食品的辐照幻灯片.ppt

食品的辐照第1页，共45页，编辑于2022年，星期三食品辐照的概念（一）基本概念食品辐照是指利用射线照射食品（包括原材料），延迟新鲜食物某些生理过程（发芽和成熟）的发展，或对食品进行杀虫、消毒、杀菌、防霉等处理，达到延长保藏时间，稳定、提高食品质量目的的操作过程。第2页，共45页，编辑于2022年，星期三 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，可使电磁波分成无线电波、微波、红外、可见光、紫外线，和射线。通常根据辐射的作用形式可将辐射分为电离辐射和非电离通常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。通常按辐射的频率来划分。辐射两种类型。通常按辐射的频率来划分。第3页，共45页，编辑于2022年，星期三1非电离辐射低频辐射线 1015，波长较长（频率较低），能量小，如微波、红外线的能量仅能使物质分子产生转动或振动而产生热，则起到加热杀菌作用。是非电离辐射。第4页，共45页，编辑于2022年，星期三2电离辐射高频辐射线 1015，频率较高，能量大，有激发和电离两种作用：在10151018Hz，如紫外线的能量，仅能使被照射物质的原子受到激发（激发为使电子从低能态到高能态），亦可起到抑菌杀菌的作用；第5页，共45页，编辑于2022年，星期三食品辐照常用的射线种类在食品杀菌常用的射线有在食品杀菌常用的射线有 射线、射线、射线和电子射和电子射线。电子射线主要由电子加速器中获得，线。电子射线主要由电子加速器中获得，射线由射线由 射线发生器产生，射线发生器产生，射线主要由放射性同位素获得，射线主要由放射性同位素获得，常用的放射线同位素有常用的放射线同位素有60Co60Co和和137Cs137Cs。射线的穿透射线的穿透力很强，适合于完整食品及各种包装食品的内部杀菌处力很强，适合于完整食品及各种包装食品的内部杀菌处理，电子射线的穿透力较弱，一般用于小包装食品或冷理，电子射线的穿透力较弱，一般用于小包装食品或冷冻食品的杀菌，特别适用于对食品的表面杀菌处理。冻食品的杀菌，特别适用于对食品的表面杀菌处理。第6页，共45页，编辑于2022年，星期三食品的辐照效应原理 利用钴-60辐射源或电子加速器分别产生的 射线或电子流辐照食品时,可产生4种效应：生物学效应，生理学效应物理学效应 化学效应第7页，共45页，编辑于2022年，星期三生物学效应生物学效应 使附着在食品中的昆虫、幼虫、卵、致病菌、食品腐败微生物失去繁殖能力或致死；食品辐照的生物学效应与生物机体内的化学变化有关，不同物质达到各种生物效应所必需的剂量各有不同。第8页，共45页，编辑于2022年，星期三生理学效应生理学效应，使食品的生化过程延缓或抑制，以致食品延缓生长或成熟例如射线辐照能够抑制发芽（如土豆、洋葱、胡萝卜等）和延缓成长和成熟（如水果、蘑菇等）。第9页，共45页，编辑于2022年，星期三物理学效应物理学效应 使食品本身的渗透性改变，缩短蔬菜干燥或烹调的时间第10页，共45页，编辑于2022年，星期三化学效应化学效应 使食品中各种组分发生离解，特别是水被离解后还产生间接效应而产生氧化还原反应第11页，共45页，编辑于2022年，星期三 辐照保藏原理辐照保藏食品，通常是用X射线、射线、电子射线照射食品，这些高能带电或不带电的射线照射食品会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，使有生命物质的新陈代谢、生长发育受到抑制或破坏，达到杀菌、灭虫，改进食品质量，延长保藏期的目的第12页，共45页，编辑于2022年，星期三辐照处理对象分类（一）微生物1、细菌2、酵母与霉菌3、病毒（二）虫类1、昆虫2、寄生虫 第13页，共45页，编辑于2022年，星期三（三）果蔬1、抑制呼吸高峰2、改变果蔬中的化学成分3、影响新鲜蔬菜代谢反应4、抑制发芽第14页，共45页，编辑于2022年，星期三 微生物一）微生物辐照保藏主要是直接控制或杀灭食品中的腐败性微生物及致病微生物。电离辐射杀灭微生物一般以杀灭90微生物所需的剂量（Gy）来表示，即残存微生物数下降到原菌数10时所需用的Gy剂量，并用D10值来表示。第15页，共45页，编辑于2022年，星期三辐照杀菌的机理 原理是利用高能电磁波作用于细菌体上产生的生物学效应，直接或间接的作用引起生物体的DNA、RNA、蛋白质、脂类等有机分子中发生化学键的断裂、蛋白质与DNA分子交联、DNA序列中的碱基改变等变化，抑制或杀灭细菌、病毒、真菌、寄生虫，从而使食品免受或减少导致腐败和变质的各种因素的影响，延长食品储藏时间。第16页，共45页，编辑于2022年，星期三（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是敏感的。因此，低剂量可造成绝育或引起遗传上的紊乱。第17页，共45页，编辑于2022年，星期三辐射对昆虫总的损伤作用是：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夏发生的，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。第18页，共45页，编辑于2022年，星期三立即致死害虫受到射线照射后立即死亡所需要的剂量为立即致死量。立即致死剂量往往很大，一般要在几千戈瑞才有效。如引起谷象立即死亡的剂量为2.7 kGy，锯谷盗为3.4 kGy。这种剂量具有杀虫迅速的优点，但费用很高。第19页，共45页，编辑于2022年，星期三缓期致死害虫受到射线照射后要经过一个星期以上的潜伏期才能大量死亡所需的剂量为缓期致死剂量。缓期致死剂量一般在几十戈瑞到几百戈瑞。谷象为80-160Gy，大豆象为840Gy。35Gy可作为防治常见鞘翅目储粮害虫的有效致死剂量。第20页，共45页，编辑于2022年，星期三不孕害虫受到射线照射后，丧失生殖能力，产生不孕现象所需的剂量为不孕剂量。这种剂量一般在80Gy以下。用不孕剂量不仅可以降低照射费用，而且可以避免高剂量照射对食品的不良影响。第21页，共45页，编辑于2022年，星期三（三）果蔬抑制发芽电离辐射抑制植物器官发芽的原因是由于植物分生组织被破坏，核酸和植物激素代谢受到干扰，以及核蛋白发生变性。调节呼吸和后熟跃变型果实经适当剂量照射后，一般都表现出后熟被抑制、呼吸跃变后延、慢等现象。第22页，共45页，编辑于2022年，星期三 辐射与乙烯代谢不论是跃变型或非跃变型果实，辐射都会对乙烯的产量有不论是跃变型或非跃变型果实，辐射都会对乙烯的产量有瞬时性的促进，从而使呼吸加强（释放的瞬时性的促进，从而使呼吸加强（释放的CO2CO2增多）。增增多）。增长的程度因果实的种类、成熟度和辐射剂量而异。但这长的程度因果实的种类、成熟度和辐射剂量而异。但这种增长极短暂，随即就减低。辐射剂量较低的，乙烯的种增长极短暂，随即就减低。辐射剂量较低的，乙烯的生成量再次上升，达到顶峰后又下降。乙烯的变化与呼生成量再次上升，达到顶峰后又下降。乙烯的变化与呼吸的变化基本是吻合的。高剂量辐射后，乙烯不再生成，吸的变化基本是吻合的。高剂量辐射后，乙烯不再生成，呼吸也表现出紊乱。呼吸也表现出紊乱。第23页，共45页，编辑于2022年，星期三辐照技术的优缺点（一）食品辐射保藏的优越性 （1 1）不需提高食品的温度，处理得适当可保持食品原）不需提高食品的温度，处理得适当可保持食品原有的色、香、味、质地和营养成分。有的色、香、味、质地和营养成分。（2）射线穿透力强，可通过各种包装材料，杀灭食品内部的害虫、寄生虫和微生物。第24页，共45页，编辑于2022年，星期三（3）处理后不会留下残留物，可减少环境公害，改善食品卫生质量，远比农药熏蒸等化学处理优越。（4）应用范围广，能处理不同类型的食品和包装材料。第25页，共45页，编辑于2022年，星期三 （5）可节约大量的能源消耗，辐射处理工作效率高，整个工序可连续进行，易于自动化。第26页，共45页，编辑于2022年，星期三缺点：缺点：经过杀菌剂量的照射，一般情况下，酶不能完全被钝化。经辐射处理后，食品所发生的化学变化从量上来讲虽然是微乎其微的，但敏感性强的食品和经高剂量照射的食品可能会发生不愉快的感官性质变化。这些变化是因游离基的作用而产生的。第27页，共45页，编辑于2022年，星期三 有些专家认为，辐照会诱发食品产生致突变、致畸形、致癌和有毒因子。后来的研究则认为这是没有根据的（1977，FAQ/IAEA/WHO Expert Committee）。辐射这种保藏方法不适用于所有的食品，要有选择性地应用。第28页，共45页，编辑于2022年，星期三 能够致死微生物的剂量对人体来说是相当高的，所以必须非常谨慎，做好运输及处理食品的工作人员的安全防护工作。为此，要对辐射源进行充分遮蔽，必须经常、连续对照射区和工作人员进行监测检查。第29页，共45页，编辑于2022年，星期三影响食品辐照效果的因素（1 1）辐照剂量）辐照剂量 剂量等级影响微生物、虫害等生物的杀灭程度，剂量等级影响微生物、虫害等生物的杀灭程度，也也影响食品的辐照物理化学效应，两者要兼顾考虑。一般影响食品的辐照物理化学效应，两者要兼顾考虑。一般来说，剂量越高，食品保藏时间越长。来说，剂量越高，食品保藏时间越长。剂量率也是影响辐照效果的重要因素。同等的辐照剂量，剂量率也是影响辐照效果的重要因素。同等的辐照剂量，高剂量率辐照，照射的时间就短；低剂量率辐照，照射高剂量率辐照，照射的时间就短；低剂量率辐照，照射的时间就长。通常较高的剂量率可获得较好的辐照效果。的时间就长。通常较高的剂量率可获得较好的辐照效果。第30页，共45页，编辑于2022年，星期三2）食品接受辐照时的状态污染的微生物、虫害等种类与数量以及食品生长发育阶段、成熟状况、呼吸代谢的快慢等，对辐照效应也影响很大。大米的品质、含水量不仅影响剂量要求，也影响辐照效果。同等剂量，品质好的大米，食味变化小；品质差的大米，食味变化大。第31页，共45页，编辑于2022年，星期三3）辐照过程环境条件氧气；温度；压力；含水量；第32页，共45页，编辑于2022年，星期三4）辐照与其他保藏方法的协同作用高剂量辐照会不同程度地引起食品质构改变，维生素破坏，高剂量辐照会不同程度地引起食品质构改变，维生素破坏，蛋白质降解，脂肪氧化和产生异味等不良影响因此在蛋白质降解，脂肪氧化和产生异味等不良影响因此在辐照技术研究中，比较注意筛选食品的辐照损伤保护剂辐照技术研究中，比较注意筛选食品的辐照损伤保护剂和提高、强化辐照效果的物理方法。和提高、强化辐照效果的物理方法。如低温下辐照，添加自由基清除剂，使用增敏剂，与其他如低温下辐照，添加自由基清除剂，使用增敏剂，与其他保藏方法并用和选择适宜的辐照装置。保藏方法并用和选择适宜的辐照装置。第33页，共45页，编辑于2022年，星期三此外，在食品辐照过程，辐照装置的设计效果、食品在辐照过程剂量分布的均匀性等都会影响辐照食品的质量。食品辐照并不是解决所有食品保藏问题的万能药方。它食品辐照并不是解决所有食品保藏问题的万能药方。它既不可能取代传统良好的加工方法，也不是适用于所有既不可能取代传统良好的加工方法，也不是适用于所有食品。食品。如牛奶和奶油一类乳制品经辐照处理时会变味。许多食品如肉、鱼、鸡等都有一剂量阈值，高于此剂量就会发生感官性质的变化。第34页，共45页，编辑于2022年，星期三辐照的应用热朔材料和电线电缆辐照；医疗器具辐照消毒；药物和中成药杀菌消毒；辐射表面固化用于高级家具等产品；饮用水和废水辐照处理；工业废气辐照处理；图书和工艺品的辐照防霉；食品辐照杀菌消毒和保鲜；动植物产品的辐照检疫处理。第35页，共45页，编辑于2022年，星期三应用于食品上的辐射类型在食品辐射保藏中，按照所要达到的目的把应用于食品上的辐射分为三大类，即辐射阿氏杀菌、辐射巴氏杀菌和辐射耐贮杀菌。第36页，共45页，编辑于2022年，星期三1.辐射阿氏杀菌（radappertization）此杀菌也称商业性杀菌，所使用的辐射剂量可以使食品中的微生物数量减少到零或有限个数。在这种辐射处理以后，食品可在任何条件下贮藏，但要防止再污染。剂量范围为10-50kGy。第37页，共45页，编辑于2022年，星期三2、辐照巴氏杀菌（Radicidaton）这种辐照处理使食品中检测不出特定的无芽孢的致病这种辐照处理使食品中检测不出特定的无芽孢的致病菌（如沙门氏菌）。所使用的辐照剂量范围为菌（如沙门氏菌）。所使用的辐照剂量范围为5 510kGy10kGy。3、辐照阿氏杀菌（Radappertization）所使用的辐照剂量可以将食品中的微生物减少到零或所使用的辐照剂量可以将食品中的微生物减少到零或有限个数。经过这种辐照处理后，食品在无再污染条件有限个数。经过这种辐照处理后，食品在无再污染条件下可在正常条件下达到一定的贮存期，剂量范围大于下可在正常条件下达到一定的贮存期，剂量范围大于10kGy10kGy。第38页，共45页，编辑于2022年，星期三 辐照食品的安全性（一）安全性试验和评价涉及的学科领域1、毒理学2、营养学3、微生物学 第39页，共45页，编辑于2022年，星期三（二）（二）结论结论1 1、世界卫生组织（世界卫生组织（WHOWHO）（1）辐照不会导致对人类健康有不利影响的食品成分的毒性变化；（2 2）辐照食品不会增加微生物学的危害；辐照食品不会增加微生物学的危害；（3）辐照食品不会导致人们营养供给的损失2、联合国粮农组织、国际原子能机构与世界卫生组织联席会议在正常的辐照剂量下进行辐照的食品是安全的在正常的辐照剂量下进行辐照的食品是安全的 第40页，共45页，编辑于2022年，星期三辐照剂量的检测与控制（三）吸收剂量（三）吸收剂量1 1、吸收剂量单位、吸收剂量单位（1）吸收剂量被照射物质所吸收的射线的能量称为吸收剂量，其单位有：（1 1）拉德（拉德（radrad）（2 2）戈瑞（戈瑞（GrayGray，简称，简称GyGy）。）。（2）剂量率是指单位质量被照射物质在单位时间内所吸收的能量。第41页，共45页，编辑于2022年，星期三（3）剂量当量是用来度量不同类型的辐照所引起的不同的生物学效应，其单位为希（沃特）（Sv）。（薄膜等 第42页，共45页，编辑于2022年，星期三4）剂量当量率是指单位时间内的剂量当量，单位为Svs-1或Svh-1。第43页，共45页，编辑于2022年，星期三2、吸收剂量测量（1 1）国家基准国家基准-采用采用FrickleFrickle剂量计（硫酸亚铁剂量计）剂量计（硫酸亚铁剂量计）（2）国家传递标准剂量测量体系-丙氨酸/ESR剂量计（属自由基型固体剂量计），硫酸铈-亚铈剂量计，重铬酸钾（银）-高氯酸剂量计，重铬酸银剂量计等（3 3）常规剂量计）常规剂量计-无色透明或红色有机玻璃片（聚甲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，基质为尼龙或基丙烯酸甲酯），三醋酸纤维素，基质为尼龙或PVCPVC的的含有隐色染料的辐照显色含有隐色染料的辐照显色第44页，共45页，编辑于2022年，星期三不同的产品，不同的储藏周期，对辐照的工艺参数要求各同，要结合实际设计相应的工艺参数，从含氧量；温度；压力；含水量；等方面考虑，设计相应的工艺参数，从而对辐照达到控制的目的。第45页，共45页，编辑于2022年，星期三