食品工艺学第七章食品辐射保.ppt

第七章食品辐射保藏 江南大学食品学院姜启兴85329057ixingj 2013 1 5 电离辐射与非电离辐射食品辐照定义 GB T18524 2001 利用电离辐射在食品中产生的辐射化学与辐射生物学效应而达到抑制发芽 延迟或促进成熟 杀虫 杀菌 防腐或灭菌等目的的辐照过程 辐射保藏的优点常温下进行节能无残留穿透性强易控制等独特优势 目前辐射加工技术已向很多行业渗透 缺点 投资大 泄漏安全性问题 消费者接受性 第一节概述 二 国内外辐照保藏进展 自学 我国批准在部分食品中使用 需严格按生产规范使用 我国辐照食品产量占世界1 3左右 2010已达约20万吨 表7 1中国批准允许辐照的食品类别及剂量 具体辐照生产规范参照GB T18525 X GB T18526 X GB T18527 X 第二节辐照的基本概念 1 放射性同位素 了解 自学 当原子序数在84以上 原子核是不稳定的 能以一定的速率放出射线 由这种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 射线 当同位素中 n p 1 5 1 从原子核中放射出带2p 和2n的带正电高速粒子流 氦核 称为 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 n p n p 带负电的高速电子 若核内p n时 这种情况一般指在加速器中 p 1 02Mev n 带正电荷的高速电子 X 射线若核内质子在外层电子云中 从K层捕获电子 转变成中子 p e nK捕获后剩下一空穴 则外层高能电子会补充进去 释放出能量 X 射线 所以 X 射线指原子核外电子所放出的能量 射线当原子核在发射了 和 射线或k 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时 原子就发出光子流 射线 即不带电荷的粒子流 以上这些射线都具有不同的电离作用和穿透能力 射线 相对质量较大 电离能力大 穿透能力小 射线 电离能力比 射线小 穿透能力比 射线大 射线 电离能力比 射线小 但穿透能力比它们大 X 射线 电离能力小 穿透能力很强 二 辐照量单位与剂量测量 一 放射性强度 定量放射性强弱的物理量 单位 居里 Ci 贝克 Bq 和克镭当量 二 照射量 度量X 或 射线在空气中电离能力的物理量 单位 伦琴 R 库仑 千克 C kg 三 吸收剂量 重点 在辐射源的辐射场内单位质量被辐照物质所吸收的射线的能量称为吸收剂量 单位拉德 rad 现为戈瑞 Gy 1Gy 100rad 1J kg 吸收剂量测量剂量测量体系 量热计 液体或固体化学剂量计及目视剂量标签国家基准国家传递标准计量测量体系常规剂量剂 三 辐射源与食品辐照装置 一 辐照源 重点掌握 按食品辐照加工通用标准 CDDEXSTAN106 1983 可以用于离子辐照源的有 来自60Co或137Cs的 射线 X 射线 能级 5Mev 加速电子 能级 10Mev 放射性同位素 60Co 137Cs 射线电子加速器 X 射线 电子束 二 防护设备 铅 铁混凝土和水 三 输送与安全系统 一 食品辐射的物理学效应 了解 一 原子能射线与物质的作用光电子康普顿散射电子 正电子对感生放射性 诱感放射性 二 电子射线的作用散射电离轫致辐射降低能量后被原子捕获 使原子 或原子所在分子 变成负离子 或者与阳离子相遇 发生阴阳离子湮灭 释放出两个光子 第三节食品辐照保藏原理 辐照的化学效应是指被辐照物质中分子所发生的化学变化 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 是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 水 H OH 间接作用氨基酸与蛋白质酶糖类脂类维生素P286 287 二 食品辐照的化学效应 三 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 酶 昆虫 寄生虫 果蔬等的影响 这些影响是由于生物体内的化学变化造成的 一 微生物 1 辐射对微生物的作用 辐照杀灭微生物的原理 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 细胞内蛋白质 DNA受损 即DNA分子碱基发生分解或氢键断裂等 由于DNA分子本身受到损伤而致使细胞死亡 直接击中学说细胞内膜受损 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 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 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 而使细胞生理机能受到影响 2 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 就通常以每杀死90 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10 所需要的剂量 并用D10值表示 NDlog N0D10其中 N0表示最初的微生物数N表示使用D剂量后残留的微生物数D表示初期剂量D10表示微生物残存数减到原数的10 时的剂量 D10与敏感性的关系 微生物对辐射的敏感性 P288 Table7 5 一般来说G G 霉菌 酵母繁殖体 芽孢通常使用高达30kGy的剂量才能抑制病毒 敏感性最差 二 酶 辐照对食品中酶的效应视体系而定 总的来说 酶所处的环境条件越复杂 酶的辐照敏感性越低 不同的酶效果不同 有的抑制 有的促进 三 虫类 1 昆虫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 但是成虫的性腺细胞对辐射是敏感的 因此 低剂量可造成绝育或引起遗传上的紊乱 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 而在其它剂量下 甚至可能出现相反的效应 2 寄生虫辐射可使寄生虫不育或死亡猪肉内旋毛虫不育剂量 0 12kGy 死亡7 5kGy牛肉绦虫致死3 0 5 0kGy 辐照的目的与大致的剂量范围需掌握 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 照射的蛹可发展为成虫 但成虫不育 用0 13 0 25kGy照射可使卵和幼虫有一定的发育能力 但能够阻止它们发育到成虫阶段 用0 4 1 0kGy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0 13 0 25kGy 而蛾需要0 45 1 00kGy才行 蛹0 25 0 45kGy剂量才能达到不育 四 果蔬 水果 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 能使化学成分发生变化 如维生素C的破坏 原果胶变成果胶及果胶酸盐 纤维素及淀粉的降解 某些酸的破坏及色素的变化等 蔬菜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 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 会腐烂 对蘑菇可防止开伞延迟后熟 第四节辐射对食品质量的影响 氨基酸与蛋白质糖类脂类维生素VA VE敏感 VD稳定 VB1 VC敏感P290 294 自学 第五节辐射在食品保藏中的应用 一 辐照的应用类型辐射阿氏灭菌 10 50kGy辐射巴氏灭菌 1 10kGy辐射耐贮杀菌 1kGy 二 食品辐照保藏 果蔬类粮食类畜禽肉及水产类香辛料及调味品蛋类 黄泥螺 红枣 杏干 三 食品辐照加工 辐照改善产品质构辐照催陈 陈化 辐照降解多糖生产低聚合度糖等 如壳聚糖降解 四 辐照的其他应用检疫处理 五 影响食品辐照效果的因素 辐照剂量食品接受辐照时的状态辐照过程环境条件 热 O2 与其他方法的协同作用 六 辐照食品的包装 GB T 18524 玻璃纸 人造纤维 聚乙烯膜 聚氯乙烯膜 尼龙 玻璃及金属容器 充填空气外的气体或真空可增加效果 某些食品的辐照并不能消除全部的微生物及其毒性 黄曲霉毒素及葡萄球菌毒素均不能通过辐照失活 第六节食品辐照的安全与法规 一 辐照食品的安全性 重要 有关感生 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 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 感生 诱惑 放射性 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 食品中的基本元素 碳 氢 氧 氮等大部分元素核反应能阈都在10Mev以上 P300 目前在食品中允许使用的辐射源只有60Co 1 1 17Mev 2 1 33Mev 能量 10Mev 故不会产生诱惑放射性 轻元素中 放射性同位素的半衰期极短 几秒 几十分钟 还不等到达消费者手中 放射性就消失了 1980年FAO IAEA WHO辐照食品安全联合专家委员会结论 辐照食品总平均剂量10kGy以下不需要做毒理学实验 无特殊营养和微生物学问题 10kGy以下安全 超过10kGy并非不可用1997年FAO IAEA WHO 在正常辐照剂量下 按照GMP进行辐照的食品是安全的 二 辐照食品的管理法规 辐照食品通用标准 CODEXSTAN106 1983 食品辐照加工国际标准 辐照食品卫生管理办法 辐照食品人体试食试验暂行规程 GB14891 X系列国标 各种辐照食品卫生标准 GB T18524食品辐照通用技术要求GB T18525 GB T18526 GB T18527系列国标各类食品辐照工艺 SN T系列进出口标准 二 辐照食品的管理法规 预包装食品标签通用标准 CODEXSTAN1 1985 1 1991 1999 2001 中5 2项辐照食品的标签要求 GB7718 20