食品辐照技术及其应用

1、(食品辐照技术及其应用) 系 别 _核工程与新能源技术系_年 级 _2015级_专 业 _核工程与核技术_班 级 _核工程与核技术3班_学 号 _9_学生姓名 _李海江_完成日期 _2017.05.20_摘 要 食品辐照技术是利用原子能射线的辐射能量照射食品或原材料，进行杀菌、杀虫、消毒、防霉等加工处理，抑制根类食物的发芽和延迟新鲜食物生理过程的成熟发展，以达到延长食品保藏期的方法和技术1。食品辐照时人类利用核技术开发出来的又一种新型食品加工保藏手技术，比现有保藏技术更优越性的一面，是继传统的物理、化学保藏之后又一发展较快的食品保藏新技术和新方法2。关键词： 食品辐照技术、应用、优点1.食品辐

2、照技术原理3，它是利用放射性60Co 或137Cs 发出的射线或利用电子加速器产生的电子束(最大能量10MeV) 或X射线(最大能量5MeV) 在一定的剂量范围内辐射食品，辐照在食品中引起一系列化学变化，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，或抑制食品的生理生化过程(发芽和成熟)，从而，达到杀虫、杀菌、抑制生理过程、提高食品卫生质量、保持营养品质及风味、延长货架期的目的3。2.食品辐照技术优点2.1 现有保藏技术的优缺点1 （1）食品冷冻保藏，即低温保存。抑制微生物活动和减少酶活。优点是能够好保持新鲜食品原有的风味和营养价值，缺点是能耗大，需建立冷藏链； （2）食品罐藏，即

3、提高温度杀灭微生物和酶。优点是绝大部分杀灭微生物，可以长期保藏，缺点是热对风味组织结构和色泽有影响； （3）食品干藏降低水分活度（aw），控制微生物和减少酶活。优点是简便宜行， 重量减轻或体积变小，食品可增香变脆，缺点是自然脱水后的食品难复水，易变色； （4）化学保藏即通过外加化学物质抑制微生物及酶等作用。优点是操作简便易行，缺点是化学物质残留。2.2 食品辐照技术的优缺点2.2.1 食品辐照技术优点 （1）对食品原有特性影响小 食品在受射线照射过程中升温甚微，从而可以保持食品原有的新鲜状态，甚至在冷冻状态下也能进行辐射处理。另外，射线穿透性强，能瞬间、均匀地到达处理对象内部，杀灭病菌和害虫，

4、因此，辐射能够透过包装而对包内的食物、食物深处的作用对象（如病菌、虫）等产生作用，不仅可保证食品的食用卫生与安全，而且还大大减少了食品交叉污染现象的发生。 （2）安全、无化学物质残留 食品进行同位素辐射处理并非与同位素直接接触，因而并无放射性物质的直接污染；而且适当的辐射处理，不会使食品产生放射性。这与熏蒸杀虫及其他化学处理相比是一突出的优点。（3）能耗少、费用低 据国际原子能机构通报，与传统的冷藏、热处理和干燥脱水方法相比，辐射处理可节约70%-90%的能源。（4）辐射装置加工效率高，操作适应范围广 辐射装置安装好后可以日夜不停地连续工作，在同一射线处理场所可以处理多种体积、状态、类型的食品

5、，而且剂量可以根据需要很方便地进行调节控制。 （5）常温下进行加工，是一种冷消毒法，应用领域广泛。对于一些较为特殊的产品（比如冷冻海鲜产品、鲜肉、热敏性药物等），不宜用其他方法灭菌，但可以用辐射加工方法实现灭菌； （6）工艺相对简单、容易控制。方式能耗（kW/h）巴氏杀菌230热杀菌230330冷藏90-110辐射6.30辐射巴氏杀菌0.76 表1食品不同杀菌、保藏方式的能耗比较2.2.1 食品辐照技术缺点4 （1）经过杀菌剂量的照射，一般情况下，酶不能完全被钝化。 （2）经辐射处理后，食品所发生的化学变化从量上来讲虽然是微乎其微的，但敏感性强的食品和经高剂量照射的食品可能会发生不愉快的感官性

6、质变化。这些变化是因游离基的作用而产生的。 （3）有些专家认为，辐照会诱发食品产生致突变、致畸形、致癌和有毒因子。后来的研究则认为这是没有根据的（1977，FAQ/ IAEA/WHO Expert Committee）。 （4）辐射这种保藏方法不适用于所有的食品，要有选择性地应用。 （5）能够致死微生物的剂量对人体来说是相当高的，所以必须非常谨慎，做好运输及处理食品的工作人员的安全防护工作。为此，要对辐射源进行充分遮蔽，必须经常、连续对照射区和工作人员进行监测检查。 表2不同生物的辐射致死剂量生物体剂量（kGy）高等动物，包括哺乳类0.0050.01昆 虫0.0110非孢子菌0.510孢子菌1

7、050病 毒102003.食品辐照产生效应 （1）生物学效应，使附着在食品中的昆虫、幼虫、卵、致病菌、食品腐败微生物失去繁殖能力或致死； （2）生理学效应，使食品的生化过程延缓或抑制，以致食品延缓生长或成熟； （3）物理学效应，使食品本身的渗透性改变，缩短蔬菜干燥或烹调的时间； （4）化学效应，使食品中各种组分发生离解，特别是水被离解后还产生间接效应而产生氧化还原反应。 （5）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化学效应与生物学效应所决定的。4.食品辐照安全性64.1关于放射性 理论上和实际检测结果都不存在这个问题。要使食品成份的元素（主要是碳、氢、氧、氮、铁、磷等）在放

8、射照射后诱发放射性，需要10MeV，以上的能量。而钴-60放出的射线的最大能量仅为1.33 MeV，电子射线能量限定在10MeV以下。国内外专业人员长期测量结果证明，被加工食品是不会产生放射性的，射线也不会残留在食品中。消费者对此可以完全放心。4.2 关于毒理性食品辐照处理技术从研究到应用，几十年来，世界上30多个国家的科学家相继开展 的卫生安全性方面的系统研究，研究试验工作的深度远远超过历史上任何一种食品加工技术。与长期的动物毒性试验结果证明食用辐照食品的动物生长、发育、遗传与食用未经辐照处理食品的动物完全相同。三致试验（致畸、致癌、致突变）结果也没有明显变化。上世纪70-80年代，美、中等

9、国家先后开展人体试食试验，参加试验的人说多大数百人。经过为期三个月的食用辐照食品试验，经严格体检及血相生理生化检查，无任何不良反应。4.3营养成分食品中的营养成分，主要是指蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素。科学分析表明，辐照处理食品所引起的营养成分的变化，小于食品通常在加热蒸煮或煎炒时所引起的营养成分的变化。辐照食品的营养价值可以由人体食用后利用率来综合评价，结果发现，就蛋白质的利用率来说，未辐照的为85.9%，而辐照的为87.2%；脂肪的利用率：未辐照的为87.2%，辐照的为87.9%；维生素方面同加热受破坏相比，水溶性维生素类辐照和不辐照的相同，而脂溶性维生素来说，辐照的稍多一些。4.4国

10、际指标 （1）根据世界卫生组织（WHO）、联合国粮农组织（FAO）和国际原子能机构（IAEA）等3个组织联合于1980年发表公告证实：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，同时在营养学和微生物学上也是安全的。这一结论得到了世界食品法典委员会（CAC）的认可。 （2）1999年，WHO、FAO和IAEA三个组织再次发布联合公告，证明超过10kGy以上的剂量辐照食品也不存在安全性问题。 （3） 辐照食品相关法规及标准参看附录1。 5. 食品辐照装置5. 1辐照装置2 （1）铯-137产生的辐射同钴-60产生的是相同的。钴-60是一种目前广泛用于像医疗设备消毒的商业化生产中

11、的同位素。就应用而言，同位素选择取决于其固有特性、价格等。 （2）美国开发了一种可移动式铯-137辐照装置（TPCI），其主要应用在杀灭水果和大田作物害虫上。夏威夷开发了另一种多功能商用辐照加工装置（RT4101-4048型辐射加工装置在技术和经济性上都具有很多优点）。 5.2辐照装置的分类7 辐照装置分为两种。一种是辐照装置，另一种是电子加速器辐照装置。 5.3.1辐照装置的分类 辐照装置按放射源的贮源和照射来分，可分为四类，分别是自屏蔽（整装）式干法贮源辐照装置、固定源室（宽视野）干法贮源辐照装置、整装式湿法贮源辐照装置和固定源室（宽视野）湿法贮源辐照装置。 5.3.2辐照装置组成 （1）

12、辐射源 辐照装置多采用钴-60作为放射源，其次是铯-137。钴-60是- 衰变核素，发射- 和射线，-射线的最大能量为0.315兆电子伏,射线的能量有1.和1.兆电子伏两种。半衰期为5.272年。 （2）源架及其升降系统 1）源架。源架就是为承载和排布放射源棒以形成特定辐射场的专用设备。 2）源升降系统。源升降系统是牵引源架使之在井下贮存位置和井上工作位置之间做升降运动或在贮存位置及工作位置保持源架停留的机械设备。 （3）其他相关系统，其他相关系统有控制系统、安全连锁系统、计量系统和通风系统。 5.2.2辐照装置的辐照安全要求 （1）安全设计原则。辐照装置的设计，在安全方面要遵循深防御原则。纵

13、深防御即多级防御，在辐照装置的设计中通常是设三级。第一级防御目的是防止偏离正常运行工况；第二级防御目的是探测及控制对正常工况的偏离，以防止出现事故；第三级防御目的是减轻事故后果。为实现纵深防御的原则。 （2）辐照防护准则，辐照装置的设计、建造、运行和维护必须符合国家标准电离辐射防护与辐射源安全基本标准（GB18871-2002）的辐射防护要求。 （3）辐照室要求 源室 源室内放有源盒。为了安全操作，对于源盒、源室防护墙、防护门及其他辅助设备都有严格的要求。 （4）安全联锁要求 安全装置(链锁）， 防止升源状态中工作人员误入源室。防护门为铁-铅-铁三层结构，门上方设有铅玻璃窥视小窗口，工作人员可

14、通过反射镜观察辐照台上的变化情况。 5.3电子束加速器辐照装置分类7 电子加速器辐照装置根据电子束辐照装置的屏蔽和出入口控制，可分为两类，一类是自屏蔽式电子加速器辐照装置。另一类是出入口控制型电子加速器辐照装置。 5.4辐照装置的应用 （1）辐射育种 辐射育种是核技术农业应用的重要领域。是利用同位素放出的各种射线使种子的遗传信息发生改变，在经过人工培育筛选，得到优良品种。 （2）辐照保藏食品 辐照保藏食品通常是利用辐照技术实现抑制发芽、灭菌、杀虫、保鲜、改进品质、高分子材料的辐射改性和辐射消毒等等。6.食品辐照技术的应用目前世界上有50多个国家采用辐照技术处理农产品和食品，主要在四个方面： （

15、1）第一类是低剂量辐照抑制根茎类或块茎类农产品的发芽和腐烂，如土豆、洋葱、大蒜、生姜和薯类。目前，阿根廷、孟加拉、智利、以色利、菲律宾、泰国、乌拉圭、中国、日本等已有工业化规模辐照土豆、洋葱和大蒜在国内外市场销售。 （2）第二类是低剂量辐照杀虫、延长贮存期和检疫。如辐照谷物和面粉、鲜果和干果。俄罗斯、德国等国已在工业化水平辐照谷物。美国、南非、菲律宾、泰国等已应用辐照作为一种检疫处理手段，杀灭热带水果如芒果、番木瓜中寄生的果蝇，这种经辐照处理的水果已在美国、东南亚和欧洲市场上销售。 （3）第三类是辐照针对性灭菌，控制致病菌为害人类健康，如各种肉类、家禽及加工制品，海产品和鱼虾、香料和调味品、饲

16、料等由于致病菌污染而致病，日益严重威胁人类健康。比利时、荷兰等国用辐照处理冷冻海产品和香料调味品，法国已用电子束辐照冷冻家禽肉并已工业化。印度政府决定主要发展电子束进行食品辐照处理。 （4）第四类是高剂量彻底灭菌。主要用于医院特需病员和宇航人员等特种人员需要的无菌食品。一些国家用高剂量处理应急食品和军需食品以延长保质期。我国已建成近140座主要用于辐照处理食品的辐照装置和近十台高能电子加速器，上述四个应用领域都有一定工业化规模，2008年处理农产品和食品总量达18万吨，对国民经济的贡献达150亿元，并且以年均15%的速度增长。7.食品辐照技术的发展7.1 食品辐照技术的历史5食品辐射加工的起源

17、可以回溯到上个世纪初。1905 年,英国提出了第一个关于食品辐照的专利。1921 年,美国出现了利用X 射线杀死肉类中螺旋线虫的专利。1953 - 1980 年,美国军队和原子能委员会开展了大量关于食品辐照的研究工作。早在1958 年,美国在食品、药物和化妆品法案中就确认辐照可以作为一种辐射加工手段。1963 年,小麦和面粉首批被美国食品药物管理局批准为可辐照的食品。在而后的30 多年中,多种食品陆续得到立法支持,从而,美国的食品辐射加工业随之得以迅速的发展。美国航天局早在60 年代就把辐射食品作为宇航员的太空食物。7.1 食品辐照技术的发展前景辐照食品及研究在我国具有广阔的前景，目前主要应用

18、于： （1）进出口水果及农畜产品的辐射检疫处理。 （2）低质酒类辐射改性。 （3）干果、脱水蔬菜和肉类辐射杀虫。 （4）调味品的辐射灭菌。 （5）辐射处理和其他保藏处理方法的综合应用2 2010年，专委会组织专家评审认定了全国15家单位为食品辐照加工信誉单位。（参看附录2）这些单位具备了开展辐照食品加工的良好条件和设施，且绝大多数经济效益良好。十二五期间，我国将重点发展电子束加工技术，现在一些重点城市正在规划建设以电子加速器为主要手段的大型食品辐照加工产业基地，预计到2015年我国辐照食品产品规模超过百亿元人民币。 总的说来，食品辐照在国内外有着光明的发展前景，在联合国有关组织的大力推动下，形

19、势越来越好。由于过去对核武器的宣传和苏联切诺利贝核电站事故，特别是正在发生的日本福岛核电站事件的影响，公众对核有一种强烈的恐惧心理，对原子能和平利用带来一定的阻力。有关食品辐照卫生安全的基础理论相当深入研究和已有结论的今天，目前主要的任务是加强食品辐照加工管理和消费者接受性宣传，只有当消费者懂得了食品辐照的好处，并自觉接受和购买辐照食品，食品辐照技术的优越性才能真正得到发挥。附录1：辐照食品相关法规及标准目录辐照食品卫生标准 GB14891.8-1997 辐照豆类、谷类及其制品类食品卫生标准 GB14891.3-1997 辐照干果、果脯类食品卫生标准 GB14891.1-1997 辐照熟禽肉类

20、食品卫生标准 GB14891.7-1997 辐照冷冻包装畜禽肉类卫生标准 GB14891.4-1997 辐照香辛料类卫生标准 GB14891.5-1997 辐照新鲜水果、蔬菜类卫生标准辐照食品工艺国家标准 GB/T 18525.1-2001 豆类辐照杀虫工艺 GB/T 18525.2-2001 谷类制品辐照杀虫工艺 GB/T 18525.3-2001 红枣辐照杀虫工艺 GB/T 18525.4-2001 枸杞干葡萄干辐照杀虫工艺 GB/T 18525.5-2001干香菇辐照杀虫防霉工艺 GB/T 18525.6-2001 桂圆干辐照杀虫防霉工艺 GB/T 18525.7-2001 空心莲辐照杀

21、虫工艺 GB/T 18526.1-2001 速溶茶辐照杀菌工艺 GB/T 18526.2-2001 花粉辐照杀菌工艺 GB/T 18526.3-2001 脱水蔬菜辐照杀菌工艺 GB/T 18526.4-2001 香料和调味品辐照杀菌工艺 GB/T 18526.5-2001 熟畜禽肉辐照杀菌工艺 GB/T 18526.6-2001 糟制肉食品辐照杀菌工艺 GB/T 18526.7-2001 冷却包装分割猪肉辐照杀菌工艺 GB/T 18527.1-2001 苹果辐射保鲜工艺 GB/T 18527.2-2001 大蒜辐照抑制发芽工艺 GB/T 21659-2008 植物检疫措施准则 辐照处理辐照食品

22、检测鉴定标准 GB/T 21926-2008 辐照含脂食品中2-十二烷基环丁酮测定 气相色谱/质谱法 GB/T 23748-2009 辐照食品的鉴定 DNA彗星试验法 筛选法 NY/T 1207-2006 辐照香辛料及脱水蔬菜热释光鉴定方法 NY/T 1390-2007 辐照新鲜水果、蔬菜热释光鉴定 NY/T 1573-2007 辐照含骨类动物源性食品的鉴定ESR法剂量标准 GB/T 16841-2008 能量为300 keV25 MeV 电子束辐射加工装置剂量学导则 GB/T 16640-2008 辐射加工剂量测量系统的选择和校准导则 GB/T 16639-2008 使用丙氨酸-EPR剂量测

23、量系统的标准方法 GB/T 16509-2008 辐射加工剂量测量不确定度评定导则 GB/T 16510-2008 辐射加工剂量学校准实验室的能力要求 GB/T 15053-2008 使用辐射显色薄膜和聚甲基丙烯酸甲酯剂量测量系统测量吸收剂量的标准方法 GB/T 139-2008 使用硫酸亚铁剂量计测量水中吸收剂量的标准方法法规及通用技术要求 GB/T18452-2001 食品辐照通用技术要求 2007年国家质检总局颁布47号令食品标识管理规定 GB17568-2008 辐照装置设计建造和使用规范 GB 10252-2009 辐照装置的辐射防护与安全规范 GB/T 25306-2010 辐射加工用电子加速器工程通用规范国际法规标准 国际原子能