食品药品辐照杀菌详解.docx

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食品药品辐照杀菌详解

食品药品辐照杀菌详解

辐照杀菌

辐射灭菌是利用电磁辐射产生的电磁波杀死大多数物质上的微生物的一种有效方法。

用于灭菌的电磁波有微波、紫外线（UV）、X射线和γ射线等。

它们都能通过特定的方式控制微生物生长或杀死微生物。

例如微波可以通过热产生杀死微生物的作用；紫外线使DNA分子中相邻的嘧啶形成嘧啶二聚体，抑制DNA复制与转录等功能，杀死微生物；X射线和γ射线能使其它物质氧化或产生自由基（OH·H）再作用于生物分子，或者直接作用于生物分子，打断氢键、使双键氧化、破坏环状结构或使某些分子聚合等方式，破坏和改变生物大分子的结构，从而抑制或杀死微生物。

即使可见光在长时间照射后，也能损害微生物或杀死它们，因为所有光合生物含有叶绿素（或细菌叶绿素）、细胞色素、黄素蛋白等光敏感色素，它吸收光能变成激发态或被活化，并将吸收的能量转移到氧，产生氧自由基作用于细胞，导致机体突变或死亡。

辐射灭菌的效果受其它因子制约，例如光可使嘧啶二聚体解体，降低紫外线作用效果，氧可提高X射线或γ射线作用效果等。

实行辐射灭菌的装置包括微波炉、紫外光灯、阴极射线管、X射线发生器、放射性核素等。

商业上用于大量物品灭菌使用的放射性源是钴-60和铯-137，它们发射出γ射线，相对而言比较廉价。

辐射灭菌用途很广，例如医疗器械和用具（如注射器灯）、食品、实验室的许多塑料制品和多种培养基都是用这种方法灭菌。

食品辐射（或辐照）杀菌是利用一定剂量的波长极短的电离射线对食品进行杀菌（包括原材料），放射线同位素钴60、铯157产生的γ-射线或低能加速器放射出的β-射线对包装食品进行辐照处理。

延迟新鲜食物某些生理过程（发芽和成熟）的发展，或对食品进行杀虫、消毒、杀菌、防霉等处理，达到延长保藏时间，稳定、提高食品质量目的的操作过程。

在食品杀菌常用的射线有χ－射线、γ－射线和电子射线。

电子射线主要由电子加速器中获得，χ－射线由χ－射线发生器产生，γ－射线主要由放射性同位素获得，常用的放射线同位素有60Co和137Cs。

γ－射线的穿透力很强，适合于完整食品及各种包装食品的内部杀菌处理，电子射线的穿透力较弱，一般用于小包装食品或冷冻食品的杀菌，特别适用于对食品的表面杀菌处理。

可以提供辐照辐照灭菌的企业有临沂辐照中心（15963333533）等。

辐射杀菌的机理：

射线辐射对食品的作用分为初级和次级，初级是微生物细胞间质受高能电子射线照射后发生的电离作用和化学作用，次级是水分经辐射和发生电离作用而产生各种游离基和过氧化氢再与细胞内其它物质作用。

这两种作用会阻碍微生物细胞内的一切活动，从而导致微生物细胞死亡。

食品辐射杀菌的目的不同，采用的辐射剂量也不同，完全杀菌的辐照剂量为25~50kGy，其目的是杀死除芽孢杆菌以外的所有微生物。

消毒杀菌的辐射剂量为1~10kGy，其目的是杀死食品中不产芽孢的病原体和减少微生物污染，延长保藏期。

总之，对于不同的微生物，需要控制不同的辐射剂量和电子能量。

辐射影响食品在正常推荐的剂量辐射后其营养成分，如蛋白质、糖类、微量元素及矿物质的损失很少，但维生素和脂肪对辐照敏感。

维生素经辐射后的损失程度与食品种类、辐照剂量、温度、氧量及维生素的种类有关，一般来说，脂溶性维生素较水溶性维一素对辐照敏感。

用杀菌剂量比较辐照处理与加热处理食品的水溶性维生素的破坏作用，可以发现两者几乎没有差别，而脂溶性经维生素损失较大，尤以维生素E、K损失是大。

在水溶性维生素中维生素C损失最大，烟酸损失最小，脂肪经高剂量辐射后，因氧化反应产生的自由基及其衍生物会促进脂肪的氧化而使其发生酸败变性，导致脂肪的消化吸收率降低。

辐照处理的影响

色泽：

辐照处理对各种食品色素的影响不同。

植物性色素对辐照处理较稳定，动物性色素对辐照敏感。

辐照的水解物能导致肌红蛋白和脂肪的氧化，引起褪色。

辐照能加深冷冻禽胸肉稳定的红色或粉红色，红色的加深依据于肉的种类、肌内的类型、辐射的剂量、包装材料的不同而不同。

根据Nhm等人的报道，经辐照的肉，其还原性增加，产生CO，CO与血红色素强烈亲和，提高了红色或粉红色的强度。

据相关的研究报道，用低于1%的CO辅以气调包装可以保持肉稳定的草莓红色，红色保持8周，并延长了其货架寿命。

Kusmider进一步研究指出，包装时添加低于1%的CO能大大地改善新鲜牛肉末的色泽和风味，在4.5kGy的剂量辐射时，CO能降低脂肪氧化，并提供一种稳定的草莓红颜色。

也就是说，用CO包装并辅以低或中剂量的辐照，能给鲜牛肉末带来怡人的安全的颜色，且品质损害最小。

气味：

辐照处理一般都会使食品特有的香气损失，同时也产生令人不愉快的“辐射臭气味”，尤其是肉类食品。

Pratl报道，用24kGy剂量辐照处理生火腿有臭味产生。

Nam等人比较了火鸡鸡胸肉的有氧包装和真空包装的辐照效果，实验指出：

辐照时会产生挥发性的异味，伴随着脂肪的氧化和挥发性硫的生成，有氧包装的异味较在胡氧包装的火鸡鸡胸肉的挥发性物质的形成随着辐射剂量的增加和贮藏时间的延长而增加。

Ahn等人指出，含硫化合物是辐照冷冻猪肉产生异味的根源。

蛋白质的辐照水解物在辐照肉产生异味方面起着重要作用。

质地：

低剂量辐射处理食品不会对食品质地产生明显的影响，相反还可以抑制软化，破坏一些引起果实后熟的有关酶的活性，延缓一些水果后果熟。

高剂量辐照处理食品时，都会有不同程度的软化作用，这种软化是由食品大分子物质的解聚而引起的。

Setsuko等人实验指出：

用具有300kV或低一些的电子辐照干物料的表面能去除污染（如豆子、香辛料、脱水蔬菜和茶叶），不会产生有害作用。

用170kV的电压处理大豆，可减少微生物的数量到不可检测的水平。

用软电子处理的大豆，其豆乳的胶凝性质比高压杀菌的豆乳要好，用软电子杀菌能改善大豆用于加工豆乳和豆腐的品质。

Mckenna等人指出，辐照能增加鲑鱼的感官嫩度和汁液评分，增加鲶鱼片的风味强度。

辐射杀菌：

水产品、肉制品、蛋类、蜂花粉经射线辐照后能较长时间保存。

肉类制品经预处理后，真空密封包装和冷冻，－40℃辐照，对肉制品无不良影响。

经辐射完全杀菌的牛肉、鸡肉、火腿、香肠、鱼虾在常温下皆可贮藏较长时间，若在低氧或无氧条件下处理则贮藏时间更长。

蛋类辐照杀菌一般用10kGy左右的剂量便可杀灭沙门氏菌，鲜蛋若用80kGy的电子射线照射后，涂上聚乙烯醇塑料薄层，于28℃~30℃贮存一个多月，好蛋率达91.0%~91.3%，蛋液及冰冻蛋液可用β－及γ－射线辐照，灭菌效果良好。

蜂花粉用1.0kGy的剂量照射，能有效地杀灭花粉中的微生物，花粉的温升也不明显，这对保存花粉的营养成分是十分有好处的。

除此之外，辐射还广泛用于包装材料和包装容器的表面杀菌，一般剂量为20~30kGy便可达到杀菌要求。

高压电子束则适用对单层薄膜进行杀菌处理。

常见的污染食品的致病菌有埃希氏大肠菌、沙门氏菌、Campylobacter菌以及近来常提到的污染肉及肉制品的李斯特菌。

为更有效地抑制致病菌和生产出符合卫生标准的食品，科研人员和食品工程师一直在努力进行有关的研究工作。

现有的方法各有所长，有些情况下还会影响食品的质量、口感和风味。

食品辐照作用

杀虫消毒灭菌，原理为:

在辐照过程中，伽玛射线穿透辐照货箱内的货物，作用于微生物，直接或间接破坏微生物的核糖核酸、蛋白质和酶，从而杀死微生物，起到消毒灭菌的作用。

其优点:

由于射线的穿透力强，可杀灭大小包装、散装、液体、固体、干货、鲜果内部的病菌和害虫，尤其适用于一些不宜进行加热、熏蒸、湿煮处理的食品。

辐照加工属于冷加工，不会引起食品内部温度的明显升高，因而易于保持食品的香味和外观品质。

例如辐照保藏的马铃薯可抑制发芽，饱满而不发皱，硬度好，养分也没有明显的损失，与冷藏或化学保藏的马铃薯比较，有较强的竞争力。

食品辐照是物理加工过程，不需添加化学药物，没有药物残留，也未发现感生放射性，不污染环境，是一种安全环保的食品加工法。

辐照加工可以改进食品的工艺质量。

例如辐照的牛肉更嫩滑，辐照酒可提高陈酿度，辐照的大豆易于消化吸收等。

辐照食品可杀灭沙门氏菌和寄生虫，改进食品卫生质量。

　　高剂量完成灭菌的食品适于医院特需病人、宇航员、航海、登山、探险和地质队的特殊需要。

辐照食品能在常温下长期保存，便于长途运输和国际贸易。

由于辐照能彻底杀虫灭菌，可作为一种特别检疫措施，防止病虫害的传播。

技术特点1、可以在常温或低温下进行，处理过程食品温升很小，有利于维持食品的质量；2、射线（如γ－射线）的穿透力强，可以在包装下及不解冻情况下辐照食品，杀灭深藏在食品内部的害虫、寄生虫和微生物；3、辐照过的食品不会留下任何残留物；4、和食品冷冻保藏等方法相比，辐照保藏方法能节约能源；5、可以改进某些食品的工艺和质量；6、需要较大投资及专门设备来产生辐射线（辐射源）并提供安全防护措施，保证辐射线不泄露；7、对不同产品及不同辐照目的要选择控制好合适的辐照剂量，才能获得最佳的经济效应和社会效益。

8、辐照食品标签上要加以标注。

当今从事辐照的装置：

　一种是利用钴－60伽玛源，一种是利用加速器。

他们两者的比较，从射线的发射功率上来讲，14KW的加速器，相当于100万居里的钴－60放射源；但由于钴－60源是呈球形状发射射线，所以对射线的利用率低，大约只有20%，其它方向的射线都被浪费，而加速器的射线方向是一个方向，对射线的利用率高，达93%以上。

所以如果将射线的利用率考虑在内，则14KW的电子加速器相当于460-470万居里的放射源。

加速器可以发射两种不同的粒子：

电子束和X射线；其对被辐照物质的辐照效应来讲是一样的。

我们也可以采用移动靶技术，按照我们的需要来及时选取不同的射线粒子进行辐照－但一般情况下不这么做，因为由电子转化成X射线的转化过程中有大量的功率被损耗。

X射线的物理性质和伽玛射线的完全一样。

主要应用领域：

1、利用电子束辐照快速晶闸管、芯片，可改变优化产品的性能。

2、降解水产品、蜂制品中残留氯霉素，达到出口国的农药残留卫生标准。

3、农副产品、食品、海、水产品的保鲜。

达到杀菌、杀虫、抑制发芽、延长货架期的目的。

4、一次性医疗卫生用品的消毒灭菌（医用敷料、纱布、手套、手术用医疗器械等）5、中成药、保健品的杀菌利用电子束，能有效杀死中成药、保健品中的各种有害病菌，达到实用卫生要求。

6、黄玉、珍珠、水晶致色，提高产品品质，增加产品附加值。

7、高分子材料的降解。

利用电子束降解PTFE，获取微米级和纳米级超细粉。

8、宠物饲料的杀菌。

利用电子束能有效杀死宠物饲料中各种细菌，特别是沙门氏菌。

从而达到宠物食用的卫生标准。

9、各种玩具的杀菌。

为了保证各种玩具在生产过程中产生的细菌污染会直接影响到儿童的身体健康，要对它进行电子束杀菌，从而达到卫生要求。

10、化妆品原料中的有害菌和化妆品在生产中因污染产生的细菌将对皮肤带来潜在危险，而高温灭菌又会破坏化妆品自身的特性，影响其质量，利用电子束灭菌是在常温下进行的，对于不耐高温的化妆品是一种理想的灭菌方法。

11、商品养护（防霉）。

各种商品经电子束辐照后可起到防霉作用，从而达到对商品的养护。

纯水辐照的化学效应应可概括为图

蛋白质和酶1、导致某些蛋白质中二硫键、氢键、盐键和醚键等的断裂2、促使蛋白质的一级结构发生变化3、发生脱氨基作用、脱羧作用和氧化作用4、蛋白质水溶液经射线照射会发生辐照交联5、多数食品酶对辐射效果有很大的阻力，有助于酶制剂的辐照处理。

糖类1、纯态糖类经辐照后发现有明显的降解作用和辐解产物形成。

2、混合物的降解效应通常比单个组分的辐解效应小。

脂类主要是辐照诱导自氧化产物和非氧化的辐照产物，因而饱和脂肪酸比较稳定，不饱和脂肪酸容易氧化，出现脱羧、氢化、脱氨等作用。

维生素1、脂溶性维生素

（1）最敏感：

维生素A和E

（2）稳定：

维生素D2、水溶性维生素

（1）最敏感：

维生素B1和C

维生素辐照损失数量受剂量、温度、氧气存在与食品类型等影响。

一般来说，在无氧或低