食品辐照技术及其食品中的应用

耿建暖

（中国环境管理干部学院，河北秦皇岛 066004）

食品辐照技术及其食品中的应用

耿建暖

（中国环境管理干部学院，河北秦皇岛 066004）

摘 要：食品辐照技术是一项新型的食品保藏技术，具有安全性、无污染等优点，综述辐照技术的原理和特点，讨论辐照技术在食品的杀菌杀虫、抑制发芽、降解有毒有害物质等方面的应用，并指出其在研究和应用中存在的问题，并对其应用前景进行了分析。

关键词：食品辐照；杀菌杀虫；抑制发芽；降解有毒有害物质

食品辐照（Food irradiation），又称“食品照射”或“电离辐射”，它是利用射线照射食品（包括原材料），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、提高食品质量的一种食品保藏技术[1-2]。目前，食品加工技术不断提高，人们的生活水平也随之具有了较大的提高，对食品的要求也越来越高，最大限度地保留食品的色、香、味及营养成分成为人们选择食品时首要考虑的方面。食品辐照技术具有营养成分损失少、易操作、无污染、残留少、节省能源等优点，因此引起了国内外食品科学工作者的广泛关注。

1 辐照技术的原理

食品辐照技术是对食品进行非热加工的新技术，食品在辐照过程中食品本身的温度变化不大，因此可以最大限度的保留食品的色、香、味及营养成分。其基本原理是利用60Co、137Cs等放射源产生的γ射线或5 MeV以下的X射线及电子加速器产生的10 MeV以下的高能电子束辐射食品，使食品中生物体产生物理或化学反应，抑制或破坏其新陈代谢和生长发育，甚至使细胞组织死亡，从而达到消毒灭菌、延长食品贮藏时间、减少损失的目的[3]。

2 辐照技术的特点

辐照技术作为一种食品保藏方法，不同于化学熏蒸法和腌制法，不需要加入添加物，与加热、冷冻等方法一样，是一种物理方法，且属于冷处理技术。辐照技术具有以下特点：

2.1 最大限度的保持食品原有的成分和风味

辐照技术在常温下进行，利用χ射线、γ射线或电子束能量高、穿透力强的特点对食品进行处理，因此又称为“冷加工”技术。处理中是利用了在射线作用下，生物体中的成分产生物理或化学效应起到杀菌、杀虫或延长贮藏时间的，整个过程中，食品内部的温度变化不大，因此能够最大限度的保持食品原有的风味，不影响产品的营养和食用品质。通过对食品辐照前后的品质进行测定，食品的感官指标及营养成分在辐照前后变化不显著。王超等[4]研究了γ辐照对低温火腿肉制品感官指标，当辐照剂量为10 kGy时，产品贮存60 d后，其色泽、质构和风味变化不大。康芬芬等[5]用γ射线辐照处理香蕉，用200 Gy和400 Gy辐照处理的香蕉，能使其绿色在26℃保持5 d～6 d，能延长贮藏期，其蛋白质含量、脂肪含量、矿物质元素含量的变化不大，与对照之间没有显著性差异。刘福莉等[6]用γ射线和电子束辐照猪肉火腿肠，经处理后30℃下储藏10 d过程中硬度、色泽等感官特征没有显著变化。姜平等[7]用不同剂量的60Coγ射线对干酪进行辐照和贮藏，辐照后在贮藏阶段蛋白质会发生水解，但pH 4.6 SN和12%TCA SN随着辐照的变化趋势不明显。但食品辐照的剂量不宜过大，否则会使其颜色变暗，产生辐照异味，蛋白质、脂肪分解，营养价值下降。

2.2 污染少、安全环保

食品辐照技术是依靠射线的穿透作用，使食品中的各成分发生生物效应起到杀菌等效果，所以在食品辐照中不添加任何药物，辐照中无任何药物残留，因此辐照食品更加安全。辐照装置是自动化控制装置，辐照停止后，射线立即停止，而且不会诱发产生放射性，无放射性残留。通过对辐照食品的研究，发现食用辐照食品对人的生长、生育、寿命均无不良影响，且不会致癌、致畸，也未发现因辐照而产生的有害物质。经过多年试验得出的结论是辐照剂量在10 kGy以下，食品是安全的，不需要再做毒理学实验，超过10 kGy剂量的辐照食品也是安全卫生的[8]。刘敏等将甘薯酒用60Co进行照射，测定了辐照前后甘薯酒中的射线残留，结果表明辐照后的甘薯酒未受到60Co的污染，辐照前后的射线水平和能谱基本一致，均属本底水平，无残留放射性，也未发现感生放射性[9]。

2.3 操作方便，杀菌更彻底

辐照处理法依靠χ射线、γ射线或电子束能量高、穿透力强的特点，对食品进行照射，起到杀菌效果的，因此射线可以非常容易的到达食品内部，不仅可以将表面的各种寄生虫和致病菌杀灭，还可以对食品内部的害虫及微生物具有较好的杀灭效果，对食品可以起到灭菌的效果。用γ射线辐照控制冷却鸡肉中的致病菌，当辐照剂量为5 KGy时，细菌总数致死率达99.98%，几乎完全杀灭[10]。经不同剂量辐照处理后，大豆蛋白粉中微生物的含量明显降低，且辐照剂量越大杀菌效果越明显，当辐照剂量为4 kGy时，大豆蛋白粉中的菌落总数为120 CFU/g，大肠菌群<30 MPN/100 g，霉菌为10 CFU/g，当辐照剂量达到6 kGy时，大豆蛋白粉中菌落总数为63 CFU/g，大肠菌群<30 MPN/100 g，霉菌为10 CFU/g[11]。仲济健[12]采用60Co辐照真空包装淡腌白鱼，最佳辐照剂量为2.5 Kgy，灭菌率99%，且无消极感官影响。朱佳廷等[13]采用60Co辐照鸭血粉丝汤，当剂量为6 kGy时，未检出微生物。另外，辐射技术具有很高的技术含量，自动化程度高，可以根据需要任意调节辐照剂量，达到不同的杀菌程度，直至完全灭菌。李俐俐等[14]通过辐照杀灭出口冷冻虾仁中的金黄色葡萄球菌，调节不同剂量时杀菌效果不同，当剂量为5 kGy～6 kGy时，能全部杀灭虾仁中金黄色葡萄球菌。

2.4 辐照技术效率高，能耗少，运行成本低

目前，我国食品辐照装置已进入商业化，在生产过程中采用自动化装置，辐照效率高，辐照一个样品仅需几秒钟的时间，因此辐照技术能耗较低，减少了运行中的成本。据国际原子能机构计算，食品采用冷藏需要消耗能量 90 kW（h/t），巴氏加热消毒为 230 kW（h/t），热消毒为 300 kW（h/t），脱水脉冲处理为 700 kW（h/t），而辐照消毒品需要6.3 kW（h/t），辐照巴氏消毒仅为0.76 kW（h/t），节约能耗为70%～90%以上。辐射处理与热处理、干燥和冷冻保藏食品法相比，能耗降低几倍到十几倍[3]。

3 辐照技术在食品加工中的应用

辐照技术是食品加工技术的一项新技术，由于辐照技术具有节约能源、无污染、食品温度上升小等特点，目前，在果品蔬菜的保鲜、肉及肉制品的保藏、粮食及乳品及食品安全方面具有广泛的应用，可用于食品中的杀菌杀虫、抑制发芽、降解有毒有害物质。

3.1 杀虫杀菌，延长保存期

杀虫杀菌是辐照技术在食品加工中的主要应用，经过一定剂量的照射后，可以起到彻底杀虫杀菌的作用，通过剂量的调节，可以起到不同程度的杀菌作用，延长保藏期。经过杀虫杀菌后，食品的感官及营养品质不发生显著变化。单国尧等[15]用60Co或137 Cs-γ射线照射包装为尼龙-聚乙烯复合膜包装袋的大米，经过辐照后能有效地杀灭害虫和防止霉变，且可使大米1年内不生虫、不发霉，对米饭的口感、黏度、香味影响也不明显，基本保持了大米原有的色香味。杨文鸽等[16]以美国红鱼为研究对象，研究用电子束辐照的杀菌效果，结果表明，辐照能明显减少美国红鱼肉中的菌落总数，并延缓贮藏期间菌落总数的增加速度，且辐照剂量越大，杀菌效果越明显。用电子束辐照泥蚶杀菌，随着辐照剂量增加，泥蚶菌落总数逐步减少，辐照后的泥蚶在冷藏期间，随着时间的延长，菌落总数均有所增加，但增加速度缓慢[17]。王少丹等[18]用电子束辐照杀灭鲜切青椒表面食源性致病菌，用1 kGy辐照结合酸化亚氯酸钠能有效杀灭表面的食源性致病菌，而且不会影响其品质。脱水蔬菜（干蘑菇、木耳等）采用复合包装材料及适宜辐照剂量（6 kGy～8 kGy）辐照可使保藏期达到1年以上[19]。用电子束400、700、1000、1500、2500Gy辐照及SO2处理巨峰葡萄后，置于温度-0.5℃～0.5℃、相对湿度85%～95%冷库中贮藏，研究不同处理对巨峰葡萄微生物杀灭效果及贮藏品质的影响。结果表明，电子束辐照能有效杀灭或抑制葡萄表面细菌、霉菌、酵母菌、大肠菌群的滋生繁殖，减轻葡萄贮藏过程中的腐烂现象[20]。采用电子束辐照技术对粮食储藏，尤其是散粮的储藏，有很好的杀虫或抑菌效果[21]。

3.2 抑制发芽，延缓后熟

食品辐照能通过影响果蔬的生理代谢和生长点的结构，干扰生理活性物质的正常合成，能达到有效抑制发芽，降低呼吸强度，延缓后熟，从而达到延长保藏时间的作用，多用于水果蔬菜的贮藏保鲜。马艳萍等[22]用60Coγ射线对鲜食核桃辐照，观察在贮藏期间的萌芽情况，结果表明经辐照处理后在贮藏期间未出现发芽现象，发芽率及牙长与对照有极显著差异，所以辐照能显著抑制核桃胚芽萌发。以60Co产生的γ射线和电子加速器产生的高能电子束，分别对大蒜进行辐照处理，表明：两者都能有效抑芽，且在相同辐照剂量下，电子束辐照抑芽效果强于60Coγ射线；经两种辐照后还能抑制大蒜呼吸作用，延缓质量损失，且对大蒜鳞茎外皮颜色和大蒜风味品质影响不大[23]。枣果经60Co-γ射线辐照再冷藏，其表面微生物大部分被杀死，微生物总数降低；经辐照处理后，VC、可滴定酸、总糖、还原糖含量无明显变化，降低了失重率[24]。王秋芳等[25]以花椰菜为对象，研究电子束辐照对食品的后熟作用，发现500和1 000 Gy能显著抑制花椰菜的呼吸强度，减轻失重，延缓后熟，延长储藏时间。用电子束1 000 Gy以下辐照巨峰葡萄，能有效抑制葡萄的呼吸强度，其中SOD活性，可滴定酸和VC及总糖含量都比对照组高，经贮藏98 d后，保鲜效果较好[20]。

3.3 有毒有害物质降解

食品辐照技术不仅可以用于延长食品的货架期，较低剂量照射能够在不显著影响食品品质的前提下，使药物分子或化学污染残留物分子发生断裂、交联等一系列反应，改变这些分子原有的结构及生物学特性，从而去除食品中残留的有毒有害物质，对食品的安全性控制具有重要的意义。Ferreira-Castro等[26]研究表明，γ射线辐照可有效的抑制真菌毒素的生长，降低镰刀菌素的浓度，当辐照剂量为10 kGy时，玉米中的镰刀菌素可完全降解。Aziz等[27]报道，当辐照剂量为5 kGy时，小麦、玉米和大麦中的伏马菌素B1的降解率分别为96.6%、87.1%和100%；剂量增加到7 kGy时，小麦和玉米中的伏马菌素可完全被破坏，失去毒性。杨郡婷等[28]研究表明γ射线可以显著降低肉制品中克伦特罗含量，降解率随辐照剂量增大而提高，当辐照剂量为3.4 kGy时，肉制品中克伦特罗的降解率在80%以上。辐照技术也可以用于农药残留的降解，伍玲等[29]采用辐照技术对茶叶进行处理，茶叶中的菊酯类农药，随着辐照吸收剂量的增加降解增加；50 kGy时，菊酯类农药残留降解可以达到或接近欧盟农残限量标准，而要营养成分含量和品质基本不变.以60Co γ射线辐照蜂蜜和虾，研究其氯霉素的降解率，经过照射后，蜂蜜和虾中的氯霉素的降解率可达99.12%和94.75%[30-31]。

4 辐照中存在的问题

食品辐照技术具有很多优点，在国外正处于推广应用以及新型设备的开发研究阶段，在我国也得到了广泛的发展，取得了一定的进步，但在推广应用过程中，还存在一定的问题[32]：辐照装置的资格认证还没有严格的标准，出现了一些，不科学辐照，甚至违法辐照现象。由于辐照灭菌效果好，所以很多企业放松了对中间过程的卫生控制，没有达到标准的产品也去辐照，而且辐照的剂量比较大，会引起一些不良的影响；消费者对辐照食品的认识具有局限性；辐照食品的标识没有标准，我国标签法和食品辐照管理办法中都规定辐照食品应有标识，但很难在我国市场上看到有标识的辐照食品。消费者的知情权得不到保护，给消费者的安全埋下了隐患。另一方面，虽然对食品辐照的研究较多，但对辐照机理的研究尚少，辐照设备的初始投资较大，商业应用尚不广泛。

5 辐照的发展前景

食品辐照具有无污染、无残留、完整保留食品中的营养成分和风味、杀菌彻底且成本、能耗低等优点，可以提高食品的保藏性能。只要掌握其加工特性、控制好影响因素并使其达到最佳的组合，遵守食品辐照的技术及卫生标准，正确应用，就能加工出高品质的产品。随着人们生活水平的提高，人们对高质量、高营养食品的需要也会越来越高。因此，食品的辐照技术在未来的食品工业中具有广阔的应用前景。

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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

河北省秦皇岛市科学技术研究与发展计划课题（2012023A029）

耿建暖（1979—），女（汉），讲师，硕士，从事食品科学相关的教学和研究工作。

2012-12-06