食品加工与保藏原理.pptx

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1、食品辐射食品辐射(照照)的意义及特点的意义及特点食品辐射的基本原理食品辐射的基本原理食品的辐照效应食品的辐照效应食品的辐射及其影响因素食品的辐射及其影响因素食品辐照的卫生与安全食品辐照的卫生与安全第1页/共49页第一节第一节 食品辐射食品辐射(照照)的意义及特的意义及特点点第2页/共49页 食品的辐射保藏是是利用射线照射食品，灭食品的辐射保藏是是利用射线照射食品，灭菌、杀虫，抑制鲜活食品的生命活动，从而菌、杀虫，抑制鲜活食品的生命活动，从而达到防霉、防腐、延长食品货架期目的的一达到防霉、防腐、延长食品货架期目的的一种食品保藏方法。种食品保藏方法。第3页/共49页与微波的区别：与微波的区别：辐射

2、是利用原子核衰变产生的电磁波来处理食品，而微波则是将电能转化为辐射是利用原子核衰变产生的电磁波来处理食品，而微波则是将电能转化为电磁波来处理食品。电磁波来处理食品。第4页/共49页一、原子辐射研究的历史发展一、原子辐射研究的历史发展1896年年，亨亨利利贝贝克克莱莱在在研研究究各各种种物物质质的的磷光现象时，发现了放射性。磷光现象时，发现了放射性。1896年年，Roentgen发发现现了了X射射线线，并并对对这种射线的特性做了完整而准确的计算。这种射线的特性做了完整而准确的计算。1898年年斯斯密密特特和和居居里里夫夫妇妇独独立立地地观观察察到到钍钍化化合合物物发发射射类类似似的的射射线线。同

3、同时时居居里里夫夫妇妇从从铀铀盐盐中中分分离离出出了了一一个个新新元元素素，取取名名镭镭(由由拉拉丁词丁词radius而来，意为射线而来，意为射线)。1921年年Schraty获得获得X射线杀菌专利。射线杀菌专利。第5页/共49页美美国国最最早早于于本本世世纪纪四四十十年年代代开开始始进进行行辐辐射射(照照)保保藏藏食食品品的的研研究究，当当时时主主要要是是用用于于军军事事上上。1943年年发发表表了了对对汉汉堡堡包包进进行行辐辐照照杀杀菌菌的的论论文文后后，美美国国由由此此解解决决了了海海军军食食品品保保存存问问题题。尔尔后后研研究究遍遍及及美美国国90多多所所大大学及科研单位。学及科研单位

4、。五五十十年年代代初初前前苏苏联联、欧欧洲洲和和日日本本也也相相继继进进行行了了广广泛泛的研究。的研究。我我国国食食品品辐辐射射(照照)的的研研究究则则最最早早于于1958年年开开始始，70年年代代中中在在四四川川、河河南南、天天津津、北北京京、上上海海、东东北北地地区、湖南、广东等地相继开展了食品辐照的研究。区、湖南、广东等地相继开展了食品辐照的研究。在在国国际际原原子子能能机机构构(IAEA)、联联合合国国粮粮农农组组织织(FAO)和和世世界界卫卫生生组组织织(WHO)的的倡倡议议下下，1970年年在在巴巴黎黎成成立立了了“食食品品辐辐射射(照照)国国际际计计划划”(IFIP)，先先后后共

5、共有有24个国家参加该计划，分工协作进行研究。个国家参加该计划，分工协作进行研究。第6页/共49页1.“冷杀菌冷杀菌”；2.具有良好的保鲜效果；具有良好的保鲜效果；3.辐照处理食品能耗低；辐照处理食品能耗低；4.对环境的污染小。对环境的污染小。二、食品辐射的特点二、食品辐射的特点 第7页/共49页第二节第二节 食品辐射的基本原理食品辐射的基本原理 第8页/共49页一、核辐射与半衰期一、核辐射与半衰期 1、核辐射、核辐射 a a 射线射线 b b 射线射线 g g 射线射线第9页/共49页2、半衰期、半衰期 不同的放射性同位素，其半衰期是不同的。不同的放射性同位素，其半衰期是不同的。例如：例如：

6、t1/2(238U)=4.5109年年 t1/2(212P)=3.010-7s 用作食品辐射加工的辐射源用作食品辐射加工的辐射源60Co的半衰期为的半衰期为5.27年，年，137Cs为为30年。年。第10页/共49页二、食品辐射的基本原二、食品辐射的基本原理理 食品辐照时，射线把能量或电荷传递给食品食品辐照时，射线把能量或电荷传递给食品以及食品上的微生物和昆虫，引起的各种效以及食品上的微生物和昆虫，引起的各种效应会造成它们体内的酶钝化和各种损伤会迅应会造成它们体内的酶钝化和各种损伤会迅速影响其整个生命过程，导致代谢、生长异速影响其整个生命过程，导致代谢、生长异常、损伤扩大直至生命死亡。而食品则

7、不同，常、损伤扩大直至生命死亡。而食品则不同，除了鲜活食品之外均不存在着生命活动，鲜除了鲜活食品之外均不存在着生命活动，鲜活食品的新陈代谢也处在缓慢的阶段，辐射活食品的新陈代谢也处在缓慢的阶段，辐射所产生的影响是进一步延缓了它们后熟的进所产生的影响是进一步延缓了它们后熟的进程，符合储藏的需要。程，符合储藏的需要。第11页/共49页 第三节第三节食品的辐照效应食品的辐照效应 第12页/共49页一、食品辐射加工的计量单位一、食品辐射加工的计量单位 1.放射性强度的单位放射性强度的单位(量度放射性同位素的量度放射性同位素的)放射性强度是度量放射性强弱的物理量，常用的单位有居里放射性强度是度量放射性强

8、弱的物理量，常用的单位有居里(Ci)、贝克贝克(Bq)和克镭当量。和克镭当量。第13页/共49页 2.照射量及其单位照射量及其单位(量度放射性同位素放射出的射线的量度放射性同位素放射出的射线的)照射量照射量(Exposure)是用来量度是用来量度X射线或射线或g射线在空气中电离能力的物理量，射线在空气中电离能力的物理量，其单位为伦琴其单位为伦琴(R)。第14页/共49页 3.吸收剂量、剂量率及其单位吸收剂量、剂量率及其单位(量度被辐射物体吸收量的量度被辐射物体吸收量的)被照射物质所吸收的射线的能量称为吸收量，其单位为拉德被照射物质所吸收的射线的能量称为吸收量，其单位为拉德(rad)或戈瑞或戈瑞

9、(Gy)。第15页/共49页 4.剂量当量、剂量当量率及其单位剂量当量、剂量当量率及其单位 剂量当量就是用来量度不同类型的辐射所引起的不同的生物学效应，其单剂量当量就是用来量度不同类型的辐射所引起的不同的生物学效应，其单位为雷姆位为雷姆(rem)或希沃特或希沃特(Sv)。单位时间内的剂量当量称为剂量当量率，其单位用单位时间内的剂量当量称为剂量当量率，其单位用rems-1或或remh-1等等表示。表示。第16页/共49页 二、食品辐射装置二、食品辐射装置 食品的辐射装置包括辐射源、防护设备、输送系统和自动控制与安全系统。食品的辐射装置包括辐射源、防护设备、输送系统和自动控制与安全系统。第17页/

10、共49页 1.辐射源辐射源 辐射源是食品辐射加工的核心部分，它可以分为放射性同位素和电子加速器辐射源是食品辐射加工的核心部分，它可以分为放射性同位素和电子加速器两大类。两大类。(1)放射性同位素放射性同位素 60Co辐射源、辐射源、137Cs辐射源辐射源 (2)电子加速器电子加速器 电子射线、电子射线、X射线射线第18页/共49页 电子射线电子射线 电子射线射程短，密度大，穿透力差，一般适用于食品表面的照射。如对易电子射线射程短，密度大，穿透力差，一般适用于食品表面的照射。如对易腐食品辐射时，选定适当的腐食品辐射时，选定适当的“加速能加速能”，就可使射线不穿透食品内部，只进，就可使射线不穿透食

11、品内部，只进行表面杀菌。行表面杀菌。第19页/共49页 X射线射线 X射线具有高穿透能力，可以用于食品辐射加工。但是由于电子加速器作射线具有高穿透能力，可以用于食品辐射加工。但是由于电子加速器作X射线源效率低，而且能量中包含大量低能部分，难以均匀照射大块样品，故射线源效率低，而且能量中包含大量低能部分，难以均匀照射大块样品，故没有得到广泛的应用。没有得到广泛的应用。第20页/共49页 2.防护设备防护设备3.输送与安全系统输送与安全系统第21页/共49页 三、食品辐射效应三、食品辐射效应(一一)食品辐射的物理效应食品辐射的物理效应1.g g射线和射线和X射线的作用射线的作用 康普顿散射、康普顿

12、散射、感生放射性感生放射性2.电子射线的作用电子射线的作用 库仑散射、库仑散射、契连科夫效应库仑散射、库仑散射、契连科夫效应第22页/共49页 电电子子射射线线经经散散射射、电电离离轫轫致致辐辐射射等等作作用用后后，消消耗耗了了大大部部分分能能量量，速速度度大大为为减减慢慢，有有的的被被所所经经过过的的原原子子所所俘俘获获，使使原原子子或或原原子子所所在在的的分分子子变变成成负负离离子子，有有的的与与阳阳离离子子相相碰碰发发生生阴阴、阳阳离离子子湮湮灭灭，放放出出两两个个光光子子，其其光光子子对对被被照照射物的作用与上述的光子一样。射物的作用与上述的光子一样。为了防止被照射物诱发产生放射性，电

13、子射为了防止被照射物诱发产生放射性，电子射线的能量不得超过线的能量不得超过10MeV，大多数采用大多数采用5MeV。第23页/共49页 (二二)食品辐射的化学效应食品辐射的化学效应 辐射的化学效应是指被辐射物质中的分子所发生的化学变化。食品的辐射处辐射的化学效应是指被辐射物质中的分子所发生的化学变化。食品的辐射处理，发生化学变化的物质，除了食品本身及包装材料之外，还有附着在食品理，发生化学变化的物质，除了食品本身及包装材料之外，还有附着在食品表面及内部的微生物、昆虫和寄生虫等生物体。表面及内部的微生物、昆虫和寄生虫等生物体。第24页/共49页 辐射化学效应的强弱用辐射化学效应的强弱用G值值表示

14、，所谓表示，所谓G值值就是介质中每吸收就是介质中每吸收100eV能量时发生变化的能量时发生变化的分子数。分子数。例如：麦芽糖溶液经过辐射发生降解的例如：麦芽糖溶液经过辐射发生降解的G值值为为4.0，则表示麦芽糖溶液每吸收，则表示麦芽糖溶液每吸收100eV的的辐射能，就有辐射能，就有4个麦芽糖分子发生降解。不同个麦芽糖分子发生降解。不同介质的介质的G值可能相差很大，值可能相差很大，G值大的，辐射引值大的，辐射引起的化学效应较强烈；起的化学效应较强烈；G值相同者，吸收剂值相同者，吸收剂量大者所引起的化学效应较强烈。例如量大者所引起的化学效应较强烈。例如G值值等于等于3，吸收剂量为，吸收剂量为1Mr

15、ad时，每千克介质时，每千克介质发生变化的摩尔数为发生变化的摩尔数为3.110-6，剂量提高到，剂量提高到6Mrad时，则每千克发生变化的摩尔数达时，则每千克发生变化的摩尔数达1.910-2。第25页/共49页 食品及其他生物有机体的主要化学组成是水、蛋白质、糖类、脂类及维生素食品及其他生物有机体的主要化学组成是水、蛋白质、糖类、脂类及维生素等，这些化合物分子在射线的辐射下会发生一系列的化学变化。等，这些化合物分子在射线的辐射下会发生一系列的化学变化。第26页/共49页 1.水水 大大多多数数食食品品均均含含有有丰丰富富的的水水分分，水水也也是是构构成成微微生生物物、昆昆虫虫等等生生物物体体的

16、的重重要要成成分分，食品经辐射引起的水分变化十分复杂。食品经辐射引起的水分变化十分复杂。水辐射的化学效应可概括为：水辐射的化学效应可概括为：H2O 2.7OH+0.55H+2.7e-水化水化+0.45H2+0.71H2O2+2.7H3O第27页/共49页 2.蛋白质和酶蛋白质和酶 蛋白质蛋白质 结构破坏结构破坏 辐射交联辐射交联 辐射降解辐射降解 蛋白质辐照时交联与降解同时发生，而往往是交联大于降解，所以降解常蛋白质辐照时交联与降解同时发生，而往往是交联大于降解，所以降解常被掩盖而不易觉察。被掩盖而不易觉察。第28页/共49页 酶酶酶的主要组成部分是蛋白质，所以辐射对酶所引起的作用与蛋白质类似

17、，酶酶的主要组成部分是蛋白质，所以辐射对酶所引起的作用与蛋白质类似，酶中所含的巯基中所含的巯基(-SH)由于容易氧化会增大酶对辐射的敏感性，但在复杂的食由于容易氧化会增大酶对辐射的敏感性，但在复杂的食品体系中，由于其他物质的伴生存在而使酶得以保护，欲使酶钝化需要相当品体系中，由于其他物质的伴生存在而使酶得以保护，欲使酶钝化需要相当大的辐射剂量。大的辐射剂量。第29页/共49页 3.糖类糖类 糖类在辐射过程中发生的变化主要是降解作用和辐解产物的形成，若干故态糖类在辐射过程中发生的变化主要是降解作用和辐解产物的形成，若干故态糖类的辐解产物见表糖类的辐解产物见表7-1。第30页/共49页 糖糖辐解产

18、物辐解产物G值值500krad时浓度时浓度(10mgkg-1)葡萄糖葡萄糖甲醛甲醛0.060.095乙醛乙醛丙酮丙酮葡糖醛酸葡糖醛酸0.44.1葡糖酸葡糖酸0.88.25-脱氧葡糖酸脱氧葡糖酸0.323果糖果糖甲醛甲醛2.54蔗糖蔗糖甲醛甲醛0.160.25果糖果糖葡萄糖葡萄糖甘露糖醇甘露糖醇甲醛甲醛0.81.26果糖果糖0.565.2表表7-1辐射不同固态糖类的主要辐解产物辐射不同固态糖类的主要辐解产物第31页/共49页 4.脂类脂类 脂肪和脂肪酸被射线照射时，脂肪和脂肪酸被射线照射时，饱和脂肪饱和脂肪比比较稳定，而较稳定，而不饱和脂肪不饱和脂肪容易氧化，出现脱羧、容易氧化，出现脱羧、氢化、

19、脱氨等作用。氢化、脱氨等作用。有氧有氧存在时，由于会发存在时，由于会发生自动氧化作用，饱和脂肪也会被氧化。辐生自动氧化作用，饱和脂肪也会被氧化。辐射促进自动氧化过程可能是由于促进自由基射促进自动氧化过程可能是由于促进自由基的形成和氢过氧化物的分解，并使抗氧化剂的形成和氢过氧化物的分解，并使抗氧化剂遭到破坏。遭到破坏。食品中的脂类组分受辐射而产生的化合物，食品中的脂类组分受辐射而产生的化合物，除了有辐射诱导的自动氧化产物外，也有非除了有辐射诱导的自动氧化产物外，也有非氧化的分解产物。氧化的分解产物。第32页/共49页 5.维生素维生素 食品中维生素在辐射中的稳定性和食品的性质及成分有密切的关系，

20、其损失食品中维生素在辐射中的稳定性和食品的性质及成分有密切的关系，其损失率随着辐射剂量的增大而增大。率随着辐射剂量的增大而增大。第33页/共49页 (三三)食品辐射的生物学效应食品辐射的生物学效应 1.抑制蔬菜发芽和果实后熟抑制蔬菜发芽和果实后熟 蔬菜中的马铃薯和洋葱，主要是通过控制其休眠来进行储藏的。在结蔬菜中的马铃薯和洋葱，主要是通过控制其休眠来进行储藏的。在结束休眠后，如果温度和湿度适宜时，便会旺盛地发芽；果实采收后的束休眠后，如果温度和湿度适宜时，便会旺盛地发芽；果实采收后的成熟现象称为后熟，后熟的速度影响着储藏期的长短。成熟现象称为后熟，后熟的速度影响着储藏期的长短。第34页/共49

21、页 辐射对生物体作用的机理目前尚未十分清楚，但可能与下列原因有关：辐射对生物体作用的机理目前尚未十分清楚，但可能与下列原因有关：1.由于射线的辐照，细胞中的由于射线的辐照，细胞中的DNA和和RNA受到损伤，植物体生长点上的细受到损伤，植物体生长点上的细胞不能发生分裂，所以马铃薯、洋葱等胞不能发生分裂，所以马铃薯、洋葱等经辐照后不会发芽。参见经辐照后不会发芽。参见表表7-2。2.食品辐照时，干扰了食品辐照时，干扰了ATP的合成，使细的合成，使细胞的核酸减少，抑制了植物体的发芽。胞的核酸减少，抑制了植物体的发芽。第35页/共49页 核酸核酸照射剂量照射剂量核酸含量核酸含量(mgg-1干物质干物质)

22、(krad)12月月3月月4月月0140140154RNA5618384857650170131170DNA51081208121121123表表7-2马铃薯经辐射后核酸含量的变化马铃薯经辐射后核酸含量的变化第36页/共49页 3.植植物物组组织织处处于于休休眠眠状状态态时时，其其生生长长点点缺缺乏乏植植物物生生长长激激素素或或生生长长激激素素被被钝钝化化，若若把把经经过过辐辐射射的的马马铃铃薯薯放放入入一一种种生生长长激激素素赤赤霉霉素素酸酸溶溶液液中，马铃薯就开始发芽中，马铃薯就开始发芽(表表7-3)。3.对于具有呼吸高峰的果实，在高峰开始出现前夕，体内乙烯的合成对于具有呼吸高峰的果实，在

23、高峰开始出现前夕，体内乙烯的合成明显增加，从而促进成熟的到来。若在高峰前对果实进行辐照处理，明显增加，从而促进成熟的到来。若在高峰前对果实进行辐照处理，由于干扰了果实体内乙烯的合成，就能够抑制其高峰的出现，延长由于干扰了果实体内乙烯的合成，就能够抑制其高峰的出现，延长果实的储藏期。果实的储藏期。第37页/共49页 处理法处理法处理处理数数发芽率发芽率剂量剂量(krad)赤霉素酸浓赤霉素酸浓度度(ppm)5日日后后10日日后后15日日后后20日日后后80000082507162020120200000122505121720125008142020表表7-3赤霉素酸对赤霉素酸对g辐照的马铃薯发芽

24、的影响辐照的马铃薯发芽的影响 第38页/共49页 2.导致微生物和昆虫的死亡导致微生物和昆虫的死亡 食品经辐射后，附着在食品上的微生物和昆虫食品经辐射后，附着在食品上的微生物和昆虫发生了一系列生理学与生物学效应而导致死亡，发生了一系列生理学与生物学效应而导致死亡，其机理是一个十分复杂的问题，目前还没有完其机理是一个十分复杂的问题，目前还没有完全搞清楚，一般认为与下面两点有密切关系：全搞清楚，一般认为与下面两点有密切关系：(1)造成遗传物质造成遗传物质DNA的损伤；的损伤；(2)辐射化学效应的产物与细胞组成发生反应。辐射化学效应的产物与细胞组成发生反应。第39页/共49页 第四节第四节 食品的辐

25、射及其影响因素食品的辐射及其影响因素 第40页/共49页 一、食品辐射的类型一、食品辐射的类型 联合国粮农组织联合国粮农组织(FAO)、国际原子能机构国际原子能机构(IAEA)和世界卫生组织和世界卫生组织(WHO)联合联合专家委员会把食品辐射分为下列三类：专家委员会把食品辐射分为下列三类：低剂量辐照、中等剂量辐照、大剂量低剂量辐照、中等剂量辐照、大剂量辐照辐照。第41页/共49页 二、食品辐射保藏的效果及其影响因素二、食品辐射保藏的效果及其影响因素食品进行辐射处理时，必须根据食品的种食品进行辐射处理时，必须根据食品的种类和预期的目的，控制辐射剂量和照射条类和预期的目的，控制辐射剂量和照射条件，

26、才能达到良好的保藏效果。件，才能达到良好的保藏效果。(一一)食品辐射保藏食品辐射保藏1.粮食的辐射保藏粮食的辐射保藏2.果蔬的辐射保藏果蔬的辐射保藏3.畜、禽、鱼肉的辐射保藏畜、禽、鱼肉的辐射保藏4.香料和调味品的辐射保藏香料和调味品的辐射保藏 第42页/共49页 (二二)提高食品辐射保藏效果的措施提高食品辐射保藏效果的措施 食品的辐射保藏处理，欲取得满意的效果除了根据食品的种类和辐射目的采食品的辐射保藏处理，欲取得满意的效果除了根据食品的种类和辐射目的采用适宜的辐射剂量外，还可以采取一些辅助措施，以便提高辐射的效果或降用适宜的辐射剂量外，还可以采取一些辅助措施，以便提高辐射的效果或降低辐射剂

27、量，保护食品的营养成分少受损失。低辐射剂量，保护食品的营养成分少受损失。第43页/共49页 1.添加化学药品添加化学药品2.改变温度条件改变温度条件3.改变气体条件改变气体条件4.合理包装合理包装5.低温储藏低温储藏第44页/共49页 第五节第五节 食品辐照的卫生与安全食品辐照的卫生与安全 第45页/共49页 FAO、IAEA和和WHO联合专家委员会于联合专家委员会于1980年年10月月27日至日至11月月3日在日在日内瓦召开了关于辐照食品卫生会议。依据以前各届专家委员会的建议和日内瓦召开了关于辐照食品卫生会议。依据以前各届专家委员会的建议和这些机构组织的其他技术或法律专家会议所作出的结论，这

28、些机构组织的其他技术或法律专家会议所作出的结论，允许食品辐照的允许食品辐照的最大能量水平是：最大能量水平是：电子射线电子射线为为10MeV；g g射线和射线和X射线射线为为5MeV。第46页/共49页 另外，通过以下五个方面的研究：另外，通过以下五个方面的研究：1、食品的辐照剂量、食品的辐照剂量 2、食品的包装方法和包装材料、食品的包装方法和包装材料 3、辐射化学、辐射化学 4、动物或家畜喂养实验、动物或家畜喂养实验 5、辐照食品的毒理学研究、辐照食品的毒理学研究 FAO、IAEA和和WHO联合专家委员会得出结联合专家委员会得出结论，任何商品食物辐照总平均剂量达论，任何商品食物辐照总平均剂量达

29、10kGy水水平时，不具有毒理学上的危害性，这样处理的平时，不具有毒理学上的危害性，这样处理的食品毋需进行毒理学检查。用食品毋需进行毒理学检查。用10kGy剂量辐照剂量辐照过的食品，不会引起特殊的营养或微生物问题。过的食品，不会引起特殊的营养或微生物问题。第47页/共49页 本章思考题：本章思考题：1.简述食品的辐射保藏机理。简述食品的辐射保藏机理。2.试解释试解释“G值值”的含义。的含义。3.食品辐射常用的辐射源有哪些？食品辐射常用的辐射源有哪些？4.从食品安全的角度出发，辐射的能从食品安全的角度出发，辐射的能量应控制在多少以下？量应控制在多少以下？第48页/共49页感谢您的观看！第49页/共49页