E-beam:电子束,束流集中定向,能量集中,剂量率高,电源关闭则电子束停止发射;主要缺点为:穿透力较弱。
X射线光子:类似于电子束,但穿透力较强;主要缺点:电子束转换为X射线的效率低。
γ射线:射线发散,穿透力强;主要缺点:由于同位素衰变辐射源需定期补充以保证足够的辐射强度,废源处理风险难度大,射线持续放射,安全管理要求严格。
国内
国外
1980年,国际原子能机构(IAEA)/联合国粮农组织(FAO)/世界卫生组织(WHO)成立的辐照食品安全联合专家委员会(JECFI)宣布“经10kGy以下剂量的辐照处理的任何食品是安全的”;1983年国际食品法典委员会(CAC)公布“10kGy以下剂量的辐照食品没有毒理学危害,在营养和微生物学上也是安全的”;1999年,JECFI宣布“任何剂量范围内的辐照食品都是安全的并具有营养适宜性”;2003年CAC也批准了采用10kGy以上的剂量辐照处理食品,并规定电子束能量不超过10 MeV。
目前超过60个国家允许进行食品辐照处理,其中25个国家已经有商业化食品辐照装置。
灭菌彻底
由于射线穿透力强,它不仅可以杀死食品表面的病菌,还可以杀死寄生在食品深层的昆虫、虫卵和致病菌,防止食品霉烂变质,提高食品的卫生质量。
营养损失少
采用γ射线或电子射线处理食品是一种 “冷加工”技术。据测定,用2kGy剂量处理食品,食品内部温度最高上升0.5℃。在25kGy剂量下最高上升6°C。由于食品在加工过程中内部温度变化不大,被加工后的食品风味、营养成份和外观变化较小,比起“热加工”更容易受到市场的青睐。
保证食品安全
被加工食品可先经过包装、罐装密封和装箱打包后进行辐照处理,避免食品在包装过程中所造成的二次污染。
节约能源,无三废排放
使用射线源作为能源,可以节省能源60%以上,环境友好。
目前世界上有50多个国家采用辐照技术处理农产品和食品,主要在四个方面:
低剂量辐照抑制根茎类或块茎类农产品的发芽和腐烂,如土豆、洋葱、大蒜、生姜和薯类。
低剂量辐照杀虫、延长贮存期和检疫。如辐照谷物和面粉、鲜果和干果。
辐照针对性灭菌,控制致病菌为害人类健康,如各种肉类、家禽及加工制品、海产品和鱼虾、香料和调味品、饲料等由于致病菌污染而致病,日益严重威胁人类健康。
高剂量彻底灭菌。主要用于医院特需病员和宇航人员等特种人员需要的无菌食品。
初始含菌量
食品的灭菌效果与初始含菌量密切相关。在食品生产时,应将产品的初始含菌量控制在最低水平,初始含菌量越低,消毒或灭菌的效果越好。食品的辐照灭菌是在原有食品品质优良的基础上来进行的,以长期保持其新鲜和优良品质。因此原有食品的质量必须要有保证,不允许用已变质或细菌繁殖很多的次劣食品来进行辐照灭菌。
微生物对辐射的耐受性
不同种类的微生物对辐射的耐受性是不同的,在同属、同种甚至同种间的不同菌株间,变化幅度都很大,有的相差可能高达100倍。辐照灭菌需要用多大的照射剂量,不仅要了解微生物污染的程度,即初始含菌量,还要了解污染微生物的种类,这样才能用最少量的射线最理想的减少微生物。
温度
在常温范围内,温度对辐照灭菌效果的影响不大。在0℃以下进行辐射,温度对辐射杀菌的影响结果表现不一,要视菌的种类而定。单从杀灭微生物的效果来看,辐照时的温度对此影响不大。之所以在辐照时考虑温度对效果的影响,主要是因为肉类食品在高剂量照射情况下会引起的物理变化和化学变化,产生一种特殊的“辐射味”。在低温条件下辐照,可以减少辐射时产生的游离基的活性,减少食品成分的断裂和分解,以防止食品成分的氧化,减少辐射味的产生。所以,需要根据食品种类和指标要求来确定辐照温度,选取适宜的温度进行辐照,才能保证辐照食品的质量。
氧的含量
辐照处理时,食品包装袋中有无分子态氧对杀菌效果有着显著的影响。一般情况下,杀菌效果因氧的存在而增强。辐射时是否需要氧,要根据辐射处理对象、性状、处理的目的和贮存环境条件等加以综合考虑。辐射可使空气中的氧电离,形成臭氧。因此,高蛋白质和脂肪含量的食品应采用真空包装或真空充氮包装,以减少臭氧对蛋白质和脂肪的氧化作用。对于水果、蔬菜之类需低剂量辐照处理的食品来说,虽然辐射氧化并不是主要作用,但也可以采用小包装或密封包装,防止二次污染,同时形成低氧环境,使后熟变慢。另外为防止维生素损失可在充氮环境中进行辐照处理。
含水量
食品中的含水量也会影响辐照灭菌的效果。因为在干燥状态下照射,生成的游离基因失去了水的连续相而变得不能移动,游离基等的辐射间接作用就会随之降低,因而辐射作用显著减弱。所以对于同一类食品,在其它条件相同的情况下,要达到相同的灭菌效果,含水量低的比高的需要更高的辐照剂量。
不留化学残留物:辐照灭菌不使用化学药剂,因此不会在被处理物品上留下化学残留物,避免了可能的有害物质对产品质量的影响。
不改变物理性质:与高温和化学处理方法相比,辐照灭菌是一种冷处理方法,不会改变产品的物理性质,尤其适用于对温敏性产品的处理。
广谱性和高效性:辐照技术对各种微生物有广泛的杀灭作用,能够高效灭菌,包括细菌、真菌、病毒等,确保产品高度无菌。
无需加热:辐照不需要高温处理,避免了加热可能引起的产品脆性、变色等问题,对于食品和药品等需要温和处理的产品具有优势。
不引起臭味或味道变化:辐照灭菌不会引起产品的异味或味道变化,相较于一些化学灭菌剂可能导致的异味问题更为优越。
更好的质量保持:由于辐照是一种冷处理,能够更好地保持产品的营养成分和口感,不影响产品的品质。
环保:辐照灭菌过程不会产生废水、废气,不会对环境造成污染,相对环保
可控性强:辐照过程中能够精确控制辐射剂量,确保灭菌效果的同时最小化对产品的负面影响,提高了处理的可控性。
总体而言,辐照灭菌技术在保持产品质量、提高效率、环保等方面相对于一些其他灭菌技术具有明显的优势。
影响产品质地:辐照过程可能对一些产品的质地产生影响,尤其是对食品,可能导致口感、颜色和营养成分的损失。
不适用于某些产品:一些特定的产品,如饮品、乳制品、某些药物,对辐照比较敏感,可能不适合这种灭菌方法。
公众负面认知:辐照技术在一些国家面临公众负面认知,一部分人担心辐照可能导致辐射性物质残留在产品中,尽管这在实际应用中是被控制的。
限制微生物种类:尽管辐照技术对细菌、真菌等有广泛杀灭作用,但某些抗辐射的微生物可能仍然存在,限制了其在特定情境下的应用。
需要专业操作:辐照技术的使用需要专业操作,设备维护和操作人员的培训成本相对较高。
可能引发致突变性物质:在辐照过程中,有极小的可能性产生致突变性物质,尽管这一概率非常低,但仍是一种潜在的风险。
处理废弃物:处理用过的辐照源和包装材料可能涉及一些特殊的废物处理流程,增加了环境管理的复杂性。
总体而言,辐照技术虽然在微生物控制中有许多优点,但仍然存在一些缺点和挑战,需要综合考虑在特定应用领域中的可行性。