（农产品加工及贮藏工程专业论文）高能电子束辐照对草莓贮藏品质的影响.pdf

t ， o - 乞 缩写 s o d n b t p v p 0 2 c x d n s m d a t s s s s c 缩略词 英文名称中文名称 s u p e r o x i d ed i s m u t a s e超氧化物歧化酶 n i t r o t e t r a z o l i u mb l u ec h l o r i d e氯化硝基四氮唑蓝 p o l y v i n y l p o l y p y r r o l i d o n e聚乙烯吡咯烷酮 s u p e r o x i d ea n i o nf r e er a d i c a l超氧阴离子 c e l l u l a s ec m c 酶，纤维素酶 3 ，5 - d i n i t r o s a l i c y l i ca c i d3 ，5 二硝基水杨酸 m a l o n d i a l d e h y d e丙二醛 t o t a ls o l u b l es u g a r可溶性总糖 s o l u b l es o l i dc o n t e n t可溶性固形物 63 舢6m 6 弛舢1舢y jnrk 矗 ， 一l 目录 摘要l a b s t r a c t 3 1 弓i 言5 1 1 电子束辐照技术概述5 1 1 1 电子束辐照概念5 1 1 2 食品辐照的基本原理5 1 1 3 辐照技术的特点5 1 1 4 电子束辐照的优势7 1 1 5 电子束辐照装置及系统工作简图8 1 2 电子束辐照技术在食品贮藏保鲜领域中的应用8 1 2 1 控制病虫害，减少粮食损失9 1 2 2 延缓果蔬后熟，延长保鲜期1 0 1 2 3 保障食品安全，预防食源性疾病的发生1 0 1 3 草莓保鲜的研究进展11 1 3 1 f 氐温贮藏和速冻冷藏“ 1 3 2 气调贮藏1 2 1 3 3 贮前预处理1 3 1 3 4 臭氧( 0 3 ) 处理1 3 1 3 5 保鲜剂保鲜1 4 1 3 6 高分子涂膜保鲜1 5 1 3 7 辐照保鲜技术15 1 4 本课题研究的目的、内容和意义1 7 1 4 1 研究目的1 7 1 4 2 研究内容1 7 1 4 3 研究意义1 7 2 材料与方法1 9 2 1 试验材料1 9 2 2 主要试剂l9 2 3 试验设备。2 0 2 4 试验方法2 1 2 4 1 研究方法和技术路线2 1 2 4 2 分析方法2 2 3 结果与分析2 6 3 1 电子束辐照对草莓中微生物的杀灭效果2 6 3 2 电子束辐照对草莓常温保鲜效果的研究2 8 3 2 1 对草莓腐烂指数的影响2 8 3 2 2 对草莓果实硬度的影响2 8 3 。2 3 对草莓果实失重率的影响2 9 3 2 4 对草莓果实中可溶性糖含量的影响3 0 3 2 5 对草莓果实中可滴定酸含量的影响3 0 3 2 6 对草莓果实中v e 含量的影响3 l 3 2 7 对草莓果实表皮色泽的影响3 1 3 2 8 对草莓呼吸强度的影响3 2 3 2 9 对草莓m d a 含量的影响3 3 3 2 1 0 对草莓s o d 活性及0 2 产生速率的影响3 4 3 2 1 1 对草莓果实中c x 活性的影响3 5 3 3 电子束辐照对草莓低温保鲜效果的研究3 5 3 3 1 对草莓腐烂指数的影响3 5 3 3 2 对草莓果实硬度的影响3 6 3 3 3 对草莓果实失重率的影响3 7 3 3 4 对草莓果实中可溶性总糖含量的影响3 7 3 3 5 对草莓果实中可滴定酸含量的影响3 8 3 3 6 对草莓果实中v c 含量的影响3 9 3 3 7 对草莓果皮色泽的影响3 9 3 3 8 对草莓呼吸强度的影响4 0 3 3 9 对草莓膜透性的影响4 l 3 3 1 0 对草莓s o d 活性及0 2 生成速率的影响。4 1 3 3 1 l 对草莓果实中c x 活性的影响4 3 3 4 电子束辐照复合处理对草莓保鲜效果的研究4 3 i i 3 4 1 复合处理对草莓腐烂指数的影响4 3 3 4 2 复合处理对草莓果实硬度的影响4 4 3 4 3 复合处理对草莓失重率的影响4 5 3 4 4 复合处理对草莓可溶性固形物含量的影响4 5 3 4 5 复合处理对草莓可滴定酸含量的影响4 6 3 4 6 复合处理对草莓v c 含量的影响4 6 3 4 7 复合处理对草莓果实表皮色泽的影响4 7 4 讨论4 8 4 1 电子束辐照对微生物的杀灭效果4 8 4 2 电子束辐照对草莓生理代谢途径的影响4 8 4 3 贮藏温度对电子束辐照保鲜效果的影响4 9 4 4 电子束辐照复合保鲜技术体系的保鲜效果5 0 5 结论5 2 参考文献5 3 致谢6 5 攻读学位期间发表论文目录6 6 i i i 蕾t ， 山东农业大学硕士论文 摘要 草莓富含v c ，风味独特，深受广大消费者的喜爱。但草莓生长周 期短，市场供应期短，且极不耐贮藏，其商品效益和社会效益受到很大 局限。如何提高草莓贮藏品质，延长其市场供应期是目前急需解决的问 题。高能电子束辐照技术作为一种新型高效的辐照技术，在食品辐照加 工中凸显显著优势，有望解决草莓贮藏保鲜难题。本试验以丰香草莓为 试材，通过0 5k g y 、2 0k g y 、3 5k g y 和5 0k g y 不同剂量电子束辐照 处理，对电子束辐照抑菌效果及草莓贮藏保鲜效果进行了研究，并通过 电子束辐照后草莓品质及生理特性的变化，探讨了电子束辐照保鲜的机 理，确立了电子束辐照草莓加工工艺参数，为推动电子束辐照技术在农 产品贮藏保鲜中的应用提供理论依据。 1 电子束辐照有效抑菌剂量电子束辐照对草莓中细菌、霉菌及 酵母的有效抑制剂量分别为2 2 7k g y 、2 8 8m y 和4 0 6k g y ，因而，要 实现有效抑制草莓微生物数量，电子束辐照剂量需高于4 0m y 。 2 草莓电子束辐照保鲜工艺有效剂量范围综合电子束辐照抑制 草莓腐烂效果及对草莓营养品质保持效果，确定草莓电子束辐照保鲜加 工工艺有效剂量范围为2 0 3 5k g y ，最高辐照剂量不得超过5 0k g y 。 其中，电子束辐照后常温贮藏时( 1 8 2 0 ，r h8 0 8 5 ) ，以3 5m y 剂量对草莓保鲜效果最好，保鲜期可延长至8 d ，腐烂指数为2 3 17 ， 失重率为4 2 4 ，果实硬度为0 2 4k g c m 。2 ，可溶性糖含量为1 0 7 4 ， 可滴定酸含量为0 7 3 ，v c 含量为4 1 0 6m e , 1 0 0 9 f w ，草莓果皮色泽基 本不受影响；电子束辐照后低温贮藏时( 0 5 + 0 5 ，r h8 5 , - , 9 5 ) ， 以2 0k g y 剂量对草莓品质保持效果最好，保鲜期可延长至1 9 d ，腐烂 指数为1 8 3 1 ，失重率为2 8 3 ，果实硬度为0 2 9k g c m ，可溶性糖 含量为1 2 0 6 ，可滴定酸含量为0 7 0 ，v c 含量为3 5 8 4m g 1 0 0 9 f w ， 草莓果皮色泽未受影响。 3 电子束辐照对草莓生理代谢的影响电子束辐照可有效抑制草 莓呼吸强度，延缓草莓生理代谢进程，减少营养成分的消耗。同时，有 效加工剂量范围内的电子束辐照能够抑制草莓m d a 产生速率，延缓相 对电导率的升高，维持较高的s o d 活性和较低的0 2 。生成速率，抑制 高能电子束辐照对草莓贮藏品质的影响 c x 活性升高，从而显著抑制草莓膜脂过氧化作用，降低膜结构损伤程 度，延缓果实软化，使草莓在贮藏期间保持较高的品质特性。 4 草莓电子束辐照复合技术体系的构建以2 0k g y 剂量电子束 辐照结合9 0 5 8m g m 3 和4 5 2 9m g - n 1 3 臭氧处理并低温贮藏对草莓保鲜 效果最好，可有效延长草莓保鲜时间至3 0 d ，果实腐烂指数为0 ，果实 硬度分别为o 4 7k g c m - 2 和0 4 4k g c m 。2 ，失重率均低于3 ，可溶性固 形物含量高达1 2 3 6 和1 1 9 ，可滴定酸损失3 6 8 2 和5 3 8 0 ，v c 损失4 0 2 1 和2 3 5 3 ，果实营养品质非常高。 关键词：高能电子束辐照，草莓，0 3 处理，保鲜 2 囊 气 ，一 山东农业大学硕士论文 a b s t r a c t s t r a w b e r r yf r u i t sa r ev e r yp o p u l a rw i t hc u s t o m e r sf o rt h e i ra b u n d a n t v i t a m i ncc o n t e n ta n du n i q u ef l a v o r b u tt h e i rc o m m e r c i a la n ds o c i a l b e n e f i t sa r er e s t r i c t e dd u et ot h es h o r tg r o w t hp h a s ea n dl i m i t e ds t o r a g e p e r i o d s oh o wt oi m p r o v et h es t o r a g eq u a l i t yo fs t r a w b e r r yf r u i t sa n de x t e n d t h e i rs u p p l yt i m ei st h ev e r ym a t t e rt ob es o l v e dr i g h tn o w a so n eo ft h en e w e f f i c i e n ti r r a d i a t i o nt e c h n o l o g y , h i g he n e r g ye l e c t r o nb e a mi r r a d i a t i o ni s s h o w i n gs i g n i f i c a n ta d v a n t a g e si nf o o di r r a d i a t i o np r o c e s s i n ga n d w i l lb e s o l v et h ep r e s e r v a t i o np r o b l e mo fs t r a w b e r r y 1 1 1 i ss t u d ya s s e s s e dt h e s t e r i l i z a t i o ne f f e c ta n dp r e s e r v a t i o nr e s u l to fe l e c t r o nb e a mi r r a d i m i o no n f e n g x i a n g s t r a w b e r r yw h i c hh a db e e ni r r a d i a t e da td o s e so f 0 5k g y 、2 0 k g y 、3 5k g ya n d5 0k g yr e s p e c t i v e l y t h em e c h a n i s mo f e l e c t r o mb e a m i r r a d i a t i o np r e s e r v a t i o nw a sp r e s u m e db a s e d o nt h en u t r i t i o n a la n d p h y s i o l o g i c a lq u a l i t y a t t r i b u t e so ft h ef r u i t s b e s i d e s ，t h ep a r a m e t e ro f i r r a d i a t i o np r o c e s s i n gw a se s t a b l i s h e d ，w h i c hw o u l dt l l e o r e t i c a l l ys u p p o r tt h e u t i l i z a t i o no fe l e c t r o nb e a mi r r a d i a t i o no na g n c u l t u r a lp r o d u c t sp r e s e r v a t i o n 1 e f f e c t i v es t e r i l i z a t i o nd o s e so fe l e c t r o nb e a mi r r a d i a t i o n t h e d l ov a l u e so fb a c t e r i a ，m o l d sa n dy e a s t so ns t r a w b e r r yw e r e2 2 7k g y 、2 8 8 k g ya n d4 0 6k g yr e s p e c t i v e l y t h e r e f o r e ，o n l yu pt o 4 0k g yd o s e so f e l e c t r o nb e a mi r r a d i a t i o nc o u l dm e e tt h es t e r i l i z a t i o no fm i c r o b s o n s t r a w b e r r y 2 e f f e c t i v er a n g eo fe l e c t r o nb e a mi r r a d i a t i o nd o s e so ns t r a w b e r r y p r e s e r v a t i o n c o m b i n e dt h ee f f e c to fr o ti n h i b i t i o na n dn u t r i t i o nk e e p i n g o fe l e c t r o nb e a mi r r a d i a t i o n ，t h ee f f e c t i v ep r o c e s s i n gd o s es c a l ew a s2 0 3 5 k g y , a n dt h eh i g h e s td o s e ss h o u l dn o to v e r r u n5 0k g y 、e ni r r a d i a t e d s t r a w b e r r y f r u i t sw e r es t o r e da t 18 2 0 w i t hr e l a t i v eh u m i d i t yo f 8 0 8 5 ，3 5k g yd o s eo fi r r a d i a t i o ng o tt h eb e s tr e s u l t s ，w h i c hc o u l d p r o l o n gp r e s e r v a t i o nt i m et o8d a y sw i t hr o ti n d e xb e2 3 17 ，w e i g h tl o s s 4 2 4 ，f i r m n e s so 2 4k g c m ，s o l u b l es u g a r10 7 4 ，t i t r a t a b l ea c i do 7 3 ， v i t a m i nc41 0 6m e , 10 0 9 f wa n dn os i g n i f i c a n ti n f l u e n c eo np e r i c a r pc o l o n w h i l es t o r e da tl o wt e m p e r a t u r e ( o 5 + 0 5 c ，r h8 5 9 5 ) ，2 0k g yd o s e o fi r r a d i a t i o ng o tt h eb e s te f f e c t ，w h i c hc o u l dp r o l o n gp r e s e r v a t i o nt i m et o19 d a y sw i t hr o ti n d e xb e18 31 ，w e i g h tl o s s2 8 3 ，f i r m n e s so 2 9k g c m - z ， 高能电子柬辐照对草莓贮藏品质的影响 s o l u b l es u g a r1 2 0 6 ，t i t r a t a b l ea c i d0 7 0 ，v i t a m i nc3 5 8 4m e , 1 0 0 9 f w a n dn os i g n i f i c a n tc h a n g e so np e f i c a r pc o l o r 3 e f f e c to fe l e c t r o nb e a mi r r a d i a t i o no np h y s i o l o g i c a lm e t a b o l i s m o fs t r a w b e r r ye l e c t r o nb e a mi r r a d i a t i o nc o u l di n h i b i t e r e s p i r a t o r y i n t e n s i t y , s l o wd o w nm e t a b o l i s ma c t i v i t ya n dt h e r e f o r em a i n t a i nm o s to ft h e n u t r i e n t s t h ef e a s i b l ei r r a d i a t i o nt r e a t m e n tr e d u c e dm d a c o n t e n t ，d e l a y e d r e l a t i v ec o n d u c t a n c e ，k e p th i g hs o da c t i v i t y , l o w0 2 p r o d u c er a t ea n dl o w c xa c t i v i t y , t h e r e f o r er e s t r a i n e dm e m b r a n el i p i dp e r o x i d a t i o n m a i n t a i n e d i n t e g r a l i t yo ft h em e m b r a n es t r u c t u r e ，d e l a y e ds o f t e n i n ga n df i n a l yk e p t b e t t e rq u a l i t yt r a i t s 4 e s t a b l i s h m e n to fe l e c t r o nb e a mi r r a d i a t i o nc o m p o u n ds y s t e mo n s t r a w b e r r yp r e s e r v a t i o n ，n l ec o m p o u n dp r e s e r v a t i o ns y s t e mw a sc o n s i s t o f2 0 k g ye l e c t r o n b e a mi r r a d i a t i o n ，d i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o no fo z o n e t r e a t m e n ta n dl o wt e m p e r a t u r es t o r a g e t h ec o m p o u n ds y s t e mw i n l9 0 5 8 m g m a n d4 5 2 9m g m 。o z o n et r e a t m e n ts h o w e dt h eb e s tf r e s hk e e p i n g e f f e c t , w h i c hp r o l o n g e dp r e s e r v a t i o np e r i o dt o3 0d a y sa n dh a dn or o t h a p p e n e d ，w i t ht h ef r u i t sf i r m n e s sb eo 4 7k g e r a ：a n d0 4 4k g 。c m 吐，w e i g h t l o s sl o w e rt h a n3 ，s o l u b l es o l i dc o n t e n tu pt o1 2 3 6 a n d11 9 ，t i t r a t a b l e a c i dl o s sb e3 6 8 2 a n d5 3 8 0 ，v i t a m i ncl o s s4 0 2 1 a n d2 3 5 3 k e yw o r d s ：h i g he n e r g ye l e c t r o nb e a mi r r a d i a t i o n ；s t r a w b e r r y ；o z o n e t r e a t m e n t ；p r e s e r v a t i o n 4 ， l 1 ， 山东农业大学硕士论文 1 引言 1 1 电子束辐照技术概述 1 1 1 电子束辐照概念 电子束由物质粒子电子组成，经由电子加速器加速后具有非常 高的速度和能量，照射到食品表面后在食品中产生一系列辐射化学和辐 射生物学效应，可以杀灭食品中的害虫，消除食品中病原微生物及其它 腐败细菌，或抑制食品( 如新鲜水果蔬菜等活的生命体) 生理生化过程 ( 抑制发芽和延缓成熟衰老) ，从而达到食品保藏或保鲜等目的( 哈益 明，2 0 0 6 ) 。 1 1 2 食品辐照的基本原理 用于食品辐照的辐射源有6 0 c o 和1 37 c s 产生的y 射线、5 兆电子伏 ( m e v ) 以下的x 射线及1 0m e v 以下的电子束。丫射线与物质作用通过光 电效应、康普顿散射和电子对效应产生电子和散射光子，其中电子使物 质发生电离和激发，引发一系列物理及化学反应，而散射光子继续形成 新的电子和散射光子与物质作用直至能量耗尽。高能电子束与物质作用 即通过加速电子引发物质产生电离和激发，并将能量传递给物质，因而 两种辐射的杀菌保鲜原理一致( 施培新，2 0 0 4 ) 。 食品辐照加工技术杀菌保鲜原理为：射线通过直接作用使物质的原 子、分子电离或激发，引起生物体内d n a 、r n a 遗传物质的断裂、错位 或缺失，蛋白质、脂类等有机分子化学键断裂、交联或聚合，从而破坏 蛋白质分子结构、d n a 片段及核酸形成必需物质，造成机体损伤、生理 活动失调、新陈代谢中断、生长发育停止，导致寄生虫及微生物的死亡： 或间接作用使食品中的水和小分子物质电离，产生h 、o h 等活性自由 基，与核内大分子物质作用，通过电子转移、氢原子转移、双键加成、 解离与复合、脱氨作用以及形成有机过氧化物等多种机制反应，形成一 系列化学、生理学和生物学效应，从而达到杀虫、抑菌、抑制生理活动、 提高食品卫生质量、保持营养品质及风味、延长货架期等目的( 于子厚 等，2 0 0 2 ；徐刚等，2 0 0 2 ；强继业等，2 0 0 3 ；哈益明，2 0 0 6 ) 。 1 1 3 辐照技术的特点 高能电子束辐照对草莓贮藏品质的影响 食品辐照技术是继食品加热罐藏，冷冻保藏技术之后的又一种食品 加工新技术，已被证实是一种有效、安全、卫生的食品保藏加工方法( 高 美须等，2 0 0 7 ) 。食品辐照处理是一种物理化处理过程，又称为“冷杀 菌技术”( 张奇志等，2 0 0 7 ) ，与常用的冷藏、热消毒、化学处理等方法 相比具有显著的优越性，主要表现在以下几方面： ( 1 ) 杀菌效果彻底。辐照处理法可以杀死食品表面和内部的各种 寄生虫以及致病菌，即使在冷冻状态下也能进行辐照处理，其杀虫抑菌 效果远大于传统方法( 姜培珍等，1 9 9 9 ；m o l i n sr a 等，2 0 0 1 ) 。 ( 2 ) 能够直接对包装食品进行辐照处理。射线的穿透力强，能够 透过包装到达产品内部，避免了产品在生产加工及运输过程中的二次污 染，方便快捷( 孙永堂等，2 0 0 0 ) 。 ( 3 ) 在合适的剂量范围内，辐照能够最大限度的保持食品原有的 色、香、味、形，在杀菌的同时，不会引起食品内部温度的升高，不影 响产品的营养和食用品质。有研究表明，用1 0k g y 剂量照射l k g 食品 数小时仅产生2 4 的温升( s i d d h u r a j up 等，2 0 0 2 ) 。 ( 4 ) 辐照食品安全性高。与传统化学防腐剂保存食品的方法相比， 辐照加工后不存在化学药剂残留的问题，食品更加安全卫生( 姜培珍等， 1 9 9 9 ) 。 ( 5 ) 辐照加工可以改善食品质量，例如在加工火腿时，辐照杀菌 可使亚硝酸盐的使用量降低8 0 ，从而减少对人体的危害；使牛肉嫩化： 降低0 【淀粉酶抑制剂的活力、进而降低a 淀粉的代谢能：经辐照的食 品原料熟化时间缩短且易于消化( s i d d l m r a j up 等，2 0 0 2 ) 。 ( 6 ) 辐照技术处理成本低，能耗少。据1 9 7 6 年国际原子能机构计 算，食品采用冷藏需要消耗能量9 0k w h t ，巴氏加热消毒为2 3 0k w h t ， 热消毒为3 0 0k w h t ，脱水脉冲处理为7 0 0k w h t ，而辐照消毒品需要 6 3k w h t ，辐照巴氏消毒仅为0 7 6k w h t ，节约能耗为7 0 - 9 0 以上， 节约了大量能源，而且辐照灭菌速度快，操作简便，加工易控制，可实 现连续化、规模化生产( 郭大国，2 0 0 8 ) 。 ( 7 ) 食品辐照技术适用范围广。依据食品的性质及要求可在不同 的辐照剂量下取得不同的处理效果，如洋葱、大蒜、生姜、马铃薯等在 6 ， 、 广 山东农业大学硕士论文 较低剂量下( 3 0 5 0 0 0 y ) 即可达到非常理想的抑芽效果( 王守经等， 1 9 9 8 ；谢宗传等，1 9 9 9 ；董华强等，1 9 9 9 ；王守经等，2 0 0 4 ；张璇等， 2 0 0 5 ；任清盛等，2 0 0 8 ) ；谷类、玉米、小麦、豆类等仓储或进出口粮 食在较低剂量( 1 0 0 5 0 0 g y ) 可有效杀死害虫及寄生虫，达到减少粮食 损失、防止检疫性害虫传染疾病等作用，有效控制食品安全( 李淑荣等， 2 0 0 4 ；李淑荣等，2 0 0 5 ) 。草莓、芒果、甜瓜、柑橘、葡萄、梨等新鲜 水果在低剂量下可降低贮期呼吸强度，抑制乙烯产生而达到延缓成熟、 延长贮藏寿命和货架期的目的( 赵永富等，1 9 9 9 ；刘超，2 0 0 3 ；王吉德 等，1 9 9 4 ；刘秀娟等，1 9 9 6 ；s t r y d o moj 等，1 9 9 0 ；w i t b o o iwr 等， 2 0 0 8 ；罗美雨等，2 0 0 9 ；c a s t e l l p e r e ze 等，2 0 0 4 ；m o r e n om a 等，2 0 0 6 ) ； 新鲜或冷冻肉制品在1 5k g y 甚至更高剂量下对致病菌、腐败菌有显著 抑制作用， 5k o y 能彻底杀灭细菌，结合真空包装和低温贮藏可有效 保持肉品色泽及风味，延长货架期( k e yw ，2 0 0 3 ；l e w i ssj 等，2 0 0 1 ； z h umj 等，2 0 0 4 ；p o o npw 等，2 0 0 3 ) 。 冬 1 1 4 电子束辐照的优势 近年来，由于高能电子束束流能量和束下装置的提高和完善，高能 电子束辐照在加工能力和经济效益方面表现出越来越大的优势，已成为 目前新型辐照加工装置的核心设备。其加工能力、适用范围、基建投资、 加工成本等指标均优于当代被广泛应用的6 0 c o r 射线辐照装置，其独特 优势主要表现在以下几方面( 李牧等，2 0 0 7 ；顾可飞等，2 0 0 8 ；陈志军 等，2 0 0 0 ；谭华业等，2 0 0 5 ：施惠栋等，2 0 0 3 ) ： ( 1 ) 装置安全，控制可靠。电子束的产生和消失通过加速器电源 控制，电子束能量大小也是通过加速器的加速电压来调节，设备精确度 较高，辐照室通过合理设计和严格使用管理，作业时完全可以避免电子 射线泄漏，安全性较高。 ( 2 ) 射线利用率高。6 0 c o 辐照源呈球形状发射射线，射线利用率低， 大约只有2 0 ；高能电子束照射野较小，成立体角，方向性好，剂量率 高，剂量场分布均匀，空间利用率可高达9 6 以上。 ( 3 ) 辐照快速，自动化程度较高。电子束辐照利用自动传送装置 连续作业，吸收剂量均匀。电子束射线照射到物品表面的过程瞬间就能 高能电子柬辐照对草莓贮藏品质的影响 完成，经传送装置运送出来总体耗时仅几分钟，而用6 0 c oy 射线辐照其 辐照剂量与辐照时间成正比，中等剂量就需要几十分钟，较高剂量则需 要数小时，对冷冻食品或易腐烂新鲜果蔬进行辐照处理意义不大。 ( 4 ) 基建设备投资和运转成本费用低，经济效益高。电子加速器 的主体厂房比6 0 c o 源室小，基础建设费用低。此外，6 0 c o 源价格在2 0 0 3 年为每居里( c i ) 1 6 美元，折合人民币1 3 3 元，6 0 0k c i6 0 c o 价格为8 0 0 万，要比加速器贵2 6 6 倍。且6 0 c o 半衰期为5 3 年，每年有1 2 6 的衰变， 要保持原有活度需不断填加新源，同时产生一批废源，并且废源处理困 难，费用较高，经济损失较大。电子束辐照则不存在放射源消耗、泄露 及放射性废源产生和处理问题，经济损失较小。 1 1 5 电子束辐照装置及系统工作简图 电子束辐照装置主要是电子加速器，电子束辐照装置因加速器种类 不同而具有不同的结构和组成，但一般都具有4 个基本部分：电子枪 或离子源；加速器主机，包括加速电场系统、控制磁场系统、真空系 统；束流应用装置，包括束流引出装置或靶装置、扫描装置、束下装 置；控制系统。图1 ( 陈志军等，2 0 0 7 ) 以上海束能辐照技术有限公 司引进的e s s 0 1 0 0 3 型电子加速器为例显示加速器系统工作简图。 图le s s 0 1 0 0 3 型电子加速器系统工作简图 f i g 1s k e t c ho fe s s - 0 10 - 0 3e l e c t r o na c c e l e r a t o rs y s t e m 1 2 电子束辐照技术在食品贮藏保鲜领域中的应用 食品辐照技术历经一个世纪多的研究与发展，在食品辐照工艺、食 品辐照营养学、辐射化学、放射生物学、微生物学和毒理学等方面取得 8 、 ， 山东农业大学硕士论文 突破性进展，已得到世界各国的广泛认可，辐照食品种类和数量逐年扩 大，辐照技术在食品加工领域中的应用基本进入商业化应用阶段，并取 得非常瞩目的成果( 冯敏等，2 0 0 7 ) 。近年来，由于电子加速器装置及 设备的性能不断提高和完善，电子束流能量稳定性提高，电子束扫描频 率与束下装置协调性增强，辐照剂量的均匀性和稳定性提高，使电子束 辐照自动化、连续化生产能力提高。同时，由于电子束辐照装置结构紧 凑，占地面积较小，基础建设投资费用及运转成本较低，且系统操控安 全方便，无放射性废源产生，在生产能力和经济效益方面表现出极大优 势，电子束辐照技术在食品贮藏保鲜领域中的应用范围日益扩大。 目前，电子束辐照技术在水果、蔬菜、食用菌、肉类、谷物等农产 品保鲜中已取得大量的研究成果( b o y n t o nbb 等，2 0 0 6 ) ，脱水蔬菜、 香料及调味品的高剂量电子束辐照灭菌的应用基本进入商业化生产和 应用，对于冷、鲜动物源性食品电子束灭菌保鲜研究以及有害化学残留 物的电子束辐照降解研究，国内外学者也作了有益探索。大量研究结果 证实：电子束辐照在杀灭食品中害虫、腐败微生物及致病菌污染方面具 有独特的技术优势和显著的效果( 顾可飞等，2 0 0 8 ) 。 。 1 2 1 控制病虫害，减少粮食损失 危害食品和农产品的害虫包括仓储害虫、检疫性害虫及寄生虫。据 联合国粮农组织估计，全世界每年因病虫害而损失的粮食约占粮食总产 量的五分之一，其中因病害损失1 0 ，因虫害损失1 4 。大量研究结果 表明害虫对射线的敏感性远低于微生物，中等剂量( 0 5k g y ) 辐照足以 控制侵入稻米、玉米、小麦和豆类的害虫，3 5k g y 辐照即可杀灭其微 生物，且对这些农产品的质量和加工品质没有影响，防虫、防霉、防腐 效果显著，对减少粮食损失意义重大( 单张生等，2 0 0 1 ；谭华业等，2 0 0 5 ) 。 国外利用电子束辐照处理粮食比较成功，商业化程度较高。h a y a s h i t 报道：用电子束辐照糙米、小麦、养麦，其效果与丫射线辐照一样，微 生物指标，细菌总数可以达到每克1 0 0 个以下，达到防霉防腐效果，且 对其粘度没有影响，也不引起淀粉的降解( h a y a s h it 等，1 9 9 7 ) 。s a r r i a s ja 等报道7 5k g y 和1 1k g y 目邑子束辐照能够分别对去壳大米和糙米上的 大肠菌、大肠杆菌( e c o l i ) 、腊状芽孢杆菌( ba c i l l u sc e r e u s ) 、还原 高能电子束辐照对草莓贮藏品质的影响 亚硫酸盐的梭菌属和真菌产生破坏作用( s a r f i a sja 等，2 0 0 3 ) 。我国利 用电子束辐照粮食的研究较少，呼玉山等研究了电子束辐照大米防霉技 术取得一定成果( 呼玉山等，1 9 9 9 ) 。 1 2 2 延缓果蔬后熟，延长保鲜期 果蔬采后仍然是“活 的有机体，能够进行各种生理代谢活动，消 耗能量和营养成分，使果蔬变色、变味、失水干缩、甚至腐烂变质。利 用电子束辐照新鲜果蔬，可以抑制呼吸代谢相关酶活性，降低呼吸作用， 有效推迟成熟、延长保鲜期。一些蔬菜，如马铃薯、洋葱、生姜、大蒜 等存在较短的生理休眠期，在此期间即使给予适宜的生长条件也不会发 芽，生理休眠期过后便开始发芽，消耗自身养分，品质迅速下降。对这 类蔬菜在其生理休眠期结束之前进行低剂量( 0 0 仙0 8k g y ) 的电子束 辐照就可达到显著抑芽效果。此外，电子束辐照还可有效延缓新鲜蘑菇 开伞时间，防止子实体老化褐变。低剂量电子束辐照新鲜荔枝，可以推 迟成熟5 - 7 d ( 丘泉发等，1 9 8 9 ) 。0 1 - - 2k g y 电子束辐照草莓，可降低草 莓呼吸强度，显著延长草莓保鲜时间( y ul 等，1 9 9 5 ) 。1 0 下1 1 5 k g y 电子束辐照可使哈密瓜贮藏1 2 d ，果实品质良好( c a s t e l l p e r e ze 等， 2 0 0 4 ) 。m o r e n om 等用1 0k c , y 电子束辐照可使芒果在1 2 c 下品质保持 最佳状态达2 1 d ( m o r e n om 等，2 0 0 6 ) 。1 0k g y 电子束辐照低密度p e 膜( l d p e ) 包装的生菜心取得较好的保鲜效果( h a nj 等，2 0 0 4 ) 。电 子束辐照对双孢菇( a g a r i c u sb i s p o i u s ) 切片的保鲜效果非常乐观 ( k o o r a p a t ia 等，2 0 0 4 ) 。 1 2 3 保障食品安全，预防食源性疾病的发生 随着由致病微生物、农药、兽药等农产品中有害物质的残留所引起 的食源性疾病的频繁发生，食品卫生安全已成为目前人类普遍关注的焦 点问题( 杨宗渠等，2 0 0 3 ) 。近年来，科学家发现电子束辐照技术在食 品安全控制中有着巨大的发展潜力。 l u c h s i n g e rse 等报道1 5 3 8 5k g y 电子束辐照可以有效杀灭冷鲜肉 中的大肠杆菌和沙门氏菌( l u c h s i n g e rse 等，1 9 9 6 ) 。m o o h al 对感染4 种病毒的碎猪肉进行电子束辐照，4 4 5 2 4k g y 的辐照可使病毒完全失 活( m o o h al 等，1 9 9 6 ) 。t a r t err 建议李斯特菌的电子束辐照灭菌工 l o 山东农业大学硕士论文 艺剂量为4 5k g y ( t a r t err 等，1 9 9 6 ) 。林音等对1 8 8 个辐照过的调味 品进行检验，发现6k g y 辐照可以使调味品和脱水蔬菜中的大肠菌群最 可能数( m p n ) 达到国家卫生标准的要求( 林音等，2 0 0 1 ) 。h u a n gs 等认为2 5k g y 电子束辐照对冷冻贮藏液体蛋黄的物理、化学及功能性指 标无显著影响( h u a n gs 等，1 9 9 7 ) 。 研究者发现电子束辐照对食品中化学残留污染物有一定降解作用， 对降解农药残留、消除进出口贸易中的“绿色壁垒”有重要意义。清华 大学对盐酸克伦特罗、呋喃唑酮、呋喃妥因以及一些代谢产物水溶液进 行电子束辐照，发现电子束辐照对这些物质的降解有一定效果( 宋莉晖 等，2 0 0 5 ；杨成对等，2 0 0 5 ；杨成对等，2 0 0 7 ) 。电子束辐照对水产品 中残留氯霉素以及水中残留的氯化有机物均有降解效果( 施惠栋等， 2 0 0 3 ；崔登来等，2 0 0 3 ；宋卫华等，2 0 0 1 ) 。 1 3 草莓保鲜的研究进展 草莓( f r a g a r i a a n a n a s s ad u c h ) 属蔷薇科草莓属多年生宿根性草本 植物，果实系浆果，色泽鲜艳，果肉细嫩，汁液丰富，香味浓郁，含有 f e 、p 、c a 、谷氨酸、核黄素、v c 和1 4 种人体所需的氨基酸，其中v c 含量颇丰，约5 0 1 6 0m g 1 0 0 9 ，比西红柿高3 - 5 倍，比柑桔高1 0 2 0 倍，冠有“水果皇后”的美誉，食用品质及营养价值非常高( 张福星等， 2 0 0 0 ；陈学红等，2 0 0 8 ) 。草莓还有清火解热、生津止渴、利尿止泻等 药理作用和治病、防病、抗癌等食疗功效( 黄斌，1 9 9 4