膜受损，膜由蛋白质和磷脂
24、组成，分子断裂造成细胞膜泄漏，酶释放出来，细胞内膜受损，膜由蛋白质和磷脂组成，分子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，使微生物死亡。酶功能紊乱，干扰微生物代谢，使新陈代谢中断，使微生物死亡。第24页/共140页25（2 2）间接效应）间接效应来自被激活的水分子或电离的游离基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，当水分子被激活和电离后，成为游离基，起氧化还原作用，这些激活的水分离子起氧化还原作用，这些激活的水分离子就与微生物内的生理活性物质相互作用，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。而使细胞生理机能
25、受到影响。第25页/共140页262.2.微生物对辐射的敏感性微生物对辐射的敏感性 为表示某微生物对辐射的敏感性，通常以每杀死为表示某微生物对辐射的敏感性，通常以每杀死90%90%微生物所需要的微生物所需要的拉德拉德数来表示，数来表示，即残存微生物下降到原数的即残存微生物下降到原数的10%10%所需剂量，并用所需剂量，并用D D1010值表示：值表示：N DN D lg lg =-=-N N0 0 D D1010 其中：其中：N N0 0表示最初的微生物数表示最初的微生物数 N N表示使用表示使用D D剂量后残留的微生物数剂量后残留的微生物数 D D表示初期剂量表示初期剂量 D D1010表示
26、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%10%时的剂量时的剂量第26页/共140页27不同微生物的辐射敏感性不同微生物的辐射敏感性微生物微生物环境环境辐射辐射D D1010(Krad)(Krad)加热加热121 121 肉毒杆菌肉毒杆菌A A型型磷酸缓冲液磷酸缓冲液2412416-12s6-12s罐装鸡肉罐装鸡肉311311罐装咸肉罐装咸肉189 189 嗜热脂肪芽孢杆菌嗜热脂肪芽孢杆菌缓冲液缓冲液10010040-50 min40-50 min大肠杆菌大肠杆菌肉汤肉汤10201020金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌干燥状态干燥状态6565肉汤肉汤1010第27页/共140页28微生
27、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-G G+酵母酵母 霉菌霉菌(敏感度敏感度)G G-：革兰氏阴性菌：革兰氏阴性菌G G+：革兰氏阳性菌：革兰氏阳性菌第28页/共140页29（二）病毒（二）病毒通常使用高达通常使用高达3000Krad3000Krad剂量才能抑制。剂量才能抑制。使用剂量过高对新鲜食品的质量有影响使用剂量过高对新鲜食品的质量有影响采用加热与辐射并用方法，可降低剂量达到使病毒活动抑制的目的采用加热与辐射并用方法，可降低剂量达到使病毒活动抑制的目的第29页/共140页30（三）昆虫（三）昆虫辐射对昆虫的效应与其组成细胞的效应密切相关辐射对昆虫的效应与其组成细胞
28、的效应密切相关对昆虫细胞，辐射敏感性与其生殖活性成正比，与对昆虫细胞，辐射敏感性与其生殖活性成正比，与其分化程度成反比。其分化程度成反比。处幼虫期的昆虫对辐射较敏感，成虫细胞对射线的处幼虫期的昆虫对辐射较敏感，成虫细胞对射线的敏感性较小，高剂量才能使成虫致死敏感性较小，高剂量才能使成虫致死但成虫的性腺细胞对辐射敏感。因此，低剂量可造但成虫的性腺细胞对辐射敏感。因此，低剂量可造成绝育或引起遗传上紊乱成绝育或引起遗传上紊乱。辐射对昆虫损伤作用：辐射对昆虫损伤作用：致死，致死，“击倒击倒”（貌似死亡，随后恢复），寿命缩短、推迟换羽，不育、减少卵（貌似死亡，随后恢复），寿命缩短、推迟换羽，不育、减少卵
29、的孵化、延迟发育、减少进食量和抑制呼吸的孵化、延迟发育、减少进食量和抑制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效应，如延长寿命、增加产卵、增进卵的而在其它剂量下，甚至可能出现相反的效应，如延长寿命、增加产卵、增进卵的孵化和促进呼吸。孵化和促进呼吸。第30页/共140页31成年前的昆虫经辐射可产生不育；成年前的昆虫经辐射可产生不育；辐照过卵可发育成幼虫，不能发育成蛹；辐照过卵可发育成幼虫，不能发育成蛹；照射的蛹可发展为成虫，但成虫不育；照射的蛹可发展为成虫，但成虫不育；用用13-25Krad13-25Krad照射可使卵和幼虫有一
30、定的发育能力，但能阻止它们发育到成虫阶段；照射可使卵和幼虫有一定的发育能力，但能阻止它们发育到成虫阶段；用用40-100Krad40-100Krad剂量，能阻止所有卵和幼虫、蛹发育到下一阶段；剂量，能阻止所有卵和幼虫、蛹发育到下一阶段；甲虫成虫不育需要甲虫成虫不育需要13-25Krad13-25Krad，蛾需要，蛾需要45-100Krad45-100Krad才行；才行；螨需用螨需用25-45Krad25-45Krad剂量才能达到不育，剂量才能达到不育，3000-5000Krad3000-5000Krad才能致死。才能致死。第31页/共140页32（四）寄生虫（四）寄生虫辐射可使寄生虫不育或死亡
31、辐射可使寄生虫不育或死亡猪肉内旋毛虫，猪肉内旋毛虫，不育剂量，不育剂量，12Krad12Krad，死亡，死亡750Krad750Krad牛肉绦虫，牛肉绦虫，致死致死300-500Krad300-500Krad第32页/共140页33（五）植物（五）植物水果：水果：对有呼吸变换期的水果，其呼吸率达最小值时是辐射处理的关键时刻对有呼吸变换期的水果，其呼吸率达最小值时是辐射处理的关键时刻此时辐射能抑制其后熟期此时辐射能抑制其后熟期主要改变体内乙烯生产率而影响其生理活动主要改变体内乙烯生产率而影响其生理活动。辐射能使化学成分发生变化，如维生素辐射能使化学成分发生变化，如维生素C C的破坏、原果胶变成果
32、胶质及果胶酸盐、的破坏、原果胶变成果胶质及果胶酸盐、纤维素及淀粉的降解、某些酸的破坏及色素变化等。纤维素及淀粉的降解、某些酸的破坏及色素变化等。第33页/共140页34蔬菜蔬菜辐射影响新鲜蔬菜的代谢反应，效果与剂量有关。辐射影响新鲜蔬菜的代谢反应，效果与剂量有关。辐射改变蔬菜呼吸率，防止老化，改变化学成分。辐射改变蔬菜呼吸率，防止老化，改变化学成分。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，会腐烂。腐烂。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34页/共140页35本节思考题本
33、节思考题1.1.辐射有哪些化学效应及生物学效应？辐射有哪些化学效应及生物学效应？2.2.辐射保藏食品的原理辐射保藏食品的原理(从辐射效应对微生物、酶、病虫害、果蔬等影响角度回答从辐射效应对微生物、酶、病虫害、果蔬等影响角度回答)。第35页/共140页36第四节第四节 辐射在食品保藏和加工辐射在食品保藏和加工中的应用及其卫生安全性中的应用及其卫生安全性一、辐射保藏的三种形式一、辐射保藏的三种形式1.1.辐射阿氏灭菌辐射阿氏灭菌所使用的辐射剂量可以使食品的微生物减少到零或有所使用的辐射剂量可以使食品的微生物减少到零或有限个数，食品在任何条件下贮藏限个数，食品在任何条件下贮藏剂量：剂量：15Mrad
34、15Mrad2.2.辐射巴氏灭菌辐射巴氏灭菌所使用的辐射剂量使在食品中检测不出特定的无芽孢所使用的辐射剂量使在食品中检测不出特定的无芽孢的致病菌（如沙门氏菌）的致病菌（如沙门氏菌）剂量：剂量：0.51Mrad0.51Mrad3.3.辐射耐储杀菌辐射耐储杀菌这种辐射处理只降低其腐败菌数，并延长新鲜食品的这种辐射处理只降低其腐败菌数，并延长新鲜食品的后熟期及保藏期。后熟期及保藏期。剂量：剂量：0.5Mrad0.5Mrad以下以下第36页/共140页37二、现有的一些商业化应用二、现有的一些商业化应用1.1.肉禽类肉禽类高剂量处理高剂量处理能破坏抗辐射性强的肉毒梭状芽孢杆菌菌株，对低盐、无酸的肉类需
35、用能破坏抗辐射性强的肉毒梭状芽孢杆菌菌株，对低盐、无酸的肉类需用4.5Mrad4.5Mrad产品必须密封包装，防止辐射后再受微生物污染产品必须密封包装，防止辐射后再受微生物污染为抑制酶的活性，在辐射处理前先加热至为抑制酶的活性，在辐射处理前先加热至7070效果最好效果最好高剂量辐射处理会使产品产生异味，随肉类的品种不同而异，牛肉产生的异味高剂量辐射处理会使产品产生异味，随肉类的品种不同而异，牛肉产生的异味最强最强低剂量处理低剂量处理只杀灭腐败微生物，保持短期运输中的产品质量，并可以延长其市售期只杀灭腐败微生物，保持短期运输中的产品质量，并可以延长其市售期第37页/共140页382.2.水产品水
36、产品高剂量处理与肉同高剂量处理与肉同低剂量的目的是为了延长新鲜品的贮藏期低剂量的目的是为了延长新鲜品的贮藏期常用辐射与常用辐射与33左右冷藏结合的方法，在左右冷藏结合的方法，在33左右可防止带芽孢的菌株产生毒素左右可防止带芽孢的菌株产生毒素剂量：剂量：300Krad300Krad3 3、蛋类、蛋类巴氏杀菌剂量，为了杀灭其中的沙门氏菌巴氏杀菌剂量，为了杀灭其中的沙门氏菌蛋白质受到辐射降解而使蛋液粘度降低蛋白质受到辐射降解而使蛋液粘度降低蛋液及冰冻蛋液用蛋液及冰冻蛋液用-及及-射线，灭菌效果良好射线，灭菌效果良好带壳鲜蛋可用带壳鲜蛋可用-射线，射线，剂量剂量1Mrad1Mrad高剂量的辐射会使其带
37、有高剂量的辐射会使其带有H H2 2S S等异味等异味第38页/共140页394 4、果蔬制品、果蔬制品目的：目的：防止微生物腐败作用防止微生物腐败作用控制害虫感染及蔓延控制害虫感染及蔓延延缓后熟期，防止老化延缓后熟期，防止老化水果：水果：杀灭霉菌杀灭霉菌生命活动较短的如草莓用较小的剂量即可停止其生理生命活动较短的如草莓用较小的剂量即可停止其生理作用作用耐储期较长的水果如柑桔要完全控制霉菌的危害，剂耐储期较长的水果如柑桔要完全控制霉菌的危害，剂量量3050Krad3050Krad过高达过高达280Krad280Krad时，皮上会产生锈斑时，皮上会产生锈斑辐射水果抑虫是最有效的方法之一辐射水果抑
38、虫是最有效的方法之一第39页/共140页40延缓水果的后熟期延缓水果的后熟期香蕉等热带水果十分有效，绿色香蕉低于香蕉等热带水果十分有效，绿色香蕉低于50Krad50Krad即可，木瓜即可，木瓜200Krad200Krad，一般，一般100150Krad100150Krad，VcVc损损失失10%10%抑制发芽，延缓新陈代谢抑制发芽，延缓新陈代谢最明显的是土豆、洋葱、大蒜、萝卜，常温贮藏最明显的是土豆、洋葱、大蒜、萝卜，常温贮藏可延长一年以上可延长一年以上土豆土豆8Krad8Krad，洋葱，洋葱4Krad4Krad蘑菇延长开伞十几天蘑菇延长开伞十几天5 5、谷物及其制品、谷物及其制品：控制虫害及
39、其蔓延：控制虫害及其蔓延昆虫：分为蛾、螨、甲虫昆虫：分为蛾、螨、甲虫立即致死：立即致死：300500 Krad300500 Krad几天内死亡：几天内死亡：100 Krad100 Krad不育：不育：1020 Krad1020 Krad第40页/共140页41霉霉菌菌剂剂量量：2 20 00 0 4 40 00 0 K Kr ra ad d1 17 75 5 K Kr ra ad d辐辐射射面面粉粉，能能在在2 24 4保保存存一一年年以以上上大大米米可可用用5 50 00 0 K Kr ra ad d灭灭霉霉包包装装目目的的：是是食食品品与与环环境境隔隔绝绝材材料料：玻玻璃璃纸纸，人人造造纤
40、纤维维，聚聚乙乙烯烯膜膜，聚聚氯氯乙乙烯烯膜膜，尼尼龙龙，玻玻璃璃容容器器及及金金属属罐罐第41页/共140页42三、卫生安全性三、卫生安全性1.1.有关诱惑放射性有关诱惑放射性 一种元素若在电离辐射的照射下，辐射能量将传递给元素中的一些原子核，在一种元素若在电离辐射的照射下，辐射能量将传递给元素中的一些原子核，在一定条件下会造成激发反应，引起这些原子核的不稳定，由此而发射出中子并产一定条件下会造成激发反应，引起这些原子核的不稳定，由此而发射出中子并产生生-辐射，这种电离辐射使物质产生放射性（是由电离辐射诱发出来的）辐射，这种电离辐射使物质产生放射性（是由电离辐射诱发出来的）诱诱惑放射性。惑放
41、射性。诱惑放射性的可能性取决于被辐射物质的性质以及所使用的射线能量，若射线诱惑放射性的可能性取决于被辐射物质的性质以及所使用的射线能量，若射线能量很高，超过某元素的核反应能阈，则该元素会产生放射性。能量很高，超过某元素的核反应能阈，则该元素会产生放射性。第42页/共140页43食品中的基本元素，氮、氢、氧食品中的基本元素，氮、氢、氧1414N 10.5Mev-N 10.5Mev-射线射线 会产生放射性会产生放射性1616O 15.5Mev-O 15.5Mev-射线射线 会产生放射性会产生放射性1212C 18.8Mev-C 18.8Mev-射线射线 会产生放射性会产生放射性大部分元素核反应能阈
42、都在大部分元素核反应能阈都在10Mev10Mev以上，目前在食品中允许使用的辐射以上，目前在食品中允许使用的辐射源只有源只有6060CoCo，（，（1=1.171=1.17MevMev，2=1.33Mev2=1.33Mev）能量）能量10Mev,蔗糖蔗糖 饴糖中的糊饴糖中的糊精（精（5.215.21：3.83.8：1.001.00）扩散系数随温度升高而增大，扩散速度随之显著增大扩散系数随温度升高而增大，扩散速度随之显著增大温度每增加温度每增加1 1，各种物质在水溶液中的扩散系数，各种物质在水溶液中的扩散系数平均增加平均增加2.6%2.6%（2 23.5%3.5%）扩散总是从高浓度向低浓度扩散，
43、浓度差越大，扩散速度增加越快扩散总是从高浓度向低浓度扩散，浓度差越大，扩散速度增加越快溶液浓度增加，粘度增加，溶液浓度增加，粘度增加，扩散系数降低扩散系数降低增加浓度差增加扩散速度，增加浓度差增加扩散速度，但粘度增加仍会对但粘度增加仍会对扩散速度产生不利影响，这一点不能忽略扩散速度产生不利影响，这一点不能忽略第56页/共140页57从扩散方程可看出，扩散速度的影响因素从扩散方程可看出，扩散速度的影响因素:扩散系数 D NA（扩散速度）溶质总浓度 C NA X（截面间的距离）X NA 溶质浓度差 NA D（浓度增加）第57页/共140页58(二二)渗透渗透（上述扩散方程的另一个方面，溶剂行为）（
44、上述扩散方程的另一个方面，溶剂行为）1 1、渗透现象实质上与扩散现象颇为相似，严格地说，渗透就是溶剂从低浓度经过半渗、渗透现象实质上与扩散现象颇为相似，严格地说，渗透就是溶剂从低浓度经过半渗透膜向高浓度扩散的过程透膜向高浓度扩散的过程2 2、半透膜就是允许溶剂通过而不允许溶质通过的膜、半透膜就是允许溶剂通过而不允许溶质通过的膜比如细胞膜，实际上，半透膜对钠、氯、比如细胞膜，实际上，半透膜对钠、氯、小分子（电解质）也能通过，只是对于细小分子（电解质）也能通过，只是对于细胞而言，由于原生质内电阻较高，而阻止胞而言，由于原生质内电阻较高，而阻止了电解质的渗透进入。了电解质的渗透进入。第58页/共14
45、0页593 3、所有细胞（活的和死的）都能渗水，这是在渗透压差的影响下发生的现象、所有细胞（活的和死的）都能渗水，这是在渗透压差的影响下发生的现象在渗透压差的影响下，电解质液能渗透，但与水相比通过细胞膜的速度比较缓慢在渗透压差的影响下，电解质液能渗透，但与水相比通过细胞膜的速度比较缓慢4 4、细胞进入食盐和糖溶液中，细胞内呈胶状溶液的蛋白质不会溶出（因为半透膜不能允、细胞进入食盐和糖溶液中，细胞内呈胶状溶液的蛋白质不会溶出（因为半透膜不能允许分子很大的物质外渗）许分子很大的物质外渗）腌制时电解质不仅会向已死亡的动植物组织细胞内渗透，同时也向微生物细胞内渗腌制时电解质不仅会向已死亡的动植物组织细
46、胞内渗透，同时也向微生物细胞内渗透透因而腌制不仅能阻止微生物利用食品的营养物质，而且在遭受电解质渗入后生长活因而腌制不仅能阻止微生物利用食品的营养物质，而且在遭受电解质渗入后生长活动也会受到抑制动也会受到抑制第59页/共140页605 5、渗透压、渗透压：是溶质而不是溶液的影响下才形成的：是溶质而不是溶液的影响下才形成的纯溶剂液面上承受液柱的压力（纯溶剂液面上承受液柱的压力（P P）P=9.81 P=9.81 h(N/mh(N/m2 2)h:h:溶液的液柱高度（溶液的液柱高度（m m）:溶液的密度（溶液的密度（Kg/mKg/m3 3)溶液浓度越高，密度越大，液柱越高，液面上所受的压力越大溶液浓
47、度越高，密度越大，液柱越高，液面上所受的压力越大若在液柱内的液面上施加和溶液渗透时所形成的液柱相同压力，则原来内渗若在液柱内的液面上施加和溶液渗透时所形成的液柱相同压力，则原来内渗溶剂不断外渗，直至形成液柱消失，还阻止了纯溶剂再通过半渗透膜内渗，溶剂不断外渗，直至形成液柱消失，还阻止了纯溶剂再通过半渗透膜内渗，此时所施加的压力就是渗透压此时所施加的压力就是渗透压渗透压的大小取决于溶液溶质的浓度，与溶液的数量无关渗透压的大小取决于溶液溶质的浓度，与溶液的数量无关第60页/共140页617 7、根据、根据VanVant hofft hoff定律定律溶液的渗透压和理想气体的性质是完全相似溶液的渗透压
48、和理想气体的性质是完全相似的。的。VanVant hofft hoff方程方程 1 1RTCRTC P P0 0=100M 100M2 2P P0 0 渗透压（渗透压（KN/mKN/m2 2）,C C溶液的浓度溶液的浓度,Kg/Kg,Kg/Kg溶剂中溶质的千克数之比溶剂中溶质的千克数之比1 1 溶液密度（等于质量除以容积）（溶液密度（等于质量除以容积）（Kg/mKg/m3 3）,T T 绝对温度（绝对温度（K K）R R 气体常数气体常数 8.29108.2910-3-3 N Nm/molm/molK,K,M M2 2 溶质分子量溶质分子量第61页/共140页628 8、腌制速度、腌制速度腌制
49、速度取决于渗透压腌制速度取决于渗透压渗透压和温度及浓度成正比渗透压和温度及浓度成正比为加速腌制过程，应尽可能在高温和高为加速腌制过程，应尽可能在高温和高浓度溶液条件下进行浓度溶液条件下进行但盐腌若用高温，则原料在尚未腌透前但盐腌若用高温，则原料在尚未腌透前常已出现腐败迹象，因此腌盐时以采用常已出现腐败迹象，因此腌盐时以采用低温（低于低温（低于10 10）为宜，有时温度可）为宜，有时温度可低达低达2 244左右左右第62页/共140页63渗透压和溶质分子量及其浓度有一定关渗透压和溶质分子量及其浓度有一定关系系溶质分子量越大，需用溶质重量也越溶质分子量越大，需用溶质重量也越大大若溶质能离解为离子，
50、能提高渗透压，若溶质能离解为离子，能提高渗透压，用量可减少用量可减少如选用分子量低的并在溶液中能离解如选用分子量低的并在溶液中能离解成离子的食盐时，当其浓度为成离子的食盐时，当其浓度为101015%15%，就能建立起，就能建立起303.2303.2606.5KN/m2(606.5KN/m2(或或3 36 6个大气压）相当的渗透压个大气压）相当的渗透压第63页/共140页642.2.影响渗透压的因素影响渗透压的因素温度上升，渗透压上升，温度上升，渗透压上升，溶质摩尔浓度上升，渗透压上升溶质摩尔浓度上升，渗透压上升相同质量下，溶质分子量增大，渗透压下降相同质量下，溶质分子量增大，渗透压下降溶质解离