食品輻照技術(shù)及其食品中的應(yīng)用

耿建暖

（中國(guó)環(huán)境管理干部學(xué)院，河北秦皇島 066004）

食品輻照技術(shù)及其食品中的應(yīng)用

耿建暖

（中國(guó)環(huán)境管理干部學(xué)院，河北秦皇島 066004）

摘 要：食品輻照技術(shù)是一項(xiàng)新型的食品保藏技術(shù)，具有安全性、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，綜述輻照技術(shù)的原理和特點(diǎn)，討論輻照技術(shù)在食品的殺菌殺蟲(chóng)、抑制發(fā)芽、降解有毒有害物質(zhì)等方面的應(yīng)用，并指出其在研究和應(yīng)用中存在的問(wèn)題，并對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：食品輻照；殺菌殺蟲(chóng)；抑制發(fā)芽；降解有毒有害物質(zhì)

食品輻照（Food irradiation），又稱(chēng)“食品照射”或“電離輻射”，它是利用射線(xiàn)照射食品（包括原材料），延遲新鮮食物某些生理過(guò)程（發(fā)芽和成熟）的發(fā)展，或?qū)κ称愤M(jìn)行殺蟲(chóng)、消毒、殺菌、防霉等處理，達(dá)到延長(zhǎng)保藏時(shí)間，穩(wěn)定、提高食品質(zhì)量的一種食品保藏技術(shù)[1-2]。目前，食品加工技術(shù)不斷提高，人們的生活水平也隨之具有了較大的提高，對(duì)食品的要求也越來(lái)越高，最大限度地保留食品的色、香、味及營(yíng)養(yǎng)成分成為人們選擇食品時(shí)首要考慮的方面。食品輻照技術(shù)具有營(yíng)養(yǎng)成分損失少、易操作、無(wú)污染、殘留少、節(jié)省能源等優(yōu)點(diǎn)，因此引起了國(guó)內(nèi)外食品科學(xué)工作者的廣泛關(guān)注。

1 輻照技術(shù)的原理

食品輻照技術(shù)是對(duì)食品進(jìn)行非熱加工的新技術(shù)，食品在輻照過(guò)程中食品本身的溫度變化不大，因此可以最大限度的保留食品的色、香、味及營(yíng)養(yǎng)成分。其基本原理是利用60Co、137Cs等放射源產(chǎn)生的γ射線(xiàn)或5 MeV以下的X射線(xiàn)及電子加速器產(chǎn)生的10 MeV以下的高能電子束輻射食品，使食品中生物體產(chǎn)生物理或化學(xué)反應(yīng)，抑制或破壞其新陳代謝和生長(zhǎng)發(fā)育，甚至使細(xì)胞組織死亡，從而達(dá)到消毒滅菌、延長(zhǎng)食品貯藏時(shí)間、減少損失的目的[3]。

2 輻照技術(shù)的特點(diǎn)

輻照技術(shù)作為一種食品保藏方法，不同于化學(xué)熏蒸法和腌制法，不需要加入添加物，與加熱、冷凍等方法一樣，是一種物理方法，且屬于冷處理技術(shù)。輻照技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

2.1 最大限度的保持食品原有的成分和風(fēng)味

輻照技術(shù)在常溫下進(jìn)行，利用χ射線(xiàn)、γ射線(xiàn)或電子束能量高、穿透力強(qiáng)的特點(diǎn)對(duì)食品進(jìn)行處理，因此又稱(chēng)為“冷加工”技術(shù)。處理中是利用了在射線(xiàn)作用下，生物體中的成分產(chǎn)生物理或化學(xué)效應(yīng)起到殺菌、殺蟲(chóng)或延長(zhǎng)貯藏時(shí)間的，整個(gè)過(guò)程中，食品內(nèi)部的溫度變化不大，因此能夠最大限度的保持食品原有的風(fēng)味，不影響產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)和食用品質(zhì)。通過(guò)對(duì)食品輻照前后的品質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，食品的感官指標(biāo)及營(yíng)養(yǎng)成分在輻照前后變化不顯著。王超等[4]研究了γ輻照對(duì)低溫火腿肉制品感官指標(biāo)，當(dāng)輻照劑量為10 kGy時(shí)，產(chǎn)品貯存60 d后，其色澤、質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味變化不大。康芬芬等[5]用γ射線(xiàn)輻照處理香蕉，用200 Gy和400 Gy輻照處理的香蕉，能使其綠色在26℃保持5 d～6 d，能延長(zhǎng)貯藏期，其蛋白質(zhì)含量、脂肪含量、礦物質(zhì)元素含量的變化不大，與對(duì)照之間沒(méi)有顯著性差異。劉福莉等[6]用γ射線(xiàn)和電子束輻照豬肉火腿腸，經(jīng)處理后30℃下儲(chǔ)藏10 d過(guò)程中硬度、色澤等感官特征沒(méi)有顯著變化。姜平等[7]用不同劑量的60Coγ射線(xiàn)對(duì)干酪進(jìn)行輻照和貯藏，輻照后在貯藏階段蛋白質(zhì)會(huì)發(fā)生水解，但pH 4.6 SN和12%TCA SN隨著輻照的變化趨勢(shì)不明顯。但食品輻照的劑量不宜過(guò)大，否則會(huì)使其顏色變暗，產(chǎn)生輻照異味，蛋白質(zhì)、脂肪分解，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值下降。

2.2 污染少、安全環(huán)保

食品輻照技術(shù)是依靠射線(xiàn)的穿透作用，使食品中的各成分發(fā)生生物效應(yīng)起到殺菌等效果，所以在食品輻照中不添加任何藥物，輻照中無(wú)任何藥物殘留，因此輻照食品更加安全。輻照裝置是自動(dòng)化控制裝置，輻照停止后，射線(xiàn)立即停止，而且不會(huì)誘發(fā)產(chǎn)生放射性，無(wú)放射性殘留。通過(guò)對(duì)輻照食品的研究，發(fā)現(xiàn)食用輻照食品對(duì)人的生長(zhǎng)、生育、壽命均無(wú)不良影響，且不會(huì)致癌、致畸，也未發(fā)現(xiàn)因輻照而產(chǎn)生的有害物質(zhì)。經(jīng)過(guò)多年試驗(yàn)得出的結(jié)論是輻照劑量在10 kGy以下，食品是安全的，不需要再做毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)，超過(guò)10 kGy劑量的輻照食品也是安全衛(wèi)生的[8]。劉敏等將甘薯酒用60Co進(jìn)行照射，測(cè)定了輻照前后甘薯酒中的射線(xiàn)殘留，結(jié)果表明輻照后的甘薯酒未受到60Co的污染，輻照前后的射線(xiàn)水平和能譜基本一致，均屬本底水平，無(wú)殘留放射性，也未發(fā)現(xiàn)感生放射性[9]。

2.3 操作方便，殺菌更徹底

輻照處理法依靠χ射線(xiàn)、γ射線(xiàn)或電子束能量高、穿透力強(qiáng)的特點(diǎn)，對(duì)食品進(jìn)行照射，起到殺菌效果的，因此射線(xiàn)可以非常容易的到達(dá)食品內(nèi)部，不僅可以將表面的各種寄生蟲(chóng)和致病菌殺滅，還可以對(duì)食品內(nèi)部的害蟲(chóng)及微生物具有較好的殺滅效果，對(duì)食品可以起到滅菌的效果。用γ射線(xiàn)輻照控制冷卻雞肉中的致病菌，當(dāng)輻照劑量為5 KGy時(shí)，細(xì)菌總數(shù)致死率達(dá)99.98%，幾乎完全殺滅[10]。經(jīng)不同劑量輻照處理后，大豆蛋白粉中微生物的含量明顯降低，且輻照劑量越大殺菌效果越明顯，當(dāng)輻照劑量為4 kGy時(shí)，大豆蛋白粉中的菌落總數(shù)為120 CFU/g，大腸菌群<30 MPN/100 g，霉菌為10 CFU/g，當(dāng)輻照劑量達(dá)到6 kGy時(shí)，大豆蛋白粉中菌落總數(shù)為63 CFU/g，大腸菌群<30 MPN/100 g，霉菌為10 CFU/g[11]。仲濟(jì)健[12]采用60Co輻照真空包裝淡腌白魚(yú)，最佳輻照劑量為2.5 Kgy，滅菌率99%，且無(wú)消極感官影響。朱佳廷等[13]采用60Co輻照鴨血粉絲湯，當(dāng)劑量為6 kGy時(shí)，未檢出微生物。另外，輻射技術(shù)具有很高的技術(shù)含量，自動(dòng)化程度高，可以根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)輻照劑量，達(dá)到不同的殺菌程度，直至完全滅菌。李俐俐等[14]通過(guò)輻照殺滅出口冷凍蝦仁中的金黃色葡萄球菌，調(diào)節(jié)不同劑量時(shí)殺菌效果不同，當(dāng)劑量為5 kGy～6 kGy時(shí)，能全部殺滅蝦仁中金黃色葡萄球菌。

2.4 輻照技術(shù)效率高，能耗少，運(yùn)行成本低

目前，我國(guó)食品輻照裝置已進(jìn)入商業(yè)化，在生產(chǎn)過(guò)程中采用自動(dòng)化裝置，輻照效率高，輻照一個(gè)樣品僅需幾秒鐘的時(shí)間，因此輻照技術(shù)能耗較低，減少了運(yùn)行中的成本。據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)計(jì)算，食品采用冷藏需要消耗能量 90 kW（h/t），巴氏加熱消毒為 230 kW（h/t），熱消毒為 300 kW（h/t），脫水脈沖處理為 700 kW（h/t），而輻照消毒品需要6.3 kW（h/t），輻照巴氏消毒僅為0.76 kW（h/t），節(jié)約能耗為70%～90%以上。輻射處理與熱處理、干燥和冷凍保藏食品法相比，能耗降低幾倍到十幾倍[3]。

3 輻照技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用

輻照技術(shù)是食品加工技術(shù)的一項(xiàng)新技術(shù)，由于輻照技術(shù)具有節(jié)約能源、無(wú)污染、食品溫度上升小等特點(diǎn)，目前，在果品蔬菜的保鮮、肉及肉制品的保藏、糧食及乳品及食品安全方面具有廣泛的應(yīng)用，可用于食品中的殺菌殺蟲(chóng)、抑制發(fā)芽、降解有毒有害物質(zhì)。

3.1 殺蟲(chóng)殺菌，延長(zhǎng)保存期

殺蟲(chóng)殺菌是輻照技術(shù)在食品加工中的主要應(yīng)用，經(jīng)過(guò)一定劑量的照射后，可以起到徹底殺蟲(chóng)殺菌的作用，通過(guò)劑量的調(diào)節(jié)，可以起到不同程度的殺菌作用，延長(zhǎng)保藏期。經(jīng)過(guò)殺蟲(chóng)殺菌后，食品的感官及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)不發(fā)生顯著變化。單國(guó)堯等[15]用60Co或137 Cs-γ射線(xiàn)照射包裝為尼龍-聚乙烯復(fù)合膜包裝袋的大米，經(jīng)過(guò)輻照后能有效地殺滅害蟲(chóng)和防止霉變，且可使大米1年內(nèi)不生蟲(chóng)、不發(fā)霉，對(duì)米飯的口感、黏度、香味影響也不明顯，基本保持了大米原有的色香味。楊文鴿等[16]以美國(guó)紅魚(yú)為研究對(duì)象，研究用電子束輻照的殺菌效果，結(jié)果表明，輻照能明顯減少美國(guó)紅魚(yú)肉中的菌落總數(shù)，并延緩貯藏期間菌落總數(shù)的增加速度，且輻照劑量越大，殺菌效果越明顯。用電子束輻照泥蚶殺菌，隨著輻照劑量增加，泥蚶菌落總數(shù)逐步減少，輻照后的泥蚶在冷藏期間，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，菌落總數(shù)均有所增加，但增加速度緩慢[17]。王少丹等[18]用電子束輻照殺滅鮮切青椒表面食源性致病菌，用1 kGy輻照結(jié)合酸化亞氯酸鈉能有效殺滅表面的食源性致病菌，而且不會(huì)影響其品質(zhì)。脫水蔬菜（干蘑菇、木耳等）采用復(fù)合包裝材料及適宜輻照劑量（6 kGy～8 kGy）輻照可使保藏期達(dá)到1年以上[19]。用電子束400、700、1000、1500、2500Gy輻照及SO2處理巨峰葡萄后，置于溫度-0.5℃～0.5℃、相對(duì)濕度85%～95%冷庫(kù)中貯藏，研究不同處理對(duì)巨峰葡萄微生物殺滅效果及貯藏品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，電子束輻照能有效殺滅或抑制葡萄表面細(xì)菌、霉菌、酵母菌、大腸菌群的滋生繁殖，減輕葡萄貯藏過(guò)程中的腐爛現(xiàn)象[20]。采用電子束輻照技術(shù)對(duì)糧食儲(chǔ)藏，尤其是散糧的儲(chǔ)藏，有很好的殺蟲(chóng)或抑菌效果[21]。

3.2 抑制發(fā)芽，延緩后熟

食品輻照能通過(guò)影響果蔬的生理代謝和生長(zhǎng)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，干擾生理活性物質(zhì)的正常合成，能達(dá)到有效抑制發(fā)芽，降低呼吸強(qiáng)度，延緩后熟，從而達(dá)到延長(zhǎng)保藏時(shí)間的作用，多用于水果蔬菜的貯藏保鮮。馬艷萍等[22]用60Coγ射線(xiàn)對(duì)鮮食核桃輻照，觀(guān)察在貯藏期間的萌芽情況，結(jié)果表明經(jīng)輻照處理后在貯藏期間未出現(xiàn)發(fā)芽現(xiàn)象，發(fā)芽率及牙長(zhǎng)與對(duì)照有極顯著差異，所以輻照能顯著抑制核桃胚芽萌發(fā)。以60Co產(chǎn)生的γ射線(xiàn)和電子加速器產(chǎn)生的高能電子束，分別對(duì)大蒜進(jìn)行輻照處理，表明：兩者都能有效抑芽，且在相同輻照劑量下，電子束輻照抑芽效果強(qiáng)于60Coγ射線(xiàn)；經(jīng)兩種輻照后還能抑制大蒜呼吸作用，延緩質(zhì)量損失，且對(duì)大蒜鱗莖外皮顏色和大蒜風(fēng)味品質(zhì)影響不大[23]。棗果經(jīng)60Co-γ射線(xiàn)輻照再冷藏，其表面微生物大部分被殺死，微生物總數(shù)降低；經(jīng)輻照處理后，VC、可滴定酸、總糖、還原糖含量無(wú)明顯變化，降低了失重率[24]。王秋芳等[25]以花椰菜為對(duì)象，研究電子束輻照對(duì)食品的后熟作用，發(fā)現(xiàn)500和1 000 Gy能顯著抑制花椰菜的呼吸強(qiáng)度，減輕失重，延緩后熟，延長(zhǎng)儲(chǔ)藏時(shí)間。用電子束1 000 Gy以下輻照巨峰葡萄，能有效抑制葡萄的呼吸強(qiáng)度，其中SOD活性，可滴定酸和VC及總糖含量都比對(duì)照組高，經(jīng)貯藏98 d后，保鮮效果較好[20]。

3.3 有毒有害物質(zhì)降解

食品輻照技術(shù)不僅可以用于延長(zhǎng)食品的貨架期，較低劑量照射能夠在不顯著影響食品品質(zhì)的前提下，使藥物分子或化學(xué)污染殘留物分子發(fā)生斷裂、交聯(lián)等一系列反應(yīng)，改變這些分子原有的結(jié)構(gòu)及生物學(xué)特性，從而去除食品中殘留的有毒有害物質(zhì)，對(duì)食品的安全性控制具有重要的意義。Ferreira-Castro等[26]研究表明，γ射線(xiàn)輻照可有效的抑制真菌毒素的生長(zhǎng)，降低鐮刀菌素的濃度，當(dāng)輻照劑量為10 kGy時(shí)，玉米中的鐮刀菌素可完全降解。Aziz等[27]報(bào)道，當(dāng)輻照劑量為5 kGy時(shí)，小麥、玉米和大麥中的伏馬菌素B1的降解率分別為96.6%、87.1%和100%；劑量增加到7 kGy時(shí)，小麥和玉米中的伏馬菌素可完全被破壞，失去毒性。楊郡婷等[28]研究表明γ射線(xiàn)可以顯著降低肉制品中克倫特羅含量，降解率隨輻照劑量增大而提高，當(dāng)輻照劑量為3.4 kGy時(shí)，肉制品中克倫特羅的降解率在80%以上。輻照技術(shù)也可以用于農(nóng)藥殘留的降解，伍玲等[29]采用輻照技術(shù)對(duì)茶葉進(jìn)行處理，茶葉中的菊酯類(lèi)農(nóng)藥，隨著輻照吸收劑量的增加降解增加；50 kGy時(shí)，菊酯類(lèi)農(nóng)藥殘留降解可以達(dá)到或接近歐盟農(nóng)殘限量標(biāo)準(zhǔn)，而要營(yíng)養(yǎng)成分含量和品質(zhì)基本不變.以60Co γ射線(xiàn)輻照蜂蜜和蝦，研究其氯霉素的降解率，經(jīng)過(guò)照射后，蜂蜜和蝦中的氯霉素的降解率可達(dá)99.12%和94.75%[30-31]。

4 輻照中存在的問(wèn)題

食品輻照技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)外正處于推廣應(yīng)用以及新型設(shè)備的開(kāi)發(fā)研究階段，在我國(guó)也得到了廣泛的發(fā)展，取得了一定的進(jìn)步，但在推廣應(yīng)用過(guò)程中，還存在一定的問(wèn)題[32]：輻照裝置的資格認(rèn)證還沒(méi)有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，出現(xiàn)了一些，不科學(xué)輻照，甚至違法輻照現(xiàn)象。由于輻照滅菌效果好，所以很多企業(yè)放松了對(duì)中間過(guò)程的衛(wèi)生控制，沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品也去輻照，而且輻照的劑量比較大，會(huì)引起一些不良的影響；消費(fèi)者對(duì)輻照食品的認(rèn)識(shí)具有局限性；輻照食品的標(biāo)識(shí)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)標(biāo)簽法和食品輻照管理辦法中都規(guī)定輻照食品應(yīng)有標(biāo)識(shí)，但很難在我國(guó)市場(chǎng)上看到有標(biāo)識(shí)的輻照食品。消費(fèi)者的知情權(quán)得不到保護(hù)，給消費(fèi)者的安全埋下了隱患。另一方面，雖然對(duì)食品輻照的研究較多，但對(duì)輻照機(jī)理的研究尚少，輻照設(shè)備的初始投資較大，商業(yè)應(yīng)用尚不廣泛。

5 輻照的發(fā)展前景

食品輻照具有無(wú)污染、無(wú)殘留、完整保留食品中的營(yíng)養(yǎng)成分和風(fēng)味、殺菌徹底且成本、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，可以提高食品的保藏性能。只要掌握其加工特性、控制好影響因素并使其達(dá)到最佳的組合，遵守食品輻照的技術(shù)及衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，正確應(yīng)用，就能加工出高品質(zhì)的產(chǎn)品。隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)高質(zhì)量、高營(yíng)養(yǎng)食品的需要也會(huì)越來(lái)越高。因此，食品的輻照技術(shù)在未來(lái)的食品工業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

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Food Irradiation and Its Application in Food Processing

GENG Jian-nuan
（Enviromental Management College of China，Qinhuangdao 066004，Hebei，China）

Abstract：Food irradiation is a new technology of food preservation with many advantages ，such as safety and non-pollution.In this paper，the principle and characterisation of irradiation technology were introduced.The utilizations of the irradiation technology in sterilization，sprout inhibition and degradation of poisonous and harmful substance were also introduced．The problem of the food irradiation in research and application was pointed out.The future of its application was analyzed.

Key words：irradiation；sterilization；sprout inhibition；degradation of poisonous and harmful substance

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2013.15.029

河北省秦皇島市科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計(jì)劃課題（2012023A029）

耿建暖（1979—），女（漢），講師，碩士，從事食品科學(xué)相關(guān)的教學(xué)和研究工作。

2012-12-06