1、毕业论文文献综述食品科学与工程电子束辐照在食品工业中的应用摘要电子束辐照在食品安全控制中有着良好的发展前景，不仅可以增加食品的货架期，而且一定剂量的电子束辐照也可以降解和破坏食品中的有害残留物和食物过敏原，已成为食品安全控制领域中的一个重要技术手段。本文就电子束辐照技术的工作原理、特点以及近年来在食品工业领域中的应用研究进行简要综述。关键词电子束辐照；食品工业；应用0、引言食品辐照以其减少农产品和食品的损失，提高食品质量，控制食源性疾病等独特的技术优势，越来越受到世界各国的重视。食品辐照加工用射线源主要有射线、电子束两大类型，其中我国钴源射线应用较为广泛。但随着电子加速器束流能量和束下装置的提
2、高和完善，电子束辐照在加工能力和经济效益方面表现出越来越大的优势，近年来已成为新型辐照加工装置的核心设备1。由于加速器具有自动化程度高、可实现在线生产以及无放射性废源产生等优点，同时电子束能量可以通过加速电压来调节，系统操控比较方便，且线量平坦，产品吸收剂量均匀2。因此，电子束辐照有望成为食品辐照加工的发展方向。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，电子束辐照不仅可以增加食品的货架期，而且一定剂量的电子束辐照也可以降解和破坏食品中的有害残留物和食物过敏原，已成为食品安全控制领域中的一个重要技术手段3。1、电子束辐照工作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
3、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
4、抑制和杀灭微生物。这种电子波最深只能深人农产品表面50150M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4。2、电子束辐照技术的特点521设备操作可控性强电子束由电子加速器产生，它的产生和消失是通过加速器的电源开关控制，电离辐射能量的大小也是通过加速器的加速电压来调节，系统操控比较方便。电子束能量在一定范围内连续可调，线量平坦，束下装置大都采用传送装置，产品吸收剂量均匀。22装置安全，控制可靠电子加速器较钴源装置体积小，自动化程度高，能够连续快速加工，可实现对辐照食品的在线生产。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
5、器还配有臭氧触媒处理装置，实现装置对外臭氧的零排放。加速器断电即切断辐射源，安全可靠，无放射性废源的产生。23杀虫效果好传统的化学熏蒸杀虫剂对杀灭虫卵效果较差。通过适当剂量电子束辐照，不仅百分之百杀灭粮虫粮菌，还能杀死粮食、林木中的其他虫卵，具有全相灭害能力。24辐照灭菌彻底有效利用电子束对大部分食品进行辐照灭菌，其效果与采用射线辐照基本一样。特别是对密度较低的食品或食品表面的灭菌，电子束的灭菌效果尤为有效。电子束辐照技术无放射残留、无任何毒性和化学物残留，辐照时无须拆除产品的包装，无二次污染,对食品品质及营养影响小，具有较好的环保性能。25降解对食用安全不利的农药及兽药残留电子束辐照已成为目
6、前解决食品安全的有效方法之一，国内在射线辐照降解化学污染物方面已申请或获得了专利。3、电子束辐照技术在食品中的应用31电子束辐照在食品保鲜中的作用311抑制生理生长利用电子束辐照农产品抑制其生理生长，达到保鲜目的。谢宗传5报道利用电子束004KGY辐照大蒜，可以抑制发芽，辐照临界期，决定于辐照大蒜芽的长度（要求为蒜瓣长度的1/3以下）、地方品种和辐照时期；利用6MEV电子束辐照银杏，可以抑制其呼吸作用，达到抑制发芽的目的。312延长货架期利用电子束辐照鲜果、蔬菜，可以抑制其酶的活动，降低呼吸作用，达到推迟成熟、延长货架的目的。TARTE等研究了电子束辐照对碎肉中李氏特菌的辐照效应，发现各菌株对
7、电子束的敏感性不同，灭菌D10剂量在03720447KGY之间，为此他建议电子束灭菌的工艺剂量采用45KGY6；SHAMSUZZAMAN等用电子束处理腌制鸡脯肉时,在29KGY辐照后2下贮藏8周，微生物指标达到要求，且对品质无影响7；HAYASHI采用10KGY电子束辐照黑胡椒、葱粉、蒜粉、白胡椒等8种调味品，均能将其细菌含量总数降到100个/G以下，而对质量无明显影响8。313谷类杀虫灭菌谷类食品一般用015KGY辐照即可控制其害虫，35KGY辐照即可杀灭其微生物，达到防霉的目的。呼云山9报道利用加速器辐照大米可以控制微生物，控制霉变发生。李淑荣采用电子束对赤拟谷盗成虫、卵、幼虫和蛹进行了辐
8、照效应试验，结果表明赤拟谷盗不同发育阶段对电子束辐照的敏感程度不同，卵最为敏感，辐照的剂量高于021KGY不能孵化；0305KGY的剂量可以完全阻止其幼虫发育为成虫；高于0305KGY的剂量虽然能羽化为成虫，但羽化后的成虫不能正常存活；采用0518KGY以上剂量辐照的成虫，在4周后死亡率为100，可作为辐照防治赤拟谷盗的有效剂量10。DRAKE等研究表明，用06KGY的剂量即能杀死甜樱桃表皮中的几种害虫，满足检疫要求，且辐照后L以下贮藏14D，对其可溶性物质、酸度和风味无影响11。黄曼等人认为，将电子加速器辐照技术应用于粮食贮藏，还具有高效、安全、环保、经济等优点12。对小麦、稻谷等谷物的研究
9、证明，1KGY剂量的电子束辐照处理，不会对其营养品质和加工特性产生显著影响13。32辐照对食品中化学污染物的降解作用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、吠喃哇酮、吠喃妥因以及一些代谢产物水溶液的电子束辐照降解14，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315KGY/S，吸收剂量为15KGY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
10、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15。沈阳化工大学等对有机磷农药乐果、甲胺磷、甲基对硫磷、氧化乐果等分别做了微波和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16，辐照可以不同程度的降解这些物质。浙江宁波超能科技股份有限公司采用高能电子束辐照虾仁中的氯霉素残留。单因子试验、模拟试验和生产试验表明，电子束辐照冷冻虾仁可以降解其中氯霉素，当氯霉素残留量为14G/KG,经6KGY辐照，剂量率03KGY/S，可降低到01G/KG以下的水平。辐照10KGY，虾仁感观指标、营养成份、理化指标、微量元素和重金属元素的含量均无明显变化17,18。东南大学卫生毒理学教研组对残留
11、18G/L氯霉素的虾仁进行10KGY辐照的毒理试验，40烘干，磨粉的样品进行急性毒性遗传特性和30D喂养试验，结果均为阴性。我国饮用水都用氯气处理，水中不可避免地产生微量含氯有机物19，电子束辐照可以降解水中的氯化烷类有机物。利用电子束辐照茶叶降解其中拟除虫菊脂类农药试验结果表明，用预冷和重复辐照3次共30KGY，可以部分降解拟除虫菊脂类农药，但还需结合其他前处理措施即能达到出口标准01KG20。33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，电子束辐照对瞒、链格抱菌等致敏原有破坏作用，并进一步做了免疫机
12、理研究，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21。他们利用免疫转印、酶联免疫实验、SDSPAGE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肤链发生断裂、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22，23，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
13、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24,25，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。4、辐照技术前景总之，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
14、，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26。参考文献1周丽萍,牛广财,李铉军,等辐照技术在食品中的应用J延边大学农学学报,2004,26113173林海霞,张桂辐照技术在食品工业中的应用及其发展J食品工程,2006,346474杨宗渠,朱军,陈海军,等利用辐照技术保障食品安全的研究J食品科学,2003,282362405谢宗传,陈忠海,邢小黑,等辐照大蒜抑制发芽的敏感期试验J核技术1999,12227757786DIEHLJF,FOODIRRADIATIONPAST,PRESENTANDFUTUREJRADIATIONPHYSICSANDCHEMISTRY,2002
15、,632112157SHAMSUZZAMANK,CHUAQUIOFFERMANNSN,ETALMICROBIOLOGICALANDOTHERCHARACTERISTICSOFCHICKENBREASTMEATFOLLOWINGELECTRONBEAMANDSOUSVIDETREATMENTSJJFOODPROTECTION,1992,5575285338HAYASHIT,OKADOMEHELECTRONEFFECTSONTHESTERILITYANDVISCOSITYOFGRAINSJJOFFOODSCI,1997,6248588609呼玉山电子加速器辐照大米防霉技术研究J中国粮油学报,199
16、9,141555810李淑荣,王殿轩,等电子束对赤拟谷盗辐照效应的试验研究J郑州工程学院学报,2004,252262811DRAKESR,NEVENLGQUALITYRESPONSESOFBINGANDRAINIERSWEETCHERRIESTOLOWDOSEELECTRONBEAMIRRADIATIONJJOFFOODPROCESSINGANDPRESERVATION,1997,21434535112黄曼辐射技术在粮食储藏中的应用J粮油食品科技,2005,131262713顾可飞,赵志辉,高美须,等电子束辐照技术在食品安全控制中的应用J中国食物与营养,2008,3111414哈益明,施惠栋,
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18、物学报,2007,51621ROHITKKATIAL,MD,THOMASJGRIE,PLLD,DAWNMHAZELHURSTDELETERIOUSAFFECTSOFELECTRONBEAMRADIATIONONALLERGENEXTRAETSJYOURNALALLERGYCLINIEALIMMUNOLOGY,2002,827628022MIJUNGKIM,JUWOONLEE,HONGSUNYOOKETALCHANGESINTHEANTIGENICANDLMMMOGLOBULINEBINDINGPROPERTIESOFHENSEGGALBUMINWITHTHECOMBINATIONOFHEATA
19、NDGANUNAIRRADTIONTREATMENTJJOURNALOFFOODPROTECTION,2002,71192119523YOONKS,EFFECTOFGAMMAIRRADIATIONONTHETEXTUREANDMICROSTRUCTUREOFCHICKENBREASTMEATJMEATSCIENCE,2003,63,27327724赖荷,赵绮华采用WESTBLOTT1119的方法分析罗氏虾致敏原成分J中华微生物和免疫学杂志,2004,24974725李宏,张宏誉花生过敏原致敏组分分析J中华微生物和免疫学杂志,2001,21增121426单张生,崔登来电子束辐照食品保鲜的近况和展望J核农学报,2001,152125128
