食品质量与安全课件第十章 辐照食品.ppt

1、第十章 辐照食品,1 食品辐照的意义及特点,食品辐照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。,与微波的区别： 辐射是利用原子核衰变产生的电磁波来处理食品，而微波则是将电能转化为电磁波来处理食品。,原子辐射研究的历史发展 1896年，亨利贝克莱在研究各种物质的磷光现象时，发现了放射性。 1896年，Roentgen发现了X射线，并对这种射线的特性做了完整而准确的计算。,1898年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。同时居里夫妇从铀盐中分离出了一个新元素，取名镭(由拉丁词r

2、adius而来，意为射线) 1921年Schraty获得X射线杀菌专利。,1943年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品保存问题。尔后研究遍及美国90多所大学及科研单位。 五十年代初前苏联、欧洲和日本也相继进行了广泛的研究。,我国食品辐照研究最早于1958年开始，70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品辐照的研究。 1970年在巴黎成立了“食品辐射(照)国际计划”(IFIP)，先后共有24个国家参加该计划，分工协作进行研究。,八十年代-食品辐照已进入一定规模的生产阶段 1984年1997年-国家卫生部颁布的食品辐照卫生标准基本覆盖

3、了绝大部份食品。 迄今为止，已有42个国家批准了500多种辐照食品 辐照食品虽然从技术上讲已相对成熟，但由于公众的接受性、各类别食品的标准、法规以及检验、辐照设施等尚存在问题，辐照食品未被广泛接受。,食品辐照的特点 射线具有较高能量，穿透力强； 耗能低，可以节约能量； 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；,食品辐照的特点 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理手段； 常温下保藏较长时间； 节约食品包装材料、降低成本。,食品辐照的基本原理,放射性同位素与辐射 放射性同位素 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18

4、00多种同位素，稳定的有300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射线产生，这些不稳定同位素称为放射性同位素。,食品辐照装置 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。,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，最常用的屏蔽材料是铅、铁、混凝土和水。,鱼品辐照装置简图,食品辐照效应 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，发生化学变化的物质，除了食品本身及包装材料之外，还有附着在食品表面及内部的微生物、昆虫和寄生虫等生物体。,

5、三、食品辐照的化学效应,电离辐射之所以用来保藏食品，这是由辐射对被照射物质中发生的物理效应、化学效应与生物学效应所决定的。 由电离辐射使食品产生多种离子、粒子及质子的基本过程有： 直接 初级辐射即物质接受辐射能后，形成离子、激发态分子或分子碎片-与辐射程度有关。 间接 次级辐射初级辐射的产物相互作用生成与原物质不同的化合物-与温度等其他条件有关。,水溶液的辐射效应,水分子对辐射很敏感，当它接受了射线的能量后，水分子首先被激活，然后由激活了的水分子和食品中的其他成分发生反应。 水接受辐射后的最后产物是氢和过氧化氢，形成的机制很复杂。现已知的中间产物主要有三种：水合电子（eaq），氢氧基（OH），

6、氢基（H）。 这些中间产物很重要，因为它们可以和其他有机体的分子接触而进行反应，特别是在稀溶液中或含水的食品中，大多由于水的辐射而产生了间接效应进行了氧化反应。,氨基酸与蛋白质,氨基酸经辐射后，会引起氨基酸脱氨等。 射线照射到食品蛋白质分子，很容易使它的二硫键、氢键、盐键、醚键断裂，破坏蛋白质分子的三级、二级结构，改变物理性质，导致蛋白质分子变性，发生凝聚、粘度下降和溶解度降低。,糖类 一般来说相当稳定，只有大剂量照射下才引起氧化和分解。在食品辐射保藏的剂量下，所引起的物质性质变化极小。,脂类 一般来说，饱和脂肪是稳定的，不饱和脂肪容易发生氧化。辐射脂类的主要作用是在脂肪酸长链中-C-C-键外

7、断裂。 辐照可促使脂类的自动氧化，有氧存在，其促进作用更明显，从而促进游离基的生成，使氢过氧化物和抗氧化物质分解反应加快，生成醛、醛酯、含氧酸、乙醇、酮等十多种分解产物。,维生素 一般来说相当稳定，只有大剂量照射下才引起氧化和分解。在食品辐射保藏的剂量下，所引起的物质性质变化极小。 维生素是食品中重要的微量营养物质。 维生素对辐照食品的敏感性在评价辐照食品的营养价值上是一个很重要的指标。 水溶性维生素中以VC的辐射敏感性最强，其他水溶性如VB1，VB2，泛酸，VB6，叶酸也较敏感，VB5（烟酸）对辐射很不敏感，较稳定。 脂溶性维生素对辐射均很敏感，尤其是VE,VK更敏感。,食品辐照的生物学效应

8、,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。这种影响是由于生物体内的化学变化造成的。 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常代谢产物。 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力而异，这还取决于所使用的辐射总剂量的大小。,1、微生物 辐射对微生物的作用(机制） 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DNA受损，由于DNA分子本身受到损伤而致使细胞死亡。 细胞内膜受损，膜内由蛋白质和脂肪（磷脂），这些分子的断裂，造成细胞膜泄露，干扰微生物代谢，使新陈代谢中断，从而使微生物死亡。

9、,当水分子被激活和电离后，成为游离基，起氧化还原反应作用，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。,间接效应（来自被激活的水分子或电离所得的游离基）,N D lg = - N0 D10 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,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：,微生物对辐射的敏感性,2、病毒,病毒是最小的生物体，它没有呼吸作用，是以食品和酶为寄主。通常使用高达

10、30kGy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食品污染。用射线照射有助于杀死病毒。,3、霉菌和酵母,酵母与霉菌对辐射的敏感性与无芽孢细菌相同。霉菌会造成新鲜果蔬的大量腐败，用2kGy左右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，可用热处理与低剂量辐射结合的办法杀灭。,4、昆虫,处于幼虫期的昆虫对辐射比较敏感，成虫（细胞)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，因此使用低剂量可造成绝育或引起配子在遗传上的紊乱。 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。,5、寄生

11、虫,辐射可使寄生虫不育或死亡。 猪肉中旋毛虫不育剂量0.12kGy 死亡7.5 kGy 牛肉中绦虫致死剂量3.0-5.0KGy,6、植物,辐射主要应用在植物性食品（主要是水果和蔬菜）抑制块茎、鳞茎类发芽，推迟蘑菇开伞、调节后熟和衰老上。,食品辐照保藏方法,放射线辐照应用 食品辐射处理取决于保藏的目的。由于食品种类不同，食品腐败变质的因素也不一样，根据食品处理后所要求达到的保藏期，常有三种方式。 辐射阿氏杀菌、辐射巴氏杀菌、辐射耐贮杀菌。,食品辐照的卫生与安全,1984年，我国卫生部公布了花生、马铃薯、大米等6种辐照食品的卫生标准。1986年，我国出台了辐照食品卫生管理规定，并在大量实验的挤出上

12、陆续发布了粮食、蔬菜、水果、肉及肉制品、干果、调味品等六大类允许辐照食品名录及剂量标准，1996年，颁布了辐照食品卫生管理办法，规定辐照食品必须严格控制在国家允许范围和限定的剂量标准内。,食品辐照的卫生与安全,FAO、IAEA和WHO联合专家委员会于1980年10月27日至11月3日在日内瓦召开了关于辐照食品卫生会议。依据以前各届专家委员会的建议和这些机构组织的其他技术或法律专家会议所作出的结论，允许食品辐照的最大能量水平是：电子射线为10MeV；g射线和X射线为5MeV。,食品辐照的卫生与安全,FAO、IAEA和WHO联合专家委员会得出结论,任何商品食物辐照总平均剂量达10kGy水平时,不具

13、有毒理学上的危害性，这样处理的食品毋需进行毒理学检查。用10kGy剂量辐照过的食品，不会引起特殊的营养或微生物问题。,食品辐照的卫生与安全,辐照食品的安全性 辐照食品的安全性包括：有无残留放射性和感生放射线；辐照食品的营养卫生；有无病原微生物的危害；辐照食品有无毒性；有无致畸、致癌、致突变效应。,辐照食品的安全性 有关残留放射线和感生放射性问题 会不会沾染放射性物质 辐射处理时，被辐照食品从未直接接触放射源，这种放射性核素是装在至少两个不锈钢容器中。只是从放射源前通过而不直接接触，所以，食品仅仅受到射线的外照射，不会沾染放射性物质，因此，不存在放射性残留问题。,有关残留放射线和感生放射性问题

14、食品中是否有感生放射性残留 感生放射性 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）诱惑放射性。,食品中是否有感生放射性残留 要使组成食品的基本元素变成放射性核素需10Mev以上的高能射线进行照射； 中子或高能电子可产生感生放射性，但食品中不使用; 食品可能含有易生成放射性核素的微量元素，但只要控制好射线能量，就能做到不引起感生放射性。 最新研究表明：能量在16Mev以下的射线所产生的感生放射性都是可以忽略的。,辐照食品的安全性 辐照食品

15、的营养卫生 射线处理也同其他食品加工技术一样，将使产品发生理化性质的变化。不仅感官性状的变化，也涉及营养成分的变化。发生变化的程度和性质取决于接受照射的食品种类和照射剂量。,辐照食品的营养卫生 蛋白质经辐照处理后发生的变化对食品及其制品的感官品质有较大影响； 脂肪和油脂容易发生自动氧化而腐败产生臭味； 糖类和氨基酸混合物的辐照导致聚合作用，随之产生棕黄色； 辐照处理后食品及其制品会产生辐照异味，而其随着辐照量的增大而增强。,辐照食品的安全性 辐照食品的毒理学研究 所谓有害物质或是有毒物质，指的是对人和实验动物具有诱发致癌、致畸、致突变，甚至将这些有害特征持久地递给人或实验动物的后代而产生遗传变

16、异的物质。,所谓毒性可以看做是一种物质所具有的损伤能力；危害可以看做是一种特定数量和方式使用一种物质时，产生损伤的能力。,辐照食品的毒理学研究 食品经辐照后的安全性检验，一般是通过动物饲喂实验进行研究。试验动物此为一定数量的辐照食品，并经过几代之久，若发现没有引起慢性或急性疾病和致癌、致畸、致突变，可以作为人类消费该产品时安全评价的有力依据。,辐照食品及其制品，在进行动物实验时均为发现有异常现象，即便有些变化，但都不至于产生危害和损伤，也没有观察到发生致癌、致畸、致突变以及遗传性的改变。,辐照食品的安全性 辐照食品的致癌、致畸、致突变研究 辐照食品在大规模推广应用之前，毒性试验除考虑急性、亚急

17、性和慢性毒性试验，以及生殖功能的检查外，还需重视“三致”试验。,辐照食品的致癌、致畸、致突变研究 辐照食品的致癌试验 致癌试验是检验受试物或其代谢产物是否具有致癌或诱发肿瘤作用的慢性毒性试验方法。放射线处理食品会不会产生致癌物质，这是一个极为严肃的问题，为了检查辐照食品对动物有无致癌或诱发肿瘤的作用，在检验过程中，有无肿瘤出现也是重要观察指标之一。,辐照食品的致癌、致畸、致突变研究 辐照食品的致畸试验 致畸试验是检查受试物质是否具有引起胚胎畸变现象的试验方法。所谓致畸变是指环境中某些因素作用于胚胎，影响胚胎的正常发育，造成胎体的形体畸形或功能异常。致畸变作用是化学物质毒性的一种表现，这类畸形是

18、不会遗传。,FAO、IAEA、WHO得出“剂量低于10kGy，辐照任何食品不存在毒理学的危害，因此不需要进行食品毒理学试验。”,国内外辐照食品现状 1、国际辐照食品现状,目前已有40多个国家批准了200多种辐照食品 年市场销售总量超过40万吨,食品辐照技术在世界范围内正得到越来越广泛的商业化应用,我国辐照食品现状 食品辐照能力 据统计，目前我国国家环保部批准颁发辐射安全许可证的单位共有174家，包括78家公司和辐照中心、17家研究机构和79家医院。截至2007年10月，我国已建在建电子辐照加速器共133台，总功率8258.2KW；截至2006年底，我国已建在建设计装源能力30万居里以上的辐照装

19、置共107座，总设计装源能力超过1亿居里，实际装源能力约为3600万居里。 据核农学会调查，2005年我国辐照食品产量达到14.5万吨，占世界辐照食品总量的36%，产值达到35亿元，近几年来又有进一步增长。以辐照食品的种类和数量而言，中国是世界上辐照食品应用最多的国家之一。,辐照食品种类 谷物及其制品 豆类 干果果脯类（板栗、枣、核桃、榛子、松子） 果蔬类（脱水蔬菜95以上） 香辛料类（辣椒、葱、洋葱、大蒜、黑白胡椒、孜然） 畜禽类（鸡蛋、冷冻肉、进口奶粉） 水产品（冷冻鱼、虾、鱼籽酱） 蜂产品（蜂花粉、蜂王浆、蜂蜜） 保健品（各种保健胶囊、保健固体片剂、保健液体） 干制食用菌类（灵芝、猴头、

20、香菇、木耳、双孢菇等） 化妆品类（各类营养化妆品） 中草药类（基本所有中草药成品、半成品和丸制剂） 加工类（燕麦片、糖葫芦、豆腐卤、各种含有植物提取物和香辛料类的调味品） 宠物食品（出口宠物食品及部分内销宠物食品）,辐照食品标识情况 辐照食品卫生管理办法第19条规定，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。 食品辐照通用技术要求第8条规定，对散装食品在清单中必须注明“已经电离辐照”。 目前，很难在我国市场上看到有标识的辐照食品，很少有企业主动在经辐照处理的食品包装上加贴辐照食品标识。我国辐照食品的消费者接受性问题依然是阻碍辐照商品标识的主要原因。,国内外辐照食品的标准与法规 1、

21、国际组织和世界各国辐照食品管理法规 国际组织：食品法典委员会（CAC）、国际原子能机构(IAEA)、国际食品辐照咨询组(ICGFI)、世界卫生组织(WHO)、联合国粮农组织（FAO）等 世界各主要国家：美国、欧盟、日本、加拿大、澳大利亚、新西兰、韩国等,CAC（国际食品法典委员会） 2003年修订国际辐照食品通用标准 （CODEX STAN 106-1983，Rev.1-2003），提出确有必要达到合理的工艺目的外，接受辐照加工的食品的最大吸收剂量不应超过 10kGy。实际上为高剂量食品辐照奠定了国际法规的基础 。 2003年修订食品辐照加工工艺国际推荐准则（CAC/RCP 19-1979，R

22、ev.1-2003） 2001年第24届会议上批准“辐照食品鉴定方法“国际标准 1991年批准预包装食品标识的国际通用标准（CODEX STAN 1-1985，Rev.1-1991），规定了对辐照食品标识的要求，即经电离辐射处理食品的标签上，必须在紧靠食品名称处用文字指明该食品经辐照处理，配料中有辐照食品也必须在配料表中指明。,欧盟及其各成员国 欧盟有关食品辐照的指令有两个，即“电离辐射处理的食品”的框架指令19992EC和执行指令19993EC。第一个指令规定了实施辐照处理的总体概念和技术要求，辐照食品的标识和辐照设施的授权的有关要求。第二个指令规定在欧盟允许辐照的食品，目前只允许辐照处理草

23、药、香料和植物调味料一类物质，但必须进行标识。 欧盟规定，自2001年3月20日起，任何规定之外的辐照食品在欧盟都是不允许的。虽然如此，法国、荷兰和英国等欧盟成员国还是允许其他的辐照食品进入其国家的市场。 欧盟自2001年建立了每年的辐照食品状况报告制度。在报告中，成员国主要汇报辐照设施的授权情况和对辐照设施的检查结果，其中包括辐照食品的数量和种类、市场上监测到辐照食品的数量和标识情况。,欧盟允许辐照食品种类及辐照剂量,日本 日本食品卫生法第11条“食品的制造、加工标准、保存标准”中规定，原则上禁止食品辐照，只允许对马铃薯进行放射线照射；对辐照食品及进行食品照射的设施进行监视与指导。 为防止违

24、反食品卫生法的食品流入，进口时，根据厚生省每年制定的“进口食品等监视指导计划”，由国家食品卫生监视员进行监视；国内流通时，根据都道府县每年制定的“食品卫生监视指导计划”，由都道府县的食品卫生监视员进行监视与指导。 对于食品卫生法中未批准的辐照食品，进口时的个别产品除确认制造方法外，应当通过进口者得到制造人提供的文件，确认是否对食品进行放射线照射。确认违反食品卫生法的，制订部门采取废弃、原货返回等措施。,日本允许辐照食品种类及辐照剂量,日本进出口食品管理体系图,韩国,韩国允许辐照食品种类及辐照剂量,澳大利亚、新西兰 目前，澳大利亚和新西兰批准了9种热带水果的辐照检疫处理和3种食品的辐照杀虫杀菌处

25、理。,澳大利亚、新西兰允许辐照食品种类及辐照剂量,美国 在食品辐照标准制定方面，美国政府19631967年批准了小麦及其制品、土豆、咸肉和包装材料的辐照，19831986年批准了香辛料灭菌（最高允许剂量30kGy）、猪肉防旋毛虫、粮食杀虫和新鲜水果蔬菜延长货架期的辐照处理，2000年批准了红肉制品的辐照处理。 在辐照作为一种检疫处理方法方面，1989年美国政府正式颁布了有关辐照作为一种植物卫生处理方法的制定规章的政策，经过逐步的修改和增加产品，在2000年5月美国农业部动物和植物卫生监督署（USDAAPHIS）通过了辐照作为新鲜水果蔬菜和园艺产品的检疫处理方法的法规建议稿，允许辐照作为处理进口

26、果蔬中11种主要果蝇和芒果象甲的检疫方法。在2002年3月APHIS又出台了该法规的补充稿。这个法规的出台表明美国市场第一次对以检疫为目的的辐照处理水果和蔬菜开放。,2007年4月16日，美国食品药物管理局发布了一项拟定法规，修订CFR21有关辐照食品的第179.26节(c)(1)及(c)(2)条。该拟定法规适用于FDA管理的、允许辐照处理且在美销售的国产和进口的所有食品，包括膳食补充剂。,拟定法规规定，只有辐照引起食品中成分发生变化，或者由于辐照食品的使用而引起产品中物质的变化的食品需要加贴辐照标识及“辐照”字样,并同时使用清晰的语言说明食品或使用条件的改变。提案还准许企业向FDA申请使用“

27、辐照”的替换说法。此外，如果企业向食品药物管理局证明目前使用的辐照方法符合联邦食品药品法规中的标准，则允许其以“巴士杀菌”替代“辐照”字样。,美国允许辐照食品种类及辐照剂量,加拿大,加拿大在2003年2月开始修订食品药品规则1094食品辐照，现有的1094规则中允许辐照处理有以下应用：辐照土豆和洋葱控制发芽；小麦、面粉和全麦粉的辐照防虫；香料和脱水调味品的辐照减菌。修正后将增加以下内容：辐照芒果杀虫；辐照新鲜禽肉和冷冻禽肉控制病源菌及延长货架期；辐照鲜、干或预处理的虾和冷冻的虾控制病源菌及延长货架期；辐照冷藏的碎牛肉控制病源菌及延长货架期。 加拿大卫生部在评估辐照食品的安全和有效性上，认为消费辐照食品对消费者的健康没有任何危害；辐照不会破坏或损失食品中的营养成分；修正后规则中