第七章--食品辐照保藏技术

现代教育技术教程模块一走进教育技术阜阳师范学院信工食品系王振杰交流经验互相学习共同进步第七章食物辐照保藏技术2第七章食品辐照保藏技术第一节概述第二节辐照对食品成分的影响第三节辐照技术在食品保藏中的应用第一节概述1、概念：辐照保藏技术是利用射线照射食品，对食品进行灭菌、杀虫，或抑制鲜活食品的生命活动，从而达到防霉、防腐、延长食品货架期目的的保藏方法。第一节概述辐射是能量传递的一种方式，在电磁波谱中，据能量或波长的大小将电磁波分成无线电波、微波、红外、可见光、紫外线、χ和γ射线。据辐射的作用形式分两种类型：非电离辐射：波长长，能量小，如波长大于可见光的、微波、红外线等，仅能使物质分子产生振动而产生热，起加热杀菌的作用。电离辐射：波长小于可见光的紫外线、X射线和γ射线，能使有机物分子激发和电离两种作用，不产热量却能杀菌。冷杀菌第一节概述第一节概述电离放射线：紫外线、X射线和γ射线等，能使有机物分子激发和电离，这种能使物质产生电离和激发作用的放射线称为电离放射线。冷杀菌：利用电离放射线进行食品杀菌的方法，称为冷杀菌，又称为辐射杀菌或辐照杀菌。第一节概述辐照杀菌的优点：①杀灭菌效果好，可按目的进行剂量调整。②低剂量(0.5Mrad，兆拉德)照射的食品感官上没变化。③高剂量(＞1Mrad)辐照，食品中的化学变化也很小。杀菌时食品温度不升高，不会引起色、香、味的变化。④没有外加非食品物质的残留，不会留下任何残留物。⑤射线穿透性强，能瞬间、均一地到达内部杀灭病菌和害虫。⑥节省能源，加工效率高。整个工序可连续化、自动化。装置投产后可日夜连续作用。⑦处理方法简便，固体、液体、干货还是鲜货、大包、小包的、肉类、水果、蔬菜、谷物、水产食品均可。第一节概述辐照杀菌的缺点：①杀菌剂量不同有时酶不能完全失活。②化学变化虽然很微量，但食品有可能产生不好的感官性变化。不适用所有食品。③对微生物的致死剂量对人是相当大的，操作人员的防护必须采取万全之策，遮蔽放射源，对作业区域和作业人员进行监护。第一节概述万物皆辐射。mda-gi4s3qeffg1a1zq9.mp4第一节概述二、国内外食品辐照技术的应用国外：1895年伦琴发现X-射线。1896年Mink就提出X-射线的杀菌作用。1898年人们开始了电离射线对微生物的致死作用研究。1916年瑞典首次对草莓进行辐照处理开始了辐照保藏食品的先河。第一节概述1921年美国申请了第一份食品辐照保鲜技术的专利。1957年德国首先开始食品辐照杀菌的商业运转，主要用于香肠的香料进行消毒。围绕辐照杀菌的有效性、安全性，经济性等问题以美国为中心展开了研究。第一步是利用低剂量的辐照达到了抑制马铃薯发芽的目的。第一节概述1958年前苏联和1964年美国等先后准许了该技术用于食品工业。随后将辐照技术用于小麦和小麦粉的防虫，后来发展到利用高剂量杀菌。20世纪50年代，美国开展了辐照技术在肉制品中的应用研究。1963年允许辐照培根，培根即腌烤五花肉。1966年由于以火腿的实验数据产生的质疑，随即取消了对培根、火腿类肉制品的照射许可。第一节概述1971年开始了肉类食品更全面的安全性实验。日本自20世纪50年代后期开始农产品、水产品、酿造食品、肉类等研究，20世纪60年代后期主要研究了防止马铃薯和圆葱的发芽，米和小麦的杀虫，1972年批准了辐照技术可以用于马铃薯防止其发芽。第一节概述国际原子能组织(IEAE)、联合国粮农组织(FAO)、世界卫生组织(WHO)在1980年10月27日举行的第四次专门委员会议上作出结论：用10kGy(1Mrad)以下的最大平均剂量照射食品，在毒理学、营养学及微生物学上没有问题，而且今后无须再对此剂量辐照的各种食品进行毒理实验。注明：1Gy=100rad1rad=0.01Gy第一节概述我国的辐照食品发展情况：自20世纪50年代开展了辐照食品的生产工艺、卫生安全、辐照装置、剂量检测及卫生标准等食品辐照技术方面的研究。20世纪80年代建起了60Co辐照装置150多座。1984年11月国家卫生部批准颁布了马铃薯、洋葱、大蒜、花生、蘑菇、香肠7种辐照食品的卫生标准。20世纪90年代，又有20多种食品标准获得了通过批准。在设备上，建立了多座辐射设施。第一节概述第七章食品辐照保藏技术第一节概述第二节辐照对食品成分的影响第三节辐照技术在食品保藏中的应用第二节辐照对食品成分的影响1.食品辐照杀菌的基本原理2.食品辐照的化学效应3.食品辐照的生物学效应第二节辐照对食品成分的影响1.食品辐照杀菌的基本原理原理：用一定剂量的射线或电子加速器产生的电子流辐照食品，通过直接或间接的作用引起微生物细胞的DNA、蛋白质、脂类等有机分子中化学键的断裂，主要是DNA链的断裂、蛋白质与DNA分子交联、DNA序列中碱基的改变，导致微生物死亡，使食品保鲜、防腐、延长保存期，从而保证食品的卫生、安全。第二节辐照对食品成分的影响射线：放射性衰变过程中，不稳定的核自发地放出带电或不带电的粒子，称为射线。mda-heeu8439kqpp6hm9.mp4核衰变的5种方式：α、β、β+、γ衰变和电子俘获。伴随衰变产生α射线、β+射线、β－射线及γ射线。第二节辐照对食品成分的影响第二节辐照对食品成分的影响γ射线电离能力比α.β小，穿透能力比α.β大。波长短，能量高，能使被辐射的物质电离，穿透能力极强，是原子核内所发出的电磁波，天然核素是γ射线主要来源，能穿透人体造成危害。α射线是放射性物质放出的α粒子流，可由多种放射性物质发射出来。电离能力很强，穿透能力很小；一张纸就能阻挡。β射线是由放射性原子核发出的电子流。一些β射线能穿透皮肤，引起放射性伤害，进入体内危害更大。电离能力比α射线小，穿透能力比α射线大。X射线电离能力小，穿透力高，但小于γ射线。波长短,频率高。是带电粒子与物质交互作用产生的高能光量子。成千上万台X射线机用于医学和工业上，也被用于癌症治疗中破坏癌细胞。X射线是人造辐射的最大来源，对人体有一定伤害。第二节辐照对食品成分的影响2、食品辐照的化学效应电离辐照使食品成分产生的变化有：初级辐射(或直接效应)：辐照使物质形成离子、激发态分子或分子碎片的现象。次级辐射(或间接效应)：由初级辐射的产物相互作用，形成与原物质成分不同的化合物，是由次级辐射引起的化学效果。初级辐射无特殊条件，次级辐射与温度、水分、含氧等有关。第二节辐照对食品成分的影响影响次级辐射的因素：氧气：经辐照产生臭氧，氮气与氧气混合后辐照形成氮的氧化物，溶于水形成硝酸。臭氧和氮的氧化物足以使食品产生化学反应。水分子：水接受射线被激活，最后产物是过氧化氢，形成机制复杂。激活的水分子和食品中的其它成分发生反应，中间产物和其他有机分子反应，特别是在稀溶液中或含水的食品中，氧化还原反应大多是由于水被辐照产生了间接反应而引起的。第二节辐照对食品成分的影响氨基酸：干燥状态的氨基酸脱氨基作用产生氨，氨基酸水溶液因水分子的存在产生辐照的间接效应，具环状结构的可能在环上断裂，有的氨基酸可能产生形成胺类、二氧化碳、脂类、酸类等。氨基酸的种类不同，放射线的剂量不同、有无氧气和水分，分解产物不同，含硫氨基酸对放射线的敏感性强。第二节辐照对食品成分的影响蛋白质：产生的变性只是很少的一部分，但这微小的变化影响了食品的品质。如肉类食品长期保存需1Mrad(10kGy)以上的高剂量照射，产生挥发性的甲硫醇、链状烷烃、链状烯烃等。挥发性物质低温时浓度低，随辐照剂量增加和温度上升，挥发性成分增多，产品风味降低。但辐照肉未发现氨基酸组成发生变化，即并未引起肉蛋白质的营养损失，但肉会因放射线照射而褐变。为使辐照肉不产生异味最好在冻结温度下照射。第二节辐照对食品成分的影响酶：复杂食品体系中的酶易被保护起来，钝化时需要相当大的辐照剂量。无氧时干燥的酶照射后易失活。酶对放射线敏感性因受温度、pH、含氧量而异，提高温度会增加酶对辐射的敏感度。有时由于蛋白质降解，使酶活性中心暴露出来，反而致使酶反应更有利。酶会因－SH基的存在增加对辐照的敏感性。第二节辐照对食品成分的影响糖类：放射线照射低分子糖类时会发生褐变，还原性及吸收光谱均发生变化。单糖辐照时产生糖酮酸、H2、CO、CO2、CH4等。淀粉、纤维素辐照产生葡萄糖、麦芽糖、糊精。果胶质解聚使组织变软，动物组织中的糖原因辐照而断裂成小分子。一般来说，食品中的糖类相当稳定，只有大剂量照射下才引起氧化和分解。在食品辐射保藏的剂量下，引起的物质性质变化极小。第二节辐照对食品成分的影响脂类：辐照促使脂类的自动氧化，有氧存在自动氧化加剧，促进游离基、氢过氧化物、醛、酮等生成。脂肪酸和天然油脂在5Mrad以下剂量照射，品质变化极少；但照射后产生的异味对食品的感官品质有很大的影响，如牛奶产生蜡烛味，鱼产生异臭。放射剂量、温度、氧、脂肪组成、氧化促进剂、抗氧化剂均影响自动氧化过程。饱和脂肪稳定，不饱和脂肪容易发生氧化。第二节辐照对食品成分的影响维生素:水溶性维生素以VC的辐射敏感性最强，VC与水辐照分解的自由基发生反应。其他水溶性维生素如VB1、VB2、泛酸、VB6、叶酸对辐照也敏感，VB5对辐射很不敏感，较稳定。维生素在食品中比在单纯溶液中稳定。脂溶性维生素对辐射均很敏感，尤其是维生素E、维生素K的放射线敏感性更高。对放射线不稳定的维生素在光、热、氧气等因素的作用下均易分解。第二节辐照对食品成分的影响3、食品辐照的生物学效应食品辐照的生物学效应：指辐射对生物体如微生物、昆虫、寄生虫、植物等的影响，与生物体内的化学变化有关，分两类：直接效应：生物接受辐射后本身发生的反应，使生物死亡。间接效应：水分子被激活和电离后成为游离基，起氧化还原反应作用，这些激活的水分子与生物内的生理活性物质作用，而使细胞生理机能受到影响。第二节辐照对食品成分的影响病毒：是最小的生活实体，寄生在食品中，如脊髓灰白质病毒、肝炎病毒、口蹄疫病毒。只有使用高达3Mrad(30KGy)的剂量才能抑制，但过量的照射对食品质量有影响，若采用加热与辐照并用低剂量便可抑止病毒的活动。第二节辐照对食品成分的影响细菌：细菌细胞一旦接触电子射线或γ射线照射，具生物活性的溶质和水分子激发或电离，产生各种化学变化使细胞死亡。即电离辐照的直接或间接效应使微生物致死，但辐照不能除去毒素。第二节辐照对食品成分的影响昆虫：辐照导致昆虫致死，昆虫细胞对辐照相当敏感，特别是幼虫，成虫的敏感性差，但成虫的性腺细胞对辐射敏感，使用低剂量可造成绝育或引起配子在遗传上的紊乱。寄生虫：辐射可使寄生虫不育或死亡。猪肉中的旋毛虫不育剂量12krad(0.12kGy)，死亡剂量为750krad(7.5kGy)，牛肉绦(tao)虫的致死量为300～500krad(3～5kGy)。第二节辐照对食品成分的影响酵母菌和霉菌：对辐射的敏感性与无芽孢细菌相同。用200krad(2kGy)左右的辐射剂量可抑制果蔬的腐烂，如应用于草莓、香蕉、苹果等。酵母菌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。第二节辐照对食品成分的影响水果：有呼吸高峰的在后熟之前呼吸率最小时辐射处理，推迟水果后熟，主要原因是辐照可干扰乙烯的合成，抑制高峰的出现延长果实的贮存期。蔬菜：马铃薯、洋葱等辐照后可抑制发芽，辐照使组织内DNA和RNA受到损伤，干扰ATP的合成，植物体生长点上的细胞不能发生分裂，抑制了植物体发芽。第七章食品辐照保藏技术第一节概述第二节辐照对食品成分的影响第三节辐照技术在食品保藏中的应用第三节辐照技术在食品保藏中的应用1.辐射源2.在食品保藏中的应用3.辐照食品的安全性4.辐照食品标识的规定5.辐照食品检测方法和检测标准6.辐照食品发展前景第三节辐照技术在食品保藏中的应用1.辐射源放射线源：60Co、137Cs：产生γ射线(人的半致死量仅为3～5Gy，面对辐照源1S对人也致命)。电子射线加速器：产生电子流射线。X射线发生装置：产生X射线。第三节辐照技术在食品保藏中的应用60Co：用于商业杀菌的放射线源，产生γ射线。自然界中不存在，是人工制备的同位素源，半衰期为5.25年，衰变后变成稳