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食品辐射保藏的应用及展望
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食品辐射保藏的应用及展望
摘要：辐射保藏是当今食品保藏的一种重要的方法,它可以使食品保藏达到一般常规方法所不能达到的效果,它可以大大增加食品的贮藏期。但在辐射过程中辐射效果是受很多因素的影响,如温度、辐射剂量、化学试剂等。掌握好辐射影响因素提高辐射效果,以达到最佳保鲜效果。
关键词：影响因素 辐射保藏 食品保鲜 应用 展望
Food preservation radiation of the application and prospect
Abstract: Preservation is the food preservation radiation is a kind of important method, it can make food preservation to general conventional methods can not achieve the effect, it can be greatly increased food storage period. But in radiation process radiation effect is influenced by many factors, such as temperature, radiation dose, chemical reagent, etc. To master the radiation influence factors improve radiation effect, in order to achieve the best effect of preservation.
Keywords: Influence factors, radiation preserve, food preservation, application, prospect.
食品辐射保藏是一种利用原子能射线的辐射能量对食品及其他加工产品进行杀菌、杀虫、抑制发芽、延迟后熟等处理，借以延长食品保藏期的技术目前辐照保藏的食品种类还不是十分普遍，主要应用在以下几个方面 ①香辛料杀菌，包括汤料包杀菌；②抑制马铃薯 洋葱等发芽；③干制品，如核桃等杀虫；④药材 药物杀菌杀虫；⑤其他物品辐照用途，如材料改性、育种、木制文物、档案资料等。食品辐射保藏技术为食品保藏工作开辟了一条新的途径,是核技术的一项重要应用愈来愈受到人们的重视。
1.食品辐射保藏原理
食品辐照技术是一种用电离辐射照射的方法来保藏食品，提高食品质量的新型食品加工保藏技术，就是将预包装或散装的食品暴露于受控水平下的电离辐射一定时间的处理过程[1]。食品在辐照过程中，通过辐射区域时所吸收的能量称为辐照剂量，通常以Gray或kiloGray(kGy)为计量单位(1Gray=0．001 kGy=1J／k曲，早期的单位rad(1rad=O．01Gy)现在已不常用[2]。
用于食品辐照的放射源为放射性同位素60Co或137Cs发出的γ射线或利用电子加速器产生的电子束(最大能量10MeV)或X射线(最大能量5MeV)，通过辐照在食品中引起一系列化学变化，可以杀灭食品中的害虫或抑制食品(如水果、蔬菜等活机体)的生理生化过程(发芽和成熟)，从而达到食品保藏或保鲜的目的[3]。
食品的构成是复杂的,但是组成食品和其它生物有机体的主要化学物质都是水、蛋白质、脂肪和碳水化合物等分子。水分子在射线作用下,产生水合电子、氢原子自由基(H)、轻自由基(OH)等。蛋白质是一切生物体中最重要的组成物质之一,在机体的生命活动中起着关键的作用。射线照射到食品等的蛋白质分子,很容易使它的二硫键、氢键、盐键及醚键断裂,发生脱氨,放出二氧化碳,发生硫氢基氧化、交联、降解等变化,破坏了蛋白质的二级、三级结构,改变其物理性质,如使其电导率增大,粘度升高,表面张力发生改变等食品的脂肪和脂肪酸被射线照射时会发生氧化,出现脱叛、氢化、脱氢等作用,产生氢、烃类及不饱和化合物,
同时放出二氧化碳碳水化合物是食品所含的一大类物质,糖、淀粉、纤维素、果胶等皆属此类。一般说来,它们对射线是相当稳定的, 只有在大剂量照射下才引起氧化和分解。
综上所述,射线照射食品时,它将能量或电荷传递给组成食品的原子,使其原子和分子的结构发生一系列的变化，这些变化对休眠或僵死状态的食品来说,影响和作用是比较小的。对于鲜活食品,其新陈代谢也处于缓慢的阶段,辐射对它的影响进一步延缓了它的后熟进程,这正符合食品保藏的要求。但是,对于食品上的微生物和昆虫则不然,它们的新陈代谢、生理生化反应、生长发育、生殖遗传等生命活动都处于正常状态,水、蛋白质、核酸、脂肪、碳水化合物等的微小变化就可能导致生物酶的失活、生理生化反应的延缓和停止、新陈代谢的中断、生长发育的停顿、生命受到威胁,甚至死亡。因此,用射线照射食品能杀虫、灭菌、防腐、抑制食品的新陈代谢、保住或改进食品的品质,达到保藏食品的目的。
2.辐照技术食品保藏中的应用
2.1延长货架期
蔬菜、水果在采摘以后还是一个有生命的有机活体 ,它们仍然在进行呼吸 ,并会成熟 ,在保存过程中可能还会发芽生长 (如土豆、大蒜、洋葱、生姜等 ),它们一旦发芽后 ,不仅影响感官 ,更重要的是降低了产品质量甚至产生有毒物质。若以低剂量辐射处理 ,使这些植物体在采摘后处于一种“休眠状态 ” ,从而达到抑制发芽的目的。辐照处理的结果 ,可以使诸如大蒜、马铃薯等块茎植物不致因发芽而损耗养分。另外 ,水果、蔬菜通过一定剂量的辐照后 ,新陈代谢和呼吸代谢就会受到抑制 ,或者推迟成熟 ,延长贮藏周期乃至货架期[4]。
2.2对谷类杀虫灭菌
众所周知 ,昆虫对农产品和食品的破坏是非常严重的。在仓储过程中 ,对农产品和食品做辐照处理 ,是对付害虫的有效手段。经过一定剂量的辐照 ,可以使昆虫死亡、缩短寿命、不育、发育迟缓等。谷类食品一般用 0.6kGy辐照即可控制其害虫 ,用 3 -5kGy辐照即可杀灭其微生物 ,达到防霉的目的。Amakrishna N发现[5],辐照大米可以控制微生物 ,控制霉变发生 ; Wood2 stock L1W 1报道[6]用电子束辐照糙米、小麦、荞麦 ,其效果与 γ射线辐照一样 ,微生物指标 ,细菌总数可以达到每 g 100个以下 ,对其粘度没有影响 ,也不引起淀粉的降解Sit2ton JW研究发现[7]γ射线 0.8-10.2 kGy辐照 Tilletiatritic和 T1cotroversa两种菌株的孢子接种的小麦 ,完全灭菌的剂量 ,前一种菌为 4.6-4.7 kGy,而后一种为 10.2 kGy,在此剂量辐照下，降低了小麦表面的光泽和吸水率，对其营养品质无明显的影响。
2.3辐照畜禽肉类保鲜
利用辐照对食品进行消毒与防腐，也称为辐照巴氏杀菌法。前者是杀灭食品除病毒与生芽孢菌以外的非芽孢病原菌 ,主要是沙门氏菌 ,为人们提供卫生食品 ,所需剂量为 2.0-8.0 kGy;后者是杀灭腐败微生物 ,延长食品的保藏期 ,采用的剂量在 0.4-1.0 kGy之间 ,辐照巴氏杀菌特别适用于保藏在冷冻条件下的未烹调预包装食品及真空包装的预烹调肉类制品。Zhao Y.报道[8]用低剂量γ射线 1kGy辐照气调包装有空气、真空、 25% CO2、50% CO2、72% CO2等接种沙门氏菌 103 -104个 /g的新鲜猪肉 ,在 2℃ -4℃下贮藏 14d,在真空或 CO2并用 N2充填包装下 ,经微生物检查无沙门氏菌存在 ,除 CO2处理导致新鲜猪肉颜色略有变化外 ,其余品质无明显变化 ; Pirtle E.C.报道[9]用吸收剂量4.4-5.2kGy辐照 4种病毒感染的碎猪肉 ,结果表明此剂量辐照下能使病毒失活 ; Tarte R.R.报道电子束辐照碎肉中李氏属细菌 ,发现各菌株对电子束的敏感性不同 ,灭菌D10剂量在 0.372-0.447kGy之间 ,为此建议灭菌剂量可采用 4.5kGy。
2.4辐照调味品
脱水蔬菜灭菌　辐照常用于香料和调味品的消毒。香料与调味品在生产加工过程中常常会沾染微生物和昆虫 ,特别是霉菌和耐热芽孢细菌。由于它们的色、香、味对热敏感 ,高热处理会影响产品的营养成分与风味 ,一般采用化学药品 ,但化学药品不仅会存在药物残留 ,而且还会与食品中的组成成分发生反应 ,生成对人体有害的物质。而对香料和调味品进行保味杀虫灭菌辐照保藏 ,不仅可有效地使传染性微生物失去活性 ,并且可保持原有的风味。 Tauxe K.H.报道[10]采用 60Co -γ射线 10kGy辐照黑椒、葱粉、白椒等 8种调味品 ,均能将其细菌含量总数降到 100个 /g以下 ,样品中已检测不出霉菌 ,而对其质量无明显影响 ;丁连忠报道[11]了用于提取黄蒿油的黄蒿籽在保藏期易于生虫霉烂变质 ,用 7.5-12.5kGy的剂量辐照不仅消灭了虫害 ,而且其主要化合物如香料油、脂肪酸和糖在含量上没有受到影响 ,还改进了香料油的提取 ,并可得到好的风味质量。
2.5果蔬的杀菌
造成新鲜农副产品 (如鱼肉、水果或蔬菜等)霉变的大多数微生物对低剂量辐照很敏感 ,采用1.0-5.0kGy剂量辐照可使霉变微生物减少好几成 ,因此可以延长这些食品的货架期 ,若采用较低剂量 (1.0-2.0kGy)辐照草莓、芒果、桃子等水果 ,可以有效地控制霉菌生长 ,减少这些水果在运输销售期间的损失 ,保藏期得到延长。
2.6防治虫害[12-18]
一九五四年美国在库拉索岛连续五代不断地释放经辐照处理的不育雄性羊旋皮蝇,使这种寄生蝇在该岛完全消灭。同样方法美国还把东南部三州的羊旋皮蝇也完全消灭掉,这种寄生蝇以前使美国每年造成损失达2—4千万美元之多。利用辐射防治仓库害虫也有良好效果。我国对五种鞘翅目谷类仓库主要害虫进行试验,发现它们对放射性敏感性差异较大。玉米象,长角谷盗最为敏感,其次是锯谷盗杂拟谷盗,最不敏感的是赤拟谷盗。四川省粮食局科研所试验结果指出12—14千伦可作为防治玉米象、长角爹盗和锯角成虫的有效致死照射量,24千伦和36千伦分别为杂拟和赤拟谷盗成虫的有效致死剂量。经照射处理后不能立即致力死,过数天后才陆续产生死亡现象, 到一定时间后才产生大量死亡。中国科学院同位素应用委员会辐射保藏粮食研究小组试验结果指出,对绿豆象,蚕豆象六千伦辐射即可致死,扁谷盗需照射一万伦,锯谷盗需照三万伦方可致死。玉米象八千伦可绝育,绿豆象、赤拟谷盗照射一万二千伦可绝育,锯谷盗照射二万伦全部绝育。由此可见,三万伦的照射可杀死各种主要贮粮突出。我国试验指出,对板栗照射80千伦γ射线能完全控制出虫。
2.7辐射推迟熟化及改善食品质量
当剂量较低在10一100千拉德范围时,能有效地推迟某些水果的熟化,从而延长了这些果品的贮存期及保持新鲜状态。如剂量较高时反而会适得其反而促进熟化。据报导[19],芒果、草莓、蕃茄、香蕉、木瓜、菠萝、桔子、桃子等经辐照后都能推迟熟化,延长贮藏期。用100千拉德对芒果辐照可延长商售寿命12天,用400千拉德对蕃茄照射能推迟熟化速度,从而可使商售期限增加八天。辐射还可用于酒类的人工老熟,我国沪州大曲酒的生产工艺规定特曲贮存三年,头曲贮存一年陈化后才能出厂。如经辐照后,在浓香、陈味、回味方面都有提高,杂味有所减少,可缩短贮存时间[20]。
随着研究人员的不断探索 ,食品辐照处理的范围还在不断扩大 ,食品辐照保鲜技术也越来越受到关注。世界范围内的广泛研究和应用表明 ,食品辐照保鲜技术是有效的 ,对人体无害 ,可以安全应用于食品保藏。并且随着消费者对辐照食品的认可程度和接受程度逐渐增大 ,辐照动物性食品市场前景潜力巨大 ,应用范围会更加广泛 ,辐照必将成为未来动物性食品贮藏保鲜中具有广阔应用前景的重要方法。
3．优缺点及结语
综上所述，与冷冻、热处理法、罐装法、干燥法、化学品熏蒸法、腌渍法等常用的食品加工方法相比较,辐照加工具有下列优点：
（1）丫射线的穿透力强,它非但能杀死表面的微生物及害虫,而且能杀死食品内部虫害,还能透过包装,在冷冻和加热状态下进行辐照处理,这是用其他方法办不到的。
（2）适用性广、延长贮存期,防治虫害、抑制发芽,推迟熟化、改善食品质量等。任何一种其他加工方法不能具有如此广的适用性。
外形和质地与新鲜食品几乎无差别,与冷冻、热处理、罐装、脱水干燥、腌渍等处理相比,具有更好的色香味。
（3）它没有化学品熏蒸法所造成的环氧乙烷等化学品的污染,也能替代某些加入食品的化学品（如亚硝盐及化学防腐剂）等，这些化学品具有致癌、致畸性及诱发遗传变异等毒性。
（4）节约能源,所耗用能量远小于其他食品加工方法。
其主要缺点是一次性投资费用高,即建源费用高,其次则是人们对辐射食品具有不必要的恐惧心情。这些缺点是可以克服,随着辐照食品的优越性逐步为人们所了解,这方面知识的普及,以及辐射源的降价,特别是各国卫生审批部门了解此法的无比优越性,目前国际组织已作出了辐射食品安全卫生的结论,相信这一食品加工新领域—食品辐射保藏是会得到茁壮生长和逢勃开展起来的。
4.辐照技术的安全性
辐照食品安全性关系到食用者的健康和食品辐照技术的前途，受到许多国家的重视，其范围包括5个方面：
（1）有无残留放射性及诱导放射性；
（2）辐照食品的营养卫生；
（3）有无病原菌的危害；
（4）辐照食品有无产生毒性；
（5）有无致畸、致癌、致突变效应。
5．结论与展望
过去几年中，世界各国的食品辐照发展很快，有关食品辐照的研究依然方兴未艾，化学研究和毒理学研究的大量证据,以及国际辐照食品联合专家委员会的评价,正在逐渐消除辐照食品在全世界范围内接受的主要障碍—对人类食用安全性的怀疑。世界能源费用的上涨，也使辐射处理的经济前景有所改善。辐照食品可以在常温下贮运,这对于发达国家和发展中国家都具有重要意义,而对冷藏、分配系统尚不发达的国家尤为重要。总之食品辐照将对人类带来很多好处,尤其是能为陆地、海洋、水下、空中和外层空问作业的人们提供新鲜食品,并能满足部队的特殊需要,正因为如此,所以它受到国内外的高度重视。可以相信,随着技术的进步和辐射源在规模上的增加,食品辐射保藏将会取得巨大的经济效益。它和其他方法相配合,将大大减少食品腐败,为解决世界性食品缺乏,特别是动物性蛋白质的缺乏作出巨大贡献。
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