第四章辐射保藏介绍.ppt
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1、第四章第四章食品的辐射保藏食品的辐射保藏第一节第一节概述概述一、食品辐射保藏的发展史一、食品辐射保藏的发展史二、辐射保藏食品的优缺点二、辐射保藏食品的优缺点(一)优点(一)优点(1)杀死微生物效果显著,剂量可根据需要进行调节;)杀死微生物效果显著,剂量可根据需要进行调节;(2)一一定定的的剂剂量量(10kGy)照照射射,食食品品中中总总的的化化学学变化也很微小;变化也很微小;(4)没有非食品物质残留;)没有非食品物质残留;(5)产产生生的的热热量量极极少少,可可以以忽忽略略不不计计,可可保保持持食食品品原原有的特性。在冷冻状态下也能进行辐射处理;有的特性。在冷冻状态下也能进行辐射处理;(6)放
2、放射射线线的的穿穿透透能能力力强强、均均匀匀、瞬瞬间间即即逝逝,而而且且对对其辐射过程可以进行准确控制;其辐射过程可以进行准确控制;(7)食品进行辐射处理时,对包装无严格要求。)食品进行辐射处理时,对包装无严格要求。(二)缺点(二)缺点(1)经经过过杀杀菌菌剂剂量量的的照照射射,一一般般情情况况下下,酶酶不不能能完完全全被被钝化;钝化;(2)经经辐辐射射处处理理后后,食食品品所所发发生生的的化化学学变变化化从从量量上上来来讲讲虽虽然然是是微微乎乎其其微微的的,但但敏敏感感性性强强的的食食品品和和经经高高剂剂量量照照射射的的食食品品可可能能会会发发生生不不愉愉快快的的感感官官性性质质变变化化。这
3、这些些变变化化是是因游离基的作用而产生的;因游离基的作用而产生的;(3)有有些些专专家家认认为为,辐辐照照会会诱诱发发食食品品产产生生致致突突变变、致致畸畸形形、致致癌癌和和有有毒毒因因子子。后后来来的的研研究究则则认认为为这这是是没没有有根根据据的;的;(4)辐辐射射这这种种保保藏藏方方法法不不适适用用于于所所有有的的食食品品,要要有有选选择择性地应用;性地应用;(5)能能够够致致死死微微生生物物的的剂剂量量对对人人体体来来说说是是相相当当高高的的,所所以以必必须须非非常常谨谨慎慎,做做好好运运输输及及处处理理食食品品的的工工作作人人员员的的安安全全防防护护工工作作。为为此此,要要对对辐辐射
4、射源源进进行行充充分分遮遮蔽蔽,必必须须经经常、连续对照射区和工作人员进行监测检查。常、连续对照射区和工作人员进行监测检查。三、食品辐照发展方向三、食品辐照发展方向食食品品辐辐射射保保藏藏的的研研究究,国国际际上上一一直直有有两两种种发发展展方方向向,即高剂量辐射、低剂量辐射。即高剂量辐射、低剂量辐射。(一)高剂量辐射(一)高剂量辐射以以美美国国为为主主的的一一些些国国家家发发展展高高剂剂量量辐辐射射研研究究,进进行行牛牛肉肉、鸡鸡肉肉的的辐辐射射灭灭菌菌。该该方方法法着着重重于于卫卫生生安安全全性性,但但成成本本高。高。(二)中低剂量辐射(二)中低剂量辐射该该方方法法是是食食品品辐辐射射处处
5、理理的的主主要要方方向向,具具有有成成本本低低、适适于大量推广等优点。于大量推广等优点。第二节第二节辐射的基本原理辐射的基本原理 一、放射性强度单位一、放射性强度单位居居里里(Ci):1居居里里的的任任意意放放射射性性强强度度是是每每秒秒有有3.71010次核衰变数。次核衰变数。毫毫居居里里(mCi):1毫毫居居里里的的任任意意放放射射性性强强度度是是每每秒秒有有3.7107次核衰变数。次核衰变数。微微居居里里(Ci):1微微居居里里的的任任意意放放射射性性强强度度是是每每秒秒有有3.7104次核衰变数。次核衰变数。贝可贝可勒尔勒尔(Bq):每秒钟):每秒钟1次衰变。次衰变。1Ci=3.710
6、10Bq。放放射射性性比比度度(比比放放射射性性):是是单单位位质质量量的的物物质质内内所所含含的的放射性强度,单位为放射性强度,单位为Bq/g。放放射射性性浓浓度度:单单位位容容积积的的溶溶液液内内所所含含的的放放射射性性强强度度,单单位为位为Bq/mL。二、辐射源二、辐射源用用于于食食品品的的辐辐射射源源有有三三种种:放放射射性性燃燃料料、电电子子加加速速器器、X-射线源。射线源。食食品品辐辐射射处处理理时时,希希望望使使用用具具有有良良好好穿穿透透力力的的散散射射物物,目目的的是是使使食食品品表表面面的的微微生生物物和和酶酶钝钝化化,而而且且产产生生的的这这种种作作用用可可以以深深入入到
7、到食食品品内内部部。另另外外,又又不不希希望望使使用用高高能能散散射射物物,以以免免使使食食品品中中的的原原子子遭遭到到破破坏坏,并并使使食食品品呈呈放放射射性性。所所以以食品辐射保藏处理主要用食品辐射保藏处理主要用-射线和射线和-粒子。粒子。为为了了保保证证被被辐辐射射的的食食品品不不产产生生放放射射性性物物质质,应应选选择择合合适适的的辐辐射射源源。目目前前,允允许许使使用用的的辐辐射射源源有有60Co、137Cs、不不超超过过10MeV的加速电子;的加速电子;X-射线源,其束能不超过射线源,其束能不超过5MeV。(一)放射性燃料(一)放射性燃料可可采采用用经经过过核核反反应应堆堆使使用用
8、后后的的废废铀铀燃燃料料元元素素。这这些些废废燃料仍具有强的放射性,可经合适屏蔽和封闭来使用。燃料仍具有强的放射性,可经合适屏蔽和封闭来使用。(二)电子加速器(二)电子加速器电电子子加加速速器器又又称称静静电电加加速速器器或或范范德德格格拉拉夫夫加加速速器器,该该装置可产生装置可产生-粒子或电子。粒子或电子。(三)(三)X-射线源射线源采采用用高高能能电电子子束束轰轰击击高高质质量量的的金金属属靶靶(如如金金靶靶)时时,电电子子被被吸吸收收,其其能能量量的的一一小小部部分分转转变变为为短短波波长长的的电电磁磁射射线线(X-射线)。射线)。三、辐射能量及剂量单位三、辐射能量及剂量单位(一)辐射能
9、量(一)辐射能量食食品品辐辐射射处处理理,一一般般是是指指用用有有限限种种类类的的辐辐射射能能进进行行加加工,统称为电离辐射。工,统称为电离辐射。选选用用各各种种电电离离辐辐射射的的依依据据:是是其其穿穿透透力力和和不不在在受受处处理理的的食食品品中中诱诱发发产产生生放放射射性性,也也不不会会在在食食品品中中产产生生显显著著的的热热量。所以食品的辐射保藏也称为冷杀菌食品保藏。量。所以食品的辐射保藏也称为冷杀菌食品保藏。(二)辐射的剂量单位(二)辐射的剂量单位1辐射量(辐照量)辐射量(辐照量)辐射量概念仅用于辐射量概念仅用于X-射线和射线和-辐射光子。辐射光子。单位:伦琴(单位:伦琴(R);国际
10、单位:库);国际单位:库/千克(千克(C/kg)1R=2.5810-4C/kg单位时间内的照射量称为照射量率,简称辐照率。单位时间内的照射量称为照射量率,简称辐照率。2吸收剂量吸收剂量吸吸收收剂剂量量:在在一一定定范范围围内内的的某某点点处处,单单位位质质量量被被辐辐照照物物质质所所吸吸收收的的辐辐射射能能的的量量称称为为吸吸收收剂剂量量(D)。国国际际辐辐射射单单位位和和测测定定委委员员会会把把吸吸收收剂剂量量定定义义为为:电电离离辐辐射射某某一一体体积积元元物质的平均能量,与该体积元物质的质量之比。物质的平均能量,与该体积元物质的质量之比。吸收剂量的单位:戈瑞(吸收剂量的单位:戈瑞(Gy)
11、;拉德();拉德(Rad););1Gy=1J/kg=100Rad吸收剂量率(吸收剂量率():是吸收剂量随时间的变化率。):是吸收剂量随时间的变化率。注注意意:食食品品辐辐射射处处理理中中,为为获获得得食食品品所所受受辐辐射射效效应应的的准准确确数数据据,可可信信赖赖的的辐辐射射量量是是吸吸收收剂剂量量。在在任任何何既既定定的的辐辐照照条条件件下下,由由于于不不同同食食品品具具有有不不同同的的辐辐射射吸吸收收性性质质,故故必必须须规规定定被被辐辐照照特特定定食食品品的的吸吸收收剂剂量量,才才能能有有效效地地促促使使食食品品中中微微生生物、酶和其他成分发生变化。物、酶和其他成分发生变化。(三)剂量
12、的分布及测定方法(三)剂量的分布及测定方法1剂量的分布剂量的分布在在食食品品辐辐射射中中,处处于于不不同同位位置置的的食食品品受受到到的的辐辐射射剂剂量量是是不不同同的的,为为确确保保辐辐射射效效果果,国国际际和和国国内内的的标标准准都都要要求求最最高高剂剂量量和和最最低低剂剂量量的的比比值值要要小小于于2。辐辐照照工工厂厂中中把把这这个个比比值值定为定为1.7,以确保辐照产品的质量。,以确保辐照产品的质量。注注意意:食食品品辐辐射射时时,除除要要控控制制最最大大剂剂量量和和最最小小剂剂量量之之外外,还还有有一一个个重重要要因因素素辐辐照照的的剂剂量量率率。高高剂剂量量率率可可缩缩短短照照射射
13、的的时时间间,因因此此减减少少对对食食品品本本身身伤伤害害,从从而而提提高高产产品品的品质。的品质。2剂量的测定方法剂量的测定方法一一般般采采用用量量热热剂剂进进行行测测量量,它它是是根根据据吸吸收收体体的的热热性性能,测量物质中射线消散的总能量或能量消散速率。能,测量物质中射线消散的总能量或能量消散速率。第三节第三节辐射引发的食品化学和生物化学效应辐射引发的食品化学和生物化学效应 物质受到辐射时发生变化的过程:物质受到辐射时发生变化的过程:(1)吸收辐射能;)吸收辐射能;(2)发生一系列辐射性化学变化;)发生一系列辐射性化学变化;(3)发生一系列生物化学性变化;)发生一系列生物化学性变化;(
14、4)细细胞胞或或个个体体死死亡亡或或出出现现遗遗传传变变异异等等生生物物效效应应,剂剂量小时,辐射损伤可得到恢复。量小时,辐射损伤可得到恢复。一、食品的辐射化学效应一、食品的辐射化学效应(一)直接作用(一)直接作用生生物物学学家家提提出出了了射射线线与与基基质质直直接接碰碰撞撞的的靶靶理理论论,认认为为辐照作用主要是由于这种直接碰撞引起的。辐照作用主要是由于这种直接碰撞引起的。(二)间接作用(二)间接作用水水受受到到辐辐射射后后可可产产生生氢氢和和过过氧氧化化氢氢,并并形形成成水水合合电电子子(还还原原剂剂)、氢氢氧氧基基(氧氧化化剂剂)、氢氢基基(氧氧化化剂剂或或还还原原剂剂)三种中间产物。
15、从而导致一系列氧化还原反应。三种中间产物。从而导致一系列氧化还原反应。约束间接作用的途径:约束间接作用的途径:1在在冻冻结结状状态态下下辐辐射射,可可减减少少游游离离基基的的产产生生量量,并并阻阻止游离基的扩散和移动,降低游离基与食品组分的接触几率。止游离基的扩散和移动,降低游离基与食品组分的接触几率。2在在真真空空中中或或惰惰性性气气体体环环境境中中辐辐射射,以以减减少少水水生生成成氢氢和过氧化氢的反应。但该方法会降低辐射处理的效果。和过氧化氢的反应。但该方法会降低辐射处理的效果。3添添加加游游离离基基的的接接受受体体(如如Vc),消消耗耗游游离离基基,从从而而减减少少游游离离基基对对食食品
16、品的的损损伤伤。但但该该方方法法会会降降低低辐辐射射对对微微生生物物和和酶的作用。酶的作用。(三)辐射对食品成分的影响(三)辐射对食品成分的影响1氨基酸和蛋白质氨基酸和蛋白质蛋蛋白白质质的的结结构构会会发发生生改改变变,导导致致分分子子变变性性,发发生生凝凝聚聚、粘度下降和溶解度降低等变化。粘度下降和溶解度降低等变化。不不同同的的氨氨基基酸酸也也会会发发生生相相应应的的变变化化,其其中中含含有有巯巯基基或或二硫基的氨基酸或蛋白质的敏感性极强。二硫基的氨基酸或蛋白质的敏感性极强。2酶酶(1)水存在时,辐射处理更容易导致酶失活;)水存在时,辐射处理更容易导致酶失活;(2)适当提高温度()适当提高温
17、度(-10)有利于酶的失活;)有利于酶的失活;(3)辐辐射射对对酶酶活活的的降降低低作作用用因因酶酶的的种种类类不不同同而而有有所所差差异。异。3碳水化合物碳水化合物(1)低低分分子子糖糖类类受受到到辐辐射射时时,随随着着辐辐射射剂剂量量的的增增加加,都都会会出出现现旋旋光光度度降降低低、褐褐变变、还还原原性性和和吸吸收收光光谱谱的的变变化化,并可产生氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等物质。并可产生氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等物质。(2)高高分分子子糖糖经经辐辐射射后后会会发发生生熔熔点点降降低低、旋旋光光度度降降低低、吸收光谱变化、褐变、结构变化等现象。吸收光谱变化、褐变、结构变化等现象。
18、4脂类脂类辐射对脂类所产生的影响可分为三个方面:辐射对脂类所产生的影响可分为三个方面:(1)整个理化性质发生变化;)整个理化性质发生变化;(2)受辐射感应而发生自动氧化变化;)受辐射感应而发生自动氧化变化;(3)发生非自动氧化性的辐射分解。)发生非自动氧化性的辐射分解。5维生素维生素(1)脂溶性维生素中)脂溶性维生素中VE的辐射敏感性最强;的辐射敏感性最强;(2)水溶性维生素中)水溶性维生素中VB1、Vc对辐射最不稳定;对辐射最不稳定;(3)维维生生素素的的辐辐射射稳稳定定性性与与辐辐射射时时食食品品组组成成、气气相相条条件、温度及其他环境因素有关;件、温度及其他环境因素有关;(4)食品中的维
19、生素比单纯溶液中的维生素稳定性强。)食品中的维生素比单纯溶液中的维生素稳定性强。二、食品的辐射生物学效应二、食品的辐射生物学效应(一一)微生物微生物1直接作用直接作用靶靶学学说说(target-theory):电电离离辐辐射射离离子子贯贯穿穿或或贴贴近近穿穿入微生物细胞的敏感部分(入微生物细胞的敏感部分(DNA)而使之死亡。)而使之死亡。辐辐射射一一方方面面可可使使DNA的的碱碱基基发发生生分分解解或或氢氢键键断断裂裂,另另一一方方面面使使糖糖和和磷磷酸酸的的结结合合部部位位破破坏坏,即即DNA的的主主链链断断裂裂。其其中中后者的破坏性更大。后者的破坏性更大。2间接作用间接作用 弥散学说(间接
20、作用学说):辐射使细胞内各种物弥散学说(间接作用学说):辐射使细胞内各种物质,尤其是细胞内外大量存在的水分子生成游离基,使质,尤其是细胞内外大量存在的水分子生成游离基,使细胞内正常的氧化细胞内正常的氧化还原反应体系遭到破坏,而引起死还原反应体系遭到破坏,而引起死亡。亡。(二)昆虫(二)昆虫辐射对昆虫有三种作用后果:辐射对昆虫有三种作用后果:1立即死亡立即死亡立立即即致致死死量量:昆昆虫虫受受到到辐辐射射后后立立即即死死亡亡所所需需要要的的剂剂量量为为立即致死量。立即致死量。这种剂量具有杀虫迅速的优点,但费用很高。这种剂量具有杀虫迅速的优点,但费用很高。2缓期致死缓期致死缓期致死剂量:昆虫受到辐
21、射后要经过一个星期以上的缓期致死剂量:昆虫受到辐射后要经过一个星期以上的潜伏期才能大量死亡所需要的剂量为缓期致死剂量。潜伏期才能大量死亡所需要的剂量为缓期致死剂量。3不孕不孕不孕剂量:昆虫受到射线照射后,丧失生殖能力,产生不孕剂量:昆虫受到射线照射后,丧失生殖能力,产生不孕现象所需的剂量为不孕剂量。不孕现象所需的剂量为不孕剂量。用不孕剂量不仅可以降低照射费用,而且可以避免高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引起的不良影响。剂量照射对食品引起的不良影响。(三)植物(三)植物辐辐射射在在植植物物性性食食品品上上的的应应用用主主要要是是:抑抑制制块块茎茎、鳞鳞茎茎类类发发芽
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