第一章食品的辐照.ppt

第一章 食品的辐照教学目标•了解辐照食品发展史及现状；•掌握食品辐照时发生的各种变化；•掌握食品辐照工艺；•了解辐照食品安全性•重点内容：重点内容：•食品辐照原理；•辐照效应；•食品辐照工艺第一节 概述•一、食品辐照的意义及其特点•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•自19世纪末(1895年）伦琴发现X-射线后，Mink (1896)就提出了X-射线的杀菌作用但直到第二次世界大战以后，射线辐射保藏食品的研究和应用才有了实质性的开始此后30年，研究不断扩大深入，它尤其在许多发展中国家受到很大的重视•在一些国际组织如联合国粮农组织（FAO）、国际原子能机构（IAEA）、世界卫生组织（WHO）等的支持和组织下，到1976年，有25种辐射处理的食品在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食用这些批准的食品包括马铃薯、洋马铃薯、洋葱、大蒜、蘑菇、芦笋、草莓及其他动植葱、大蒜、蘑菇、芦笋、草莓及其他动植物食品和调料物食品和调料等。

•1976年日内瓦FAO-IAEA-WHO专家委员会宣布：经适宜剂量辐照的马铃薯、小麦、鸡肉、番木瓜和草毒，对人体是无条件安全的，会上还暂定批准了辐照稻米、洋葱和鱼可作为商品供一般食用•优点：•①杀死微生物效果显著，剂量可根据需要进行调节•②一定的剂量（＜5kGy）照射不会使食品发生感官上的明显变化•③即使使用高剂量（>10kGy）照射，食品中总的化学变化也很微小•④没有非食品物质残留•⑤产生的热量极少，可以忽略不计，可保持食品原有的特性在冷冻状态下也能进行辐射处理•⑥放射线的穿透能力强、均匀、瞬间即逝，而且对其辐照过程可以进行准确控制•⑦食品进行辐照处理时，对包装无严格要求•缺点：缺点：•①①经过杀菌剂量的照射，一般情况下，酶不能完经过杀菌剂量的照射，一般情况下，酶不能完全被钝化全被钝化•②②经辐射处理后，食品所发生的化学变化从量上经辐射处理后，食品所发生的化学变化从量上来讲虽然是微乎其微的，但敏感性强的食品和经来讲虽然是微乎其微的，但敏感性强的食品和经高剂量照射的食品可能会发生不愉快的感官性质高剂量照射的食品可能会发生不愉快的感官性质变化这些变化是因游离基的作用而产生的这些变化是因游离基的作用而产生的。

•③③有些专家认为，辐照会诱发食品产生致突变、有些专家认为，辐照会诱发食品产生致突变、致畸形、致癌和有毒因子后来的研究则认为这致畸形、致癌和有毒因子后来的研究则认为这是没有根据的（是没有根据的（19771977，，FAQ/ IAEA/WHO Expert FAQ/ IAEA/WHO Expert CommitteeCommittee）•④辐射这种保藏方法不适用于所有的食品，要有选择性地应用•⑤能够致死微生物的剂量对人体来说是相当高的，所以必须非常谨慎，做好运输及处理食品的工作人员的安全防护工作为此，要对辐射源进行充分遮蔽，必须经常、连续对照射区和工作人员进行监测检查二、国内外食品辐照的进展 •辐射在食品上的利用，有关其有效性、安全性和辐射在食品上的利用，有关其有效性、安全性和经济性等方面的研究，以美国为主已取得了进展经济性等方面的研究，以美国为主已取得了进展•作为用放射线照射食品的开端，在用低剂量照射作为用放射线照射食品的开端，在用低剂量照射抑制马铃薯发芽方面，前苏联抑制马铃薯发芽方面，前苏联(1958(1958）、加拿大）、加拿大（（19601960）、美国（）、美国（1964)1964)已获得了法律认可；在已获得了法律认可；在防治小麦及面粉中的害虫方面，前苏联（防治小麦及面粉中的害虫方面，前苏联（19591959）、）、美国（美国（19631963）也获得了法律认可。

也获得了法律认可•在日本，从在日本，从2020世纪世纪5050年代后期就开始对农副产品、年代后期就开始对农副产品、水产品、酿造食品和肉类等进行辐射研究用辐水产品、酿造食品和肉类等进行辐射研究用辐射抑制马铃薯发芽作为一项研究成果获得了法律射抑制马铃薯发芽作为一项研究成果获得了法律认可•国际上，以联合国原子能机构为中心，并以联合国粮农组织和卫生组织协作的形式在食品辐射领域推动着国际性的合作，该联合国委员会从全世界的角度对辐照食品的卫生安全性研究进行了统筹协调•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照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 •我国第一所核应用技术研究所于我国第一所核应用技术研究所于19621962年在成都建年在成都建成，开始了食品辐射研究工作有许多利用小型成，开始了食品辐射研究工作有许多利用小型60Co60Co或电子辐射源进行食品辐照研究的研究所遍或电子辐射源进行食品辐照研究的研究所遍及全国，据统计有及全国，据统计有200200多个单位从事过或正在进行多个单位从事过或正在进行着食品辐射的研究和生产工作。

着食品辐射的研究和生产工作19841984年年1111月，经月，经国家卫生部的批准有国家卫生部的批准有7 7项辐照食品（马铃薯、洋葱、项辐照食品（马铃薯、洋葱、大蒜、花生、谷物、蘑菇、香肠）允许食用消费，大蒜、花生、谷物、蘑菇、香肠）允许食用消费，继批准马铃薯等继批准马铃薯等7 7项辐照食品的卫生标准之后，又项辐照食品的卫生标准之后，又有蔬菜、水果、粮食、酒类等有蔬菜、水果、粮食、酒类等2020多种食品通过了多种食品通过了不同级别的技术鉴定不同级别的技术鉴定•我国在辐照食品卫生安全性方面的研究工作在世界上处于领先地位我国对37种辐照食品在理化分析、毒理学试验及动物试验的基础上进行的人体试食试验，得出的结论结束了由印度学者引起的世界上长达10多年的多倍体之争总之，我国辐照食品研究工作在下列方面有商业化、实用化的广阔前景•应用范围主要有：①进出口水果及农畜产品的辐照检疫处理②低质酒类辐照改性③干果、脱水蔬菜和肉类辐照杀虫④调味品的辐照灭菌⑤辐照处理和其他保藏处理方法综合应用的研究第二节 辐照的基本概念•一、放射性同位素与辐射 •有些同位素，其质子数和中子数差异较大，其原子核是不稳定的，它们按照一定的规律（指数规律）衰变。

白然界存在着一些天然的不稳定同位素，也有一些不稳定同位素是利用原子反应堆或粒子加速器等人工制造的不稳定同位素衰变过程中伴有各种辐射线产生，这些不稳定同位素称为放射性同位素 γ频率 λ波长λγ=Cγ=C/λ低频辐射区γ<1015Hz高频辐射线γ>1018HzE能量无线电波 微波红外可见紫外X射线和γ射线105Hz 1010 1015 1018 1020 3km 3cm 3μm 3nm 0.3nm4×10-10 ev 4×10-5 4×10-3 4 4×102 4k 4M •低频辐射线（非电离辐射）：•波长较长、能量小（频率低），仅能使物质分子产生转动或振动而产生热，也可起到加热杀菌作用 •高频辐射线（电离辐射）： •频率较高、能量大，如X-，γ-射线，可使物质的原子受到激发或电离，因而可起到杀菌作用（冷杀菌） •放射性同位素能放射出α、β（β+及β-）和γ射线，其过程称为辐射•α-射线（称α-粒子）是快速运动的氦核（He），每一氦核含有两个质子和两个中子。

α-射线的穿透物质的能力很小，但电离能力很强•β＋、β-是带正电荷与负电荷的高速电子，穿透物质的能力比α-射线强，但电离能力不如α-射线γ-射线是波长非常短的电磁波束（波长1-0.001纳米），其本质与可见光相同•γ-γ-射线的能量较高，穿透物质的能力很强，其电射线的能量较高，穿透物质的能力很强，其电离能力较离能力较α α、、β β射线小•α α、、β β、、γ γ等射线辐射的结果能使被辐射体产生电离等射线辐射的结果能使被辐射体产生电离作用故又称电离辐射低质子数的天然同位素中作用故又称电离辐射低质子数的天然同位素中（除正常的氢以外），几乎中子数与质子数相等（除正常的氢以外），几乎中子数与质子数相等（（N=ZN=Z），所以通常是很稳定的当元素的原子），所以通常是很稳定的当元素的原子量增加时，其中子数增加超过了质子数，结果造量增加时，其中子数增加超过了质子数，结果造成核的不稳定在大多数天然放射性同位素中，成核的不稳定在大多数天然放射性同位素中，其中子数与质子数之比为其中子数与质子数之比为1.5 :11.5 :1时 •放射性下降至初始值一半所需的时间称为半衰期，以t 1/2表示二、辐照量单位与剂量测量•（一）放射性强度与放射性比度 •1.放射性强度•放射性强度，有称放射性活度，是度量放射性强弱的物理量。

单位贝可勒尔（Becqurel，简称贝可Bq）2.放射性比度•一个放射性同位素常附有不同质量数的同一元素的稳定同位素，此稳定同位素称为载体，因此将一个化合物或元素中的放射性同位素的浓度称为“放射性比度”，也用以表示单位数量的物质的放射性强度（二）照射量•照射量（Exposure）是用来度量X射线或Y射线在空气中电离能力的物理量，以往使用的单位为伦琴（Roentgen，简写R），现改为Si单位库仑/千克（C·kg-1），1伦琴=2.58 X10 C·kg-1 1.吸收剂量•单位被照射物质所吸收的射线的能量称为吸收剂量，单位戈瑞（Gray，简称Gy）2.吸收剂量•测量食品辐照过程物质吸收剂量是将剂量计暴露于辐射线之下而测得的，然后从剂量计所吸收的剂量来计算被食品所吸收的剂量常用的剂量测量体系有量热计、液体或固体化学剂量计及目视剂量标签 三、辐射源与食品辐照装置•食品的辐照装置包括辐射源、防护设备、输送系食品的辐照装置包括辐射源、防护设备、输送系统和自动控制系统与安全系统统和自动控制系统与安全系统•（一）辐射源（一）辐射源•辐射源是食品辐照处理的核心部分，辐射源有人辐射源是食品辐照处理的核心部分，辐射源有人工放射性同位素和电子加速器。

工放射性同位素和电子加速器•1.1.放射性同位素辐射源放射性同位素辐射源•食品辐照处理上用得最多的是食品辐照处理上用得最多的是6060CoCoγγ射线源，也有射线源，也有采用采用137137C CS S γγ辐射源2.电子加速器•电子加速器（简称加速器）是用电磁场使电子获电子加速器（简称加速器）是用电磁场使电子获得较高能量，将电能转变成射线（高能电子射线，得较高能量，将电能转变成射线（高能电子射线，X X射线）的装置射线）的装置•用于食品辐照处理的加速器主要有静电加速器用于食品辐照处理的加速器主要有静电加速器（范德格拉夫电子加速器），高频高压加速器（范德格拉夫电子加速器），高频高压加速器（地那米加速器）、绝缘磁芯变压器、微波电子（地那米加速器）、绝缘磁芯变压器、微波电子直线加速器、高压倍加器、脉冲电子加速器等直线加速器、高压倍加器、脉冲电子加速器等•电子加速器可以作为电子射线和电子加速器可以作为电子射线和X X射线的两用辐射射线的两用辐射源 （二）防护设备•危害人体的两种途径：一种是外照射，即辐射源在人体外部照射；另一种是内照射，放射性物质通过呼吸道、食道、皮肤或伤口侵入人体，射线在人体内照射。

•食品辐照一般使用的是严格密封在不锈钢的叫〔如辐射源和电子加速器，辐照对人体的危害主要是外辐射造成的•电离辐射对人体的作用有物理、化学和生物3种效应，在短期内受到很大剂量辐射时，会产生急性放射病；长期受小剂量辐射会产生慢性病•人体对辐射有一定的适应能力和抵御能力，目前一般规定全身每年最大允许剂量值为5 x 10-2Sv•铅的相对密度大，屏蔽性能好，铅容器可以用来储存辐射源在加工较大的容器和设备中常需用钢材作结构骨架铁用于制作防护门、铁钩和盖板等用水屏蔽的优点是具有可见性和可入性，因此常将辐射源储存在深井内•混凝土墙既是建筑结构又是屏蔽物，混凝土中含有水可以较好地屏蔽中子各种屏蔽材料的厚度必须大于射线所能穿透的厚度，屏蔽材料在施工过程要防止产生空洞及缝隙过大等问题，防止了射线泄漏（三）输送与安全系统 •工业用食工业用食品辐照装品辐照装置是以辐置是以辐射源为核射源为核心，并配心，并配有严格的有严格的安全防护安全防护设施和自设施和自动输送、动输送、报警系统报警系统 第三节 食品的辐照效应与辐照保藏原理 •食品经射线照射会发生一系列的辐照效应，主要有物理学效应、化学效应和生物学效应。

•辐照保藏食品，通常是用X射线、γ射线、电子射线照射食品，这些高能带电或不带电的射线照射食品会引起食品及食品中的微生物、昆虫等发生一系列物理、化学反应，使有生命物质的新陈代谢、生长发育受到抑制或破坏，达到杀菌、灭虫，改进食品质量，延长保藏期的目的一、辐射化学效应 由电离辐射使食品产生各种粒子、离子及质子的基本过程有二：初级辐射，是使物质形成离子、激发态分子或分子碎片次级辐射， 是使初级辐射的产物相互作用，生成与原始物质不同的化合物 初级辐射一般无特殊条件，而次级辐射与温度等其它条件有关（一）α射线和γ射线与物质的作用•α射线、 γ射线都是高能电磁辐射线，它们又常被称为“光子”，当与被照射物（如食品、微生物、昆虫和包装材料）原子中的电子相遇，光子有时会把全部能量交给电子（光子被吸收），使电子脱离原子成为光电子•如果射线的光子与被照射物如果射线的光子与被照射物的电子发生弹性碰撞，当光的电子发生弹性碰撞，当光子的能量略大于电子在原子子的能量略大于电子在原子中的结合能时，光子把部分中的结合能时，光子把部分能量传递给电子，自身的运能量传递给电子，自身的运动方向发生偏转，朝着另一动方向发生偏转，朝着另一方向散射，获得能量的电子方向散射，获得能量的电子（也称次电子，康普顿电子）（也称次电子，康普顿电子），从原子中逸出，上述过程，从原子中逸出，上述过程称康普顿散射（称康普顿散射（Compton Compton ScatteringScattering）。

•如果了射线和X射线的能量大于某一阂值时，能量和某些原子核作用而射出中子或其他粒子，因而使被照射物产生犷放射性（Radioactivity）•能否产生这种放射性（也称感生放射性），取决于射线的能量和被辐照物质的性质（二）电子射线的作用•当辐射源射出的电子射线（高速电子流）通过被照射物时，受到原子核库仑场的作用，会发生没有能量损失的偏转，称库仑散射库仑散射可以多次发生、甚至经过多次散射后，带电粒子会折返回去，发生所谓的“反向散射”二、食品辐照的化学效应 •电离辐射穿透食品物料的程度取决于食品性质和辐射的特性辐射作用时的效应取决于其改变分子的能力及其电离电位•γ-射线的穿透力比β-粒子大•β-粒子一般具有较大的能力，能在它们通过物质时产生电离作用•能量级较高的电子束具有较高的穿透深度，并能沿着其径迹（比能量低的电子束）产生更多的变更分子和电离作用•当中等能量级的电离辐射通过食品时，在电离辐射与分子级和原子级的食品粒子之间有撞击现象，当来自撞击的能量足以使电子从原子轨道移去时，即导致产生离子对•当撞击现象提供足够能量使原子之间的化学键断裂时，即发生分子变化，形成游离基游离基为分子的一部分、原子团或具有不成对电子的单个原子。

稳定分子几乎总是具有偶数电子的，不成对电子构型是不稳定的形式所以游离基具有较大的相互反应、与其他分子反应的趋势，使其奇数电子成对并达到稳定氧气经辐射后导致臭氧的形成，氮气和氧气混合后经辐射形成氮的氧化物，溶于水可成硝酸等化合物直接作用•生物学家提出了射线与基质直接碰撞的靶理论，认为辐照作用主要是由于这种直接碰撞引起的此作用的理论经过延伸来解释在食品中的变化例如食品色泽或组织的变化可能是由于γ-射线或高能β-粒子与特殊的色素或蛋白质分子直接撞击而引起的间接作用•食品中的水分也会因辐照而产生辐射效应水分子对辐射很敏感，当它接受了射线的能量后，首先被激活，然后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等，形成的机制很复杂现已知的中间产物有三种：①水合电子（eaq）②氢氧基（OH·）③氢基（H·）•其反应的可能途径如下：约束间接作用的途径•在冻结状态下辐射：•即使在冻结水中也会产生游离基，虽然程度可能较轻但是，冻结状态能阻止游离基的扩散和移动，降低了游离基与食品组分的接触几率，可显著地约束间接作用对食品成分的影响•在真空中或在惰性气体环境中辐射：•氢基与氧起反应会产生过氧化物基，过氧化物基又可生成过氧化氢。

若将氧从系统中除去，此反应则降低到最小限度，食品成分可受到一定程度的保护但是，除氧和尽量减少这些反应对食品中的微生物也有同样的保护作用，其辐射效果就会大大降低•添加游离基的接受体：•抗坏血酸是一种对游离基有较大亲和力的化合物，将抗坏血酸和某些其他物料添加到食品中，通过与之起反应而导致游离基的消耗，从而可保护敏感性色素、香味化合物和食品成分在采用以上途径保护食品成分的同时，也降低了辐射对微生物和酶的作用因此，在实际应用中，需相应地提高辐射处理剂量，以达到食品保藏的目的 1.氨基酸和蛋白质•氨基酸经辐射后，可鉴定的生成物及生成物的数量都因氨基酸的种类、辐射剂量、氧和水分的存在与否等因素而发生变化•若以甘氨酸为例，经辐照后就可得到氢、二氧化碳、氨、甲胺、乙酸、甲酸、乙醛酸和甲醛•如果是赖氨酸之类的二氨基一元羧酸，经辐照后，除生成多羟基胺外，还可生成β-丙氨酸、α-氨基正丁酸、氧代氨基酸、戊撑二胺、谷氨酸和天冬氨酸具有巯基或二硫基的含硫氨基酸对射线的敏感性极强，经辐照后，会因含硫部分氧化和游离基反应而发生分解•蛋白质随着辐射剂量的不同，会因琉基氧化、脱氨基、脱梭、芳香族和杂环氨基酸游离基氧化等而引起其一级、二级和三级结构发生变化，导致分子变性，发生凝聚、粘度下降和溶解度降低等变化。

•贮藏肉类需用10kGy以上的高剂量进行辐照从辐照肉中分离出来的挥发性物质，主要是甲硫醇、链烷烃类和链烯烃类肉类经杀菌剂量照射后，会生成多种微量的挥发性物质，但可以认为，只要所进行的辐照不引起氨基酸的组分发生变化，就不会造成肉类蛋白质的营养性损失•水产品经低剂量辐射后也会出现游离氨基酸增加、褐变和酶反应等问题；•牛乳经辐照后，风味变化显著，-SH基、-S-S-基增加，粘度增加；•蛋清经辐照后粘度下降；小麦（面筋）经辐照后吸水性下降，酶消化性增强2.酶•在无氧条件下，干燥的酶经过辐照后的失活在不同种酶之间，一般变化不大；•但在水溶液中，其失活过程因酶的种类不同而有差别关于酶因辐照而引起的失活中的分子损伤，目前还了解的不够不过据研究，核糖核酸酶受辐照后形成聚集体，其失活与特定原子团的损伤无关3.碳水化合物•研究发现对低分子糖类进行辐照时，不管是固体状态还是水溶液，随着辐照剂量的增加，都会出现旋光度降低、褐变、还原性和吸收光谱变化等现象，而且在辐照过程中还会有H2、CO、CO2、CH4等气体生成•多糖类经辐照后会发生熔点降低、旋光度降低、吸收光谱变化、褐变和结构变化等现象在低于200kGy的剂量照射下，淀粉粒的结构几乎没有变化，但研究发现，直链淀粉、支链淀粉、葡聚糖及各种禾谷类、薯类等淀粉的相对分子质量和碳链的长度会降低。

4.脂类•辐射对脂类所产生的影响可分为以下三个方面：①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③发生非自动氧化性的辐射分解 •饱和的脂类在无氧状态下辐照时，会发生非自动氧化性分解反应，产生H2、CO、C02、碳氢化合物、醛和高分子化合物•不饱和脂肪酸经辐照后也会生成与饱和脂肪酸相类似的物质，其生成的碳氢化合物为链烯烃、二烯烃、二烯烃和二聚物形成的酸 5.维生素•维生素对辐照的敏感性在评价辐照食品的营养价值上是一个很重要的指标•在脂溶性维生素中，维生素E的辐照敏感性最强；水溶性维生素中，维生素B1、维生素C对辐照最不稳定维生素的辐射稳定性一般与辐照时食品组成、气相条件、温度及其他环境因素有关•一般来说，食品中的维生素要比单纯溶液中的维生素稳定性强6.食品包装材料•选择高分子材料作为辐照食品的包装时，除考虑包装材料的性能和使用效果外，还应考虑到在辐照剂量范围内包装材料本身的化学、物理变化，以及与被包装食品的相互作用•某此高分子材料对辐照作用很敏感，介质吸收辐照能后，会引起电离作用而发生各种化学变化如发生降解、交联、不饱和键的活化、析出气体（主要是氢气）、促使氧化反应并形成氧化物（在有氧存在时）。

三、食品辐照的生物学效应 •在较低剂量的电离辐射作用下，能引起某些蛋白在较低剂量的电离辐射作用下，能引起某些蛋白质和核蛋白分子的改变，破坏新陈代谢，抑制核质和核蛋白分子的改变，破坏新陈代谢，抑制核糖核酸和脱氧核糖核酸的代谢，使自身的生长发糖核酸和脱氧核糖核酸的代谢，使自身的生长发育和繁殖能力受到一定的危害育和繁殖能力受到一定的危害•食品辐照的生物学效应也与生成的游离基和离子食品辐照的生物学效应也与生成的游离基和离子有关当射线穿过生物有机体时，会使其中的水有关当射线穿过生物有机体时，会使其中的水和其他的物质电解，生成游离基和离子，从而影和其他的物质电解，生成游离基和离子，从而影响到机体的新陈代谢过程，严重时则杀死细胞响到机体的新陈代谢过程，严重时则杀死细胞 •生物学效应指辐射对生物体如微生物、病毒、昆虫、寄生虫、植物等的影响，这些影响是由于生物体内的化学变化造成的（一）微生物1. 1. 辐射对微生物的作用辐射对微生物的作用 （（1 1））直接效应：直接效应：指微生物接受辐射后本身发生的反应，指微生物接受辐射后本身发生的反应，可使微生物死亡可使微生物死亡 A. A. 细胞内蛋白质、细胞内蛋白质、DNADNA受损，即受损，即DNADNA分子碱基发生分解或氢键分子碱基发生分解或氢键断裂等，由于断裂等，由于DNADNA分子本身受到损伤而致使细胞死亡分子本身受到损伤而致使细胞死亡————直接击直接击中学说中学说 B. B. 细胞内膜受损，膜由蛋白质和磷脂组成，这些分子的断裂造细胞内膜受损，膜由蛋白质和磷脂组成，这些分子的断裂造成细胞膜泄漏，酶释放出来，酶功能紊乱，干扰微生物代谢，成细胞膜泄漏，酶释放出来，酶功能紊乱，干扰微生物代谢，使新陈代谢中断，从而使微生物死亡使新陈代谢中断，从而使微生物死亡微生物对辐射的敏感性•一般来说 •G- > G+ > 酵母 > 霉菌(敏感度)•通常使用高达30KGy的剂量才能抑制。

（三）昆虫• •辐射对昆虫的效应与其组成细胞的效应密切相关的，对于辐射对昆虫的效应与其组成细胞的效应密切相关的，对于昆虫细胞来说，辐射敏感性与它们的生殖活性成正比，与昆虫细胞来说，辐射敏感性与它们的生殖活性成正比，与它们的分化程度成反比处于幼虫期的昆虫对辐射比较敏它们的分化程度成反比处于幼虫期的昆虫对辐射比较敏感，成虫细胞对射线的敏感性较小，高剂量才能使成虫致感，成虫细胞对射线的敏感性较小，高剂量才能使成虫致死，但是成虫的性腺细胞对辐射是敏感的因此，低剂量死，但是成虫的性腺细胞对辐射是敏感的因此，低剂量可造成绝育或引起遗传上的紊乱可造成绝育或引起遗传上的紊乱 • •辐射对昆虫总的损伤作用是：致死、辐射对昆虫总的损伤作用是：致死、“ “击倒击倒” ”（貌似死亡，（貌似死亡，随后恢复）、寿命缩短、推迟换羽、不育、减少卵的孵化、随后恢复）、寿命缩短、推迟换羽、不育、减少卵的孵化、延迟发育、减少进食量和抑制呼吸，这些作用都是在一定延迟发育、减少进食量和抑制呼吸，这些作用都是在一定剂量水平夏发生的，而在其它剂量下，甚至可能出现相反剂量水平夏发生的，而在其它剂量下，甚至可能出现相反的效应，如延长寿命、增加产卵、增进卵的孵化和促进呼的效应，如延长寿命、增加产卵、增进卵的孵化和促进呼吸。

吸•成年前的昆虫经辐射可产生不育；辐照过的卵可以发育成幼虫，但不能发育成蛹；照射的蛹可发展为成虫，但成虫不育；用0.13-0.25KGy照射可使卵和幼虫有一定的发育能力，但能够阻止它们发育到成虫阶段；用0.4-1.0KGy剂量，能阻止所有卵和幼虫、蛹发育到下一阶段；甲虫成虫不育需要0.13-0.25KGy，而蛾需要0.45-1.00KGy才行；螨需要蛹0.25-0.45KGy剂量才能达到不育，30-50KGy才能致死•①立即致死•害虫受到射线照射后立即死亡所需要的剂量为立即致死量立即致死剂量往往很大，一般要在几千戈瑞才有效如引起谷象立即死亡的剂量为2.7 kGy ，锯谷盗为3.4 kGy这种剂量具有杀虫迅速的优点，但费用很高•②缓期致死•害虫受到射线照射后要经过一个星期以上的潜伏期才能大量死亡所需的剂量为缓期致死剂量缓期致死剂量一般在几十戈瑞到几百戈瑞谷象为80-160Gy，大豆象为840Gy35Gy可作为防治常见鞘翅目储粮害虫的有效致死剂量•③不孕•害虫受到射线照射后，丧失生殖能力，产生不孕现象所需的剂量为不孕剂量这种剂量一般在80Gy以下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的不良影响。

3.植物•辐射主要应用在植物性食品（主要是水果和蔬菜）抑制块茎、鳞茎类发芽，推迟蘑菇破膜开伞，调节后熟和衰老上•①抑制发芽•电离辐射抑制植物器官发芽的原因是由于植物分生组织被破坏，核酸和植物激素代谢受到干扰，以及核蛋白发生变性• ②调节呼吸和后熟•跃变型果实经适当剂量照射后，一般都表现出后熟被抑制、呼吸跃变后延、慢等现象 •③③辐射与乙烯代谢辐射与乙烯代谢•不论是跃变型或非跃变型果实，辐射都会对乙烯不论是跃变型或非跃变型果实，辐射都会对乙烯的产量有瞬时性的促进，从而使呼吸加强（释放的产量有瞬时性的促进，从而使呼吸加强（释放的的CO2CO2增多）增长的程度因果实的种类、成熟增多）增长的程度因果实的种类、成熟度和辐射剂量而异但这种增长极短暂，随即就度和辐射剂量而异但这种增长极短暂，随即就减低辐射剂量较低的，乙烯的生成量再次上升，减低辐射剂量较低的，乙烯的生成量再次上升，达到顶峰后又下降乙烯的变化与呼吸的变化基达到顶峰后又下降乙烯的变化与呼吸的变化基本是吻合的高剂量辐射后，乙烯不再生成，呼本是吻合的高剂量辐射后，乙烯不再生成，呼吸也表现出紊乱吸也表现出紊乱 ④辐射与组织褐变•组织褐变是辐射伤害最明显、最早表现的症状，也是其他诸如机械伤害、冷害、病虫害等许多伤害的共同症状。

•作为辐射损伤，即使在低照射量范围（50-400kGy），褐变程度也随剂量而增高，并因植物品种、产地、成熟度等的不同而不同第四节 食品辐照工艺及条件控制 •一、应用于食品上的辐射类型•在食品辐射保藏中，按照所要达到的目的把应用于食品上的辐射分为三大类，即辐射阿氏杀菌、辐射巴氏杀菌和辐射耐贮杀菌•1.辐射阿氏杀菌（radappertization）•此杀菌也称商业性杀菌，所使用的辐射剂量可以使食品中的微生物数量减少到零或有限个数在这种辐射处理以后，食品可在任何条件下贮藏，但要防止再污染剂量范围为10-50kGy•2.辐射巴氏杀菌（radicidation ）•此杀菌只杀灭无芽孢病原细菌（除病毒外）所使用的辐射剂量使在食品检测时不出现无芽孢病原菌（如沙门氏菌）剂量范围为5-10kGy•3.辐射耐贮杀菌（radu ri zat ion）•这种辐射处理能提高食品的贮藏性，降低腐败菌的原发菌数，并延长新鲜食品的后熟期及保藏期所用剂量在5kGy以下二、食品辐照工艺•（一）食品辐照保藏•食品受到射线的照射，食品中的营养成分、微生物和昆虫、寄生虫等，都会产生能量和电荷，使其构成原子、分子发生一系列的变化。

这些变化对食品中有生命的生物物质的影响较大1.果蔬类•果蔬辐照的目的主要是：防止微生物的腐败作用；控制害虫感染及蔓延；延缓后熟期、防止老化•辐照延迟水果的后熟期，对香蕉等热带水果十分有效，对绿色香蕉辐照剂量常低于0.5kGy，但对有机械伤的香蕉一般无效用2kGy剂量即可延迟木瓜的成熟对芒果用0.4kGy剂量辐照可延长保藏期8天，用1.5kGy可完全杀死果实中的害虫•水果的辐照处理，除可延长保藏期外，还可促进水果中色素的合成，使涩柿提前脱涩和增加葡萄的出汁率•通常引起水果腐败的微生物主要是霉菌，杀灭霉菌的剂量依水果种类及贮藏期而定生命活动期较短的水果，如草毒，用较小的剂量即可停止其生理作用2．粮食类•造成粮食耗损的重要原因之一是昆虫的危害和霉菌活动导致的霉烂变质•0.1-0.2kGy辐照可以使昆虫不育， 1kGy可使昆虫几天内死亡，3-5kGy可使昆虫立即死亡；抑制谷类霉菌的蔓延发展的辐照剂量为2-4kGy,小麦和面粉杀虫的剂量为0.20 0.75kGy，焙烤食品为1kGy 3.畜、禽肉及水产类 •在通常的辐照量下不能使肉的酶失活（酶失活的剂量高达100kGy)，所以用辐照方法保藏鲜肉，可结合热方法。

如用加热方式使鲜肉内部的温度升高到70℃，保持30min,使其蛋白分解酶完全钝化后才进行辐照•高剂量辐照处理肉类（已包装），可达到灭菌保藏的目的，所用的剂量要能杀死抗辐射性强的肉毒芽抱杆菌；•对低盐、无酸的肉类（如鸡肉）需用剂量45kGｙ以上•肉类的高剂量辐照灭菌处理会使产品产生异味，此异味随肉类的品种不同而异，牛肉产生的异味最强•目前防止异味最好的方法是在冷冻温度-30~-80℃下辐照，因为异味的形成大多数是间接的化学效应4.香辛料和调味品 •辐照处理既能控制昆虫的侵害，又能减少微生物的数量，保证原料的质量•全世界至少已有15个国家批准对80多种香辛料和调味品进行辐照5．蛋类•蛋类辐照主要采用辐照巴氏杀菌剂量，以杀灭沙门氏菌为对象一般蛋液及冰蛋液辐照灭菌效果较好•带壳鲜蛋可用β射线辐照，剂量10kGy，高剂量会使蛋白质降解而使蛋液粘度降低或产生H2S等异味（二）辐照改变食品品质•白酒辐照处理；•检疫安全处理（杀菌）三、剂量的决定因素 •1.食品的耐辐射性•食品的化学成分、物理结构在质量被认为受损坏之前，所能接受的变化程度很不相同天然食品的化学成分、物理结构即使是同一种类型，甚至是同一品种，也有较大差异。

食品的耐辐射性可根据质量的可接受性来确定辐射剂量的上限，而辐射剂量的上限都是通过反复研究获得的 2.微生物的耐辐射性•食品中最能耐受辐射处理的微生物为肉毒梭状芽孢杆菌DM值是指能减少90％菌群的辐射剂量3.酶的耐辐射性•在食品中发现的酶，在食品中发现的酶，一般比微生物更能耐一般比微生物更能耐受电离辐射酶活性受电离辐射酶活性降低降低9090％的辐射剂％的辐射剂量值的变化称为酶分量值的变化称为酶分解单位，用解单位，用D DE E表示•凡求稳定贮藏而要把凡求稳定贮藏而要把酶破坏的食品，只靠酶破坏的食品，只靠辐射处理是不适宜的辐射处理是不适宜的 4.辐射费用•用较强的辐射源或使食品较长时间露置于较弱的辐射下（以获得较高的剂量），都会使加工费用增高•低剂量辐射处理已经能使冷冻水产品、水果和蔬菜的正常贮藏期从几天延长到几个星期，且每吨的辐射费用仅人民币50-85元•高剂量辐射处理，其辐射费用较高，有待通过加工工艺的改进降低其费用四、影响食品辐照的因素 •1.1.温度温度•辐射杀菌中，在接近常温的范围内，温度对杀菌辐射杀菌中，在接近常温的范围内，温度对杀菌效果的影响不大研究发现，效果的影响不大。

研究发现，X-X-射线对大肠埃希射线对大肠埃希氏杆菌在氏杆菌在0-30℃0-30℃范围内、范围内、β-β-射线对金黄色葡萄球射线对金黄色葡萄球菌（菌（Staph.AurersStaph.Aurers）和肠膜芽抱杆菌）和肠膜芽抱杆菌（（B.MesentericusB.Mesentericus）的芽孢在）的芽孢在0-50℃0-50℃范围内、范围内、α-α-射射线对粘质沙雷氏菌（线对粘质沙雷氏菌（Ser.MarcescensSer.Marcescens）在）在2.5-2.5-36℃36℃范围内、范围内、γ-γ-射线对肉毒梭状芽孢杆菌射线对肉毒梭状芽孢杆菌（（Cl.BotulinumCl.Botulinum）的芽孢在）的芽孢在0-65℃0-65℃范围内，温度对范围内，温度对杀菌效果没有影响杀菌效果没有影响 •在冰点以下，辐射不产生间接作用或间接作用不显著，因此，微生物的抗辐射性会增强•不过，在冻结工艺控制不当时，由于细胞膜受到损伤，微生物对辐射的敏感性也会增强 •2.氧的含量•辐照时射线可以使空气中的氧电离，形成氧化性很强的臭氧•对于蛋白质和脂肪含量较高的鱼类和肉类食品，空气中氧的存在将会造成一定的氧化作用。

•为了防止氧化生成过氧化物，在肉类食品辐照处理时就要采用真空包装或真空充氮包装以降低氧的含量，有助于提高产品的质量•对于水果、蔬菜之类需低剂量辐照处理的食品来对于水果、蔬菜之类需低剂量辐照处理的食品来说，辐射氧化并不是主要作用，但是采用小包装说，辐射氧化并不是主要作用，但是采用小包装或密封包装进行辐照也是必要的其原因是可以或密封包装进行辐照也是必要的其原因是可以减少二次污染的机会，同时在包装内可以形成一减少二次污染的机会，同时在包装内可以形成一个小的低氧环境，使后熟过程变慢个小的低氧环境，使后熟过程变慢•一般情况下，杀菌效果因氧的存在而增强一般情况下，杀菌效果因氧的存在而增强•辐射时是否需要氧，要根据辐射处理对象、性状、辐射时是否需要氧，要根据辐射处理对象、性状、处理的目的和贮存环境条件等加以综合考虑来选处理的目的和贮存环境条件等加以综合考虑来选择 •3.含水量•在干燥状态下照射，生成的游离基因失去了水的连续相而变得不能移动，游离基等的辐射间接作用就会随之降低，因而辐射作用显著减弱五、影响食品辐照效果的因素 •（一）辐照剂量•剂量等级影响微生物、虫害等生物的杀灭程度，也影响食品的辐照物理化学效应，两者要兼顾考虑。

一般来说，剂量越高，食品保藏时间越长•剂量率也是影响辐照效果的重要因素同等的辐照剂量，高剂量率辐照，照射的时间就短；低剂量率辐照，照射的时间就长通常较高的剂量率可获得较好的辐照效果（二）食品接受辐照时的状态•污染的微生物、虫害等种类与数量以及食品生长发育阶段、成熟状况、呼吸代谢的快慢等，对辐照效应也影响很大•大米的品质、含水量不仅影响剂量要求，也影响辐照效果同等剂量，品质好的大米，食味变化小；品质差的大米，食味变化大 （三）辐照过程环境条件•氧气；•温度；•压力；•含水量；（四）辐照与其他保藏方法的协同作用•高剂量辐照会不同程度地引起食品质构改变，维生素破坏，蛋白质降解，脂肪氧化和产生异味等不良影响〕因此在辐照技术研究中，比较注意筛选食品的辐照损伤保护剂和提高、强化辐照效果的物理方法•如低温下辐照，添加自由基清除剂，使用增敏剂，与其他保藏方法并用和选择适宜的辐照装置 • 此外，在食品辐照过程，辐照装置的设计效果、食品在辐照过程剂量分布的均匀性等都会影响辐照食品的质量•食品辐照并不是解决所有食品保藏问题的万能药方它既不可能取代传统良好的加工方法，也不是适用于所有食品•如牛奶和奶油一类乳制品经辐照处理时会变味。

许多食品如肉、鱼、鸡等都有一剂量阈值，高于此剂量就会发生感官性质的变化第五节 食品辐照的安全卫生与法规 • 一、辐照食品的安全性一、辐照食品的安全性•安全性试验是整个辐照保藏食品研究最早进行，安全性试验是整个辐照保藏食品研究最早进行，且研究最深入的问题辐照食品可否食用，有无且研究最深入的问题辐照食品可否食用，有无毒性，营养成分是否被破坏，是否致畸、致癌、毒性，营养成分是否被破坏，是否致畸、致癌、致突变等所涉及的毒理学、营养学、微生物学和致突变等所涉及的毒理学、营养学、微生物学和辐照分解等许多学科的研究广度和深度，是任何辐照分解等许多学科的研究广度和深度，是任何其他食品加工方法所没有的其他食品加工方法所没有的•研究结果已确认，只要用合乎要求的剂量和在确研究结果已确认，只要用合乎要求的剂量和在确保能实现预期技术效果的条件下对食品进行辐照保能实现预期技术效果的条件下对食品进行辐照的辐照食品是安全的食品的辐照食品是安全的食品•20世纪90年代中期，世界卫生组织WHO回顾了辐照食品的安全与营养平衡的研究，也已得出如下结论：•1.辐照不会导致对人类健康有不利影响的食品成分的毒性变化；•2.辐照食品不会增加微生物学的危害；•3.辐照食品不会导致人们营养供给的损失。

•1．放射性的污染和放射性物质的诱发•食品辐照是外照射，食品同辐射源不接触，不会产生污染食品中放射能的诱发受射线种类、能量、剂量及食品中含有成分等的影响而受感应的同位素的半衰期也很重要，倘若半衰期极短，还不等食品到达消费者手中，放射能就消失了•2．毒性物质的生成•照射会不会使食品产生有毒物质是一个很复杂的问题迄今为止，研究结果还未确证会产生有毒、致癌和致畸物质•3．微生物类发生变异的危险•至今尚没有人证明辐照微生物能增加其致病性，或者被辐照的细菌增加了毒素的形成力或诱发了抗菌力因此可以这样说，食品辐照不会增加细菌、酵母菌和病毒的致病性•4．对营养物质的破坏•大多数研究结果表明，低剂量辐照，食品的营养损失是微不足道的二、辐照食品的管理法规•尽管目前有许多国家在其法规中有条款允许一些特定的产品在无条件或有条件的基础上采用辐照技术，然而这些条款在不同国家是有差异的，这使得辐照食品的国际贸易遇到困难•1983年FAO/W HO国际食品法规委员会采纳了“辐照食品的规范通用标准（世界范围标准）”和“食品处理辐照装置运行经验推荐规范”许多国家都将上述标准作为本国辐照食品立法的一种模式，将其条款纳入国家法规之中，既可以保护消费者的权益，又有利于促进国际贸易的发展。

•我国先后发布了有关法规和标准，如“辐射加工用60Co装置的辐射防护规定”（GB 10252-88），“辐射防护规定”（GB 8703-88），“辐照食品标准”（GB 14891-94）•1996年卫生部发布了“辐照食品卫生管理办法”，规定从事食品辐照加工的单位和个人，必须取得食品卫生许可证和放射工作许可证后方可开展工作辐照食品在包装上必须有统一制定的辐照食品标识。