食品的辐射保藏.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第一节 食品辐射保藏概述,一、食品辐射的基本概念,（一）,定义：食品辐射保藏就是利用电离辐射,与物质相互作用的物理效应、化学效应和生物效应，对食品原料进行加工处理的过程。,该方法是延长食品保藏时间，保障食品质量的一项物理保藏技术。,经辐射照射的食品称为辐照食品。,（二）、食品辐射保藏的应用目的,食品辐射保藏可应用于新鲜肉类及其制品，水产品蛋及蛋制品、粮食、水果、蔬菜、调味品、饲料以及其他加工产品进行杀菌、杀虫、抑制发芽、延迟后熟等处理。,最大限度地减少食品的损失，使它在一定限期内不发芽、不腐败变质、不发生食品的品质和风味的变化，由此可以增加食品的供应量，延长食品的保藏期。,（三）、辐射保藏食品的特点,优点：,1、杀死微生物效果显著，剂量可根据需要进行调,节；,2、一定的剂量（5kGy）照射不会使食品发生感,官上的明显变化，即使使用高剂量（,10kGy）照射，食品中总的化学变化也很微小,3、食品不会留下任何残留物,4、食品在受射线照射过程中升温甚微，可以忽略,不计，可保持食品原有的新鲜感官特性。在冷,冻状态下也能进行辐射处理,二、,食品辐射的国内外发展概况,自,19,世纪末,，,提出了,X,-,射线的杀菌作用以来，直到第二次世界大战,40,年代,以后，射线辐射保藏食品的研究和应用才有了实质性的开始,，,50,年代美国等国家加强了研究，,70,年代证明了辐照食品的卫生安全性，,80,年代各国开始建立规程、法规、标准。,1980,年,FAO/IAEA/WHO,辐照食品安全联合专家委员会结论：辐照食品总平均剂量,10kGy,以下不需要做毒理学实验，无特殊营养和微生物学问题。,1984,年，代表,130,多个国家的食品法典委员会（,CAC,）向成员国建议辐照食品,CAC,标准及辐照食品设施推荐规程。,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。,我国辐照食品研究工作在下列方面有商业化、实用化的广阔前景。,进出口水果及农畜产品的辐照检疫处理,低质酒类辐照改性,干果、脱水蔬菜和肉类辐照杀虫,调味品的辐照灭菌,辐照处理和其他保藏处理方法综合应用的研究。,三、食品辐照分类,按照所要达到的目的把应用于食品上的辐射分为三大类,辐射阿氏杀菌,辐射巴氏杀菌,辐射耐贮杀菌。,1、辐射阿氏杀菌(radappertization),此杀菌也称商业性杀菌，所使用的辐射剂量（,1050kGy,）。,可以使食品中的微生物数量减少到零或有限个数。最好配合低温贮藏，否则会引起风味、色泽和组织的变化。,常用于肉类和香料调味品的消毒。,2、辐照巴氏杀菌,(radicidation),利用辐照对食品进行消毒与防腐，称为辐照巴氏杀菌,剂量范围为,510kGy,。,主要作用：,杀灭除病毒与生芽孢菌以外的非芽孢病原菌，主要是沙门氏菌，以及腐败微生物；保证食品室温保藏的货架稳定性；,3、,辐射耐贮杀菌(radurization),可提高食品的贮藏性，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。,主要用于抑制发芽、延迟生理过程、杀虫（有害昆虫、寄生虫）等方面。,所用剂量在,15 kGy.,第二节、辐射的基本原理,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、紫外线、,X,射线和,射线。包括：,低频辐射线（非电离辐射）,高频辐射线（电离辐射）。,低频辐射线（非电离辐射）,波长较长、能量小（频率低），仅能使物质分子产生转动或振动而产生热，也可起到加热杀菌作用。,高频辐射线（电离辐射）,频率较高、能量大，如,X-,射线，,-,射线，可使物质的原子受到激发或电离，因而可起到杀菌作用（冷杀菌）。,二、食品辐射处理的辐射源,（电离辐射）,(,一,),放射性燃料,用于食品辐照处理通常采用放射性同位素钴,60,（）作为辐射源。主要有,-,粒子、,-,射线。,(,二,),电子加速器：,-,粒子或电子,(,三,)X-,射线源：,(X-,射线,),三、辐射原理,原子核内，只有中子数和质子数之间呈一定比例时才是稳定的。无论中子数过多还是质子数过多，核都呈不稳定性。这种不稳定的核有变为稳定核的趋势。,原子核因外来的因素而引起核结构的变化的过程就是人工核反应过程，在这个过程中放出各种形式的能量。,（一）辐射的剂量单位,1,、辐射量,(,辐照量,),：此概念仅用于,X-,射线和,-,辐射光子，国际单位为：库,/,千克。如果把射线所及之处看做是辐射场的话，则辐射量就是辐射场的一种量度。,单位时间内的照射量称为照射量率，简称辐照率。,2,、吸收剂量,在一定范围内的某点处，单位质量被辐照物质所吸收的辐射能的量称为吸收剂量,(,D),国际单位（,Gy,）,(二)剂量的分布及测定方法,目前，国际和国内的标准都要求最高剂量和最低剂量的比值要小于,2,，在辐照加工厂中把这个比值定为,1.7,，以确保辐照产品的质量。,第三节,辐射引发的食品化学和生物化学效应,物质受到放射线照射时所发生的变化大,致有以下几个过程：,吸收辐射能,发生一系列辐射性化学变化,发生一系列生物化学性变化,细胞或个体死亡或出现遗传性变异等生物效应，剂量小时，辐射损伤得到恢复。,一、食品的辐射化学效应,电离辐射穿透食品物料的程度取决于食品性质和辐射的特性。,辐射作用时的效应取决于其改变分子的能力及其电离电位。,-,粒子一般具有较大的能力，能在它们通过物质时产生电离作用。能量级较高的电子束具有较高的穿透深度并能沿着其径迹,(,比能量低的电子束,),产生更多的变更分子和电离作用。,离子对的形成，游离基，游离基与其他分子的反应，游离基的重新组合，以及在空气中辐照食品时由于臭氧和氮的氧化物的影响，都足以使食品产生化学变化。,其,在食品辐射保藏中会产生直接作用和间接作用。二者均可使微生物和酶钝化,(一),食品的辐射化学效应直接作用,生物学家提出了射线与基质直接碰撞的靶理论，认为辐照作用主要是由于这种直接碰撞引起的。,由电离辐射使食品产生各种粒子、离子及质子的基本过程有二：,初级辐射，是使物质形成离子、激发态分子或分子碎片。,次级辐射,是使初级辐射的产物相互作用，生成与原始物质不同的化合物。,初级辐射一般无特殊条件，而次级辐射与温度等其它条件有关。,(二),辐射对食品成分的影响,氨基酸和蛋白质,酶,糖类,脂类,维生素,1、氨基酸和蛋白质,氨基酸经辐射后，可鉴定的生成物及生成物的数量都因氨基酸的种类、辐射剂量、氧和水分的存在与否等因素而发生变化。,蛋白质随着辐射剂量的不同，会因巯基氧化、脱氨基、脱羧、芳香族和杂环氨基酸游离基氧化等而,引起其一级、二级和三级结构发生变化，导致分子变性，发生凝聚、粘度下降和溶解度降低、,蛋白质的电泳性质及吸收光谱等变化。蛋白质经辐射存在大分子裂解以及小分子聚结现象。,检测：可用电子自旋共振的方法来测定。,以甘氨酸为例，经辐照后就可得到氢、二氧化碳、氨、甲胺、乙酸、甲酸、乙醛酸和甲醛。,如果是赖氨酸之类的二氨基一元羧酸，经辐照后，除生成多羟基胺外，还可生成,-,丙氨酸、,-,氨基正丁酸、氧代氨基酸、戊撑二胺、谷氨酸和天冬氨酸。,一氨基二羧基的谷氨酸经氧化脱氨反应，除生成,-,氧代戊二酸外，还可生成氨基酸、有机酸、氨和甲醛。,具有巯基或二硫基的含硫氨基酸对射线的敏感性极强，经辐照后，会因含硫部分氧化和游离基反应而发生分解，产生,H,2,S,。,2、酶,酶的主要组分是蛋白质,，所以一般认为辐射对酶,的影响基本与蛋白质的情况相似，如变性作用等。,酶还会因有,SH,基团的存在而增加它对辐射的敏感性。,介质的,pH,值及其含氧量对某些酶亦起很大作用，例如辐射干燥胰蛋白酶时，在有氧状态下，极易钝化，并可能有过氧化物形成。,3碳水化合物,稀释的单糖溶液有初级和次级的辐射效应，起氧化作用和裂解反应的产物主要视单糖的性质如：葡萄糖受辐射后会产生葡萄糖醛酸，葡萄糖酸、葡萄糖二酸、乙二醛、甲醛及二羟丙酮等,低聚糖经辐照可成为单糖，最后产物与单糖辐射相同。,多聚糖的辐射如淀粉、纤维素等可被降解成葡萄糖、麦芽糖、糊精等。,在植物组织中的果胶质亦有解聚现象，使组织便软。,动物组织中的糖原也会由于辐射而断裂成小分子。,4、脂类,辐射对脂类所产生的影响可分为以下三个方面,:,整个理化性质发生变化,受辐射感应而发生自动氧化变化,发生非自动氧化性的辐射分解。,辐射脂类的主要作用是在脂肪酸长链中,C-C,键外断裂，而产生正烷类。,辐照可促使脂类的自动氧化，当辐照时及辐照后，有氧存在时，其促进作用就更显著，从而促使了游离基的生成，使氢过氧化物及抗氧化物质的分解反应加快，并生成醛、醛酯、含氧酸、乙醇、酮等十多种分解产物。,5、维生素,维生素是食品中重要的微量营养物质,。许多保藏食品在加工过程中造成了维生素的损失。因此，维生素也是考查辐射效应的一种很好的物质。,纯维生素溶液对辐射很敏感，若在食品中因与其他物质复合存在，其敏感性就降低。,二、,食品的辐射生物学效应,电离辐射可以引起生物有机体的组织及生理发生各种变化，使新陈代谢受到影响。,食品辐照的生物学效应也与生成的游离基和离子有关，从而影响机体的新陈代谢。,从食品保藏的角度来说，就是利用电离辐射的直接作用和间接作用，杀虫、杀菌、防霉、调节生理生化反应等效应来保藏食品。,各种微生物致死剂量,(一)辐射对微生物的作用,直接效应：指微生物接受辐射后本身发生的反应，可使微生物死亡。,A.,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，由于,DNA,分子本身受到损伤而致使细胞死亡,直接击中学说,B.,细胞内膜受损，膜由蛋白质和磷脂组成，这些分子的断裂造成细胞膜泄漏，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,间接效应,：来自被激活的水分子或电离的游离基,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。,表1-4-8为-射线辐射杀死各种微生物所用的最低剂量。,(二),昆虫,辐射对昆虫的效应与其组成细胞的效应密切相关的，,对于昆虫细胞来说，辐射敏感性与它们的生殖活性成正比，与它们的分化程度成反比。,处于幼虫期的昆虫对辐射比较敏感，成虫细胞对射线的敏感性较小，高剂量才能使成虫致死，但是成虫的性腺细胞对辐射敏感的。因此，低剂量可造成绝育或引起遗传上的紊乱。,成年前的昆虫经辐射可产生不育；辐照过的卵可以发育成幼虫，但不能发育成蛹；照射的蛹可发展为成虫，但成虫不育,辐射对昆虫总的损伤作用,致死、“击倒”（貌似死亡，随后恢复）、寿命缩短、推迟换羽、不育、减少卵的孵化、延迟发育、减少进食量和抑制呼吸,.,这些作用都是在一定剂量水平下发生的，而在其它剂量下，甚至可能出现相反的效应，如延长寿命、增加产卵、增进卵的孵化和促进呼吸。,寄生虫,辐射可使寄生虫不育或死亡,猪肉内旋毛虫：不育剂量，,0.12KGy,，死亡,7.5KGy,牛肉绦虫：致死,3.0-5.0KGy,(三),植物,辐射主要应用在植物性食品,(,主要是水果和蔬菜,),。作用：,抑制块茎、鳞茎类发芽,调节呼吸和后熟,辐射,使跃变期,或非跃变型果实有乙烯的产量有瞬时性的促进作用，但随后减弱。,组织褐变：酶褐变。,水果,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，在此时辐射能抑制其后熟期，主要是能改变体内乙烯的生产率从而影响其生理活动。,能使化学成分发生变化，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。,蔬菜,辐射可影响新鲜蔬菜的代谢反应，其效果育剂量有关。如可改变蔬菜的呼吸率，防止老化，改变化学成分。,根菜类如土豆、洋葱等辐射后可抑制发芽，在光照下皮层也不发绿，但剂量过高，会腐烂。,对蘑菇可防止开伞延迟后熟。,二、辐射工艺流程,三、辐照食品的包装,在食品辐射保藏中，一般采用的辐射剂量较低，因此，比较好的辐射包装材料有玻璃纸、人造纤维、聚乙烯膜、聚氯乙烯膜、尼龙、复合薄膜、玻璃容器及金属容器等。,四、辐照时期,一般产品收获或加工后要尽可能快地辐照。放置的时间越长，辐照效果越差。,为延长休眠期、抑制发芽，在生理休眠期结束前辐照，比延晚或刚收获后进行辐照的效果好。,为使后熟过程变慢，应该在临近进入跃变期时辐照。,五、,影响食品辐照的因素,pH,食品的化学成分,照射时的环境温度,氧的含量,含水量,1温度,辐射杀菌中，在接近常温的范围内，温度对杀菌效果的影响不大。如：,X-,射线对大肠希氏杆菌,(,E.Coli,),在,030,范围内无影响,-,射线对肉毒梭状芽孢杆菌,(,Cl.Botuinum,)zai,065,范围内无影响,2氧的含量,辐照时射线可以使空气中的氧电离，形成氧化性很强的臭氧。,对于蛋白质和脂肪含量较高的鱼类和肉类食品，空气中氧的存在将会造成一定的氧化作用；,对于水果、蔬菜之类需低剂量辐照处理的食品来说，虽然辐射氧化并不是主要作用，但也可以采用小包装或密封包装，防止二次污染，同时形成低氧环境，使后熟变慢。另外为防止,Vc,损失可在充氮环境进行辐照处理。,辐射处理时有无分子态氧存在对杀菌效应有着显著的影响。,一般情况杀菌因氧的存在而增强：如大肠埃希氏杆菌、弗氏志贺氏菌和酿酒酵母。,对细菌芽孢，用,r-,射线或电子束照射，空气环境下的敏感性,大于,真空和含氮环境下的敏感性,辐射时是否需要氧，要根据辐射处理对象、性状、处理的目的和贮存环境条件等加以综合考虑来选择。,3含水量,在干燥状态下照射，生成的游离基因失去了水的连续相而变得不能移动，游离基等的辐射间接作用就会随之降低，因而辐射作用显著减弱。,第五节,辐照食品的卫生安全性,放射性的污染和放射性物质的诱发,毒性物质的生成,微生物类发生变异的危险,对营养物质的破坏,一、放射性的污染和放射性物质的诱发,大量的研究结果和理论分析都表明，辐射食品不存在放射性污染和放射性物质的诱发问题。,食品辐照是外照射，食品同辐射源不接触，不会产生污染。食品中放射能的诱发受射线种类、能量、剂量及食品中含有成分等的影响。,二、毒性物质的生成,在迄今为止所做的大量动物实验中，即使给实验动物投以多种经过5OkGy剂量照射过的食品，从未发现急性毒性和慢性毒性，也没有发现有致癌物质生成。,三、对营养物质的破坏,低剂量辐照，食品的营养损失是微不足道的。,中等剂量辐照，假若在辐照和贮藏时不排除空气，可能损失一些维生素。,高剂量辐照，采用约束间接作用的措施,(,即低于冻结温度、抽真空、添加游离基接受体,),，辐照食品的蛋白质、脂肪、碳水化合物等成分的营养价值降低不大，但维生素类中对辐射敏感性强的维生素,E,、维生素,Bl,、维生素已有损失。,现有的一些商业化应用,果蔬制品及谷物制品,抑制球茎、块茎类作物发芽,杀虫,抑制微生物，达到保鲜效果,肉类,调味品,食品产品,辐照食品的检验,电离辐射与食品物质的相互作用，可在食品组分上诱发复杂的化学变化，这些变化主要是由自由基过程产生的。但是不仅辐照过程可以产生自由基，其它一些过程如热处理、光照、金属离子的催化、酶催化、研磨、超声波以及食品储存过程中氧和过氧化物相互作用也可以产生自由基。,因此并不是所有化学变化的结果都能用来指示食品是否已被辐照，只有其中的一些辐照专一性产物，一些在辐照前后含量有明显变化的产物，或者辐照在食品组成诱导的某些化学特性，才能用于辐照食品的检测。,思考题,辐射有哪些化学效应及生物学效应？从辐射效应对微生物、酶、病虫害、果蔬等的影响角度回答,辐射保藏食品的原理,