食品辐照工艺及其应用

1. 食品辐照及其应用 食品辐照是40年代以后发展起来的新工艺，主要用于食品杀菌防腐、防治仓虫、抑制生芽，也有用于食品改性促熟的。理论上凡波长在200nm以下的电磁波均可用于辐照，但从对食品的穿透力和费用等实用方面考虑，主要用Co60和Cs137产生的γ射线以及电子加速器产生的10兆电子伏(Mev)以下的电子束。食品辐照优于其他保藏工艺之处在于：辐照食品温度基本不上升，可保留较多营养素而有冷灭菌之称；食品可在严密包装后辐照，对竹木纸、人造纤维、塑料薄膜、玻璃、金属等包装材料无不适用，因而既可成批连续辐照，操作方便，又无后污染之虞；常用的Co60是原子反应堆副产品，利用其不断蜕变放出的Y射线辐照，所以一次性投资后，经常费用较少，也无额外能源消耗。辐照所用剂量以被辐照物吸收能量计。1980年以后国际上统一规定，每kg辐照物吸收辐照能1J(焦耳)称为1Gy(戈瑞)。1Gy的1000倍和100万倍，分别称为kGy(千戈瑞)和MGy(兆戈瑞)。在此以前辐照(吸收)剂量曾以rad(拉德)表示，lGy＝100rad。食品辐照杀菌因目的与剂量不同，国际原子能机构(IAEA)统一规定为三种：剂量在5kGy以下称辐照防腐，以杀死部分腐败菌，延长保存期限为目的；剂量在5一10Gy称为辐照消毒，以消除无芽胞致病菌为目的；剂量达10一50kGy，称辐照灭菌，目的是用此较高剂量杀灭物料中一切微生物。

2．食品辐照工艺设备简介 由于辐照所用γ—射线与电子束穿透力很强，所以须将Co60或Cs137装在能完全遮断辐照射线的铅函中，下到井里，用机械卷扬装置升降。用时将辐照源提升到地面，将包装好的食品预先摆在辐照源所在地面周围，进行机械回转，翻倒，以保证均匀辐照。达到预定剂量后，将辐照源送到井下，盖好铅函，备下次使用。辐照后的食品即可运走。为保证环境周围人员安全，辐照场所周围要建造厚达1m以上的钢筋水泥围墙，隔断射线。操作人员要在安全地点遥控操作。大量食品辐照，运入运出是限制辐照工艺应用的重要因素。辐照单位要取得卫生许可证，确保辐照效能和安全，辐照工艺要有准确记录。按照1980年国际原子能机构的结论，辐照剂量不超过10kGy是安全的。

3．辐照与食品质量 经过迄今40余年的研究，认为辐照对食品发生两阶段变化。首先使物质形成离子、激发态分子或分子碎片，称为初级辐照；其次使初级辐照产物相互作用，生成新的化合物，称为次级辐照。例如经辐照之后，氧可形成臭氧，氮可形成氮氧化物，水可形成水合电子以及氢氧基和氢基等自由基，使食物中有机物发生一系列复杂产物及氢和过氧化氢等。但迄今为止，关于辐照对食品的营养与食品卫生方面的结论性意见可归纳为①营养素的损失与其他保藏方法类似；②辐照食品在常规剂量下不产生感生射线；③未发现辐照食品产生任何毒性物质，10kGy以下剂量辐照的食品，经动物试验与人体试食观察结果都是安全的；④10kGy以上剂量辐照，食品可产生感官性质变化，出现所谓辐照臭，例如肉变砖红色，有不快气味，10kGy辐照异味明显，15kGy辐照者人类便不能食用。但如冷冻(-35一-40℃)或加抗坏血酸，可因缓解了自由基的作用，而有明显改善。

4。杀菌剂量及辐照保藏 辐照杀菌所需剂量因细菌种类和环境条件而不同，一般以杀灭原菌量90％的D值(见前)表示，常用3—4D、5—6D不等，最高剂量用12D。食品中几种常见微生物D值如表9—2。

一般生物体结构越复杂各种生物的致死剂量越小，即生物越高级对辐照越敏感。例如辐照致死剂量(kGy)：人与高等动物0．005-0．01，昆虫0．01—1．0，无芽胞细菌0．5—10，有芽胞细菌10—50，病毒10—200。此外，对马铃薯抑芽国外多用0．15kGy，洋葱抑芽0．05-0．15kGy，谷物防虫0．2-0．75kGy，水果防霉2—3kGy，包装鸡肉0℃时0．5—1kGy可保存21天，包装猪牛羊肉6-8kGy。我国食品卫生标准规定8种食品可以辐照保藏，其允许剂量分别为(kGy)：大蒜0.l、花生仁0．4、鲜贮蘑菇1．0、马铃薯0．2、大米0．45、洋葱0．15、苹果10Mev和香肠10Mev均在国际公认的(1980年11月WHO／IAEA／FAO联合结论)毒理、杀菌和营养素保存上安全适宜剂量以下。

表9—2 杀灭几种食品常见微生物的D值

微生物 基质 D值(kGy)

A型肉毒梭菌 食品 4．0

B型肉毒梭菌 缓冲液 3．3

产芽胞杆菌 缓冲液 3．1

韦氏杆菌 肉 2．1—2．4

E型肉毒梭菌 肉汁 2．0

枯草杆菌 缓冲液 2．0-2．5

鼠伤寒沙门氏菌 冰蛋(缓冲液有氧) 0．7(0．2)

米曲霉 缓冲液 0．43

大肠杆菌 肉汁 0．2

假单胞菌属 缓冲液(有氧) 0．04