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1、6.1 食品辐照的意义及特点食品辐照的意义及特点食品的辐射保藏是是利用射线照射食品，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，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。目的的一种食品保藏方法。食品辐照保藏是指利用放射线核素60Co或137Cs的射线，以及加速器产生的电子束等辐照食品，使之抑制发芽、推迟成熟、杀虫杀菌、防止霉变，从而达到保鲜或贮存的目的。第1页/共98页与微波的区别：与微波的区别：辐射是利用原子核衰变产生的电辐射是利用原子核衰变产生的电磁波来处理食品，而微波则是将电
2、能磁波来处理食品，而微波则是将电能转化为电磁波来处理食品。转化为电磁波来处理食品。第2页/共98页6.1.1 6.1.1 原子辐射研究的历史发展原子辐射研究的历史发展1896年年，亨利，亨利贝克莱在研究各种物贝克莱在研究各种物质的磷光现象时，发现了放射性。质的磷光现象时，发现了放射性。1896年年，Roentgen发现了发现了X射线，射线，并对这种射线的特性做了完整而准确的并对这种射线的特性做了完整而准确的计算。计算。第3页/共98页6.1.1 6.1.1 原子辐射研究的历史发展原子辐射研究的历史发展1898年年斯密特和居里夫妇独立地观察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
3、居里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，取夫妇从铀盐中分离出了一个新元素，取名镭名镭(由拉丁词由拉丁词radius而来，意为射线而来，意为射线)1921年年Schraty获得获得X射线杀菌专利。射线杀菌专利。第4页/共98页6.1.1 6.1.1 原子辐射研究的历史发展原子辐射研究的历史发展1943年年美国发表了对汉堡包进行辐照美国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。尔后研究遍及美国品保存问题。尔后研究遍及美国90多所多所大学及科研单位。大学及科研单位。五十年代初五十年代初前苏联、欧洲和日本也相前苏
4、联、欧洲和日本也相继进行了广泛的研究。继进行了广泛的研究。第5页/共98页6.1.1 6.1.1 原子辐射研究的历史发展原子辐射研究的历史发展我国食品辐照我国食品辐照研究最早于研究最早于19581958年开始，年开始，7070年代在四川、河南、天津、北京、上海、年代在四川、河南、天津、北京、上海、东北地区、湖南、广东等地相继开展了食东北地区、湖南、广东等地相继开展了食品辐照的研究。品辐照的研究。19701970年年在巴黎成立了在巴黎成立了“食品辐射食品辐射(照照)国国际计划际计划”(IFIP)IFIP)，先后共有先后共有2424个国家参个国家参加该计划，分工协作进行研究。加该计划，分工协作进行
5、研究。第6页/共98页6.1.1 6.1.1 原子辐射研究的历史发展原子辐射研究的历史发展八十年代八十年代-食品辐照已进入一定规模的生产阶段食品辐照已进入一定规模的生产阶段19841984年年19971997年年-国家卫生部颁布的食品辐照卫国家卫生部颁布的食品辐照卫生标准基本覆盖了绝大部份食品。生标准基本覆盖了绝大部份食品。迄今为止，已有迄今为止，已有4242个国家批准了个国家批准了500500多种辐照食品多种辐照食品辐照食品虽然从技术上讲已相对成熟，但由于公众辐照食品虽然从技术上讲已相对成熟，但由于公众的接受性、各类别食品的标准、法规以及检验、辐的接受性、各类别食品的标准、法规以及检验、辐照
6、设施等尚存在问题，辐照食品未被广泛接受。照设施等尚存在问题，辐照食品未被广泛接受。第7页/共98页6.1.2 6.1.2 食品辐照的特点食品辐照的特点射线具有较高能量，穿透力强；射线具有较高能量，穿透力强；耗能低，可以节约能量；耗能低，可以节约能量；无污染、无残留、安全卫生；无污染、无残留、安全卫生；很好地保持食品的新鲜状态和食用品质；很好地保持食品的新鲜状态和食用品质；第8页/共98页6.1.2 6.1.2 食品辐照的特点食品辐照的特点改善品质，提高产品档次；改善品质，提高产品档次；杀虫杀菌可作为进出口贸易有效的检疫处杀虫杀菌可作为进出口贸易有效的检疫处理手段；理手段；常温下保藏较长时间；常
7、温下保藏较长时间；节约食品包装材料、降低成本。节约食品包装材料、降低成本。第9页/共98页6.2 食品辐照的基本原理食品辐照的基本原理6.2.1 放射性同位素与辐射放射性同位素与辐射放射性同位素放射性同位素原子核中质子数相同，中子数不同的一类原原子核中质子数相同，中子数不同的一类原子的总称为同位素，自然界中有子的总称为同位素，自然界中有1800多种同多种同位素，稳定的有位素，稳定的有300多种，不稳定的有多种，不稳定的有1500多种，不稳定同位素衰变过程中伴有各种辐多种，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射线产生，这些不稳定同位素称为放射性同位素。位素。第1
8、0页/共98页6.2 食品辐照的基本原理食品辐照的基本原理6.2.1 放射性同位素与辐射放射性同位素与辐射放射性衰变放射性衰变每个放射性同位素经放出射线后，就转变成每个放射性同位素经放出射线后，就转变成另一个原子核，从不稳定的元素变成稳定同另一个原子核，从不稳定的元素变成稳定同位素。原子核的转变过程称为放射性衰变。位素。原子核的转变过程称为放射性衰变。实践证明,在单位时间内,衰变着的原子核的数目和其总数成正比,这一过程是不可逆的,可用公式表示如下:N=N0e-t第11页/共98页6.2.1 放射性同位素与辐射放射性同位素与辐射半衰期半衰期放射性强度因衰变降低到原来一半所需的时放射性强度因衰变降
9、低到原来一半所需的时间称为半衰期。或原子数衰变至一半时所需间称为半衰期。或原子数衰变至一半时所需的时间。对于单独的一种放射性元素而言，的时间。对于单独的一种放射性元素而言，半衰期和衰变常数一样也是常数。用作食品半衰期和衰变常数一样也是常数。用作食品辐射加工的辐射源辐射加工的辐射源60Co的半衰期为的半衰期为5.27年，年，137Cs为为30年。年。半衰期以t1/2表示，则根据前面公式可得：t1/2=ln2=0.693即衰变常数与同位素半衰期的乘积为0.693，这样可利用半衰期求出其衰变常数。放射性强度因衰变而随时间不断减弱，此特点在筹建辐照场时必须考虑的问题。第12页/共98页6.2.2 放射
10、性强度及其单位放射性强度及其单位能量单位：能量单位：电子伏特电子伏特evev表示辐射能量单位通常用表示辐射能量单位通常用eVeV，即相当于个，即相当于个电子在真空中通过电位差为伏特的电场被电子在真空中通过电位差为伏特的电场被加速所获得的动能。加速所获得的动能。1ev=1.61ev=1.610-19KJ第13页/共98页6.2.2 放射性强度及其单位放射性强度及其单位照射剂量照射剂量:衡量衡量X X射线或射线或射线在空气中的电离能力。射线在空气中的电离能力。法定单位为库仑法定单位为库仑/千克（千克（C/kgC/kg），以前曾用伦琴），以前曾用伦琴（R R）伦琴就是标准状况下，每立方厘米空气伦琴就
11、是标准状况下，每立方厘米空气（0.00129g0.00129g）形成一个正电或负电的静电单位的）形成一个正电或负电的静电单位的X X射线或射线或射线的照射量。一个正电或负电的离子具射线的照射量。一个正电或负电的离子具有有4.80104.801010 10 e.s.ue.s.u,1R=2.58101R=2.58104 4C/kgC/kg（空（空气）气）第14页/共98页6.2.2 放射性强度及其单位放射性强度及其单位吸收剂量吸收剂量:在辐射源的辐射场内单位质量被辐射物在辐射源的辐射场内单位质量被辐射物质吸收的辐射能量，简称为剂量。质吸收的辐射能量，简称为剂量。法定单位为法定单位为J/kgJ/kg
12、，也称为戈瑞，也称为戈瑞GyGy，以前用拉德，以前用拉德RadRad1 1GyGy=1J/kg=1J/kg=100Rad100Rad照射过程中物料接受的辐射剂量，即吸收辐射能照射过程中物料接受的辐射剂量，即吸收辐射能量的单位数极为重要，物料不同，吸收辐射能的量的单位数极为重要，物料不同，吸收辐射能的程度不同程度不同不同食品在同样的辐射源的照射量照射时,有些食品就会比另一些食品吸收较多的能量,即吸收拉德量较大。第15页/共98页6.2.2 放射性强度及其单位放射性强度及其单位吸收剂量速率吸收剂量速率:单位质量的被照射物质在单位时间中所吸收的能单位质量的被照射物质在单位时间中所吸收的能量称为吸收剂
13、量速率。单位为量称为吸收剂量速率。单位为Gy/sGy/s吸收剂量速率与照射距离和辐射强度有关。距离吸收剂量速率与照射距离和辐射强度有关。距离越近越近,吸收剂量速率越大，距离相同，辐射强度吸收剂量速率越大，距离相同，辐射强度越大越大,则吸收剂量越大。则吸收剂量越大。物料不同，吸收剂量速率也是不一样的。物料不同，吸收剂量速率也是不一样的。第16页/共98页6.2.2 放射性强度及其单位放射性强度及其单位辐射剂量与吸收剂量关系辐射剂量与吸收剂量关系在辐照场仪器测定的是辐射剂量，而食品保藏通在辐照场仪器测定的是辐射剂量，而食品保藏通常讲的是吸收剂量，它们之间可以换算。常讲的是吸收剂量，它们之间可以换算
14、。D DfX fX D D为吸收剂量，为吸收剂量，X X为辐射剂量，为辐射剂量，f f为转换系数为转换系数空气空气 f f0.830.83，食品，食品 f f0.920.920.970.97对空气来讲，对空气来讲，1 1伦琴就等于伦琴就等于0.830.83拉德（拉德（RadRad）第17页/共98页6.2.3 放射源的来源放射源的来源人工放射性同位素人工放射性同位素在食品辐射时供电离辐射用的放射线主要为在食品辐射时供电离辐射用的放射线主要为-射线，经常采用人工制备的放射性同位素射线，经常采用人工制备的放射性同位素6060CoCo（钴，半衰期钴，半衰期5.275.27年）和年）和137137Cs
15、Cs（铯，半衰期（铯，半衰期3030年）年）6060CoCo经经-衰变后放出两个能量不同的衰变后放出两个能量不同的-光子最光子最后变为后变为6060NiNi；137137CsCs经经-衰变后放出衰变后放出-光子最后光子最后变为变为137137BaBa。制备方法：将自然界中存在的稳定同位素59Co金属制成棒形、长方形、薄片形、颗粒形、圆筒形或所需要的形状，置于反应堆活性区，经中子一定时间照射，少量59Co原子吸收一个中子后即生成60Co辐射源。目前在商业上采用60Co作为-射线源。第18页/共98页6.2.3 放射源的来源放射源的来源电子加速器电子加速器利用电磁场作用，使电子获得较高能量，即将电
16、利用电磁场作用，使电子获得较高能量，即将电能转变成辐射能，这样仪器设备装置有静电加速能转变成辐射能，这样仪器设备装置有静电加速器、高频高压加速器、绝缘磁芯变压器，直流加器、高频高压加速器、绝缘磁芯变压器，直流加速器有两种方式：速器有两种方式：直接加高压；直接加高压；不是直接利用高电压。不是直接利用高电压。第19页/共98页6.3 食品的辐照效应食品的辐照效应6.3.1 食品辐照装置食品辐照装置食品的辐射装置包括辐射源、防护设备、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。输送系统和自动控制与安全系统。辐射源辐射源辐射源是食品辐射加工的核心部分，它辐射源是食品辐射加工的核心
17、部分，它可以分为放射性同位素和电子加速器两可以分为放射性同位素和电子加速器两大类大类第20页/共98页辐射源辐射源放射性同位素放射性同位素 60Co辐射源辐射源 137Cs辐射源辐射源 电子加速器电子加速器 电子射线电子射线 X射线射线第21页/共98页电子射线电子射线射程短，密度大，穿透力差，一般适射程短，密度大，穿透力差，一般适用于食品表面的照射。如对易腐食品用于食品表面的照射。如对易腐食品辐射时，选定适当的辐射时，选定适当的“加速能加速能”，就，就可使射线不穿透食品内部，只进行表可使射线不穿透食品内部，只进行表面杀菌面杀菌。第22页/共98页X X射线射线 X射线具有高穿透能力，可以用于
18、食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，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故没有得到广泛的应用。第23页/共98页6.3.1 食品辐照装置食品辐照装置 防护设备防护设备辐照对人体的危害作用有两条途径：一辐照对人体的危害作用有两条途径：一是外照射；另一种是内照射。为了防止是外照射；另一种是内照射。为了防止射线伤害辐射源附近的工作人员，必须射线伤害辐射源附近的工作人员，必须对辐射源和射线进行严密的屏蔽，最常对辐射源和射线进行严密
19、的屏蔽，最常用的屏蔽材料是铅、铁、混凝土和水。用的屏蔽材料是铅、铁、混凝土和水。第24页/共98页6.3.1 食品辐照装置食品辐照装置 输送与安全系统输送与安全系统被辐照食品靠自动输送系统通过辐照被辐照食品靠自动输送系统通过辐照区区,输送路径的选择要使射线能穿透产输送路径的选择要使射线能穿透产品的所有部分，以确保产品接受均匀品的所有部分，以确保产品接受均匀的照射剂量。在辐照室内，放在容器的照射剂量。在辐照室内，放在容器中或运转支架上的产品靠压缩空气推中或运转支架上的产品靠压缩空气推进。进。第25页/共98页鱼品辐照装置简图鱼品辐照装置简图第26页/共98页6.3.2 食品辐照效应食品辐照效应
20、食品辐射的物理效应食品辐射的物理效应射线和射线和X X射线的作用射线的作用 康普顿散射康普顿散射 感生放射性感生放射性电子射线的作用电子射线的作用 库仑散射库仑散射 契连科夫效应契连科夫效应第27页/共98页电子射线的作用电子射线的作用电子射线经散射、电离轫致辐射等作用后，消电子射线经散射、电离轫致辐射等作用后，消耗了大部分能量，速度大为减慢；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，有的与阳离子相碰发生在的分子变成负离子，有的与阳离子相碰发生阴、阳离子湮灭；阴、阳离子湮灭；第28页/共98页电子射线的作用
21、电子射线的作用放出两个光子，其光子对被照射物的放出两个光子，其光子对被照射物的作用与上述的光子一样。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，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电子射线的能量不得超过10MeV，大，大多数采用多数采用5MeV。第29页/共98页6.3.2 食品辐照效应食品辐照效应 食品辐射的化学效应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，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
22、品表面及包装材料之外，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。内部的微生物、昆虫和寄生虫等生物体。第30页/共98页食品辐射的化学效应食品辐射的化学效应辐射化学效应的强弱用辐射化学效应的强弱用G值表示，所谓值表示，所谓G值就是介质中每吸收值就是介质中每吸收100eV能量时发能量时发生变化的分子数。生变化的分子数。第31页/共98页食品辐射的化学效应食品辐射的化学效应例如例如:麦芽糖溶液经过辐射发生降解的麦芽糖溶液经过辐射发生降解的G值为值为4.0，则表示麦芽糖溶液每吸收，则表示麦芽糖溶液每吸收100eV的辐射能，就有的辐射能，就有4个麦芽糖分子个麦芽糖分子发生降解。不同介质的发
23、生降解。不同介质的G值可能相差很值可能相差很大，大，G值大的，辐射引起的化学效应较值大的，辐射引起的化学效应较强烈；强烈；第32页/共98页食品辐射的化学效应食品辐射的化学效应G值相同者，吸收剂量大者所引起的化值相同者，吸收剂量大者所引起的化学效应较强烈。例如学效应较强烈。例如G值等于值等于3，吸收，吸收剂量为剂量为1Mrad时，每千克介质发生变化时，每千克介质发生变化的摩尔数为的摩尔数为3.110-6，剂量提高到，剂量提高到6Mrad时，则每千克发生变化的摩尔数时，则每千克发生变化的摩尔数达达1.910-2第33页/共98页食品辐射的化学效应食品辐射的化学效应食品及其他生物有机体的主要化学组
24、成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，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。一系列的化学变化。第34页/共98页食品辐射的化学效应食品辐射的化学效应水水大多数食品均含有丰富的水分，水也是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，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：水辐射的化学效应可概括为：H2O 2.7OH+0.55H+2.7e-水化水化+0.45H2+0.7
25、1H2O2+2.7H3O第35页/共98页食品辐射的化学效应食品辐射的化学效应蛋白质和酶蛋白质和酶蛋白质蛋白质 结构破坏结构破坏 辐射交联辐射交联 辐射辐射降解降解蛋白质辐照时交联与降解同时发生，而蛋白质辐照时交联与降解同时发生，而往往是交联大于降解，所以降解常被掩往往是交联大于降解，所以降解常被掩盖而不易觉察。盖而不易觉察。第36页/共98页蛋白质和酶蛋白质和酶酶酶酶的主要组成部分是蛋白质，所以辐射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，酶中对酶所引起的作用与蛋白质类似，酶中所含的巯基所含的巯基(-SH)由于容易氧化会增大酶由于容易氧化会增大酶对辐射的敏感性。对辐射的
26、敏感性。第37页/共98页酶酶在复杂的食品体系中，由于其他物质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。钝化需要相当大的辐射剂量。第38页/共98页食品辐射的化学效应食品辐射的化学效应糖类糖类糖类在辐射过程中发生的变化主要是降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解作用和辐解产物的形成，干故态糖类干故态糖类的辐照分解产物多种。的辐照分解产物多种。第39页/共98页辐射不同固态糖类的主要辐解产物辐射不同固态糖类的主要辐解产物糖辐解产物G值500krad时浓度(10mgkg-1)葡萄糖甲醛0.060.
27、095乙醛丙酮葡糖醛酸0.44.1葡糖酸0.88.25-脱氧葡糖酸0.323果糖甲醛2.54蔗糖甲醛0.160.25果糖葡萄糖甘露糖醇甲醛0.81.26果糖0.565.2第40页/共98页食品辐射的化学效应食品辐射的化学效应脂类脂类脂肪和脂肪酸被射线照射时，脂肪和脂肪酸被射线照射时，饱和脂饱和脂肪肪比较稳定，而比较稳定，而不饱和脂肪不饱和脂肪容易氧化，容易氧化，出现脱羧、氢化、脱氨等作用。出现脱羧、氢化、脱氨等作用。有氧有氧存在时，由于会发生自动氧化作用，存在时，由于会发生自动氧化作用，饱和脂肪也会被氧化。饱和脂肪也会被氧化。第41页/共98页脂类脂类辐射促进自动氧化过程可能是由于促进辐射促进
28、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。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物，除了有辐射诱导的自动氧化产物外,也有非氧化的分解产物。也有非氧化的分解产物。第42页/共98页食品辐射的化学效应食品辐射的化学效应维生素维生素食品中维生素在辐射中的稳定性和食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。失率随着辐射剂量的增大而增大。第43页/共98页6.3.2
29、食品辐照效应食品辐照效应 食品辐射的生物学效应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、昆虫、生物学效应指辐射对生物体如微生物、昆虫、寄生虫、植物等的影响。寄生虫、植物等的影响。（1 1）已证实辐射不会产生特殊毒素，但在辐）已证实辐射不会产生特殊毒素，但在辐射后某些机体组织中有时发现带有毒性的不正射后某些机体组织中有时发现带有毒性的不正常代谢产物。常代谢产物。（2 2）辐射对活体组织的损伤主要是有关其代）辐射对活体组织的损伤主要是有关其代谢反应，视其机体组织受辐射损伤后的恢复能谢反应，视其机体组织受辐射损伤后的恢复能力而异，这还取决于所使用的辐射总剂量的大力而异，这还取决于所使用的
30、辐射总剂量的大小。小。第44页/共98页食品辐射的生物学效应食品辐射的生物学效应辐射对植物的影响辐射对植物的影响辐射主要应用在植物性食品抑制块茎、鳞茎类发芽，辐射主要应用在植物性食品抑制块茎、鳞茎类发芽，推迟蘑菇开伞、调节后熟和衰老上。推迟蘑菇开伞、调节后熟和衰老上。抑制蔬菜发芽和果实后熟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
31、藏期的长短。后熟，后熟的速度影响着储藏期的长短。第45页/共98页抑制蔬菜发芽和果实后熟抑制蔬菜发芽和果实后熟辐射对生物体作用的机理目前尚未十分清楚，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：但可能与下列原因有关：由于射线的辐照，细胞中的由于射线的辐照，细胞中的DNA和和RNA受受到损伤，植物体生长点上的细胞不能发生分到损伤，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裂，所以马铃薯、洋葱等经辐照后不会发芽第46页/共98页抑制蔬菜发芽和果实后熟抑制蔬菜发芽和果实后熟食品辐照时，干扰了食品辐照时，干扰了ATP的合成，使细胞的的合成，使细胞的核酸减少，
32、抑制了植物体的发芽；核酸减少，抑制了植物体的发芽；植物组织处于休眠状态时，其生长点缺乏植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，若把经过辐照物生长激素或生长激素被钝化，若把经过辐照的马铃薯放入一种生长激素的马铃薯放入一种生长激素赤霉素酸溶液中，赤霉素酸溶液中，马铃薯就开始发芽马铃薯就开始发芽第47页/共98页赤霉素酸对赤霉素酸对g g辐照的马铃薯发芽的影响辐照的马铃薯发芽的影响 处理法处理数发芽率剂量(krad)赤霉素酸浓度(ppm)5日后10日后15日后20日后80000082507162020120200000122505121720125008142020第48
33、页/共98页抑制蔬菜发芽和果实后熟抑制蔬菜发芽和果实后熟对于具呼吸高峰的果实，高峰开始前夕，体内对于具呼吸高峰的果实，高峰开始前夕，体内乙烯的合成明显增加乙烯的合成明显增加,从而促进成熟的到来。从而促进成熟的到来。若在高峰前对果实进行辐照处理若在高峰前对果实进行辐照处理,由于干扰了由于干扰了果实体内乙烯的合成，就能够抑制其高峰的出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。现，延长果实的储藏期。第49页/共98页食品辐射的生物学效应食品辐射的生物学效应辐射对微生物的影响辐射对微生物的影响辐射对微生物的作用机制辐射对微生物的作用机制（1 1）直接效应：指微生物接受辐射后本身发生
34、）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。的反应，可使微生物死亡。细胞内蛋白质、细胞内蛋白质、DNADNA受损，即受损，即DNADNA分子碱基发分子碱基发生分解或氢键断裂等，由于生分解或氢键断裂等，由于DNADNA分子本身受到损分子本身受到损伤而致使细胞死亡伤而致使细胞死亡直接击中学说；直接击中学说；第50页/共98页辐射对微生物的作用机制辐射对微生物的作用机制细胞内膜受损，膜由蛋白质和磷脂组成，这细胞内膜受损，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，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，使新陈代谢中酶功能紊乱，干扰微生
35、物代谢，使新陈代谢中断，从而使微生物死亡。断，从而使微生物死亡。（2 2）间接效应：）间接效应：当水分子被激活和电离后，当水分子被激活和电离后，会产生大量的活性离子，这些活性离子与微生会产生大量的活性离子，这些活性离子与微生物体内的生理活性物质相互作用，而使细胞生物体内的生理活性物质相互作用，而使细胞生理机能受到影响。理机能受到影响。第51页/共98页辐射对微生物的影响辐射对微生物的影响微生物对辐射的敏感性微生物对辐射的敏感性为了表示某种微生物对辐射的敏感性，就通常为了表示某种微生物对辐射的敏感性，就通常以每杀死以每杀死90%90%微生物所需用的戈瑞数来表示，即微生物所需用的戈瑞数来表示，即残
36、存微生物数下降到原数的残存微生物数下降到原数的10%10%时所需用戈瑞的时所需用戈瑞的剂量，并用剂量，并用D D1010值来表示。值来表示。人们通过大量的实验发现，微生物残存数与辐人们通过大量的实验发现，微生物残存数与辐射剂量存在如下关系射剂量存在如下关系:logN/NlogN/N0 0=-D/D=-D/D1010微生物种类不同，对辐射的敏感性各不同，因而D10也不同。并且微生物所处环境不同，则辐射敏感也不相同。第52页/共98页辐射对微生物的影响辐射对微生物的影响细菌细菌通常杀菌所需的最小辐照剂量的大小取决于辐通常杀菌所需的最小辐照剂量的大小取决于辐照对象微生物的种类、被辐照食品种类和辐照照
37、对象微生物的种类、被辐照食品种类和辐照时的温度等。通常，带芽孢的细菌比非芽孢菌时的温度等。通常，带芽孢的细菌比非芽孢菌对辐照有较强的抵抗力。对辐照有较强的抵抗力。沙门氏菌是最常见污沙门氏菌是最常见污染食品的致病菌，也是非芽孢菌中最耐辐照的染食品的致病菌，也是非芽孢菌中最耐辐照的致病微生物致病微生物,工业上常用热处理杀灭该菌，但热工业上常用热处理杀灭该菌，但热处理会使食品组织和形状发生变化。处理会使食品组织和形状发生变化。通常，革兰氏阴性菌较阳性菌对辐照更敏感第53页/共98页辐射对微生物的影响辐射对微生物的影响酵母和霉菌酵母和霉菌酵母与霉菌对辐射的敏感性与无芽孢细菌相同。酵母与霉菌对辐射的敏感
38、性与无芽孢细菌相同。霉菌会造成新鲜果蔬的大量腐败，用霉菌会造成新鲜果蔬的大量腐败，用2kGy2kGy左右左右的辐射剂量即可抑制其发展。的辐射剂量即可抑制其发展。酵母可使果汁及水果制品腐败，可用热处理与酵母可使果汁及水果制品腐败，可用热处理与低剂量辐射结合的办法杀灭。低剂量辐射结合的办法杀灭。第54页/共98页辐射对微生物的影响辐射对微生物的影响病毒病毒病毒是最小的生物体，它没有呼吸作用，自身病毒是最小的生物体，它没有呼吸作用，自身没有代谢能力，但进入细胞后能改变细胞的代没有代谢能力，但进入细胞后能改变细胞的代谢机能，产生新的病毒成分，是以食品和酶为谢机能，产生新的病毒成分，是以食品和酶为寄主。
39、通常使用高达寄主。通常使用高达30kGy30kGy的剂量才能抑制。如的剂量才能抑制。如脊髓灰色质病毒和传染性肝炎病毒据推测来自脊髓灰色质病毒和传染性肝炎病毒据推测来自食品污染。食品污染。用射线照射有助于杀死病毒,但使用过高剂量时对新鲜食品的质量有影响，因此，常用加热与辐射并举的方法降低辐照剂量及抑制病毒活性。第55页/共98页辐射对微生物的影响辐射对微生物的影响昆虫昆虫辐射对昆虫的效应是与其组成细胞的效应密切辐射对昆虫的效应是与其组成细胞的效应密切相关的。对于昆虫细胞来说，辐射敏感性与它相关的。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们的生殖活性成正比，与它们的
40、分化程度成反比。处于幼虫期的昆虫对辐射比较敏感，成虫比。处于幼虫期的昆虫对辐射比较敏感，成虫（细胞（细胞)对辐射的敏感性较小，高剂量才能使成对辐射的敏感性较小，高剂量才能使成虫致死，但成虫的性腺细胞对辐射是敏感的，虫致死，但成虫的性腺细胞对辐射是敏感的，因此使用低剂量可造成绝育或引起配子在遗传因此使用低剂量可造成绝育或引起配子在遗传上的紊乱。上的紊乱。辐射对昆虫总的损伤作用是致死，“击倒”（貌似死亡，随后恢复），寿命缩短，推迟换羽，不育，减少卵的孵化，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，而在其它低剂量下，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
41、和促进呼吸。第56页/共98页辐射对微生物的影响辐射对微生物的影响寄生虫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。猪肉中旋毛虫不育剂量猪肉中旋毛虫不育剂量0.12kGy 0.12kGy 死死亡剂量亡剂量7.5 kGy7.5 kGy。牛肉中绦虫致死剂量牛肉中绦虫致死剂量3.0-5.0KGy3.0-5.0KGy。第57页/共98页6.4 食品辐照的影响因素食品辐照的影响因素微生物对放射线的敏感性是放射线杀菌的一个基微生物对放射线的敏感性是放射线杀菌的一个基础性问题，它与热杀菌和药剂杀菌一样，受各种础性问题，它与热杀菌和药剂杀菌一样，受各种因素的影响，所涉及的条件包括辐照剂量的大小、
42、因素的影响，所涉及的条件包括辐照剂量的大小、菌种及其菌株、菌数及其浓度、培养基的化学成菌种及其菌株、菌数及其浓度、培养基的化学成分、培养基的物理状态以及食品辐照后的贮藏条分、培养基的物理状态以及食品辐照后的贮藏条件。件。第58页/共98页6.4 食品辐照的影响因素食品辐照的影响因素6.4.1 放射线的种类放射线的种类能用于食品杀菌的放射线有高速电子流、能用于食品杀菌的放射线有高速电子流、-射射线及线及X-X-射线。射线种类不同，杀菌效果也会发射线。射线种类不同，杀菌效果也会发生相应的变化。放射线种类虽然不同，但对微生生相应的变化。放射线种类虽然不同，但对微生物来讲，物来讲，D D值不会发生变化
43、。对于其他放射线，值不会发生变化。对于其他放射线，电离密度越大，其杀菌效果越好。电离密度越大，其杀菌效果越好。第59页/共98页6.4 食品辐照的影响因素食品辐照的影响因素6.4.2 照射剂量照射剂量在使用不同装置的放射源进行照射时，必须要考在使用不同装置的放射源进行照射时，必须要考虑到照射剂量的差异虑到照射剂量的差异。在照射处理中，射线强度。在照射处理中，射线强度有时发生变化，一般来说，在照射线照射引起的有时发生变化，一般来说，在照射线照射引起的化学反应中，照射效果依赖于放射线的照射强度，化学反应中，照射效果依赖于放射线的照射强度，即放射线强度影响杀菌效果。即放射线强度影响杀菌效果。第60页
44、/共98页6.4 食品辐照的影响因素食品辐照的影响因素6.4.3 间歇照射间歇照射间歇照射是将所确定的杀菌剂量不是一次性持续间歇照射是将所确定的杀菌剂量不是一次性持续完成，而是经过多次照射，达到总的照射要求完成，而是经过多次照射，达到总的照射要求。结果表明，间歇照射对杀菌效果没有影响。放射结果表明，间歇照射对杀菌效果没有影响。放射线杀菌尽管在各自的照射环境条件不同，但只要线杀菌尽管在各自的照射环境条件不同，但只要射线总剂量相同，就能达到相同的杀菌效果。射线总剂量相同，就能达到相同的杀菌效果。第61页/共98页6.4 食品辐照的影响因素食品辐照的影响因素6.4.4 微生物的状态微生物的状态微生物
45、的菌种或菌株不同对放射线的敏感性有很微生物的菌种或菌株不同对放射线的敏感性有很大差异，同一菌株，细胞所处的状态不同，敏感大差异，同一菌株，细胞所处的状态不同，敏感性也会有所不同性也会有所不同。处于稳定和衰亡期的微生物对。处于稳定和衰亡期的微生物对放射线有较强的抵抗力，而处于对数增长期的微放射线有较强的抵抗力，而处于对数增长期的微生物则敏感性比较强。培养条件也会影响微生物生物则敏感性比较强。培养条件也会影响微生物对放射线的敏感性。对放射线的敏感性。第62页/共98页6.4 食品辐照的影响因素食品辐照的影响因素6.4.5 照射过程中的温度照射过程中的温度对放射线杀菌杀菌来说，接近常温条件下，温度对
46、放射线杀菌杀菌来说，接近常温条件下，温度变化对射线杀菌效果没有太大影响变化对射线杀菌效果没有太大影响。冰点以下，。冰点以下，放射线杀菌的间接作用不起作用，主要是由于介放射线杀菌的间接作用不起作用，主要是由于介质水冻结，此时微生物的抵抗力增大。另一方面，质水冻结，此时微生物的抵抗力增大。另一方面，温度下降，水形成冰的过程会对微生物细胞膜产温度下降，水形成冰的过程会对微生物细胞膜产生机械损伤，微生物对放射线敏感性可能增加。生机械损伤，微生物对放射线敏感性可能增加。第63页/共98页6.4.5 照射过程中的温度照射过程中的温度虽然微生物在低温下对放射线敏感性低，但射线虽然微生物在低温下对放射线敏感性
47、低，但射线对食品成分破坏及品质变化都很少对食品成分破坏及品质变化都很少。因此，低温。因此，低温放射线照射杀菌对保持食品品质是十分有益的。放射线照射杀菌对保持食品品质是十分有益的。实际上，照射前后的加热处理对放射线杀菌也是实际上，照射前后的加热处理对放射线杀菌也是非常重要的，为了抑制酶活性，还需要比杀菌大非常重要的，为了抑制酶活性，还需要比杀菌大得多的剂量。放射线杀菌后的食品在储存过程中，得多的剂量。放射线杀菌后的食品在储存过程中，由于残存酶活性会降低食品品质，照射前后，很由于残存酶活性会降低食品品质，照射前后，很有必要进行热处理。有必要进行热处理。第64页/共98页6.4 食品辐照的影响因素食
48、品辐照的影响因素6.4.6 氧气氧气放射线照射时分子状态氧气的存在对杀菌效果有放射线照射时分子状态氧气的存在对杀菌效果有显著影响，氧存在会增加杀菌效果显著影响，氧存在会增加杀菌效果。将。将100%100%氧氧气氛围中的气氛围中的D D值与值与100%100%氮气氛围中的氮气氛围中的D D值之比称值之比称作氧气增效比。这主要是由于放射线的间接作用作氧气增效比。这主要是由于放射线的间接作用所致。所致。第65页/共98页6.4 食品辐照的影响因素食品辐照的影响因素6.4.7 水分含量水分含量与营养细胞相比，芽孢对放射线有较大的抵与营养细胞相比，芽孢对放射线有较大的抵抗性，这是由于芽孢的水分含量和水分
49、的存抗性，这是由于芽孢的水分含量和水分的存在状态所决定的在状态所决定的。如果没有水分，放射线间。如果没有水分，放射线间接作用效果就会变小，生成的游离基不能自接作用效果就会变小，生成的游离基不能自由移动，尤其在干燥状态下，芽孢干燥时间由移动，尤其在干燥状态下，芽孢干燥时间越长，抵抗力越大。越长，抵抗力越大。第66页/共98页6.4 食品辐照的影响因素食品辐照的影响因素6.4.8 pH值值只有极端只有极端pH值，才会影响微生物对放射线的值，才会影响微生物对放射线的抵抗性抵抗性。在正常的食品中，。在正常的食品中，pH值对放射线作值对放射线作用几乎没有影响。用几乎没有影响。第67页/共98页6.4 食
50、品辐照的影响因素食品辐照的影响因素6.4.9 化学物质化学物质微生物对放射线抵抗性与加热、药剂杀菌相微生物对放射线抵抗性与加热、药剂杀菌相类似，也受周边存在的化学物质的影响，既类似，也受周边存在的化学物质的影响，既有对微生物起保护作用的物质，也有促进微有对微生物起保护作用的物质，也有促进微生物死亡的物质。生物死亡的物质。防御物质防御物质增感剂增感剂第68页/共98页6.5 食品辐照保藏方法食品辐照保藏方法6.5.1 放射线辐照应用放射线辐照应用食品辐射处理取决于保藏的目的。由于食品食品辐射处理取决于保藏的目的。由于食品种类不同，食品腐败变质的因素也不一样，种类不同，食品腐败变质的因素也不一样，