食品辐射处理课件

食品辐射处理辐射加工是利用电离辐射（主要是指60钴、γ射线和电子加速器产生的电子束）与物质相互作用的物理效应、化学效应和生物效应，对物质或材料进行加工处理的过程。

辐射加工是一种高效加工手段，具有穿透性强、可在常温下进行、节能、无残毒、易控制等独特优势。

第一节辐射基本原理一、辐射类型低频辐射（非电离辐射）：辐射源波长较长、产生能量小（频率低），仅能使物质分子产生转动或振动而产生热，可起到加热杀菌的作用。高频辐射（电离辐射）：辐射源频率较高、产生能量大，如X-，γ-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）。α-射线：相对质量较大，电离能力大，穿透能力小。β-射线：为α-射线质量的几千分之一，点电量为其一倍，穿透能力比α-射线大。

γ-射线：电离能力比α-、β-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。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同穿透程度的能力。电离辐射

放射性同位素放出射线后，就转变成另一个原子核，从不稳定元素变成稳定同位素，原子核转变过程称为放射性衰变。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。电离辐射二、辐射单位三、辐射源人工放射性同位素电子加速器第二节食品辐射技术的化学与生物学效应一、辐射的化学效应

由电离辐射使食品产生各种粒子、离子及质子的基本过程有初级辐射和次级辐射。1.初级辐射:使物质形成离子、激发态分子或分子碎片。2.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。二、辐射的生物学效应1.辐射对微生物的作用（1）直接效应——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，致使微生物细胞活动紊乱，甚至停止。——细胞膜受损，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。（2）间接效应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。（3）微生物对辐射的敏感性D10：辐射处理后残存微生物下降到原数的10%所需要的辐射剂量，表示某种微生物对辐射的敏感性。

tomenu微生物对辐射的敏感度：G-＞G＋＞酵母＞霉菌

NDlog—=—N0D10

N0－最初的微生物数N－使用D剂量后残留的微生物数D－初期使用剂量D10－微生物残存数减到原数10%时的剂量2.辐射对病毒的作用通常使用高达30KGy的剂量才能抑制病毒的活性。3.辐射对昆虫的作用辐射敏感性与昆虫细胞的生殖活性成正比，与它们的分化程度成反比。4.辐射对寄生虫的作用辐射可使寄生虫不育或死亡。第三节辐射的应用及其卫生安全性一、辐射保藏的三种形式1.辐射阿氏杀菌（radappertization）所使用的辐射剂量（10～50KGy）可以使食品中的微生物数量减少到零或有限个数。这种辐射处理后，食品可在任何条件下贮藏，但要防止再污染。2.辐射巴氏杀菌（radicidation）只杀灭无芽孢病原细菌（除病毒外）。所使用的辐射剂量（5～10KGy）使食品在检测时不出现无芽孢病原菌（如沙门氏菌）。3.辐射耐储杀菌（radurization）能提高食品的贮藏性，降低腐败菌的原发菌数，并延长新鲜食品的后熟期及保藏期，辐射剂量在5KGy以下。二、现有的一些商业化应用1.果蔬类防止微生物的腐败作用控制害虫感染及蔓延延缓后熟期，防止老化（1）辐射对水果的影响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成率从而影响其生理活动。辐射能使水果的化学成分发生变化，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。——辐射在水果中的商业化应用①控制辐射剂量，杀灭霉菌②辐射水果抑虫③延迟后熟期，对香蕉等热带水果十分有效④增强水果中色素的合成（2）辐射对蔬菜的影响辐射可影响新鲜蔬菜的代谢反应，如改变蔬菜的呼吸率，防止老化，改变其化学成分等，作用效果与辐射剂量有关。。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，但辐照剂量过高，会腐烂。辐照可防止蘑菇开伞，延迟后熟。——辐射在蔬菜中的商业化应用抑制发芽，延缓新陈代谢作用2.谷类及其制品:以控制虫害及其蔓延为主。3.肉禽类(1)高剂量辐射处理处理后不需要冷冻保藏。所用辐射剂量能破坏抗辐射性强的肉毒梭状芽孢杆菌菌株，对低盐、无酸的肉类使用剂量为4.5Mrad，产品必须密闭包装防止辐射后再受微生物污染。(2)低剂量辐射处理:处理后需冷冻保藏。4.水产品高剂量辐射处理效果同于肉类，但异味不如肉类明显。低剂量辐射常与3℃左右的冷藏结合。使用最高剂量为300Krad。5.蛋类应用辐射巴氏杀菌剂量，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。三、卫生安全性诱惑放射性轻元素中,放射性同位素的半衰期极短毒性问题微生物发生变异的危险性“辐射食品总平均剂量10KGy以下不需要进行此剂量范围的毒理学实验，无特殊营养和微生物学问题。”

一种元素若在电离辐射下，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γ-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）——诱惑放射性。

14N>10.5Mevγ-射线会产生放射性16O>15.5Mevγ-射线会产生放射性12C>18.8Mevγ-射线会产生放射性

四、辐射食品的测定方法1.物理法测定原理：膜性质的变化测定项目：电阻抗法、粘度法适用食品：土豆、调味品2.化学法——脂类变化①碳氢化合物法，适用所有含脂食品，包括鸡肉、牛肉、猪肉、贝类、虾、蟹等；②2-羟基环丁酮法，适用含脂食品如鸡肉、猪肉和蛋制品等；③过氧化物法，适用猪肉、蛋粉、奶粉、大豆粉等。——核酸变化采用DNA（碱基损伤和链断裂）法，适用鸡肉、猪肉等。——蛋白质变化采用酪氨酸法，适用含苯丙氨酸的食品，如鸡肉。——乙醇变化采用d-2，3-丁二醇法，适用酒类。3.发光法化学发光法，基于被辐照物溶于水时发光的原理，适用于调味品、姜、洋葱等食品的辐照测定。热释光法，基于陷落载流子受热发光的原理，适用于贝类、甲壳类、土豆、洋葱、调味品、鲜蘑菇等食品的辐照测定。4.生物学和生理学方法

微生物体系变化，基于微生物对辐照敏感性不同的原理，测定食品辐照效果。发芽试验，由DNA变化测定食品辐照效果。5.电子自旋共振法（ESR法）

由长寿命自由基生成的原理，适用带骨肉、干果、骨头、硬果壳、包装材料等食品辐照效果的测定。

思考题辐射的类型有哪些？各自的特点及其适用性是什么？辐射有哪些化学效应及生物学效应？讨论辐射保藏食品的原理。简述辐射食品的检测方法。第六章食品腌渍和烟熏第一节食品的腌渍和保藏一、腌渍的理论基础

食品腌渍过程中，不论盐、糖或其它酸味剂等原辅料，总是形成溶液后，扩散渗透进入食品组织内。溶质的增加，从而降低食品组织内的水分活度，提高它们的渗透压，正是这种渗透压的影响，抑制微生物活动和生长，从而起到防止食品腐败变质的保藏目的。1.扩散分子扩散的基本方程:JA=-DABdC/Dz假定为等分子扩散，则JA=NA=DAB(CA1-CA2)/(Z2-Z1)

JA－A组分扩散通量Kmol/（m2·s）

NA－传递速度Kmol/（m2·s）

DAB－A的分子扩散系数（在B中）m2·s

CA1－A组分在点1处的浓度Kmol/m3

CA2－A组分在点2处的浓度Kmol/m3

Z1－A组分在点1处的距离m

Z2－A组分在点2处的距离m假定一组分通过另一组分扩散

JA’=NA’=D’C(CA1-CA2)/ZCsm

D’－扩散速度m2·sC－溶液总浓度C=CA+CS

Z－1，2截面间的距离mCA1－1截面上的溶质浓度Kmol/m3

CA2－2截面上的溶质浓度Kmol/m3

Csm－1，2截面上溶剂S浓度的对数平均值2.渗透

P0=——×——×RT=Cm·RT

式中：P0—渗透压（N/m2）

Cm—溶液的摩尔浓度（mol/L）

V—溶液溶积（L或m3）

T—绝对温度（K）

G—溶质质量（kg）

R—气体常数8.29×10-3N·m/mol·K

M—溶质分子量G1MV二、生物组织的扩散和渗透现象

1.微生物细胞当微生物细胞处在浓度不同的溶液中，就会出现三种对微生物活动有影响的情况：1.内外溶解度相等，对微生物最适宜。2.C外<C内P外<P内（低渗溶液）水分从低浓度向高浓度渗透，微生物细胞吸水增大，出现肿胀现象，进而原生质胀裂。3.C外>C内P外>P内（高渗溶液）细胞质壁分离,微生物生长活动受到抑制。2.动植物组织无论是动物还是植物组织，如果结构完整，存在着影响溶质扩散的障碍，如膜使溶质难于扩散，则动植物组织在盐和糖溶液中也会出现和微生物细胞一样的三种情况。

与腌渍剂的浓度相关三、腌制剂在食品加工及保藏中的作用1.食盐提供风味对微生物细胞的影响对酶的作用盐液缺氧对需氧菌的影响2.糖提供风味降低水分活度脱水作用，渗透压导致质壁分离。3.硝酸盐（硝酸钠、亚硝酸钠）—提供发色4.磷酸盐—提高肉的持水性5.抗坏血酸（烟酸、烟酰胺）—帮助发色6.其他香辛料—调节风味第二节食品的烟熏和保藏一、烟熏的目的1.形成特殊的烟熏风味2.发色3.防止腐败变质4.预防氧化二、熏烟成分1.酚类物质从熏烟中分离并鉴定的酚类物质有20多种，都是酚的各种取代物，如愈疮木酚、邻、间、对位甲基酚或甲氧基取代物等。能抑菌防腐、抗氧化，并使得烟熏制品具有特有的风味。2.醇木材熏烟中醇的种类很多，有甲醇、乙醇以及多碳醇。醇的保藏作用不是主要的，它主要起到为其它有机物挥发创造条件的作用，也就是挥发性物质的载体。3.有机酸熏烟中有含1～10个碳的简单有机酸。熏烟蒸汽相内的有机酸含1～4个碳，5～10个碳的有机酸附着在熏烟内的微粒上。有机酸有微弱的防腐能力。有机酸能促进肉烟熏时表面蛋白质凝固，使肠衣易剥除。4.羰基化合物熏烟中的羰基化合物有20多种，包括戊酮、戊醛、丁醛、丁酮等，一些短链的醛酮化合物在气相内，有非常典型的烟熏风味和芳香味。羰基化合物与肉中的蛋白质、氨基酸发生美拉德反应，产生烟熏色泽。5.烃类主要指有树脂产生的多苯环烃类，其中至少有两类二苯并蒽和苯并芘，已被证实是致癌物质。这两种物质一般附着在熏烟的固相上，可以被清除掉。三、烟熏工艺1.烟熏燃料烟熏可采用各种燃料如庄稼（稻草、玉米棒子）、木材等，各种材料燃烧后所产生的熏烟成分有所差别。一般来说，硬木、竹类风味较佳，软木、松叶类风味较次，烟熏一般采用硬木。2.烟熏方法（1）冷熏制品周围熏烟和空气混合物气体的温度不超过22℃的烟熏过程称为冷熏。冷熏时间长，需要4～7d。熏烟成分在制品中渗透较均匀且较深，制品干燥比较均匀，失重大，有干缩现象。由于干缩提高了制品内盐含量和熏烟成分的聚集量，制品内脂肪熔化不显著或基本没有，冷熏制品耐藏性比其它烟熏法稳定，特别适用于烟熏生香肠。（2）热熏制品周围熏烟和空气混合气体的温度超过22℃的烟熏过程称为热熏，常用的烟熏温度在35～50℃，需时约12～48h。在肉类制品或肠制品中，有时烟熏和加热蒸煮同时进行，因此生产烟熏熟制品时，常用60～110℃温度。

热熏时因蛋白质凝固，以致制品表面上很快形成干膜，妨碍了制品内部水分的渗出，延缓了干燥过程，也阻碍了熏烟成分向制品内部渗透，因此，其内渗深度比冷熏浅，色泽较浅。3.熏烟产生的条件温度熏烟浓度供氧量湿度——燃烧温度在340～400℃以及氧化温度在200～250℃间产生的熏烟质量最高。实际燃烧温度控制在343℃为宜。液态烟熏制剂用液态烟熏制剂代替烟熏的方法为湿熏法。液态烟熏制剂一般是从硬木干馏制成并经过特殊净化。软质木虽然也可用，必须注意将焦油物质去净（过滤法）。使用前加水稀释，并常添加醋或柠檬酸。典型的液态烟熏制剂的溶液可按照20～30份液态烟熏制剂，5份柠檬酸或醋，65～75份水的比例配制。用液态烟熏制剂取代烟熏后，大多数食品仍然要蒸煮加热，应在喷洒处理后立即蒸煮以形成良好的色泽。第三节食品的发酵保藏一、食品发酵保藏的微生物作用类型朊解：蛋白质+变形杆菌等→胺+NH3↑脂解：脂肪+产碱杆菌→脂肪酸→醛类等发酵：利用能形成酒精和酸的微生物生长