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食品辐照技术的应用及影响全面科普

2021-07-20 10:22     来源:大镭核技术应用设备有限公司     食品辐照保鲜食品辐照加工辐照杀菌辐照技术科普

食品辐照保存机理

 ♦  利用高能射线的电离能力和强大的穿透能力,引起生物体内部分子和原子的激发和电离,从而扰乱了生物体正常的新陈代谢,抑制了生命和酶的活动。
 ♦  辐射处理可以杀灭食品中的微生物和昆虫,而对食品本身的营养价值并无明显的影响。

食品辐照生物学、化学效应

生物学效应
 ♦  使细胞分子产生辐射诱变,干扰微生物代谢,特别是其中脱氧核糖核酸的合成受影响。
 ♦  破坏微生物细胞内膜,引起微生物酶系统紊乱,导致微生物死亡。
 ♦  水分子受辐射后离子化,形成—H、—OH、—HO2、—H2O2等基团,这些中间产物能在不同途径中参与化学反应,在水基团的作用下,生物活性物质钝化,细胞受损,当损伤达一定程度后,微生物细胞生活机能完全丧失。

生理学效应
 ♦  微生物被照射→DNA损伤→代谢异常→细胞组织死亡
 ♦  被激活的水分子或电离的游离基与微生物体内的活性物质相互作用,而使细胞生理机能受到影响。

• 病毒:一般采用加热和辐照并举的方法,可有效抑制病毒的活动
• 细菌:辐照剂量愈高,对细菌的杀灭率愈强。
• 霉菌和酵母菌:对辐照的敏感性与无芽孢细菌相同。
 

 ♦  电离辐射对虫类的作用

• 昆虫辐照的损伤作用:致死、缩短寿命、不育、延迟发育、减少进食和抑制呼吸。
• 寄生虫3~5 kGy 致死;0.2~.03 kGy 抑制生长;0.12 kGy 不育。
 

化学效应
 ♦  由射线与基质直接碰撞,使之形成离子、激发态分子或分子碎片;
 ♦  初级辐射的产物相互作用,生成与原始物质不同的化合物。
 ♦  辐射处理的食品也会发生若干化学变化,而且剂量越大,变化程度也越大,但在适当的剂量下,这些变化不明显,而且这些变化在采用其它方法加工或处理时也同样存在。


辐照对食品成分的影响

辐照对蛋白质与氨基酸的影响
 ♦  蛋白质:结构破坏、辐射交联、辐射降解
 ♦  氨基酸经辐射发生脱氨基、氧化和脱羧反应;
 ♦  导致蛋白质分子变性,发生凝聚、粘度下降和溶解度降低等变化。

辐照对维生素的影响
 ♦  水溶性维生素、脂溶性维生素对辐照均很敏感。其损失率随着辐射剂量的增大而增大。

辐照对糖类的影响
 ♦  一般来说,碳水化合物对辐照处理是相当稳定的,只有在大剂量辐照处理下,才引起氧化和分解。
 ♦  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。
 ♦  蛋白质和氨基酸对糖类辐解有保护作用。
 ♦  对果蔬方面的研究,辐照的大蒜,其糖的浓度未受影响;辐照的洋葱经贮藏后,糖的浓度与对照无差别。用1.5kGy辐照苹果和苹果制品,其糖的浓度也没有变化。

辐照对脂类的影响
 ♦  辐照对脂肪的变化,取决于脂肪的类型、剂量、温度和氧化速度以及环境条件诸因素。但其主要作用是使脂肪酸长链中的C—C键发生断裂,因而形成链烷,继发反应可生成通常的链烯。
 ♦  脂肪酸长链中C-C键断裂;
 ♦  受辐射感应而发生自动氧化(不饱和脂肪酸);
 ♦  发生非自动氧化性的辐射分解。


食品辐照的安全性

 ♦  毒性物质生成:未确证会产生有毒、致癌、和致畸物质。
 ♦  微生物类变异:不会增加细菌、酵母菌和病毒的致病性。
 ♦  营养物质破坏:低剂量辐射的营养损失微不足道。
 ♦  放射性物质残留:食品在进行辐照时是外照射,没有直接接触放射性核素,因此,不会污染放射性物质,这与核爆炸和核源泄漏事故截然不同,故不存在残留问题。
 ♦  放射性污染:由电离辐射使食品中某些元素变成放射性元素。食品辐照的能量都低于在食品中可能诱导放射性的能量阈值,所以不会产生诱导放射性核素及其化合物。

允许食品辐射的最大能量水平γ射线:

• 5 MeV
• x射线:5 MeV
• 电子射线:10 MeV

与传统食品储存方法相比,辐照技术的优点:

辐照保藏不同于化学熏蒸法和腌制法,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,具有许多传统保藏法不可比拟的优点:

 ♦  射线穿透力强,可对通过控制剂量和辐照工艺对带包装熟食进行均匀彻底处理,相比于热处理杀菌,辐照过程较易控制;
 ♦  辐照处理是“冷加工”,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;
 ♦  辐照食品无残留物,无“三废”产生,不污染环境,可提高食品卫生质量并有利于环保;
 ♦  节约能源,电子直线加速器运行过程中只需消耗电能,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;
 ♦  可对带包装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;
 ♦  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;
 ♦  电子直线加速器能量高,辐照灭菌速度快,设备智能化程度高,实现工艺自动调整,加工过程易控制,可连续长时间加工,经济、省力,适于大规模加工。


常见几类食品的辐照杀菌

禽畜肉类制品、蛋类、水产品及某些水果蔬菜含有丰富的营养成分,造成这类食品变质的主要原因是受微生物的作用,这几类食品辐射处理主要是为了杀菌。



 

 ♦  畜禽肉类 的腐败变质主要是由腐败细菌引起的,一般在辐照前都采用适当的热处理使自溶酶钝化,但过高的温度又会影响肉类的口感和品质,所以采取辐照灭菌完善工艺,同时为了防止辐照过程中的“二次污染”,一般会采用真空包装来隔绝空气、水汽、微生物。低剂量辐射处理方式通常只是为了延长肉类产品的货架期。

 ♦  水产品 捕捞后容易死亡,也容易腐烂。世界卫生组织、联合国粮农组织、国际原子能机构共同认定并批准,以10~20万Gy辐射剂量来处理鱼,可以减少微生物,延长鲜鱼在3℃以下的保鲜期。

 ♦  蛋类 的应用辐照针对性杀菌,其中沙门氏菌是对象致病菌。蛋白质在受到辐射时会发生降解使蛋液的粘度降低,因此,一般蛋液及冰冻蛋液用电子射线或γ射线辐射,灭菌效果都比较好。而对带壳鲜蛋可用电子射线处理,剂量应控制在10kGy左右,更高的剂量会使蛋带有H2S等异味。

 ♦  水果 腐败大多是由霉菌引起的,通常辐射处理是为了抑制霉菌的生长。

 ♦  蔬菜类 辐射处理的主要是为了抑制发芽和延缓新陈代谢作用。对脱水蔬菜采用6~10kGy剂量范围的γ射线,不仅可以有效杀灭脱水蔬菜中的微生物,还可以使贮藏保鲜效果达1年以上,而且经生物学检验、营养成分分析和吸收剂量测定,各项指标均符合标准。

 ♦  谷物及其制品 的辐照处理应以控制虫害及霉菌的繁殖为主。针对昆虫处理所需的剂量范围按立即致死、几天内死去和不育要求分别为3~5kGy、1kGy和0.1~0 .2kGy。而控制谷类中霉菌所需的剂量范围约在2~4kGy之间。

 

参考文献

《食品辐照保藏知识》

中国核能高质量发展大会

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