辐射保藏食品(陈科文)思维导图

2007年，美国农业部USDA批准了进口泰国、 印度、巴基斯坦等国采用辐照方式检疫后的热 带水果进入美国市场。
2008年，FDA批准了对新鲜卷心莴苣和菠菜 进行辐照以控制食源性致病菌如大肠杆菌和沙 门氏菌。
美国批准的食品辐照的清单 食品技术原理
产品
小麦及面粉 白马铃薯 白马铃薯 香料和调味用干菜（38种）干的或脱水 酶制剂（包括固定化酶制剂） 白条猪或新鲜的未经热杀菌的分割肉扇 新鲜水果 食品 干的或脱水酶制剂 干的或脱水的芳香植物 家禽
估计，2009年出口总量基本不变。
印度-美国
食品技术原理
2007年，在芒果销售的三四个月中， 大约有170吨的芒果辐照后出口到美 国；
2008年，出口量为275吨； 2009年，预计为300吨。 印度生产的芒果占世界总产量的一
半，但由于基础设施不完善和检疫 的限制，其出口量还不足世界芒果 交易的1%。 预计未来芒果辐照的数量将继续扩 大。
食品技术原理
食品技术原理
第二节 辐照的基本原理
★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，χ和γ射线。
υ频率 105Hz 1010 低频辐射区υ <1015Hz
1015 1018 1020
λ ×υ =C
高频辐射线υ >1015Hz
兰
大利、波兰、英国
装置数量 7
4
2
1
国家名称 装置数量
非欧盟成员国
南非
泰国
3
2
瑞士、土耳其 1
日本食品辐照的发展现状
食品技术原理
日本北海道的土豆辐照设施是世界上较早 的商业化运行的辐照设施，其在1974年就 开始运营主要应用于土豆的抑制发芽 ；

第七章 食品的辐射保藏
第一节 概述 第二节 辐射的基本原理 第三节 辐射对食品质量的影响 第四节 辐照在食品保藏中的应用 第五节 食品辐照的安全与法规
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第一节 概述
一、食品的辐射保藏的定义 利用原子能射线照射食品或原材料，
进行灭菌、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 货架期为目的的一种食品保藏方法。
➢ 日本、加拿大建立了辐射工厂用于食品保藏、有鱼 虾、果蔬等。
➢ 欧洲（丹麦、保加利亚、法国等）用于抑制土豆、 大蒜、洋葱发芽。
➢ 发展中国家，印度、伊朗、泰国、智利、阿根廷等 用于粮食（谷物）的防霉、防虫。
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我国自1958年开始，70年代的研究工作取得了一定的成效。 到1994年止，我国卫生部已经先后批准了18种辐照食品（马
铃薯、洋葱、大蒜、香肠、稻谷、苹果、花生、蘑菇、扒鸡、 花粉、果脯、生杏仁、番茄、猪肉、荔枝、蜜桔、薯干酒、 熟肉） 。 2019年，我国批准豆类、谷类及其制品、干果果脯类、熟畜 禽肉类、冷冻包装畜禽肉类、香新料类、新鲜水果蔬菜类辐 照卫生标准。 80年代，一些省市建立了一起容量较大的辐射应用试验基地， 如北京、上海、天津、湖南、四川、广东等地。
当原子序数在84以上的同位素，原子核是不稳定的， 能以一定的速率放出射线，由这种原子组成的元素称 为放射性同位素。
放射性同位素能发射α-、β--、β+-及γ-射线 。
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• α-射线：相对质量较大，电离能力大，穿透 能力小。
• β-射线：为α-射线质量的几千分之一，点电 量为其一倍，穿透能力比α-射线大。
“辐射食品总平均剂量10KGy以下不需要 进行此剂量范围的毒理学实验，无特殊营 养和微生物学问题。”

❖ 辐照加工技术虽然从技术讲已相对成熟，但由于 公众接受性、各类别食品的标准、法规以及检验、 辐照设施等尚存在一定问题，辐照食品仍未被广 泛接受。
❖ 1997年蒙特利尔公约会议决定发达国家在2005年前、 发展中国家在2015年前要彻底禁用溴甲烷，这使食品 辐照的替代作用更突出出来。
❖ 食源性疾病近年来在美国、日本等地多有发生，沙门 氏菌、弯曲菌、大肠杆菌、单胞李斯特菌、弧菌等所 致的疾病与辐照食品近年的发展有明显的关联。
一、现有保藏技术的优缺点
食品冷冻保藏—低温抑制微生物活动和减少酶活。 ➢ 优点：能够较好保持新鲜食品原有的风味和营养价值； ➢ 缺点：能耗大，需建立冷藏链。
食品罐藏—提高温度杀灭微生物和酶。 ➢ 优点：绝大部分杀灭微生物，可以长期保藏； ➢ 缺点：热对风味组织结构和色泽有影响。
食品干藏—降低水分活度（Aw），控制微生物和减少酶活。 ➢ 优点：简便宜行，重量减轻或体积变小，食品可增香变脆 ➢ 缺点：自然脱水后的食品难复水，易变色。
在国际原子能组织（IAEA）、联合国粮农组织（FA O）、世界卫生组织（WHO）等的支持和组织下，1 976年25种辐射处理食品在18个国家得到无条件批准 或暂定批准，允许作为商品供一般使用。
1980年10月27日上述组织联合举行的第四次专门委员 会议作出结论：用10kGy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，而且今后无须再对低于此剂量辐照的各种食品 进行毒性实验。
1999年同意10kGy以上剂量辐照食品是安全与营养的
目前许多国家将辐射用于食品的加工与保藏。 ➢前苏联、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。 ➢日本、加拿大建立了辐射工厂用于食品保藏、 有鱼虾、果蔬等。 ➢欧洲（丹麦、保加利亚、法国等）用于抑制土 豆、大蒜、洋葱发芽。 ➢发展中国家，印度、伊朗、泰国、智利、阿根 廷等用于粮食（谷物）的防霉、防虫。

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1979年国际食品法典委员会(CAC)推 荐用于食品辐照的设备操作规范 (CAC/RCPl9-179 ， rev.l-1983) ， 经 过 讨 论 与修订，1983年形成《食品辐照加工的国 际标准》(CODEXSTANl06-1983)，规定食 品辐照加工的平均吸收剂量不得超过l0kGy。 1980年FAO/IAEA/WHO的会议也认为，受 辐照食品平均吸收剂量达到l0kGy，没有毒 性危害，不存在特别的营养和微生物问题， 没必要再进行毒性试验。
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二、国内外辐照保藏的研究进展 食品辐照技术的发展始于20世纪。早
在伦琴(Roentgen)宣布发现X射线的第二年 (1896年)，明克(Minck)就提出了X射线对 细菌的作用与实际应用的问题，经实验证 实X射线对原生虫有致死作用。
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1921年斯彻瓦特日(Schwatz)使用X射 线杀死肉中的旋毛虫(trichinella spiralis)并 获得美国专利。
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其中马铃薯、洋葱、大蒜、冻虾、调 味品等十几种已经实现大型商业化；辐照 抑制马铃薯发芽，有28个国家获得批准； 洋葱、天然香料等也是有29个国家获批准 食用的产品。其他获批准食用的产品有鳕 鱼片、虾、去内脏禽肉、谷类、面粉、芒 果、草莓、蘑菇、芦笋、大蒜等新鲜果蔬、 调味品等品种。批准辐照食品最多的国家 是前苏联和荷兰，其次是加拿大、保加利 亚、匈牙利等。
1930年乌斯特(Wust)证实“所有食品 包装在密封金属罐中，再用强力伦琴射线 照射可杀灭所有细菌”，并获得法国专利。
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第二次世界大战结束后，随着放射性 同位素的大量应用和电子加速器等机械辐 射源的问世，促进了射线处理食品的发展， 开始把辐照保藏食品看作是和平利用原子 能的一个重要方向。在比较短的时间内， 食品辐照研究的深入程度是传统食品加工 保藏方法所无法比拟的。

二、辐射单位
国际单位 常用单位 辐射能量 放射性强度 辐射量 吸收剂量 焦耳 Bq 库仑/千克 Gy J/kg ev Ci 伦琴 rad
1、放射性强度

单位

居里（Ci）——放射性同位素每秒有3.7×1010次核 衰变，则它的放射性强度为1Ci。 贝可（Bq)——法定的放射性强度单位，1Bq表示放 射性同位素1s有1个原子核衰变 。
1. 放射性同位素辐射源

食品辐照处理上用得最多的是60Coγ射线源，也有采用 137Csγ辐射源的。 （l）钴-60（60Co）辐射源：自然界中不存在，是人工 制备的同位素源。半衰期为5.25年，衰变后变成稳定同 位素镍。 钴源装置 （2）铯-137(137Cs）也由工人制备。半衰期30年。但 其γ射线能量为0.66MeV，比60Co弱，因此，欲达到 60Co相同的功率，需要的贝可数为60Co的4倍。尽管是 废物利用，但分离麻烦，且安全防护困难，装置投资费 用高，因此应用远不如60Co的辐射源广泛。

4、维生素

脂溶性维生素

VE 和Vk ：是脂溶性V中对辐照最敏感的V。
VD：食物中的维生素D对辐照似乎是相当稳定。

水溶性维生素

VC和VBl 对辐照最敏感。
二、食品辐照的生物学效应

生物学效应指辐射对生物体如微生物、病毒、 昆虫、寄生虫、果蔬等的影响，这些影响是由 于生物体内的化学变化造成的。

接受性：由于各国的历史、生活习惯及法规差异，目 前世界各国允许辐照的食品种类仍差别较大，多数国 家要求辐照食品在标签上要加以特别标注。
第二节 辐照的基本概念

一、辐射 二、辐射单位
一、辐射

食品技术 原理
第四章 食品的辐射保藏
第一节
一、概念及特点
辐射保藏特点及进展
食品技术原理
1、概念：辐照保藏技术是利用原子能射线的辐射能量对食 品进行杀菌、杀虫、抑制发芽、延迟后熟等处理，使食品的 保藏期延长的技术。
2、食品辐照杀菌的特点及意义 ①升温极微，可保持原有的新鲜感官特征； ②射线穿透力强； ③经安全剂量射线照射的食品无任何残留，射线不与产品结 合。
二、食品辐照技术的发展
食品技术原理
2、研究和开发阶段（1950年～1969年）
1953年，美国总统艾森豪威尔向联合国提出和平利 用原子能计划。
1955年，在日内瓦召开了第一届世界和平利用原子 能大会。
1957年，成立了国际原子能机构（IAEA）。
这阶段，公众对食品辐照持积极态度，主要开 展了辐照杀虫、杀菌、抑制发芽、延长食品货架期 的条件（辐照剂量、产品成熟度、包装材料、温度、 气体等）的研究。
二、食品辐照技术的发展
食品技术原理
3、辐照食品卫生安全性和技术可行性研究阶段 （1970年～1988年）
1980年10月27日举行的第四届专门委员会会议作出的 结论是：“用10kGy以下的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，而且今后无须再对经低于此剂量辐的各种食品 进行毒性试验。”此结论推动了世界各国对辐照食品 研究的热潮。
1895年，伦琴发现X-射线。 1896年，法国贝可勒尔（H.Becguerel）发现铀的 放射性。 1898年，发现X-射线对病原菌的致死作用。 1899年，证实X-射线对寄生虫有致死作用。 20世纪50年代以前，主要用于军事目的，加上 人力、财力不足及缺乏大功率的X-射线机和大的辐 射源，研究处于初级阶段，不够深入。

④节约能源。 ⑤操作适应范围广。 ⑥加工效率高，射线的穿透度高、均匀。
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缺点：辐射灭菌效果与微生物种类有关；用辐射方 法钝化食品中的酶比较困难；敏感性强和经高剂量 照射的食品有可能产生不愉快的感官变化；不适用 于所有食品；对操作人员的安全防护要求相当高。
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二、我国辐射保藏的发展现状
●我国第一所核应用技术研究所于1962年在成都建成，开始了 食品辐射研究工作。 ●70年代的研究工作取得了一定的成效。 ●80年代国家卫生部批准部分（马铃薯、洋葱、大蒜、花生、 蘑菇、香肠）辐照食品允许消费。一些省市建立了一起容量较 大的辐射应用试验基地，如北京、上海、天津、湖南、四川、 广东等地。
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1、微生物
①直接效应 ★指微生物接受辐射后本身发生的反应，可使微生物死亡。
②间接效应 ★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。
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③微生物对辐射的敏感性
★为了表示某种微生物对辐射的敏感性，就通常以每杀死 90%微生物所需要的戈瑞数来表示，即残存微生物下降到 原数的10%所需要的剂量，并用D10值表示：
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2、氨基酸与蛋白质
★氨基酸经辐射后，会引起氨基酸脱氨等。
★射线照射到食品蛋白质分子，很容易使它的二硫键、氢键、 盐键、醚键断裂，破坏蛋白质分子的三级、二级结构，改变 物理性质，导致蛋白质分子变性，发生凝聚、粘度下降和溶 解度降低。
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3、糖类
★一般来说相当稳定，只有大剂量照射下才引起氧化和分解。 在食品辐射保藏的剂量下，所引起的物质性质变化极小。
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第四节 辐照对食品的影响
一、辐照对食品的化学效应

随着放射性同位素的大量应用和电子加速 器等机械辐射源的问世，促进了射线处理食 品的发展，开始把辐射保藏食品看作是和平 利用原子能的一个重要方面。
从1943年美国麻省理工学院B.E.Proctor博 士第一次用射线辐照汉堡包研究食品保藏以 来，直至1950年美国、前苏联、英国、荷兰 等国家才开展比较有规模的食品辐射保藏研 究。
各协作组在不同的方面进行了重点研究， 如河南重点进行马铃薯、洋葱、大蒜等蔬菜 的辐射抑制发芽；四川重点研究辐射保藏粮 食、猪肉、香肠及薯干酒；山东辐照白兰地 酒、花生仁。
1980年10月卫生部在成都召开“全国辐 照食品卫生标准会议”，提出“辐照食品卫 生标准试行草案”，并成立了“中国辐射研 究与辐照工艺学会”。1983年7月国家科委、 卫生部在北京联合召开“辐照食品卫生标准 审议预测会”，正式成立“辐照食品卫生安 全评价专家小组”，并召开了第一次会议。
为达到国际卫生组织制定的食品卫 生标准，即便严格控制食品生产环 境及工艺也不易达标，如家禽产品， 在欧洲市场上有75%，在美国有60 ％已被沙门氏杆菌感染,在美国每 年约有200万沙门氏病病例，其治 疗费用约25.4亿美元，而用于弓形 浆虫病的治疗费约44亿美元。原因 在于这些食品的原料在饲养或栽培、 运输等过程中很难控制微生物等。
因此联合国世界卫生组织（WHO）、 食品和农业组织（FAO）批准并推荐 食品辐照等后处理加工，以减少食 源性疾病。
据不完全统计，目前世界上已有32个国 家建立了食品辐照中心，对食物（水果、 肉类、蔬菜、药材等）等进行辐照处理， 以达到杀菌、灭虫、消毒、抑制发芽、 延缓衰老、延长保存期等目的。如美国 已建立了20个辐照装置，并用于35种食 品辐照；非洲加纳就有171种食品经辐照 处理上市出口；南非有89种食品辐照产 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、生长异常、损伤 扩大直至生命死亡。
第三节 影响辐射效果的因素
一、射线的种类 二、辐射剂量 三、辐射温度
四、微生物种类及状态 五、氧气 六、食品组成和结构 七、食品包装材料
1999年的辐照食品量已达86万吨，2002年已超过 10万吨，位居世界首位。我国食品辐照已步入商业 化应用阶段。
四、发展
其他用途
一次性医疗卫生用品的消毒灭菌（医用敷料、纱布、手 套、注射器、手术用医疗器械等）目前约有近30%的包装 型医疗用具是利用射线进行灭菌消毒的。
患了癌症的病人要接受60Co的放射治疗。 手术时缝合伤口用的缝线、肠壁缝合线是用牛、羊的骨 胶或皮胶制成，手术后缝在体内慢慢被消化吸收，不需要 拆线。不能利用加热的办法来消毒。
第三节 影响辐射效果的因素
三、辐射温度
接近常温条件下，温度变化对射线杀菌效果 没有太大影响。
低温下的辐射可以阻止或减缓辐射分解，有 效防止辐照异味及口味变化，减少营养成分的 损失，提高辐照食品的品质。
第三节 影响辐射效果的因素
四、微生物种类及状态
不同种类、不同状态的微生物对辐射的敏感 性有很大差异。
杀菌： X射线、γ射线、高能电子
第二节 食品辐射保藏的基本原理
二、辐射源
1.放射性同位素 60Co辐射源 137Cs辐射源 2. 电子加速器 电子射线 X射线
第二节 食品辐射保藏的基本原理
二、辐射源
1.放射性同位素
60Co辐射源：自然界不存在，将59Co放在反应堆生成 60Co， 60Co的半衰期5.25年，故可在较长时间内稳定使用。 137Cs辐射源：由核燃料的渣滓中抽提制得。半衰期30年， 但分离麻烦，且安全防护困难，投资高，因此137Cs不如 60Co应用广泛。

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1、水的辐射效应
●水分子对辐射很敏感，当它接受了射线的能量后，水分子 首先被激活，然后由激活了的水分子和食品中的其他成分发 生反应。 ●水接受辐射后的最后产物是氢和过氧化氢，形成的机制很 复杂。现已知的中间产物主要有三种：水合电子（eaq）， 氢氧基（OH·），氢基（H·）。
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（二）电子加速器
利用电磁场作用，使电子获得较高能量，即将电能转变成 辐射能。
电子流射线穿透能力弱，适用于表面杀菌。 特点：电子加速器优点是可以控制开停，能量可以调节控制。
（三）X射线
用高能电子来轰击重金属靶，则产生X射线。 X射线具有高穿透力，可应用于食品辐射加工，但是由于电子
第八章 食品的辐射保藏
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第一节 食品辐射保藏概述
一、概念及特点
1、概念：辐照保藏技术是利用原子能射线的辐射能量对食 品进行杀菌、杀虫、抑制发芽、延迟后熟等处理，使食品的 保藏期延长的技术。
与微波的区别： 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。
塑料包装的食品在剂量低于20kGy辐照对其物理性质没有 明显影响。
金属箔和各种符合包装材料是比较理想的食品辐射包装材 料，可接受高达60kGy的照射。
在食品辐射保藏中一般采用的辐射剂量低，因此，比较好 的包装材料有玻璃纸、人造纤维、聚乙烯膜、聚氯乙烯、尼 龙、复合薄膜、玻璃容器及金属容器。
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制备方法，将自然界中存在的稳定同位素59Co金属 制成棒形、长方形、薄片形、颗粒形、圆筒形或所 需要的形状，置于反应堆活性区，经中子一定时间 照射，少量59Co原子吸收一个中子后即生成60Co 辐射源。