第五章 食品辐射保藏 第一节 概述 一、食品辐射的意义 （一）、食品辐射保藏的定义：就是利用电离辐射的办法延长食品保藏时间，保障食品质量 的一项物理保藏技术。经电离辐射照射的食品称为辐照食品。 （二）、食品辐射保藏的应用：食品辐射保藏可应用于新鲜肉类及其制品，水产品蛋及蛋制 品、粮食、水果、蔬菜、调味品、饲料以及其他加工产品进行杀菌、杀虫、抑制发芽、延迟 后熟等处理。从而可以最大限度地减少食品的损失，使它在一定限期内不发芽、不腐败变质、 不发生食品的品质和风味的变化，由此可以增加食品的供应量，延长食品的保藏期。 （三）、辐射保藏食品的特点 利用辐射对食品进行保藏有以下优缺点。 优点：①杀死微生物效果好，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，不污染环境，可提高食品卫生质量并有 利于环保。⑤辐照食品是冷加工，产生的热量极少，可以忽略不计，可保持食品原有 的特性如鲜度和风味。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：①经过杀菌剂量的照射，一般情况下，酶不能完全被钝化。②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。③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 认为这是没有根据的（197，FAO/IAEA／WHO Exβert Committee）。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、食品辐射的发展和国内外概况 自 19 世纪末就开始提出了 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。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，进行国际协作研究。 到 1976 年，有包括马铃薯、洋葱。大蒜、蘑菇、芦笋、草莓及其他动植物食品和调料等 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。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 木瓜和草莓，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。这是国际组织对辐射处理食品的首次批准。 但应指出，辐射处理保藏食品不过是强化贮藏效果的一种措施，尤其对蔬菜、果品， 辐射处理后仍须严密注意控制各种环境条件才有可能获得好的综合效益。 1、国际上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：①在 用低剂量照射抑制马铃薯发芽方面，前苏联〔1958〕、加拿大（1960）、美国（1964）已获得 了法律认可；②在防治小麦及面粉中的害虫方面，前苏联（1959）、美国（1963）也获得了 法律认可。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，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
第五章 食品辐射保藏 第一节 概述 一、食品辐射的意义 （一）、食品辐射保藏的定义：就是利用电离辐射的办法延长食品保藏时间，保障食品质量 的一项物理保藏技术。经电离辐射照射的食品称为辐照食品。 （二）、食品辐射保藏的应用：食品辐射保藏可应用于新鲜肉类及其制品，水产品蛋及蛋制 品、粮食、水果、蔬菜、调味品、饲料以及其他加工产品进行杀菌、杀虫、抑制发芽、延迟 后熟等处理。从而可以最大限度地减少食品的损失，使它在一定限期内不发芽、不腐败变质、 不发生食品的品质和风味的变化，由此可以增加食品的供应量，延长食品的保藏期。 （三）、辐射保藏食品的特点 利用辐射对食品进行保藏有以下优缺点。 优点：①杀死微生物效果好，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，不污染环境，可提高食品卫生质量并有 利于环保。⑤辐照食品是冷加工，产生的热量极少，可以忽略不计，可保持食品原有 的特性如鲜度和风味。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：①经过杀菌剂量的照射，一般情况下，酶不能完全被钝化。②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。③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 认为这是没有根据的（197，FAO/IAEA／WHO Exβert Committee）。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、食品辐射的发展和国内外概况 自 19 世纪末就开始提出了 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。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，进行国际协作研究。 到 1976 年，有包括马铃薯、洋葱。大蒜、蘑菇、芦笋、草莓及其他动植物食品和调料等 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。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 木瓜和草莓，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。这是国际组织对辐射处理食品的首次批准。 但应指出，辐射处理保藏食品不过是强化贮藏效果的一种措施，尤其对蔬菜、果品， 辐射处理后仍须严密注意控制各种环境条件才有可能获得好的综合效益。 1、国际上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：①在 用低剂量照射抑制马铃薯发芽方面，前苏联〔1958〕、加拿大（1960）、美国（1964）已获得 了法律认可；②在防治小麦及面粉中的害虫方面，前苏联（1959）、美国（1963）也获得了 法律认可。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，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。” 2、我国于 1962 年开始了食品辐射研究工作。据统计有 200 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。 1984 年 11 月，经国家卫生部的批准有 7 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，继批准马铃薯等 7 项辐照食品的卫生标准之后，又有蔬 菜、水果、粮食、酒类等 20 多种食品通过了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。 三、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：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。 四、食品辐照发展动向 食品辐射保藏的研究，国际上一直有两种发展方向，即高剂量辐射和中、低剂量辐射。 （一）高剂量辐射：以美国为主的一些国家发展高剂量辐照研究，进行牛肉、鸡肉的辐射灭 菌。这是为了军事目的的需要，投入了大量的资金（高达上千万美元），特别着重于卫生安 全性方面。高剂量辐照耗资大，没有多大实用价值。 （二）中低剂量辐射：以发展中国家为主进行中低剂量辐照的研究，由于所用的辐射剂量低， 成本也较低，适于大量推广，而且杀虫、保鲜也正是发展中国家食品保藏中迫切需要解决的 问题，容易为广大消费者接受 从食品辐射保藏的研究发展总趋势看，中低剂量辐照是食品辐照技术发展的一个主要方 向，例如，辐照保藏鸡肉，原来美国研究的是用 5 万 Gy 左右进行处理，而在 1986 年 10 月， 美国农业部已将鸡肉（包括牛肉、猪肉）保鲜的辐照剂量改为 3kGy，经过这样剂量辐照处 理的鲜肉不用冷冻，在 5℃左右不打开包装可以保存 2～3 个星期。但是，实用高剂量辐射 对某些食品进行处理已被认为在工艺上是可行的。为了评价这种处理的安全性，需要有关营 养学、微生物学和毒理学结论方面的试验资料。 第二节 辐射的基本原理 一、用于食品辐射处理的辐射源有以下三种。 (一)放射性燃料 通常采用放射性同位素钴60（ Co 60 ）作为辐射源。在核反应堆中产生的天然放射性元 素和人工感应放射性同位素，会在衰变过程中发射各种放射物和能量粒子，其中有粒子或光 子以及中子。这些放射物具有不同的特性。 特点：在食品辐射处理时，希望使用具有良好穿透力的散射物，为的是它不仅使食品表 面的微生物和酶钝化，而且产生的这种作用深入到食品内部。另一方面，又不希望使用如中 子那样的高能散射物，因为中子会使食品中的原子结构破坏和使食品呈放射性。 (二)电子加速器 电子加速器又称静电加速器或范德格拉夫加速器V-粒子或电子可在其中产生。当待处理 的食品通过时，可以接受合适的辐射剂量。辐射剂量可以通过提高电压使电子流发出不同程 度的光束动力来调节。 (三)X-射线源
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。” 2、我国于 1962 年开始了食品辐射研究工作。据统计有 200 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。 1984 年 11 月，经国家卫生部的批准有 7 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，继批准马铃薯等 7 项辐照食品的卫生标准之后，又有蔬 菜、水果、粮食、酒类等 20 多种食品通过了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。 三、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：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。 四、食品辐照发展动向 食品辐射保藏的研究，国际上一直有两种发展方向，即高剂量辐射和中、低剂量辐射。 （一）高剂量辐射：以美国为主的一些国家发展高剂量辐照研究，进行牛肉、鸡肉的辐射灭 菌。这是为了军事目的的需要，投入了大量的资金（高达上千万美元），特别着重于卫生安 全性方面。高剂量辐照耗资大，没有多大实用价值。 （二）中低剂量辐射：以发展中国家为主进行中低剂量辐照的研究，由于所用的辐射剂量低， 成本也较低，适于大量推广，而且杀虫、保鲜也正是发展中国家食品保藏中迫切需要解决的 问题，容易为广大消费者接受 从食品辐射保藏的研究发展总趋势看，中低剂量辐照是食品辐照技术发展的一个主要方 向，例如，辐照保藏鸡肉，原来美国研究的是用 5 万 Gy 左右进行处理，而在 1986 年 10 月， 美国农业部已将鸡肉（包括牛肉、猪肉）保鲜的辐照剂量改为 3kGy，经过这样剂量辐照处 理的鲜肉不用冷冻，在 5℃左右不打开包装可以保存 2～3 个星期。但是，实用高剂量辐射 对某些食品进行处理已被认为在工艺上是可行的。为了评价这种处理的安全性，需要有关营 养学、微生物学和毒理学结论方面的试验资料。 第二节 辐射的基本原理 一、用于食品辐射处理的辐射源有以下三种。 (一)放射性燃料 通常采用放射性同位素钴60（ Co 60 ）作为辐射源。在核反应堆中产生的天然放射性元 素和人工感应放射性同位素，会在衰变过程中发射各种放射物和能量粒子，其中有粒子或光 子以及中子。这些放射物具有不同的特性。 特点：在食品辐射处理时，希望使用具有良好穿透力的散射物，为的是它不仅使食品表 面的微生物和酶钝化，而且产生的这种作用深入到食品内部。另一方面，又不希望使用如中 子那样的高能散射物，因为中子会使食品中的原子结构破坏和使食品呈放射性。 (二)电子加速器 电子加速器又称静电加速器或范德格拉夫加速器V-粒子或电子可在其中产生。当待处理 的食品通过时，可以接受合适的辐射剂量。辐射剂量可以通过提高电压使电子流发出不同程 度的光束动力来调节。 (三)X-射线源
采用高能电子束轰击高质量的金属靶(如金靶)时，电子被R收，其能量的一小部分转变 为短波长的电磁射线(X-射线)，剩余部分的能量在靶内被消耗掉。 研究发现紫外线，尤其是波长在200~280nm范围内的，可以用来使食品表面的微生物钝 化。但紫外线透入食品的深度浅，故限于对表面处理的应用或用于成薄层露置的液体食品及 设备表面、水和空气的处理。X-射线的穿透力比紫外线强，所以X-射线亦用于食品保藏中。 目前，x-射线在食品方面的应用仅是实验性的，而不是工业生产的。 综上所述，选择照射食品的装置及设施，必须根据照射目的的临界剂量、食品种类、杀 菌程度（表面杀菌。深部杀菌）和防止照射后再污染的方法等因素来确定。 二、辐射原理 （一）衰变定律 原子核内，只有中子数和质子数之间呈一定比例时才是稳定的。无论中子数过多还是质 子数过多，核都呈不稳定性。这种不稳定的核有变为稳定核的趋势，在这个过程中放出各种 形式的能量。 (二)辐射的剂量单位 1、辐射量(辐照量) 此概念仅用于X-射线和y-辐射光子，国际单位为（c/kg，库/千克）。如果把射线所及 之处看做是辐射场的话，则辐射量就是辐射场的一种量度。单位时间内的照射量称为照射量 率，简称辐照率。 2、吸收剂量 在一定范围内的某点处，单位质量被辐照物质所吸收的辐射能的量称为吸收剂量(D)。 国际单位为戈瑞（Gy） 1 Gy=1J/kg=100Rad 食品辐照在食品辐照处理中，为获得食品所受辐射效应的准确数据，可信赖的辐射量是 吸收剂量。而食品辐照的吸收剂量受到源的类型、源的强度、传送机的速度、射束的几何形 状以及被辐照食品的堆积密度及成分的复杂性等因素影响。例如，将两种不同的食品露置于 同量的辐射场内，一种食品可能会吸收较多的能量，因而所接受的吸收剂量比另一种食品多， 所引起的效应（特别是生物效应）就可能不同。 在任何既定的辐照条件下，由于不同食品具有不同的辐射吸收性质，故必须规定被辐照 特定食品的吸收剂量，才能有效地促使食品中微生物、酶和其他成分发生变化。 (三)剂量的分布及测定方法 1·剂量的分布 辐照剂量根据达到加工目的最适宜的剂量范围以及食品所能耐受的最大剂量确定。在食 品辐照中，包装内部和单个包装之间的剂量分布是不均匀的,有高有低，这就要求同一批食 品的最高剂量和最低剂量都处在允许的剂量范围内，这样才能保证达到辐照处理的目的。 目前，国际和国内的标准都要求最高剂量和最低剂量的比值要小于2，也就是说最大剂 量不能超过最小剂量的1倍。这样的辐照加工才能符合质量要求。在辐照加工厂中把这个比 值定为1.7，以确保辐照产品的质量。 2·剂量的测定方法 量热计是能直接读出吸收剂量的仪器。它根据吸收体的热性能，测量物质中射线消散的 总能量或能量消散速率。所以，这种仪器被认为是一种绝对标准剂量计。 第三节 辐射引发的食品化学和生物化学效应 物质受到放射线照射时所发生的变化大致有以下几个过程:①吸收辐射能；②发生一系 列辐射性化学变化；③发生一系列生物化学性变化；④细胞或个体死亡或出现遗传性变异等 生物效应，剂量小时，辐射损伤得到恢复
采用高能电子束轰击高质量的金属靶(如金靶)时，电子被R收，其能量的一小部分转变 为短波长的电磁射线(X-射线)，剩余部分的能量在靶内被消耗掉。 研究发现紫外线，尤其是波长在200~280nm范围内的，可以用来使食品表面的微生物钝 化。但紫外线透入食品的深度浅，故限于对表面处理的应用或用于成薄层露置的液体食品及 设备表面、水和空气的处理。X-射线的穿透力比紫外线强，所以X-射线亦用于食品保藏中。 目前，x-射线在食品方面的应用仅是实验性的，而不是工业生产的。 综上所述，选择照射食品的装置及设施，必须根据照射目的的临界剂量、食品种类、杀 菌程度（表面杀菌。深部杀菌）和防止照射后再污染的方法等因素来确定。 二、辐射原理 （一）衰变定律 原子核内，只有中子数和质子数之间呈一定比例时才是稳定的。无论中子数过多还是质 子数过多，核都呈不稳定性。这种不稳定的核有变为稳定核的趋势，在这个过程中放出各种 形式的能量。 (二)辐射的剂量单位 1、辐射量(辐照量) 此概念仅用于X-射线和y-辐射光子，国际单位为（c/kg，库/千克）。如果把射线所及 之处看做是辐射场的话，则辐射量就是辐射场的一种量度。单位时间内的照射量称为照射量 率，简称辐照率。 2、吸收剂量 在一定范围内的某点处，单位质量被辐照物质所吸收的辐射能的量称为吸收剂量(D)。 国际单位为戈瑞（Gy） 1 Gy=1J/kg=100Rad 食品辐照在食品辐照处理中，为获得食品所受辐射效应的准确数据，可信赖的辐射量是 吸收剂量。而食品辐照的吸收剂量受到源的类型、源的强度、传送机的速度、射束的几何形 状以及被辐照食品的堆积密度及成分的复杂性等因素影响。例如，将两种不同的食品露置于 同量的辐射场内，一种食品可能会吸收较多的能量，因而所接受的吸收剂量比另一种食品多， 所引起的效应（特别是生物效应）就可能不同。 在任何既定的辐照条件下，由于不同食品具有不同的辐射吸收性质，故必须规定被辐照 特定食品的吸收剂量，才能有效地促使食品中微生物、酶和其他成分发生变化。 (三)剂量的分布及测定方法 1·剂量的分布 辐照剂量根据达到加工目的最适宜的剂量范围以及食品所能耐受的最大剂量确定。在食 品辐照中，包装内部和单个包装之间的剂量分布是不均匀的,有高有低，这就要求同一批食 品的最高剂量和最低剂量都处在允许的剂量范围内，这样才能保证达到辐照处理的目的。 目前，国际和国内的标准都要求最高剂量和最低剂量的比值要小于2，也就是说最大剂 量不能超过最小剂量的1倍。这样的辐照加工才能符合质量要求。在辐照加工厂中把这个比 值定为1.7，以确保辐照产品的质量。 2·剂量的测定方法 量热计是能直接读出吸收剂量的仪器。它根据吸收体的热性能，测量物质中射线消散的 总能量或能量消散速率。所以，这种仪器被认为是一种绝对标准剂量计。 第三节 辐射引发的食品化学和生物化学效应 物质受到放射线照射时所发生的变化大致有以下几个过程:①吸收辐射能；②发生一系 列辐射性化学变化；③发生一系列生物化学性变化；④细胞或个体死亡或出现遗传性变异等 生物效应，剂量小时，辐射损伤得到恢复
一、食品的辐射化学效应 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。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。 机理：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。 由此说明，离子对的形成，游离基，游离基与其他分子的反应，游离基的重新组合，以 及在空气中辐照食品时由于臭氧和氮的氧化物的影响，都足以使食品产生化学变化。 (一)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。 (二)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 氧氢等，形成的机制很复杂。过氧化氢是一种强氧化剂和生物毒素。现已知的中间产物有三 种:①水合电子。②氢氧基(OH·)。③氢基(H·)。 过氧化氢 (三)约束间接作用的途径 在食品辐射保藏中，直接作用和间接作用均可使微生物和酶钝化。食品中的其他成分也 受到来自水解作用所产生的游离基的间接作用的影响。为了减少食品在辐照过程中的变化， 人们研究约束间接作用的途径，以减少游离基的影响。 1．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。 2．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。 3． 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 际用中，需相应地提高辐射处理剂量，以达到食品保藏的目的。 (四)辐射对食品成分的影响
一、食品的辐射化学效应 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。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。 机理：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。 由此说明，离子对的形成，游离基，游离基与其他分子的反应，游离基的重新组合，以 及在空气中辐照食品时由于臭氧和氮的氧化物的影响，都足以使食品产生化学变化。 (一)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。 (二)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 氧氢等，形成的机制很复杂。过氧化氢是一种强氧化剂和生物毒素。现已知的中间产物有三 种:①水合电子。②氢氧基(OH·)。③氢基(H·)。 过氧化氢 (三)约束间接作用的途径 在食品辐射保藏中，直接作用和间接作用均可使微生物和酶钝化。食品中的其他成分也 受到来自水解作用所产生的游离基的间接作用的影响。为了减少食品在辐照过程中的变化， 人们研究约束间接作用的途径，以减少游离基的影响。 1．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。 2．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。 3． 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 际用中，需相应地提高辐射处理剂量，以达到食品保藏的目的。 (四)辐射对食品成分的影响
有机化合物因辐射而分解的产物很复杂，其取决于原物质的化学性质和辐照条件。有的 由于辐射，从高分子物质裂解成低分子物质;有的则相反，由低分子物质聚合成高分子化合 物。以下就辐射对食品中的主要成分所产生的影响作一概述。 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。 蛋白质随着辐射剂量的不同，会因琉基氧化、脱氨基、脱竣、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、蛋白质的电泳性质及吸收光谱等变化。蛋白质经辐射存在大分子裂解以及小分 子聚结现象。其检测：可用电子自旋共振的方法来测定。主要反应是脱氨基作用而生成氨。 − + − − e + NH3 CH2COOH ⎯→NH3 + CH2COO ①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。②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。③一氨基二羧基的 谷氨酸经氧化脱氨反应，除生成α-氧代戊二酸外，还可生成氨基酸、有机酸、氨和甲醛。 ④具有琉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，产生H2S(H2S的G值为1.5) ( ) ( ) − + − − e + NH3 CH CH2 SH COO ⎯→H2 S + NH2CH CH2 COO 2、酶 酶是生活机体组织中的重要成分。由于酶的主要组分是蛋白质，所以一般认为辐射对酶 的影响基本与蛋白质的情况相似。如变性作用等。酶的辐射敏感性受 pH 和温度的影响，并 且也受共存物质的保护。 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。木瓜酶是因惟一的琉基被破坏而 失去活性，甘油醛-3-磷酸脱氢酶是因其3个琉基被破坏而失去活性。 3·碳水化合物 在食品辐射保藏的剂量下，一般所引起的糖类物质性质的变化极小。以下是辐射对单独 存在时的糖类产生的影响。 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2OOkGy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。如直链淀粉经 2OkGy的剂量辐照后，其平均聚合度从1700降至350；支链淀粉的链长会减少到15个葡萄糖单 位以下。淀粉经辐照后的粘度下降要比经过热处理的显著。 多糖类经辐照后，其结构发生了变化，因此对酶作用的敏感性也随之发生变化，并引起 α-1，4-糖苷键偶发性断裂及生成H2、CO、CO2气体。 4·脂类
有机化合物因辐射而分解的产物很复杂，其取决于原物质的化学性质和辐照条件。有的 由于辐射，从高分子物质裂解成低分子物质;有的则相反，由低分子物质聚合成高分子化合 物。以下就辐射对食品中的主要成分所产生的影响作一概述。 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。 蛋白质随着辐射剂量的不同，会因琉基氧化、脱氨基、脱竣、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、蛋白质的电泳性质及吸收光谱等变化。蛋白质经辐射存在大分子裂解以及小分 子聚结现象。其检测：可用电子自旋共振的方法来测定。主要反应是脱氨基作用而生成氨。 − + − − e + NH3 CH2COOH ⎯→NH3 + CH2COO ①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。②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。③一氨基二羧基的 谷氨酸经氧化脱氨反应，除生成α-氧代戊二酸外，还可生成氨基酸、有机酸、氨和甲醛。 ④具有琉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，产生H2S(H2S的G值为1.5) ( ) ( ) − + − − e + NH3 CH CH2 SH COO ⎯→H2 S + NH2CH CH2 COO 2、酶 酶是生活机体组织中的重要成分。由于酶的主要组分是蛋白质，所以一般认为辐射对酶 的影响基本与蛋白质的情况相似。如变性作用等。酶的辐射敏感性受 pH 和温度的影响，并 且也受共存物质的保护。 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。木瓜酶是因惟一的琉基被破坏而 失去活性，甘油醛-3-磷酸脱氢酶是因其3个琉基被破坏而失去活性。 3·碳水化合物 在食品辐射保藏的剂量下，一般所引起的糖类物质性质的变化极小。以下是辐射对单独 存在时的糖类产生的影响。 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2OOkGy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。如直链淀粉经 2OkGy的剂量辐照后，其平均聚合度从1700降至350；支链淀粉的链长会减少到15个葡萄糖单 位以下。淀粉经辐照后的粘度下降要比经过热处理的显著。 多糖类经辐照后，其结构发生了变化，因此对酶作用的敏感性也随之发生变化，并引起 α-1，4-糖苷键偶发性断裂及生成H2、CO、CO2气体。 4·脂类