提供电子辐照加速器、辐照中心、辐射加工、辐照装置、辐照技术、辐照交联、辐照灭菌、辐照线缆等资料。
« 电子束辐照源X射线辐照源 »

电子束辐照技术在食品领域的应用

 辐照应用网

  食品安全问题不仅直接影响广大消费者的健康,而且对国家经济、政治、国际贸易,以及对以人为本构建和谐社会均有着重要的影响。近年来,由致病微生物兽药、农药等农产品中有害物质的残留等引起的食品安全事件时有发生,而且基于有害物质残留和微生物污染等问题,致使我国农产品出口受阻而带来的贸易损失也较为严重。近年来,科学家发现电子束辐照在食品安全控制中有着良好的发展前景,一定剂量的电子束辐照不仅可以降解和破坏食品中的有害残留物与食物过敏原,而且还可以增加食品的货架期,电子束辐照加工已成为食品安全控制领域中的一个重要技术手段。

  食品辐照技术源于20世纪50年代,发展至今已历经半个世纪。目前,我国的食品辐照技术已进入世界先进行列,基本达到成熟推广和半商业化阶段。按国际辐照食品通用标准,在食品辐照应用方面所采用的辐照源主要有3种类型:放射性核素钴-60射线、机械源产生的x射线和机械源产生的电子束,其中钴-60与电子束应用最广。为促进和推广电子束辐照技术在食品安全控制领域的应用,本文扼要介绍电子束食品辐照技术在国内外食品安全控制领域的研究和应用现状。

一、电子束辐照技术的原理与特点

1、电子束辐照技术的原理

  电子束辐照的原理是由电子加速器产生的低能或高能电子束射线(通常电子束能量为10MeV,束流功率为数十千瓦以上)通过高能脉冲直接作用破坏活体生物细胞内DNA或通过间接作用使水和小分子物质辐解,产生-H、-OH等活性自由基,与核内物质作用,发生交联反应。较低剂量的电子束能够在不显著影响食品品质的前提下,杀灭病虫害,从而消灭食品中的微生物,延长农产品的保鲜期,减少防腐剂的使用,使农产品更安全,并能延缓果蔬成熟,抑制蔬菜发芽,延长食品的货架期。并通过其射线的直接和间接作用,使生物大分子或化学污染物分子发生断裂、交联等一系列反应,从而改变分子原有的生物学或化学特性,降低其毒害性及致敏性。它的特点是用一种装置产生名为“软电子”的微弱电子辐射农产品表面,可有效抑制和杀灭微生物。这种电子波最深只能深入农产品表面50~150μm处,因此它能杀掉农产品表面附着的细菌同时,不致使农产品的内部结构和营养成分遭到破坏。

2、电子束辐照技术的特点

a、操作安全可控性强

  电子束辐照技术具有较好的环保性能,辐照室通过合理设计、施工和严格使用管理,作业时完全可以避免电子射线泄漏,加速器断电即切断辐射源,安全可靠。电子束辐照的产生和消失则完全可以通过电源开关来控制,操作简单,不需要辐射源,不污染环境,对操作人员无伤害,可直接应用于连续化生产。而Υ射线辐照需要辐射源,需要有特殊的设施防止辐射泄漏,每次处理完得将辐射源放入水中来终止辐照,60Co射线半衰期为5年,137Cs射线半衰期为31年,因而还需要对废弃的放射源进行处理;而采用化学熏蒸方式,工作人员有触毒、中毒的危险,需要特殊的防护作业,不利于从业人员的身体健康,同时熏蒸气体释放后又会污染库区和周边环境。

b、操作简单方便可实现规模化生产

  电子束由电子加速器产生,它的产生和消失完全可以通过加速器的电源开关控制,电离辐射能量的大小也可以通过加速器来调节,系统操控比较方便。电子束具有很高的能量并且对纸张、木板等有较强的穿透能力,因而对已经包装好甚至贴有标签的食品可直接进行处理。电子束穿透距离较短,与被辐照物的密度有关,电子束具有较快的剂量率,采用动态的传送装置,其产品吸收剂量的不均匀度小于5%,适用于形状规则、小厚度产品。

c、无有害物质残留

  与化学熏蒸及添加防腐剂等处理技术相比,电子束辐照不会带来有害物质的残留等不安全因素。另外,早在1980年,世界卫生组织(WHO)、联合国粮农组织(FAO)和国际原子能机构(IAEA)联合宣布:10kGy以下剂量辐照后的食品不存在毒理学问题,近期又宣布大于10kGy辐射处理的食品,只要有需求,同样可以安全食用。

二、电子束辐照在食品安全控制领域的应用

1、在食品贮藏和保鲜中的应用

  当前,在保鲜技术的研究和应用上,国内外主要采用了温度控制贮藏保鲜技术、气调贮藏保鲜技术、化学贮藏保鲜技术、辐射贮藏保鲜技术,以及多种技术的综合应用。但从使用成本、便利性、安全性以及贮藏效果等几方面看,利用辐照技术加工处理新鲜食品,可以起到延长保藏时间,保证产品品质的效果。电子束辐照技术在水果、蔬菜、食用菌、肉类、谷物等农产品保鲜中已经开始大量的研究应用。对于冷、鲜动物源性食品电子束灭菌保鲜研究,国内外学者也作了有益探索。如Fielding等探讨了电子束辐照对不同pH下大肠杆菌成活和修复的影响;Blank等研究了电子束对冷冻贮藏液体蛋黄的物理、物理化学、功能性等指标的影响。这些研究均发现冷鲜食品电子束辐照处理具有较好的灭菌保鲜作用。另外,在杀灭植物源性食品的微生物及致病菌污染方面电子束辐照更显示出独特的技术优势和显著的效果。例如,A.Koorapati,D.等用电子束对双孢菇切片进行辐照保鲜,剂量为0.5,1.0,3.1,5.2KGy,检测辐照对微生物菌落、质构、色泽和多酚氧化酶的影响,证明利用电子加速器对采后的新鲜食用菌进行处理可以达到辐照保鲜的效果,取得了良好的经济效益。大量的研究表明,电子束辐照对农产品中的害虫有着良好的灭杀作用。

2、在降解有害残留物应用中的研究现状

  随着现化科学技术的发展,电子束辐照显露出对食品中化学污染物的降解作用引起了研究者的关注。清华大学研究了盐酸克伦特罗、呋喃唑酮、呋喃妥因以及一些代谢产物水溶液的电子束辐照降解,发现辐照对这些物质的降解有效,其中对盐酸特罗溶液的降解率可达95%以上。瑞士和浙江省以及江苏省农科院对氯霉素水溶液及水产品中的氯霉素做了辐照降解研究,证实了辐照降解氯霉素的可能性,并且相关研究发现在剂量为3.15kGy/s,吸收剂量为15 kGy和465kGy,没有特别物质生成。同时东南大学对辐照处理后含氯霉素的虾仁做了毒理学实验,证明辐照后虾仁的毒理学实验反应为阴性。江苏省农科院还对敌草隆(Jibiao Zhang,2007)、茶叶中的七项农药均做相关研究,发现辐照可能降解氯氰菊酯、敌草隆等。近日,沈阳化工大学等对有机磷农药乐果(Lei Zhang,2007)、甲胺磷、甲基对硫磷、氧化乐果等分别做了微波和γ射线的辐照处理研究,发现在一定的辐照剂量和辐照条件下,辐照可以不同程度的降解这些物质。西班牙利用微波辐照对林丹做了研究,得出了相同的结论。

  由此可见,对电子束辐照降解农产品中有害残留物的研究有着良好的发展前景。但目前这些研究均停留在实验室,并且大部分是以污染用水、水产品等为主要研究对象,辐照技术在其它产品,尤其对肉类制品等严重影响国民生活和国家贸易等农产品的研究尚未开展或很少,而且对更多的药物作用效果的研究还有待于深入,其辐照机理和效应的还需进一步的研究。而辐照技术在农产品有害物质降解研究中大规模化生产应用尚待时日。

3、在降低食物致敏性应用研究中的探索

  近年来,科学家们在辐照脱敏的生物化学效应及免疫学效应方面做了一些探索性的研究。2002年美国研究发现,电子束辐照对螨、链格孢菌等致敏原有破坏作用,并进一步做了免疫机理研究(附表),证明电子束辐照对几种过敏原的抗原表位均有破坏作用,使其丧失了致敏活性。他们利用免疫转印、酶联免疫实验、SDS-PAGE电泳等技术分析辐照后过敏原的结构与构象的改变,发现经辐照后过敏原肽链发生断裂、交联等反应,抗原决定簇发生改变,致敏性降低。韩国、德国、加拿大等的研究小组也做了相关的研究,证实辐照对牛奶、蛋和虾等中的食物过敏原有破坏作用,并从免疫反应的角度进行了初步的机理研究。目前,这一系列探索性研究只是辐照在新领域中应用研究的开始,辐照脱敏的生物化学效应及免疫学效应还不完全清楚,综合应用光谱学、x-射线衍射、生物化学、蛋白质组学、免疫学和生物化学分析等技术手段进行辐照降低食品中过敏原致敏性的机理研究,尤其在单克隆抗体基础上的辐照对致敏原破坏的分子生物学机理的研究应是未来机理研究的重点。我国对过敏原的研究上做过一些工作,对有关引起过敏的食物过敏原做了鉴定分析,如罗氏虾及花生等的过敏原成分鉴定和分析,但在辐照脱敏方面的研究还未见报道。

三、电子束辐照技术在食品安全控制领域应用的前景

  在食品安全控制领域,电子束辐照技术在解决食品安全问题中具有独特的技术特色和优势,在防止食品中食源性致病微生物污染、降解和破坏食品中有害物质和过敏原以及进出口检疫等方面均有很大的应用潜力。电子束辐照对食品和其他农副产品进行加工处理时,通过电离辐射抑制生物中酶的活性,破坏生物体中细胞结构,杀死食品中的病虫、病原微生物以及其他腐败菌,达到食品保存或保鲜的目的,并且通过射线的直接和间接作用,使得食品中有害物质降解,从而降低其致敏性和毒害性,保障食品的安全性。

  辐照技术在食品的贮藏加工过程中,食品不会升温,不会产生有害物残留等不安全性问题,可对新鲜食品进行处理。与其它技术相比,电子束辐照技术还具有如下的优点:与加热相比,食品的成分很少发生变化;与冷冻、冷藏相比,可节约大量能源;与辐照源辐照技术相比,较为安全,可控性强,操作简单,无需特殊的防护设备;同时辐照保藏也不同于化学熏蒸法、腌制法,不需要加入添加物,与加热、冷冻等方法一样,是一种物理保藏法,且属于冷处理技术,具有许多传统保藏法不可比拟的优点;从安全的角度来看,辐照食品是安全的,不存在“毒理上的危害”;同时在营养学和微生物学上也是安全的。因此辐照技术有望替代传统灭菌方法,成为一种切实可行的食品绿色贮藏加工技术,并且在食品有害物质降解上有着很大的发展潜力。

  总之,电子束辐照加工技术是一种高新技术,这种高新技术和其他加工技术比较,具有技术渗透率高,发展潜力大,产值增长率高,投资回报期短等特点,并且在生产加工上具有技术成熟、方便、快捷、经济、较安全等优点。电子束辐照技术作为一项具有潜力和广阔前景的新技术,随着辐照技术的发展和完善,有可能成为食品安全控制领域的主要关键技术,尤其是在水产品和小包装食品的安全控制领域应用上有着很大的发展潜力。

发表评论:

◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法、交流您的观点。

联系方式

辐照中心

    小线辐照装置

    大线辐照装置

    片材辐照装置

    小车辐照装置

最新评论

最近发表

辐照相册

    电子辐照加速器结构示意图

友情链接

Powered By 程廓      Mobile:13862195152     Address:江苏省吴江市汾湖开发区厍西路1288号     ZIP Code:215214

本站关键词: 辐照   辐照中心   辐照加工   辐射加工   辐照交联   辐照消毒   辐照灭菌   辐照电线   辐照电缆   辐照食品   辐照加速器

Auto Publisher Copyright 辐照应用网 All Rights Reserved.  苏ICP备09056980号