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1、食品工艺学第七章 食品的辐射保藏第七章 食品的辐射保藏第一节 概述 第二节 辐照的根本概念 第三节 食品辐照保藏原理 第四节 辐照对食品质量的影响 第五节辐照在食品保藏中的应用第六节 食品辐照的平安与法规思考题:思考题n 辐射有哪些化学效应及生物学效应？n 辐射保藏食品的原理,从辐射效应对微生物、酶、病虫害、果蔬等的影响角度答复。n 放射性同位素发射的射线种类、产生的条件及各自的特点。n 辐射量、吸收剂量、吸收剂量速率及相应的单位。n 食品辐射常用的人工放射性同位素。n 辐射食品卫生平安性如何？何谓感生放射性？n 辐射杀菌的三种方式是什么？第一节 概述一、食品辐射保藏的定义及其特点二、辐射保藏
2、的进展 一、食品辐射保藏的定义及其特点l 食品辐射保藏定义l 特点: 辐照技术较其他保藏方法的优越性。 穿透力强带来的好处l 缺点l缺点与局限性n 投资大, 及专门设备来产生辐射线辐射源，n 平安防护并需要提供平安防护措施，以保证辐射线不泄露；对不同产品及不同辐照目的要选择控制好适宜的辐照剂量，才能获得最正确的经济效应和社会效益。n 高剂量下的感观性状变化n 接受性由于各国的历史、生活习惯及法规差异，目前世界各国允许辐照的食品种类仍差异较大，多数国家要求辐照食品在标签上要加以特别标注。穿透力强辐照技术的另一个特点就是射线如射线的穿透力强，可以在包装下及不解冻情况下辐照食品，可杀灭深藏在食品内部
3、的害虫、寄生虫和微生物。正因为此，它被大量应用于海关对进口物品食物、衣物等用品的防疫处理，以确保进口物品不携带有害生物进入国门。还可与冷冻保藏技术等配合使用，使食品保藏更加完善，这是其他保藏方法所不可比较的。定义l 食品辐射保藏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开展，以到达延长食品保藏期的方法和技术。这种技术又称为食品辐照Food irradiation技术。l 辐照食品经辐照技术处理后的食品。在我国?辐照食品卫生管理方法?附那么中定义：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低于1
4、0MeV电子束照射加工保藏的食品。l食品辐射的较其他方法的优越性l 非热作用，食品内部温度不会增加或变化很小，故有“冷杀菌之称，而且辐照可以在常温或低温下进行，因此经适当辐照处理的食品可保持原有的色、香、味和质构，有利于维持食品的质量；l 节能与冷冻保藏等相比，能节约能源。据(IAEA报告，冷藏耗能324MJ/t，巴氏消毒能耗828MJ/t，热杀菌能耗1080MJ/t，辐照灭菌只需要22.68MJ/t，辐照巴氏灭菌能耗仅为2.74MJ/t。冷藏法保藏马铃薯防止发芽300d，能耗l080MJ/t；而马铃薯经辐照后常温保存，能耗为67.4MJ/t，仅为冷藏的6。l 无残留物:与化学保藏法相比，辐照
5、过的食品不会留下任何残留物，是一个物理加工过程，而传统的化学防腐保藏技术面临着残留物及对环境的危害问题。二、辐照保藏的进展l 食品辐照历史l 相关国际组织l 受研究的食品种类l 涉及的研究范围l 我国的开展情形l相关国际组织1970年FAOIAEA)WHO的专家在日内瓦会议上确立食品辐照领域的国际方案IFIP) 认定五种产品为平安1979年国际食品法规委员会CAC-Codex Alimentarius Commission推荐用于食品辐照的设备操作标准，1983年形成?食品辐照加工的国际标准?规定食品辐照加工的平均吸收剂量不得超过10kGy。1980年FAO/IAEA/WHO的会议也认为，受辐
6、照食品平均吸收剂量到达10kGy，没有毒性危害，不存在特别的营养和微生物问题，无必要再进行毒性试验。1984 年FAO/IAEA核技术在食品与农业中的应用委员会下成立了食品辐照的国际咨询小组ICGFI)，该组织是由专家、政府代表等组成的国际组织，其主要功能是对食品辐照的开展作总的评论，给成员国和组织提供食品辐照应用的咨询，通过FAO/IAEA/WHO专家委员会JECFI、CAC提供发布食品辐照信息。1998 ICGFI提出突破10kGy应用剂量限制的建议，并得到其他组织的认可。l我国的开展情形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
7、准的辐照食品l涉及的研究范围辐照机理，灭菌原理，辐照食品工艺，辐射食品化学，营养，微生物学，毒理学，剂量学等。有人认为，这方面投入的财力，物力，人力，范围之广是前所未有的。因为有“辐射两字l受研究的食品种类 粮食及制品，水果，蔬菜，肉类及制品，禽类，水产品， 香料，饲料等l食品辐照历史n 1895伦琴发现X射线n 1896，mink发现 X射线可杀菌。以后研究多，应用少。n 二战时：美MIT的罗克多用来处理汉堡包应用开始n 50年代起，美国、加拿大、前苏联、欧、日等 30多国家n 60年代 第三世界 共20多国家l美国美国是世界上对辐照食品研究最深的国家之一。50年代，大量的辐照食品报告来自美
8、国政府。53 美国总统提出原子能和平利用。57 陆军司令部特种部队负责组织，90个大学、政府与工业部门参加的一项为期5年的辐照食品研究方案，实验室超过77个，每年资助600万美元。60，已有辐照食品在军队试用，并对辐照食品进行了长达 10年的平安性试验。63，美军方Natick实验室举行首次辐照食品国际会议，l加拿大1960年允许60Co (0.1kGy用于抑制马铃薯发芽。 1965年就建立起世界最大的马铃薯辐照工厂。是60Co辐照装置输出的强国，l前苏联最早允许60Co用于抑制马铃薯发芽0 .1kGy、谷类杀菌0.3kGy)；第二节 辐照的根本概念一、放射性同位素与辐射 二、辐照量单位与剂量
9、测量三、辐射源与食品辐照装置一、放射性同位素与辐射l 同位素l 不稳定(放射性)同位素l 辐射l 辐射源: 放射性同位素(如钴60,钯137)、电子加速器。l 主要射线: 射线 射线 射线 X射线l 放射性同位素的强度l 放射性同位素的衰变l 、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。l放射性同位素的放射性强度n 是表示元素放射性强弱的物理量，通常以单位时间内发生核衰变的次数来表示。n 单位： 贝克Bq ，每秒中有一个原子核衰变为1贝克。 居里Ci，1Ci=3.71010Bql放射性同位素的衰变n 是放射性同位数放出射线的过程n 是放射性同位数强度由强变弱的过程n
10、过程与外界的温度、压力等因素无关，取决于原子核性质n 按负指数规律衰变n 半衰期 t时刻的强度t0时刻的强度衰变常数时间年l半衰期n 放射性强度减少到原来一半即I0.5I0，所经历的时间称为该给定同位素的半衰期，并用t0.5表示n 钴-60的半衰期=5.27年，钯137的半衰期=30.1年 l射线n 也称粒子,是从原子核中射出带正电的高速粒子流带正电荷原子核n 射线的动能可达几兆电子伏特以上。n 但由于粒子质量比电子大得多，通过物质时极容易使其中原子电离而损失能量，所以它穿透物质的能力很小，易为薄层物质如一片纸所阻挡；射线n 本质是高速电子流n 能量可达几兆电子伏特(MVe)以上。n 穿透物质
11、的本领比射线强得多.n 可由放射性同位素产生n 也可由电子加速器产生l射线n 是波长非常短波长0.0011.000nm的电磁波束或称光子流，n 由原子核从高能态跃迁到低能态时放射出。n 能量可高达几十万电子伏特以上，n 穿透物质的能力很强n 但其电离能力较、射线小。l辐射n 放射性同位素衰变产生各种辐射线过程n 加速器产生高能射线的过程l不稳定(放射性)同位素n 质子数和中子数差异较大n 其原子核是不稳定的n 它们按照一定的规律指数规律衰变n 自然界存在天然的不稳定同位素如铀等n 也可利用原子反响堆或粒子加速器人工制造如钴60等l同位素电子壳中子不同质子同二、辐照量单位与剂量测量一放射性强度
12、二照射量 三吸收剂量一放射性强度放射性强度，也称放射性活度，是度量放射性强弱的物理量。单位居里Ci放射性同位素每秒有3.71010次核衰变，那么它的放射性强度为1Ci。贝可Bq)法定的放射性强度单位，1Bq表示放射性同位素1s有1个原子核衰变Ci 与Bq关系1Ci=3.71010Bq1Bq=2.703 10-11Ci二照射量照射量exposure是用来度量X射线或射线在空气中电离能力的物理量，单位:旧伦琴R，(法定)库仑千克C/kg，两者关系 1R2.5810-4C/kg。l伦琴Roentgen，简写R在标准状态下1.013105Pa，0，1cm3的枯燥空气0.001293g在X射线下或射线照
13、射下，生成正负离子电荷分别为1静电单位e.s.u时的照射量即为1R。一个单一电荷离子的电量为4.8010-10e.s.u，所以1R能使1cm3的空气产生2.08109离子对。三吸收剂量1吸收剂量单位 2吸收剂量测量1吸收剂量单位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剂量，l 单位l 旧拉德rad：1g任何物质假设吸收射线的能量为100erg或6.241013eV，那么吸收剂量为l rad，l 法定戈瑞Gray，简称Gy1Gy=1J/kgl 戈瑞与拉德的关系：1Gy=100radl 剂量率单位质量被照射物质单位时间内吸收的能量Gy/s。2吸收剂量测量l 测量原理：将剂
14、量计暴露于辐射线之下进行测量，根据剂量计体系通过照射后的化学量或物理量变化所示的吸收剂量来计算被食品所吸收的剂量。l 常用剂量测量体系：l 量热计l 液体或固体化学剂量计l 目视剂量标签l 各种剂量计的特性见表72。l 测量体系l剂量测量体系n 保证食品辐照过程获得均匀的定量的辐照剂量吸收剂量，便于对食品辐照装置系统进行准确可靠的剂量监测，确保全国吸收剂量量值准确一致，需要不同层次的剂量测量体系。n 1国家基准n 2国家传递标准剂量测量体系n 3常规剂量计3常规剂量计l 这类剂量计属相对测量剂量计，必须经国家基准或传递标准剂量计进行校准，主要用于食品辐照处理现场辐照物品的日常剂量监测。l 主要
15、是一些无色与染色塑料薄膜，利用其辐照后变色着色剂的性能测定剂量，如无色透明或红色有机玻璃片聚甲基丙烯酸甲酯、三醋酸纤维素以及基质为尼龙或PVC的含有隐色染料的辐照显色薄膜等。l 此外，也有人试用生物剂量测定法，根据细菌等培养物的辐照损伤杀菌效果求出吸收剂量。2国家传递标准剂量测量体系l 是指能在国家计量实验室和用户之间可靠地传递吸收剂量量值，便于邮寄比对，校准常规剂量计和刻度辐射场，并易于被国家基准校准的测量体系。l 该体系有明确的辐射反响机制，稳定性能良好，有较高的复现性和准确度，剂量范围宽；其响应与能量、剂量率和环境条件无关；其辐照能量吸收特性与水等效，系统不确定度可以修正。l 常用的有：
16、丙氨酸ESR剂量计属自由基型固体剂量计，硫酸铈一亚铈剂量计，重铬酸钾银一高氯酸剂量计，重铬酸银剂量计等。1国家基准l 主要用于校准的吸收剂量测量的国家基准采用Fricke即硫酸亚铁剂量计。目前直接复现水中电离辐射吸收剂量单位Gy最有效的绝对测量方法。原联邦德国联邦物理技术研究院PTB、美国国家标准局NBS等亦用它作为国家基准。l 原理：辐射电离作用硫酸亚铁溶液的亚铁离子Fe2-被氧化为高铁离子Fe3-引起溶液在305nm附近吸光度增加。比较溶液吸光度变化，可计算出剂量计中吸收的剂量。l 我国已有0.010.40kGy范围的系列基准剂量计。三、辐射源与食品辐照装置一辐射源 二防护设备 三输送与平安系统食品的辐照装置包括辐射源、防护设备、输送系统和自动控制系统与平安系统。一辐射源1.放射性同位素辐射源2.电子加速器食品辐照处理的核心局部人工放射性同位素和电子加速器。可用于辐照的射线来自60Co 或137Cs的射线，X射线能级5MeV加速电子能级10MeV。1. 放射性同位素辐射源食品辐照处理上用得最多的是60Co射线源，也有采用137Cs辐射源的。l钴-6060Co辐射源 自然界中不存在，
