食品工程高新技术
课程论文
授课教师：陆 宁 学生姓名：宋 亚 琼 学 号：12720306
专 业：营养与食品卫生学
辐照技术在食品加工中的
应用与研究进展
宋亚琼 12720306
（安徽农业大学茶与食品科技学院 营养与食品卫生学 安徽合肥 230000）
摘 要： 辐照技术，辐照是借助钴－60所产生的高能量、强穿透性的伽马射线，来提供消毒灭菌、抑制或促进生长、改变物质性状等相关技术。是利用射线与物质间的作用，电离和激发产生的活化原子与活化分子，使之与物质发生一系列物理、化学、与生物化学变化，导致物质的降解、聚合、交联、并发生改性。是一项新兴的高新技术，已经广泛应用于食品加工、化工材料等领域，并产生了巨大的经济与社会效益。辐照技术应用于杀虫、防霉、改善食品品质、降解有害成分等多重作用，在食品工业中有着巨大的发展前景与实用价值。因公众缺乏对辐照食品安全性的全面了解，导致其发展缓慢，客观的评价辐照技术的安全性，推进辐照技术在食品工业中的应用。 关键词：辐照；原理；食品加工；应用；发展
1 辐照技术的工作原理
辐照技术是利用60Co、137Cs 产生的γ射线或电子加速器产生的电子束、X射线，与物质相互作用所产生的物理效应、化学效应和生物效应，对被加工物品进行处理，以达到预期目标。
辐照技术具有以下特点：。1、工艺简单、容易控制。 2、节约能源、加工效率高：辐照加工的能源消耗，只有热加工和化学加工的1/40-1/200；是冷冻方法的1/20。3、无环境污染；无化学药物残留；不损害加工产品的外观品质和内在特性。 4、加工过程中不会带入任何杂质；可带包装加工，提高效率的同时无二次污染。 5、不改变加工物质的温度，又称为冷加工,可以说辐射加工技术是一种高新技术，这种新技术与其他加工技术比较，有明显的特点：a.采用的技术涉及面广，知识密集程度高，有较强的专业性质。b.可与国民经济各行各业相结合。渗透性强，可充分发挥辐射加工的作用。c.产值增高、附加值高、社会效益好。 d.产业市场即广泛又集中、潜力大、发展前景好。e.一次性投资系大。在建造辐照装置、安全防护、监测系统方面往往一次投资大。f. 盈亏平衡点高。
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2 辐照食品的概述 2.1 食品辐照的起源
20世纪40年代，美国军方为了解决军用食品供给，开始研究食品辐照技术。食品辐照是人类利用核技术开发出来的一项新型的食品保藏技术。食品经过一定剂量的射线或电于束辐射，杀灭食品中的害虫，消除食品中的病原微生物或抑制某些生理过程，从而达到食品傈藏或保鲜的目的。目前用于食品辐照的辐射源有放射性同位素60Co或137Cs发出的γ射线、5Mev以下的X射线和10Mev以下的电子束，其中γ射线具有强大的穿透能力，应用最为普遍。迄今为止，世界已有50多个国家和地区批准了240多种辐照食品,但辐照食品所占的市场份额却不高。
2.2 食品辐照的技术原理
食品辐照，是利用原子能量以电磁波的形式透过物体，激活被辐照物质中的分子成离子或自由基，引起物质内部结构的变化，最重要的是遗传物质DNA失去复制能力，所以辐射处理可通过损害细胞内的遗传物质而有效地阻止他们继续生存的生物过程，实现杀虫、杀菌、抑制生长发育和新陈代谢。辐照杀灭微生物的是通过直接或间接的作用引起微生物DNA、RNA、蛋白质、脂类等有机分子中化学键的断裂、蛋白质与DNA分子交联、DNA序列中的碱基的改变，导致细菌、病毒、微生物的死亡，从而使食品免受或减少导致腐败和变质的各种因素的影响，达到延长食品储藏时间的目的。
食品在辐照过程中，通过辐射区域时所吸收的能量称为辐照剂量，通常以Gray或kiloGray(kGy)为计量单位(1Gray=0．001kGy=1J／k曲，早期的单位rad(1rad=O．01Gy)现在已不常用.早在1980年，FAO/WHO/LAEA联合专家委员会根据长期的毒理学、营养学、微生物学资料以及辐照化学的研究结果宣布：总平均剂量不超过10kGy辐照的任何食品是安全的，不存在毒理学上的危害，不需要对经过该剂量辐照处理的食品再作毒理实验。但是，目前辐照食品的发展速度比较缓慢，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
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3 辐照对食品成分的影响 3.1 辐照对水分的影响
水是食品中主要成分之一，新鲜水果、鲜肉、鱼等都属于高水分含量食品。食品中的水分受辐照后，易发生电离，生成过氧化氢、水合负离了、羟基自由基、氢自由基等产物。这些产物具有很强的氧化性或还原性，可以通过氧化、还原、加成、解离等多种机制，并与食
品中蛋白质、脂肪、糖类、维生素等发生反应，从而破坏这些营养物质的结构，降低其生理价值。特别是富含羧酸、醛、酮、氢，不饱和键、硫等基团易发生化学反应。因此，辐照对食品营养物质的影晌，很大程度上要归因于水辐照后所产生的离子和自由基的化学作用，食品中的水分是影响辐照品质的重要因素之一 3.2 辐照对糖的影晌
碳水化合物分子经辐照后相对稳定，研究证实20-50kGy的剂量不会使糖类食品的质量发生变化，其营养价值也不因辐射而改变，只在大剂量辐照后才引起氧化和分解。固态的糖辐照后，易发生分解反应，主要辐解产物有：H2、CO、CO2、CH4、甲醛、乙醛、丙醛、丙酮等。辐照溶液中的糖类，主要是由于水电离产生的自由基所造成的，主要产物有甲醛、丙醛、乙二醛、醛糖糖酸、糖醛酸、糖聚合体、脱氧化合物等化合物。随着这些产物的产生，食品中的pH值也会发生一定的改变。辐照低聚糖和多糖，还发生糖苷键的断裂，形成更小单位的糖类。同时辐照可以改变糖晶体的旋光性,而且变得松脆和易于水解，黏度、熔点和旋光度下降，但主要还是引起光谱和多糖结构的变化。所以一般情况下，采用杀菌剂量的照射，对糖的消化率和营养价值几乎没有影响。 3.3 辐照对维生素的影响
维生素分子对照射较为敏感，其影响程度取决于辐照剂量、温度、氧气和食物类型。辐照对水溶性维生素的破坏主要是由于射线作用于水溶液产生自由基的间接效应所致，每种水溶性维生素接受辐照后，均有不同程度的损失。纯的维生素溶液对辐照很敏感，存在食品中的维生素因与其他物质复合存在，对辐照的敏感性大大降低。有研究表明，0.5kGy辐照VB溶液，大约损失5％。脂溶性维生素受到辐照后，也会有不同程度的损失，其中VE最为敏感。辐照所造成的维生素损失，与其他食品加工方式，如加热所造成的损失要轻微的多。而且，食品中各种营养成分本身有相互交叉保护作用，可以减轻维生素的破坏 3.4 辐照对脂肪的影响
脂肪分子经辐照后易发生氧化反应，出现令人不愉快的异昧。氧化程度取决于脂肪的类型、不饱和程度、照射剂量、氧的存在与否等。饱和脂肪一般较稳定，不饱和脂肪则易氧化，氧化程度与照射剂量成正比。辐照一些高脂肪的食品，易产生“辐照异味”。辐照肉异味的产生可能通过两个途径：即辐照引起的脂肪氧化和氨基酸、脂肪酸降解。目前有人认为辐照引起氨基酸降解产生的挥发性物质比脂肪氧化更为重要，但大多数学者认为辐照肉中的“辐照味”是由于辐照加剧了脂肪氧化，导致其产生了一些挥发性的碳氢化合物而引起的。有研究报道，辐照肉中的己醛、戊醛和乙醛与TBA值有密切关系，己醛类是挥发性醛中的优
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势成分，在熟制肉的氧化和产生“辐照味”中起的作用很大，肉制品中TBA值与挥发性物质的量和感官特性有极大的相关性。
辐照后脂肪氧化的主要初级产物过氧化物是相对不稳定的，POV值是反映脂质氧化程度的参数，是不饱和脂肪酸中的双键与空气中的氧结合生成产物的量化指标，表明脂质发生一级氧化的程度。冷却肉经过1.1～4.4kGy的辐照剂量处理后，其脂肪的POV值都普遍急剧升高，随着贮藏时间的延长，POV值都表现为先升后降，峰值大约在贮藏后15天左右。所以，长期贮藏的冷却肉仅仅根据POV值的大小是不能判定其脂肪氧化程度的。但从贮藏前期的试验结果来看，随着贮藏时间的延长，辐照冷却肉脂肪氧化速度在明显加快
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对食品中脂肪酸经50kGy的γ射线辐照后，脂肪的质量指标仅发生极细微的变化，但在100～200kGy的剂量辐照后，其酸值及过氧化物有明显的提高。一般情况下，在辐照杀菌剂量范围内，食品的脂类成分变化不大。 3.5 辐照对氨基酸和蛋白质的影响
食品中的蛋白质由不同氨基酸组成，氨基酸溶液经辐照后可能发生脱氨作用生成长碳链脂肪酸，使氨基酸结构发生变化以及产生小分子H2S等。王守经等
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采用静态辐照工艺，用
氨基酸分析仪测定了辐照前后生姜的各种氨基酸含量，结果表明，各种辐照剂量处理与对照组相比，除蛋氨酸和精氨酸含量辐照组较对照组下降明显外，其它氨基酸含量变化不明显，这一结果在柑橘上也得到了证实。﹣10℃条件下，照射剂量为9.5kGy，测定辐照猪肉中16种氨基酸损失率，除蛋氨酸、精氨酸损失高于10％外，其它都低于10％。郭峰等
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在-10℃
条件下用4kGy照射剂量处理冻干牛肉片，结果表明辐照对氨基酸含量的影响不明显。以上研究说明蛋氨酸和精氨酸对辐照处理较敏感，除此之外，辐照对食品中氨基酸含量的影响不大。
辐照对植物性原料食品中氨基酸的影响也有研究。以豆腐干为试验材料，采用高效液相色谱法测定样品中氨基酸含量的变化，结果表明豆腐干经0-10kGy剂量的辐照后，18种氨基酸含量无明显差异
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。以糯米为原料、经较长时间糖化发酵制成的黄酒，经0.3、0.9kGy剂
量辐照后，17种氨基酸总量增加2.7％-35.6％，其中谷氨酸增加幅度最大，其次为丙氨酸。氨基酸含量的变化不仅改善了黄酒的风味，而且提高了其营养价值。
辐照对蛋白质的影响主要通过射线的直接作用和水所产生自由基的间接作用表现的。一方面，射线直接作用于蛋白质大分子，使蛋白质的一级空问结构发生改变，往往导致蛋白质之间的交联，使蛋白失去生物学功能或其功能性质发生改变等。另一方面，辐照过程中水易产生自由基和水合离子，使蛋白质的氢键和二硫键容易断裂，导致肽链断裂
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。同时伴随挥