第八章-食品的輻射保藏

第八章

食品輻射保藏第八章食品的輻射保藏【知識目標(biāo)】1．了解輻射保藏的發(fā)展現(xiàn)狀2．深刻理解食品輻射保藏的基本原理3．掌握影響輻照射殺菌作用的因素【技能目標(biāo)】理解輻射在食品保藏中的應(yīng)用；選擇合適的輻射類型、劑量。第一節(jié)

食品輻射保藏概述輻射保藏技術(shù)是一門新的技術(shù)，比現(xiàn)有保藏技術(shù)有其優(yōu)越性的一面。是繼傳統(tǒng)的物理、化學(xué)保藏之后又一發(fā)展較快的食品保藏新技術(shù)和新方法。一、食品輻射保藏的概念食品輻射保藏：就是利用放射性核素60Co或137Cs的γ射線及電子加速器產(chǎn)生的電子束等所產(chǎn)生的輻射能量對新鮮肉類及其制品、水產(chǎn)品及其制品、蛋及其制品、糧食、水果、蔬菜、調(diào)味料、飼料以及其他加工產(chǎn)品進行殺菌、殺蟲、防止霉變、抑制發(fā)芽、延遲后熟等處理，從而最大限度的減少食品的損失，保持食品的品質(zhì)，以達到延長食品保質(zhì)期的方法和技術(shù)。我國《輻照食品衛(wèi)生管理辦法》中定義：輻照食品是指用鈷-60、銫-137產(chǎn)生的γ射線或電子加速器產(chǎn)生的低于10MeV的電子束照射加工保藏的食品。LINEARElectronHighenergyelectronsHighenergyelectrons二、輻射保藏的優(yōu)越性（意義、特點）

1．對食品品質(zhì)特性影響小

食品在受輻射過程中溫度升高甚微（＜2℃），可在常溫或低溫下進行，又被稱為“冷殺菌”。被輻射適當(dāng)處理后的食品的感官性狀與新鮮食品差別很小，特別適合于一些不耐熱的食品和藥品。2.射線穿透力強

在不拆包裝和不解凍的情況下，可殺滅其深藏于谷物、果實或凍肉內(nèi)部的害蟲和微生物，也節(jié)省了包裝材料，避免再污染。3.安全、射線處理過的食品不會留下任何殘留物。射線不與產(chǎn)品結(jié)合，與化學(xué)處理相比是一大特點。（一）食品輻射保藏的優(yōu)點4.節(jié)省能源：據(jù)國際原子能機構(gòu)（IAEA）通報，食品采用冷藏需消耗能量為90千瓦時/T，巴氏消毒230千瓦時/T，熱力殺菌300千瓦時/T，脫水處理（干燥）700千瓦時/T，而輻射殺菌只需6.34千瓦時/T，輻射巴氏消毒0.76千瓦時/T?？晒?jié)約70~90%的能源。5.應(yīng)用范圍廣：能處理各種不同類型的食物品種，從裝箱的馬鈴薯到袋裝的面粉、肉類、水果、蔬菜、谷物、水產(chǎn)等。不同體積、不同狀態(tài)、固體液體食品。6.加工效率高：整個工序可連續(xù)化、自動化。在同一射線場所可以處理多種體積、狀態(tài)、類型的食品，并且可以方便地調(diào)節(jié)劑量。1．經(jīng)過殺菌劑量的照射，一般情況下，酶不能完全被鈍化。2．經(jīng)輻射處理后，食品所發(fā)生的化學(xué)變化從量上來講雖然是微乎其微的，但敏感性強的食品和經(jīng)高劑量照射的食品可能會發(fā)生不愉快的感官性質(zhì)變化，尤其對高蛋白和高脂肪的食品特別突出。3．輻射這種保藏方法不適用于所有的食品，要有選擇性地應(yīng)用。4．要對輻射源進行充分地遮蔽，必須經(jīng)常連續(xù)對輻射區(qū)和工作人員進行監(jiān)測檢查。（二）食品輻射保藏的缺點現(xiàn)有保藏技術(shù)的優(yōu)缺點食品冷凍保藏—低溫抑制微生物活動和減少酶活。優(yōu)點：能夠較好保持新鮮食品原有的風(fēng)味和營養(yǎng)價值；缺點：能耗大，需建立冷藏鏈。食品罐藏—提高溫度殺滅微生物和酶。優(yōu)點：絕大部分殺滅微生物，可以長期保藏；缺點：熱對風(fēng)味組織結(jié)構(gòu)和色澤有影響。食品干藏—降低水分活度（Aw），控制微生物和減少酶活。優(yōu)點：簡便宜行，重量減輕或體積變小，食品可增香變脆缺點：自然脫水后的食品難復(fù)水，易變色。化學(xué)保藏—通過外加化學(xué)物質(zhì)抑制微生物及酶等作用。優(yōu)點：操作簡便易行。缺點：化學(xué)物質(zhì)殘留。補充內(nèi)容常見的輻照食品種類：1．特殊食品：病人食用的無菌食品、太空食品。2．脫水食品：洋蔥粉、八角粉、蝦粉、青蔥、辣椒粉、蒜粉、蝦仁等脫水食品。3．延長貨架的食品：月餅、袋裝肉制品、果脯等產(chǎn)品。

補充內(nèi)容4．凍品：凍魷魚、凍蝦仁、凍蟹肉、凍蛙腿等產(chǎn)品。

5．保健品：減肥茶、洋參、花粉、靈芝制品、袋泡茶、口服美容保健食品等。

三、國內(nèi)外發(fā)展簡況1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X-射線后，Mink于1896年就提出X-射線的殺菌作用。二次大戰(zhàn)期間，美國麻省理工的羅克多爾將射線處理漢堡包，揭開了輻射保藏食品研究的序幕50年代起北美、歐洲、日本等30多個國家先后投入大量的費用進行研究；60年代一些第三世界國家也加入該行列，目前從事這方面研究的有50-60個國家。在國際原子能組織（IAEA）、聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）、世界衛(wèi)生組織（WHO）等的支持和組織下，1976年25種輻射處理食品在18個國家得到無條件批準(zhǔn)或暫定批準(zhǔn)，允許作為商品供一般使用。1980年10月27日上述組織聯(lián)合舉行的第四次專門委員會議作出結(jié)論：用10kGy以下平均最大劑量照射任何食品，在毒理學(xué)、營養(yǎng)學(xué)及微生物學(xué)上都絲毫不存在問題，而且今后無須再對低于此劑量輻照的各種食品進行毒性實驗。1999年同意10kGy以上劑量輻照食品是安全與營養(yǎng)的目前許多國家將輻射用于食品的加工與保藏。前蘇聯(lián)、美國、加拿大、法國、日本、中國等國家均批準(zhǔn)在一些食品中使用輻照。日本、加拿大建立了輻射工廠用于食品保藏、有魚蝦、果蔬等。歐洲（丹麥、保加利亞、法國等）用于抑制土豆、大蒜、洋蔥發(fā)芽。發(fā)展中國家，印度、伊朗、泰國、智利、阿根廷等用于糧食（谷物）的防霉、防蟲。我國自1958年開始，70年代的研究工作取得了一定的成效。1984年11月國家衛(wèi)生部批準(zhǔn)7項（馬鈴薯、洋蔥、大蒜、花生、蘑菇、香腸）輻照食品允許消費。之后又有20多種食品通過了不同級別的技術(shù)鑒定。80年代，一些省市建立了一起容量較大的輻射應(yīng)用試驗基地，如北京、上海、天津、湖南、四川、廣東等地。迄今為止，已有40多個國家批準(zhǔn)了100多種類的輻照食品。但輻照技術(shù)真正大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，是從20世紀(jì)90年代開始的。輻照加工技術(shù)雖然從技術(shù)講已相對成熟，但由于公眾接受性、各類別食品的標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)以及檢驗、輻照設(shè)施等尚存在一定問題，輻照食品仍未被廣泛接受。我國批準(zhǔn)允許輻射的食品類別與劑量第二節(jié)

食品輻射保藏的基本原理一、放射性同位素與輻射原子包括一個帶正電荷的原子核，核外圍有電子云。原子核的直徑約為10-12cm，內(nèi)有質(zhì)子和中子，是其質(zhì)量的組成部分。質(zhì)子帶正電荷，中子不帶電荷。整個原子(包括運轉(zhuǎn)的電子)的直徑約為10-8cm。1．放射性同位素原子核為P++n，P+為帶正電荷質(zhì)子，n為不帶電荷中子，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)決定化學(xué)元素的特性，一般情況下（在原子核范圍內(nèi)）P+=n，組成原子的質(zhì)量。P+相同而n不同的同一元素的不同核素互稱為同位素，P+=n時原子穩(wěn)定，P+≠n則不穩(wěn)定。原子序數(shù)在84以上時，原子核是不穩(wěn)定的，能以一定的速率放出射線，由這種原子組成的元素稱為放射性同位素。放射性同位素能發(fā)射α-、β--、β+-及γ-射線2.α-、β-、γ-及

X-射線α-射線：當(dāng)同位素中n：P+＞1.5，從原子核中放射出帶2P+和2n的帶正電高速粒子流（氦核）；β-射線：當(dāng)核內(nèi)中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)不等時：若n＞P+，中子放出β－粒子，釋放能量轉(zhuǎn)變成質(zhì)子

n→P++β－（帶負電荷的高速粒子）若P+＞n，質(zhì)子吸收能量發(fā)射β+轉(zhuǎn)變成中子

P++1.02MeV→n+β+（帶正電荷的高速粒子）β－和β+→β-射線，即從原子核中射出的帶電的高速電子X-射線：若核內(nèi)質(zhì)子從外層電子云K層捕獲電子e－，轉(zhuǎn)變成中子（K-捕獲），使質(zhì)子數(shù)減少。P++e－→nK層（低能態(tài)）電子被捕獲后剩下的空穴，被外層（高能態(tài)）電子補充，釋放出能量—X-射線，指原子核外電子所放出的能量。γ-射線：當(dāng)原子核在發(fā)射了α或β或K-捕獲之后，核的能級處于激發(fā)態(tài)（高能態(tài)），當(dāng)這種激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時，原子就發(fā)出光子流（即不帶電荷的粒子流），稱γ-射線，發(fā)源于原子核本身。3.四種射線的特點

這四種射線都具有使被輻射物質(zhì)的原子或分子發(fā)生電離作用的能力和不同程度的穿透能力。但是由于射線性質(zhì)的不同，從而電離能力和穿透能力各不相同。α-射線：相對質(zhì)量較大，電離能力很強，穿透能力很?。灰粡埣埦湍茏钃跛耐ㄟ^。β-射線：為氫核質(zhì)量的幾千分之一，帶電量為α-射線的一半，電離能力比α-射線小，穿透能力比α-射線大；無法穿透鉛片。γ-射線：電離能力比α、β小，但穿透能力比α、β大；可穿透一塊鉛。X-射線：電離能力小，穿透力很高4．放射性衰變每個放射性同位素經(jīng)放出射線后，就轉(zhuǎn)變成另一個原子核，從不穩(wěn)定的元素變成穩(wěn)定同位素。原子核的轉(zhuǎn)變過程稱為放射性衰變。放射性強度因衰變而降低到原來的一半所需要的時間，或原子數(shù)衰變至一半時所需的時間稱為半衰期。常見放射性同位素的半衰期二、輻射源

輻射源（radiationsource）指能發(fā)射電離輻射的物質(zhì)或裝置。

在食品輻射時供電離輻射用的放射線主要為β-和γ-射線，經(jīng)常采用人工制備的放射性同位素60Co（鈷，半衰期5.26年）和137Cs（銫，半衰期30.3年）以及電子加速器、X射線。（一）人工放射性同位素1、鈷-60（

60Co

）輻射源60Co產(chǎn)生的γ-射線主要用于商業(yè)殺菌。通過在原子爐中照射59Co產(chǎn)生。制備方法：將自然界中存在的穩(wěn)定同位素59Co金屬制成棒形、長方形、薄片形、顆粒形、圓筒形或所需要的形狀，置于反應(yīng)堆活性區(qū)，經(jīng)中子一定時間照射，少量59Co原子吸收一個光子后即生成60Co輻射源。60Co經(jīng)β-衰變后放出兩個能量不同的γ-光子最后變?yōu)?0Ni。59Co(stable)60Co(isotope)60Ni(stable)輻射源137Cs是從原子爐和分裂物中分離出來的，為了提高它的放射性比度，往往把粉末狀137Cs壓成小彈丸，裝入不銹鋼管內(nèi)雙層封焊。137Cs產(chǎn)生的γ-射線能量比60Co弱，達到相同功效需4倍。137Cs提取分離較難，價格高，應(yīng)用范圍較小。2、銫-137（137CS）137Cs經(jīng)β-衰變后放出γ-光子最后變?yōu)?37Ba★電子加速器是利用電磁場的作用，使電子獲得較高的能量，即將電能轉(zhuǎn)變成輻射能，產(chǎn)生高能電子束或X射線的裝置。電子射線：利用加速器產(chǎn)生的電子流與放射性同位素中的β射線具有相同的性質(zhì)，故稱為人工β射線源。

電子加速器產(chǎn)生的電子束穿透性差，一般只用于食品表層的輻照。（二）電子加速器用于食品輻照處理的加速器主要有：靜電加速器（范德格拉夫電子加速器）、高頻高壓加速器（地那米加速器）、絕緣磁芯變壓器、微波電子直線加速器、高壓倍加器、脈沖電子加速器等。范德格拉夫加速器直流高壓電源6通過針尖電暈放電將負電荷噴射到高速運行的輸電帶4上，電荷被帶到球型高壓電極1內(nèi)，電刷7收集電荷。在電荷累積下，在球型電極形成高壓電場。電子槍5發(fā)射的電子，在高壓電場下，沿著加速管3被加速，即得到電子射線。X射線：用高能電子來轟擊重金屬靶（如金、鉭），其能量的一小部分轉(zhuǎn)變?yōu)槎滩ㄩL的電磁射線，即產(chǎn)生X-射線。用于食品輻射處理是波長較短的硬X射線，它是在較高電壓下產(chǎn)生的，具有高穿透能力。（三）X射線三、誘導(dǎo)放射性概念：物質(zhì)在受到輻射時，輻射能量將傳遞給物質(zhì)中的部分原子，在一定條件下會造成激發(fā)反應(yīng)使原子核變得不穩(wěn)定，由此而發(fā)射出中子，并產(chǎn)生γ-輻射，這種電離輻射使物質(zhì)產(chǎn)生放射性（是由電離輻射誘發(fā)出來的）——誘導(dǎo)放射性。誘導(dǎo)放射性的產(chǎn)生取決于被輻射物質(zhì)的性質(zhì)以及所使用的射線能量，若射線能量很高，超過某元素的核反應(yīng)能閾，則該元素會產(chǎn)生放射性。食品不直接接觸放射性核素，不會沾染放射性物質(zhì)。目前允許使用的輻射源有60Co（r1=1.17MeV，r2=1.33MeV）；137Cs；不超過10MeV的加速電子；X-射線源，其能束不超過5MeV。能量均＜10MeV。食品中基本元素氮、氧、碳，14N＞10.5MeV，16O＞15.5MeV，12C＞18.8MeV，大部分元素核反應(yīng)能閾都在10MeV以上。故不會產(chǎn)生放射性。在氫元素中，放射性同位素的半衰期極短（幾秒鐘-幾十分鐘），還不等食品到達消費者手里，放射能就消失了。食品中含有可能或“容易”生成放射性核素的微量元素（如鍶、錫、鋇、鎘等），需控制放射劑量。第三節(jié)影響輻射效果的因素一、射線的種類應(yīng)用于食品輻射的放射線有高速電子流、γ-射線及X射線。射線的種類不同，輻射效果也會有相應(yīng)不同，高速電子流和γ-射線殺菌效果相近，其他射線效果差異較大，隨著電離密度越大，輻射殺菌效果越好。二、輻射劑量劑量影響微生物、蟲害等生物的殺滅程度，也影響食品的輻照物理化學(xué)效應(yīng)，兩者要兼顧考慮。一般來說，劑量越高，食品保藏時間越長。劑量率也是影響輻照效果的重要因素。同等的輻照劑量，高劑量率輻照，照射的時間就短；低劑量率輻照，照射的時間就長。通常較高的劑量率可獲得較好的輻照效果。三、輻射溫度在接近常溫范圍內(nèi)，溫度對殺菌效果影響不大；冰點以下輻射間接作用不明顯，微生物抗輻射性增加，但凍結(jié)使細胞受損后輻射敏感性會增加；對于肉類等輻射后易產(chǎn)生“輻射味”的食品輻射處理最好在低溫下進行。四、微生物種類及狀態(tài)微生物對輻射的敏感性差異很大。同一菌株，由于細胞增殖，不同生長階段對輻射的敏感性也有所不同，處于穩(wěn)定期和衰亡期的細菌對輻射有較強的耐受性，而對于對數(shù)生長期的細菌擇敏感性強。不同菌株，一般來說，Ｄ10G->G+>酵母菌>霉菌(敏感)

NDlg—=-—

N0D10

其中：N0表示最初的微生物數(shù)

N表示使用D劑量后殘留的微生物數(shù)

D表示初期劑量

D10表示微生物殘存數(shù)減到原數(shù)的10%時的劑量

★為了表示某種微生物對輻射的敏感性，就通常以每殺死90%微生物所需要的戈瑞（Gy)數(shù)來表示，即殘存微生物下降到原數(shù)的10%所需要的劑量，并用D10值表示：微生物對輻射的敏感性五、氧氣一般情況下殺菌效果因氧的存在而加強。一般可使微生物對輻射的敏感性提高2~3倍。氧存在時輻射氧化作用加強，常引起蛋白質(zhì)、脂肪的氧化，防止氧化可采用抽真空和充惰性氣體包裝。六、食品的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)污染的微生物、蟲害等種類與數(shù)量以及食品生長發(fā)育階段、成熟狀況、呼吸代謝的快慢等，對輻照效應(yīng)也影響很大。大米的品質(zhì)、含水量不僅影響劑量要求，也影響輻照效果。同等劑量，品質(zhì)好的大米，食味變化??；品質(zhì)差的大米，食味變化大。七、食品的包裝材料輻射處理前必須根據(jù)產(chǎn)品的性狀、輻射處理目的、運輸和貯存的要求以及將來銷售的方便來合理選擇包裝材料。金屬罐如渡錫薄鋼板罐和鋁罐對使用殺菌劑量的照射是穩(wěn)定的。超過600kGy會使鋼基板、鋁出現(xiàn)損壞。金屬箔和各種復(fù)合包裝材料是比較理想的食品輻射包裝材料，可接受高達60kGy的照射。塑料包裝的食品在劑量低于20kGy輻照對其物理性質(zhì)沒有明顯影響。劑量超過＞50kGy，包裝材料受損，影響產(chǎn)品品質(zhì)。在食品輻射保藏中一般采用的輻射劑量低，因此，比較好的包裝材料有玻璃紙、人造纖維、聚乙烯膜、聚氯乙烯、尼龍、復(fù)合薄膜、玻璃容器及金屬容器。第四節(jié)輻射對食品的影響電離輻射之所以用來保藏食品，這是由輻射對被照射物質(zhì)中發(fā)生的化學(xué)效應(yīng)與生物學(xué)效應(yīng)所決定的。輻射的化學(xué)效應(yīng)：是指被輻射物質(zhì)中的分子所發(fā)生的化學(xué)變化。輻射化學(xué)效應(yīng)的強弱用G值表示，所謂G值就是介質(zhì)中每吸收100eV能量時發(fā)生變化的分子數(shù)。食品的輻射處理，發(fā)生化學(xué)變化的物質(zhì)，除了食品本身及包裝材料之外，還有附著在食品表面及內(nèi)部的微生物、昆蟲和寄生蟲等生物體。例如：麥芽糖溶液經(jīng)過輻射發(fā)生降解的G值為4.0，則表示麥芽糖溶液每吸收100eV的輻射能，就有4個麥芽糖分子發(fā)生降解。不同介質(zhì)的G值可能相差很大，G值大的，輻射引起的化學(xué)效應(yīng)較強烈。一、輻射對食品的化學(xué)效應(yīng)大多數(shù)食品均含有豐富的水分，水也是構(gòu)成微生物、昆蟲等生物體的重要成分，食品經(jīng)輻射引起的水分變化十分復(fù)雜。水分子對輻射很敏感，當(dāng)它接受了射線的能量后，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發(fā)生反應(yīng)。水接受輻射后的最后產(chǎn)物是氫和過氧化氫，形成的機制很復(fù)雜?，F(xiàn)已知的中間產(chǎn)物主要有三種：水合電子（eaq），氫氧基（OH·），氫基（H·）。

（一）水的輻射效應(yīng)這些中間產(chǎn)物很重要，因為它們可以和其他有機體的分子接觸而進行反應(yīng)，特別是在稀溶液中或含水的食品中，大多由于水的輻射而產(chǎn)生了間接效應(yīng)進行了氧化反應(yīng)。（二）蛋白質(zhì)和酶

1.蛋白質(zhì)

結(jié)構(gòu)破壞輻射交聯(lián)輻射降解

蛋白質(zhì)輻照時交聯(lián)與降解同時發(fā)生，而往往是交聯(lián)大于降解，所以降解常被掩蓋而不易覺察。

蛋白質(zhì)由于它的多級結(jié)構(gòu)而具有獨特的性質(zhì)，射線輻照的結(jié)果會使某些蛋白質(zhì)中二硫鍵、氫鍵、鹽鍵和醚鍵等斷裂，從而蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)和二級結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性。輻射也會促使蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，除了-SH基氧化外，還會發(fā)生脫氨基作用、脫羧作用和氧化作用。a-氨基在蛋白質(zhì)分子中作為端基而存在，輻射脫氨正是發(fā)生在這個基團上。氨基酸的a-羧基，在蛋白質(zhì)分子中也是作為端基而存在的，在射線的作用下則發(fā)生脫羧反應(yīng)。蛋白質(zhì)經(jīng)射線照射會發(fā)生輻射交聯(lián)，其主要原因是由于硫氫基氧化生成分子內(nèi)或分子間的二硫鍵發(fā)生的；也可以由酪氨酸和苯丙氨酸的苯環(huán)偶合而發(fā)生，輻射交聯(lián)導(dǎo)致蛋白質(zhì)發(fā)生凝聚作用，甚至出現(xiàn)一些不溶解的聚集體。用X射線照射血纖蛋白，會引起部分裂解，產(chǎn)生較小的碎片，卵清蛋白在等電點照射也發(fā)現(xiàn)粘度減小，這證明發(fā)生了降解。2.酶酶的主要組成是蛋白質(zhì)，故它對輻射的反應(yīng)與蛋白質(zhì)相似。純酶稀溶液對輻射敏感，若增加其濃度也必須增加輻射劑量才能產(chǎn)生同樣的鈍化效果。食品體系中酶很容易受到保護，同時也受外界條件變化（溫度、pH、含氧量）的影響。如提高溫度會增加酶對輻射的敏感度，在有氧狀態(tài)下干燥胰蛋白酶極易鈍化。有時酶由于蛋白質(zhì)分子降解，活性中心暴露，反而對酶反應(yīng)更有利。因此對控制酶活性的食品，輻射前先加熱滅酶酶會因有巰基（-SH）的存在而增加其對輻射的敏感性。（三）脂類

脂肪對輻射敏感，飽和脂肪較穩(wěn)定，不飽和脂肪容易發(fā)生氧化。輻射對脂類所產(chǎn)生的影響可分為三個方面：理化性質(zhì)的變化；受輻射感應(yīng)而發(fā)生自動氧化；發(fā)生非自動氧化性的輻射分解。脂肪酸酯和某些天然油脂在受50kGy以下劑量照射，品質(zhì)變化極少；但其他類脂肪成為異臭發(fā)生源，如肉類風(fēng)味變化，牛奶產(chǎn)生蠟燭味，魚類產(chǎn)生異臭。輻照可促使脂類的自動氧化，有氧存在，其促進作用更明顯，加速自由基的生成，使氫過氧化物和抗氧化物質(zhì)分解反應(yīng)加快，生成醛、醛酯、含氧酸、乙醇、酮等飽和脂類在無氧狀態(tài)下輻照時會發(fā)生非自動氧化性分解反應(yīng)，產(chǎn)生H2、CO、CO2、碳氫化合物、醛和高分子化合物。不飽和脂肪酸也會產(chǎn)生類似的物質(zhì)，其生成的碳氫化合物為鏈烯烴、二烯烴、二烯烴和二聚物形成的酸。磷脂類的輻射分解物也是碳氫化合物類、醛類和酯類。對含有脂肪的食品輻照時也鑒定出了過氧化物、酯類、酸類和碳氫化合物等，這與天然脂肪和典型脂肪的情況相同（四）碳水化合物

純糖類經(jīng)輻照后有明顯的降解作用和輻射分解產(chǎn)物的形成單糖在C4上發(fā)生氧化產(chǎn)生糖酮酸低分子糖類：旋光度降低、褐變、還原性和吸收光譜變化、產(chǎn)生H2、CO、CO2、CH4等氣體。多糖類：多糖鏈斷裂，熔點降低、旋光度降低、褐變。直鏈淀粉黏度下降（淀粉降解）果膠解聚（植物組織受損）輻照后結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，對酶的敏感性也隨之發(fā)生變化，并引起α-1，4-糖苷鍵偶發(fā)性斷裂及生成H2、CO、CO2氣體。糖輻解產(chǎn)物G值500krad時濃度(10mg·kg-1)葡萄糖甲醛0.060.095

乙醛

丙酮

葡糖醛酸0.44.1

葡糖酸0.88.2

5-脫氧葡糖酸0.323果糖甲醛2.54蔗糖甲醛0.160.25

果糖

葡萄糖

甘露糖醇甲醛0.81.26

果糖0.565.2表8-1輻射不同固態(tài)糖類的主要輻解產(chǎn)物

（五）維生素維生素是食品中重要的微量營養(yǎng)物質(zhì)。維生素對輻照食品的敏感性在評價輻照食品的營養(yǎng)價值上是一個很重要的指標(biāo)水溶性維生素中以VB1和VC的輻射敏感性最強，其他水溶性如VB2，泛酸，VB6，葉酸也較敏感，VB5（煙酸）對輻射很不敏感較穩(wěn)定。脂溶性維生素對輻射比較敏感，尤其是VE、VA更敏感，VD對輻照比較穩(wěn)定。二、輻射對食品的生物學(xué)效應(yīng)

1．輻射對微生物的作用(機制）（1）直接效應(yīng)：指微生物接受輻射后本身發(fā)生的反應(yīng)，可使微生物死亡。（2）間接效應(yīng)：來自被激活的水分子或電離所得的游離基那么對微生物來說需要多大的輻射劑量才能殺死微生物呢？這取決于微生物對輻射的敏感性。生物學(xué)效應(yīng)指輻射對生物體如微生物、昆蟲、寄生蟲、植物等的影響。這種影響是由于生物體內(nèi)的化學(xué)變化造成的。（一）

微生物（1）直接效應(yīng)細胞內(nèi)DNA受損：即DNA分子堿基發(fā)生分解或氫鍵斷裂等。由于DNA分子本身受到損傷而致使細胞死亡-直接擊中學(xué)說細胞內(nèi)膜受損：膜內(nèi)的蛋白質(zhì)和脂肪（磷脂）分子斷裂，造成細胞膜泄露，酶釋放出來，酶功能紊亂，干擾微生物代謝，使新陳代謝中斷，從而使微生物死亡。（2）間接效應(yīng)當(dāng)水分子被激活和電離后，成為游離基，起氧化還原反應(yīng)作用，這些激活的水分子就與微生物內(nèi)的生理活性物質(zhì)相互作用，而使細胞生理機能受到影響。2．微生物對輻射的敏感性

為了表示某種微生物對輻射的敏感性，就通常以每殺死90%微生物所需用的戈瑞數(shù)來表示，即殘存微生物數(shù)下降到原數(shù)的10%時所需用戈瑞的劑量，并用D10值來表示。人們通過大量的實驗發(fā)現(xiàn)，微生物（細菌）殘存數(shù)與輻射劑量存在如下關(guān)系:logN/N0=-D/D10

N0：初始微生物數(shù)

N：使用D劑量后殘留的微生物數(shù)

D：輻照初始劑量

D10：微生物殘留數(shù)減到原數(shù)的10%時的劑量微生物（細菌）種類不同，對輻射的敏感性各不同，因而D10也不同。并且微生物所處環(huán)境不同，則輻射敏感也不相同。一些微生物的D10值菌種基質(zhì)D10（kGy）菌種基質(zhì)D10（kGy）肉毒桿菌A食品4啤酒酵母緩沖液2~2.5肉毒桿菌B緩沖液3.3嗜熱脂肪芽孢桿菌緩沖液需氧1短小芽孢桿菌緩沖液厭氧3鼠傷寒沙門氏菌冷凍蛋0.7產(chǎn)氣莢膜桿菌肉2.1~2.4產(chǎn)黃青霉緩沖液0.4枯菌桿菌緩沖液2~2.5大腸桿菌肉湯0.23.霉菌和酵母酵母與霉菌對輻射的敏感性與無芽孢細菌相同。霉菌會造成新鮮果蔬的大量腐敗，用2kGy左右的輻射劑量即可抑制其發(fā)展。酵母可使果汁及水果制品腐敗，可用熱處理與低劑量輻射結(jié)合的辦法殺滅。4.病毒病毒是最小的生物體，它沒有呼吸作用，是細胞的寄生生物。是以食品和酶為寄主。通常使用高達30kGy的劑量才能抑制。如脊髓灰色質(zhì)病毒和傳染性肝炎病毒據(jù)推測來自食品污染，用γ-射線照射有助于殺死病毒。（二）昆蟲輻射對昆蟲的效應(yīng)是與其組成細胞的效應(yīng)密切相關(guān)的。對于昆蟲細胞來說，輻射敏感性與它們的生殖活性成正比，與它們的分化程度成反比。處于幼蟲期的昆蟲對輻射比較敏感，成蟲（細胞)對輻射的敏感性較小，高劑量才能使成蟲致死，但成蟲的性腺細胞對輻射是敏感的，因此使用低劑量可造成絕育或引起遺傳上的紊亂。輻射對昆蟲總的損傷作用是致死、“擊倒”（貌似死亡，隨后恢復(fù)）、壽命縮短、推遲換羽、不育、減少卵的孵化，延遲發(fā)育、減少進食量和抑制呼吸。這些作用都是在一定劑量水平下發(fā)生的，而在其它低劑量下，甚至可能出現(xiàn)相反的效應(yīng)，如延長壽命，增加產(chǎn)卵，增進卵的孵化和促進呼吸。成年前的昆蟲經(jīng)輻射可產(chǎn)生不育，輻射過的卵可以發(fā)育為幼蟲，但不能發(fā)育成蛹，照射的蛹可發(fā)育為成蟲，但其成蟲是不育的。蛾、螨、甲蟲不育0.1-0.5KGy，致死30-50KGy商業(yè)上為防止食品中的昆蟲傳播，用3~5kGy劑量處理食品可立即殺死昆蟲，一次給足劑量比分次殺滅效果好。（三）果蔬類輻射主要應(yīng)用在植物性食品（主要是水果和蔬菜）抑制塊莖、鱗莖類發(fā)芽，推遲蘑菇開傘、調(diào)節(jié)后熟和衰老上。1、抑制發(fā)芽原因是輻射后植物的分生組織被破壞，核酸和植物激素代謝受到干擾，以及核蛋白發(fā)生變性。研究發(fā)現(xiàn)，輻射土豆、洋蔥等可抑制其發(fā)芽，輻射劑量004~0.08kGy，常溫貯藏一年。2、調(diào)節(jié)呼吸和后熟對于有呼吸變換期的水果，在其呼吸率達最小值時是輻射處理的關(guān)鍵時刻，在此時輻射能抑制其后熟期，主要是能改變體內(nèi)乙烯的生產(chǎn)率從而影響其生理活動。輻射能使水果化學(xué)成分發(fā)生變化，如維生素C的破壞、原果膠變成果膠及果膠酸鹽、纖維素及淀粉的降解、某些酸的破壞及色素的變化等。第五節(jié)輻射在食品保藏中的應(yīng)用

根據(jù)食品輻射的目的及所需的劑量，F(xiàn)AO/IAEA/WHO把應(yīng)用于食品中的輻射分為下列三大類：

1．輻射耐藏殺菌（防止繁殖）

2．輻射巴氏殺菌（消毒）

3．輻射阿氏殺菌（輻射完全殺菌）一、食品輻射的類型1.輻射阿氏殺菌（完全殺菌）足以使微生物的數(shù)量減少到零或有限個數(shù)，在后處理沒有污染的情況下，以目前方法檢不出腐敗微生物，也沒有毒素檢出，可長時間保藏。一般使用高劑量10-50kGy，肉類特別是牛肉，高劑量會產(chǎn)生異味，此時可在冷凍溫度-30℃以下輻射。因為異味形成大多是化學(xué)反應(yīng)，冷凍時水中的自由基流動性減少，可防止自由基與肉類形成分子的相互反應(yīng)。2.輻射巴氏殺菌（消毒）足以降低某些有生命力的特定非芽孢致病菌（如沙門氏菌）的數(shù)量，用現(xiàn)有方法檢不出。這種方法因食品中可能有芽孢菌的存在，因此不能保證長期貯存。必須與其他保藏方法如低溫或降低水分活度等結(jié)合。另外，若食品中已存在大量微生物（繁殖）也不能用該法處理。因為輻射不能除去產(chǎn)生的微生物毒素。輻射劑量：5kGy-10kGy3.輻射耐貯殺菌（防止繁殖）足以降低腐敗菌數(shù)量，延緩微生物大量增殖出現(xiàn)的時間。用于推遲新鮮果蔬的后熟期，提高耐貯期。輻射劑量：＜5kGy。各種應(yīng)用所需的劑量范圍二、影響食品輻射劑量的因素1．食品感官質(zhì)量的輻射耐受性2．微生物的輻射耐受性3．酶的輻射耐受性