辐射贮藏：一种保鲜新方案

辐射贮藏法是利用放射性同位素产生的射线去照射食品，最常见的放射性同位素是钴-60和铯-137；或由能量在百万电子伏以下的电子加速器产生的电子流进行处理，达到贮藏保鲜食品的目的。钴-60和铯-137能发生γ-射线，γ-射线是穿透力极强的电离射线，当它穿过有机体时，会使其中的水和其他物质电离，生成游离基或离子，从而干扰或杀死微生物，但会影响到果蔬机体的新陈代谢过程，严重时则能杀死果蔬细胞，更高剂量可能引起食品化学变化。电子加速器产生的电子流穿透力弱，但也能起电离作用。电离辐射能产生杀虫、杀菌、调节生理生化功能等效应，因此可以用于食品保藏，但辐射量不能高。目前欧美各国均不同程度地利用钴-60保鲜肉类、蔬菜和粮食等食品；我国也在使用钴-60照射糖炒板栗、调味品等，杀死败坏菌，也有用于抑制马铃薯、洋葱、大蒜等蔬菜发芽。实践证明用适当剂量照射后，能有效地对不宜加热灭菌的食品进行杀菌和抑制蔬菜幼芽的萌发，从而能使其保持较长的贮藏期。当前唯一不利的因素是消费者不太喜欢辐照食品，特别是在发达国家。在美国等国家，辐射处理食品要贴专门的标签。但其在生食食品防止寄生虫等危害方面有一定优势，例如处理生食三文鱼。

（一）电离辐射保鲜的机理

1.杀菌、杀虫

辐射处理能杀死生鲜肉、新鲜蔬菜表面的细菌。例如，0.25千戈瑞（kGy）的辐照足以控制马铃薯的疫霉属病菌；2.74～4.65kGy的辐照能杀死洋葱上的灰霉菌、番茄上的交链孢菌。辐射处理对虫的控制只需0.2～0.5kGy，其有一定的实践应用。然而，辐射的剂量一定要符合所在国家的法律和规定。其杀菌所需剂量较大，而杀虫所需剂量很低，因此其在杀昆虫或线虫方面有优势。

2.抑制发芽、乙烯生成和后熟

电离辐射之所以能抑制蔬菜植物器官发芽，是因为辐射破坏了分生组织，核酸和植物激素的代谢受到了干扰，核蛋白发生变性，以及等电点转向酸性等。其抑制发芽的剂量很低，一般0.03～0.1kGy就有抑制发芽效果。

很多蔬菜例如青椒、黄瓜、番茄等经过适当剂量的电离辐射后，一般都表现出呼吸跃变后延、叶绿素分解减慢、后熟被抑制等现象，这对蔬菜的贮藏保鲜是极为有利的。这种现象可以用“修复反应”解释。

蔬菜经过适当剂量的辐照后，乙烯的变动与呼吸的变动基本是平行的。辐射最终会抑制内源乙烯的产生，从而也抑制了蔬菜的后熟。

（二）影响食品辐照效果及条件控制

1.辐照剂量

根据食品辐照的不同目的及特点，FDA、IAEA、WHO把食品辐照分为3类。

（1）耐藏辐照

耐藏辐照主要目的是降低食品中的微生物及其他生物数量，延长新鲜食品的后熟期及保藏期（如抑制发芽、推迟成熟、消灭昆虫、寄生虫灭活）。该过程的实现是植物组织中酶改变的结果。这种延长货架寿命的处理有时叫作“辐照保鲜”，所用的辐照剂量为5kGy以下。

（2）辐照巴氏杀菌

肉类、家禽、海产品等固态食品采用的辐射巴氏杀菌消毒法是一种能消除病毒外的致病生物及微生物的实用方法。这种通过辐射灭活食品中致病细菌和寄生虫，改善食品卫生品质的处理叫作“辐射灭菌”。其中等剂量应用非常类似于加热巴氏消毒法，因此也叫辐射巴氏消毒法，它能使食品中检测不出特定的无芽孢的致病菌（如沙门氏菌），这种处理能减少存活强的非孢子形态致病微生物的数量。产品通常在辐照处理后继续冷冻。所用的辐照剂量范围为5～10kGy。

（3）辐照阿氏杀菌

辐照阿氏杀菌所使用的辐照剂量可以将食品中的微生物数量减少到零或有限个数（减少微生物数量到灭菌点），经过这种辐照处理后，食品在无再次污染的条件下达到一定的储存期，剂量范围为10kGy以上。

2.食品接受辐照时的状态

有污染性的微生物、害虫等种类与数量，食品的生长发育阶段、成熟状况、呼吸代谢的快慢等因素，对辐照效应影响很大。

3.辐照过程的环境条件

（1）氧气

氧的存在可使微生物对辐照的敏感性增加2～3倍，对辐照化学效应生成物也有影响，因此辐照过程中维持O2压力的稳定是获取均匀辐照效果的条件之一。

（2）温度

适当提高辐照时的温度，减低辐照剂量，可达到同样的杀菌、杀虫效果；冻结点以下的低温辐照，大大减少了肉类辐照产生的异味，减少了维生素的损失。

（3）孢子萌发

适当加压加热，使细菌孢子萌发，再使用较小的剂量，可以把需要高剂量辐照才能杀灭的孢子杀死。

（4）水分或盐分变化

这一变化会影响辐照加工肉类和禽类时对病菌的灵敏度。

4.辐照与其他保藏方法的协同作用

杆状菌及梭菌等孢子形式的细菌经过辐照后对热的反应更灵敏，即使实际接受的辐照量仅仅只有巴氏辐射剂量，在少量辐射中幸存下来的非孢子形式的病菌也已受到严重的破坏，并且变得对热的反应更灵敏。

（三）食品辐照技术特点

辐照可以在常温或低温下进行，处理过程中食品升温很小，有利于维持食品的质量；射线（如γ-射线）的穿透力强，可以在包装下及不解冻的情况下辐照食品，杀灭食品内部的害虫、寄生虫和微生物。辐照过的食品中不会留下任何残留物。与食品冷冻保藏等方法相比，辐照保藏方法能节约能源，可以改进某些食品的工艺，提高食品的质量。根据不同产品及不同辐照目的，要选择控制好合适的辐照剂量。

1.食品辐照保鲜优点

（1）节约能源

据国际原子能机构（IAEA）统计，每吨冷藏食品能耗为3.2×108J，热杀菌法能耗为1.1×109J，而辐照法仅为2.2×107J。辐照法要比常规方法节能十几倍到几十倍。(www.xing528.com)

（2）具有保鲜能力

辐照方法属于冷加工范畴，可以在常温或者低温下进行，在食品辐照过程中一般升温很小。大多数蔬菜、水果保鲜所需剂量为0.1～1kGy，在辐照中通常升温最高不超过1℃。辐照可使食品保持其原有的色香味。

（3）穿透力强

钴-60的γ射线在水中的半减弱层为11cm水层，其可以在包装下及不解冻的情况下辐照食品，能杀灭食品内部病菌、害虫和其他微生物，特别适用于那些无法加热、蒸煮、熏制的食品。

（4）安全卫生

食品辐照不存在残留毒性，也不会产生感生放射性，不会污染环境。辐照处理过的食品在密封条件下几乎可无限期保存。

（5）改善食品品质

辐照过的牛肉鲜嫩可口，辐照过的大豆易于消化吸收，脱水食品经辐照后烹饪时间缩短，辐照面粉可改进其烘烤质量等。经辐照后的酒可加速其醇化过程，酒中的酯、酸、醛等有所增加，酮类化合物减少，甲醇、杂醇含量降低，酒的口味醇和，涩辛辣味减少，香味变浓。用0.89kGy和1.33kGy剂量辐照的两种白兰地酒，存放3个月后品尝鉴定，其酒质相当于3年老酒。抗生素的辐照降解作用也很明显。

（6）操作简便，易于实现自动化

操作人员只要根据辐照要求确定工艺参数，将食品由传输系统送入辐照区，经一定时间辐照后即可，整个操作可用微机控制，实现高度自动化。

2.存在问题

（1）组织褐变

组织褐变属于辐射损伤，其程度随剂量而增高。植物活组织褐变大都是酶褐变，是酚类物质在氧化酶催化下的变化结果。经过照射后的蔬菜中酚类物质异常增多，多酚氧化酶或过氧化物酶活性增强，因此，组织褐变是辐射伤害最明显、最早表现出的症状。

（2）剂量限制

电离辐射目前主要用于抑制块茎、鳞茎类植物发芽，推延蘑菇开伞等。由于剂量低，已在世界上很多国家推广应用。目前，对食品的处理剂量不超过10kGy，常见的是8kGy。

（四）食品的辐照应用

1.蔬菜水果类

蔬菜、水果在采摘后，生命活动仍然继续，有的有休眠期。土豆、洋葱采后会发芽。土豆发芽后，会产生毒性很强的龙葵素而不能食用。洋葱一旦发芽，就由鳞茎抽出叶子，耗干营养物质，并使洋葱腐烂。电离辐射可降低或抑制酶的活性，破坏发芽。以土豆为例，吸收0.1kGy的剂量后，土豆常温保存300天仍不发芽，而未经辐射处理的土豆在常温下储存40天，发芽率达到100%，无法食用。

0.1～4kGy的照射可使多种水果、蔬菜延迟成熟，减少腐烂。中美洲各国用0.25～0.35kGy的剂量照射未成熟的香蕉，可使其成熟期推迟16天，用0.25kGy的剂量照射芒果，可使其成熟期推迟16天。美国用2kGy或更高的剂量照射草莓，使草莓在5℃下延长货架时间5～8天。

2.粮食类

造成粮食损耗的原因是昆虫危害和霉菌活动。0.1～0.2kGy的辐照剂量使昆虫不育，1kGy的辐照剂量使昆虫几天内死亡，3～5kGy的辐照剂量使昆虫立即死亡；抑制谷类霉菌的辐照剂量为2～4kGy，小麦和面粉的杀虫剂量为0.2～0.75kGy，焙烤食品的抑菌剂量为1kGy。

3.畜禽水产及制品

（1）非深度杀菌

非深度杀菌主要目的是抑制致腐微生物的生长繁殖，适用于鱼类、贝类等水产品的储存和运送过程中的保鲜。低剂量辐照鱼类通常结合低温（3℃）储藏。淡水鲈鱼，在1～2kGy剂量下，延长储藏期5～25天；大洋鲈鱼在2.5kGy剂量下，延长储藏期18～20天；牡蛎在20kGy剂量下，延长储藏期几个月。

（2）针对性杀菌

针对性杀菌主要目的是杀灭畜禽、鲜肉、蛋品、水产品中的沙门氏菌。沙门氏菌对热的反应不灵敏，但对辐射敏感性高，使用辐照杀菌效果良好。用1.5～10kGy的辐射剂量可以消灭或明显地减少单核细胞李斯特氏菌、沙门氏菌、葡萄状球菌等细菌病原体。如果产品接受了2.5kGy的剂量照射，大肠杆菌、沙门氏菌、葡萄状球菌细胞几乎将全部被杀死。

肉品的辐照贮藏

（3）灭菌

有2种食品要求灭菌而不是消毒。一是商业的灭菌食品，它要求在冷冻的情况下辐照，供应有严重免疫缺陷的病人；二是货架稳定性食品，即在室温下可以长期储存而不会变质的商品。灭菌的目的是杀灭肉类及其制品中所有的微生物，使其数量是原来的1／1012，所需剂量范围为10～60kGy。这种无菌食品可供特殊用途使用，例如用于有免疫缺陷的病人、野营者、宇航员、军人等。

4.香辛料和调味料

天然香辛料容易生虫长霉，未经处理的香辛料，霉菌数量为104cfu／g以上。传统的加热方式易导致香味挥发，辐照处理可控制昆虫的侵害，又能减少微生物的数量。10～15kGy剂量辐照用尼龙／聚乙烯包装的胡椒粉、五香粉，产品可保藏6～10个月，未见生虫、霉烂，调味品色香味、营养成分没有显著变化。

5.果蔬的检疫处理

国际贸易法及各国的安全法规常要求对进口的果蔬（特别是热带和亚热带果蔬）进行安全处理，以杀灭果蝇等传染性疾病病原体。常规用二溴乙烷、溴甲烷、环氧乙烷等气体熏蒸，一些国家不允许这些物质使用。辐射杀灭果蝇所需的剂量（0.15kGy）不会改变大多数果蔬的物理化学性质，0.1kGy的低剂量可以防止大多数种类的果蝇卵发育成为成虫。国际上已确定防止所有昆虫虫害的检疫可靠性保证剂量为0.3kGy。