农药残害污染变质与包装原理电子教材.docx
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农药残害污染变质与包装原理电子教材
3食品变质与包装原理
3-3残害污染变质与包装原理
授课班级
包装工程
授课时长
1节时
知识点名称
农药残害污染与包装原理
教学目的
1.掌握农药残毒污染的含义
2.了解农药残毒的主要成分及来源
3.了解食品中农药残毒的危害。
3.掌握控制包装食品中农药残毒的方法。
教学重点
与难点
控制包装食品中农药残毒的方法与原理。
教学方法
与手段
1.课堂以讲授为主，采用多媒体教学。
2.采用列举法的教学方法，对不同农药残毒的危害进行有效学习。
3.在对控制方法的讲授过程中，采用提问法进行展开
教学内容
与组织
问题切入
内容
切入形式
时间
以生活中出现的毒苹果、毒海鲜产品的出现引出农药残毒
案例法
5分钟
教学内容
1.农药残毒污染的含义
2.农药残毒的主要成分及来源
3.食品中农药残毒的危害。
4.控制包装食品中农药残毒的方法。
总结与答疑
强调重点与难点内容，强调学习方法。
时间：
3分钟
作业题
思考：
以牛奶产品为例，控制其包装中的农药残毒，你会采取什么具体方法？
时间：
1分钟
农药残毒指对农作物所施的农药、化肥、生长调节剂所滞留于土壤或植物体上的总称，实际为化学与生物的残留。
据对全国372片大面积抽样检查，有10%的粮食，24%的畜产品不符合卫生标准。
这都是与环境土壤，农药残毒分不开。
1、农药残毒污染
农田大量使用化肥、农药使土壤中积累了部分有毒、有害物质，造成农药残毒，使土壤遭受污染，进而影响农作物产品质量，有的是农药直接喷洒于植物茎杆及叶与果（花）上，是作为食品原料的农作物直接受污染，从而威胁人体健康。
各种杀虫、杀菌及除草农药中，以有机氯、有机磷、有机汞及无机砷制剂的残留毒性最强。
粮食是农药污染最广的一种食品，其次是水果和蔬菜。
1.农药残毒主要成分及来源
农药残毒污染食品的主要成分有几十种，这里列出主要的几种及其来源。
1）汞及有机汞。
主要来源于氯碱化工、含汞农药、汞化物生产。
2）砷及砷的化合物。
主要来源于含砷农药、硫酸、化肥等。
3）镉及其化合物。
主要来源于肥料杂质。
4）铅及化合物。
主要来源于农药。
5）锌及化合物。
主要来源于含锌农药、磷酸盐肥料等。
6）氟及化合物。
主要来源于氟硅酸钠及磷肥生产等工业废水，化肥污染等。
7）酚类。
主要来源于化肥、农药生产等工业废水。
8）氯化物。
主要来源于化肥生产及施用。
9）三氯乙醛及三氯乙酸。
主要来源于农药厂的废水。
10）有机农药。
主要来源于农药生产及施用。
以上这些农药残害首先漂入大气环境或滞留于土壤（或植物体上），然后被植物吸收，最终使食品原料（植物及其果实）带毒（残毒成分），进入人体给人体健康带来不良影响。
2.有机氯农药残留
1）有机氯农药主要指敌敌畏之类农药，这类农药产用量占农药产量约50%，其性质比较稳定，且脂溶性大，易在生物体脂肪内积累。
2）表2-1为几种有机氯农药施入土壤一年后的残留率。
表2--1有机氯农药施用一年后在土壤中的残留率
名称
敌敌畏
狄氏剂
林丹
氯丹
残留率%
88
75
60
55
3）有机氯农药残留是对人体危害最严重的农药残留，食用受其污染的食物后，会使人体发生急性或慢性中毒。
4）目前我国规定对茶叶、水果、蔬菜等农作物，禁止和限制使用有机氯制剂敌敌畏和六六六以及汞和砷制剂农药。
3.有机磷农药残留
1）有机磷农药较多，使用较为普及，因此有机磷农药的污染十分普遍。
2）现在一些水果及叶类蔬菜的食物中毒多为这种残毒污染。
4.三氯乙醛和三氯乙酸
1）三氯乙醛和三氯乙酸都是有农药厂废水和废酸及施用磷肥等所带来的污染。
2）三氯乙醛和三氯乙酸通过植物根部吸收进入植物体内，扰乱植物酶系统，使植物变形、枯萎。
3）小麦、大麦、水稻、玉米、土豆、黄瓜受其影响严重。
5.植物生长调节剂残毒
1）农作物广泛使用的生长调节剂是生物激素，而生物激素也是一种生物激素药物。
2）这种激素通过食物进入人体，积蓄到人体的脂肪组织中而不能排到体外，可能导致肝癌、病变等危害。
如图示，水果受激素影响。
图2--15激素草莓
二、控制农药残毒的包装原理
控制的包装原理主要是阻隔、中和与识别。
具体可以通过下列几方面实现。
1）在食品加工、贮藏和流通销售过程中，利用包装材料的阻隔性，阻隔各种农药残毒物质渗透到包装内的食品成品或原料中。
2）设计具有对毒害化学物质的吸收和识别功能的包装材料或包装容器。
3）对内包装材料进行设计，该材料可散发能够中和相应农药残毒功能的特定气体。
4）在包装材料或容器表面涂布对农药残毒具有降解作用的化学保护剂。
该化学试剂应对人体无害。
第四节其他污染变质与包装原理
授课班级
包装工程
授课时长
1节时
知识点名称
其他污染与包装原理
教学目的
1.掌握热污染、光污染的含义与危害。
2.掌握控制污染的方法。
教学重点
与难点
控制包装食品的热污染和辐射污染方法与原理。
教学方法
与手段
1.课堂以讲授为主，采用多媒体教学。
2.通过比较的教学方法，对细菌、霉菌、酵母等微生物的特点和危害进行有效学习。
3.在对控制方法的讲授过程中，采用提问法进行展开
教学内容
与组织
问题切入
内容
切入形式
时间
以日本核泄漏，福岛成死城引出所要讲授的内容
案例法
3分钟
教学内容
1.热污染的含义，热污染对食品的危害
2.光污染的含义，光污染对食品的危害
3.放射性污染的含义，放射性污染的危害
4.控制包装食品中热、光、辐射污染的方法
总结与答疑
强调重点与难点内容，强调学习方法。
时间：
3分钟
作业题
思考：
环境热污染引发的思考与解决办法？
时间：
1分钟
除了我们前面讲述的各类污染外，还有一些其他方面的污染，对食品的变质也起着很大的作用，例如热的污染、光的污染、水的污染、放射性物质的污染等等。
一、热污染及变质
1.热污染概念及其变现形式
热污染一般指由于人类活动影响热环境的现象。
热污染的变现形式有以下几个方面。
1）燃料燃烧和工业生产所产生温热向周围环境的直接排放。
使周围环境温度增高。
2）室内气体排放，如空气、排气扇。
烟气筒等排放物。
通过大气温室效应的增加。
引起环境增温。
3）消耗臭氧层物质的排放（氟利昂等）破环大气臭氧层，导致太阳辐射增强而使环境变热。
4）地表状态的改变与破坏（如森林植被的减少等），使对热反射率的降低，从而影响地表与大气间的热交换，进而使环境变热。
2.热污染对食品的危害
1）热污染对食品环境污染的影响
以各种工业生产中所产生的废热分析，各种热力装置排放出的废热气体和温热水，都转入大气和水中，例如在核电站，能耗的33%转化为电能外，其余67%均变成废热全部转入水中。
又如，火力发电厂，燃烧的燃料能源中，仅有40%转化为电能，12%热能由烟气排入大气，48%随冷却水排入水体之中。
所以，热污染是废热传给大气和水体，导致环境温度的升高，从而破坏食品原料生存环境和食品贮藏环境。
2）热污染对食品污染的影响
①对水中动植物（食品原料）的危害。
大量的温热水排入水体中，会在局部范围内引起水温升高，使水质恶化，对水生动植物和人的生活、生产、发育等造成危害，特别对鱼类食品造成巨大危害，具体表现为：
a影响水生生物生长。
水温升高给鱼类生存带来影响，这是应为在高温水中，鱼类发育受阻，严重时导致死亡；另外水温升高后，水生动物的体质降低，抵抗疾病能力下降，从而不能正常生存和生长。
b降低水对氧的溶解度。
水对氧的溶解度随水的温度升高而降低。
在水温升高时，鱼及水中动物代谢率增加并需要更多的溶解氧，但水温升高溶解氧却降低了，这势必影响鱼类生存。
c引起藻类及湖草大量繁殖而使水质恶化。
水温升高而使菌类、藻类、湖草大量繁殖，消耗大量溶解氧，使鱼缺氧生存困难。
同时这些菌类、藻类和湖草在水中极易枯腐，从而引起水变味，并使人、畜中毒。
可见热污染是鱼类食品污染的最大危害之一。
②对大气环境中食品的危害。
a在食品储藏方面的危害（影响）较为突出。
在适当湿度和氧气等条件下，温度对食品微生物繁殖和食品变质反应速度的影响都十分明显。
一般在一定温度范围内（10~38°），食品在恒等湿度条件下，没升温10°C，许多酶促和非酶促的化学反应速度加快1倍，其腐败变质速度加快4~6倍。
b温度升高使食品贮藏时营养破坏速度加快。
温度升高会破坏食品的内部组织结构，严重破坏其品质。
过度受热会使食品中的蛋白质变性，破坏食品中的维生素C，或食品过度失水而改变物性。
失去食品应有的物态与外观，影响其品质。
c使食品包装材料老化加速，气温升高能加速分子运动，使食品包装材料大分子发生氧化裂解或交联反应，在光、热共同作用下，热氧老化会加速。
温度升高，老化加快。
d温度升高对果蔬的成长和贮藏带来影响。
温度高，作物生长快，产品组织幼嫩，但可溶性固形物含量降低。
低温比高温时节收获的番茄、甜椒等蔬菜容易贮藏。
对同一种蔬菜品种，温度高的月份的产品不易贮藏。
水果也是同样，例如苹果，夏季的温度偏高，果实成熟早，则色泽和品质差，也不耐贮藏。
又如，柑橘的生长温度对其品质和耐贮性有较大的影响，冬季温度太高，果实淡黄而不鲜艳，冬季连续而适宜的低温，有利于柑橘的生长、增产和果实的品质。
由上可知，由于环境温度近些年来不断提高，给一些食品（植物）等的贮藏带来新的问题，某些食品按照传统的原理进行包装贮存，以很难达到预计的效果，因而不得不寻找新的原理或改进原有的原理进行包装。
这就是热污染对食品包装的影响所在。
3.控制热污染的食品包装原理。
热污染控制的包装原理多种多样。
有的原理是局部无法解决的，有的是可通过局部措施解决的。
有的是无法解决，只能通过改变自身条件予以适度减缓而不被污染所吞没，例如，社会的发展、工业的发达、臭氧层被破坏，使得整个地球表面温度逐渐升高，气温变得越来越热，这是总的发展趋势。
特别是火力发电厂的废热温水的排放总是难以避免的。
因此，热污染的主要控制原理应考虑如下内容。
1）改进热能利用技术，提高热能利用率。
这只有通过政府和技术相结合完成。
例如美国火力发电厂，20世纪60年代平均热效率为33％，而今提高到40%，是废热降低了很多。
这是美国政府和有关部门进行技术创新的结果。
2）利用温水冷却循环使用，减少温水排入工厂外部，这需要靠工厂的技术创新加以投入实现。
3）加强废热利用，减少排放。
这需要政府行为限制废热排放促使企业自觉利用废热。
4）环保政策的实施，如废热的排放限制、植树造林增加植被，限制有产生废热温水排放的工业、交通工具、生活设施等。
5）从食品本身角度讲，加强新产品的开发和和研究。
研究耐高温的植物、食品原料品种；研究能降温吸热（避热、隔热）的新型包装材料；包装中放入吸热剂；食品存放尽量避开热源位置；食品库房采取通风将温措施等。
二、光污染及变质
1.光污染概念及其表现形式。
光污染指过量光辐射对人类生活和生产环境造成不良影响的现象，如图2--16所示。
对于食品包装而言，光对食品的过量辐射使食品（或植物类食品）的生存、发育、成长、贮藏保质环境造成不良影响的现象称为食品的光污染。
图2--16光对环境污染
目前对光污染的研究（成因及条件）尚不充分，还未形成系统分类及相应的控制措施、理论。
只能对其污染的形式加以分析。
光污染无论对人还是对食品，主要有可见光污染、红外光污染、紫外光污染等几种。
2.光污染对食品的危害
光污染对食品的危害很大，它可以引发并加速食品中营养成分的分解，食品产生变质反应。
主要危害有如下几个方面。
1）强光影响果蔬的耐贮性，光照强度直接影响植物的光合作用，如叶的厚薄、叶肉的结构、节间的长短、茎的粗细等，从而影响蔬菜品质的耐藏性。
如番茄和青椒等在炎热夏天受强烈日光照后，会产生日灼病，不能进行贮藏，图2-15即为番茄的日晒病。
2）促使食品中油脂的氧化反应而发生氧化性酸败。
3）使食品中的色素发生化学变化而变色。
使植物性食品中的绿、黄、红及肉类食品中的红色发暗或变成褐色。
4）引起光敏性维生素的破坏，如维生素B和维生素C极易在强光下分解而损失。
同时还会与其他物质发生不良化学反应而使食品变质变味。
5）引起食品中的蛋白质和氨基酸的变性。
6）引起包装材料老化而使其防护性降低，影响包装食品质量。
同时光能会转化为热能，提高包装环境温度，加快食品的变质。
3.光污染食品的一般规律举例
（1）光对食品中维生素的破坏
维生素B2在强光作用下很快分解，且分解速度随PH值的升高而加快视频中有多种维生素共存，则某些维生素可保护另一些维生素的光照破坏。
但维生素C则因与维生素B2共存而很快被破坏分解。
如牛奶含有维生素C和维生素B2,而当牛奶在日光暴晒后，维生素C显著减少，原因就是维生素B2促进了维生素C的破坏。
（2）光污染对氨基酸与蛋白质的破环
光污染主要破坏的氨基酸是色氨酸，他竟强光暴晒后而着色褐变，经紫外光照射后可生成氨基丙酸，天冬氨酸，羟基邻氨基苯甲酸。
此外，色氨酸胱氨酸甲硫氨酸等如与荧光类物质，荧光黄，维生素B2等共存时，经强光照射后将引起分解破坏。
（3）光污染对食品的渗透危害规律
光污染对食品的渗透实际是光能在食品内部穿透而产生热量，从而使其内部发生一系列化学变化。
食品对光能吸收越多，传递穿透越深，食品变质就越快越严重，无论是那种形式的光，其密度越高，透入食品中的能量也越大，对食品变质就越严重。
食品或包装材料对光波（能量）吸收量与波长有关，短波长的光（如紫外光）穿入食品和包装材料的深度较浅，所吸收的光能也就少。
而长波的光穿入食品和大装材料的深度较深，对食品的危害就打。
如果食品未吸收光对食品的变质就无影响。
4.控制光污染的食品包装原理
控制光污染的食品包装原理就是阻隔，过滤，吸收相组合。
（1）食品加工，贮藏和流通销售过程中使食品成品或原料利用包装阻隔紫外线透射。
（2）尽量减短食品与光源或光污染空间的接触时间。
（3）设计屏蔽防护包装，选用能吸收或阻挡光线的材料包装食品。
（4）在包装容器或包装表面涂布化学保护剂，反射光线或者过滤有害光线以保护被包装食品免遭光线透射。
三、放射性污染与危害
1.放射性污染的概念与特性
放射性污染是现代核技术发展的产物，人们认识放射性污染也是通过核技术的研究与发展而得以认识和发现的。
放射性污染是放射性核素进入环境中食物、空气、水源和人体后所带来的危害。
我们知道，在自然资源中存在着一些能自发地放射出某些特殊射线的物质，这些物质具有很强的穿透性，如铀，钍等。
这些物质也是用于制作核能的核原料，被统称为放射性物质。
因此，放射性污染也就是放射性物质的污染。
放射性污染的特征：
（1）危害作用具有持续性
放射性污染与一般的化学污染明显不同，表现在每一种放射性核素具有一定的半衰期，在其放射性自然衰变期间，他们都会射出具有一定能量的射线，且该射线持续地产生危害。
（2）其核素射线的危害具有无法抑制和破坏
放射性物质除进行核反应外。
到目前为止，采取任何化学和物理的原来，都无法有效
破环其核素改变其放射。
（3）危害具有长期潜伏性
放射性污染危害，在某些情况下不马上显示出来，而是要经过一段较长时期的潜伏才能表现出来。
综上所述，目前放射性污染对环境、食品、人体的危害是最为复杂的，也是最难发现和难以克服的，因为放射性污染是通过射线而对人体、食物、环境造成危害的。
这些射线是α射线，β射线和γ射线。
其中γ射线穿透力最强，危害最大。
日本福岛核泄漏导致福岛成荒岛，如图2--17所示：
图2--17核泄漏导致福岛成荒岛
2.放射源
人类环境中所具有的放射源主要有两大类：
天然放射源人工放射源，人类一诞生就生活在这两种放射源的包围之中。
只是在不同的地区和空间所受放射程度不同而已。
人类已适应了这种放射物质的辐射，其中辐射水平称为天然让摄性本底，它是判断环境是否收到了放射性污染的基本基准。
（1）天然放射源
天然放射源是自然界中天然存在的放射物质，最主要的有铀，钍核素以及钾、碳和氚等；其次是空间高能粒子构成的宇宙射线，以及进入大气层中的氧、氮院子核碰撞产生的次级宇宙线。
（2）人工放射源
人工放射源是随着核技术与核工业的发展而逐渐产生的。
主要包括核爆炸的沉降物（核武器爆炸、核试验等）、核工业过程排放物（核燃料生产过程、核反应堆运行过程、核燃料后处理过程的废水，废气、废渣排放物）、医疗射线及各种含放射性材料的元器件放射污染等。
如图2--18所示，在日本茨城县捕获的含碘-131的人工放射性核素的玉筋鱼。
图2--18日本茨城县捕获的含碘-131的人工放射性核素的玉筋鱼
3.放射性污染的方式与途径
产生放射性污染的放射性废物多种多样。
按其物理形态可分为放射性废气、放射性废水和废液、放射性固体废物。
放射性物质（或废物）产生的射线就像我们周围任何一样东西（如水、火、电……）一样，无时无刻不在，它既能造福于人类，同时也给人类带来危害和灾难，甚至夺去生命。
历史上和现实中放射性污染危害人类的实例很多。
最早发现天然放射性的贝克勒尔（法国物理学家）由于经常把铀盐放在身上而得了皮炎；毕生效力于放射性研究而两度获的诺贝尔奖的居里夫人长期在极端简陋且几乎没有任何防护的条件下进行放射性研究，身体受到了射线的伤害，最后死于障碍性贫血。
她的女婿约里奥后来在检查她的实验记录时，发现记录本受到严重的放射性污染。
他在家使用过的菜谱书，在她死后50年仍带有放射性。
另外在20世纪20年代放射性同位素被用于夜光表生产，涂表盘操作工习惯用舌尖去舔沾有镭粉的笔尖，使镭进入体内，并积累在骨骼中，那些操作工人后来几乎都死于骨癌或贫血。
原苏联“切尔诺贝利”核电站的泄漏事故使得许多国家不敢进口苏联和东欧国家生产的食品，唯恐受到放射性污染的毒害。
放射性污染的方式主要通过放射性的生物效应进行的。
这种射线的生物效应有分直接效应和间接效应。
我们知道，生命最基本的单元是细胞，活细胞中最重要的分子是细胞核中的脱氧核糖核酸（DNA）分子，由他控制细胞的再生过程。
当DNA分子在射线的直接照射下收到破坏时，这种细胞不能再分裂（还有可能生存），以至于只能一直工作下去直到死亡，此过程中不再有细胞来接替，这样就会影响到这些细胞组成的生物组织的功能，失常乃至整个组织坏死。
如果这些组织是构成生物器官的主要部分，那么整个器官就会过早退化或死亡。
这就是所谓的射线生物效应中的直接效应。
而间接效应是当生物体中不占重要的分子（如水）在射线照射下分裂成活性离子和自由基。
通过这些离子和自由基再去和DNA分子发生作用，最终造成与直接效应相同的后果。
直接效应与间接效应相比，直接效应中射线的速度快，射线粒子与DNA分子的碰撞引起DNA分子的破坏。
放射性污染是通过射线的生物效应进行的，射线对人体造成危害与其计量有关，只有在射线照射达到一定剂量时才会对人体某些组织和器官造成危害。
其实食品被放射性污染而对人体的危害，主要是放射性在人体某些组织和器官造成危害。
食品被放射性污染而对人体的危害，主要是在放射线在人体内达到一定量才产生对人体（组织或器官）的危害。
放射性污染的途径主要是通过放射性物质对人体内照射，或通过食物链（其食物已受污染）经消化道进入人体，再就是放射性尘埃经呼吸道进入人体。
其具有途径是放射性沉降或工业废物进入大气或水源：
1）水中生物（动植物）收污染，从而使水产食品受污染（即污染水产食品）；
2）土壤污染后使植物受污染，产生了各种污染食品（肉眼看不到）；
3）水源污染后动物也受到污染，又产生了动物食品的污染，同时污染水源也使需要水才能成活的植物（如蔬菜等）受污染。
最终因食品的污染而使人类受危害。
4.控制放射性污染的食品包装原理
控制放射性污染的食品包装原理就是阻隔、远离、吸收相结合，具体措施如下：
1）对放射性污染源进行有效的控制和管理，
2）使食品（原料）在食品生产、流通过程中远离放射源，
3）尽量减少食品与放射源或在放射污染空间的接触时间，
4）设计和利用食品包装材料，通过材料对射线的阻隔或吸收而达到对食品的防护。
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