辐射食品常识.doc

辐照量单位与剂量测量（一）放射性强度与放射性比度1、放射性强度又称放射性活度，是度量放射性强弱的物理量。曾采用的单位有：（1） 居里（Curie简写Ci）若放射性同位素每秒有3.71010次核衰变，则它的放射性强度为1居里（Ci）。（2） 贝可勒尔（Becqurel，简称贝可Bq）1贝可表示放射性同位素每秒有一个原子核衰变。（3） 克镭当量放射射线的放射性同位素（即辐射源）和1克镭（密封在0.5mm厚铂滤片内）在同样条件下所起的电离作用相等时，其放射性强度就称为1克镭当量。2、放射性比度 将一个化合物或元素中的放射性同位素的浓度称为放射性比度，也用以表示单位数量的物质的放射性强度。（二）照射量照射量（Exposure）是用来度量X射线或射线在空气中电离能力的物理量。使用的单位有：（1） 伦琴（Roentgen，简写R）（2） SI库仑/千克（Ckg-1）（三）吸收剂量1、吸收剂量单位（1） 吸收剂量被照射物质所吸收的射线的能量称为吸收剂量，其单位有：（1） 拉德（rad）：每克物质吸收100尔格的能量（2） 戈瑞（Gray，简称Gy）：每kg物质吸收1焦耳的能量。换算关系：1 GY =100 rad1kGY = 0.1 mrad = 1 KW.S/kg（2）剂量率是指单位质量被照射物质在单位时间内所吸收的能量。（3）剂量当量是用来度量不同类型的辐照所引起的不同的生物学效应，其单位为希（沃特）（Sv）。（4）剂量当量率是指单位时间内的剂量当量，单位为Svs-1或Svh-1。2、吸收剂量测量（1） 国家基准-采用Frickle剂量计（硫酸亚铁剂量计）（2） 国家传递标准剂量测量体系-丙氨酸/ESR剂量计（属自由基型固体剂量计），硫酸铈-亚铈剂量计，重铬酸钾（银）-高氯酸剂量计，重铬酸银剂量计等（3）常规剂量计-无色透明或红色有机玻璃片（聚甲基丙烯酸甲酯），三醋酸纤维素，基质为尼龙或PVC的含有隐色染料的辐照显色薄膜等国内外食品辐照的进展（一） 国外1896年-明克（Minck）经实验证实X-射线对原生虫有致死作用。1921年-斯彻瓦特日（Schwatz）使用X-射线杀死肉中的旋毛虫（Trichinella Spiralis）并获得美国专利。1930年-乌斯特（Wst）证实所有食品包装在密封金属罐中，再用强力伦琴射线照射可杀灭所有细菌，并获得法国专利。第二次世界大战结束后-随着放射性同位素的大量应用和电子加速器等机械辐射源的问世，促进了射线处理食品的发展。1953年-艾森豪威尔（Eisehower）促使美国军方深入研究食品辐照。1957年-美国军方负责，为期5年的辐照食品研究计划启动，投入了大量人力、物力。1960年-在美国军队开始试用辐照食品。1963年-在美国军方Natick实验室举行首次辐照食品国际会议。1965年-加拿大建立起世界最大的马铃薯辐照工厂。1970年-FAO/IAEA/WHO的专家在日内瓦会议上确立食品辐照领域的国际计划（IFIP）。1976年-联合国粮农组织认为五种辐照产品（即马铃薯、小麦、鸡肉、木瓜和草莓）是绝对安全的。1978年-世界用于辐照消毒灭菌的60Co工厂有80家（其中60家用于医疗消毒）。1980年-FAO/IAEA/WHO的会议认为，受辐照食品平均吸收剂量10千戈瑞（kGy）及以下，没有毒性危害，无必要再进行毒性试验。 1988年-世界用于辐照消毒灭菌的60Co工厂发展到182家，全世界辐照食品产量约50万吨。1997年以后-WHO进一步废除10 kGy的上限量，国际食品法规委员会（CAC）相继提出辐照食品的通用标准及法规，（二） 国内1958年-开始食品辐照研究工作。七十年代中期-国内多个地区相继进行辐照保藏食品的研究，辐照品种有肉类、水产品、水果、干果、蔬菜、粮食、蛋类等。八十年代-食品辐照已进入一定规模的生产阶段九十年代初-我国建成辐照装置近150多台，其中设计装机能量1.111016贝可以上的装置超过50座。1984年1997年-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。我国食品辐照不仅用于保藏、防疫、医疗等目的，而且已用于提高产品质量等加工目的。食品辐照的意义及其特点（一） 基本概念食品辐照是指利用射线照射食品（包括原材料），延迟新鲜食物某些生理过程（发芽和成熟）的发展，或对食品进行杀虫、消毒、杀菌、防霉等处理，达到延长保藏时间，稳定、提高食品质量目的的操作过程。（二） 技术特点1、 可以在常温或低温下进行，处理过程食品温升很小，有利于维持食品的质量；2、 射线（如射线）的穿透力强，可以在包装下及不解冻情况下辐照食品，杀灭深藏在食品内部的害虫、寄生虫和微生物；3、 辐照过的食品不会留下任何残留物；4、 和食品冷冻保藏等方法相比，辐照保藏方法能节约能源；5、 可以改进某些食品的工艺和质量；6、 需要较大投资及专门设备来产生辐射线（辐射源）并提供安全防护措施，保证辐射线不泄露；7、 对不同产品及不同辐照目的要选择控制好合适的辐照剂量，才能获得最佳的经济效应和社会效益。8、 辐照食品标签上要加以标注。辐射源与食品辐照装置（一）辐射源1、放射性同位素（1） 钴-60（60Co）辐射源（2） 铯-137（137Cs）辐射源2、电子加速器是用电磁场使电子获得较高能量，将电能转变成射线（高能电子射线，X射线）的装置。（1）电子射线电子射线又称电子流、电子束，其能量越高，穿透能力就越强。电子加速器的电子密度大，电子束（射线）射程短，穿透能力差，一般适用于食品表层的辐照。（2）X射线加速器产生的高能电子打击在重金属靶子上会产生能量从零到入射电子能量的X射线。（二）防护设备常用于防护设备的材料有：1、 铅-铅容器可以用来储存辐射源 2、 钢材-容器和设备的结构骨架3、 铁-用于制作防护门，铁钩和盖板等。4、 水-将辐射源（如60Co、137Cs等）储存在深井内5、 混凝土墙-既是建筑结构又是屏蔽物（三）输送与安全系统工业用食品辐照装置是以辐射源为核心，并配有严格的安全防护设施和自动输送、报警系统。所有的运转设备、自动控制、报警与安全系统必须组合得极其严密。食品辐照的物理学效应（一） 射线和射线与物质的作用1、 光子2、 光电子3、 康普顿散射（二）电子射线的作用1、 库仑散射2、 轫致辐射3、 契连科夫（Cerenkov）效应食品辐照的化学效应（一）水纯水辐照的化学效应应可概括为：（二） 蛋白质和酶1、 导致某些蛋白质中二硫键、氢键、盐键和醚键等的断裂2、 促使蛋白质的一级结构发生变化3、 发生脱氨基作用、脱羧作用和氧化作用4、 蛋白质水溶液经射线照射会发生辐照交联5、 多数食品酶对辐射效果有很大的阻力，有助于酶制剂的辐照处理。（三）糖类1、 纯态糖类经辐照后发现有明显的降解作用和辐解产物形成2、 混合物的降解效应通常比单个组分的辐解效应小。（四）脂类主要是辐照诱导自氧化产物和非氧化的辐照产物，因而饱和脂肪酸比较稳定，不饱和脂肪酸容易氧化，出现脱羧、氢化、脱氨等作用。 （五）维生素1、 脂溶性维生素（1） 最敏感：维生素A和E（2） 稳定：维生素D2、 水溶性维生素（1）最敏感：维生素B1和C维生素辐照损失数量受剂量、温度、氧气存在与食品类型等影响。一般来说，在无氧或低温条件下辐照可减少食品中任何维生素的损失。（六）食品包装材料辐照巴氏灭菌条件下（1030kGy），所有用于包装食品的薄膜的性质基本上未受到影响，对食品安全也未构成危害。食品辐照的生物学效应用和辐射线达到各种生物效应所必需的剂量(5)（一）微生物辐照保藏主要是直接控制或杀灭食品中的腐败性微生物及致病微生物。电离辐射杀灭微生物一般以杀灭90微生物所需的剂量（Gy）来表示，即残存微生物数下降到原菌数10时所需用的Gy剂量，并用D10值来表示。1、细菌2、酵母与霉菌3、病毒（二）虫类1、昆虫2、寄生虫（三）果蔬1、 抑制呼吸高峰2、 改变果蔬中的化学成分3、 影响新鲜蔬菜代谢反应4、 抑制发芽辐照食品的安全性（一） 安全性试验和评价涉及的学科领域1、 毒理学2、 营养学3、 微生物学（二） 结论1、 世界卫生组织（WHO）（1） 辐照不会导致对人类健康有不利影响的食品成分的毒性变化；（2） 辐照食品不会增加微生物学的危害；（3） 辐照食品不会导致人们营养供给的损失2、 联合国粮农组织、国际原子能机构与世界卫生组织联席会议在正常的辐照剂量下进行辐照的食品是安全的卫生部：应用规定剂量辐照的食品是安全的新华网北京月日电被辐照过的食品是否有害？为何要求食品包装上加贴辐照食品标识？针对这些问题，卫生部食品安全综合协调与卫生监督局食品安全评估预警处处长李泰然日指出，应用规定剂量辐照的食品是安全的。 李泰然说，世界各国和国际组织经过数十年的辐照食品安全性试验表明，食用辐照食品对生长、繁殖、寿命无不良影响，且无致癌、致畸、致突变性。至今尚未发现因辐照产生的有害物质。 联合国粮农组织、国际原子能机构、世界卫生组织共同组成的国际食品辐照卫生安全评价联合专家委员会于年宣布，用千戈瑞（辐射吸收剂量单位）以下剂量辐照的食品不会有放射性残留的感生放射性，辐照后营养成分和营养价值与其他加工方法没有区别，因此是安全的，今后可不再进行毒理学评价试验。 据介绍，中国早在上世纪年代就开始在食品加工处理中应用辐照技术，较早广泛使用的就是调料包，因为如果不经过辐照处理，其中的微生物指标很难达标，更不能长期储存。 根据卫生部年公布的辐照食品卫生管理办法，辐照食品在包装上必须贴有卫生部统一制定的辐照食品标识。同时，从事食品辐照加工的单位必须取得食品卫生许可、具备的条件、新研制辐照食品品种的审批、包装和说明书等内容。 李泰然说，之所以要求加贴标识，是由于对食品进行辐照不属于食品常规生产加工过程的内容，不同食品和辐照剂量要满足具体标准的要求或者要经过特殊批准方可使用。另外，有的消费者不认可被辐照过的食品，而且辐照还可能被不法分子用于处理腐败变质或不符合质量安全标准的食品，因此，从便于监督管理和信息透明的角度考虑，要求在辐照过的食品上加贴特殊标识，以与未经辐照的食品示以区别。 相关专家还指出，辐照食品安全的前提是，食品品种、辐照剂量符合标准。因此，相关部门应依据安全评估标准加强监管和执法力度，以确保食品安全。 另据了解，在近期清理食品卫生配套规章过程中，卫生部已将辐照食品卫生管理办法列入修订计划，废除其中与食品安全法不一致的内容，明确辐照食品风险评估制度。同时，将进一步完善辐照食品安全相关标准。辐射加工剂量单位基本知识在辐射加工过程中，受照物质吸收多少能量，用吸收剂量描述。吸收剂量定义为受照物质单位质量所吸收的能量，国际单位定义为戈瑞（Gy），1戈瑞表示1千克（Kg）物质吸收1焦耳（J）能量，1 Gy1 J/ Kg。习惯上常用拉特（rad）表示，1拉特表示1克（g）物质吸收100尔格（erg）能量，1rad=100erg/g。所以，1 Gy =100rad。辐射加工中常用千戈瑞（KGy）和兆拉特（Mrad）表示吸收剂量：10 KGy1 Mrad。钴60辐照灭菌中药粉末合法吗？若辐照时应用多少剂量为宜？一、 什么是60Co辐照 不当的辐照会对食品的颜色、味道、营养产生一些副作用，比如脱色、有臭味、破坏一些营养成分，辐照残留也对人的健康存在安全隐患。有资料报道用照射过的食品饲养动物（如小鼠）可引起肿瘤。二、辐照60Co在食品中的应用。 2004年2006年的两年时间内，我国出口食品先后10次被欧盟通报存在有非法辐照问题。三、60Co辐照中药存在安全隐患1、成分影响 各个国家之间，对允许的剂量标准有不同看法。但是对于辐解产物的出现都是肯定的，有的已经肯定辐解产物的有毒性，有的还再研究中。相对于西药，中药辐解产物的研究还没有系统的进行过，所以中药辐照应该慎重对待。2、疗效影响 有报道，用1O kGy剂量辐射中药秦艽，发现对其镇痛、降压等药理作用无影响，但其抗炎作用基本消失。当辐射剂量降低至5kGy时，其抗炎作用无明显改变 。等等。3、外观影响 据报道辐照灭菌会使某些样品的颜色改变（往往加深），如盐酸麻黄碱和盐酸青藤碱，变色比较明显。4、对包装的影响 有文献报道，在进行铝箔PVC复合压板包装的胶囊药品辐照应用中，剂量超过8kGy后，PVC颜色变黄。四、目前我国中药辐照灭菌的突出问题1、辐照剂量严重超标 美国药典规定高剂量有效灭菌为25kGy，中剂量为1 kGy，低剂量为02O4kGy。我国卫生部的标准规定辐照中药最高耐受剂量为：散剂、片剂3 kGy；丸剂5kGy；中药原料粉6kGy。 由于中药原材料种类多，药材前处理操作复杂，费时、费人、成本较高，很多企业往往在这个环节上出问题，致使微生物含量严重超标，有时多达几百万。辐照厂家为了商业利益，就加大辐照剂量，有时辐照吸收剂量高达几十个kGy。2、辐照对象随意增加 近几年许多报批审验新药及其他品种中成药大多采用辐照灭菌，但其并不全是允许辐射的中药品种，也未见有经60Co辐照后有效成分及安全试验材料。3、包装材料有所不适 辐照对某些中药的内包装材料有一定影响，如辐照可以引起含氯的高分子材料的降解、脱落，从而向中药扩散。4、重复辐照 目前药品的重复辐照情况比较突出。很多药材辐照后，药厂回去菌检不合格就回来重照，或者制成成药后再拿来辐照。5、操作混乱 卫生部的标准规定，中药的送照单位应向辐照单位提供标明生产厂、剂型、辐照前（初始）含菌量、要求的含菌量等。实际上药厂和辐照单位都没有按照要求去做。6、鉴别方法落后 中药辐照灭菌在我国已广泛应用，但如何鉴别中药是否被辐照过?若已辐照，其辐照加工的吸收剂量是多少?但是至今国内外还没有一个被认可的鉴别辐照中药的法规或标准。7、无政府状态 当前我国的中药辐照杀菌处于“无政府状态”。制药厂家和辐照中心为了本身的利益进行商业化生产，很多工作如质量评价，辐照产物分析等都没有深入研究，势必影响患者的用药安全。8、无法可循 中药辐照灭菌至今既无卫生标准，又无工艺标准。当前中药辐照灭菌全国各辐照中心各搞一套，既无国家标准，也无行业标准。详情请/电子辐照杀菌的原理电子与物质的相互作用。电子作用在被处理的材料中产生电离或者激发，释放出轨道电子，形成自由基等改变原来的分子结构。自由基或者其他激活态基团能构成新的分子形式。真正的作用在于破坏化学键的同时伴随生成新的化学反应，有机物分解或者原子错位等。作为一种加工过程，电子束处理的基本效应是引起物理效应，以及化学结构的变化。国内外现状和发展趋势 在上世纪六十年代，国际上尤其是美国等发达国家的辐射加工产业就进入了快速发展期，但是由于对食品和农副产品在辐照后的安全性积累的数据较少，时间也较短，加上公众对于核的畏惧心理，对食品和农副产品的辐照加工一度减少并受到限制。但是七十年代末期，尤其是进入八十年代后，经过长期的研究和数据积累，食品和农副产品的辐照加工的安全性得到了科学的确认，“辐照食品安全性联合专家委员会”，于1980年正式向全世界提出：“任何食物收到10kgy以下照射量的辐照，都不会因辐照引起毒性危害。因此，用辐照方法处理的食物是安全卫生的，不再需要进行毒理学方面的检验，同时在营养学和微生物学上也是安全的”。1997年，该委员会高剂量研究小组宣告超过10kgy高剂量辐射也是安全的。这些结论极大的推动了世界各国辐照产业的发展，现在已被国际上接受。中国也早在1958年就进行了辐照土豆的人体实验，后来在国家科委和卫生部的组织领导下，“五五”期间进行了多项动物实验，包括终生和传代实验；“六五”期间进行了400余人的人体试食实验。并制定了七项辐照食品卫生标准；“八五”期间，又在前者基础上进行了如下： 1.辐照食品类别标准的制定（粮食类，果蔬类，熟肉类，冷冻畜禽类，干果果脯，调味品 2.辐照食品鉴别方法的研究。1997年6月正式颁布了六大类七大项辐照食品的国家标准。辐照熟畜禽肉类卫生标准GB14891.1-1997辐照干果、果脯类卫生标准GB14891.3-1997辐照香辛料类卫生标准GB14891.4-1997辐照新鲜水果、蔬菜类卫生标准GB14891.5-1997辐照冷冻包装畜禽肉类卫生标准GB14891.7-1997辐照豆类、谷类及其制品卫生标准GB14891.8-1997苹果辐照保鲜工艺GB/T8527.1-2001（工艺剂量：苹果辐照处理的最低有效剂量为0.25kgy，最高耐受计量为：0.80kgy。保鲜期：经辐照处理的苹果在05摄氏度冷藏储存条件下保质期为6-9个月。产品不允许重复辐射）辐照食品通用技术要求GB/T1852-2001辐照装置和管理GB/T 18524辐照猪肉卫生标准GB/T14891.6-94 北美，欧洲的辐照加工应用已经十分广泛，亚洲，南美洲甚至非洲都相继有不少装置投入使用。年产值数千亿美元。如美国九十年代中期产值已经超过两千亿美元，为核电（730亿美元）的3.5倍，占美国GDP的3.9%，并创造约370万个就业岗位，是核电的9.3倍。近几年来，辐射加工技术在配方，抗氧化剂，交联机理，性能检测等方面的研究正向更深，更宽的方向发展，在材料科学，生命科学，生物工程，环境保护，营养学，医疗科学，电子工程，航空航天，地址。石油化工等方面已取得重要成果。因此辐射加工技术正在突破传统的应用格局，向科技前沿和生产广度渗透，形成许多新的应用领域。 我国辐射加工产业具有较好的技术基础。近几十年来，在改革开放大环境影响下，产业化进程发展较快，年平均以20%的速度增长。目前投入使用的电子加速器生产线约50多条，束功率达2830KW，加上钴源装置，年加工物品超过70亿元产值，在国民经济中占有一席之地。其中，辐照食品方面，1999年辐照量已达8.6万吨，2002年辐照量已超过10万吨，居世界首位。消费者对辐照食品接受性良好，80%以上的被调查者都乐于接受。然而，与发达国家相比，我国的辐射加工产业差距明显，主要是产品品种少，产业规模小，许多重要产业领域尚属空白，不适应市场需求。 改革开放以来，核技术在工业，农业，医学等各领域的应用都有较大的发展。目前，我国从事核应用技术开发和生产的企事业单位有360多家，产业规模达到年总产值150多亿元。进入90年代以来，工业用电子加速器、工业钴源的实际装源量的年均增长速度维持在20%以上，是世界上发展最快的国家之一。核技术的应用开发取得一批重要成果，核技术应用的产业化进程明显加快。海关集装箱电子束检测系统，信件电子束灭菌装置等一批装置研制成功，为打击走私和反恐活动提供了新型有效的技术手段。核技术在我国农业的各领域得到了广泛应用。核技术在我国农业的各领域得到了广泛应用，取得了卓越成就，创造了巨大的经济，社会与生态效益。我国有近400家医院拥有电子直线加速器，核医学得到普及和推广，为提高人民健康水平做出了积极贡献。 首先进入工业化食品辐照应用的是薯干酒（加速陈化，脱色，增香），它在一个时期内享誉四川省，并于1988年送国际食品大会品尝。批量大的辐照食品应属大蒜（抑制发芽），1985年河南省首次将辐照大蒜打入远洋市场。此外，在调味品，功能食品，保健食品，水产品的辐照都取得了很好的经济与社会效益。辐照食品产业化发展的重点： 1.辐照杀虫杀菌减少食源性疾病发生。据美国FDA反映，2001年8月到2002年1月的半年时间内，共扣留634批从我国进口的食品，原因分别是：杂质、农药残留、食品添加剂、色素、沙门氏菌、李斯特菌、黄曲霉菌污染。同时，出口日本，欧洲的茶叶、蘑菇、肉类也因为食品卫生问题遭退回。国内食品中毒事件也屡有发生。辐照杀菌减少食源性疾病发生大有可为。 2.进出口货物的辐照检疫。我国是世界进出口贸易大国，其中农副产品，食品，以及一些可能生虫，染菌的产品进口量约占1/3 ，数量达9000万吨，价值约450亿美元。在进出口检疫中采用辐照免疫技术对入境货物中微生物含量超标及携带有害生物货物进行辐照处理，可以有效减少或杀灭微生物和有害生物，避免境外传染病或严重疾病传入我国，危害人民健康；并且防止有害生物或外来物种的入侵，可能给我国带来环境和生态危机。对出境货物的辐照处理，不仅提高了货物的质量（如灭菌，延长保鲜期等），而且可以分解某些化学物质，打破国外贸易技术壁垒对我国外贸的封锁，促进我国进出口贸易。 3.中成药的辐照杀菌。中药是我国传统药物，疗效独特，副作用小，深受人民青睐，东南亚国家也大量应用。在中药配置过程中要采用药材生粉，大多含有营养物质，很容易滋生细菌，使中药质量达不到卫生标准。经过15年攻关，证明y辐照是可行的，电子束也应可以，因为两者作用机理一样。 4.粮食存储中的辐照杀虫。目前各粮库中的粮食，主要依靠定期熏蒸杀虫及杀虫，但日积月累其残留量不断增加，不仅造成残留污染，直接危害人民健康。同时操作人员也深受其害，而且有的虫类已只剩抗药性等问题。我国是农业大国，迫切需要解决此类问题。 5.在食品辐照中，用电子束杀虫灭菌要比用y辐照更具优越性，除了人们共知的，电子束定向性好，功率密度高，灭菌速度快，灭菌时间短，产品的氧化效应小，材料性能退化小等特点外，电子束还可以加工冷冻食品。由于通常的辐照剂量不能使肉的酶失活（酶的失活剂量可达100kGy），肉类的高剂量辐照会使产品产生异味，目前防止异味的最好方法是在冷冻温度-30到-80摄氏度下辐照。在冰冻时，水中的自由基流动减少，可以防止自由基与肉类成分的相互反应。由于电子束功率密度高，灭菌速度快，辐照时间短，冷冻产品不会化冻。电子束的穿透深度不如y射线，更适合于小包装熟食，鲜肉和鲜禽肉品德辐射加工。目前，超市和自选商场的快速发展促使小包装视频需要量激增。预冷肉从营养，保质期，使用方便上明显优于热气鲜猪肉和冷冻肉，但一般真空包装的保质期只有5-7天，不能满足超市和自选商场的要求。真空包装预冷肉经2-3kGy的辐照处理，保质期可以延长到20-30天，而且可以有效的杀灭肉类中的各种寄生虫和肠道致病菌，使消费者真正吃到“放心肉” 。电子束辐射加工参数或工艺要求主要有四个因素：剂量、穿透能力、加工效率和生产能力。如何计算和考虑电子束所形成的剂量场，这是在电子束辐射加工中的一个重要问题。在电子加速器中电子束一般用电子的能量和束流强度来描述。在辐射加工中要计算被束流辐照材料的吸收的能量（剂量），这个能量等于每个粒子损失的平均能量乘以粒子总数。电子通过被照物质时平均的能量损失取决于电子的初始能量和被照物质的成分，以及被照特质的多少。电子总数又正比于电子束的流强和照射时间，因而在辐射加工中，吸收电子的剂量可以通过测定束流参数（能量、流强、扫描宽度），再考虑到材料的情况，就可以计算材料的吸收剂量，通过控制束流参数就可以控制剂量和加工工艺过程。 一般用平均剂量，它是指被物质所吸收的总的能量除以他的质量。剂量的单位用“拉德（rad）”表示。目前通用的是“戈瑞（Gy）”表示。拉德，是指每克物质吸收100尔格的能量称为一拉德。而戈瑞的定义是指每kg物质吸收一焦耳的能量称为一戈瑞。加工效率 辐射加工所追求的目标是电子束加工时具有最高的效率和最低的成本。其表现为电子束能量最大程度的被辐照物品吸收，而且剂量水平在被处理物品的任何部分尽可能的一致，并且几乎没有超剂量和浪费能量。电子束加工效率受到被辐照物品体积的大小和形状，以及工艺的影响。在选择电子束辐射加工工艺时，为获得最大的效果要考虑以下两个因素：首先是在被处理物品区域中的束流分配情况；其次是穿过被处理物品厚度时束流被吸收情况。 电子束的任何部分如没有辐照到被处理物品，就是一种浪费。同样穿过处理物品而没被吸收这也是一种浪费。因此全部电子束利用效率可分为两个部分。一种是A 区域处理效率，另外一种是B吸收效率。A 电子束由窗口穿出时其截面几乎是一个圆形，根据加速器种类和型号的不同，圆形的直径从一毫米到几个厘米不等。不论其形状和大小，在电子束中心位置辐射最强，强度向圆外逐渐减弱。B 电子束在扫描器中快速前后移动（偏斜），为电子束在被处理物品上有稳定的照射提供了保证。在实际运行中，一般扫描束有足够的频率（超过200周/秒），这样产生的束流在其截断面上强度分布才被认为是稳定的这种技术在采用绝缘芯变压器（1CT）时，所产生的单能电子束的更加有效。横向剂量分布除边界上有轻微损失外都是均匀的。吸收效率 在确定物体的吸收效率时必须考虑到不同厚度尺寸的物体所吸收的剂量不同。吸收效率对于单面物体处理大约是50%，对于两面处理大约是65-70%。两面处理不但增加了穿透能力近2.5倍，而且也增加了吸收效率。所以对一个不规则的物体，必须考虑其几何形状和对电子束吸收的性能，以选择最佳的处理工艺。在用柔性的传送带或金属网连续处理物体时，通常将各个物体连在一起。这种方法对于厚度大大小于电子射程的物体是非常理想的，其吸收效率接近100%，电子束从第一层穿过而被浪费的现在都被另一层吸收，以达到高效和经济性。一般对于任何一项处理，准确的估计全部电子束的利用率要认真的进行实验和研究。生产能力 与剂量、效率因素一起，生产能力影响着必要的电子束输出功率。对于任何一个选定的加工，所给定的电子束加工系统就决定了其生产能力。在多数情况下，电子束最小能量是由被处理产品的自然属性和处理所用的工艺决定的。对于电子束加工系统的生产能力可以有两种计算方法：A 体积率。电子束加工系统的输出功率可以用千瓦表示，电子束的能量用兆伏表示，束流用毫安表示。这样一个具有连续束流100mA输出的1兆伏加速器系统就是100千瓦的电子束流。对于一个有一千瓦的输出功率加速器来说，可以转换成360kg的物体一小时其体积所接受的剂量是10kGy，假定吸收率是100%，真实的吸收率小于100%，这样对于给定的条件为了得到生产能力的计算公式：生产能力（千克/小时）= （功率（千瓦）/剂量（Mrad）*吸收效率B 表面积率 。 当电子射线可以穿透被处理物品最厚的部分时，我们只考虑表面接受的剂量，参考下面公式：生产能力（平方米/分）=K*（束流（毫安）/剂量（Mrad）*面积效率K：表面积率 辐照加速器主要是由行波加速管，栅控电子枪、束流扫描磁铁及扇形扁真空管、波导系统、束下传输系统、微波功率源系统、束流聚焦系统、控制系统以及安全防护联锁系统等组成，辐照装置选择直立式结构。加速器主体及其速调管、调制器（部分）、电子枪电源位于有良好辐射屏蔽的加速器室内，加速器室下方是辐照加工室，辐照加工室装有自动传送辐照食品的传送装置，扫描磁铁及扇形真空室等。电子束在加速器管中被加速后垂直引出至辐照加工室，然后电子束依次经过束流变压器、扫描磁铁、扇形真空室，束流被扫描磁铁扫成扇形后穿过钛窗照射食品等物品。该设备所有电源（如调制器、电子枪高压电源（部分）、真空泵电源、速调管聚焦电源、加速器聚焦电源、扫描电源等）置于加速器室的隔壁电源间，控制室位于加速器室的另一侧隔壁。1.食品辐照的优越性食品辐照是利用射线对食品进行辐照，它可以延迟新鲜食物的某些生理过程（发芽和成熟）的发展，或者对食品进行杀虫，消毒，灭菌，防霉等处理，达到延长保藏时间，稳定，提高食品质量的目的。长期以来，人类采用干燥、腌制、冷藏与冷冻、高温蒸煮、真空、熏制，以及化学防腐剂等方法保存食品，取得良好效果，但也存在不少问题。上述保存方法的共同缺点是能耗大，灭菌不彻底，化学药剂和添加剂的残留导致食品品质改变，以及污染环境，且不易保鲜。例如：多数食品的病原性细菌，在10摄氏度以上繁殖，在0摄氏度或冷冻下仍能存活数年。所以说，冷冻保藏不能灭菌，只能降低细菌的繁殖速度，一旦条件允许，就能很快繁殖起来。罐储藏加工以80摄氏度短时间巴氏消毒，病原性细菌仍能生长；药剂处理，多数情况只对食品表面的杀菌有效。因此，在新鲜食品和冷冻食品的状况下。要杀死食品中心部位的病原性细菌，在全部杀灭的方法中，最适合的方法就是辐照法。 食品辐照保鲜已经成为一个相当有吸引力的食物储藏技术。食品辐照保鲜技术与非核技术相比，具有以下特点：1.1 节约能源 据国际原子能机构（IAEA）统计每吨冷藏食品能耗为3.2*108 J。 热杀菌法能耗1.1*109 J ，而辐照法仅为2.2*107J 。后者要比常规方法节能十几倍到几十倍。1.2 具有保鲜能力 常规方法保存后的食品，已丧失其原有的色香味，而辐照方法属于冷加工，可以在常温或者低温下进行，在食品辐照过程中一般温升很小。根据吸收剂量定义及食品的热容量可以算出，对大多数蔬菜，水果保鲜所需剂量为0.1-1kGy，在辐照中通常温升最高不超过1摄氏度。辐照的这种冷加工特色，可使食品保持其原有的色香味，因而具有很强的竞争力。1.3 穿透力强 电离辐射具有较强的穿透力，以鈷-60的y射线为例，其在水中的半减弱层为11cm水层，因而可以在包装下以及不解冻情况下辐照食品，并深入到食品内部，杀灭隐藏很深的病菌，害虫，寄生虫和微生物，达到长期保存目的。辐照杀菌的这一特点还特别适用于那些无法加热、蒸煮、熏制的食品。1.4 安全卫生 食品辐照不需化学添加剂，不存在化学保存法带来的残留毒性，也不会产生感生放射性，不污染环境。辐照处理过的食品在密封条件下几乎可无限期保存。由于杀菌效果好，辐照食品特别适用于航天员、野外作业人员，以及特护病人，作为无菌食品食用。1.5 改善食品品质 例如：经辐照后的酒可加速其醇化过程，增加香味；辐照过的牛肉鲜嫩可口；辐照过的大豆易于消化吸收；脱水食品经辐照后烹饪时间缩短；辐照面粉可改进其烘烤质量等。1.6 操作简便，易于实现自动化 一座设计合理的食品辐照设施，只要严格遵守工艺规范、操作就相当简便。操作人员只要根据辐照要求确定工艺参数，将食品由传输系统送入辐照区，经一定时间辐照后即可得到符合要求、可长期保存的食品，整个操作可用微机控制，高度自动化。2.辐照食品的安全性 食品辐照技术受到世界各国的高度重视。早在本世纪40年代，就开始了食品辐照的研究，其重点放在辐照食品的安全性方面。例如：美国一份研究鸡肉辐照保存的报告长达10328页，研究中耗费鸡肉136000kg，使用实验大小老鼠1万只，这充分说明了科学家对辐照食品安全性的高度重视。经过长期研究与实际资料积累，国际原子能机构和世界卫生组织正式阐明：“食品辐照不是一种添加剂，而是一种物理学加工方法。任何食品当其总体平均吸收剂量不超过10kGy时，没有毒理学危险，不需要做毒理学试验，同时在营养学和微生物学上也是安全的。”这个结论已经为世界食品法规委员会认可，因而10kGy剂量被称为“国际安全线”。国际安全线的确立，大大推动了世界各国辐照食品的研究和商业化进程。现已有38个国家共批准了60种辐照食品。美国食品与药品管理局（FDA）于1986年4月批准了新鲜水果和蔬菜的辐照剂量标准为1kGy。我国也批准了辐照土豆、洋葱、稻谷、大豆、酒、香肠、蘑菇等食品可以投放市场。辐照食品的安全性可以从以下几个方面分析：2.1 放射性的安全性 可以想到，太阳光和X射线都是辐射。虽然过度的辐照可能带来危害，但是适量的辐照可以杀菌，治癌。食品的辐照也一样，辐射能杀死快速增长的虫害，腐败菌和病源菌，而对食品本身影响很小，因为他们的细胞是不倍增的。2.2 毒性的安全 早期的评论认为，从理论上讲，食品辐照中会产生特定的辐射分解产物，因为在辐照过程中会有少量的能量加进食品中去，从而引起辐射分解产物。实际上，在热加工中同样产生相同类型的分子，而且分子量更大，因为它加入的能量更大。美国农业部的结论是：没有理由要考虑辐照中产生特定的辐射分解产物。2.3 微生物的安全 食品中微生物分为3类：A 微生物：例如可产生发酵的酵母菌，使食品产生所要求的变化。B 腐败菌：使食品改变颜色，气味，质地，使其失去食品特有气味，但它不会引起疾病。C 病原体：包括入侵的有毒的细菌，病毒，及寄生虫等，它们能引起疾病。由于多次的辐照可能会引起微生物变种，从而产生抗辐射性。理论上说可能有这方面的风险，但几个主要的国际评论家认为，食品辐照不会产生新的病原体。2.4 饲料的研究 50年以来，已对上百种辐照过的动物饲料进行过研究。一系列的专家委员会，包括：JFAO（联合食品及农业组织），IAEA（国际原子能委员会），WHO（世界卫生组织），ICGFI（国际食品辐照顾问团）及FDA（美国食品与药品管理局）得出的结论是：在特定条件下食品的辐照是安全的。3.食品的辐照效应3.1 蔬菜水果类 食品辐照的目的主要是防止微生物的腐败作用，控制害虫感染及蔓延，抑制发芽，延迟成熟。蔬菜，水果在采摘后，其中大部分的生命活动仍未停止，但有一定的休眠期。过了休眠期生命活动又会重新活跃起来。日常生活中常见的土豆，洋葱等经过一段时间后就会发芽。土豆发芽后，会产生毒性很强的龙葵素而不能食用。洋葱一旦发芽，就由鳞茎抽出叶子，吸收营养物质并使洋葱腐烂。电离辐射可降低或抑制酶的活性，延缓甚至终止食品中的生命活动，达到长期保存的目的。以土豆为例，吸收0.1kGy的剂量后，常温保存300天，仍不发芽，而未经辐射处理的土豆，在常温下储存40天，发芽率达到100%，无法食用。 水果生长与收获的季节性很强，产地又比较集中，采收后仍是活得有机体，继续进行着一系列生理生化过程，很多营养成分被消耗掉。同时它们含有水分，糖分，维生素等营养物质，所以容易滋生腐败性微生物和昆虫。引起水果类腐败的微生物主要是霉菌，杀灭霉菌的剂量依照水果种类及储存期而定。生命活动期较短的水果如草莓，用较小的剂量即可停止其生理作用。0.1-4kGy的照射可使多种水果，蔬菜延迟成熟，减少腐烂。中美洲各国用250-350Gy对未成熟的香蕉照射，可使成熟期推迟16天。用250Gy照射芒果，使成熟期推迟16天。美国用2kGy或更高的剂量照射草莓，使草莓在5摄氏度下，延长货架时间5-8天。3.2 粮食类 造成粮食损耗的重要原因之一是昆虫的危害和霉菌活动导致的腐烂变质。杀虫的效果与辐照剂量有关，0.1-0.2kGy使昆虫不育，1kGy使昆虫几天内死亡，3-5kGy使昆虫立即死亡，抑制谷类霉菌的蔓延发展的辐照剂量为2-4kGy，小麦和面粉的杀虫剂量为0.2-0.75kGy，焙烤食品为1 kGy。3.3 禽类，畜肉及制品 辐照杀菌按其目的可分为三类： A 非深度杀菌。主要目的是抑制致腐微生物的生长繁殖，适用于鱼类、贝类等水产品的储存和运送过程中的保鲜。低剂量辐照鱼类通常结合低温（3摄氏度）储藏。不同鱼类有不同的剂量要求，如淡水鲈鱼，在1-2kGy剂量下，延长储藏期5-25天，大洋鲈鱼2.5kGy剂量下，延长储藏期18-20天，牡蛎在20kGy剂量下，延长储藏期几个月。 B 针对性杀菌。主要目的是杀灭畜禽、鲜肉、蛋品、水产品中的沙门氏菌。沙门氏菌是造成食物中毒的一个重要原因，它对热不灵敏，以致用加热方法不能将它全部杀灭。但沙门氏菌的辐射敏感性高，因而辐照杀菌效果良好。用1.5-10kGy的辐射剂量可以消灭或明显的减少李斯特单核细胞，沙门氏菌，葡萄状球菌以及其他事物细菌，病原体。如果大多数的产品接受了2.5kGy，那么99.9999+%的大肠杆菌，99.9%的沙门氏菌，99.999+%的葡萄状球菌细胞将被杀死。 C 灭菌。有2种食品要求灭菌而不是消毒。1是商业的灭菌食品，它要求在冷冻的情况下辐照，应用于对有严重免疫缺陷的病人消耗的。2 货架稳定性食品，即它们在室温下可以长期储存而不会变质。灭菌的目的是杀灭肉类及其制品中所有的微生物，使其数量下降1012倍，所需剂量范围为10-60kGy。这种无菌食品可供特殊用途使用，例如，有免疫缺陷的病人，野营者，宇航员，军人等。阿波罗17的宇航员在月球上吃得就是辐照过的火腿。辐照灭菌的牛排正用于宇航员消耗，辐射消毒的肉及肉制品在南非已经上市，并用于南非的军队。3.4 香辛料和调味料 天然香辛料容易生虫长霉，未经处理的香辛料，霉菌污染的数量平均104/克以上。传统的加热或熏蒸法不但有药物残留，且易导致香味挥发，甚至产生有害物质。辐照处理可避免引起上述不良效果，既能控制昆虫的侵害，又能减少微生物的数量，保证原料的质量。辐照剂量与原料初始微生物数量有关。10-15kGy剂量，辐照尼龙/聚乙烯包装的胡椒粉，五香粉，产品保藏6-10个月，未见生虫，霉烂，调味品色香味营养成分没有显著变化。3.5 果蔬的检疫处理 国际贸易法及各国的安全法规常要求对进口的果蔬进行安全处理（特别是热带和亚热带果蔬），以杀灭果蝇等传染性疾病。常规用二溴乙烷、溴甲烷、环氧乙烷等气体熏蒸，由于此类气体有致癌效应，对患者及使用者都构成威胁，对环境造成污染，属于国际上正在淘汰的方法，不能为出口产品采用；辐射消毒灭菌将成为主流。杀灭果蝇所需的剂量，（0.15kGy）不会改变大多数果蔬的物理化学性质，0.1kGy的低剂量可以防止大多数种类的果蝇卵发育成为成虫。国际上已确定防止所有昆虫虫害的检疫可靠性保证剂量为0.3kGy。3.6 其他 我国在白酒的辐照陈化方面取得显著成绩。辐照处理薯干酒，使酒中酯、酸、醛等有所增加，酮类化合物减少，甲醇，杂醇含量降低，酒的口味醇和，涩辛辣味减少，酒质提高。实验用0.888kGy和1.331kGy剂量辐照的两种白兰地酒，存放3月后品尝鉴定，其酒质相当于3年老酒。此外，抗生素的辐照降解作用也很明显。4.影响食品辐照效果及条件控制4.1 辐照剂量根据食品辐照的不同目的及其特点，FDA、IAEA、WHO把食品辐照分为3类：A 耐藏辐照（radurization）:主要目的是降低食品中的微生物及其他生物数量，延长新鲜食品的后熟期及保藏期（如抑制发芽、推迟成熟、消灭昆虫、寄生虫灭活）。这种过程是植物组织中酶改变的结果。这种延长货架寿命的处理有时叫做“辐照保鲜”，所用的辐照剂量为5kGy以下。B 辐照巴氏杀菌（radicidatron）:肉类、家禽、海产品等固态食品的辐射巴氏杀菌消毒法是一种为消除病毒外的致病生物及微生物的实用方法。它是通过减少特别能存活的非孢子形态致病微生物数量，而实现用任何标准方法都不能在辐照产品中被探测到。通常，在辐照处理后将继续冷冻。这种通过带有致病细菌和寄生虫的食品的灭活改善食品卫生品质的处理有时叫做“辐射灭菌”。中等剂量应用非常类似于加热巴氏消毒法，因此也叫辐射巴氏消毒法，使食品中检测不出特定的无芽孢的致病菌（如沙门氏菌）。所用的辐照剂量范围为5-10kGy。C 辐照阿氏杀菌（radappertizaton）：所使用的辐照剂量可以将食品中的微生物减少到零或有限个数（减少微生物数量到灭菌点），经过这种辐照处理后，食品在无再污染的条件下达到一定的储存期。剂量范围为10kGy以上。辐照目的与效果及相对应的剂量范围辐照目的 采用剂量/kGY 被照食品辐照生物学效应控制生长发育抑制发芽，生根推迟成熟促进成熟防止开伞特定成分的积累 0.05-0.15 0.2-0.8 1 0.2-0.5 3 马铃薯，大蒜，葱 香蕉，木瓜，番薯 桃子，柿子 蘑菇，松藤 辣椒的类胡萝卜素杀虫杀灭谷物中害虫杀灭果蝇干制食品的杀螨杀灭寄生虫 0.1-0.3 0.25 0.5-0.7 0.5 大米，麦子，杂粮 桔，橙，芒果 香辛料，脱水蔬菜 猪肉（旋毛虫） 杀菌耐藏辐照杀菌辐照巴氏杀菌辐照阿氏杀菌 1-3 5-8 30-50 禽肉，畜肉及其制品，鱼贝类，果蔬 畜肉及蛋中的沙门氏菌 肉制品，发酵原料，饲料，病人食品辐照化学效应改良食品品质高分子物质改性改进食品组织食品品质改善提高加工适应性提高酶的分解性 100 10 50 50 100 淀