辐照技术在食品加工中的应用与发展
摘要：食品辐照加工技术是对核能的一种和平应用。文章从紫外线杀菌、射线杀菌两方面阐述了食品辐照技术的原理，总结了该技术的特点，探讨了辐照食品的安全性问题以及辐照技术的发展前景。
关键词：食品；安全；食品辐照技术
随着社会的进步和发展，食品卫生安全越来越受到人们的重视。特别是在20 世纪90 年代，一批以食品为载体的新型病菌的出现使食品卫生安全问题日益严峻。据统计，美国每年因食物细菌而染病的人数高达数百万，死亡人数超过5 000。美国农业部估计由七种最主要的食物病菌造成的经济损失每年在50 亿～860 亿美元之间[1]。辐射加工技术作为一种新型而有效的杀菌保鲜手段，应用到食品加工中，对食品的杀菌起到了很好的效果。
食品辐照加工技术是一门新兴的、综合性的食品加工技术，涉及食品科学与工程、辐射物理化学、食品化学、食品微生物、食品毒理学、经济学和社会学等学科，是原子能和平应用领域的延伸，在提高食品卫生质量上有着广阔的应用前景，正日益受到食品加工业和消费者的青睐。笔者查阅相关文献，系统总结了辐射技术在食品加工中的应用与发展。
1 食品辐照技术原理
用于杀菌的辐射源只限于钴60或铯137及电子加速器产生的-射线、5Mev 以下的X-射线10Mev以下的电子线，波长越短辐射能量越大，穿透力也越大，它们以电磁波的形式透过物体[2-3]。可分2类：①非电离辐射，如紫外线。这类辐射能量较低，不足以引起原子电离，仅能产生激发作用，使电子产生高能状态而不脱开；②电离辐射X-射线、λ- 射线，这种辐射能量较高，能够引起原子电离。利用电离辐射的杀菌方法，又称为射线杀菌。
1.1 紫外线杀菌的原理
紫外线的杀菌作用在于促使细胞质的变性。当微生物细胞吸入紫外线后，由于产生光化学作用引起细胞内成分特别是核酸、原浆蛋白、酶类发生化学变化，使细胞质变性。尤其可诱导DNA中的胸腺嘧啶，形成二聚体，使DNA断裂并无法修复，从而抑制DNA的复制和细胞分裂，在细菌细胞中，DNA的任何微小变化都会损毁整个细胞体，影响其正常功能，使微生物细胞受伤甚至死灭。由于紫外线
穿透力较弱，一般只用于物料表面或环境的杀菌。其中，波长为250～260 nm 的紫外线杀菌效果最强。
1.2 射线杀菌的原理
微生物细胞受到射线照射后，存在于溶质中的生物活性物质受到辐射的直接效应；存在于细胞中的多量溶剂受到水分子产生的辐射间接效应即水分子接受了射线能量后被激活成离子或自由基，再与细胞内其他物质起作用引起化学键破裂，使物质内部结构发生变化，于是便与生物生命现象有关的物质发生各种变化，使生理机能受到破坏或导致细胞死亡，从而引起杀菌作用。γ-射线穿透力较强，能均匀辐照所处理的材料[4]。
2 食品辐照技术的特点
（1）辐照处理是一种“冷处理”的物理方法，在常温下进行，辐照过程产生的热量很少，几乎不引起内部温度的升高，能较好地保持食品原有的风味和外观。（2）辐照采用较高能量的射线，具有很强的穿透力，在不打开包装的情况下能够穿透食品的包装材料达到食品的深层，无论是抑制发芽、延缓呼吸，还是杀虫灭菌，效果都较好。
（3）辐照处理过程不添加任何化学物质，无有害物质残留，也不污染环境。（4）食品辐照加工耗能低，可以节约能源。据国际原子能机构的统计分析，冷藏农产品辐照耗能90 kW·h/t，热处理消毒达300 kW·h/t，而农产品辐照灭菌保藏只需要6.3 kW·h/t，可节约能耗70%~90% 。
（5）辐射技术具有很高的技术含量，自动化程度高，便于产业化应用。尽管初期基本建投入较多，但运行成本较低，能够获得较好的经济回报。
3食品辐照加工技术进展
3.1电子加速器辐照技术得到了发展
由于加速器生产技术发展较晚, 设备投资大, 从而导致以往的食品辐照研究与产业化应用主要以60c射线辐照装置为主。近年来, 随着电子加速器生产技术的突破, 尤其是国产电子加速器的日趋成熟, 国内外电子加速器辐照食品的研究与应用比较活跃, 目前,北京、上海、无锡和宁波等发达地区已经上马了一批大功率食品辐照专用电子加速器。在加速器食品辐照的具体应用方面: 研究开发了电子束辐照降解或破坏食品中的有害残留物; 电子束辐照技术在水果、蔬菜、食用菌、肉类、谷物等农产品保鲜中已经开展大量的研究应用；在冷、鲜动物源性食品灭菌保鲜方面, 如Fielding等探讨了电子束辐照对不同pH 下大肠杆
菌成活和修复的影响,Blank等研究了电子束对冷冻贮藏液体蛋黄的物理、物理化学、功能性等指标的影响；在杀灭植物源性食品的微生物及致病菌污染方面电子束辐照更显示出独特的技术优势和显著的效果, 如 A.Korapati,D.等用电子束对双抱菇切片进行辐照保鲜, 剂量的0.5、1.0、3.1、5.2 kGy , 检测辐照对微生物菌落、质构、色泽和多酚氧化酶的影响, 证明利用电子加速器对采后的新鲜食用菌进行辐照处理可以达到保鲜的效果, 取得了良好的经济效益；在辐照杀虫方面, 李淑荣等研究HJIY石MZ型电子加速器产生的电子束对赤拟谷盗的辐照效应, 王殿轩等对不同虫态的玉米象做了系统研究；相对于国内利用高频单枪电子加速器, 国外采用更具规模的电子束流化床法对贮藏害虫进行了研究,Cleg hom等研究了电子束流化床防治米象、谷蠢和赤拟谷盗三种害虫的效果, 结果表明低于1.0kGy剂量水平的电子束流化床处理害虫是有效的。
3.2食品辐照检疫技术受到重视
早在20 世纪50 年代食品辐照技术初始阶段, 人们就认识到辐照作为检疫处理方法的可能性, 但当时的国际贸易中, 熏蒸处理是商品检疫的主要处理方法, 辐照处理没有经济上的可行性。由于熏蒸剂对环境和操作人员健康的危害, 主要熏蒸剂如二嗅乙烷、环氧乙烷和澳甲烷等被禁用或逐渐被禁用, 寻找替代熏蒸的检疫处理方法已成当务之急。由于先前的研究中已经显示出辐照检疫技术特有的优势, 引起了世界对辐照检疫技术的关注。20世纪90年代, 世界各国对辐照检疫的研究日益深人, 使辐照作为广谱检疫处理方法也逐步得到国际组织认可。在得到地区植物保护组织认可的基础上,IPPC植物检疫措施委员会(ICPM)在201年第三次会议上决定开始制定植物安全措施国际标准“辐照作为一种植物卫生方法”, 已经在2003年ICPM第五次会议上正式通过。该标准的通过将是IP C 第一次为一种检疫处理方法制定标准。辐射用于检疫杀虫处理, 对其效果的评判标准是以阻止成虫羽化或种群不能繁育为依据。据报道, 至今已进行辐射处理试验的检疫害虫6个目, 数十种之多, 其中研究得较深人和广泛的主要是实蝇类, 另外还有蜡类、介壳虫、蓟马、象虫类和潜叶虫等。目前在国内, 胡美英等对荔枝蒂蛀虫进行了辐照检疫技术研究, 认为0.25k伪辐照剂量可作为荔枝蒂蛀虫幼虫的检疫处理措施；高美须等研究认为,1的Cy的辐照可以作为绿豆象的有效检疫剂量。
4 辐照食品的安全性
人们最为关注的是经过辐照加工的食品是否安全的问题。食品辐照世界性的开发研究已有50多年的历史[5]，在20世纪50~60年代，许多国家开展了食品辐
照技术和效果研究；70年代各国致力于证实辐照食品的卫生安全性；80年代确立了辐照食品的国际标准；90年代辐照食品正在稳步地向商业化发展。据中国同位素与辐照行业协会2001年6月25日《信息与交流》介绍，目前全世界有38个国家批准了可供人消费的233种辐照食品。我国批准的辐照食品从1998年的19种猛增到现在的50种，表明国家对辐射食品的安全性是放心的。辐照食品的卫生安全性包括 5 个方面：①辐照食品有无残留放射性及诱导放射性；②辐射食品的营养卫生；③辐照食品有无病原菌的危害；④辐照食品有无产生毒性；
⑤辐照食品有无致畸、致癌及致突变效应。
4.1 感生放射性和放射性污染
感生放射性，亦称诱发放射性。食品经放射处理后，会不会诱发放射性？食品辐照通常大多数使用γ射线源。从理论上讲，组成食品的主要元素是碳、氢、氧、氮等，要使这些元素在辐照后诱发放射性，需要10Mev以上的能量，而且它们所生成的同位素的寿命大多非常短暂。60Co-γ射线产生的放射性能量有1.33 Mev和1.17Mev，137Cs-γ射线产生的放射性能量仅为0.6Mev[3]，因此使用60Co 和137Cs 辐射食品不可能诱发食品产生放射性。20 世纪80 年代初，成都市卫生防疫站放射防护科和四川省原子核应用技术研究所协作，对辐照甘薯酒进行了仪器测定。结果表明：辐照前后，总放射性及核素组成测定结果，辐照甘薯酒样品未受到60Co的污染；辐照前后样品的总α、总β、总γ放射性和γ能谱基本一致，均属本底水平，无残留放射性，未发现感生放射性[6]。
4.2 辐照食品的营养卫生
已有研究表明，在食品辐照所用的剂量范围内，食品的主要营养成分，氨基酸和蛋白质、脂肪、糖类化合物、维生素等。大多不会发生明显的变化，不会影响食品的完整性和营养价值。总之，经过国内外专家几十年的大量研究，已证明辐照食品是能够保证食品的营养性的，不存在营养问题[7]。
4.3 辐照食品的毒理学
大量的动物实验和人体试食辐照食品的实验结果表明[8]，食用辐照食品对健康无不良影响，体检、血象、尿常规、血液生化、肝功能、肾功能、内分泌免疫等多项指标没有明显的改变。染色体未见任何异常，多倍体细胞数在正常范围之内。FAO、WHO和IAEA的辐照食品联合专家委员会于1980年10月份宣布[10]，吸收剂量在10KGy以下的任何食品都是安全的，无需毒理学实验。1984年FDA报告：用59 KGy辐照的鸡肉动物毒理学试验，在安全方面不存在问题。1997年9月世界卫生组织废除10 KGy的上限剂量，同时宣布以食物为对象的辐照剂量在
75KGy 以下是安全的。这是依据大量的动物毒性试验和辐解产物研究结果得出的权威性结论，从法规上保证了辐射技术在食品工业中的应用和推广[11]。
5 食品辐照技术的发展前景
随着国民对食品安全意识的提高，辐照食品在我国的市场前景将十分广阔。目前可辐照的食品有熟禽肉类、花粉、干果果脯类、香辛料类、新鲜水果蔬菜类、冷冻包装畜禽肉类、豆类谷类及其制品等[12]。已实现商业化的食品有：脱水蔬菜、肉制品保健食品及食品添加剂等。
（1）市场在一个行业的发展中占据很大的位置，是推动发展的关键。国际市场对产品的质量和安全提出了严格的要求，国内消费者对食品的质量和安全随着生活水平、健康水平的提高提出了更高的要求，促使食品工业为提高产品的卫生质量和确保安全，采用辐照技术，对农产品、食品进行冷加工。市场的需求，促使近年来辐照装置大量增加，辐照食品数量逐年增加[13]。
（2）食品辐照技术的研究和成果应用加速了食品辐照技术的发展。多年来，在国家科技部的支持和组织下全国已经有上百种食品的辐照技术研究已经完成并通过了鉴定。科研成果的应用极大地提高了产品的附加值，延长了产品上市的时间，取得了显著的经济效益。如大蒜、马铃薯经辐照能延长贮存保鲜期。加速食品辐照技术的发展，使之逐步成为食品加工生产中不可缺少的工艺流程。[16]（3）逐步完善的法律、法规，促使了食品工业接受辐照技术。辐照食品在卫生、加工工艺、产品管理等方面已经有一套完整的法令、法规和严格的监督管理办法。能确保应用这一技术的安全性，因此，食品工业愿意接受辐照技术。[19]
（4）公众的接受度也能确保辐照食品的市场销售。通过对辐照技术原理的了解，加工工艺流程的熟悉，人们对辐照的恐惧心理已经大大的降低，认可接受辐照食品。这样就为企业在市场的竞争中取得优势，加速了辐照产业的发展[20]。综上所述，辐照技术因为自身的特点，随着公众的认可，技术的发展，必将在食品的加工生产中发挥更大的作用。
参考文献：
[1] R IC H A R D H . C onsum er education concerning food irradiation:U sing public health tools [R]. Food Irradiation 2001, W ashingtonDC , February 26-28，2001.
[2] 陈其勋. 中国食品辐照进展[J]. 北京:原子能出版社，1998:13.
[3] 施培新. 食品辐照加工原理与技术[M]. 北京:中国农业科学技术出版社，2004.
[4] 刘继红，徐小勇，邓秀新，等. 我国园艺产品辐射保鲜研究进展[J].核农学报，2002（6）：414- 417.
[5] 林徹. 世界の食品照射の现状と课题[M]. 原子力工业，1995，41（9）：13- 21
[6] 姚远，任大明. 利用60C o-γ辐射杀菌技术生产无防腐剂调味品[J].中国调味品，2004（5）：14- 16.
[7] 陈其勋. 中国食品辐照进展[J]. 北京:原子能出版社，1998:13.
[8] R IC H A R D H . C onsum er education concerning food irradiation:U sing public health tools [R ]. Food Irradiation 2001, W ashingtonD C , February 26- 28，2012.
[9] 姚远，任大明. 利用60C o-γ辐射杀菌技术生产无防腐剂调味品[J].中国调味品，2010（5）：14- 16.
[10] 周向军. 重金属超富集植物环境修复技术研究进展[J]．安徽农业科学，2010，38（3）：1408- 1410.
[11] 黄明，林华，张学洪，等. 施肥对大白菜吸收电镀污染土壤中重金属的影响[J]. 生态与农村环境学报，2012，25（3）：104- 108.
[12] 廖晓勇，陈同斌，谢华，等. 磷肥对砷污染土壤的植物修复效率的影响：田间实例研究[J]. 环境科学学报，2013，24（3）：455- 462.
[13] H e n 叮D , D e te e tio n m e tho ds fo r ir a d ia ted fo o ds一a n o v erv iew .R a d ia t Phys Che m.2013 , 4 8 (3)
[14]王殿轩, 李淑荣, 温贤芳, 等. 电子束辐照谷物中玉米象不同虫态的生物效应「J]. 核农学报, 2(X) 4 , 18 (2)
[15] 周其昌.脱水蔬菜辐照灭菌保鲜研究[J]核农学通报,2013,16(6):294-296
[16] 江涛.辐照与真空包装联合作用对即食食品货架期的影响[J]中国食品卫生杂志,2013, 11(3):3-51
[17] 包建忠.静态辐照加工产品质量控制[J]核农学报,2002,16(3):152-151
[18]《辐照食品卫生管理办法》（卫生部令第47号）
[19]《关于加强辐照食品监管及部门职责分工的通知》（中央编办发[2010]103号）
[20] 包建忠. 静态辐照加工产品质量控制[J]核农学报,2012,16(3):152-151
辐照食品与辐照技术复习重点 1. 什么是辐照食品？ 辐照食品:根据食品辐照工艺规范生产的食品。 【区分】放射性食品:受到放射性污染的食品。 2. 辐照加工的基本原理？ 农产品/食品辐照加工: 指利用γ射线、X射线或高能电子束对食品和其他农副产品进行加工处理，以达到杀菌、杀虫、抑制发芽、延迟成熟、延长储藏期和改善品质等目的的加工技术。 【注意】辐射源为γ射线、X射线（<5Mev）、高能电子束（<10Mev） 4. 什么叫G值？G值相关的计算。 ●定义：辐射化学效应的强弱，也叫辐射化学产额，用G值表示。 G值即每吸收100eV能量时被照射物质产生化学变化的分子数目，即能传递100eV能量的分子数，法定单位mol/J。 ●G(X)表示每吸收100ev能量生成产物X的分子数；G(-X)表示每吸收100ev能量物质X分解的分子数。 例：硫酸亚铁剂量计在60Co射线作用下G(Fe3+)为15.5, 即-该剂量计平均吸收100eV 60Co射线产生15.5 个Fe3+离子。 5. 什么是D10值？D10值相关的计算。 为了表示某种微生物对辐射的敏感性，就通常以每杀死90%微生物所需用的戈瑞数来表示，即残存微生物下降到原数的10%时所需用戈瑞的剂量，并用D10值来表示。 【思考题】低剂量作用下测得的D10值相对较低，剂量率高则测出的D10值较高？/冷冻D10高？ 原因：辐照杀灭作用主要是由辐照引起的次级反应（自由基反应）为主，而不是辐照 的直接损伤作用所致。而低剂量较长时间的辐照有利于次级反应的发生。 【PS】12D值：只经12D剂量照射后，可使微生物数量减至原有的10-12。 8. 简要说明照射量、比释动能和吸收剂量的含义和它们之间的关系。 ●照射量X 表征X射线或γ射线在空气中产生电离大小的物理量。（R伦琴或C/kg） 即在质量dm的一个体积元空气中，由于光子释放出的所有次级电子全部被阻止时，在空气中产生的一种电荷总电量的绝对值dQ除以dm的值。 X=dQ/dm dQ：空气中产生的一种电荷总电量的绝对值（库伦）dm：空气的质量（千克） ●吸收剂量D 是指辐射场内单位质量被辐射物质吸收的辐射能量。 （Gy或者J/kg 也有rad 100rad=1Gy） 【D和X的关系】
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(食品辐照技术及其应用) 系别 ______核工程与新能源技术系______ 年级 ______2015级_______ 专业 _______核工程与核技术______ 班级 ______核工程与核技术3班_______ 学号 ______201520401309_______ 学生姓名 ______李海江_______ 完成日期 ______2017.05.20_______
摘要 食品辐照技术是利用原子能射线的辐射能量照射食品或原材料，进行杀菌、杀虫、消毒、防霉等加工处理，抑制根类食物的发芽和延迟新鲜食物生理过程的成熟发展，以达到延长食品保藏期的方法和技术[1]。食品辐照时人类利用核技术开发出来的又一种新型食品加工保藏手技术，比现有保藏技术更优越性的一面，是继传统的物理、化学保藏之后又一发展较快的食品保藏新技术和新方法[2]。 关键词：食品辐照技术、应用、优点
1.食品辐照技术原理[3]， 它是利用放射性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) 在一定的剂量范围内辐射食品，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，消除食品中病原微生物及其它腐败细菌，或抑制食品的生理生化过程(发芽和成熟)，从而，达到杀虫、杀菌、抑制生理过程、提高食品卫生质量、保持营养品质及风味、延长货架期的目的[3]。 2.食品辐照技术优点 2.1 现有保藏技术的优缺点[1] （1）食品冷冻保藏，即低温保存。抑制微生物活动和减少酶活。优点是能够好保持新鲜食品原有的风味和营养价值，缺点是能耗大，需建立冷藏链； （2）食品罐藏，即提高温度杀灭微生物和酶。优点是绝大部分杀灭微生物，可以长期保藏，缺点是热对风味组织结构和色泽有影响； （3）食品干藏降低水分活度（aw），控制微生物和减少酶活。优点是简便宜行，重量减轻或体积变小，食品可增香变脆，缺点是自然脱水后的食品难复水，易变色； （4）化学保藏即通过外加化学物质抑制微生物及酶等作用。优点是操作简便易行，缺点是化学物质残留。 2.2 食品辐照技术的优缺点 2.2.1 食品辐照技术优点 （1）对食品原有特性影响小 食品在受射线照射过程中升温甚微，从而可以保持食品原有的新鲜状态，甚至在冷冻状态下也能进行辐射处理。另外，射线穿透性强，能瞬间、均匀地到达处理对象内部，杀灭病菌和害虫，因此，辐射能够透过包装而对包内的食物、食物深处的作用对象（如病菌、虫）等产生作用，不仅可保证食品的食用卫生与安全，而且还大大减少了食品交叉污染现象的发生。 （2）安全、无化学物质残留 食品进行同位素辐射处理并非与同位素直接接触，因而并无放射性物质的直接污染；而且适当的辐射处理，不会使食品产生放射性。这与熏蒸杀虫及其他
食品辐照加工知识 1.什么是食品辐照加工？ 利用γ射线或电子射线对物质具有穿透性的特点，对食品进行辐照处理，杀死食品中的寄生的昆虫和致病菌，提高食品的卫生质量和延长食品的保藏期的技术工艺过程叫食品辐照加工。 2.食品辐照处理有哪些优点？ a.灭菌彻底。由于射线穿透力强，它不仅可以杀死食品表面的病菌，还可以杀死寄生在食品深层的昆虫、虫卵和致病菌，防止食品霉烂变质，提高食品的卫生质量。 b.营养损失少。采用γ射线或电子射线处理食品是一种“冷加工”技术。据测定，用2kGy剂量处理食品，食品内部温度最高上升0.5℃。在25kGy剂量下最高上升6℃。由于食品在加工过程中内部温度变化不大，被加工后的食品风味、营养成份和外观变化较小，比起“热加工”更容易受到市场的青睐。 c.保证食品安全。被加工食品可先经过包装、罐装密封和装箱打包后进行辐照处理，避免食品在包装过程中所造成的二次污染。 d.节约能源，无三废排放。使用射线源作为能源，可以节省能源60%以上，环境友好。 3.食品经过辐照处理后，会不会产生放射性？ 理论上和实际检测结果都不存在这个问题。要使食品成份的元素（主要是碳、氢、氧、氮、铁、磷等）在放射照射后诱发放射性，需要
10MeV，以上的能量。而钴-60放出的γ射线的最大能量仅为1.33 MeV，电子射线能量限定在10MeV以下。国内外专业人员长期测量结果证明，被加工食品是不会产生放射性的，射线也不会残留在食品中。消费者对此可以完全放心。 4.食品经过辐照处理后，会不会产生有毒物质？ 食品辐照处理技术从研究到应用，几十年来，世界上30多个国家的科学家相继开展的卫生安全性方面的系统研究，研究试验工作的深度远远超过历史上任何一种食品加工技术。与长期的动物毒性试验结果证明食用辐照食品的动物生长、发育、遗传与食用未经辐照处理食品的动物完全相同。三致试验（致畸、致癌、致突变）结果也没有明显变化。上世纪70-80年代，美、中等国家先后开展人体试食试验，参加试验的人说多大数百人。经过为期三个月的食用辐照食品试验，经严格体检及血相生理生化检查，无任何不良反应。基于此，联合国粮农组织（FAO）、国际原子能机构（IAEA）、世界卫生组织（WHO）共同组成的“国际食品卫生安全评价联合专家委员会（JECFI）”于1980年在日内瓦正式宣告：“用10kGy以下剂量处理的任何食品不会产生毒理学上的问题，今后可以不再进行毒理学试验，而允许市售”。 5.食品经辐照处理后，其营养成分是否会受到破坏？ 食品中的营养成分，主要是指蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素。科学分析表明，辐照处理食品所引起的营养成分的变化，小于食品通
新疆农业大学 专业文献综述 题目: 食品辐照技术在食品保藏中的应用姓名: 肖超男 学院: 食品科学与药学学院 专业: 食品科学与工程 班级: 食科122班 学号: 124031238 指导教师: 朱璇职称: 2013年12月15日 新疆农业大学教务处制
食品辐照技术在食品保藏中的应用 指导老师：朱璇作者：肖超男 摘要:介绍了辐照技术在食品保藏上的应用和优点,以及电离辐射对食品营养成分和活细胞的影响,从不同角度说明了辐照食品的卫生安全性;对辐照食品技术的应用现状及发展前景进行初步探讨。 关键词:食品;辐照保藏;安全性 Irradiation and application in food storage Teacher：Zhu Xuan Author：Xiao Chaonan Abstract: Application and advantages of irradiation technology in food preservation and effects ofirradiation on food nutrient composition and living cellswere introduced in detail.The safety of ir-radiation food was explained from different angles.Application status and developmental future ofirradiation preservation of food were also studied. Key words: food;irradiation preservation; safety 正文： 食品辐照(Food irradiatior)，又称“食品照射”或“电离辐射”，它是利用射线照射食品(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、提高食品质量的一种食品保藏技术。目前，食品加工技术不断提高，人们的生活水平也随之具有了较大的提高，对食品的要求也越来越高，最大限度地保留食品的色、香、味及营养成分成为人们选择食品时首要考虑的方而。食品辐照技术具有营养成分损失少、易操作、无污染、残留少、节省能源等优点，因此引起了国内外食品科学工作者的广泛关注。 1 辐照技术的原理 食品辐照技术是对食品进行非热加工的新技术，食品在辐照过程中食品本身的温度变化不大，因此可以最大限度的保留食品的色、香、味及营养成分。其基本原理是利用同位素，等放射源产生的γ射线或5 MeV以下的X射线及电子加速器产生的10 MeV以下的高能电子束辐射食品，使食品中生物体产生物理或化学反应，抑制或破坏其新陈代谢和生长发育，甚至使细胞组织死亡，从而达到消毒灭菌、延长食品贮藏时间、减少损失的目的。 2 辐照保藏技术的优越性 辐照技术属于冷处理技术，是一种物理保藏法，与许多传统保藏法相比有不可比拟的优越性： （1）节约能源，与热处理、干澡和冷冻保藏食品法相比，能耗降低几倍到几十倍； （2）杀菌效果好，可通过调整辐照剂量满足对各食品杀菌的要求； （3）射线能快速、均匀、较深的穿透物体，与热处理相比，辐照过程交易得到精确的控制； （4）辐照为“冷处理”，可最大限度保持食品的原有风味； （5）不会留下任何残留物，从而减少环境污染并提高食品卫生质量； （6）可对包装好的食品进行杀菌处理，消除了在食品生产和制作过程中可能出现的严重交叉污染问题； 3 辐照技术的特点 辐照技术作为一种食品保藏方法，不同于化学熏蒸法和腌制法，不需要加入
辐照技术食品保藏中的应用 1延长货架期i 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。 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ii,辐照大米可以控制微生物 ,控制霉变发生 ; Wood2 stock L1W 1报道iii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ivγ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。 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v用低剂量γ射 线 1kGy辐照气调包装有空气、真空、 25% CO 2、50% CO 2 、72% CO 2 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 CO 2 并用 N2充填包装下 ,经微生物检查无沙门氏菌存在 ,除 CO 2 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vi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。
第十五章 同步辐射原理与应用简介§ 周映雪 张新夷 目 录 1. 前言 2．同步辐射原理 2.1 同步辐射基本原理 2.2 同步辐射装置：电子储存环 2.3 同步辐射装置：光束线、实验站 2.4 第四代同步辐射光源 2.4.1自由电子激光（FEL） 2.4.2能量回收直线加速器（ERL）同步光源 3. 同步辐射应用研究 3.1 概述 3.2 真空紫外（VUV）光谱 3.3 X射线吸收精细结构（XAFS） 3.4 在生命科学中的应用 3.5 同步辐射的工业应用 3.6 第四代同步辐射光源的应用 4．结束语 参考文献 §《发光学与发光材料》（主编：徐叙瑢、苏勉曾）中的第15章：”同步辐射原理与应用 简介”，作者：周映雪、张新夷，出版社：化学工业出版社 材料科学与工程出版中心；出版日期：2004年10月。
1. 前言 同步辐射因具有高亮度、光谱连续、频谱范围宽、高度偏振性、准直性好、有时间结构等一系列优异特性，已成为自X光和激光诞生以来的又一种对科学技术发展和人类社会进步带来革命性影响的重要光源，它的应用可追溯到上世纪六十年代。1947年，美国通用电器公司的一个研究小组在70MeV的同步加速器上做实验时，在环形加速管的管壁，首次迎着电流方向，用一片镜子观测到在电子束轨道面上的亮点，而且发现，随加速管中电子能量的变化，该亮点的发光颜色也不同。后来知道这就是高能电子以接近光速在作弯曲轨道运动时，在电子运动轨道的切线方向产生的一种电磁辐射。图1是当时看到亮点的电子同步加速器的照片，图中的箭头指出亮点所在位置。那时，科学家还没有意识到这种同步辐射其实是一种性能无比优越的光源，高能物理学家抱怨，因为存在电磁辐射，同步加速器中电子能量的增加受到了限制。大约过了二十年的漫长时间，科学家（非高能物理学家）才真正认识到它的用处，但当时还只是少数科学家利用同步辐射光子能量在很大范围内可调，且亮度极高等特性，对固体材料的表面开展光电子能谱的研究。随着同步辐射光源和实验技术的不断发展，越来越多的科学家加入到同步辐射应用研究的行列中来，同步辐射的优异特性得到了充分的展示，尤其是在红外、真空紫外和X射线波段的性能，非其他光源可比，很多以往用普通X光、激光、红外光源等常规光源不能开展的研究工作，有了同步辐射光源后才得以实现。到上世纪九十年代,同步辐射已经在物理学、化学、生命科学、医学、药学、材料科学、信息科学和环境科学等领域，当然也包括发光学的基础和应用基础研究，得到了极为广泛的应用。目前，无论在世界各国的哪一个同步辐射装置上，对生命科学和材料科学的研究都具
1 同步辐射概括 同步辐射(synchrotron radiation)是速度接近光速的带电粒子在磁场中做变速运动时放出的电磁辐射，一些理论物理学家早些时候曾经预言过这种辐射的存在。这些预言，大多是针对其负面效应而作出的。以加速电子为例，建造加速器令电子在其中运行，通过磁场增加电子的速度，从而得到高能量，视为正面效应；然而在加速器中转圈运行的电子一定要放出辐射，从而丢失能量，视为负面效应。通过得失的平衡，给出了加速器提速的限制。1947年，位于美国纽约州Schenectady的通用电气公司实验室(GE lab)在调试新建成的一台70MeV电子同步加速器时首次观测到了同步辐射的存在。同步辐射是加速器物理学家发现的，但最初它并不受欢迎，因为建造加速器的目的在于使粒子得到更高的能量，而它却把粒子获得的能量以更高的速率辐射掉，它只作为一种不可避免的现实被加速器物理学家和高能物理学家接受。但同步辐射的能量高、亮度大、发射度低、脉冲时间短、能量连续可调等的相对于台式光源所不具有的部分优异特性却吸引了固体物理学家的注意，将其引用于X射线谱学研究领域。而20年后随着第一代同步辐射光源的纷纷建立，同步辐射摆脱了作为加速器负效应的形象，基本确立了同步辐射及其相关谱学技术在固体物理研究领域的学术地位，并且在最近50年的发展中将同步辐射的应用领域大大扩展，成为现代科学研究前沿的不可或缺的工具，同时也是衡量一个国家是否具有学科研究领军能力的少数几个大型科学装置之一。目前在中国现在共有4个同步辐射光源装置：1991年开始运行的北京光源(BSRF)属第一代同步辐射光源；1992年开始运行的合肥光源(NSRL)属第二代同步辐射光源；1994年建成的台湾光源(SSRC)以及2007年开始运行的上海光源(SSRF)属第三代同步辐射光源。同时预计“十三五”期间内建设在北京光源所在地的高能光子源（HEPS）将成为亮度、发射度超越世界目前同步辐射光源先进水平的第三代光源，而在上海光源所在地规划建设的X射线自由电子激光（XFEL）将拥有更高的亮度和完全的相干性成为新一代光源。本项目组的成员已于2014年和2015年分别参加了“第三届两岸同步辐射学术研讨会”和“2015年BSRF用户学术年会暨专家会”，紧跟同步辐射技术和应用的前沿，积极与相关领域的领军学者交流学科进展，听取同步辐射应用的相关建议，目前已经有了一套应用同步辐射光源进行生物冶金研究的具体方案，并积极准备申报北京光源的重点课题。 2 同步辐射谱学技术 随着同步辐射光源的快速发展，各国学者探索出了大量常规、原位、超快的紫外、深紫外、软X射线、X射线谱学和成像技术，例如X射线吸收精细结构（XAFS）、X射线吸收近边结构（XANES）、小角X射线散射（SAXS）、同步辐射X射线衍射（SR-XRD）等大量X射线谱学技术，以及纳米、微米计算机断层成像分析技术（CT）、荧光成像技术（XRF）等成像技术。同步辐射在以矿物为研究对象的科学研究领域上已经得到了广泛的应用，例如其在表面科学、生物材料、生物地球化学、地球化学、环境科学与工程、材料科学、矿物学、考古学等诸多学科领域和学科交叉领域上的应用已经得到了长足发展，各个领域发表的与矿物研究相关的高水平文章已达400篇以上。 X射线衍射（XRD）技术是应用最广泛的X射线谱学技术之一，自其于上个世纪初成功地应用于固体晶体结构解析之后，XRD就成为了固体物理材料解析最为重要的工具。在晶体中其空间点阵可以按不同的方向划分为一簇平行而等间距的平面点阵，不同簇的点阵可以用点阵面指标或晶面指标（hkl）表示。不同簇的平面点阵具有不同的面间距d hkl，可以视为具有不同密度的光栅，X射线照射到这些光栅时会发生衍射，根据光栅衍射的公式可以推导出著名的布拉格方程：2d hkl sinθ=nλ；该公式指出了X射线波长、平面点阵间距和衍射角的关系，为应用XRD进行晶体结构解析的基本依据。XRD可以分为粉末衍射和单晶衍射两种应用方式，其中粉末衍射应用较为广泛，它可以给出固体结构在多晶凝聚态结构、晶体结
食品辐照加工技术 食品辐照技术是人类利用核技术开发出来的一项新型的食品保藏技术。近年来，它作为一种提高食品安全和延长货架期的技术，得到越来越多的国家和国际组织的关注和应用，也在日益显现其巨大的经济和社会效益。辐照技术由于其特殊的工作原理及人们对相关的知识的缺乏，使其保藏的食品并没有完全被人们所熟知和接受。因其鲜明的特点和广阔的前景，本文将对它进行几方面的阐述，具体如下： 1.食品辐照加工技术的发展 食品辐照加工技术的发展经历了漫长的岁月。早在伦琴发现x射线的第二年（1896年）[1]，Minck就提出了x-射线对细菌的作用及实际应用问题；1898年第一次证明了x-射线对病原菌有致死作用；1899年证明了它对寄生虫有致死作用。这些早期发现推动了电离辐射在粮食和其他农产品的辐照保存方面的应用。Runnen1916年证实，经x-射线辐射后的昆虫烟草甲不能繁殖[2]。 辐照杀菌保藏技术最早出现在1930年，已收入美国专利集中。第二次世界大战以后，随着放射性同位素的大量应用和电子加速器的问世，食品辐照加工技术有了明显的发展，目前食品辐照加工技术已成为食品工业重要的组成部分。 2. 食品辐照加工技术的原理 食品辐照是利用射线照射食品(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[3]。 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)[4]。 3 食品辐照加工技术的特点 3.1 食品辐照加工技术的优点[5，6] 3.1.1节能据国际原子能机构（IAEA)统计，每吨冷藏食品能耗为3.2×108J；热杀菌法能耗1.1×109J；辐照法能耗为2.2×107J，比常规方法节能十几倍到几十倍。 3.1.2 产热量少食品辐照方法属于冷加工，可以在室温或低温下进行。在食品辐照过程中一般升温很小，可以保持食品原有的色、香、味及其品质不变。
辐照技术在食品加工中的应用与发展 摘要：食品辐照加工技术是对核能的一种和平应用。文章从紫外线杀菌、射线杀菌两方面阐述了食品辐照技术的原理，总结了该技术的特点，探讨了辐照食品的安全性问题以及辐照技术的发展前景。 关键词：食品；安全；食品辐照技术 随着社会的进步和发展，食品卫生安全越来越受到人们的重视。特别是在20 世纪90 年代，一批以食品为载体的新型病菌的出现使食品卫生安全问题日益严峻。据统计，美国每年因食物细菌而染病的人数高达数百万，死亡人数超过5 000。美国农业部估计由七种最主要的食物病菌造成的经济损失每年在50 亿～860 亿美元之间[1]。辐射加工技术作为一种新型而有效的杀菌保鲜手段，应用到食品加工中，对食品的杀菌起到了很好的效果。 食品辐照加工技术是一门新兴的、综合性的食品加工技术，涉及食品科学与工程、辐射物理化学、食品化学、食品微生物、食品毒理学、经济学和社会学等学科，是原子能和平应用领域的延伸，在提高食品卫生质量上有着广阔的应用前景，正日益受到食品加工业和消费者的青睐。笔者查阅相关文献，系统总结了辐射技术在食品加工中的应用与发展。 1 食品辐照技术原理 用于杀菌的辐射源只限于钴60或铯137及电子加速器产生的-射线、5Mev 以下的X-射线10Mev以下的电子线，波长越短辐射能量越大，穿透力也越大，它们以电磁波的形式透过物体[2-3]。可分2类：①非电离辐射，如紫外线。这类辐射能量较低，不足以引起原子电离，仅能产生激发作用，使电子产生高能状态而不脱开；②电离辐射X-射线、λ- 射线，这种辐射能量较高，能够引起原子电离。利用电离辐射的杀菌方法，又称为射线杀菌。 1.1 紫外线杀菌的原理 紫外线的杀菌作用在于促使细胞质的变性。当微生物细胞吸入紫外线后，由于产生光化学作用引起细胞内成分特别是核酸、原浆蛋白、酶类发生化学变化，使细胞质变性。尤其可诱导DNA中的胸腺嘧啶，形成二聚体，使DNA断裂并无法修复，从而抑制DNA的复制和细胞分裂，在细菌细胞中，DNA的任何微小变化都会损毁整个细胞体，影响其正常功能，使微生物细胞受伤甚至死灭。由于紫外线
同步辐射应用专题 简答60分（任选4题） 1。组合材料学通过在一块基片上合成大量密集排列的微量材料样品阵列，并快速表征每个微量样品的特性，筛选/优化新材料。在此工作中同步辐射可以发挥很大的作用，现已发展了哪些手段，并用于哪些材料性质的表征？ 2。同步辐射紫外单光子电离与传统的电子轰击电离相比有哪些优势？ 3。与投射电镜相比，软x射线显微术主要有哪些优势？ 4。何谓VUV光子的量子剪裁？试以Gd-Eu为例图示说明其光跃迁过程？ 5。以铜粉为例，简述XAFs实验步骤和数据分析过程？ 6。什么是费米面？测量费米面的意义和在？ 7。激光的强度高，单色性好，为什么好多国家还要拼命建同步辐射装置？现在新建的同步辐射装置与二代光源有什么区别？ 8。吸收光谱的原理是什么？同步辐射吸收光谱有哪几类？他们的特点和研究的对象，目的各是什么？ 9。简述X射线显微原理和分类，同步辐射显微书和常规光源显微术的区别是什么？ 10。同步辐射可研究磁性材料，简述其原理和对同步辐射光束线的要求？ 填空题：20分 1。光电子能谱中E k=hv-E b-?，各项的物理意义 2。软x磁性园二色中电偶极跃迁的选择定则（） 3。同步辐射X射线高分辨衍射利用了同步辐射的什么特点？ 4 （Ramman 散射） 5。声子色散谱 6。计量站同步辐射的光谱覆盖范围 7。填σa（截面） 选择20分（这里只有一部分） 1。目前成熟的软x射线显微利用了x射线的什么特点？散射 2。X射线衍射动力学研究对象是？单晶 3。极紫外的光谱范围？5-100nm 4。X射线动力学是将单个电子作为整体与点磁场相互作用的结果，他能够解释反常散射。5。VUV用于绝缘体类固体发光材料研究较多，因为能及间隔大。
食品辐照技术及食品质量安全 1.食品辐照技术的概述 1.1 食品辐照技术的原理 食品辐照技术是一项新兴的绿色加工技术,食品经过一定剂量的电离射线60Coγ或137Csγ 射线或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) 的辐照,杀灭食品 中的害虫,消除食品中的病原微生物及其它腐败细菌或抑制某些食品中的生物活性和生理过程,从而达到食品保藏或保鲜的目的,尤其是γ射线或X射线具有强大的穿透能力,对经过包装的农 副产品及食品同样可以达到杀虫、灭菌的目的并可以防止病源微生物及害虫的再度感染,因而可以在常温下长期保存。 所谓食品辐射加工即把食品(包括包装好的) 直接放置于辐射场,利用辐射源所放射出来的电子束或γ射线的能量,通过直接或间接作用在食品中引起一系列的化学、生物学变化,可以杀灭食品中的微生物与害虫,达到杀菌保鲜的作用。由于食品辐射加工过程中无须对食品进行加热,所以又被称为“冷巴斯德杀菌法(cold pasteurization) ”。 1.2 食品辐照技术的特点 与传统的食品保藏方法如加热、冷藏、化学处理等相比具有显著特点: a)灭菌彻底,能够彻底杀灭食品中的各种有害微生物和病菌; b)辐照过的食品绝对不会带上放射性,也不会对人体有害; c)辐照加工是一种“冷处理”,辐照过程中被处理食物不升温,不破坏食品结构和营养成 分,使食物保持新鲜; d)它不会像化学药剂和添加剂一样留下有毒有害的残留物; e)节约能源;辐照食品可以在常温下贮存; f)辐照不破坏原包装,辐照处理后的食品可立即运输、贮藏,或者立即进食; g)辐照不污染环境。大部分食品和农产品以及保健食品均可以采用辐照保鲜这种高新技 术,实现杀菌、杀虫、防霉、抑制发芽、推迟成熟、延长保质期、提高食品卫生品质的 目的。 同时辐照对食品品质也有一定的负面影响，会发生部分化学变化，剂量越高变化程度越明显，如：含有未饱和脂肪酸的脂肪发生了氧化反应；碳水化合物可能出现水解，氧化或降解; 蛋白质中的氨基酸可能发生分解或氧化，部分蛋白质还会发生交联或裂解作用；维生素受到破坏等。但在这些变化中，只要控制好照射的剂量，变化是非常微小的，而这些变化在采用其它的方法处理时也同样存在。因此，迄今为止，世界上有约40个国家已经批准在各类食品上使用辐照技术，大约30个国家正在有限度地在食品工业中应用该技术。 1.3 食品辐射加工的发展历史及现状 食品辐射加工的起源可以回溯到上个世纪初。1905 年,英国提出了第一个关于食品辐照的专利。1921 年,美国出现了利用X 射线杀死肉类中螺旋线虫的专利。1953 - 1980 年,美国军队和原子能委员会开展了大量关于食品辐照的研究工作。早在1958 年,美国在食品、药物和化妆品法案中就确认辐照可以作为一种辐射加工手段。1963 年,小麦和面粉首批被美国食品药物管理局批准为可辐照的食品。在而后的30 多年中,多种食品陆续得到立法支持,从而,美国的食品辐射加工业随之得以迅速的发展。美国航天局早在60 年代就把辐射食品作为宇航员的太空食物。最近,美国在夏威夷建造了一座专用于水果和蔬菜辐射加工的大型辐射装置。美国佛罗里达和中部几个州的市场上都出现了大量辐射加工食品,每年大概有4.40万吨的食品经过辐射加工,其中调味品和干菜占了绝大多数,大约为4.31万吨;水果蔬菜约700吨;家禽肉类约200吨。目前市场上辐照食品所占的比重仍较低,辐照过的调味品和干菜占其总销售量的9. 5 % ,其他种类的辐照食品只占各自总销售量的0.002 %左右。但是,辐照食品的产量在美国正呈逐年上升趋势。 相比之下,食品辐射加工技术在欧洲的发展较美国缓慢。虽然关于食品辐照的第一个专利出现在欧洲,但是这种技术在80 年代中期才在法国、荷兰、比利时等国家得到应用。各国每年的
辐照技术的安全性 摘要：辐照技术在食品工业已经应用多年，但发展速度比较缓慢，其主要原因是公众缺乏对辐照食品安全性的全面了解。本文就辐照技术对食品安全性可能带来的影响加以分析，以便客观评价辐照食品的安全性，推进辐照技术在食品工业中的应用。 关键词：辐射加工；辐照；食品安全 随着食品行业的不断发展，如何保存食品成为人们关注的问题。18世纪初，法国科学家阿培尔发明了热处理低温法后，干燥、糖渍、盐渍、烟熏等保鲜贮藏法相继问世，并得到大规模的应用。1895年辐射现象被发现，但直到1921年才有人用x一射线杀死肉类中的致病菌而获得专利。在较短的时间内，食品辐照研究的深入程度是传统几种食品加工保藏方法所无法比拟的。美国、前苏联、前联邦德国、日本、法国、加拿大、意大利、西班牙、比利时、芬兰、丹麦和瑞士等国家都投人大量的人力、物力进行辐照食品应用的研究。我国1958年开始了对辐照食品的研究工作。到了20世纪80年代，我国辐照食品才进入一定规模的生产阶段。 食品辐射加工是运用x 射线、Y射线或电子高速射线照射食品，引起食品中的生物体产生物理或化学反应，抑制或破坏其新陈代射和生长发育，甚至使细胞组织死亡，从而达到灭菌消毒，延长食品贮存销售时间的目的。辐照法几乎不产生热量，可保持食品在感观和品质方面的特性，并适合对冰冻状态的食品进行杀菌处理。辐照法与加热法相比更易于准确控制，且消耗的能量艰低，是一种安全、高效及经济的食品加工方法。但是，目前辐照食品的发展速度比较缓陧，商业化程度不高，其主要原因是公众缺乏对辐照食品安全性的了解，惧怕食用辐照食品会有害身体、危及遗传，从而制约了辐照食品市场化的进程。 1.食品辐照技术的特点 辐照保藏不同于化学熏蒸法、腌制法，不需要加入添加物，与加热、冷冻等方法一样，是一种物理保藏法，且属于冷处理技术，具有许多传统保藏法不可比拟的优点： (1)辐照处理是一种“冷处理”的物理方法，在常温下进行，辐照过程产生的热量很少，几乎不引起内部温度的升高，能较好地保持食品原有的风味和外观。 (2)辐照采用较高能量的射线，具有很强的穿透力，在不打开包装的情况下能够穿透食品的包装材料达到食品的深层，无论是抑制发芽、延缓呼吸，还是杀虫灭菌，效果都好。 (3)辐照处理过程不添加任何化学物质，无有害物质残留，也不污染环境。 (4)食品辐照加工耗能低，可以节约能源。据国际原子能机构的统计分析，冷藏农产品辐照每顿耗能90kw／h，热处理消毒达300 kw／h，而农产品辐照灭菌保藏只需要6．3 kw
第20卷第2期2006年3月 常熟理工学院学报 Journal of Changshu Institute of Technology Vol.20No.2 Mar.2006同步辐射光源简介 谭伟石1,蔡宏灵2,吴小山2 (1.南京理工大学理学院应用物理系,江苏南京 210094; 2.南京大学固体微结构实验室,江苏南京 210093) 摘 要:简要介绍了同步辐射概念、同步辐射光源的特点及我国同步辐射光源发展的现状。 关键词:同步辐射光源;同步辐射特点;发展现状 中图分类号:TL8O43 文献标识码:A 文章编号:1008-2794(2006)02-0097-05 著名的物理学家杨福家先生概括了人类文明史上影响人类生活的光源的进展,分为四类[1]:第一类光源是1879年美国发明家爱迪生发明的电光源。不言而喻,人类现在的生活与文明离不开电光源,它使人类战胜了黑暗。 第二类光源是1895年德国科学家伦琴发现的X射线源。“X”是“未知”的符号,但是这种神秘莫测的、肉眼看不见的X光从被发现的时候就展现了它的魅力和对人类的巨大影响。 第三类光源是20世纪60年代美国与前苏联一批科学家创造的激光光源。目前激光的应用已经进入千家万户。如我们家庭中的激光唱片,超市的收款机所用的激光扫描器等,当然也有用于激光核聚变的大功率激光设备等,对人类的生活带来了巨大变化。 第四类光源就是同步辐射光源。1947年在美国纽约州Schenectady市通用电气公司实验室的一台能量为70Me V的同步加速器上,首次观察到一种强烈的辐射,这种辐射便被称为“同步辐射”。同步辐射是速度接近光速的带电粒子在磁场中沿弧形轨道运动时放出的电磁辐射。由于同步辐射消耗了能量,妨碍了高能粒子能量的提高,所以当时一直被认为是个祸害,没有得到重视。但是,人们很快便了解到同步辐射是具有从远红外到X光范围内的连续光谱、高强度、高度准直、高度极化、特性可精确控制等优异性能的脉冲光源,可用于其它光源无法实现的许多前沿科学技术研究。而现在同步辐射已经成为一个重要的科学研究平台,它的应用领域已经覆盖了物理、化学、生物、材料、医药、地质等众多领域,已经成为衡量一个国家科研水平的重要标准。 1 同步辐射特点 同步辐射的主要设备,包括储存环、光束线和实验站。储存环使高能电子在其中持续运转,是产生同步辐射的光源;光束线利用各种光学元件将同步辐射引出到实验大厅,并“裁剪”成所需的状态,如单色、聚焦,等;实验站则是各种同步辐射实验开展的场所。同步辐射光源是人类发现的第四代光源。与前三种光源相比,它具有诸多优点: 1.1 频谱分布宽广 收稿日期:2005-10-15 作者简介:谭伟石(1970—),男,湖南安化人,副教授。 DOI:10.16101/https://www.doczj.com/doc/336844187.html, https://www.doczj.com/doc/336844187.html,32-1749/z.2006.02.020
同步辐射光源及其应用 沈元华 (复旦大学物理教学实验中心上海200433) 摘 要:介绍了同步辐射光源的产生、特点及其应用. 关键词:同步辐射;光源;加速器 Synchrotron radiation source and its applications SHEN Yuan-hua (Central Labo rato ry fo r Phy sics Educatio n,Fudan University,Shang hai,200433) Abstract:The forma tio n,characteristics and applicatio ns of synchro tro n radiatio n so urce are introduced. Key words:synchrotron radiatio n;ligh t source;accelerato r 在著名科学家谢希德、杨福家等院士的倡议下,一座投资十亿的宏伟建筑即将耸立在上海浦东高科技园区,它就是世界瞩目的第三代同步辐射光源——上海光源. 什么是同步辐射光源?它与普通光源有什么区别?它有什么重大的科学意义和应用价值?本文将做一简要介绍. 1 同步辐射光源的产生 同步辐射光源是由同步加速器的发展而产生的.著名原子物理学家尼·玻尔说过,高速粒子与物质相互作用时发生的各种效应,是获取原子结构信息最主要的来源之一.事实上,科学家们往往要用高速运动的粒子去轰击原子核,观察撞击时发生的种种变化,才能了解原子的结构和原子内部的各种秘密.各种加速器正是为获得这种高速运动的粒子而建造的.早期的加速器是直线型的,要获得的粒子速度越快,其长度也要越长.为了缩短加速器的长度,可用磁场使带电粒子发生偏转而作回旋运动,这就是回旋加速器.这种加速器利用强大的磁场,使带电粒子作回旋运动而不断加速.由于在一定的磁场作用下,粒子的回旋轨道半径随其速度的增加而增加,故磁场空间必须很大.因此,这种高能回旋加速器的磁铁是极其笨重的. 为了减轻磁铁的重力,并进一步提高粒子的速度,人们设计出采用环形电磁铁并不断改变磁场强度,使粒子的轨道半径保持恒定的加速器.这种固定轨道、用调变磁场的方法实现电场对粒子的同步加速的加速器,就称为同步加速器.带电粒子在同步加速器中按同一轨道作圆周运动,可以大大提高粒子的能量和速度.然而,当粒子的能量越来越大时,人们发现要进一步加速却越来越困难了.其根本原因之一就是带电粒子改变运动方向(转弯)时,必然伴随着电磁波的辐射,即光波的发射;粒子的能量越大,辐射就越强.虽然早在1898年理论物理学家Lienard就预言带电粒子作圆周运动时会产生辐射而发光,但是直到本世纪四十年代末,才由Pollack等人在美国通用电气公司的一台同
辐照技术在农产品加工中的应用 辐照技术的作用机理是利用X、α、β、γ等射线照射物质，使其产生物理、化学和生物效应，以便达到预期的目标。常用的辐照源是60 Co、137 Se 产生的γ射线或电子加速器产生的X 射线。辐照技术具有无化学污染、杀菌灭毒效率高和对原有物质品质无损伤等优点，在工业、农业和医疗方面都有广泛应用，如用于农作物育种和花卉变异、食品保鲜与贮存、医疗用品灭菌消毒，以及高分子材料辐照改性等。近年来我国航天事业突飞猛进，带动了太空育种技术的发展，利用空间环境的强辐射、弱地磁、微重力、高真空和超洁净等显著特点对作物进行航天诱变改良，培养出许多产量更高、质量更好和抗逆性更强的农作物品种。在食品贮藏与安全保障方面，我国辐照技术和设施的研究成熟可靠，商业化应用也有了一定的规模。 近年来，世界范围内的恶性、突发性食品安全事件不断发生。2008 年，爱尔兰猪肉遭受二恶英污染，中国国家质检总局查封300 余t 到岸猪肉，召回90多t 已进入流通环节的爱尔兰猪肉制品。2011 年，美国召回27 t 感染大肠杆菌的牛肉制品，食用受污染牛肉导致多人中毒甚至死亡。微生物性危害造成的食源性疾病给人类健康造成了严重的后果。食品辐照的研究主要包括农产品药物残留的降解、肉制品及水产品控制保鲜、食品鉴定及检疫等。食品辐照技术也是利用γ射线、X 射线和电子束等对食品进行处理，以期达到延长保质期、杀虫灭菌、提高食品卫生质量的目的。世界卫生组织现已证明辐照食品的安全性，不存在毒理学、微生物学以及影响食品营养品质的问题［6］。与其他食品保鲜干燥方法相比，辐照技术不添加化学防腐剂，不会对环境造成污染，同时可不破坏食品包装进行操作，因此在食品加工和检疫方面得到了普遍应用。食物过敏一度影响着人们的饮食结构，为应对不良的机体反应，患者只能避免食用致敏性食物。辐照技术可以促进生物大分子的降解，降低蛋白质的热稳定性，影响交联反应，改变分子构象，破坏抗原决定簇，有望成为解决食物过敏的技术手段。 惠卫甲等利用60Coγ射线辐照苹果汁中4 种拟除虫菊酯类农药和3 种氨基甲酸酯类农药，观察不同辐照剂量对农药降解效果和苹果汁主要理化指标的影
江西农业学报2000,12(1):58~64 Acta Agriculturae Jiangxi 辐照保藏食品技术及其应用现状与发展前景1 陈志军,陈庆隆,黄燕萍 (江西省农业科学院原子能应用研究所,江西南昌330200) 摘要:较详细地介绍了辐照技术在食品保藏上的应用和优点,以及电离辐射对食品营养成份和活细胞的影响,从不同角度说明了辐照食品的卫生安全性,肯定了经10kGy 以下剂量辐照的食品不会产生任何有害物质;并对辐照保藏食品技术的应用现状及发展 前景进行了初步地探讨。 关键词:辐照保藏;安全性;应用;食品 中图分类号:S124.1文献标识码:A文章编号:1001-8581(2000)01-0058-07 辐照保藏食品是一种用电离辐射照射的方法来延长保藏时间,提高食品质量的新型的食品加工保藏技术。它是利用放射性60Co或137Cs发出的C射线或利用电子加速器产生的电子束(最大能量10Me V)或X射线(最大能量5Me V)在一定的剂量范围内辐射食品,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,消除食品中病原微生物及其它腐败细菌,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。 近50年来的广泛研究,证实了辐照技术可有效地应用于食品保藏上,并越来越受到世界各国的重视。1976年,联合国粮农组织(FAO)、国际原子能机构(I AE A)和世界卫生组织(W HO)联合组成的专家委员会对食品辐照的有效性和安全性进行了研究,第一次无条件地批准了鸡肉、番木瓜、马铃薯、草莓和小麦等5种辐照食品,同时还暂定批准了辐照稻米、鱼和洋葱供人食用。接着又批准了香料、酶制剂和鲜猪肉3种辐照食品。1980年10月,联合专家委员会在全面审查了30年来世界各国在食品辐照工业、辐射化学、辐照食品营养学、放射生物学、微生物学和毒理学等方面所取得的成果之后,正式向全世界宣布,经平均剂量10kGy以下辐照的任何食品都不存在毒理学和营养学方面的任何问题,不存在任何危害,是卫生安全的。 1辐照保藏食品技术的优越性 辐照保藏不同于化学熏蒸法、腌制法,不需要加入添加物,与加热、冷冻等方法一样,是一种物理保藏法,且属于冷处理技术,具有许多传统保藏法不可比拟的优点:(1)射线穿透力强,可对预先包装好的或烹调好的食品通过剂量控制和辐照工艺进行均匀彻底处理,相比于热处理杀菌,辐照过程较易控制;(2)辐照处理是/冷加工0,可保持食品原有的鲜度和风味,有的甚至可提高食品的工艺质量;(3)辐照食品不会留下任何残留物,不污染环境,可提高食品卫生质量并有利于环保;(4)节省能源,与热处理、干燥和冷冻保藏食品法相比,能耗降低几倍到十几倍;(5)可对包装、捆扎好的食品进行杀菌处理,消除了在食品生产和制备过程中可能出现的严重交叉污染问题;(6)杀菌效果好,并可通过调整辐照剂量达到对各类食品杀菌的要求;(7)辐 1收稿日期:2000-02-01 作者简介:陈志军(1973-),男,江西泰和人,江西省农业科学院原子能研究所实习研究员,从事原子能研究工作。