食品輻射保鮮是利用放射性元素60Co或137Cs的γ射線機加速器產生的電子束等所產生的輻射能量,對新鮮肉及其制品、糧食、水果、蔬菜、調味料、飼料以及其他加工產品進行殺菌、殺蟲、防止霉變、抑制發芽、延遲后熟等處理,從而最大限度地減少食品損失,保持食品品質,延長食品保藏期。應用于食品輻射的放射線有高速電子流、γ射線及X射線。射線的種類不同,輻射效果也會相應地發生變化。有研究發現,微生物細胞中的脫氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)對放射線反應最為敏感。它直接影響細胞的分裂和蛋白質的合成。
輻射保鮮,主要利用鈷60、銫137等放射性元素的γ射線以及電子加速和X射線來輻照果品,使果蔬內部水和其他物質發生電離,生產游離基團,殺滅有害物質,從而保鮮貯藏水果的方法。
輻照后延長果品貯藏或貨架期,減少采后損失。γ射線輻照能夠殺滅病原微生物或抑制其生長,殺滅有害昆蟲,使其不育或降低其繁殖力,延緩水果的成熟過程,抑制后熟和衰老,保持水果新鮮度。即使在完全殺菌的吸收劑量下[25千戈瑞(kGy)],也不導致果品溫度上升。到1986年,已有美國、前蘇聯、日本等33個國家批準或暫時批準了共19種輻照食品的商業化應用。
中國在1984年批準了馬鈴薯等7種輻照食品的商業化應用。全世界已有20多個商業性輻射器用于食品輻照。在世界范圍內已有70種以上的食品允許采用輻照處理延長貯期或貨架期,除蟲或滅菌防腐。輻照作為一種采后處理技術,其應用前影產限。對某些熱帶水果如杧果、番木瓜和香蕉的輻照除蟲和殺菌防腐雖然是可行的,但比用其他方法,則較不經濟。果品輻照保鮮的成功取決于品種和成熟度、輻照劑量、半透性包裝材料、輻照前化學藥劑處理和貯藏溫度。
輻照對微生物的作用
由于微生物對放射線造成的損傷具有一定的修復功能,故放射線對于不同微生物的致死效果也各有差異。其次,由于微生物受到電離放射線的輻照,細胞中的細胞物質引起電離,產生化學變化,使細胞直接死亡。同時也會對維持生命的重要物質產生影響,致其死亡。例如,存在細胞中的水分,當在放射線高能量的作用下,引起化學反應,分解為OH-及氫原子,從而間接引起微生物細胞的致死作用。活菌數減少一個對數周期(90%的菌被殺死)所需要的射線劑量稱為D值,單位為“戈瑞”(Gy),一般常用千戈瑞表示(kGy)。注意此處的D值單位與加熱殺菌的D值單位不一致。有研究發現,微生物細胞中的脫氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)對放射線反應最為敏感。它直接影響細胞的分裂和蛋白質的合成。
影響因素
溫度
在凍結狀態下,微生物對放射線的抵抗性為一般狀態的1.5~2倍。研究者認為,這是由于在凍結時,細胞中自由基和其他反應性物質的移動減少,以致間接致死的效果降低。另一方面,從輻照對食品的破壞來看,溫度的影響非常顯著,表現為溫度越高、破壞性越大。因此,為了使殺菌的副作用減小,一般在較低溫度的環境下進行。 [2]
氧氣
一般說來,氧氣的存在,可提高射線殺菌的效果,如沙門菌在厭氧狀態下,對放射線的抵抗力是通氣狀態的3倍。但就放射線對食品成分的破壞而言,厭氧狀態較佳。厭氧狀態下的射線破壞程度不到通氣狀態的1/10。故實際運用放射線做食品殺菌時,仍是在厭氧狀態下進行的。
保護物質和增感物質
將試驗物質放在pH 7.0、0.1mol/L的磷酸緩沖液中,進行D值的比較,使D值增高的(對有機物質起保護作用)成為保護物質,使D值降低的(促進殺菌)稱為增感物質。氨基酸、葡萄糖等以及其他對生物體有保護作用的一些成分,對微生物受放射線的輻照具有保護作用,特別是半胱氨酸、谷胱甘肽等化合物,是有效的保護物質。經研究發現,增感的物質種類較多,如碘乙酸等,可使微生物對放射線的感受性提高10~100倍。因此,這樣的物質被添加后,射線的殺菌劑量可以減少萃l/10~1/100,但能夠用于食品的僅是維生素K。
缺點
(1)經過殺菌劑量的照射,一般情況下,酶不能完全被鈍化。
(2)經輻射處理后,食品所發生的化學變化從量上來說雖然是微乎其微的,但敏感性強的食品和經高劑量照射的食品可能會產生不良的感官性質變化,尤其是對高蛋白和高脂肪的食品特別突出。
(3)
輻射保藏方法不適用于所有的食品,要有選擇性地應用。
(4)要對輻射源進行充分的遮蔽,必須經常連續性地對輻射區進行監測檢查。