輻照技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用

1、輻照技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用與開(kāi)展摘要：食品輻照加工技術(shù)是對(duì)核能的一種和平應(yīng)用。文章從紫外線殺菌、射線殺 菌兩方面闡述了食品輻照技術(shù)的原理，總結(jié)了該技術(shù)的特點(diǎn)，探討了輻照食品的 平安性問(wèn)題以及輻照技術(shù)的開(kāi)展前景。關(guān)鍵詞：食品；平安；食品輻照技術(shù)隨著社會(huì)的進(jìn)步和開(kāi)展，食品衛(wèi)生平安越來(lái)越受到人們的重視。特別是在 20世紀(jì)90年代，一批以食品為載體的新型病菌的出現(xiàn)使食品衛(wèi)生平安問(wèn)題日 益嚴(yán)峻。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)每年因食物細(xì)菌而染病的人數(shù)高達(dá)數(shù)百萬(wàn)，死亡人數(shù)超過(guò) 5 000。美國(guó)農(nóng)業(yè)部估計(jì)由七種最主要的食物病菌造成的經(jīng)濟(jì)損失每年在50億 860億美元之間1。輻射加工技術(shù)作為一種新型而有效的殺菌保鮮手段，應(yīng)用到

2、 食品加工中，對(duì)食品的殺菌起到了很好的效果。食品輻照加工技術(shù)是一門新興的、綜合性的食品加工技術(shù)，涉及食品科學(xué)與 工程、輻射物理化學(xué)、食品化學(xué)、食品微生物、食品毒理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和社會(huì)學(xué)等 學(xué)科，是原子能和平應(yīng)用領(lǐng)域的延伸，在提高食品衛(wèi)生質(zhì)量上有著廣闊的應(yīng)用前 景，正日益受到食品加工業(yè)和消費(fèi)者的青睞。筆者查閱相關(guān)文獻(xiàn)，系統(tǒng)總結(jié)了輻 射技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用與開(kāi)展。1食品輻照技術(shù)原理用于殺菌的輻射源只限于鉆60或銫137及電子加速器產(chǎn)生的-射線、5Mev 以下的X-射線10Mev以下的電子線，波長(zhǎng)越短輻射能量越大，穿透力也越大， 它們以電磁波的形式透過(guò)物體2-3?？煞?類：非電離輻射，如紫外線。這類

3、輻射能量較低，缺乏以引起原子電離，僅能產(chǎn)生激發(fā)作用，使電子產(chǎn)生高能狀態(tài) 而不脫開(kāi)；電離輻射X-射線、入-射線，這種輻射能量較高，能夠引起原子 電離。利用電離輻射的殺菌方法，又稱為射線殺菌。1.1紫外線殺菌的原理紫外線的殺菌作用在于促使細(xì)胞質(zhì)的變性。當(dāng)微生物細(xì)胞吸入紫外線后，由 于產(chǎn)生光化學(xué)作用引起細(xì)胞內(nèi)成分特別是核酸、原漿蛋白、酶類發(fā)生化學(xué)變化， 使細(xì)胞質(zhì)變性。尤其可誘導(dǎo)DNA中的胸腺嘧啶，形成二聚體，使DNA斷裂并無(wú)法 修復(fù)，從而抑制DNA的復(fù)制和細(xì)胞分裂，在細(xì)菌細(xì)胞中，DNA的任何微小變化都 會(huì)損毀整個(gè)細(xì)胞體，影響其正常功能，使微生物細(xì)胞受傷甚至死滅。由于紫外線 穿透力較弱，一般只用于物料

4、外表或環(huán)境的殺菌。其中，波長(zhǎng)為250260 nm 的紫外線殺菌效果最強(qiáng)。1.2射線殺菌的原理微生物細(xì)胞受到射線照射后，存在于溶質(zhì)中的生物活性物質(zhì)受到輻射的直接 效應(yīng)；存在于細(xì)胞中的多量溶劑受到水分子產(chǎn)生的輻射間接效應(yīng)即水分子接受了 射線能量后被激活成離子或自由基，再與細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)起作用引起化學(xué)鍵破 裂，使物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，于是便與生物生命現(xiàn)象有關(guān)的物質(zhì)發(fā)生各種變化， 使生理機(jī)能受到破壞或?qū)е录?xì)胞死亡，從而引起殺菌作用。Y-射線穿透力較強(qiáng)， 能均勻輻照所處理的材料42食品輻照技術(shù)的特點(diǎn)1輻照處理是一種“冷處理的物理方法，在常溫下進(jìn)行，輻照過(guò)程產(chǎn)生的 熱量很少，幾乎不引起內(nèi)部溫度的升高，能較

5、好地保持食品原有的風(fēng)味和外觀。2輻照采用較高能量的射線，具有很強(qiáng)的穿透力，在不翻開(kāi)包裝的情況下能 夠穿透食品的包裝材料到達(dá)食品的深層，無(wú)論是抑制發(fā)芽、延緩呼吸，還是殺蟲(chóng) 滅菌，效果都較好。3輻照處理過(guò)程不添加任何化學(xué)物質(zhì)，無(wú)有害物質(zhì)殘留，也不污染環(huán)境。4食品輻照加工耗能低，可以節(jié)約能源。據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)分析，冷 藏農(nóng)產(chǎn)品輻照耗能90kWh/t，熱處理消毒達(dá)300 kWh/t，而農(nóng)產(chǎn)品輻照滅菌 保藏只需要6.3 kWh/t，可節(jié)約能耗70%90%。5輻射技術(shù)具有很高的技術(shù)含量，自動(dòng)化程度高，便于產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。盡管初 期根本建投入較多，但運(yùn)行本錢較低，能夠獲得較好的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。3食品輻照加工技術(shù)

6、進(jìn)展由于加速器生產(chǎn)技術(shù)開(kāi)展較晚，設(shè)備投資大，從而導(dǎo)致以往的食品輻照研 究與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用主要以60c射線輻照裝置為主。近年來(lái)，隨著電子加速器生產(chǎn)技 術(shù)的突破，尤其是國(guó)產(chǎn)電子加速器的日趨成熟，國(guó)內(nèi)外電子加速器輻照食品的 研究與應(yīng)用比擬活潑，目前，北京、上海、無(wú)錫和寧波等興旺地區(qū)已經(jīng)上馬了一 批大功率食品輻照專用電子加速器。在加速器食品輻照的具體應(yīng)用方面：研究開(kāi) 發(fā)了電子束輻照降解或破壞食品中的有害殘留物；電子束輻照技術(shù)在水果、蔬 菜、食用菌、肉類、谷物等農(nóng)產(chǎn)品保鮮中已經(jīng)開(kāi)展大量的研究應(yīng)用；在冷、鮮 動(dòng)物源性食品滅菌保鮮方面，如Fielding等探討了電子束輻照對(duì)不同pH下大 腸桿菌成活和修復(fù)的影響,

7、Blank等研究了電子束對(duì)冷凍貯藏液體蛋黃的物理、 物理化學(xué)、功能性等指標(biāo)的影響；在殺滅植物源性食品的微生物及致病菌污染方 面電子束輻照更顯示出獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和顯著的效果，如A.Korapati,D.等用 電子束對(duì)雙抱菇切片進(jìn)行輻照保鮮，劑量的0.5、5.2 kGy ,檢測(cè)輻照對(duì)微生 物菌落、質(zhì)構(gòu)、色澤和多酚氧化酶的影響，證明利用電子加速器對(duì)采后的新鮮食 用菌進(jìn)行輻照處理可以到達(dá)保鮮的效果，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益；在輻照殺蟲(chóng)方 面，李淑榮等研究HJIY石MZ型電子加速器產(chǎn)生的電子束對(duì)赤擬谷盜的輻照效應(yīng), 王殿軒等對(duì)不同蟲(chóng)態(tài)的玉米象做了系統(tǒng)研究；相對(duì)于國(guó)內(nèi)利用高頻單槍電子加速 器，國(guó)外采用更具規(guī)模

8、的電子束流化床法對(duì)貯藏害蟲(chóng)進(jìn)行了研究,Cleg hom等研 究了電子束流化床防治米象、谷蠢和赤擬谷盜三種害蟲(chóng)的效果，結(jié)果說(shuō)明低于 1.0kGy劑量水平的電子束流化床處理害蟲(chóng)是有效的。早在20世紀(jì)50年代食品輻照技術(shù)初始階段，人們就認(rèn)識(shí)到輻照作為檢疫 處理方法的可能性，但當(dāng)時(shí)的國(guó)際貿(mào)易中，熏蒸處理是商品檢疫的主要處理方 法，輻照處理沒(méi)有經(jīng)濟(jì)上的可行性。由于熏蒸劑對(duì)環(huán)境和操作人員健康的危害， 主要熏蒸劑如二嗅乙烷、環(huán)氧乙烷和澳甲烷等被禁用或逐漸被禁用，尋找替代熏 蒸的檢疫處理方法已成當(dāng)務(wù)之急。由于先前的研究中已經(jīng)顯示出輻照檢疫技術(shù)特 有的優(yōu)勢(shì)，引起了世界對(duì)輻照檢疫技術(shù)的關(guān)注。20世紀(jì)90年代，世界

9、各國(guó)對(duì)輻 照檢疫的研究日益深人，使輻照作為廣譜檢疫處理方法也逐步得到國(guó)際組織認(rèn) 可。在得到地區(qū)植物保護(hù)組織認(rèn)可的根底上,IPPC植物檢疫措施委員會(huì)(ICPM)在 201年第三次會(huì)議上決定開(kāi)始制定植物平安措施國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)“輻照作為一種植物衛(wèi) 生方法，已經(jīng)在2003年ICPM第五次會(huì)議上正式通過(guò)。該標(biāo)準(zhǔn)的通過(guò)將是IP C 第一次為一種檢疫處理方法制定標(biāo)準(zhǔn)。輻射用于檢疫殺蟲(chóng)處理，對(duì)其效果的評(píng)判 標(biāo)準(zhǔn)是以阻止成蟲(chóng)羽化或種群不能繁育為依據(jù)。據(jù)報(bào)道，至今已進(jìn)行輻射處理試 驗(yàn)的檢疫害蟲(chóng)6個(gè)目，數(shù)十種之多，其中研究得較深人和廣泛的主要是實(shí)蠅類, 另外還有蠟類、介殼蟲(chóng)、薊馬、象蟲(chóng)類和潛葉蟲(chóng)等。目前在國(guó)內(nèi)胡美英等對(duì)荔

10、 枝蒂蛀蟲(chóng)進(jìn)行了輻照檢疫技術(shù)研究，認(rèn)為0.25k偽輻照劑量可作為荔枝蒂蛀蟲(chóng) 幼蟲(chóng)的檢疫處理措施；高美須等研究認(rèn)為，1的Cy的輻照可以作為綠豆象的有效 檢疫劑量。4輻照食品的平安性人們最為關(guān)注的是經(jīng)過(guò)輻照加工的食品是否平安的問(wèn)題。食品輻照世界性的 開(kāi)發(fā)研究已有50多年的歷史5在20世紀(jì)5060年代，許多國(guó)家開(kāi)展了食品輻 照技術(shù)和效果研究；70年代各國(guó)致力于證實(shí)輻照食品的衛(wèi)生平安性；80年代確 立了輻照食品的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；90年代輻照食品正在穩(wěn)步地向商業(yè)化開(kāi)展。據(jù)中國(guó) 同位素與輻照行業(yè)協(xié)會(huì)2001年6月25日？信息與交流?介紹，目前全世界有38 個(gè)國(guó)家批準(zhǔn)了可供人消費(fèi)的233種輻照食品。我國(guó)批準(zhǔn)的輻照

11、食品從1998年的 19種猛增到現(xiàn)在的50種，說(shuō)明國(guó)家對(duì)輻射食品的平安性是放心的。輻照食品的 衛(wèi)生平安性包括5個(gè)方面：輻照食品有無(wú)殘留放射性及誘導(dǎo)放射性；輻射 食品的營(yíng)養(yǎng)衛(wèi)生；輻照食品有無(wú)病原菌的危害；輻照食品有無(wú)產(chǎn)生毒性； 輻照食品有無(wú)致畸、致癌及致突變效應(yīng)。4.1感生放射性和放射性污染感生放射性，亦稱誘發(fā)放射性。食品經(jīng)放射處理后，會(huì)不會(huì)誘發(fā)放射性？食 品輻照通常大多數(shù)使用Y射線源。從理論上講，組成食品的主要元素是碳、氫、 氧、氮等，要使這些元素在輻照后誘發(fā)放射性，需要10Mev以上的能量，而且它 們所生成的同位素的壽命大多非常短暫。60Co- Y射線產(chǎn)生的放射性能量有1.33 Mev和1.

12、17Mev，137Cs-y，因此使用60Co和137Cs輻射食品不可能誘發(fā)食 品產(chǎn)生放射性。20世紀(jì)80年代初，成都市衛(wèi)生防疫站放射防護(hù)科和四川省原 子核應(yīng)用技術(shù)研究所協(xié)作，對(duì)輻照甘薯酒進(jìn)行了儀器測(cè)定。結(jié)果說(shuō)明：輻照前后， 總放射性及核素組成測(cè)定結(jié)果，輻照甘薯酒樣品未受到60Co的污染；輻照前后 樣品的總a、總B、總Y放射性和Y能譜根本一致，均屬本底水平，無(wú)殘留放 射性，未發(fā)現(xiàn)感生放射性6。4.2輻照食品的營(yíng)養(yǎng)衛(wèi)生已有研究說(shuō)明，在食品輻照所用的劑量范圍內(nèi)，食品的主要營(yíng)養(yǎng)成分，氨基 酸和蛋白質(zhì)、脂肪、糖類化合物、維生素等。大多不會(huì)發(fā)生明顯的變化，不會(huì)影 響食品的完整性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。總之，經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外

13、專家?guī)资甑拇罅垦芯?，已證明 輻照食品是能夠保證食品的營(yíng)養(yǎng)性的，不存在營(yíng)養(yǎng)問(wèn)題。4.3輻照食品的毒理學(xué)大量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和人體試食輻照食品的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明8，食用輻照食品對(duì)健 康無(wú)不良影響，體檢、血象、尿常規(guī)、血液生化、肝功能、腎功能、內(nèi)分泌免疫 等多項(xiàng)指標(biāo)沒(méi)有明顯的改變。染色體未見(jiàn)任何異常，多倍體細(xì)胞數(shù)在正常范圍之 內(nèi)。FAO、WHO和IAEA的輻照食品聯(lián)合專家委員會(huì)于1980年10月份宣布u。，吸 收劑量在10KGy以下的任何食品都是平安的，無(wú)需毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)。1984年FDA報(bào) 告：用59 KGy輻照的雞肉動(dòng)物毒理學(xué)試驗(yàn)，在平安方面不存在問(wèn)題。1997年9 月世界衛(wèi)生組織廢除10 KGy的上限劑量

14、，同時(shí)宣布以食物為對(duì)象的輻照劑量在75KGy以下是平安的。這是依據(jù)大量的動(dòng)物毒性試驗(yàn)和輻解產(chǎn)物研究結(jié)果得出的 權(quán)威性結(jié)論，從法規(guī)上保證了輻射技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用和推廣。5食品輻照技術(shù)的開(kāi)展前景隨著國(guó)民對(duì)食品平安意識(shí)的提高，輻照食品在我國(guó)的市場(chǎng)前景將十分廣闊。目前 可輻照的食品有熟禽肉類、花粉、干果果脯類、香辛料類、新鮮水果蔬菜類、冷 凍包裝畜禽肉類、豆類谷類及其制品等M。已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的食品有：脫水蔬菜、 肉制品保健食品及食品添加劑等。1市場(chǎng)在一個(gè)行業(yè)的開(kāi)展中占據(jù)很大的位置，是推動(dòng)開(kāi)展的關(guān)鍵。國(guó)際市場(chǎng) 對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和平安提出了嚴(yán)格的要求，國(guó)內(nèi)消費(fèi)者對(duì)食品的質(zhì)量和平安隨著生 活水平、健康水平的提

15、高提出了更高的要求，促使食品工業(yè)為提高產(chǎn)品的衛(wèi)生質(zhì) 量和確保平安，采用輻照技術(shù)，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品、食品進(jìn)行冷加工。市場(chǎng)的需求，促使 近年來(lái)輻照裝置大量增加，輻照食品數(shù)量逐年增加13。2食品輻照技術(shù)的研究和成果應(yīng)用加速了食品輻照技術(shù)的開(kāi)展。多年來(lái)，在 國(guó)家科技部的支持和組織下全國(guó)已經(jīng)有上百種食品的輻照技術(shù)研究已經(jīng)完成并 通過(guò)了鑒定。科研成果的應(yīng)用極大地提高了產(chǎn)品的附加值，延長(zhǎng)了產(chǎn)品上市的時(shí) 間，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。如大蒜、馬鈴薯經(jīng)輻照能延長(zhǎng)貯存保鮮期。加速食 品輻照技術(shù)的開(kāi)展，使之逐步成為食品加工生產(chǎn)中不可缺少的工藝流程。163逐步完善的法律、法規(guī)，促使了食品工業(yè)接受輻照技術(shù)。輻照食品在衛(wèi)生、 加工工

16、藝、產(chǎn)品管理等方面已經(jīng)有一套完整的法令、法規(guī)和嚴(yán)格的監(jiān)督管理方法。 能確保應(yīng)用這一技術(shù)的平安性，因此，食品工業(yè)愿意接受輻照技術(shù)。194公眾的接受度也能確保輻照食品的市場(chǎng)銷售。通過(guò)對(duì)輻照技術(shù)原理的了解， 加工工藝流程的熟悉，人們對(duì)輻照的恐懼心理已經(jīng)大大的降低，認(rèn)可接受輻照食 品。這樣就為企業(yè)在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)，加速了輻照產(chǎn)業(yè)的開(kāi)展20。綜上所 述，輻照技術(shù)因?yàn)樽陨淼奶攸c(diǎn)，隨著公眾的認(rèn)可，技術(shù)的開(kāi)展，必將在食品的加 工生產(chǎn)中發(fā)揮更大的作用。參考文獻(xiàn)：1R ICH A R D H . C onsum er educationconcerning food irradiation:U sing p

17、ublic health tools R. Food Irradiation 2001, W ashingtonDC , February 26-28, 2001.2陳其勛.中國(guó)食品輻照進(jìn)展J.北京:原子能出版社，1998:13.3施培新.食品輻照加工原理與技術(shù)M.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2004.4劉繼紅，徐小勇，鄧秀新，等.我國(guó)園藝產(chǎn)品輻射保鮮研究進(jìn)展J.核農(nóng)學(xué)報(bào)，2002：414- 417.林彳散.世界食品照射現(xiàn)狀上課題M.原子力工業(yè)，1995, 419： 13- 21姚遠(yuǎn)，任大明.利用60C o- Y輻射殺菌技術(shù)生產(chǎn)無(wú)防腐劑調(diào)味品J.中國(guó)調(diào)味品，2004 5： 14- 16.陳其

18、勛.中國(guó)食品輻照進(jìn)展J.北京:原子能出版社，1998:13.R ICH A R D H . C onsum er educationconcerning food irradiation:U sing public health tools R . Food Irradiation 2001, W ashingtonD C , February 26- 282021.姚遠(yuǎn)，任大明.利用60C o- Y輻射殺菌技術(shù)生產(chǎn)無(wú)防腐劑調(diào)味品J.中國(guó)調(diào)味品，2021 5：14- 16.周向軍.重金屬超富集植物環(huán)境修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展J.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，383： 1408- 1410.黃明，林華，張學(xué)洪，等.施肥對(duì)大白菜吸收電鍍污染土壤中重金屬的影響J.生態(tài) 與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2021，253： 104- 108.廖曉勇，陳同斌，謝華，等.磷肥對(duì)砷污染土壤的植物修復(fù)效率的影響：田間實(shí)例研 究J.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2021，243： 455- 462.H e n 叮D , D e te e tio n m e tho ds fo r ir a d ia ted fo o 一sa n o v erv iew .R a d ia t Phys Che m.20