第四章 食品辐照保藏食品辐射(照)的意义及特点食品的辐射保藏:是利用原子能射线照射食品或 原材料，进行灭菌、杀虫、消毒、抑制鲜活食品 的生命活动，从而达到防霉、防腐、延长食品货 架期目的的一种食品保藏方法和技术这种技术 又称为食品辐照（Food irradiation）技术 辐照食品：经辐照技术处理后的食品在我国《 辐照食品卫生管理办法》附则中定义：辐照食品 是指用钴－60、铯－137产生的γ射线或电子加 速器产生的低于10MeV电子束照射加工保藏的食 品辐照食品标志l辐射加工是一种高效加工手段，具有穿透性强、 可在常温下进行、节能、无残毒、易控制等独特 优势l食品辐射的特点：1.“冷杀菌”；2.具有良好的保鲜效果；3.辐 照处理食品能耗低；4.对环境的污染小 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 食品辐照历史1895伦琴发现X射线1896，mink发现 X射线可杀菌以后研究多，应用少二战时：美MIT的罗克多用来处理汉堡包应用开始50年代起，美国、加拿大、前苏联、欧、日等 30多国家60年代：第三世界l我国的发展情形：58年开始70年代后，进入新的研究阶段，研究的对象种类：粮食，肉类，水产品，水果，蔬菜，蛋类等。
我国批准的辐照食品第一节 电磁辐射的基本概念l一、电磁辐射线l主要射线:α射线、β射线、γ射线 、X射 线lα、β、γ等射线辐射的结果能使被辐射（ 辐照）物质产生电离作用，因此常称为电 离辐射lα-射线：相对质量较大，电离能力大，穿透能力 小lβ-射线：为α-射线质量的几千分之一，点电量为 其一倍，穿透能力比α-射线大• γ-射线：电离能力比α、β射线小，但穿透能力比它们大• X-射线：电离能力小，穿透能力很强都具有使被辐射物质的原子或分子发生电离作 用的能力和不同穿透程度的能力l二、辐照源l1.放射性同位素辐照源l辐照源：放射性同位素 天然、人工制造电子加速器x射线发生器辐射源是食品辐射加工的核心部分，它可以 分为放射性同位素和电子加速器两大类1) 放射性同位素60Co辐射源、 137Cs辐射源(2) 电子加速器电子射线、X射线电子射线电子射线射程短，密度大，穿透力差，一 般适用于食品表面的照射如对易腐食品辐射时，选定适当的“加 速能”，就可使射线不穿透食品内部，只进 行表面杀菌 X射线X射线具有高穿透能力，可以用于食品辐 射加工但是由于电子加速器作X射线源效率 低，而且能量中包含大量低能部分，难以 均匀照射大块样品，故没有得到广泛的应 用。
放射性衰变：放射性同位素放出射线后，就转变成 另一个原子核，从不稳定元素变成稳定同位素， 原子核转变过程称为放射性衰变 半衰期：若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并用t0.5表示不同的放射性同位素，其半衰期是不同的用作食品辐射加工的辐射源60Co的半衰期为5.27 年，137Cs为30年l三、辐照剂量单位l辐射单位l照射量及其单位 l(量度放射性同位素放射出的射线的) 照射量(Exposure)是用来量度x射线或r 射线在空气中电离能力的物理量，其单位 为伦琴(R)吸收剂量、剂量率及其单位(量度被辐射物体吸收量的)l在辐射源的辐射场内单位质量被照射物质所吸收 的射线的能量称为吸收量，其单位为拉德(rad) 或戈瑞(Gy)l戈瑞与拉德的关系：1Gy=100radl吸收剂量率——单位质量被照射物质单位时间内吸收的能量（Gy/s）l吸收剂量率:D=dE/dt剂量当量、剂量当量率及其单位剂量当量就是用来量度不同类型的辐射所引 起的不同的生物学效应，其单位为雷姆 (rem)或希汶特(Sv)单位时间内的剂量当量称为剂量当量率 ，其单位用rem·s-1或rem·h-1等表示。
第二节 食品的辐照保藏原理辐照保藏食品的原理与射线照射时引起食品及食品中的微生物、昆虫等发生一系列物理化学反应有关，这些反应称为辐照效应，主要有化学效应和生物学效应一、食品辐照的化学效应 辐照的化学效应：是指被辐照物质中的分 子所发生的化学变化食品的辐照处理，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 辐射化学效应的强弱用G值表示，所谓G值就是介质中 每吸收100eV能量时发生变化的分子数例如：麦芽糖溶液经过辐射发生降解的G值为4.0 ，则表示麦芽糖溶液每吸收100eV的辐射能，就有4 个麦芽糖分子发生降解不同介质的G值可能相差 很大，G值大的，辐射引起的化学效应较强烈；G值 相同者，吸收剂量大者所引起的化学效应较强烈 例如G值等于3，吸收剂量为1Mrad时，每千克介质 发生变化的摩尔数为3.1×10-6，剂量提高到6Mrad 时，则每千克发生变化的摩尔数达1.9×10-2食品及其他生物有机体的主要化学组成 是水、蛋白质、糖类、脂类及维生素等， 这些化合物分子在射线的辐射下会发生一 系列的化学变化 •水大多数食品均含有丰富的水分，水也是构成微 生物、昆虫等生物体的重要成分，食品经辐射引 起的水分变化十分复杂。
水辐射的化学效应可概括为： H2O → 2.7OH· +0.55H· +2.7e-水化+0.45H2 +0.71H2O2 +2.7H3O·2. 蛋白质和酶蛋白质结构破坏辐射交联辐射降解蛋白质辐照时交联与降解同时发生，而往往是 交联大于降解，所以降解常被掩盖而不易觉察 酶 酶的主要组成部分是蛋白质，所以辐射对 酶所引起的作用与蛋白质类似，酶中所含 的巯基(-SH)由于容易氧化会增大酶对辐射 的敏感性，但在复杂的食品体系中，由于 其他物质的伴生存在而使酶得以保护，欲 使酶钝化需要相当大的辐射剂量3. 糖类糖类在辐射过程中发生的变化主要是降解 作用和辐解产物的形成，若干故态糖类的 辐解产物见下表 辐射不同固态糖类的主要辐解产物糖辐解产物G值500krad时浓度(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0.88.25-脱氧葡糖酸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0.565.24. 脂类脂肪和脂肪酸被射线照射时，饱和脂肪比较稳定 ，而不饱和脂肪容易氧化，出现脱羧、氧化、脱 氢等作用。
有氧存在时，由于会发生自动氧化作 用，饱和脂肪也会被氧化辐射促进自动氧化过 程可能是由于促进自由基的形成和过氧化物的分 解，并使抗氧化剂遭到破坏 食品中的脂类组分受辐射而产生的化合物，除 了有辐射诱导的自动氧化产物外，也有非氧化的 分解产物 5. 维生素食品中维生素在辐射中的稳定性和食品的 性质及成分有密切的关系，其损失率随着 辐射剂量的增大而增大 二、食品辐射的生物学效应 1. 抑制蔬菜发芽和果实后熟蔬菜中的马铃薯和洋葱，主要是通过控 制其休眠来进行储藏的在结束休眠后， 如果温度和湿度适宜时，便会旺盛地发芽 ；果实采收后的成熟现象称为后熟，后熟 的速度影响着储藏期的长短辐射对生物体作用的机理目前尚未十分清楚，但可能 与下列原因有关： （1）由于射线的辐照，细胞中的DNA和RNA受到损伤 ，植物体生长点上的细胞不能发生分裂，所以马铃 薯、洋葱等经辐照后不会发芽参见下表 （2）食品辐照时，干扰了ATP的合成，使细胞的核酸 减少，抑制了植物体的发芽 马铃薯经辐射后核酸含量的变化核酸照射剂量核酸含量(mg·g-1干物质)(krad)12月3月4月0140140154RNA5618384857 650170131170DNA5 1081208121121123（3）植物组织处于休眠状态时，其生长点缺乏植 物生长激素或生长激素被钝化，若把经过辐射的 马铃薯放入一种生长激素—赤霉素酸溶液中，马 铃薯就开始发芽(下表)。
赤霉素酸对g辐照的马铃薯发芽的影响处理法处理数发芽率剂量 (krad)赤霉素酸浓度 (ppm)5日 后10日 后15日 后20日 后80 00008250 716202012020000012250 512172012500 8142020（4）对于具有呼吸高峰的果实，在高峰开始出 现前夕，体内乙烯的合成明显增加，从而促进 成熟的到来若在高峰前对果实进行辐照处理 ，由于干扰了果实体内乙烯的合成，就能够抑 制其高峰的出现，延长果实的储藏期 2. 导致微生物和昆虫的死亡食品经辐射后，附着在食品上的微生物和昆虫发生了一 系列生理学与生物学效应而导致死亡，其机理是一个十 分复杂的问题，目前还没有完全搞清楚，一般认为与下 面两点有密切关系： (1) 造成遗传物质DNA的损伤；(2) 辐射化学效应的产物与细胞组成发生反应 辐射对微生物的作用 （1）直接效应： 细胞膜受损，酶释放出来，酶功能紊乱，干扰微生物代谢 ，使新陈代谢中断，从而使微生物死亡 细胞内蛋白质、DNA受损，即DNA分子碱基发生分解或氢键 断裂等，致使微生物细胞活动紊乱，甚至停止 （2）间接效应 当水分子被激活和电离后，成为游离基，起氧化还原作用 ，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。
辐射对病毒的作用通常使用高达30KGy的剂量才能抑制病毒的活性辐射对昆虫的作用辐射敏感性与昆虫细胞的生殖活性成正比，与它们 的分化程度成反比 辐射对寄生虫的作用 辐射可使寄生虫不育或死亡第三节 食品的辐照保藏应用一、食品辐射的类型联合国粮农组织(FAO)、国际原子能机构 (IAEA)和世界卫生组织(WHO)联合专 家委员会把食品辐射分为下列三类：低剂 量辐照、中等剂量辐照、高剂量辐照l辐射保藏的三种形式辐射阿氏杀菌（radappertization）辐射巴氏杀菌（radicidation）辐射耐贮杀菌（radurization）l1.辐射阿氏杀菌（radappertization）l 所使用的辐射剂量（10～50KGy）可以使 食品中的微生物数量减少到零或有限个数 这种辐射处理后，食品可在任何条件下贮藏 ，但要防止再污染l为高剂量辐照2.辐射巴氏杀菌（radicidation）只杀灭无芽孢病原细菌（除病毒外）所 使用的辐射剂量（5～10KGy）使食品在检测时 不出现无芽孢病原菌（如沙门氏菌） 为中剂量辐照3.辐射耐储杀菌（radurization）能提高食品的贮藏性，降低腐败菌的原发 菌数，并延长新鲜食品的后熟期及保藏期，辐 射剂量在5KGy以下。
为低剂量辐照l二、辐照保藏的商业化应用 1.果蔬类l防止微生物的腐败作用l控制害虫感染及蔓延l延缓后熟期，防止老化l（1）辐射对水果的影响l对于有呼吸变换期的水果，在其呼吸率达最小值 时是辐射处理的关键时刻l在此时辐射能抑制其后熟期，主要是能改变体内 乙烯的生成率从而影响其生理活动l辐射能使水果的化学成分发生变化，如维生素C 的破坏、原果胶变成果胶及果胶酸盐、纤维素及 淀粉的降解、某些酸的破坏及色素的变化等辐射在水果中的商业化应用： ①控制辐射剂量，杀灭霉菌 ②辐射水果抑虫 ③延迟后熟期，对香蕉等热带水果十分有效 ④增强水果中色素的合成n对香蕉等热带水果十分有效，u香蕉：对绿色香蕉辐照剂量常低于0.5kGy，但对有机 械伤的香蕉一般无效u木瓜：用1kGy剂量即可延迟木瓜的成熟u芒果：0.4kGy剂量辐照可延长保藏期8d，用1.5kGy可 完全杀死果实中的害虫l（2）辐射对蔬菜的影响l辐射可影响新鲜蔬菜的代谢反应，如改变蔬菜的 呼吸率，防止老化，改变其化学成分等，作用效 果与辐射剂量有关l低剂量0.06～0.15kGy对控制根茎作物如马铃薯 、洋葱、大蒜的发芽是有效的但辐照剂量过高 ，会腐烂。
l辐照可防止蘑菇开伞，延迟后熟辐射在蔬菜中的商业化应用：抑制发芽，延缓新陈代谢作用，杀死寄生虫l2.谷类及其制品:以控制虫。