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1、第七章 食品辐射保藏,第一节 概述,食品辐射保藏就是利用原子能射线的辐射能量对食品及其原料进行杀菌、杀虫、抑制发芽、延迟后熟等处理，以达到延长食品保质期的方法和技术。 最大限度的减少食品的损失，使它在一定期限内不发芽、不腐败变质，不发生食品的品质和风味变化，由此可以增加食品的供应量，延长食品的保藏期 辐射保藏技术是一门新的技术，比现有保藏技术有其优越性的一面。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。,食品辐照所用原子能射线主要有射线或电子加速器产生的低于10MeV的电子束。 我国辐照食品卫生管理办法中定义：辐照食品是指用钴-60、铯-137产生的射线或电子加速器产生的
2、低于10MeV的电子束照射加工保藏的食品。,常见的辐照食品种类：,1特殊食品：病人食用的无菌食品、太空食品。,2脱水食品：洋葱粉、八角粉、虾粉、青葱、辣椒粉、蒜粉、虾仁等脱水食品。,3延长货架的食品：月饼、袋装肉制品、果脯等产品。,4冻品：冻鱿鱼、冻虾仁、冻蟹肉、冻蛙腿等产品。,5保健品：减肥茶、洋参、花粉、灵芝制品、袋泡茶、口服美容保健食品等。,一、现有保藏技术的优缺点,食品冷冻保藏低温抑制微生物活动和减少酶活。 优点：能够较好保持新鲜食品原有的风味和营养价值； 缺点：能耗大，需建立冷藏链。 食品罐藏提高温度杀灭微生物和酶。 优点：绝大部分杀灭微生物，可以长期保藏； 缺点：热对风味组织结构和
3、色泽有影响。 食品干藏降低水分活度（Aw），控制微生物和减少酶活。 优点：简便宜行，重量减轻或体积变小，食品可增香变脆 缺点：自然脱水后的食品难复水，易变色。 化学保藏通过外加化学物质抑制微生物及酶等作用。 优点：操作简便易行。 缺点：化学物质残留。,二、辐射保藏的优越性（意义、特点）,食品在受辐射过程中温度升高甚微，可在常温或低温下进行，又被称为“冷杀菌”。被辐射适当处理后的食品的感官性状与新鲜食品差别很小，特别适合于一些不耐热的食品和药品。 射线穿透力强，在不拆包装和不解冻的情况下，可杀灭其深藏于谷物、果实或冻肉内部的害虫和微生物，也节省了包装材料，避免再污染。 射线处理过的食品不会留下任
4、何残留物。,节省能源：据国际原子能机构（IAEA）通报，食品采用冷藏需消耗能量为90千瓦时/T，巴氏消毒230千瓦时/T，热力杀菌300千瓦时/T，脱水处理（干燥）700千瓦时/T，而辐射杀菌只需6.34千瓦时/T，辐射巴氏消毒0.76千瓦时/T。 适应范围广：能处理各种不同类型的食物品种，从装箱的马铃薯到袋装的面粉、肉类、水果、蔬菜、谷物、水产等。不同体积、不同状态、固体液体食品,加工效率高、整个工序可连续化、自动化。 只要规模大，就能获得巨大的利益。 谷物20万吨以上，马铃薯2.5万吨以上，洋葱5000吨 辐射保藏是一种获得经济效益和有发展前途的保藏方法，也是和平利用原子能的一个重要方面。
5、,三、国内外发展简况,1895年伦琴发现X-射线后，Mink于1896年就提出X-射线的杀菌作用。 二次大战期间，美国麻省理工的罗克多尔将射线处理汉堡包，揭开了辐射保藏食品研究的序幕 50年代起北美、欧洲、日本等30多个国家先后投入大量的费用进行研究； 60年代一些第三世界国家也加入该行列，目前从事这方面研究的有50-60个国家。,在国际原子能组织（IAEA）、联合国粮农组织（FAO）、世界卫生组织（WHO）等的支持和组织下，1976年25种辐射处理食品在18个国家得到无条件批准或暂定批准，允许作为商品供一般使用。 1980年10月27日上述组织联合举行的第四次专门委员会议作出结论：用10kG
6、y以下平均最大剂量照射任何食品，在毒理学、营养学及微生物学上都丝毫不存在问题，而且今后无须再对低于此剂量辐照的各种食品进行毒性实验。 1999年同意10kGy以上剂量辐照食品是安全与营养的,目前许多国家将辐射用于食品的加工与保藏。 前苏联、美国、加拿大、法国、日本、中国等国家均批准在一些食品中使用辐照。 日本、加拿大建立了辐射工厂用于食品保藏、有鱼虾、果蔬等。 欧洲（丹麦、保加利亚、法国等）用于抑制土豆、大蒜、洋葱发芽。 发展中国家，印度、伊朗、泰国、智利、阿根廷等用于粮食（谷物）的防霉、防虫。,我国自1958年开始，1984年11月国家卫生部批准7项（马铃薯、洋葱、大蒜、花生、蘑菇、香肠）辐
7、照食品允许消费。之后又有20多种食品通过了不同级别的技术鉴定。 80年代，一些省市建立了一起容量较大的辐射应用试验基地，如北京、上海、天津、湖南、四川、广东等地。,迄今为止，已有40多个国家批准了100多种类的辐照食品。但辐照技术真正大规模商业化应用，是从20世纪90年代开始的。 辐照加工技术虽然从技术讲已相对成熟，但由于公众接受性、各类别食品的标准、法规以及检验、辐照设施等尚存在一定问题，辐照食品仍未被广泛接受。,1997年蒙特利尔公约会议决定发达国家在2005年前、发展中国家在2015年前要彻底禁用溴甲烷，这使食品辐照的替代作用更突出出来。 食源性疾病近年来在美国、日本等地多有发生，沙门氏
8、菌、弯曲菌、大肠杆菌、单胞李斯特菌、弧菌等所致的疾病与辐照食品近年的发展有明显的关联。,第二节 辐照的基本概念,一、 辐射类型 辐射指能量传递的一种方式，在电磁波谱中，根据能量相应的大小，可将电磁波分成无线电波、微波、红外、可见光、紫外线，X射线和射线 根据辐射的作用形式可将辐射分为电离辐射和非电离辐射两种类型，具体按辐射的频率来划分,二、放射性同位素与辐射,原子包括一个带正电荷的原子核，核外围有电子云。 原子核的直径约为10-12cm，内有质子和中子，是其质量的组成部分。质子带正电荷，中子不带电荷。整个原子(包括运转的电子)的直径约为10-8cm。,1放射性同位素,原子核为P+n，P+为带正
9、电荷质子，n为不带电荷中子，核内质子数决定化学元素的特性，一般情况下（在原子核范围内）P+=n，组成原子的质量。 P+相同而n不同的原子所代表的元素称为同位素，P+=n时原子稳定，P+n则不稳定。 原子序数在84以上时，原子核是不稳定的，能以一定的速率放出射线，由这种原子组成的元素称为放射性同位素。 放射性同位素能发射-、-、+-及-射线,2. -、-、-及 X-射线,-射线：当同位素中n：P+1.5，从原子核中放射出带2P+和2n的带正电高速粒子流（氦核）； -射线：当核内中子数和质子数不等时： 若nP+，中子放出粒子，释放能量转变成质子 nP+ （带负电荷的高速离子） 若P+n，质子吸收能
10、量发射+转变成中子 P+1.02MeVn+ （带正电荷的高速离子） 和+-射线，即从原子核中射出的带电的高速电子,X-射线：若核内质子从外层电子云K层捕获电子e，转变成中子（K-捕获），使质子数减少。P+en K层（低能态）电子被捕获后剩下的空穴，被外层（高能态）电子补充，释放出能量X-射线，指原子核外电子所放出的能量。 -射线：当原子核在发射了和或K-捕获之后，核的能级处于激发态（高能态），当这种激发态回到基态时，原子就发出光子流（即不带电荷的粒子流），称-射线，发源于原子核本身。,3. 四种射线的特点,这四种射线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程度的穿透能力。但是由于
11、射线性质的不同，从而电离能力和穿透能力各不相同。,-射线：相对质量较大，电离能力很强，穿透能力很小；一张纸就能阻挡它的通过。 -射线：为氢核质量的几千分之一，带电量为-射线的一半，电离能力比-射线小，穿透能力比-射线大；无法穿透铅片。 -射线：电离能力比、小，但穿透能力比、大；可穿透一块铅。 X-射线：电离能力小，穿透力很高,4放射性衰变,每个放射性同位素经放出射线后，就转变成另一个原子核，从不稳定的元素变成稳定同位素。原子核的转变过程称为放射性衰变。 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。,常见放射性同位素的半衰期,三、辐射用各种单位,国际单位 常用单位 辐射能量 J e
12、V 放射性强度 Bq Ci 辐射量 C/kg R 吸收剂量 Gy&J/kg rad,（一）能量单位,电子伏特eV ：辐射能量单位通常用eV，即相当于个电子在真空中通过电位差为伏特的电场被加速所获得的动能。 eV =1.60210-12evg 1 evg = 6.2415 1011 eV 1 evg =0.0000001焦耳,（二）放射性强度,也称放射性活度，是衡量放射性活跃程度的一个物理量。指单位时间内发生核衰变的次数。 以前曾用居里，1Ci=3.71010衰变秒，即每秒中有3.71010次原子核衰变。 现法定单位用贝克Bq，即每秒中有一个原子核衰变为1贝克。 1Bq=1s1，因此，1Ci=3
13、.71010Bq。,（三）辐射计量,指被照射物质吸收辐射能量程度的一些物理量。 常用辐射量、物料吸收剂量和吸收剂量速率来表示 辐射（照射）量是用X-射线或-射线辐射源的辐射场内空气电离的程度来表示。 吸收剂量是指在辐射源的辐射场内单位质量被辐射物质吸收的辐射能量。 单位质量的被照射物质在单位时间中所吸收的能量称为吸收剂量速率。,法定单位为库仑/千克（C/kg），以前为伦琴（R） 在标准状况下（0，760mmHg），1cm3空气（0.00129g）能形成一个正电或负电的静电单位的X-射线或-射线照射量1R。 1伦琴可使1cm3空气产生2.08109个离子对 1R=2.58104C/kg（空气）,
14、1辐射量（照射量）,2吸收剂量,吸收剂量是电离辐射赋予被辐射物质单位质量的平均能量，即被辐射物质吸收的辐射能量，法定单位为J/kg，也称为戈瑞（Gy） 以前曾用拉德（Rad）即1克被辐射物质吸收100尔格（erg）射线能量为1Rad。 1Rad=100erg/g=6.241013eV/g。 1Gy=100Rad=104erg/g,3吸收剂量速率,单位质量的被照射物质在单位时间中所吸收的能量称为吸收剂量速率。单位为Gy/s。 吸收剂量速率与照射距离和辐射强度有关。距离越近，吸收剂量速率越大，距离相同，辐射强度越大，则吸收剂量越大。 物料不同，吸收剂量速率也是不一样的。,四、辐射源,（一）人工放射
15、性同位素 在食品辐射时供电离辐射用的放射线主要为-和-射线，经常采用人工制备的放射性同位素60Co（钴，半衰期5.26年）和137Cs（铯，半衰期30.3年）,钴和铯衰变图,60Co经-衰变后放出两个能量不同的-光子最后变为60Ni 137Cs经-衰变后放出-光子最后变为137Ba,制备方法：将自然界中存在的稳定同位素59Co金属制成棒形、长方形、薄片形、颗粒形、圆筒形或所需要的形状，置于反应堆活性区，经中子一定时间照射，少量59Co原子吸收一个光子后即生成60Co辐射源。 目前在商业上采用60Co作为-射线源。,（二）电子加速器,利用电磁场使电子获得较高能量，即将电能转变成辐射能。有静电加速
16、器、高频高压加速器、绝缘磁芯变压器。直流加速器有两种方式： 1.直接加高压：高电压使电子获得动能，如范德格拉夫加速器（静电加速器）； 2.不是直接利用高电压，但反复多次将电子加速，如回旋加速器，电子感应加速器。,范德格拉夫加速器,直流高压电源6通过针尖电晕放电将负电荷喷射到高速运行的输电带4上，电荷被带到球型高压电极1内，电刷7收集电荷。在电荷累积下，在球型电极形成高压电场。电子枪5发射的电子，在高压电场下，沿着加速管3被加速，即得到电子射线。,用高能电子来轰击重金属靶，则产生X-射线X-射线发生器。 特点：电子加速器优点是可以控制开停，能量可以调节控制。 X-射线转换率不高，一般不用于食品辐射。,第三节 食品辐射保藏原理,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
