辐照加工与食品辐照


核能作为类能源的宝库备受各国重视,目前核辐射技术已广泛用于工业加工和医药及食品加工。为人类提供高效洁净的加工方法和最干净的医药器具及食品


辐照的应用范围热朔材料和电线电缆辐照;医疗器具辐照消毒;药物和中成药杀菌消毒;辐射表面固化-用于高级家具等产品;饮用水和废水辐照处理;工业废气辐照处理;图书和工艺品的辐照防霉;食品辐照杀菌消毒和保鲜;动植物产品的辐照检疫处理。


辐照食品的概念


食品辐照加工是人类利用核技术进行食品辐照贮存,食品辐照保鲜,食品辐照检疫处理的新型食品加工手段。全世界粮食因害虫和霉变造成的损失约20%-25%,损失量大体与世界人口消费量相当。热带水产品损失量高达60%-70%。据统计我国虫害和霉变造成的粮食损失达13Mt,相当于1亿人口的一年口粮;我国水果年产量7Mt,损失量达15%-20%,价值3亿元,工业品因霉变年损失7亿元,一些名贵中药材和出口产品损失更为严重。辐照食品即是通过电离辐射的方法,杀灭虫害,消除病源微生物及其它腐败细菌,或抑制某些生物的活性和生理过程,或改变某些化学成分,从而达到保存,保鲜和检疫处理的一类食品。辐射处理手段现有:γ-射线辐照(钴60放射);e-射线辐照(电子加速器);Χ-射线辐照。


辐照食品的发展状况


1961年布鲁塞 尔,FAO/IAEA/WHO讨论审议辐照食品的有效性和对其安全性进行研究的必要性;


1964年罗马,FAO/IAEA/WHO专家委员会联席会议研究和确定食品照加工的法律基础;


1966年德国的卡尔斯鲁厄, FAO/IAEA召开第一次国际食品辐照食品工业保藏专业会议;


1969年日内瓦, FAO/IAEA/WHO专家委员会联席会议讨论辐照食品的卫生安全性和推广应用问题,决定辐照小麦及其制品和马铃薯可供类食用;


1970年,建立辐照食品的国际计划;


1971年维也纳,FAO/IAEA专家小组讨论影响食品辐照加工的经济因素;


1972年维也纳,FAO/IAEA/WHO召开辐照食品法规专家小组会议;


1972年孟买,FAO/IAEA召开国际辐照食品保藏专业会议,讨论发展中国家的食品辐照保藏问题;


1974年日内瓦,FAO/IAEA/WHO联合召开辐照食品卫生安全性专业会议,会议宣布:辐照马铃薯、小麦、鸡肉、木瓜、草莓可安全食用,暂定批准辐照大米、鱼、 和洋葱可供食用。


1977年荷兰瓦赫宁根, FAO/IAEA/WHO联合召开辐照食品国际讨论会议,39个国际200余名代表讨论了有关辐照防虫、辐照食品毒理学、辐照公共卫生和经济、食品辐射化学和辐照微生物防腐;


1980年日内瓦, FAO/IAEA/WHO召开专家委员会联席会议,在总结食品辐射化学、辐照食品营养学、微生物学和毒理学的基础上首次建议可以接受不大于10KGy平均剂量处理的辐照食品 。其结论:任何食品在此剂量下辐照,不会有毒理学方面的危险,不必进行毒理学试验。同年FAO/WHO的食品法典委员会CAC正式发布《辐照食品通用规则》;


1981年日内瓦, FAO/IAEA/WHO联合协调小组起草《辐照食品通用标准和实施法规的修正草案》;


1982年国际食品添加剂法规委员会对推荐的辐照食品国际通用标准修改草案提出主要修改意见(1)规定最大食品辐照吸收剂量平均不超过10KGy;(2 10KGy剂量内的重复照射限于低湿食品(3)经低剂量处理的原料加工食品重复辐照可以接受;(4)零售大包装及大宗货物和出口食品必须加以标签。


辐照食品在我国的发展


1958年中科院和粮食部起始研究粮食辐照保藏--1970年重新开始此项研究--1977年召开全国辐照保藏食品专业讨论会--1980年进行人体试食辐照食品,--1984年卫生部颁布辐照食品卫生标准--1986年卫生部颁布辐照食品卫生管理暂规定---1986年上海召开第三次国家辐照食品卫生评价专家小组会议,讨论评价苹果、薯干酒、白兰地等卫生标准和上海等地进行的人体试食试验成果--1987年上海五一节前进行100吨辐照苹果市场销售试验--1993年北京召开第八届国际辐照加工会议--1995年召开辐照食品市场试验国际研讨会. 目前 我国已有6 大类18种辐照食品已建立国家卫生标准,批准生产和上市







种 类



标 准



剂 量



适 用 商 品 名




辐照烤肉、烤禽肉



GB14891.1-97



8.0KGy



猪肉、牛肉、鸡鸭肉




辐照干果



GB14891.3-97



0.4~1.0KGy



10种干果




辐照调味料



GB14891.4-97



10.0Kgy



所有品种




辐照新鲜果蔬



GB14891.5-97



1.5Kgy



土豆、洋葱、西红柿、苹果等17




辐照冻肉、禽肉



GB14891.7-97



2.5KGy



预包装的猪肉、牛肉、鸡鸭肉




辐照谷物、豆类及其产品



GB14891.8-97



0.2~ 0.6Kgy



谷物、豆类及其产品


电离辐射和生物分子的作用


物理阶段-能量传递,产生空间分布不均的不稳定活性粒子。


物理化学阶段-能量传递产生初级损伤,分子脱氢形成氢原子伤害。


化学阶段-活性粒子相互作用并与介质反应,造成生物分子损伤。


生物学阶段-生物分子受伤后出现的生物学效应过程,细胞延时分裂,生殖细胞破裂,活性细胞死亡。


食品辐照保鲜原理1辐照抑制发芽,延时成熟-抑制糖分解酶活性;提升ATP酶活性和量。干扰ATP合成,减少DNA RNA 及植物激素的合成,发芽抑制。2 杀虫与雄性不育,杀虫和寄生虫本身可延长保存期;辐照敏感性与细胞繁殖活性成正比。成虫的性腺细胞对辐照敏感,引起雄性不育0.03~0.6kGy,95%虫绝育。


食品辐照贮存原理辐照杀菌是对食品进行消毒与防腐处理从而安全贮存。辐照剂量1.0~10kGy, 辐照灭菌高剂量控制10~70kGy--免疫疾病;航天食品等。


辐照食品的特点


技术优势:可杀菌消毒;延时早熟抑制发芽;温度不升高;形态不变化;无污染无残留;耗能低(0.76kw/h.t; 巴氏23 kw/h.t;高温300kw/h.t)完整包装处理经济;能改性提高品质-酒陈化;宇航食品处理。


辐照食品营养:1 蛋白:吸收紫外光谱改变;分子聚合和裂解;H2S释放;粘度改变;酶活变化。2 碳水化合物:稳定。3 脂类:脂链断裂;氧化反应;酮醛异味。4 维生素:敏感,VitC, VitB1, (食品环境:破坏63%,热杀菌65%)较稳定, VitB2 VitB6,生物素,脂溶性维生素保存率在80%以上:维生素E<胡罗卜素<维生素A<维生素D<维生素K


辐照食品的安全性


1980年联合专家委员会根据大量研究资料评价了辐照食品与卫生标准的符合程度,并就辐照技术、辐照化学、营养学、微生物学、毒理学等方面进行了充分讨论。


辐照技术规定了认可能 级,电子束最大能 级为10MeV;γ-射线和x-射线最大能 级为5MeV;最常用的钴60和铯137最大辐射能量通常为1.33MeV 规定了辐 照装置设计要遵循食品加工 的卫生标准;辐照食品的包装安全适用无有害物质析;联合专家委员会坚持每种食品只进行一次辐照(但同意剂量在总平均剂量内;低 剂量处理食品;食品配料;分段灭菌可进行重复辐照);标记


辐射化学辐射食品吸收的能量远比加热食品吸收的能量少,化学成分变化也少于加热引起的化学变化;食品辐解产物基本可预知;


营养方面:低剂量损矢少;中剂量(110kGy)可能损矢部分维生素;高剂量在无氧和低温条件可保护营养。


微生物学和毒理学:在食品辐照条件下未观察到引起细菌变异与毒理学相关变异,无资料证明增加诱发致病性,超大剂量辐照食品的动物试验并不引起毒理学危害。


辐照食品加工应用


低剂量辐照食品


1辐照蔬菜,抑制发芽(马铃薯,洋葱,大蒜40~150Gy)


2辐照水果,控制成熟,保鲜,延长货架寿命(苹果、草梅、杨梅、茉阳梨、荔枝、柑桔、芒果、葡萄,剂量范围0.1 ~1kGy)


3辐照杀虫-辐照检疫处理(0.2 ~2kGy)


二中等剂量辐照食品


1辐照熟食品,灭菌,烧鸡(6 ~8kGy, 室温下能存30天以上,对照7天全部腐败);软罐头(7kGy室温下能存35天以上);板鸭(5kGy30度下能存20天以上);


2辐照禽、肉、水产品,灭菌,新鲜猪肉、鸡肉、牛肉(2 ~8kGy);水产品(1~2kGy);


3辐照调味品和脱水蔬菜, (2 ~6kGy);


4辐照酒类,加快陈化(新酒白兰地经1.3kGy 处理可相当3年陈化白兰地);


三高剂量辐照食品:〔1050kGy)完全无菌食品,可长期保存,供宇航,免疫缺损食用。


1.辐照火腿1968年FDA批准食用;


2.1974年美国陆军进行高剂量猪肉、鸡肉、水产品辐射卫生试验;


3已应用于鸡脯、火鸡片、牛肉、牛肉卷、牛排、 羊肉卷、猪肉、腊肉、猪肉卷、河虾、金枪鱼块、鱼类罐头。


辐照食品的检测


1966年IAEA首次提出辐照食品的检测问题


1986年IAEA在德国召开第一次辐照食品检测国际会议


1989年IAEA组织了为期5 年的辐照食品分析检测方法的国际协调研究


1991年IAEA出版《辐照食品分析检测方法-近代文献评论》


表2 辐照食品检测






方法



细目



备注




 


化学法



邻酪氨酸法



蛋白质变化




烷基环丁酮法、碳氢化合物法、醛法、过氧化物



脂类变化




DNA法



核酸变化




丁二醇法



乙醇变化




物理法



阻抗法


粘度法



膜性质变化


膜性质变化




发光法



化学发光


热释光法



辐照物溶于水时发光


陷落载流子受热发光




ESR法



电子自旋共振测量辐照食品硬组织如骨头、壳、 核、香料、包装材料中形成的长寿命自由基




生物生理



微生物体系变化 、发芽试验等



微生物的辐照敏感性