第六章 - 合肥工业大学精品课程

食品辐射保藏技术第六章第六章食品辐射保藏技术问题一食品辐射保藏技术的特点何在？问题二辐射保藏对食品的成分会产生什么影响？问题三辐射技术在食品保藏中有哪些应用？§1.概述§1.1.食品辐射保藏的概念利用原子能射线照射食品，对食品进行杀菌、灭虫、抑制鲜活食品的生命活动等处理以延长食品保藏期的方法。§1.2.辐射保藏的特点杀菌效果好；食品的品质变化小；应用范围广，无残毒；节能，操作简便，生产效率高；很难使食品中的酶失活；具有适宜能量的射线种类很少；不能适用于所有食品；安全性问题。§1.3电离辐射的作用电离辐射的物理效应电离辐射的化学效应电离辐射的生物学效应§1.3.1电离辐照的物理学效应x射线和γ射线与物质的作用光电效应低能光子（0～0.5MeV）与物质的原子作用，被照物质原子中的电子脱离原子成为光电子。康普顿散射当光子的能量（0.5～1.5MeV）略大于电子在原子中的结合能时，产生低能量光子和康普顿电子。电子对效应。当射线的光子能量较高时（>1.022MeV），产生的正负电子。hνhν`T电离辐照的物理学效应当射线的能量大于某一阈值时，可使被照射物产生诱感放射性。注意：为了严格防止辐射食品诱发产生放射性，必须谨慎选用不产生诱感放射性的辐射源，食品辐照采用的γ射线和x射线能量水平一般不超过5MeV。由电离辐射使食品中某些元素产生的放射性。带电粒子与物质的作用电子射线通过被照射物时，可发生：激发、电离使被照物原子中的电子被激发或脱离原子；库仑散射弹性碰撞，发生没有能量损失的偏转；轫致辐射非弹性碰撞，动能转变，放射出光子。湮灭辐射与反粒子碰撞，发生湮灭，放出两个光子。§1.3.1电离辐照的物理学效应x射线和γ射线与物质作用时，可发生：光电效应→光电子康普顿散射→低能量光子和康普顿电子电子对效应→正负电子带点粒子（电子射线）与物质作用时，可发生：激发、电离→电子被激发或脱离原子库仑散射→发生偏转轫致辐射→放射出光子湮灭辐射→放出两个光子§1.3.2电离辐射的化学效应 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达用G表示辐照化学效应的强弱。G值：物质吸收100eV能量所产生化学变化的分子数。直接作用（初级辐射）主要是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。间接作用（次级辐射）初级辐射的产物相互作用，生成与原始物质不同的化合物。§1.3.3电离辐射的生物学效应电离辐射对微生物的直接作用微生物被照射分子的离子化DNA损伤代谢异常细胞组织死亡电离辐射对微生物的间接作用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。电离辐射对微生物的作用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。（杀灭病毒的辐射剂量：30～40kGy)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。辐射剂量见P168电离辐射对虫类的作用昆虫辐射的损伤作用致死、缩短寿命、不育、延迟发育、减少进食和抑制呼吸。（辐射剂量<1kGy)寄生虫辐射剂量（猪旋毛虫）3~5kGy致死0.2~.03kGy抑制生长0.12kGy不育电离辐射对植物的作用干扰乙烯合成，抑制高峰期的出现；改变果蔬的呼吸率，防止老化；抑制发芽使水果中的化学成分发生变化；组织褐变影响辐射杀菌的因素使用同一种辐射源，在相同的辐射剂量下，影响辐射杀菌效果的因素有：a.微生物的种类与菌龄b.最初污染菌数c.介质的组成d.氧气e.食品的物理状态§1.4.食品辐射保藏的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。§1.3.食品辐射保藏的机理食品辐照时，微生物或昆虫一般多集中在食品的表层，故它们和食品表层最先接受射线的作用。在适量的辐射剂量下，食品内发生变化的分子、原子占食品分子的极少数。分子的微小变化，都可能导致生物酶的失活，生理生化反应的延缓或停止，新陈代谢的中断、生长发育停顿、生命受到威胁，甚至死亡，因而对生命活动影响较大。然而，作为动物性食品原料已无生命失去新陈代谢能力，植物性食品虽然有生命存在但新陈代谢非常缓慢，因此能发生变化的极少数分子对食品产生的影响很小，有的几乎不产生影响。§2.辐射对食品成分的影响电离辐射引起水分子的变化辐射对蛋白质与氨基酸的影响辐射对糖类的影响辐射对脂类的影响辐射对维生素的影响§2.辐射对食品成分的影响§2.1电离辐射引起水分子的变化水分子对辐射很敏感，被活化的水与其他有机物反应，产生辐射的间接效应。§2.1电离辐射引起水分子的变化水分子的电离和激发离子、分子反应生成自由基和氢离子激发分子分解产生自由基一部分水化电子与水生成自由基自由基相互反应生成分子产物：§2.1电离辐照引起水分子的变化水化电子之间、水化电子与自由基之间反应，生成分子离子纯水辐射的化学效应可概括为：辐射能量约0.1Mev§2.2辐射对氨基酸与蛋白质的影响化学变化氨基酸经辐射发生脱氨基、氧化等反应；蛋白质：结构破坏、辐射交联、辐射降解如：发生巯基氧化、脱氨基和脱羧反应、裂解产生分子碎片；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。对食品品质的影响蛋白质因辐射而变性虽然只是很少部分，但仍可引起物理化学及感官的变化。P171低温辐射可减少风味的降低。§2.3辐射对糖类的影响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。多糖类经辐射后，多糖链断裂，产生链长不等的糊精碎片。辐射可导致糖类的熔点↓、旋光度↓、褐变、结构变化。P172蛋白质和氨基酸对糖类辐解有保护作用。商业辐射剂量导致的物理变化微小。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。辐解产物与热分解产物性质基本相似。§2.5.辐射对维生素的影响水溶性维生素对辐照的敏感性（P173）；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。§2.4.辐射对脂类的影响约束间接作用的途径在冻结状态下辐射在真空或惰性气体环境中辐射添加自由基的接受体§3.辐射技术在食品保藏中的应用§3.1.辐射源a.放射性燃料60Co辐射源——γ射线137Cs辐射源——γ射线b.电子加速器静电加速器——高能电子射线x射线辐照装置——x射线§3.辐射技术在食品保藏中的应用§3.1.辐射源a.放射性同位素60Co辐射源：经β衰变后放出两个能量不同的γ光子特点：价格较便宜；操作使用与维修方便；对防护设备要求高。§3.辐射技术在食品保藏中的应用§3.1.辐射源a.放射性同位素137Cs辐射源：经β衰变后放射出一个γ光子。特点：可从废料中提取；装置成本高；防护困难。§3.辐射技术在食品保藏中的应用§3.1.辐射源b.电子加速器利用电磁场使带电粒子获得很高的速度，从而将电能转化为高能电子射线或x射线的装置。静电加速器1.球形高压电极2.支架3.真空加速管4.输电带5.电子枪6.直流高压电源7.电刷8.金属靶9.均压环10.转轴11.真空泵静电加速器结构原理图特点：射线强度高，可调；无射线污染，易控制可检修；防护简单；照射不均匀；装置复杂造价高。§3.2.辐射在食品保藏中的应用食品辐照处理的视频§3.2.辐射在食品保藏中的应用§3.2.1.食品辐射杀菌的类型辐射耐贮杀菌（Radurization）低剂量照射（平均辐射剂量在1kGy以下）辐射巴氏杀菌（Radicidation）中剂量照射（平均辐射剂量在1～10kGy之间）辐射商业杀菌（Radappertization）高剂量照射（平均辐射剂量在10～50kGy之间）抑制发芽；杀灭昆虫和寄生虫；延缓水果和蔬菜的后熟过程杀菌、防腐；延长保藏期；改良食品的工艺品质香料、调味品的商业杀菌§3.2.2.食品辐射保藏的工艺流程采收或宰杀预处理包装运输贮存辐照品质检查剂量控制品质检查辐照装置辐照装置简图§3.2.3.典型食品辐照工艺杀灭细菌延长保藏期控制霉菌、乙烯杀灭沙门氏菌抑制发芽杀虫、灭霉菌商业杀菌处理目的加热70℃灭酶3℃以下辐照50～60℃水洗3℃辐照处理条件45kGy1~2kGy0.75kGy10kGy0.05~0.15kGy2~4kGy15~20kGy采用剂量猪肉淡水鲈鱼番木瓜鲜鸡蛋马铃薯、洋葱谷类调味品食品§3.2.4辐照食品的包装目的调节气体氛围；防止污染；提高辐照效率。要求透气性低、机械强度高、密封性能好、防潮、耐热、耐辐射。材料§3.3.辐射食品的安全性放射性污染目前我国使用的射线类型、剂量都不会产生诱感放射性。毒性物质的生成未确证会产生有毒、致癌、和致畸物质。微生物类发生变异的危险不会增加细菌、酵母菌和病毒的致病性。对营养物质的破坏低剂量辐射的营养损失微不足道。辐射食品安全性研究的结论见P177§3.3.辐射食品的安全性允许食品辐射的最大能量水平电子射线：10MeV；γ射线：5MeV；x射线：5MeV第六章思考题基本概念：G值、诱感放射性、初级辐射、次级辐射。试述食品辐射保藏的原理。为什么说辐射能杀虫、灭菌，而对食品的营养价值无明显的影响？用于食品加工的辐射源有哪些？食品辐照杀菌有哪些特点？在食品保藏中有哪些应用？§2.3辐射对糖类的影响辐射不同固态糖类的主要辐解产物糖辐解产物G值500krad时浓度(10mg·kg-1)葡萄糖甲醛0.060.095 乙醛   丙酮   葡糖醛酸0.44.1 葡糖酸0.88.2 5-脱氧葡糖酸0.323果糖甲醛2.54蔗糖甲醛0.160.25 果糖   葡萄糖  甘露糖醇甲醛0.81.26 果糖0.565.2