保鲜

辐射保鲜

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  Cs的γ射线机加速器产生的电子束等所产生的辐射能量,对新鲜肉及其制品、粮食、水果、蔬菜、调味料、饲料以及其他加工产品进行杀菌、杀虫、防止霉变、抑制发芽、延迟后熟等处理,从而最大限度地减少食品损失,保持食品品质,延长食品保藏期。应用于食品辐射的放射线有高速电子流、γ射线及X射线。射线的种类不同,辐射效果也会相应地发生变化。

  有研究发现,微生物细胞中的脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)对放射线反应最为敏感。它直接影响细胞的分裂和蛋白质的合成。

  辐射保鲜,主要利用钴60、铯137等放射性元素的γ射线以及电子加速和X射线来辐照果品,使果蔬内部水和其他物质发生电离,生产游离基团,杀灭有害物质,从而保鲜贮藏水果的方法。辐照后延长果品贮藏或货架期,减少采后损失。

  γ射线辐照能够杀灭病原微生物或抑制其生长,杀灭有害昆虫,使其不育或降低其繁殖力,延缓水果的成熟过程,抑制后熟和衰老,保持水果新鲜度。即使在完全杀菌的吸收剂量下[25千戈瑞(kGy)],也不导致果品温度上升。到1986年,已有美国、前苏联、日本等33个国家批准或暂时批准了共19种辐照食品的商业化应用。中国在1984年批准了马铃薯等7种辐照食品的商业化应用。全世界已有20多个商业性辐射器用于食品辐照。在世界范围内已有70种以上的食品允许采用辐照处理延长贮期或货架期,除虫或灭菌防腐。

  辐照作为一种采后处理技术,其应用前影产限。对某些热带水果如杧果、番木瓜和香蕉的辐照除虫和杀菌防腐虽然是可行的,但比用其他方法,则较不经济。果品辐照保鲜的成功取决于品种和成熟度、辐照剂量、半透性包装材料、辐照前化学药剂处理和贮藏温度。

  由于微生物对放射线造成的损伤具有一定的修复功能,故放射线对于不同微生物的致死效果也各有差异。其次,由于微生物受到电离放射线的辐照,细胞中的细胞物质引起电离,产生化学变化,使细胞直接死亡。同时也会对维持生命的重要物质产生影响,致其死亡。例如,存在细胞中的水分,当在放射线高能量的作用下,引起化学反应,分解为OH

  活菌数减少一个对数周期(90%的菌被杀死)所需要的射线剂量称为D值,单位为“戈瑞”(Gy),一般常用千戈瑞表示(kGy)。注意此处的D值单位与加热杀菌的D值单位不一致。

  有研究发现,微生物细胞中的脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)对放射线反应最为敏感。它直接影响细胞的分裂和蛋白质的合成。

  食品受放射线照射后,对成分会产生一定的影响。在碳水化合物方面,首先将引起纤维素、半纤维素、果胶、淀粉等长碳链化合物碳链切断,生成葡萄糖、果糖等还原糖。从而使食品机械强度降低、抗菌力下降、黏度变小、淀粉的碘反应色调发生变化、对淀粉酶的敏感性增大。

  有些维生素受辐照也会引起变化,最不稳定的是维生素C和B族维生素中的维生素B。这种变化与加热处理的情况类似。氨基酸受辐照会引起脱氨作用生成胺。含硫氨基酸被分解生成硫化氢和甲硫醇,这是显著的异臭成分。脂肪是对辐照最敏感的成分之一。放射线的能量可使脂肪的活性亚甲基脱氢,造成一连串的氧化连锁反应,产生自由基,促进脂肪酸的酸败。

  可以看出,食品受辐射会引起成分的变化,导致异味的发生、过氧化物的增加和物理性质变差,但以上变化一般是利用单一成分进行辐照试验的。由于食品是由多种成分有机结合及成分之间相互保护作用.整体食品的变化情况与以上不完全一样。在食品上,对于利用杀菌剂量的辐照,蛋白质并不引起分解,碳水化合物也较为稳定,脂肪的变化也小,食品中的其他成分的变化则更少。另外,在辐照方法上,应尽量采用低温辐照、缺氧辐照,或利用增感剂以及选择最佳的辐照时间等,这样对于减轻辐照对食品的副作用是完全可能的。

  处理方式所用的电离辐射剂量足以使微生物的数量减少或使有生存能力的微生物降低到很小程度。在后处理没有污染的情况下,以现有的方法没有检出腐败微生物,也没有毒素被检出。这种处理的目的是希望生产出几乎是无菌的稳定的食品。处理过的食品,只要不再受污染,可在任何条件下长时间保藏。辐射完全杀菌所需的剂量在几万戈瑞。

  这种处理所使用的辐射剂量足以降低某些有生命力的特定非芽孢致病菌(如沙门菌)的数量,结果用任何标准方法都不能检出病菌的存在。剂量范围一般为5~10kGy。这种处理不能杀灭所有的微生物,因为食品中有可能存在比对象菌更耐辐射的芽孢菌或其他细菌。因而这种处理方式强调的是食品的卫生安全性,而不能保证长期贮藏的微生物学安全性。因此,这种方法处理的食品贮存时必须有其他手段的配合,如低温或降低产品的水分活性等。

  此处理应用的电离辐射剂量足以提高保藏品质.并可使生存的特定腐败微生物的数量显著减少。由于生长在不同食品上的微生物种类不同,这些微生物的耐辐射性也不同.并且残存的微生物在一定条件下的生长速度也不同,所以这种处理的剂量水平随食品的种类和处理后贮藏条件和贮藏期要求而异。但一般说来,辐射杀灭微生物一般以杀灭90%微生物所需的剂量来表示.即残存微生物下降到原菌数的10%时所需用的剂量,并用Dm(或DM)来表示。引起腐败变质的微生物的耐辐射性都不大,Dm值不大,所以这种处理的剂量范围多在1~2kGy。与辐射针对性杀菌处理一样。用这种方式处理过的食品的贮存期是有限的,多数情况下要与冷藏或冻藏结合才能达到一定的贮存期。

  在冻结状态下,微生物对放射线倍。研究者认为,这是由于在冻结时,细胞中自由基和其他反应性物质的移动减少,以致间接致死的效果降低。另一方面,从辐照对食品的破坏来看,温度的影响非常显著,表现为温度越高、破坏性越大。因此,为了使杀菌的副作用减小,一般在较低温度的环境下进行。

  一般说来,氧气的存在,可提高射线杀菌的效果,如沙门菌在厌氧状态下,对放射线倍。但就放射线对食品成分的破坏而言,厌氧状态较佳。厌氧状态下的射线破坏程度不到通气状态的1/10。故实际运用放射线做食品杀菌时,仍是在厌氧状态下进行的。

  将试验物质放在pH 7.0、0.1mol/L的磷酸缓冲液中,进行D值的比较,使D值增高的(对有机物质起保护作用)成为保护物质,使D值降低的(促进杀菌)称为增感物质。

  氨基酸、葡萄糖等以及其他对生物体有保护作用的一些成分,对微生物受放射线的辐照具有保护作用,特别是半胱氨酸、谷胱甘肽等化合物,是有效的保护物质。经研究发现,增感的物质种类较多,如碘乙酸等,可使微生物对放射线倍。因此,这样的物质被添加后,射线的杀菌剂量可以减少萃l/10~1/100,但能够用于食品的仅是维生素K。

  这类制品腐败变质主要原因是腐败细菌引起的,相对于其他新鲜食品,这类制品对辐射处理不是很敏感。因此可以应用上面提到的三种杀菌方式进行辐射处理。

  大量研究发现。应用高剂量对肉类进行辐射完全杀菌处理时,由于辐射完全杀菌的剂量不足以使产品中所含的酶完全钝化,为了获得常温下稳定的食品。一般在辐照前都采用适当的热处理使自溶酶钝化。然而,高剂量的处理常使产品产生异味。减少异味最有效的方法是在一80~一30℃范围内的冷冻温度和真空条件下进行辐照。为了防止辐照产品的再污染,辐照前就应将产品真空密封于不透水气、空气、光线和微生物的容器中。

  蛋类的辐射主要是应用辐射针对性杀菌剂量,其中沙门菌是对象致病菌。但由于蛋白质在受到辐射时会发生降解作用,因而辐射会使蛋液的黏度降低。因此,一般蛋液及冰冻蛋液用电子射线射线辐射,灭菌效果都比较好。而对带壳鲜蛋可用电子射线kGy左右,更高的剂量会使蛋带有硫化氢等异味。

  通过对这些研究的综合分析,世界卫生组织、联合国粮农组织、国际原子能机构共同认定并批准,以100—200kGy辐射剂量来处理鲜鱼,可以减少微生物,延长鲜鱼在3℃以下的保鲜期。

  导致水果腐败的微生物大多是霉菌,通常辐射处理是为了抑制霉菌的生长,因此处理时应注意对剂量的控制。许多易腐水果及制品,如草莓、葡萄等用一定剂量的辐射处理后,均可延长保藏时间。其中,在延迟水果后熟过程方面,对香蕉等热带水果的效果较好。此外,辐射处理对果品杀虫也有一定的效果。蔬菜类辐射处理的主要目的是抑制发芽和延缓新陈代谢作用,效果最明显的有马铃薯、洋葱,这两种产品经过0.04~0.08kGy剂量的处理后,可在常温下贮藏1年以上。更多研究表明,辐射处理大蒜、胡萝b等也有类似的效果。对于脱水蔬菜(如脱水胡萝卜、青梗菜、豆芽菜等)的辐照杀菌,效果也十分显著。采用6~10kGv剂量范围的γ射线对其进行辐照,不仅可以有效杀灭脱水蔬菜中的微生物,贮藏保鲜效果可达1年以上,且经生物学检验、营养成分分析和吸收剂量测定,各项指标均符合国家相关标准。

  谷物及其制品的辐照处理应以控制虫害及霉菌的繁殖为主。针对昆虫处理所需的剂量范围按立即致死、几天内死去和不育要求分别为3~5kGy、1kGy和0.1~0.2kGy。而控制谷类中霉菌所需的剂量范围在2~4kGy。大米则可用5kGy的辐射剂量进行霉菌处理。高于此剂量时,大米的颜色会变暗,但煮沸时,有黏性增加的效应。对于焙烤制品,如面包、点心、饼干和通心粉等,使用1kGy的剂量进行照射处理.就可收到除虫和延长贮存期的效果。

  (2)经辐射处理后,食品所发生的化学变化从量上来说虽然是微乎其微的,但敏感性强的食品和经高剂量照射的食品可能会产生不良的感官性质变化,尤其是对高蛋白和高脂肪的食品特别突出。

  (4)要对辐射源进行充分的遮蔽,必须经常连续性地对辐射区进行监测检查。

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