第六章食品辐射保藏..ppt
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1、第六章第六章 食品辐射保藏食品辐射保藏第六章、食品辐射保藏问题第六章、食品辐射保藏问题1、食品辐射保藏的含义与主要应用:2、食品辐射保藏优缺点3、辐射对微生物的作用(机制)4、放射性衰变与半衰期的含义5、放射性强度及其单位6、辐射剂量与吸收剂量的含义及其关系7、食品辐射的化学效应基本过程8、食品辐射的生物学效应9、辐照场的组成与贮源方式辐照场的组成与贮源方式10、食品辐照的安全性论述与理解、食品辐照的安全性论述与理解 食品辐射保藏就是利用原子能射线的辐射能量对肉食品辐射保藏就是利用原子能射线的辐射能量对肉类制品、粮食、水果、蔬菜、调味料、饲料以及其他类制品、粮食、水果、蔬菜、调味料、饲料以及其
2、他加工产品进行杀菌、杀虫、抑制发芽、延迟后熟等处加工产品进行杀菌、杀虫、抑制发芽、延迟后熟等处理。理。目前我国实际应用辐照保藏的食品种类还不是十分目前我国实际应用辐照保藏的食品种类还不是十分普遍,主要应用:普遍,主要应用:香辛料杀菌,包括汤料包杀菌;香辛料杀菌,包括汤料包杀菌;抑制马铃薯、洋葱等发芽;抑制马铃薯、洋葱等发芽;干制品,如核桃等杀干制品,如核桃等杀虫;虫;药材药材/药物杀菌杀虫;药物杀菌杀虫;其它物品辐照用途,如其它物品辐照用途,如材料改性、育种、木制文物、档案资料等。材料改性、育种、木制文物、档案资料等。6.1食品辐射保藏概述食品辐射保藏概述1、杀菌、杀菌:香辛料杀菌、如方便面汤
3、料包香辛料杀菌、如方便面汤料包2、杀杀虫虫与与虫虫卵卵:干干制制品品、如如核核桃桃、中中药药材材等等的的杀菌、杀虫与虫卵。杀菌、杀虫与虫卵。3、抑制发芽、抑制发芽:抑制马铃薯、洋葱等发芽。抑制马铃薯、洋葱等发芽。总总之之,辐辐射射有有时时能能解解决决常常规规方方法法难难以以解解决决的的包包保保藏问题。藏问题。6.1.1食品辐射保藏的食品辐射保藏的主要应用:主要应用:1、食品感官质量影响小、食品感官质量影响小食品在受辐射过程中温度升高甚微。因此,食品在受辐射过程中温度升高甚微。因此,被辐射适当处理后的食品在感官性状如色、香、被辐射适当处理后的食品在感官性状如色、香、味、型等感官方面与新鲜食品差别
4、不大,特别味、型等感官方面与新鲜食品差别不大,特别适合于不宜采用其它保藏方法的食品如调味品适合于不宜采用其它保藏方法的食品如调味品的杀菌等。的杀菌等。6.1.2、辐射保藏的优越性、辐射保藏的优越性2、射线穿透力强、射线穿透力强包装好的食品,在不拆包装和解冻包装好的食品,在不拆包装和解冻的情况下,可杀灭其深藏于谷物、果实或的情况下,可杀灭其深藏于谷物、果实或冻肉内部的害虫和微生物,也节省了包装冻肉内部的害虫和微生物,也节省了包装材料,避免再污染。材料,避免再污染。3、无残留、无残留:一般强度的射线处理过的食品不会留下一般强度的射线处理过的食品不会留下任何残留物。与化学处理相比是一大特点。任何残留
5、物。与化学处理相比是一大特点。与热处理类似,高强度的辐射处理,导与热处理类似,高强度的辐射处理,导致食品中一些成分可以发生化学反应,产生致食品中一些成分可以发生化学反应,产生不同的物质,所以不同的物质,所以超过一定强度超过一定强度的辐射处理的辐射处理食品需要继续毒理学试验,证明其安全性以食品需要继续毒理学试验,证明其安全性以后,经过后,经过法定机构批准应用和上市法定机构批准应用和上市。4、节省能源、节省能源:据据76年国际原子能机构(年国际原子能机构(IAEA)通报的估计,食品采用冷藏需消耗能量通报的估计,食品采用冷藏需消耗能量为为90千瓦时千瓦时/T,巴氏消毒,巴氏消毒230千瓦时千瓦时/T
6、,热力杀菌,热力杀菌300千瓦时千瓦时/T,脱水处理,脱水处理(干燥)(干燥)700千瓦时千瓦时/T,而辐射杀菌只,而辐射杀菌只需需6.34千瓦时千瓦时/T,辐射巴氏消毒,辐射巴氏消毒0.76千瓦时千瓦时/T。5 5、适应范围广、适应范围广:能处理各种不同类型的食物品种,能处理各种不同类型的食物品种,如从装箱的马铃薯到袋装的面粉、肉类、如从装箱的马铃薯到袋装的面粉、肉类、水果、蔬菜、谷物、水产等。多种体积的水果、蔬菜、谷物、水产等。多种体积的食品;不同状态,固体、液体。食品;不同状态,固体、液体。6 6、加工效率高、加工效率高:整个工序可连续化、自动化。液态整个工序可连续化、自动化。液态食品管
7、道输送处理而更加方便食品管道输送处理而更加方便。6.1.3、国内外发展简况、国内外发展简况(一般了解)18951895年伦琴发现年伦琴发现X-X-射线后,射线后,MinkMink于于18961896年就年就提出提出X-X-射线的杀菌作用。射线的杀菌作用。二次大战期间,美国麻省理工学院的罗克二次大战期间,美国麻省理工学院的罗克多尔将射线处理汉堡包,揭开了辐射保藏食品研究多尔将射线处理汉堡包,揭开了辐射保藏食品研究的序幕。的序幕。5050年代起北美、欧洲、日本等年代起北美、欧洲、日本等3030多个国家多个国家先后投入大量的费用进行研究;先后投入大量的费用进行研究;6060年代一些第三世年代一些第三
8、世界国家也加入该行列,目前从事这方面研究的有界国家也加入该行列,目前从事这方面研究的有50-50-6060个国家。个国家。国际原子能组织(国际原子能组织(IAEA)、联合国粮农组织)、联合国粮农组织(FAO)、世界卫生组织()、世界卫生组织(WHO)等的支持和组织)等的支持和组织下,进行了种种国际协作研究。下,进行了种种国际协作研究。到到1976年年25种辐射处理食品在种辐射处理食品在18个国家得到个国家得到无条件批准或暂定批准,允许供作为商品供一般使用。无条件批准或暂定批准,允许供作为商品供一般使用。1980年年10月月27日上述组织联合举行的第四次专门委日上述组织联合举行的第四次专门委员会
9、议作出结论:员会议作出结论:用用10kGy以下平均最大剂量照射任何食品,在毒以下平均最大剂量照射任何食品,在毒理学、营养学及微生物学上都丝毫不存在问题,而且理学、营养学及微生物学上都丝毫不存在问题,而且今后无须再对经低于此剂量辐照的各种食品进行毒性今后无须再对经低于此剂量辐照的各种食品进行毒性实验。实验。目前许多国家将辐射用于食品的加工目前许多国家将辐射用于食品的加工与保藏。与保藏。美国、加拿大、法国、日本、中国等美国、加拿大、法国、日本、中国等国家均批准在一些食品中使用辐照。国家均批准在一些食品中使用辐照。在我国的超市中已经能够看到一些经在我国的超市中已经能够看到一些经过辐射处理的食品。过辐
10、射处理的食品。6.2.1、放射性同位素与辐射、放射性同位素与辐射 工业用食品辐照装置是以辐射源为工业用食品辐照装置是以辐射源为核心,并配有严格的安全防护设施和自核心,并配有严格的安全防护设施和自动输送、报警系统。动输送、报警系统。所有的运转设备、自动控制、报警所有的运转设备、自动控制、报警与安全系统必须组合得极其严密。与安全系统必须组合得极其严密。6.2 辐射的基本知识辐射的基本知识1 1、放射性同位素、放射性同位素 原子核中质子数相同,中子数不同的一类原子原子核中质子数相同,中子数不同的一类原子的总称为同位素,自然界中有的总称为同位素,自然界中有18001800多种同位素,稳多种同位素,稳定
11、的有定的有300300多种,不稳定的有多种,不稳定的有18001800多种,不稳定的同多种,不稳定的同位素称为放射性同位素。位素称为放射性同位素。2 2、放射性衰变、放射性衰变 每个放射性同位素经放出射线后,就转变成另每个放射性同位素经放出射线后,就转变成另一个原子核,从不稳定的元素变成稳定同位素。原一个原子核,从不稳定的元素变成稳定同位素。原子核的转变过程称为放射性衰变。子核的转变过程称为放射性衰变。3、半衰期(衰期速度)、半衰期(衰期速度)放射性强度因衰变而随时间不断减弱,此特点在放射性强度因衰变而随时间不断减弱,此特点在筹建辐照场时必须考虑的问题。筹建辐照场时必须考虑的问题。放射性强度因
12、衰变降低到原来一半所需的时间称放射性强度因衰变降低到原来一半所需的时间称为半衰期。或原子数衰变至一半时所需的时间。对于为半衰期。或原子数衰变至一半时所需的时间。对于单独的一种放射性元素而言,半衰期和衰变常数一样单独的一种放射性元素而言,半衰期和衰变常数一样也是常数。也是常数。60Co的半衰期为的半衰期为5.27年,年,137Cs为为30年,年,14C为为5730年。年。6.2.2、放射性强度及其单位、放射性强度及其单位1、能量单位、能量单位电子伏特电子伏特ev.表示辐射能量单位普通表示辐射能量单位普通用用eV,即相当于个电子在真空中通过电,即相当于个电子在真空中通过电位差为伏特的电场被加速所获
13、得的动能。位差为伏特的电场被加速所获得的动能。ev=1.60210-12尔格(尔格(evg););1Mev=106ev,1kev=103ev。2、放射性强度:衡量放射性强弱程度的一个、放射性强度:衡量放射性强弱程度的一个物理量。指单位时间内发生核衰变的次数。物理量。指单位时间内发生核衰变的次数。居里:居里:1Ci=3.71010衰变秒即每秒中衰变秒即每秒中有有3.710的的10次方个原子核衰变。次方个原子核衰变。现法定单位用贝克现法定单位用贝克Bq,即每秒中有一个原,即每秒中有一个原子核衰变为子核衰变为1贝克。贝克。1Bq=1S1,因此,因此Ci=3.71010Bq。3、辐射剂量:、辐射剂量:
14、法定单位为库仑法定单位为库仑/千克(千克(C/kg),以前曾),以前曾用用伦琴伦琴(R)。)。4、吸收剂量、吸收剂量 是电离辐射授予被辐射物质单位质量的是电离辐射授予被辐射物质单位质量的平均能量,即被辐射物质吸收的辐射能量,平均能量,即被辐射物质吸收的辐射能量,法定单位为法定单位为J/kg,也称为戈瑞(,也称为戈瑞(Gy)。)。以前曾用拉德(以前曾用拉德(Rad)即)即1克被辐射物质克被辐射物质吸收吸收100尔格(尔格(erg)射线能量为)射线能量为1Rad。1Rad=100erg/g=6.241013eV/g。1Gy=100Rad=104erg/g。5、辐射剂量与吸收剂量的关系、辐射剂量与吸
15、收剂量的关系 在辐照场仪器测定的是辐射剂量,而食在辐照场仪器测定的是辐射剂量,而食品保藏通常讲的是吸收剂量,它们之间可品保藏通常讲的是吸收剂量,它们之间可以换算。以换算。Df X;式中:;式中:D为吸收剂量,为吸收剂量,X为为 辐射剂量,辐射剂量,f为转换系数为转换系数 空气转换系数空气转换系数f 0.83 食品转换系数食品转换系数f 0.920.97对空气来讲,对空气来讲,1伦琴就等于伦琴就等于0.83拉德拉德(Rad)6、当量剂量(当量剂量(equivalent dose)把乘上了适当的修正系数后的吸收剂量把乘上了适当的修正系数后的吸收剂量(absorbed dose)称为当量剂量)称为当
16、量剂量(equivalent dose),用符号),用符号H表示。它不表示。它不仅与吸收剂量有关,而且与射线种类、能量仅与吸收剂量有关,而且与射线种类、能量有关。有关。当量剂量只限于防护中应用,当量剂量当量剂量只限于防护中应用,当量剂量(equivalent dose)是反映各种是反映各种射线射线或粒子被或粒子被吸收后引起的吸收后引起的生物效应强弱生物效应强弱的电离辐射量。的电离辐射量。国际制单位:国际制单位:Sv(希沃特),(希沃特),1Sv=1J kg-1,比较大,在防护中常用毫希辐、微,比较大,在防护中常用毫希辐、微希辐表示。希辐表示。当量剂量与人体抵抗力6.2.3、辐射源的来源辐射源的
17、来源 1、人工放射性同位素、人工放射性同位素 在食品辐射时供电离辐射用的放射线在食品辐射时供电离辐射用的放射线主要为主要为-射线,经常采用人工制备的放射射线,经常采用人工制备的放射性同位素性同位素Co60(钴,半衰期(钴,半衰期5.27年)和年)和Cs137(铯,半衰期(铯,半衰期30年)。年)。Co60经经-衰变后放出两个能量不同的衰变后放出两个能量不同的-光子最后变为光子最后变为Ni60;Cs137经经-衰变后放出衰变后放出-光子最后变为光子最后变为Ba137。2、电子加速器、电子加速器(实际在食品上很少)(实际在食品上很少)是用电磁场使电子获得较高能量,将电能转变是用电磁场使电子获得较高
18、能量,将电能转变成射线(高能电子射线,成射线(高能电子射线,X射线)的装置。射线)的装置。高能电子射线高能电子射线 又称电子流、电子束,其能量越又称电子流、电子束,其能量越高,穿透能力就越强。高,穿透能力就越强。电子加速器的电子密度大,电子束(射线)射电子加速器的电子密度大,电子束(射线)射程短,穿透能力差,一般适用于食品表层的辐照。程短,穿透能力差,一般适用于食品表层的辐照。X射线:加速器产生的高能电子打击在重金属射线:加速器产生的高能电子打击在重金属靶子上会产生能量从零到入射电子能量的靶子上会产生能量从零到入射电子能量的X射线。射线。6.3、食品辐射的化学效应、食品辐射的化学效应电离辐射使
19、物质产生化学变化电离辐射使物质产生化学变化的问题至今仍不是很清楚。的问题至今仍不是很清楚。由电离辐射使食品产生多种离由电离辐射使食品产生多种离子、粒子及质子。子、粒子及质子。6.3.1直接作用:生物大分子直接吸收辐直接作用:生物大分子直接吸收辐射能后引起的辐射效应,即辐射能量的吸收与射能后引起的辐射效应,即辐射能量的吸收与辐射损伤发生在同一分子中。初级辐射辐射损伤发生在同一分子中。初级辐射即即物质接受辐射能后,形成离子、激发态分子或物质接受辐射能后,形成离子、激发态分子或分子碎片分子碎片与辐射程度有关。与辐射程度有关。6.3.2间接作用:生物大分子从周围水分间接作用:生物大分子从周围水分子中吸
20、收辐射能后引起的辐射效应,即辐射能子中吸收辐射能后引起的辐射效应,即辐射能量的吸收与辐射损伤发生在不同分子中。次级量的吸收与辐射损伤发生在不同分子中。次级辐射辐射初级辐射的产物相互作用生成与原物初级辐射的产物相互作用生成与原物质不同的化合物质不同的化合物与温度等其他条件有关。与温度等其他条件有关。生物学效应指辐射对生物体如微生物、昆虫、寄生物学效应指辐射对生物体如微生物、昆虫、寄生物学效应指辐射对生物体如微生物、昆虫、寄生物学效应指辐射对生物体如微生物、昆虫、寄生虫、植物等的影响。这种影响是由于生物体内的生虫、植物等的影响。这种影响是由于生物体内的生虫、植物等的影响。这种影响是由于生物体内的生
21、虫、植物等的影响。这种影响是由于生物体内的化学变化造成的。化学变化造成的。化学变化造成的。化学变化造成的。(1 1)已证实辐射不会产生特殊毒素,但在辐射后某)已证实辐射不会产生特殊毒素,但在辐射后某)已证实辐射不会产生特殊毒素,但在辐射后某)已证实辐射不会产生特殊毒素,但在辐射后某些机体组织中有时发现带有毒性的不正常代谢产物。些机体组织中有时发现带有毒性的不正常代谢产物。些机体组织中有时发现带有毒性的不正常代谢产物。些机体组织中有时发现带有毒性的不正常代谢产物。(2 2)辐射对活体组织的损伤主要是有关其代谢反应,)辐射对活体组织的损伤主要是有关其代谢反应,)辐射对活体组织的损伤主要是有关其代谢
22、反应,)辐射对活体组织的损伤主要是有关其代谢反应,视其机体组织受辐射损伤后的恢复能力而异,这还视其机体组织受辐射损伤后的恢复能力而异,这还视其机体组织受辐射损伤后的恢复能力而异,这还视其机体组织受辐射损伤后的恢复能力而异,这还取决于所使用的辐射总剂量的大小。取决于所使用的辐射总剂量的大小。取决于所使用的辐射总剂量的大小。取决于所使用的辐射总剂量的大小。6.4 食品辐射的生物学效应食品辐射的生物学效应 11、辐射对一般微生物的作用机制、辐射对一般微生物的作用机制、辐射对一般微生物的作用机制、辐射对一般微生物的作用机制(1 1)直接效应)直接效应)直接效应)直接效应 指微生物接受辐射后本身发生的反
23、应,指微生物接受辐射后本身发生的反应,指微生物接受辐射后本身发生的反应,指微生物接受辐射后本身发生的反应,可使微生物死亡。细胞内可使微生物死亡。细胞内可使微生物死亡。细胞内可使微生物死亡。细胞内DNADNA受损受损受损受损即即即即DNADNA分子碱分子碱分子碱分子碱基发生分解或氢键断裂等。由于基发生分解或氢键断裂等。由于基发生分解或氢键断裂等。由于基发生分解或氢键断裂等。由于DNADNA分子本身分子本身分子本身分子本身受到受到受到受到损伤而致使细胞死亡损伤而致使细胞死亡损伤而致使细胞死亡损伤而致使细胞死亡-直接击中学说。直接击中学说。直接击中学说。直接击中学说。细胞细胞细胞细胞内膜受损内膜受损
24、内膜受损内膜受损 膜内由蛋白质和脂肪(磷脂),这膜内由蛋白质和脂肪(磷脂),这膜内由蛋白质和脂肪(磷脂),这膜内由蛋白质和脂肪(磷脂),这些分子的断裂,造成细胞膜泄露,酶释放出来,酶功些分子的断裂,造成细胞膜泄露,酶释放出来,酶功些分子的断裂,造成细胞膜泄露,酶释放出来,酶功些分子的断裂,造成细胞膜泄露,酶释放出来,酶功能紊乱,干扰微生物代谢,使新陈代谢中断,从而使能紊乱,干扰微生物代谢,使新陈代谢中断,从而使能紊乱,干扰微生物代谢,使新陈代谢中断,从而使能紊乱,干扰微生物代谢,使新陈代谢中断,从而使微生物死亡。微生物死亡。微生物死亡。微生物死亡。6.4.1辐射对微生物的作用辐射对微生物的作用
25、(2)间接效应)间接效应(来自被激活的水分子(来自被激活的水分子或电离所得的游离基)。或电离所得的游离基)。当水分子被激活和电离后,成为游离当水分子被激活和电离后,成为游离基,起氧化还原反应作用,这些激活的水基,起氧化还原反应作用,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。用,而使细胞生理机能受到影响。2、辐射对病毒的作用、辐射对病毒的作用病毒是最小的生物体,它没有呼吸作病毒是最小的生物体,它没有呼吸作用,是以食品和酶为寄主。通常使用高用,是以食品和酶为寄主。通常使用高达达30kGy的剂量才能抑制。如脊髓灰色的剂量才能抑制
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