一半时所需的时间。对于单独的一种放射性元素而言，半衰期和衰变常数一样也 是常数。半衰期以t12表示，则根据前面公式可得： 1/2N0=N0e-λt1/2 入t1/2=ln2-0.693 即衰变常数与任意同位素的半衰期的乘积为0.693，这样可利用半衰期求出 其衰变常数。60C0的半衰期为5.27年，137Cs为30年，14℃为5730年。 放射性强度因衰变而随时间不断减弱，此特点在筹建辐照场时必须考虑的问 题。 二、放射性强度及其单位 1能量单位 电子伏特ev.表示辐射能量单位普通用eV,即相当于1个电子在真空中通 过电位差为1伏特的电场被加速所获得的动能。 1ev=l.602×10-12尔格(evg):1Mev=106ev,1kev=103ev 2放射性强度 衡量放射性强弱程度的一个物理量。指单位时间内发生核衰变的次数。 2.1居里1C=3.7×1010衰变/秒即每秒中有3.7×1010次原子核衰变 2.1现法定单位用贝克Bq,即每秒中有一个原子核衰变为1贝克。 2.31Bq=1S-1,因此，1Ci=3.7×1010Bq。 3辐射剂量 3.1法定单位为库仑千克(Ckg),以前曾用伦琴(R) 3.2在标准状况下(0℃，760mmHg),1cm3空气(0.00129g)能形成一个正 电或负电的静电单位的X射线或Y-射线照射量—1R。 3.3一个正电或负电的离子具有4.80×10一10e.su(静电单位)。即一个静电 单位的离子量为2.08×109个正电或负电离子（离子对），即1伦琴可使1cm3空 气产生2.08×109个正电或负电离子（离子对）。 1R=2.58×10-4Ckg(空气)。 辐照场剂量的分布 辐照场剂量的测定： 4吸收剂量 是电离辐射授予被辐射物质单位质量的平均能量，即被辐射物质吸收的辐射 能量，法定单位为Jg,也称为戈瑞(Gy)。 以前曾用拉德(Rad)即1克被辐射物质吸收100尔格(erg)射线能量为 1Rad。1Rad=100erg/g-6.24×1013eV/g。 1Gy=100Rad=104ergg。 照射量和吸收剂量是完全不同的概念，有区别（照射量指空气电离程度来讲）
6 一半时所需的时间。对于单独的一种放射性元素而言，半衰期和衰变常数一样也 是常数。半衰期以 t1/2 表示，则根据前面公式可得： 1/2N0=N0e-λt1/2 λt1/2=ln2=0.693 即衰变常数与任意同位素的半衰期的乘积为 0.693，这样可利用半衰期求出 其衰变常数。 60Co 的半衰期为 5.27 年，137Cs 为 30 年，14C 为 5730 年。 放射性强度因衰变而随时间不断减弱，此特点在筹建辐照场时必须考虑的问 题。 二、放射性强度及其单位 1 能量单位 电子伏特 ev. 表示辐射能量单位普通用 eV，即相当于１个电子在真空中通 过电位差为１伏特的电场被加速所获得的动能。 １ev=1.602×10-12 尔格（evg）；1Mev=106ev ，1kev=103ev。 2 放射性强度 衡量放射性强弱程度的一个物理量。指单位时间内发生核衰变的次数。 2.1 居里 1Ci=3.7×1010 衰变／秒 即每秒中有 3.7×1010 次原子核衰变。 2.1 现法定单位用贝克 Bq，即每秒中有一个原子核衰变为 1 贝克。 2.3 1Bq=1S－1，因此，1Ci=3.7×1010Bq。 3 辐射剂量 3.1 法定单位为库仑/千克（C/kg），以前曾用伦琴（R） 3.2 在标准状况下（0℃，760mmHg），1cm3 空气（0.00129g）能形成一个正 电或负电的静电单位的 X-射线或γ-射线照射量——1R。 3.3 一个正电或负电的离子具有 4.80×10－10e.s.u（静电单位）。即一个静电 单位的离子量为 2.08×109 个正电或负电离子（离子对），即 1 伦琴可使 1cm3 空 气产生 2.08×109 个正电或负电离子（离子对）。 1R=2.58×10－4C/kg（空气）。 辐照场剂量的分布： 辐照场剂量的测定： 4 吸收剂量 是电离辐射授予被辐射物质单位质量的平均能量，即被辐射物质吸收的辐射 能量，法定单位为 J/kg，也称为戈瑞（Gy）。 以前曾用拉德（Rad）即 1 克被辐射物质吸收 100 尔格（erg）射线能量为 1Rad。1Rad=100erg/g=6.24×1013eV/g。 1Gy=100Rad=104erg/g。 照射量和吸收剂量是完全不同的概念，有区别（照射量指空气电离程度来讲）
但两者都是描述辐射计量的，又相互联系。 1个电子的电荷量是4.8×10-10e.s.u产生一个e.s.u.需要的离子对数为2.08 ×109,而电子在空气中产生一对离子所消耗的平均能量为33.73V(电离功) 1R照射量相当于0.012g空气中吸收了2.08×109×33.73V=7.02× 1010eV=0.112erg能量。 1R照射量时，1g空气的吸收能量为0.112erg/0.00129-86.8erg/g-0.868Rad即 空气的吸收剂量为0.868Rad=8.68×10-3Gy。 5吸收剂量速率 单位质量的被照射物质在单位时间中所吸收的能量称为吸收剂量速率。单位 为Gvs。 吸收剂量速率与照射距离和辐射强度有关。距离越近，吸收剂量速率越大， 距离相同，辐射强度越大，则吸收剂量越大。 物料不同，吸收剂量速率也是不一样的。 6辐射剂量与吸收剂量的关系 在辐照场仪器测定的是辐射剂量，而食品保藏通常讲的是吸收剂量，它 们之间可以换算。 D=f xX D为吸收剂量，X为辐射剂量，f为转换系数 空气f=0.83, 食品f=0.92-0.97 对空气来讲，1伦琴就等于0.83拉德(Rad) 三、辐射源的来源 辐射源是食品辐射加工的核心部分，它可以分为放射性同位素和电子加速器两大类 ()放射性同位素 60C0辐射源，137Cs辐射源 (②)电子加速器 电子射线，X射线 电子射线 电子射线射程短，密度大，穿透力差，一般适用于食品表面的照射如对易腐食品辐射时，选定适 当的"加速能”就可使射线不穿透食品内部只进行表面杀菌 X射线 X射线具有高穿透能力，可以用于食品辐射加工但是由于电子加速器作X射线源效率低，而 且能量中包含大量低能部分，难以均匀照射大块样品，故没有得到广泛的应用
7 但两者都是描述辐射计量的，又相互联系。 1 个电子的电荷量是 4.8×10－10e.s.u.产生一个 e.s.u.需要的离子对数为 2.08 ×109，而电子在空气中产生一对离子所消耗的平均能量为 33.73eV（电离功） 1R 照射量相当于 0.0129g 空气中吸收了 2.08×109×33.73eV=7.02× 1010eV=0.112erg 能量。 1R 照射量时，1g 空气的吸收能量为 0.112erg/0.00129=86.8erg/g=0.868Rad 即 空气的吸收剂量为 0.868Rad=8.68×10－3Gy。 5 吸收剂量速率 单位质量的被照射物质在单位时间中所吸收的能量称为吸收剂量速率。单位 为 Gy/s。 吸收剂量速率与照射距离和辐射强度有关。距离越近，吸收剂量速率越大， 距离相同，辐射强度越大，则吸收剂量越大。 物料不同，吸收剂量速率也是不一样的。 6 辐射剂量与吸收剂量的关系 在辐照场仪器测定的是辐射剂量，而食品保藏通常讲的是吸收剂量，它 们之间可以换算。 D＝f × X D 为吸收剂量， X 为 辐射剂量， f 为转换系数 空气 f ＝ 0.83， 食品 f ＝ 0.92~0.97 对空气来讲， 1 伦琴就等于 0.83 拉德（Rad） 三、辐射源的来源 辐射源是食品辐射加工的核心部分,它可以分为放射性同位素和电子加速器两大类. (1) 放射性同位素 60Co 辐射源, 137Cs 辐射源 (2) 电子加速器 电子射线,X 射线 电子射线 电子射线射程短,密度大,穿透力差,一般适用于食品表面的照射.如对易腐食品辐射时,选定适 当的"加速能",就可使射线不穿透食品内部,只进行表面杀菌. X 射线 X 射线具有高穿透能力,可以用于食品辐射加工.但是由于电子加速器作 X 射线源效率低,而 且能量中包含大量低能部分,难以均匀照射大块样品,故没有得到广泛的应用
1人工放射性同位素 在食品辐射时供电离辐射用的放射线主要为γ射线，经常采用人工制备的 放射性同位素60C0(钴，半衰期5.27年)和137℃s(铯，半衰期30年)。 6C0经B-衰变后放出两个能量不同的Y-光子最后变为0Ni;I57Cs经B衰 变后放出Y-光子最后变为37Ba 制备方法：将自然界中存在的稳定同位素9C0金属制成棒形、长方形、薄 片形、颗粒形、圆筒形或所需要的形状，置于反应堆活性区，经中子一定时间照 射，少量59℃0原子吸收一个中子后即生成0C0辐射源。目前在商业上采用0C0 作为Y-射线源。 2电子加速器 利用电磁场作用，使电子获得较高能量，即将电能转变成辐射能，这样仪器 设备装置有静电加速器、高频高压加速器、绝缘磁芯变压器，直流加速器有两种 方式： 1直接加高压，很高电压使电子获得动能如范德格拉夫加速器（静电加速 器)： 2不是直接利用高电压，但反复多次将电子加速，如回旋加速器，电子感应 加速器。 第三节食品辐射的化学效应和生物学效应 食品辐照时，射线把能量或电荷传递给食品以及食品上的微生物和昆虫引起的各种效应 会造成它们体内的酶纯化和各种损伤会迅速影响其整个生命过程，导致代谢，生长异常。 损伤扩大直至生命死亡而食品则不同，除了鲜活食品之外均不存在者生命活动，鲜活食 品的新陈代谢也处在缓慢的阶段辐射所产生的影响是进一步延缓了它们后熟的进程，符 合储藏的需要。 一、食品辐射的化学效应 电离辐射使物质产生化学变化的问题至今仍不是很清楚。由电离辐射使食 品产生多种离子、粒子及质子的基本过程有： 直接作用：生物大分子直接吸收辐射能后引起的辐射效应，即辐射能量的吸 收与辐射损伤发生在同一分子中。初级辐射—即物质接受辐射能后，形成离子、 激发态分子或分子碎片 一与辐射程度有关。 间接作用：生物大分子从周围水分子中吸收辐射能后引起的辐射效应，即辐 射能量的吸收与辐射损伤发生在不同分子中。次级辐射—初级辐射的产物相互 作用生成与原物质不同的化合物—与温度等其他条件有关。 二、食品辐射的生物学效应
8 1 人工放射性同位素 在食品辐射时供电离辐射用的放射线主要为γ-射线，经常采用人工制备的 放射性同位素 60Co（钴，半衰期 5.27 年）和 137Cs（铯，半衰期 30 年）。 60Co 经β-衰变后放出两个能量不同的γ-光子最后变为 60Ni；137Cs 经β-衰 变后放出γ-光子最后变为 137Ba。 制备方法：将自然界中存在的稳定同位素 59Co 金属制成棒形、长方形、薄 片形、颗粒形、圆筒形或所需要的形状，置于反应堆活性区，经中子一定时间照 射，少量 59Co 原子吸收一个中子后即生成 60Co 辐射源。目前在商业上采用 60Co 作为γ-射线源。 2 电子加速器 利用电磁场作用，使电子获得较高能量，即将电能转变成辐射能，这样仪器 设备装置有静电加速器、高频高压加速器、绝缘磁芯变压器，直流加速器有两种 方式： 1.直接加高压，很高电压使电子获得动能如范德格拉夫加速器（静电加速 器）； 2.不是直接利用高电压，但反复多次将电子加速，如回旋加速器，电子感应 加速器。 第三节 食品辐射的化学效应和生物学效应 食品辐照时,射线把能量或电荷传递给食品以及食品上的微生物和昆虫,引起的各种效应 会造成它们体内的酶钝化和各种损伤会迅速影响其整个生命过程,导致代谢,生长异常, 损伤扩大直至生命死亡.而食品则不同,除了鲜活食品之外均不存在着生命活动,鲜活食 品的新陈代谢也处在缓慢的阶段,辐射所产生的影响是进一步延缓了它们后熟的进程,符 合储藏的需要. 一、食品辐射的化学效应 电离辐射使物质产生化学变化的问题至今仍不是很清楚。 由电离辐射使食 品产生多种离子、粒子及质子的基本过程有： 直接作用：生物大分子直接吸收辐射能后引起的辐射效应，即辐射能量的吸 收与辐射损伤发生在同一分子中。初级辐射——即物质接受辐射能后，形成离子、 激发态分子或分子碎片——与辐射程度有关。 间接作用：生物大分子从周围水分子中吸收辐射能后引起的辐射效应，即辐 射能量的吸收与辐射损伤发生在不同分子中。次级辐射——初级辐射的产物相互 作用生成与原物质不同的化合物——与温度等其他条件有关。 二、食品辐射的生物学效应
生物学效应指辐射对生物体如微生物、昆虫、寄生虫、植物等的影响。这种 影响是由于生物体内的化学变化造成的。 (1)己证实辐射不会产生特殊毒素，但在辐射后某些机体组织中有时发现 带有毒性的不正常代谢产物。 (2)辐射对活体组织的损伤主要是有关其代谢反应，视其机体组织受辐射 损伤后的恢复能力而异，这还取决于所使用的辐射总剂量的大小。 (一)微生物 1辐射对微生物的作用（机制） (1)直接效应指微生物接受辐射后本身发生的反应，可使微生物死亡。 细胞内DNA受损即DNA分子碱基发生分解或氢键断裂等。由于DNA 分子本身受到损伤而致使细胞死亡直接击中学说。 细胞内膜受损膜内由蛋白质和脂肪（磷脂），这些分子的断裂，造成细胞膜 泄露，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。 (2)间接效应（来自被激活的水分子或电离所得的游离基）。 当水分子被激活和电离后，成为游离基，起氧化还原反应作用，这些激活的 水分子就与微生物内的生理活性物质相互作用，而使细胞生理机能受到影响。 2微生物对辐射的敏感性 为了表示某种微生物对辐射的敏感性，就通常以每杀死90%微生物所需用的 戈瑞数来表示，即残存微生物数下降到原数的10%时所需用戈瑞的剂量，并用 D1o值来表示。 人们通过大量的实验发现，微生物（细菌）残存数与辐射剂量存在如下关系： logN/No=-D/D10 No:初始微生物数 N:使用D剂量后残留的微生物数 D:初始剂量 D10:微生物残留数减到原数的10%时的剂量 微生物（细菌）种类不同，对辐射的敏感性各不同，因而D10也不同。 并且微生物所处环境不同，则辐射敏感也不相同。 (二)病毒 病毒是最小的生物体，它没有呼吸作用，是以食品和酶为寄主。通常使用高 达30kG,的剂量才能抑制。如脊髓灰色质病毒和传染性肝炎病毒据推测来自食品 污染。用Y一射线照射有助于杀死病毒。 (三)幕菌和酵母 酵母与霉菌对辐射的敏感性与无芽孢细菌相同。霉菌会造成新鲜果蔬的大量
9 生物学效应指辐射对生物体如微生物、昆虫、寄生虫、植物等的影响。这种 影响是由于生物体内的化学变化造成的。 （1）已证实辐射不会产生特殊毒素，但在辐射后某些机体组织中有时发现 带有毒性的不正常代谢产物。 （2）辐射对活体组织的损伤主要是有关其代谢反应，视其机体组织受辐射 损伤后的恢复能力而异，这还取决于所使用的辐射总剂量的大小。 （一） 微生物 1 辐射对微生物的作用(机制） （1）直接效应 指微生物接受辐射后本身发生的反应，可使微生物死亡。 细胞内 DNA 受损 即 DNA 分子碱基发生分解或氢键断裂等。由于 DNA 分子本身受到损伤而致使细胞死亡-直接击中学说。 细胞内膜受损 膜内由蛋白质和脂肪（磷脂），这些分子的断裂，造成细胞膜 泄露，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。 （2）间接效应 （来自被激活的水分子或电离所得的游离基）。 当水分子被激活和电离后，成为游离基，起氧化还原反应作用，这些激活的 水分子就与微生物内的生理活性物质相互作用，而使细胞生理机能受到影响。 2 微生物对辐射的敏感性 为了表示某种微生物对辐射的敏感性，就通常以每杀死 90%微生物所需用的 戈瑞数来表示，即残存微生物数下降到原数的 10%时所需用戈瑞的剂量，并用 D10 值来表示。 人们通过大量的实验发现，微生物（细菌）残存数与辐射剂量存在如下关系: logN/N0 =-D/D10 N0：初始微生物数 N：使用 D 剂量后残留的微生物数 D：初始剂量 D10：微生物残留数减到原数的 10%时的剂量 微生物（细菌）种类不同，对辐射的敏感性各不同，因而 D10 也不同。 并且微生物所处环境不同，则辐射敏感也不相同。 （二）病毒 病毒是最小的生物体，它没有呼吸作用，是以食品和酶为寄主。通常使用高 达 30kGy 的剂量才能抑制。如脊髓灰色质病毒和传染性肝炎病毒据推测来自食品 污染。用γ－射线照射有助于杀死病毒。 （三）霉菌和酵母 酵母与霉菌对辐射的敏感性与无芽孢细菌相同。霉菌会造成新鲜果蔬的大量
腐败，用2kGy左右的辐射剂量即可抑制其发展。 酵母可使果汁及水果制品腐败，可用热处理与低剂量辐射结合的办法杀灭。 (四)昆虫 辐射对昆虫的效应是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）对辐射的敏感性较小，高剂量才能使成虫致 死，但成虫的性腺细胞对辐射是敏感的，因此使用低剂量可造成绝育或引起配子 在遗传上的紊乱。 辐射对昆虫总的损伤作用是致死，“击倒”（貌似死亡，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 作用都是在一定剂量水平下发生的，而在其它低剂量下，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吸。 成年前的昆虫经辐射可产生不育，辐射过的卵可以发育为幼虫，但不能发育 成蛹，照射的蛹可发育为成虫，但其成虫是不育的。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0.41.0kG,照射 后，能阻止所有卵、幼虫和蛹发育到下一阶段。成虫甲虫不育需要0.13~0.25kG 剂量，而峨需要0.45~1.0kGy才行。螨需要用0.25~0.45kG,剂量的照射才能达到 不音。 蛾、螨、甲虫不育0.10.5KGy.致死30-50KGy (五)寄生虫 辐射可使寄生虫不育或死亡。 猪肉中旋毛虫不育剂量0.12kGy死亡7.5kGy。 牛肉中缘虫 致死剂量3.0-5.0KGy (六)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。 研究发现59Gy以上的辐射的将使马铃薯和洋葱的核酸合成显著减弱，并改 变其组成，引起分解。 土豆、洋葱辐射可抑制发芽，0.04~0.08kGv,常温下存达到一年。 2调节呼吸和后熟 水果在后熟之前其呼吸率降至极小值，当后熟开始时呼吸作用大幅度的增 长，并达到顶峰，然后进入水果的老化期，在老化期呼吸率又降低。如果在水果
10 腐败，用 2kGy 左右的辐射剂量即可抑制其发展。 酵母可使果汁及水果制品腐败，可用热处理与低剂量辐射结合的办法杀灭。 （四）昆虫 辐射对昆虫的效应是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)对辐射的敏感性较小，高剂量才能使成虫致 死，但成虫的性腺细胞对辐射是敏感的，因此使用低剂量可造成绝育或引起配子 在遗传上的紊乱。 辐射对昆虫总的损伤作用是致死，“击倒”（貌似死亡，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 作用都是在一定剂量水平下发生的，而在其它低剂量下，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吸。 成年前的昆虫经辐射可产生不育，辐射过的卵可以发育为幼虫，但不能发育 成蛹，照射的蛹可发育为成虫，但其成虫是不育的。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 照射 后，能阻止所有卵、幼虫和蛹发育到下一阶段。成虫甲虫不育需要 0.13~0.25kGy 剂量，而蛾需要 0.45~1.0kGy 才行。螨需要用 0.25~0.45kGy 剂量的照射才能达到 不育。 蛾、螨、甲虫 不育 0.1~0.5KGy ，致死 30~50KGy （五）寄生虫 辐射可使寄生虫不育或死亡。 猪肉中旋毛虫 不育剂量 0.12kGy 死亡 7.5 kGy。 牛肉中绦虫 致死剂量 3.0~5.0KGy。 （六）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。 研究发现 59Gy 以上的辐射的将使马铃薯和洋葱的核酸合成显著减弱，并改 变其组成，引起分解。 土豆、洋葱辐射可抑制发芽，0.04~0.08kGy，常温下贮存达到一年。 2 调节呼吸和后熟 水果在后熟之前其呼吸率降至极小值，当后熟开始时呼吸作用大幅度的增 长，并达到顶峰，然后进入水果的老化期，在老化期呼吸率又降低。如果在水果