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
辐射对脂类所产生的影响可分为以下三个方面:①整个理化性质发生变化。②受辐射感应 而发生自动氧化变化。③发生非自动氧化性的辐射分解。 辐照可促使脂类的自动氧化，当辐照时及辐照后，有氧存在时，其促进作用就更显著， 从而促使了游离基的生成，使氢过氧化物及抗氧化物质的分解反应加快，并生成醛、醛酯、 含氧酸、乙醇、酮等十多种分解产物。因此，辐射剂量、剂量率、温度、是否有氧存在、脂 肪组成、抗氧化物质等都对辐射所引起的自动氧化变化有很大的影响。 脂肪酸酯和某些天然脂肪(猪油、橄榄油)在受到5OkGy以下的剂量照射时，品质变化极 小。但是另一些脂类则成为辐照食品中异臭的发生源。如经2OkGy左右剂量辐照后，肉类会 发生风味变化；牛乳的脂肪会产生蜡烛气味；鱼的脂类因高级不饱和脂肪酸发生氧化酸败而 产生很重的异臭味等。 饱和的脂类在无氧状态下辐照时，会发生非自动氧化性分解反应，产生H2、CO、 CO2碳 氢化合物、醛和高分子化合物。不饱和脂肪酸经辐照后也会生成与饱和脂肪酸相类似的物质， 其生成的碳氢化合物为链烯烃，二烯烃，二烯烃和二聚物形成的酸。 磷脂类的辐照分解物也是碳氢化合物类、醛类和酯类。 5·维生素 维生素是食品中重要的微量营养物质。维生素对辐照的敏感性在评价辐照食品的营养价 值上是一个很重要的指标。大部分维生素对加热和辐射具有不同的反应，对辐射不稳定的维 生素在光、热、氧这三个因素中至少易受其中一个因素的影响而发生分解。 在脂溶性维生素中，维生素E的辐照敏感性最强；水溶性维生素中，维生素Bl、维生素C 对辐照最不稳定。维生素的辐射稳定性一般与辐照时食品组成、气相条件、温度及其他环境 因素有关。一般来说，食品中的维生素要比单纯溶液中的维生素稳定性强。 二、食品的辐射生物学效应 电离辐射可以引起生物有机体的组织及生理发生各种变化。当生物有机体吸收射线能以 后，将会产生一系列的生理生化反应，使新陈代谢受到影响。在较低剂量的电离辐射作用下， 引起某些蛋白质和核蛋白分子的改变，破坏新陈代谢，抑制核糖核酸和脱氧核糖核酸的代射， 使自身的生长发育和繁殖能力受到一定的危害。 同时，食品辐照的生物学效应也与生成的游离基和离子有关。当射线穿过生物有机体时， 会使其中的水和其他的物质电解，生成游离基和离子，从而影响到机体的新陈代谢过程，严 重时则杀死细胞。从食品保藏的角度来说，就是利用电离辐射的直接作用和间接作用，杀虫、 杀菌、防霉、调节生理生化反应等效应来保藏食品。 (一)微生物 辐 射 对微 生物 的作 用是 由于 DNA分 子本 身受 到损 伤而 致使 细胞 死亡 [靶学说 (target-theory)]。即电离辐射离子贯穿或贴近穿入微生物细胞的敏感部分(DNA)而使之死 亡。 间接作用学说或称弥散学说：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，但最致命的还是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 的胶体状态发生变化。与辐射的这种直接作用机制相应的间接作用即辐照靶以外的细胞内各 种物质，尤其是细胞内外大量存在的水分子所生成的游离基等引起的死亡机制。 水分子在辐射的作用下生成的氢基、氢氧基、过氧化物基以及过氧化氢等，不仅对食品 成分有影响，而且对食品微生物也有很大的影响。 辐射杀菌效应在很大程度上取决于材料受轰击的电离粒子的数目，以及被照射材料中受 到轰击的“靶子”的数目和大小。 (二)昆虫
辐射对脂类所产生的影响可分为以下三个方面:①整个理化性质发生变化。②受辐射感应 而发生自动氧化变化。③发生非自动氧化性的辐射分解。 辐照可促使脂类的自动氧化，当辐照时及辐照后，有氧存在时，其促进作用就更显著， 从而促使了游离基的生成，使氢过氧化物及抗氧化物质的分解反应加快，并生成醛、醛酯、 含氧酸、乙醇、酮等十多种分解产物。因此，辐射剂量、剂量率、温度、是否有氧存在、脂 肪组成、抗氧化物质等都对辐射所引起的自动氧化变化有很大的影响。 脂肪酸酯和某些天然脂肪(猪油、橄榄油)在受到5OkGy以下的剂量照射时，品质变化极 小。但是另一些脂类则成为辐照食品中异臭的发生源。如经2OkGy左右剂量辐照后，肉类会 发生风味变化；牛乳的脂肪会产生蜡烛气味；鱼的脂类因高级不饱和脂肪酸发生氧化酸败而 产生很重的异臭味等。 饱和的脂类在无氧状态下辐照时，会发生非自动氧化性分解反应，产生H2、CO、 CO2碳 氢化合物、醛和高分子化合物。不饱和脂肪酸经辐照后也会生成与饱和脂肪酸相类似的物质， 其生成的碳氢化合物为链烯烃，二烯烃，二烯烃和二聚物形成的酸。 磷脂类的辐照分解物也是碳氢化合物类、醛类和酯类。 5·维生素 维生素是食品中重要的微量营养物质。维生素对辐照的敏感性在评价辐照食品的营养价 值上是一个很重要的指标。大部分维生素对加热和辐射具有不同的反应，对辐射不稳定的维 生素在光、热、氧这三个因素中至少易受其中一个因素的影响而发生分解。 在脂溶性维生素中，维生素E的辐照敏感性最强；水溶性维生素中，维生素Bl、维生素C 对辐照最不稳定。维生素的辐射稳定性一般与辐照时食品组成、气相条件、温度及其他环境 因素有关。一般来说，食品中的维生素要比单纯溶液中的维生素稳定性强。 二、食品的辐射生物学效应 电离辐射可以引起生物有机体的组织及生理发生各种变化。当生物有机体吸收射线能以 后，将会产生一系列的生理生化反应，使新陈代谢受到影响。在较低剂量的电离辐射作用下， 引起某些蛋白质和核蛋白分子的改变，破坏新陈代谢，抑制核糖核酸和脱氧核糖核酸的代射， 使自身的生长发育和繁殖能力受到一定的危害。 同时，食品辐照的生物学效应也与生成的游离基和离子有关。当射线穿过生物有机体时， 会使其中的水和其他的物质电解，生成游离基和离子，从而影响到机体的新陈代谢过程，严 重时则杀死细胞。从食品保藏的角度来说，就是利用电离辐射的直接作用和间接作用，杀虫、 杀菌、防霉、调节生理生化反应等效应来保藏食品。 (一)微生物 辐 射 对微 生物 的作 用是 由于 DNA分 子本 身受 到损 伤而 致使 细胞 死亡 [靶学说 (target-theory)]。即电离辐射离子贯穿或贴近穿入微生物细胞的敏感部分(DNA)而使之死 亡。 间接作用学说或称弥散学说：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，但最致命的还是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 的胶体状态发生变化。与辐射的这种直接作用机制相应的间接作用即辐照靶以外的细胞内各 种物质，尤其是细胞内外大量存在的水分子所生成的游离基等引起的死亡机制。 水分子在辐射的作用下生成的氢基、氢氧基、过氧化物基以及过氧化氢等，不仅对食品 成分有影响，而且对食品微生物也有很大的影响。 辐射杀菌效应在很大程度上取决于材料受轰击的电离粒子的数目，以及被照射材料中受 到轰击的“靶子”的数目和大小。 (二)昆虫
昆虫的细胞对辐射相当敏感，特别是幼虫的细胞。成虫的细胞敏感性较差，但性腺细胞 对辐射很敏感。因此，使用较高的剂量对各种害虫及其各个虫期的虫都有很好的致死效果， 而较低的剂量则能引起害虫生理发生变化，产生不育现象。 1·立即致死 害虫受到射线照射后立即死亡所需要的剂量为立即致死量。立即致死剂量往往很大，一 般要在几千戈瑞才有效。这种剂量具有杀虫迅速的优点，但费用很高。 2·缓期致死 害虫受到射线照射后要经过一个星期以上的潜伏期才能大量死亡所需的剂量为缓期致 死剂量。缓期致死剂量一般在几十戈瑞到几百戈瑞。35Gy可作为防治常见鞘翅目储粮害虫的 有效致死剂量。 3·不孕 害虫受到射线照射后，丧失生殖能力，产生不孕现象所需的剂量为不孕剂量。这种剂量 一般在8OGy以下。用不孕剂量不仅可以降低照射费用，而且可以避免高剂量照射对食品引起 的不良影响。 (三)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，推迟蘑菇破膜 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 2·调节呼吸和后熟 跃变型果实经适当剂量照射后，一般都表现出后熟被抑制、呼吸跃变后延、叶绿素分解 减慢等现象。番茄、青椒、黄瓜、阳梨和一些热带水果都有这种表现。一般可以用修复反应 来解释辐射抑制后熟的作用，认为生物体要从辐射造成的伤害中恢复过来，需经过一个修复 时期，后熟作用就被延迟了。非跃变型果实的反应则不同，如柑橘类和涩柿，看不到辐照的 修复反应，反而会有促进成熟的现象，如绿色柠檬和早熟蜜橘辐照后加速了黄化，辐照促进 涩柿脱涩、软化等。 3·辐射与乙烯代谢 不论是跃变型或非跃变型果实，镐射都会对乙烯的产量有瞬时性的促进，从而使呼吸加强（释 放的CO2增多)。增长的程度因果实的种类、成熟度和辐射剂量而异。辐射剂量较低，乙烯的 生成量再次上升，达到顶峰后又下降。乙烯的变化与呼吸的变化基本是吻合的。高剂量辐射 后，乙烯不再生成，呼吸也表现出紊乱。对于绿熟番茄和青梅也见到相类似的情况。这些表 明跃变型果实经适当剂量辐照后，会抑制内源乙烯的产生，显然这与辐射抑制后熟也密切相 关。 4·辐射与组织褐变 组织褐变是辐射伤害最明显、最早表现的症状，也是其他诸如机械伤害、冷害、病虫害 等许多伤害的共同症状。作为辐射损伤，即使在低照射量范围(50一400kGy)，褐变程度也随 剂量而增高，并因植物品种、产地、成熟度等的不同而不同研究发现，绿熟番茄由辐射引起 或加重的褐变呈斑块状并带凹陷不平的“虎皮病”红棕色斑点或黑褐色斑点。这些褐变在辐 剂量42Gy时，6d就相当明显；840Gy以上l2d内全部果实都会发病。他们还发现辐射使蒜的轻 微压痕在数日内变得清晰可见。 植物活组织的褐变大都是酶褐变，是酚类物质在氧化酶催化下的结果。辐射引起的褐变 也是如此。马铃薯辐照后组织内部二酚增多，多酚氧化酶或过氧化物酶活性增强。这种酚类 物质的异常积累被认为是生物合成系统活化所致
昆虫的细胞对辐射相当敏感，特别是幼虫的细胞。成虫的细胞敏感性较差，但性腺细胞 对辐射很敏感。因此，使用较高的剂量对各种害虫及其各个虫期的虫都有很好的致死效果， 而较低的剂量则能引起害虫生理发生变化，产生不育现象。 1·立即致死 害虫受到射线照射后立即死亡所需要的剂量为立即致死量。立即致死剂量往往很大，一 般要在几千戈瑞才有效。这种剂量具有杀虫迅速的优点，但费用很高。 2·缓期致死 害虫受到射线照射后要经过一个星期以上的潜伏期才能大量死亡所需的剂量为缓期致 死剂量。缓期致死剂量一般在几十戈瑞到几百戈瑞。35Gy可作为防治常见鞘翅目储粮害虫的 有效致死剂量。 3·不孕 害虫受到射线照射后，丧失生殖能力，产生不孕现象所需的剂量为不孕剂量。这种剂量 一般在8OGy以下。用不孕剂量不仅可以降低照射费用，而且可以避免高剂量照射对食品引起 的不良影响。 (三)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，推迟蘑菇破膜 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 2·调节呼吸和后熟 跃变型果实经适当剂量照射后，一般都表现出后熟被抑制、呼吸跃变后延、叶绿素分解 减慢等现象。番茄、青椒、黄瓜、阳梨和一些热带水果都有这种表现。一般可以用修复反应 来解释辐射抑制后熟的作用，认为生物体要从辐射造成的伤害中恢复过来，需经过一个修复 时期，后熟作用就被延迟了。非跃变型果实的反应则不同，如柑橘类和涩柿，看不到辐照的 修复反应，反而会有促进成熟的现象，如绿色柠檬和早熟蜜橘辐照后加速了黄化，辐照促进 涩柿脱涩、软化等。 3·辐射与乙烯代谢 不论是跃变型或非跃变型果实，镐射都会对乙烯的产量有瞬时性的促进，从而使呼吸加强（释 放的CO2增多)。增长的程度因果实的种类、成熟度和辐射剂量而异。辐射剂量较低，乙烯的 生成量再次上升，达到顶峰后又下降。乙烯的变化与呼吸的变化基本是吻合的。高剂量辐射 后，乙烯不再生成，呼吸也表现出紊乱。对于绿熟番茄和青梅也见到相类似的情况。这些表 明跃变型果实经适当剂量辐照后，会抑制内源乙烯的产生，显然这与辐射抑制后熟也密切相 关。 4·辐射与组织褐变 组织褐变是辐射伤害最明显、最早表现的症状，也是其他诸如机械伤害、冷害、病虫害 等许多伤害的共同症状。作为辐射损伤，即使在低照射量范围(50一400kGy)，褐变程度也随 剂量而增高，并因植物品种、产地、成熟度等的不同而不同研究发现，绿熟番茄由辐射引起 或加重的褐变呈斑块状并带凹陷不平的“虎皮病”红棕色斑点或黑褐色斑点。这些褐变在辐 剂量42Gy时，6d就相当明显；840Gy以上l2d内全部果实都会发病。他们还发现辐射使蒜的轻 微压痕在数日内变得清晰可见。 植物活组织的褐变大都是酶褐变，是酚类物质在氧化酶催化下的结果。辐射引起的褐变 也是如此。马铃薯辐照后组织内部二酚增多，多酚氧化酶或过氧化物酶活性增强。这种酚类 物质的异常积累被认为是生物合成系统活化所致
总之，辐射引起的食品生物学效应是食品得以保藏的原因之一，但是辐射在调节果蔬后 熟、衰老等方面的应用还不成熟，许多问题有待继续深人研究。 第四节 辐射在食品保藏中的应用 一、应用于食品上的辐射类型 在食品辐射保藏中，按照所要达到的目的把应用于食品上的辐射分为三大类，即辐射阿 氏杀菌、辐射巴氏杀菌和辐射耐贮杀菌。 (一)辐射阿氏杀菌(radappertization) 此杀菌也称商业性杀菌，所使用的辐射剂量可以使食品中的微生物数量减少到零或有限 个数。在这种辐射处理以后，食品可在任何条件下贮藏，但要防止再污染。剂量范围为10- OkGy。 (二)辐射巴氏杀菌(radicidation) 此杀菌只杀灭无芽孢病原细菌(除病毒外)。所使用的辐射剂量使在食品检测时不出现无 芽孢病原菌(如沙门氏菌)。剂量范围为5一lOkGy。 (三)辐射耐贮杀菌(radurization) 这种辐射处理能提高食品的贮藏性，降低腐败菌的原发菌数，并延长新鲜食品的后熟期 及保藏期。所用剂量在5kGy以下。 二、剂量的决定因素 凡辐射处理的目的是为了保藏食品时，剂量的选择必须考虑处理后食品的安全性和卫 生，食品对感官质量受损坏的耐受性，微生物和酶的耐受性以及辐射费用等因素。 (一)食品的耐辐射性 食品的化学成分、物理结构在质量被认为受损坏之前，所能接受的变化程度很不相同。 天然食品的化学成分、物理结构即使是同一种类型，甚至是同一品种，也有较大差异。食品 的耐辐射性可根据质量的可接受性来确定辐射剂量的上限，而辐射剂量的上限都是通过反复 研究获得的。如猪腰、鸡、培根和虾均可良好地接受480kGy的杀菌剂量；有些蔬菜可经受48kGy 的剂量;各种水果可经受约24kGy范围的杀菌剂量；研究发现，较敏感的肉、鱼和水果能接受 1~lOkGy范围的杀菌剂量。 (二)微生物的耐辐射性 食品中最能耐受辐射处理的微生物为肉毒梭状芽孢杆菌，许多条件能够防止此类微生物 的生长和毒素的形成，如酸性(pH≤4.6)、极端干燥、低于3.3℃的冷藏温度以及某些防腐剂 等。凡食品中不存在这些条件，就应该假定有肉毒梭状芽孢杆菌存在。必须使用足以消灭肉 毒梭状芽孢杆菌的辐射剂量。 反映微生物耐辐射性的值可用钝化系数(inactivation factor) N0 来表示，此钝化系 数由 DM 值求出，是表示受到一定剂量照射后存活菌数减少至1个时的原菌数的值。 DM 通过先测定出照射剂量 Di ，再通过下式求得: N N D D i M lg 0 − lg = 式中 N0 -原发菌数（钝化系数）
总之，辐射引起的食品生物学效应是食品得以保藏的原因之一，但是辐射在调节果蔬后 熟、衰老等方面的应用还不成熟，许多问题有待继续深人研究。 第四节 辐射在食品保藏中的应用 一、应用于食品上的辐射类型 在食品辐射保藏中，按照所要达到的目的把应用于食品上的辐射分为三大类，即辐射阿 氏杀菌、辐射巴氏杀菌和辐射耐贮杀菌。 (一)辐射阿氏杀菌(radappertization) 此杀菌也称商业性杀菌，所使用的辐射剂量可以使食品中的微生物数量减少到零或有限 个数。在这种辐射处理以后，食品可在任何条件下贮藏，但要防止再污染。剂量范围为10- OkGy。 (二)辐射巴氏杀菌(radicidation) 此杀菌只杀灭无芽孢病原细菌(除病毒外)。所使用的辐射剂量使在食品检测时不出现无 芽孢病原菌(如沙门氏菌)。剂量范围为5一lOkGy。 (三)辐射耐贮杀菌(radurization) 这种辐射处理能提高食品的贮藏性，降低腐败菌的原发菌数，并延长新鲜食品的后熟期 及保藏期。所用剂量在5kGy以下。 二、剂量的决定因素 凡辐射处理的目的是为了保藏食品时，剂量的选择必须考虑处理后食品的安全性和卫 生，食品对感官质量受损坏的耐受性，微生物和酶的耐受性以及辐射费用等因素。 (一)食品的耐辐射性 食品的化学成分、物理结构在质量被认为受损坏之前，所能接受的变化程度很不相同。 天然食品的化学成分、物理结构即使是同一种类型，甚至是同一品种，也有较大差异。食品 的耐辐射性可根据质量的可接受性来确定辐射剂量的上限，而辐射剂量的上限都是通过反复 研究获得的。如猪腰、鸡、培根和虾均可良好地接受480kGy的杀菌剂量；有些蔬菜可经受48kGy 的剂量;各种水果可经受约24kGy范围的杀菌剂量；研究发现，较敏感的肉、鱼和水果能接受 1~lOkGy范围的杀菌剂量。 (二)微生物的耐辐射性 食品中最能耐受辐射处理的微生物为肉毒梭状芽孢杆菌，许多条件能够防止此类微生物 的生长和毒素的形成，如酸性(pH≤4.6)、极端干燥、低于3.3℃的冷藏温度以及某些防腐剂 等。凡食品中不存在这些条件，就应该假定有肉毒梭状芽孢杆菌存在。必须使用足以消灭肉 毒梭状芽孢杆菌的辐射剂量。 反映微生物耐辐射性的值可用钝化系数(inactivation factor) N0 来表示，此钝化系 数由 DM 值求出，是表示受到一定剂量照射后存活菌数减少至1个时的原菌数的值。 DM 通过先测定出照射剂量 Di ，再通过下式求得: N N D D i M lg 0 − lg = 式中 N0 -原发菌数（钝化系数）
Di -照射剂量 N -经 Di 照射后的存活菌数 假定 0 N / N 和剂量 Di 之间有指数性关系成立，则可用 ADi o N N e − / = 来表示。 再设肉毒梭状芽孢杆菌芽孢的 DM =4kGy，则上式为 1 4 10− − • = A e ， 因此 4 2.3 A = 。经5OkGy的剂量照射后的钝化系数 N0 可以求出。 已知 N =1， Di = 50 则 2.3 12.5 1 50 4 2.3 2.3 1 0 = = 10 = 10 = 10 i • i AD AD N e 微生物的耐辐射性，在同属、同种甚至同种间的不同菌株间，变化幅度都很大，这一点 与加热杀菌及药物杀菌的情况相同。但一般来讲，芽孢杆菌和梭状芽孢杆菌所产生的细菌芽 孢的耐辐射性明显比营养型菌体强。不产芽孢的细菌中，革兰氏阳性细菌一般比革兰氏阴性 细菌耐辐射。关于真菌类的耐辐射性，一般认为霉菌的耐辐射性比酵母弱，假丝酵母属的酵 母也有的耐辐射性与细菌芽孢相同，霉菌的耐辐射性与无芽孢细菌相同或略低。 (三)酶的耐辐射性 在食品中发现的酶，一般比微生物更能耐受电离辐射。酶活性降低90%的辐射剂量值的比 称为酶分解单位，用DE表示，如图1-4-11所示。从图中可以看出，酶的DE值比微生物的DM值 高得多。一般地说，4DE可近乎破坏所有的酶，但是，如此高的剂量(2OOkGy)会导致食品成 分高度破坏，也会损坏食品的安全性。为此，凡求稳定贮藏而要把酶破坏的食品只靠辐射处 理是不适宜的。 酶容易被热和某些化合物所钝化，74℃左右的温度维持几分钟即相当有效。将破坏微生 物的辐射与热处理综合进行，非常有效。 (四)辐射费用 费用是另一个剂量决定因素。 用较强的辐射源或使食品较长时间露置于较弱的辐射下(以获得较高的剂量)，都会使加 工费用增高。有待通过加工工艺的改进降低其费用。 低剂量辐射处理已经能使冷冻水产品、水果和蔬菜的正常贮藏期从几天延长到几个星 期，且每吨的辐射费用仅人民币50一85元。 三、辐照食品的包装 金属罐如镀锡薄板罐和铝罐，对使用杀菌剂量照射是稳定的。但是，超过60OkGy剂量 范围(在食品辐射保藏中不会使用如此高的剂量)会使钢基板、铝出现损坏现象；金属罐中的 密封胶、罐内涂料对杀菌剂量水平也是稳定的；在金属罐形状方面，最理想的是立方形，因 为辐射源能最好地利用，剂量分布与控制也最好。 塑料包装的食品，在剂量接近2OkGy或更低时，辐照对其物理性质没有明显影响。在剂 量超过2OkGy时，塑料薄膜如聚乙烯、聚酯、乙烯基树脂、聚苯乙烯薄膜的物理性质会发生 变化，但这种变化影响较小。如果辐照超过了lOkGy，玻璃纸、氯化橡胶会变脆。在塑料包 装中被辐照的大多数食品会出现异味。在灭菌剂量下辐照，聚乙烯会放出令人讨厌的气味， 会对食品产生影响
Di -照射剂量 N -经 Di 照射后的存活菌数 假定 0 N / N 和剂量 Di 之间有指数性关系成立，则可用 ADi o N N e − / = 来表示。 再设肉毒梭状芽孢杆菌芽孢的 DM =4kGy，则上式为 1 4 10− − • = A e ， 因此 4 2.3 A = 。经5OkGy的剂量照射后的钝化系数 N0 可以求出。 已知 N =1， Di = 50 则 2.3 12.5 1 50 4 2.3 2.3 1 0 = = 10 = 10 = 10 i • i AD AD N e 微生物的耐辐射性，在同属、同种甚至同种间的不同菌株间，变化幅度都很大，这一点 与加热杀菌及药物杀菌的情况相同。但一般来讲，芽孢杆菌和梭状芽孢杆菌所产生的细菌芽 孢的耐辐射性明显比营养型菌体强。不产芽孢的细菌中，革兰氏阳性细菌一般比革兰氏阴性 细菌耐辐射。关于真菌类的耐辐射性，一般认为霉菌的耐辐射性比酵母弱，假丝酵母属的酵 母也有的耐辐射性与细菌芽孢相同，霉菌的耐辐射性与无芽孢细菌相同或略低。 (三)酶的耐辐射性 在食品中发现的酶，一般比微生物更能耐受电离辐射。酶活性降低90%的辐射剂量值的比 称为酶分解单位，用DE表示，如图1-4-11所示。从图中可以看出，酶的DE值比微生物的DM值 高得多。一般地说，4DE可近乎破坏所有的酶，但是，如此高的剂量(2OOkGy)会导致食品成 分高度破坏，也会损坏食品的安全性。为此，凡求稳定贮藏而要把酶破坏的食品只靠辐射处 理是不适宜的。 酶容易被热和某些化合物所钝化，74℃左右的温度维持几分钟即相当有效。将破坏微生 物的辐射与热处理综合进行，非常有效。 (四)辐射费用 费用是另一个剂量决定因素。 用较强的辐射源或使食品较长时间露置于较弱的辐射下(以获得较高的剂量)，都会使加 工费用增高。有待通过加工工艺的改进降低其费用。 低剂量辐射处理已经能使冷冻水产品、水果和蔬菜的正常贮藏期从几天延长到几个星 期，且每吨的辐射费用仅人民币50一85元。 三、辐照食品的包装 金属罐如镀锡薄板罐和铝罐，对使用杀菌剂量照射是稳定的。但是，超过60OkGy剂量 范围(在食品辐射保藏中不会使用如此高的剂量)会使钢基板、铝出现损坏现象；金属罐中的 密封胶、罐内涂料对杀菌剂量水平也是稳定的；在金属罐形状方面，最理想的是立方形，因 为辐射源能最好地利用，剂量分布与控制也最好。 塑料包装的食品，在剂量接近2OkGy或更低时，辐照对其物理性质没有明显影响。在剂 量超过2OkGy时，塑料薄膜如聚乙烯、聚酯、乙烯基树脂、聚苯乙烯薄膜的物理性质会发生 变化，但这种变化影响较小。如果辐照超过了lOkGy，玻璃纸、氯化橡胶会变脆。在塑料包 装中被辐照的大多数食品会出现异味。在灭菌剂量下辐照，聚乙烯会放出令人讨厌的气味， 会对食品产生影响
金属箔和各种复合包装材料是比较理想的食品辐照包装材料，它们可接受高达6OkGy剂 量的照射。 在食品辐射保藏中，一般采用的辐射剂量较低，因此，比较好的辐射包装材料有玻璃纸、 人造纤维、聚乙烯膜、聚氯乙烯膜、尼龙、复合薄膜、玻璃容器及金属容器等。 四、辐照时期 产品收获或加工后要尽可能快地辐照。放置的时间越长，辐照效果越差。因为收获或加 工以后，微生物数量增加很快，并且由于贮放有可能使微生物变得更耐辐照，这样就会导致 增加辐射剂量，相应地提高了辐射成本和难度。 但并非所有产品都是如此，如使用辐射进行蔬菜、水果新陈代谢的调节，其有效性同辐 照当时产品的生理状态密切相关。为延长休眠期、抑制发芽，在生理休眠期结束前辐照，比 延晚或刚收获后进行辐照的效果好。辐射对跃变型果实的效应之一是降低乙烯的生成量，从 而推迟跃变高峰的来临，使后熟过程变慢。显然，为达到此目的，应该在临近进入跃变期时 辐照才有可能获得实际效果。 总之，要针对某一种食品的特性和辐照要求确定适宜的辐照时期，方能达到辐照的目的。 五、影响食品辐照的因素 影响食品辐照的因素较多，如含水量、pH、食品的化学成分、照射时的环境温度及氧的 含量等。 1·温度 辐射杀菌中，在接近常温的范围内，温度射杀菌效果的影响不大。 一般认为，在冰点以下，辐射不产生间接作用或间接作用不显著，因此，微生物的抗辐 射性会增强。不过，在冻结工艺控制不当时，由于细胞膜受到损伤，微生物对辐射的敏感性 也会增强。 肉类食品在高剂量照射情况下会产生一种特殊的“辐射味”。了减少辐射所引起的物理 变化和化学变化，从辐射引起食品的化学效应来解释，在低温条件下辐照，可以减少辐射时 产生的游离基的活性，减少食品成分的破坏(断裂和分解)以及防止食品成分的氧化，这样减 少了辐射味的产生。为对于肉类、禽类等含蛋白质较丰富的动物性食品，辐射处理最好在低 温下进行，这样可以有效地保证质量。 辐照前后的工艺过程中所进行的热处理对辐射杀菌也有着重要的意义。因为在辐照过程 中，要使存在于食品中的酶钝化就需要远比杀菌剂量高得多的剂量。在辐射杀菌后的贮藏过 程中，还会因残存酶的作用而使食品质量下降。所以，就有必要在辐射前或后进行热处理。 热处理的目的是破坏酶，因而辐照前或后进行都可以，但是辐照后进行比辐照前进行，杀死 细菌芽孢的效果更好。 2·氧的含量 辐射时是否需要氧，要根据辐射处理对象、性状、处理的目的和贮存环境条件等加以综 合考虑来选择。 辐照时射线可以使空气中的氧电离，形成氧化性很强的臭氧。辐射处理时有无分子态氧 存在对杀菌效应有着显著的影响。一般情况下，杀菌效果因氧的存在而增强。 ①对于蛋白质和脂肪含量较高的鱼类和肉类食品，空气中氧的存在将会造成一定的氧化 作用，特别是在中、高剂量照射的情况下更为严重。为了防止氧化生成过氧化物，在肉类食 品辐照处理时就要采用真空包装或真空充氮包装以降低氧的含量，有助于提高产品的质量。 ②对于水果、蔬菜之类需低剂量辐照处理的食品来说，辐射氧化并不是主要作用，但是 采用小包装或密封包装进行辐照也是必要的。其原因是可以减少二次污染的机会，同时在包 装内可以形成一个小的低氧环境，使后熟过程变慢。有时为了防止食品中维生素E的损失， 要求食品在充氮环境中进行辐照处理
金属箔和各种复合包装材料是比较理想的食品辐照包装材料，它们可接受高达6OkGy剂 量的照射。 在食品辐射保藏中，一般采用的辐射剂量较低，因此，比较好的辐射包装材料有玻璃纸、 人造纤维、聚乙烯膜、聚氯乙烯膜、尼龙、复合薄膜、玻璃容器及金属容器等。 四、辐照时期 产品收获或加工后要尽可能快地辐照。放置的时间越长，辐照效果越差。因为收获或加 工以后，微生物数量增加很快，并且由于贮放有可能使微生物变得更耐辐照，这样就会导致 增加辐射剂量，相应地提高了辐射成本和难度。 但并非所有产品都是如此，如使用辐射进行蔬菜、水果新陈代谢的调节，其有效性同辐 照当时产品的生理状态密切相关。为延长休眠期、抑制发芽，在生理休眠期结束前辐照，比 延晚或刚收获后进行辐照的效果好。辐射对跃变型果实的效应之一是降低乙烯的生成量，从 而推迟跃变高峰的来临，使后熟过程变慢。显然，为达到此目的，应该在临近进入跃变期时 辐照才有可能获得实际效果。 总之，要针对某一种食品的特性和辐照要求确定适宜的辐照时期，方能达到辐照的目的。 五、影响食品辐照的因素 影响食品辐照的因素较多，如含水量、pH、食品的化学成分、照射时的环境温度及氧的 含量等。 1·温度 辐射杀菌中，在接近常温的范围内，温度射杀菌效果的影响不大。 一般认为，在冰点以下，辐射不产生间接作用或间接作用不显著，因此，微生物的抗辐 射性会增强。不过，在冻结工艺控制不当时，由于细胞膜受到损伤，微生物对辐射的敏感性 也会增强。 肉类食品在高剂量照射情况下会产生一种特殊的“辐射味”。了减少辐射所引起的物理 变化和化学变化，从辐射引起食品的化学效应来解释，在低温条件下辐照，可以减少辐射时 产生的游离基的活性，减少食品成分的破坏(断裂和分解)以及防止食品成分的氧化，这样减 少了辐射味的产生。为对于肉类、禽类等含蛋白质较丰富的动物性食品，辐射处理最好在低 温下进行，这样可以有效地保证质量。 辐照前后的工艺过程中所进行的热处理对辐射杀菌也有着重要的意义。因为在辐照过程 中，要使存在于食品中的酶钝化就需要远比杀菌剂量高得多的剂量。在辐射杀菌后的贮藏过 程中，还会因残存酶的作用而使食品质量下降。所以，就有必要在辐射前或后进行热处理。 热处理的目的是破坏酶，因而辐照前或后进行都可以，但是辐照后进行比辐照前进行，杀死 细菌芽孢的效果更好。 2·氧的含量 辐射时是否需要氧，要根据辐射处理对象、性状、处理的目的和贮存环境条件等加以综 合考虑来选择。 辐照时射线可以使空气中的氧电离，形成氧化性很强的臭氧。辐射处理时有无分子态氧 存在对杀菌效应有着显著的影响。一般情况下，杀菌效果因氧的存在而增强。 ①对于蛋白质和脂肪含量较高的鱼类和肉类食品，空气中氧的存在将会造成一定的氧化 作用，特别是在中、高剂量照射的情况下更为严重。为了防止氧化生成过氧化物，在肉类食 品辐照处理时就要采用真空包装或真空充氮包装以降低氧的含量，有助于提高产品的质量。 ②对于水果、蔬菜之类需低剂量辐照处理的食品来说，辐射氧化并不是主要作用，但是 采用小包装或密封包装进行辐照也是必要的。其原因是可以减少二次污染的机会，同时在包 装内可以形成一个小的低氧环境，使后熟过程变慢。有时为了防止食品中维生素E的损失， 要求食品在充氮环境中进行辐照处理