水产品保鲜技术(诚毅)--第六章 辐射杀菌保鲜 - 副本

10:471水产品保鲜技术郝更新[e-mail]10:472第六章辐射杀菌保鲜水产品辐射保鲜技术诞生于20世纪中叶，1950年美国科学家Nickerson等以150万伦琴能量的60Co对鲭鱼进行辐射保鲜的报道，开创了水产品辐射保鲜研究和应用的先河。经过长期的实践检验，辐照保鲜技术优势逐渐显现出来。10:473该技术主要有以下几大优点：①处理过程中产生的热量极少，可以忽略不计，能最大限度保存原料的品质特性，即使在冷冻状态下也能进行处理，是一种“冷”灭菌法。②放射线的穿透力强，可以均匀、连续、大批量处理食品，与其他方法相比，辐照过程可更精确地控制。③处理后的食品无添加剂等化学成分加入。10:474优点：④可对已包装好或堆放的原料进行杀菌处理，方法方便快捷。⑤能源消耗低，经济效益高。据IAEA（国际原子能机构）报告，冷藏食品能耗为324MJ/t，巴氏加热消毒能耗为828MJ/t,高温加热杀菌能耗为1080MJ/t,辐照杀菌能耗为22.68MJ/t，而辐照巴氏消毒能耗仅为2.74MJ/t。⑥辐照杀菌是一种物理方法，它是在产品完成最终包装后进行的，没有再污染的可能，卫生安全性高，不存在化学毒物残留和环境污染问题。10:475对新鲜水产品来讲，通过辐照处理，可以处长其质量稳定期，这不仅给零售市场延长了可销售时间，而且可以通过向距离遥远的其他地区输送高品质的鲜活品种而扩大了销售市场，增加了水产品的附加值。对于一些干制品、腌渍制品、罐头制品和冻藏品来讲，它们在加工过程中极易被各种致病微生物污染，而辐射处理同样可以杀死这些致病微生物，从而提高这类制品的质量。10:476一、辐照杀菌机理辐照杀菌是采用放射性同位素(60Co或137Cs)发出的γ射线，或电子加速器产生的电子束（能量不大于l0MeV),或X射线（能量不大于5MeV)对食品进行辐照，杀灭食品中的病原微生物及其他腐败细菌或抑制某些食品中的生物活性和生理过程，从而达到食品保藏或保鲜的目的。10:477辐照对微生物活细胞的影响有直接影响和间接影响两种。直接影响：活细胞中的生物分子直接受到放射性粒子轰击而吸收辐射能量并导致机体损伤的作用过程，其中DNA分子影响最大，DNA受射线照射后，构成DNA分子的碱基发生分解或氢键断裂的现象，而且糖和磷酸的结合部即主链断裂，进而使酶遭到破坏，或使细胞内的胶体物质状态发生变化。间接影响：指电离辐射与机体中的水分子作用，产生氢原子、经自由基、水合电子等活性粒子，这些活性粒子再与生物分子如蛋白质、核酸、酶等作用，导致生物体的功能代谢与结构发生变化而遭受损伤。10:478二、γ射线辐照装置1.γ射线辐照装置概述典型的γ辐照装置的主体是带有很厚水泥墙的辐照室，它主要由辐射源升降系统和产品传输系统组成，按工艺规范进行产品辐照。通过迷道把辐照室和产品装卸大厅相连通。辐照室中间有一个深水井，安装了可升降的辐射源架，在停止辐照时辐照源降至井中安全的储源位置。辐照时装载产品的辐照箱围绕源架移动，得到均匀的辐照。辐照室混凝土屏蔽墙的厚度取决于放射性核素类型、设计装载的最大辐照源活度和屏蔽材料的密度。10:479目前使用的γ辐照装置基本上都是固定源室湿法储源型γ射线辐照装置。这类装置还可以进一步按辐射源类型分为60Co或137Csγ射线辐照装置；按辐射源排列方式分为圆筒源、单栅板源和双栅板源γ射线辐照装置；按辐照方式分为动态步进、静态辐照、动态连续及产品流动型γ射线辐照装置等。目前的辐照方式实际上只有动态步进和静态分批两种，前者采用产品辐照箱传输系统，产品辐照与进出辐照室时辐射源始终处于辐照位置；而后者在产品采用人工进出辐照室，产品堆码、翻转时，辐射源必须降到储藏位置。10:47102.γ辐射装置的主要组成(l)γ辐射源辐射加工用60Coγ辐射源采用双层不锈钢包壳密封。(2)源升降系统①源架是装载和布置、排列辐射源以形成特定辐射场的专用设备，一般用不锈钢材料制造。对源架的基本要求为：源棒装卸方便易行，盛载安全可靠，保证源不受机械损伤，进出水面排水通畅。为了保护源架的安全，源架周围应设置防止货物碰撞的保护网；②源升降机是牵引源架使之在井下储存位置和井上工作位置之间做升降运动的机械设备。驱动系统应有过力矩保护；源架应准确定位，设有源位置显示、源架迫降装置、断电自动降源，并建立以升降源为中心的安全连锁。10:4711(3)辐照室①屏蔽体为保护公众和工作人员的安全必须对核辐射进行屏蔽，将辐射强度降到国家规定的允许水平。辐照室周围大都采用足够厚度的钢筋混凝土作为屏蔽体。②迷道辐照室与产品出入口通常采用迷宫式设计进行连接，某些装置还设有工作人员专用迷道。在设计最大装源容量下，要计算射线经迷道的三次以上的散射后，迷道出口处的剂量不超过规定。③储源水井辐照室内设一深度足以用水可以屏蔽辐射的水井，水井不允许地下水渗入，也不允许井水向井外地层泄漏。要做好防渗和防沉降措施，辐射源可以安全地储存并进行倒装源操作。10:4712(4)产品传输系统①过源机械系统产品辐照箱在辐照室内围绕源运行的传输机械设备称为过源机械系统。通常采用有气缸推动转运箱的辊道输送系统或单轨悬挂输送系统及积放式悬挂输送系统。②迷道输送系统将产品辐照箱从装卸车间向辐照室转运时通过迷道的输送机械。③装卸料操作机械在装卸车间将需要辐照的产品装至辐照箱上，并将已辐照过的产品从辐照箱上卸下的机械设备。10:4713(5)剂量测量系统①辐射安全监测辐照装置应设有固定式γ射线剂量监测设备，用于监测辐射源处于储存或工作状态，以灯光和音响形式显示。同时设有储源井水位监测报警设备，另配备个人剂量计、剂量报警仪及防护剂量巡测仪。②工艺剂量监测辐照装置应配备工艺剂量实验室，培训专职的剂量测试人员，建立准确、可靠的剂量测量系统，用于监测辐照场和产品的剂量分布与剂量限值。(6)通风系统辐照装置必须设置通风系统，使辐照室保持负压，不会把辐射空气产生一的有害气体外泄至工作区，并能在停止辐照几分钟内，将辐照室内臭氧等有害气体降至国家规定的允许工作人员进入的水平。10:4714(7)安全连锁控制系统(8)水处理系统湿法储源辐照装置为减轻对不锈钢源棒的腐蚀，要求储源井水具有良好的电导率，pH值为5.5～8.5。工业规模γ辐照装置应设水处理系统。水处理系统应采用离子交换树脂。(9)观察系统在正常运行中或发生事故时，为了能直观观察辐照室内、迷道出入口或产品装卸的情况，应设置电视观察系统或反光镜观察系统。10:47153.γ辐照装置类型简介(1)静态辐照装置这类辐照装置的辐射源形式多为圆筒源和单板源，一般源强度不太大，通常采用水井储源方式。被辐照产品放置辐射源周围的等剂量线上，注意产品不要离源太近。当产品高度超过源高时，可以源高中心为界，每摞产品分上下两个单元，面向源垂直上下整体翻转180°,把低剂量位置翻至高剂量区，辐照相同时间。10:4716(2)动态辐照装置①单板六通道步进辐照装置10:4717②双板五通道步进辐照装置10:4718三、辐照工艺流程原材料或半产品食品预处理(包装)和质量检查(微生物、感官品质等)工艺剂量设定运行参数设定辐照处理运行参数监测辐照产品微生物抽检、辐照质量检查、辐照产品标记产品库存控制和出库10:4719四、辐照效果的影响因素（一）辐照剂量剂量的大小直接影响辐照的作用，剂量大，杀菌效果好。研究表明，在0.1～1kGy的剂量范围内，可抑制微生物的生长和繁殖，提高食品的保质期；5～l0kGy的剂量范围内，可杀灭某些非芽抱致病菌（如沙门氏菌、大肠杆菌和葡萄球菌等）；10～50kGy的剂量范围内，可杀死除芽抱以外的所有微生物。1Gy=1J/kg1Gy的吸收剂量等于1kg受照物吸收1J的辐射能量。10:4720但剂量过大，则必须考虑辐照对蛋白质分子结构、脂肪、糖类和维生素等的影响。值得注意的是，动物性食品的变质还与自身组织酶的含量有密切的关系，即使70kGy的辐照剂量，也只能使25%～50％的组织酶灭活。由于辐照保鲜技术是一种冷处理技术，不产生高温，因此，为保证辐照效果对某些动物性食品在辐照前应先进行加热处理，以灭活组织酶。为了保证产品质量，通常应根据食品种类及处理指标将剂量限制在一个合适范围内。10:4721（二）微生物因素1.生活史e.g.病毒＞芽孢＞细菌＞霉菌2.G＋＞G－原因：细胞壁不同3.亚型原因：组成和代谢方式不同4.生长期e.g.延迟期＞对数期10:4722(三)食品基质微生物所处的基质条件不同可影响微生物对辐照的抵抗力。不同基质造成同一菌株D10值差异的主要原因是不同的基质对微生物提供的保护作用不同。在食品体系中含有大量的巯基、氨基酸、磷脂类等保护微生物的物质，辐照产生的一级、二级辐照产物会首先与这些有机物发生反应，生成对微生物无抑制作用的终产物，故最终减弱了辐照对微生物的杀灭作用。10:4723(四)包装的气体状态氧的存在更有利于辐照杀灭微生物，其原因是氧的存在有利于过氧化物的形成。但是氧的存在又有利于需氧型微生物的复苏繁殖，而且有氧存在的条件下，辐照剂量超过1kGy时，食品就可能出现轻微的辐照臭。细菌在N2中比在空气和CO2两种气体中对辐照有较强的抗力。10:4724目前常用的食品包装有：普通包装真空包装调节气体包装(MAP)10:4725(五)温度低温下的辐射可以阻止或减缓辐射分解，有效防止辐照异味及口味变化，减少营养失，提高辐照食品的品质。虽然辐照温度对辐照杀灭微生物作用的影响依菌种而异，但在一定的温度范围内，随温度的增加，微生物对辐照的敏感性增强。低温增加微生物对辐照的抵抗力的主要原因是：低温状态下基质体系中经辐照而产生对微生物有杀伤作用的自由离子(主要是OH-)的生成减少。10:4726五、辐照对水产品品质的影响(一)辐照对水产品营养成分的影响1.辐照对蛋白质和氨基酸的影响蛋白质分子经辐照后会使某些蛋白质中的二硫键、氢键、盐键和醚键等断裂，从而蛋白质的三级结构和二级结构遭到破坏，导致蛋白质变性，同时辐照也会使蛋白质的一级结构发生变化，有些蛋白质中的部分氨基酸可能发生脱氨基作用、脱羧基作用以及氧化作用，部分蛋白质还会发生交联或裂解作用。由于一定范围的低剂量辐照对蛋白水解酶有活化作用，而辐照后蛋白水解酶活性的增加可以导致辐照后氨基酸含量增加。由于水产品的辐照剂量一般在10kGy以内，因此可以认为辐照对水产品的蛋白质和氨基酸营养没有明显影响。10:47272.辐照对脂类的影响辐射对脂肪的直接作用是产生阳离子自由基和激发态的分子。脂肪的辐射降解过程中发生离子化、正电荷向双键和羧基转移，产生化学键的断裂，形成辐射降解产物。鱼类含有较高的不饱和脂肪酸，因此相对来说对辐照比较敏感。辐照对脂肪的氧化作用可以用硫代巴比妥酸反应物值（TBA值）来评估，有氧条件有利于脂肪的氧化。水产品中蛋白质与碳水化合物的交叉保护作用可以减少水产品中脂肪的氧化，低温条件辐照也可以减少脂肪的氧化。10:4728根据印度的一份研究报告，印度鲭鱼和白鲳鱼表面的鱼皮和肌肉经5kGy辐后，对照和处理的TBA值均增加，特别是印度蜻鱼肉中TBA值增加更为明显，但鲭鱼肉的TBA值在保藏的后期下降；白鲳鱼皮中的TBA值在保藏期间增加，出现辐照诱导脂肪的氧化，在冰块中储藏期间的TBA值增加，但鲭鱼皮没有出现类似的变化。辐照不影响印度蜻鱼中三酰甘油的水解，辐照和没有辐照的印度鲭鱼中均出现三酞甘油含量的下降，同时在保存期间游离脂肪酸含量增加。真空包装的鲱鱼片即使是经过50kGy的辐照，对不饱和脂肪酸的比例也没有影响。10:4729总的看来，尽管不同水产品的脂肪含量不同，但与红肉等动物产品相比，水产品总脂肪的含量是比较低的，加上新鲜水产品的辐照通常在冷冻或冷藏条件下进行，在辐照工艺规范的范围内，辐照对必需脂肪酸和脂肪含量的影响很小或没有影响。对鱼油进行辐照的结果表明，只有较大剂量(100kGy以上)辐照时，其物理性质，如熔点、折射率、介电常数、黏度和密度才发生显著变化。10:47303.辐照对碳水化合物的影响碳水化合物分子经辐照后相对比较稳定，只在大剂