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輻照殺菌技術(shù)
輻射滅菌是利用電離輻射殺死大多數(shù)物質(zhì)上的微生物的一種有效方法。用于滅菌的電磁波有微波、紫外線(UV)、X射線和γ射線等。它們都能通過(guò)特定的方式控制微生物生長(zhǎng)或殺死微生物。例如微波可以通過(guò)熱產(chǎn)生殺死微生物的作用;紫外線使DNA分子中相鄰的嘧啶形成嘧啶二聚體，抑制DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄等功能，殺死微生物;X射線和γ射線能使其它物質(zhì)氧化或產(chǎn)生自由基(OH·H)再作用于生物分子，或者直接作用于生物分子，打斷氫鍵、使雙鍵氧化、破壞環(huán)狀結(jié)構(gòu)或使某些分子聚合等方式，破壞和改變生物大分子的結(jié)構(gòu)，從而抑制或殺死微生物。
簡(jiǎn)介
即使可見(jiàn)光在長(zhǎng)時(shí)間照射后，也能損害微生物或殺死它們，因?yàn)樗泄夂仙锖腥~綠素(或細(xì)菌葉綠素)、細(xì)胞色素、黃素蛋白等光敏感色素，它吸收光能變成激發(fā)態(tài)或被活化，并將吸收的能量轉(zhuǎn)移到氧，產(chǎn)生氧自由基作用于細(xì)胞，導(dǎo)致機(jī)體突變或死亡。輻射滅菌的效果受其它因子制約，例如光可使嘧啶二聚體解體，降低紫外線作用效果，氧可提高X射線或γ射線作用效果等。實(shí)行輻射滅菌的裝置包括微波爐、紫外光燈、陰極射線管、X射線發(fā)生器、放射性核素等。商業(yè)上用于大量物品滅菌使用的放射性源是鈷-60和銫-137，它們發(fā)射出γ射線，相對(duì)而言比較廉價(jià)。輻射滅菌用途很廣，例如醫(yī)療器械和用具(如注射器燈)、食品、實(shí)驗(yàn)室的許多塑料制品和多種培養(yǎng)基都是用這種方法滅菌。
食品輻射(或輻照)殺菌是利用一定劑量的波長(zhǎng)極短的電離射線對(duì)食品進(jìn)行殺菌(包括原材料)，放射線同位素鈷60、銫137產(chǎn)生的γ-射線或低能加速器放射出的β-射線對(duì)包裝食品進(jìn)行輻照處理。延遲新鮮食物某些生理過(guò)程(發(fā)芽和成熟)的發(fā)展，或?qū)κ称愤M(jìn)行殺蟲(chóng)、消毒、殺菌、防霉等處理，達(dá)到延長(zhǎng)保藏時(shí)間，穩(wěn)定、提高食品質(zhì)量目的的操作過(guò)程。在食品殺菌常用的射線有χ-射線、γ-射線和電子射線。電子射線主要由電子加速器中獲得，χ-射線由χ-射線發(fā)生器產(chǎn)生，γ-射線主要由放射性同位素獲得，常用的放射線同位素有60Co和137Cs。γ-射線的穿透力很強(qiáng)，適合于完整食品及各種包裝食品的內(nèi)部殺菌處理，電子射線的穿透力較弱，一般用于小包裝食品或冷凍食品的殺菌，特別適用于對(duì)食品的表面殺菌處理。
起源
輻照殺菌技術(shù)起源于1943年美國(guó)麻省理工學(xué)院為美國(guó)軍方從事"射線對(duì)漢堡包處理"的研究開(kāi)始，至今已有63年的發(fā)展史。1970年，由美、蘇、英、荷、中、法、丹、德、加、日、意等24國(guó)簽訂協(xié)議，制定了國(guó)際食品輻照計(jì)劃(IFIP),此計(jì)劃由FAO(聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織)、IAEA(國(guó)際原子能機(jī)構(gòu))主持，WHO(世界衛(wèi)生組織)參加制定，根據(jù)IFIP連續(xù)6年的國(guó)際合作研究結(jié)果表明:食品、藥品輻照過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是一種物理過(guò)程，正如熱加工和冷藏一樣。其結(jié)論是"任何食品、藥品當(dāng)其總體平均吸收劑量不超過(guò)10kGy(1百萬(wàn)特拉)時(shí)，不需再做毒性試驗(yàn)，營(yíng)養(yǎng)學(xué)和微生物學(xué)上也是安全的"，因此稱之為"國(guó)際安全線"。1984年食品法典委員會(huì)(CAC)向成員國(guó)建議輻照食品CAC標(biāo)準(zhǔn)及輻照食品設(shè)施推薦規(guī)程。
節(jié)省能源、安全可靠、效果好、成本低的包裝食品殺菌技術(shù)相繼得到開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，大大促進(jìn)了包裝食品的生產(chǎn)與發(fā)展。食品容易變質(zhì)，所以食品與肉制品行業(yè)一直在努力尋找有效的食品防腐方法。有人大力推薦輻照方法，稱其為最佳的滅菌或冷殺菌方法，可使致病菌減少至安全食用的水平。
加拿大、以色列、法國(guó)、日本等國(guó)家普遍使用放射物質(zhì)鈷60，它放射出的強(qiáng)力γ射線可徹底摧毀細(xì)菌的遺傳因子，徹底破壞他們的生理活性，使用高劑量時(shí)幾乎可以消滅任何細(xì)菌。
常見(jiàn)的污染食品的致病菌有埃希氏大腸菌、沙門氏菌、Campylobacter菌以及常提到的污染肉及肉制品的李斯特菌。為更有效地抑制致病菌和生產(chǎn)出符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的食品，科研人員和食品工程師一直在努力進(jìn)行有關(guān)的研究工作?，F(xiàn)有的方法各有所長(zhǎng)，有些情況下還會(huì)影響食品的質(zhì)量、口感和風(fēng)味。
對(duì)肉制品行業(yè)來(lái)說(shuō)，屠宰后的家畜胴體通常要用醋酸、乳酸或氯水配成的液體進(jìn)行沖洗，再用蒸汽和真空方法進(jìn)行清洗，以除掉表面的污物。然后進(jìn)行剝皮，并用鹽水浸泡。肉制品的加工過(guò)程可能會(huì)包括高溫烹煮、巴氏殺菌或紫外光照射處理等過(guò)程。
種類
輻照完全殺菌
將密封包裝后的食品以2500~5000千拉德輻照，能使所有損壞食品的致病性微生物死滅，從而達(dá)到商品消毒目的。輻照前可在食品中加入食鹽和三磷酸鈉等，能減少食品的水分損失，又能增強(qiáng)射線對(duì)細(xì)菌的殺傷能力。經(jīng)輻照完全殺菌法處理后的牛肉、雞肉、火腿、豬肉、香腸、魚(yú)蝦等在常溫(21℃~38℃)下能貯藏2年以上，可保持色香味佳。
輻照消毒殺菌
劑量100~1000千拉德，可有效地限制有損大眾健康的生物及致敗性微生物生長(zhǎng)，能有效清除對(duì)高蛋白質(zhì)食品如肉類、乳制品、蛋制品危害極大的沙門氏菌，用50萬(wàn)拉德照射，就能使之成億倍減少，也能殺死冷凍食品深處的沙門氏菌?，F(xiàn)全世界已有20多個(gè)國(guó)家批準(zhǔn)應(yīng)用輻照殺菌的食品供人類食用，如雞肉、豬肉、鮮魚(yú)、蘑菇、香料、土豆、大米、洋蔥、小麥等。輻照食品安全可靠，經(jīng)世界各國(guó)40多年實(shí)踐證明，輻照食品從未發(fā)現(xiàn)有放射性物質(zhì)殘留，能保持原有質(zhì)量和色香味。在美國(guó)，輻照食品已帶上太空，宇航員食用后證明對(duì)身體也無(wú)害。輻照食品的優(yōu)點(diǎn)是保藏期長(zhǎng)，照射一次可保鮮數(shù)年，既殺死細(xì)菌，又抑制與延緩食品本身的新陳代謝，消除了食品變質(zhì)根源。輻照殺菌可節(jié)省大量能量，任何食物用輻照法殺菌后僅采用普通包裝便可貯藏，省去大量制罐、冷凍冷藏等材料以及能量，以輻照保藏已可代替部分冰箱。
機(jī)理
射線輻射對(duì)食品的作用分為初級(jí)和次級(jí)，初級(jí)是微生物細(xì)胞間質(zhì)受高能電子射線照射后發(fā)生的電離作用和化學(xué)作用，次級(jí)是水分經(jīng)輻射和發(fā)生電離作用而產(chǎn)生各種游離基和過(guò)氧化氫再與細(xì)胞內(nèi)其它物質(zhì)作用。這兩種作用會(huì)阻礙微生物細(xì)胞內(nèi)的一切活動(dòng)，從而導(dǎo)致微生物細(xì)胞死亡。食品輻射殺菌的目的不同，采用的輻射劑量也不同，完全殺菌的輻照劑量為25~50kGy，其目的是殺死除芽孢桿菌以外的所有微生物。消毒殺菌的輻射劑量為1~10kGy，其目的是殺死食品中不產(chǎn)芽孢的病原體和減少微生物污染，延長(zhǎng)保藏期?？傊瑢?duì)于不同的微生物，需要控制不同的輻射劑量和電子能量。
輻射殺菌
水產(chǎn)品、肉制品、蛋類、蜂花粉經(jīng)射線輻照后能較長(zhǎng)時(shí)間保存。肉類制品經(jīng)預(yù)處理后，真空密封包裝和冷凍，-40℃輻照，對(duì)肉制品無(wú)不良影響。經(jīng)輻射完全殺菌的牛肉、雞肉、火腿、香腸、魚(yú)蝦在常溫下皆可貯藏較長(zhǎng)時(shí)間，若在低氧或無(wú)氧條件下處理則貯藏時(shí)間更長(zhǎng)。蛋類輻照殺菌一般用10kGy左右的劑量便可殺滅沙門氏菌，鮮蛋若用80kGy的電子射線照射后，涂上聚乙烯醇塑料薄層，于28℃~30℃貯存一個(gè)多月，好蛋率達(dá)91.0%~91.3%，蛋液及冰凍蛋液可用β-及γ-射線輻照，滅菌效果良好。蜂花粉用1.0kGy的劑量照射，能有效地殺滅花粉中的微生物，花粉的溫升也不明顯，這對(duì)保存花粉的營(yíng)養(yǎng)成分是十分有好處的。除此之外，輻射還廣泛用于包裝材料和包裝容器的表面殺菌，一般劑量為20~30kGy便可達(dá)到殺菌要求。高壓電子束則適用對(duì)單層薄膜進(jìn)行殺菌處理。
輻照作用
折疊殺蟲(chóng)消毒滅菌
原理為:在輻照過(guò)程中，伽瑪射線穿透輻照貨箱內(nèi)的貨物，作用于微生物，直接或間接破壞微生物的核糖核酸、蛋白質(zhì)和酶，從而殺死微生物，起到消毒滅菌的作用。
其優(yōu)點(diǎn):由于射線的穿透力強(qiáng)，可殺滅大小包裝、散裝、液體、固體、干貨、鮮果內(nèi)部的病菌和害蟲(chóng)，尤其適用于一些不宜進(jìn)行加熱、熏蒸、濕煮處理的食品。輻照加工屬于冷加工，不會(huì)引起食品內(nèi)部溫度的明顯升高，因而易于保持食品的香味和外觀品質(zhì)。例如輻照保藏的馬鈴薯可抑制發(fā)芽，飽滿而不發(fā)皺，硬度好，養(yǎng)分也沒(méi)有明顯的損失，與冷藏或化學(xué)保藏的馬鈴薯比較，有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。食品輻照是物理加工過(guò)程，不需添加化學(xué)藥物，沒(méi)有藥物殘留，也未發(fā)現(xiàn)感生放射性，不污染環(huán)境，是一種安全環(huán)保的食品加工法。輻照加工可以改進(jìn)食品的工藝質(zhì)量。例如輻照的牛肉更嫩滑，輻照酒可提高陳釀度，輻照的大豆易于消化吸收等。輻照食品可殺滅沙門氏菌和寄生蟲(chóng)，改進(jìn)食品衛(wèi)生質(zhì)量。
高劑量完成滅菌的食品適于醫(yī)院特需病人、宇航員、航海、登山、探險(xiǎn)和地質(zhì)隊(duì)的特殊需要。輻照食品能在常溫下長(zhǎng)期保存，便于長(zhǎng)途運(yùn)輸和國(guó)際貿(mào)易。由于輻照能徹底殺蟲(chóng)滅菌，可作為一種特別檢疫措施，防止病蟲(chóng)害的傳播。
技術(shù)特點(diǎn)
1、可以在常溫或低溫下進(jìn)行，處理過(guò)程食品溫升很小，有利于維持食品的質(zhì)量;
2、射線(如γ-射線)的穿透力強(qiáng)，可以在包裝下及不解凍情況下輻照食品，殺滅深藏在食品內(nèi)部的害蟲(chóng)、寄生蟲(chóng)和微生物;
3、輻照過(guò)的食品不會(huì)留下任何殘留物;
4、和食品冷凍保藏等方法相比，輻照保藏方法能節(jié)約能源;
5、可以改進(jìn)某些食品的工藝和質(zhì)量;
6、需要較大投資及專門設(shè)備來(lái)產(chǎn)生輻射線(輻射源)并提供安全防護(hù)措施，保證輻射線不泄露;
7、對(duì)不同產(chǎn)品及不同輻照目的要選擇控制好合適的輻照劑量，才能獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會(huì)效益。
8、輻照食品標(biāo)簽上要加以標(biāo)注。
裝置
一種是利用鈷-60伽瑪源，一種是利用加速器。他們兩者的比較，從射線的發(fā)射功率上來(lái)講，14KW的加速器，相當(dāng)于100萬(wàn)居里的鈷-60放射源;但由于鈷-60源是呈球形狀發(fā)射射線，所以對(duì)射線的利用率低，大約只有20%，其它方向的射線都被浪費(fèi)，而加速器的射線方向是一個(gè)方向，對(duì)射線的利用率高，達(dá)93%以上。所以如果將射線的利用率考慮在內(nèi)，則14KW的電子加速器相當(dāng)于460-470萬(wàn)居里的放射源。
加速器可以發(fā)射兩種不同的粒子:電子束和X射線;其對(duì)被輻照物質(zhì)的輻照效應(yīng)來(lái)講是一樣的。我們也可以采用移動(dòng)靶技術(shù)，按照我們的需要來(lái)及時(shí)選取不同的射線粒子進(jìn)行輻照-但一般情況下不這么做，因?yàn)橛呻娮愚D(zhuǎn)化成X射線的轉(zhuǎn)化過(guò)程中有大量的功率被損耗。X射線的物理性質(zhì)和伽瑪射線的完全一樣。
主要應(yīng)用領(lǐng)域
1、利用電子束輻照快速晶閘管、芯片，可改變優(yōu)化產(chǎn)品的性能。
2、降解水產(chǎn)品、蜂制品中殘留氯霉素，達(dá)到出口國(guó)的農(nóng)藥殘留衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
3、農(nóng)副產(chǎn)品、食品、海、水產(chǎn)品的保鮮。達(dá)到殺菌、殺蟲(chóng)、抑制發(fā)芽、延長(zhǎng)貨架期的目的。
4、一次性醫(yī)療衛(wèi)生用品的消毒滅菌(醫(yī)用敷料、紗布、手套、手術(shù)用醫(yī)療器械等)
5、中成藥、保健品的殺菌利用電子束，能有效殺死中成藥、保健品中的各種有害病菌，達(dá)到實(shí)用衛(wèi)生要求。
6、黃玉、珍珠、水晶致色，提高產(chǎn)品品質(zhì)，增加產(chǎn)品附加值。
7、高分子材料的降解。利用電子束降解PTFE，獲取微米級(jí)和納米級(jí)超細(xì)粉。
8、寵物飼料的殺菌。利用電子束能有效殺死寵物飼料中各種細(xì)菌，特別是沙門氏菌。從而達(dá)到寵物食用的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
9、各種玩具的殺菌。為了保證各種玩具在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的細(xì)菌污染會(huì)直接影響到兒童的身體健康，要對(duì)它進(jìn)行電子束殺菌，從而達(dá)到衛(wèi)生要求。
10、化妝品原料中的有害菌和化妝品在生產(chǎn)中因污染產(chǎn)生的細(xì)菌將對(duì)皮膚帶來(lái)潛在危險(xiǎn)，而高溫滅菌又會(huì)破壞化妝品自身的特性，影響其質(zhì)量，利用電子束滅菌是在常溫下進(jìn)行的，對(duì)于不耐高溫的化妝品是一種理想的滅菌方法。
11、商品養(yǎng)護(hù)(防霉)。各種商品經(jīng)電子束輻照后可起到防霉作用，從而達(dá)到對(duì)商品的養(yǎng)護(hù)。
發(fā)展?fàn)顩r
美國(guó)目前有一個(gè)很明顯的趨勢(shì)，就是采用輻照方法完成肉或肉制品的全部殺菌操作。盡管美國(guó)的這種輻照殺菌的趨勢(shì)已十分明朗，但歐洲卻有些反其道而行之。歐洲對(duì)輻照殺菌的應(yīng)用很少，每年大約只有5萬(wàn)噸。其中荷蘭約有1.8萬(wàn)噸輻照殺菌的食品，法國(guó)有2萬(wàn)噸，比利時(shí)有1萬(wàn)噸，其它歐洲國(guó)家每年只有2000噸。輻照殺菌對(duì)于冷凍禽肉、海產(chǎn)食品、草本食品配料和調(diào)味品、蔬菜干制品、蛋粉、奶粉、元蔥、馬鈴薯、大蒜及水果的催熟等，應(yīng)慎用。英國(guó)已批準(zhǔn)了這方面的應(yīng)用，并于1991年授權(quán)Isotron公司獨(dú)家從事食品的輻照殺菌業(yè)務(wù)。該公司所處理的食品產(chǎn)品不允許超過(guò)3年。
從世界范圍看，輻照殺菌已在40多個(gè)國(guó)家獲得批準(zhǔn)使用，其中有21個(gè)國(guó)家正在大量使用。大約有40種食品獲準(zhǔn)采用輻照殺菌，每年的處理量約為50萬(wàn)噸。與熱殺菌不同的是，行業(yè)內(nèi)都把輻照殺菌稱為"冷殺菌"。
美國(guó)食品藥品管理局(FDA)1985年批準(zhǔn)將輻照殺菌用于殺死豬肉中的旋毛蟲(chóng)。5年后，F(xiàn)DA批準(zhǔn)了禽肉的輻照殺菌。直到1993年美國(guó)農(nóng)業(yè)部才批準(zhǔn)了這項(xiàng)應(yīng)用。1997年FDA批準(zhǔn)了輻照殺菌對(duì)紅肉的應(yīng)用，而美國(guó)農(nóng)業(yè)部尚未批準(zhǔn)該項(xiàng)應(yīng)用。
而在歐洲，盡管有個(gè)別國(guó)家曾對(duì)禽肉和海產(chǎn)食品等做過(guò)輻照殺菌，但對(duì)紅肉的輻照尚無(wú)先例，歐盟也無(wú)相關(guān)法規(guī)。據(jù)說(shuō)歐洲委員會(huì)正在制訂將用于歐洲各國(guó)的輻照食品方面的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)計(jì)這些法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)能在2000年正式實(shí)施。同時(shí)，歐洲委員會(huì)也以開(kāi)出了能應(yīng)用輻照殺菌的食品清單。正式批準(zhǔn)使用的只有草本食品配料和調(diào)味品。
如果這些法規(guī)的實(shí)施范圍未超出現(xiàn)有法規(guī)，則法國(guó)、比利時(shí)與荷蘭就會(huì)停止對(duì)禽肉制品的輻照，當(dāng)然也不會(huì)用輻照方法對(duì)紅肉制品進(jìn)行殺菌處理了。
英國(guó)Isotron公司的市場(chǎng)部經(jīng)理AndySpry博士表示，推廣輻照殺菌遇到的最大問(wèn)題是消費(fèi)者的擔(dān)憂。他說(shuō)，很難讓公眾及食品經(jīng)銷商相信輻照殺菌系統(tǒng)是安全的，有些大的經(jīng)銷商曾經(jīng)也認(rèn)識(shí)到輻照殺菌技術(shù)是安全的，但因?yàn)榧ち业氖袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，他們只關(guān)心其市場(chǎng)分額、營(yíng)業(yè)成本和風(fēng)險(xiǎn)，尚未看到輻照殺菌的好處。他們只關(guān)注非輻照產(chǎn)品，誰(shuí)也不愿在應(yīng)用輻照殺菌技術(shù)方面做第一。但關(guān)于輻照殺菌的話題已從"是否安全"轉(zhuǎn)到"是否有必要采用"了。
Puridec公司是世界上能為輻照工廠提供輻射源鈷60棒的兩家供應(yīng)商之一，其市場(chǎng)開(kāi)發(fā)部經(jīng)理CathieDeeley博士說(shuō)，"關(guān)于輻照殺菌的安全性，所有能做的都做了，能說(shuō)的也都說(shuō)了?，F(xiàn)在能做的就是不要停止，不斷推廣。"
這些業(yè)內(nèi)人員都表示，食品輻照殺菌規(guī)模太小，需要一個(gè)有市場(chǎng)號(hào)召力的企業(yè)來(lái)牽頭，整個(gè)食品行業(yè)也需要一個(gè)推廣和宣傳的運(yùn)動(dòng)。
在1998年第5屆歐洲肉類加工年會(huì)"Meat98"上，Puridec公司的RogerLangley先生指出，如果不進(jìn)行必要的宣傳與培訓(xùn)，我們聽(tīng)到消費(fèi)者的議論肯定是"天然食品安全，輻照食品不安全"。事實(shí)上恰恰相反，有些天然食品的安全性就不如輻照食品好。我們將推出一項(xiàng)精心設(shè)計(jì)的宣傳活動(dòng)，按產(chǎn)品類別分別介紹輻照防腐的切實(shí)需求和益處，是公眾了解它對(duì)消費(fèi)者和食品加工業(yè)有何價(jià)值。
FoodTechnologyService公司的總裁與首席執(zhí)行官E.W.PeteEllis先生正在與ColoradoBoxedBeef公司共同推進(jìn)對(duì)紅肉進(jìn)行輻照殺菌。他表示，對(duì)消費(fèi)者的培訓(xùn)需要公共衛(wèi)生部門的官員提供支持與引導(dǎo)。他說(shuō)，我不相信大的禽肉生產(chǎn)商對(duì)輻照技術(shù)的應(yīng)用會(huì)猶豫不決，但他們的邏輯還是比較謹(jǐn)慎的。就像他們說(shuō)要等消費(fèi)者需要時(shí)再不輻照食品送上。這就有點(diǎn)脫離實(shí)際了。因?yàn)橄M(fèi)者的需要在市場(chǎng)上表現(xiàn)出來(lái)之前是無(wú)法確知的。所以對(duì)新產(chǎn)品，應(yīng)盡管先讓其上市。這是否有點(diǎn)像"先有雞還是先有蛋"這個(gè)哲學(xué)問(wèn)題?
國(guó)外
1896年--明克(Minck)經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)X-射線對(duì)原生蟲(chóng)有致死作用。
1921年--斯徹瓦特日(Schwatz)使用X-射線殺死肉中的旋毛蟲(chóng)(Trichinella Spiralis)并獲得美國(guó)專利。
1930年--烏斯特(Wüst)證實(shí)"所有食品包裝在密封金屬罐中，再用強(qiáng)力倫琴射線照射可殺滅所有細(xì)菌"，并獲得法國(guó)專利。
第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后--隨著放射性同位素的大量應(yīng)用和電子加速器等機(jī)械輻射源的問(wèn)世，促進(jìn)了射線處理食品的發(fā)展。
1953年--艾森豪威爾(Eisehower)促使美國(guó)軍方深入研究食品輻照。
1957年--美國(guó)軍方負(fù)責(zé)，為期5年的輻照食品研究計(jì)劃啟動(dòng)，投入了大量人力、物力。
1960年--在美國(guó)軍隊(duì)開(kāi)始試用輻照食品。
1963年--在美國(guó)軍方Natick實(shí)驗(yàn)室舉行首次輻照食品國(guó)際會(huì)議。
1965年--加拿大建立起世界最大的馬鈴薯輻照工廠。
1970年--FAO/IAEA/WHO的專家在日內(nèi)瓦會(huì)議上確立食品輻照領(lǐng)域的國(guó)際計(jì)劃(IFIP)。
1976年--聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織認(rèn)為五種輻照產(chǎn)品(即馬鈴薯、小麥、雞肉、木瓜和草莓)是絕對(duì)安全的。
1978年--世界用于輻照消毒滅菌的60Co工廠有80家(其中60家用于醫(yī)療消毒)。
1980年--FAO/IAEA/WHO的會(huì)議認(rèn)為，受輻照食品平均吸收劑量10千戈瑞(kGy)及以下，沒(méi)有毒性危害，無(wú)必要再進(jìn)行毒性試驗(yàn)。
1988年--世界用于輻照消毒滅菌的60Co工廠發(fā)展到182家，全世界輻照食品產(chǎn)量約50萬(wàn)噸。
1997年以后--WHO進(jìn)一步廢除10 kGy的上限量，國(guó)際食品法規(guī)委員會(huì)(CAC)相繼提出輻照食品的通用標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)。
國(guó)內(nèi)
1958年--開(kāi)始食品輻照研究工作。
七十年代中期--國(guó)內(nèi)多個(gè)地區(qū)相繼進(jìn)行輻照保藏食品的研究，輻照品種有肉類、水產(chǎn)品、水果、干果、蔬菜、糧食、蛋類等。
八十年代--食品輻照已進(jìn)入一定規(guī)模的生產(chǎn)階段
九十年代初--我國(guó)建成輻照裝置近150多臺(tái)，其中設(shè)計(jì)裝機(jī)能量1.11×1016貝可以上的裝置超過(guò)50座。
1984年~1997年--國(guó)家衛(wèi)生部頒布的食品輻照衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)基本覆蓋了絕大部分食品。
影響
色澤
輻照處理對(duì)各種食品色素的影響不同。植物性色素對(duì)輻照處理較穩(wěn)定，動(dòng)物性色素對(duì)輻照敏感。輻照的水解物能導(dǎo)致肌紅蛋白和脂肪的氧化，引起褪色。輻照能加深冷凍禽胸肉穩(wěn)定的紅色或粉紅色，紅色的加深依據(jù)于肉的種類、肌內(nèi)的類型、輻射的劑量、包裝材料的不同而不同。根據(jù)Nhm等人的報(bào)道，經(jīng)輻照的肉，其還原性增加，產(chǎn)生CO，CO與血紅色素強(qiáng)烈親和，提高了紅色或粉紅色的強(qiáng)度。據(jù)相關(guān)的研究報(bào)道，用低于1%的CO輔以氣調(diào)包裝可以保持肉穩(wěn)定的草莓紅色，紅色保持8周，并延長(zhǎng)了其貨架壽命。Kusmider進(jìn)一步研究指出，包裝時(shí)添加低于1%的CO能大大地改善新鮮牛肉末的色澤和風(fēng)味，在4.5kGy的劑量輻射時(shí)，CO能降低脂肪氧化，并提供一種穩(wěn)定的草莓紅顏色。也就是說(shuō)，用CO包裝并輔以低或中劑量的輻照，能給鮮牛肉末帶來(lái)怡人的安全的顏色，且品質(zhì)損害最小。
氣味
輻照處理一般都會(huì)使食品特有的香氣損失，同時(shí)也產(chǎn)生令人不愉快的"輻射臭氣味"，尤其是肉類食品。Pratl報(bào)道，用24kGy劑量輻照處理生火腿有臭味產(chǎn)生。Nam等人比較了火雞雞胸肉的有氧包裝和真空包裝的輻照效果，實(shí)驗(yàn)指出:輻照時(shí)會(huì)產(chǎn)生揮發(fā)性的異味，伴隨著脂肪的氧化和揮發(fā)性硫的生成，有氧包裝的異味較在胡氧包裝的火雞雞胸肉的揮發(fā)性物質(zhì)的形成隨著輻射劑量的增加和貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。Ahn等人指出，含硫化合物是輻照冷凍豬肉產(chǎn)生異味的根源。蛋白質(zhì)的輻照水解物在輻照肉產(chǎn)生異味方面起著重要作用。
質(zhì)地
低劑量輻射處理食品不會(huì)對(duì)食品質(zhì)地產(chǎn)生明顯的影響，相反還可以抑制軟化，破壞一些引起果實(shí)后熟的有關(guān)酶的活性，延緩一些水果后果熟。高劑量輻照處理食品時(shí)，都會(huì)有不同程度的軟化作用，這種軟化是由食品大分子物質(zhì)的解聚而引起的。Setsuko等人實(shí)驗(yàn)指出:用具有300kV或低一些的電子輻照干物料的表面能去除污染(如豆子、香辛料、脫水蔬菜和茶葉)，不會(huì)產(chǎn)生有害作用。用170kV的電壓處理大豆，可減少微生物的數(shù)量到不可檢測(cè)的水平。用軟電子處理的大豆，其豆乳的膠凝性質(zhì)比高壓殺菌的豆乳要好，用軟電子殺菌能改善大豆用于加工豆乳和豆腐的品質(zhì)。Mckenna等人指出，輻照能增加鮭魚(yú)的感官嫩度和汁液評(píng)分，增加鯰魚(yú)片的風(fēng)味強(qiáng)度。
輻射
食品在正常推薦的劑量輻射后其營(yíng)養(yǎng)成分，如蛋白質(zhì)、糖類、微量元素及礦物質(zhì)的損失很少，但維生素和脂肪對(duì)輻照敏感。維生素經(jīng)輻射后的損失程度與食品種類、輻照劑量、溫度、氧量及維生素的種類有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，脂溶性維生素較水溶性維一素對(duì)輻照敏感。用殺菌劑量比較輻照處理與加熱處理食品的水溶性維生素的破壞作用，可以發(fā)現(xiàn)兩者幾乎沒(méi)有差別，而脂溶性經(jīng)維生素?fù)p失較大，尤以維生素E、K損失是大。在水溶性維生素中維生素C損失最大，煙酸損失最小，脂肪經(jīng)高劑量輻射后，因氧化反應(yīng)產(chǎn)生的自由基及其衍生物會(huì)促進(jìn)脂肪的氧化而使其發(fā)生酸敗變性，導(dǎo)致脂肪的消化吸收率降低。
輻照劑量
1、輻照目的
2、輻照品種
3、輻照源的強(qiáng)度
4、食品的輻照物理化學(xué)效應(yīng)
5、劑量率
6、安全防護(hù)設(shè)備
狀態(tài)
1、食品種類
2、食品化學(xué)組成分及組織結(jié)構(gòu)
3、食品生長(zhǎng)發(fā)育階段、成熟狀況、呼吸代謝的快慢
4、污染的微生物、蟲(chóng)害等種類與數(shù)量
環(huán)境條件
1、氧氣
2、溫度
協(xié)同作用
1、低溫下輻照
2、添加自由基清除劑
3、使用輻照增敏劑
4、與其它保藏方法并用
5、選擇適宜的輻照裝置。
劑量測(cè)量
強(qiáng)度與比度
1、放射性強(qiáng)度
又稱放射性活度，是度量放射性強(qiáng)弱的物理量。
曾采用的單位有:
(1)居里(Curie簡(jiǎn)寫Ci)
若放射性同位素每秒有3.7×1010次核衰變，則它的放射性強(qiáng)度為1居里(Ci)。
(2)貝可勒爾(Becqurel，簡(jiǎn)稱貝可Bq)
1貝可表示放射性同位素每秒有一個(gè)原子核衰變。
(3)克鐳當(dāng)量
放射γ射線的放射性同位素(即γ輻射源)和1克鐳(密封在0.5mm厚鉑濾片內(nèi))在同樣條件下所起的電離作用相等時(shí)，其放射性強(qiáng)度就稱為1克鐳當(dāng)量。
2、放射性比度
將一個(gè)化合物或元素中的放射性同位素的濃度稱為"放射性比度"，也用以表示單位數(shù)量的物質(zhì)的放射性強(qiáng)度。
照射量
照射量(Exposure)是用來(lái)度量X射線或γ射線在空氣中電離能力的物理量。
使用的單位有:
(1)倫琴(Roentgen，簡(jiǎn)寫R)
(2)SI庫(kù)侖/千克(C·kg-1)
吸收劑量
1、吸收劑量單位
(1)吸收劑量
被照射物質(zhì)所吸收的射線的能量稱為吸收劑量，其單位有:
(1)拉德(rad)
(2)戈瑞(Gray，簡(jiǎn)稱Gy)。
(2)劑量率
是指單位質(zhì)量被照射物質(zhì)在單位時(shí)間內(nèi)所吸收的能量。
(3)劑量當(dāng)量
是用來(lái)度量不同類型的輻照所引起的不同的生物學(xué)效應(yīng)，其單位為希(沃特)(Sv)。
(4)劑量當(dāng)量率
是指單位時(shí)間內(nèi)的劑量當(dāng)量，單位為Sv·s-1或Sv·h-1。
2、吸收劑量測(cè)量
(1)國(guó)家基準(zhǔn)--采用Frickle劑量計(jì)(硫酸亞鐵劑量計(jì))
(2)國(guó)家傳遞標(biāo)準(zhǔn)劑量測(cè)量體系--丙氨酸/ESR劑量計(jì)(屬自由基型固體劑量計(jì))，硫酸鈰-亞鈰劑量計(jì)，重鉻酸鉀(銀)-高氯酸劑量計(jì)，重鉻酸銀劑量計(jì)等
(3)常規(guī)劑量計(jì)--無(wú)色透明或紅色有機(jī)玻璃片(聚甲基丙烯酸甲酯)，三醋酸纖維素，基質(zhì)為尼龍或PVC的含有隱色染料的輻照顯色薄膜等
保藏原理
物理學(xué)效應(yīng)
(一)α射線和γ射線與物質(zhì)的作用
1、光子
2、光電子
3、康普頓散射
(二)電子射線的作用
1、庫(kù)侖散射
2、軔致輻射
3、契連科夫(Cerenkov)效應(yīng)
化學(xué)效應(yīng)
(一)水
純水輻照的化學(xué)效應(yīng)應(yīng)可概括為圖
(二)蛋白質(zhì)和酶
1、導(dǎo)致某些蛋白質(zhì)中二硫鍵、氫鍵、鹽鍵和醚鍵等的斷裂
2、促使蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化
3、發(fā)生脫氨基作用、脫羧作用和氧化作用
4、蛋白質(zhì)水溶液經(jīng)射線照射會(huì)發(fā)生輻照交聯(lián)
5、多數(shù)食品酶對(duì)輻射效果有很大的阻力，有助于酶制劑的輻照處理。
(三)糖類
1、純態(tài)糖類經(jīng)輻照后發(fā)現(xiàn)有明顯的降解作用和輻解產(chǎn)物形成
2、混合物的降解效應(yīng)通常比單個(gè)組分的輻解效應(yīng)小。
(四)脂類
主要是輻照誘導(dǎo)自氧化產(chǎn)物和非氧化的輻照產(chǎn)物，因而飽和脂肪酸比較穩(wěn)定，不飽和脂肪酸容易氧化，出現(xiàn)脫羧、氫化、脫氨等作用。
(五)維生素
1、脂溶性維生素
(1)最敏感:維生素A和E
(2)穩(wěn)定:維生素D
2、水溶性維生素
(1)最敏感:維生素B1和C
維生素輻照損失數(shù)量受劑量、溫度、氧氣存在與食品類型等影響。一般來(lái)說(shuō)，在無(wú)氧或低溫條件下輻照可減少食品中任何維生素的損失。
(六)食品包裝材料
輻照巴氏滅菌條件下(10~30kGy)，所有用于包裝食品的薄膜的性質(zhì)基本上未受到影響，對(duì)食品安全也未構(gòu)成危害。
生物學(xué)效應(yīng)
食品輻照的生物學(xué)效應(yīng)與生物機(jī)體內(nèi)的化學(xué)變化有關(guān)，不同物質(zhì)達(dá)到各種生物效應(yīng)所必需的劑量各有不同。
表用β和γ輻射線達(dá)到各種生物效應(yīng)所必需的劑量
(一)微生物
輻照保藏主要是直接控制或殺滅食品中的腐敗性微生物及致病微生物。
電離輻射殺滅微生物一般以殺滅90%微生物所需的劑量(Gy)來(lái)表示，即殘存微生物數(shù)下降到原菌數(shù)10%時(shí)所需用的Gy劑量，并用D10值來(lái)表示。
1、細(xì)菌
2、酵母與霉菌
3、病毒
(二)蟲(chóng)類
1、昆蟲(chóng)
2、寄生蟲(chóng)
(三)果蔬
1、抑制呼吸高峰
2、改變果蔬中的化學(xué)成分
3、影響新鮮蔬菜代謝反應(yīng)
4、抑制發(fā)芽
折疊輻照工藝
食品輻照保藏
1、果蔬類
(1)目的
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②控制害蟲(chóng)感染及蔓延
?、垩泳徍笫炱凇⒎乐估匣?。
(2)劑量的選定
(3)與其它保藏手段協(xié)同處理
2、糧食類
主要目的是避免或減少由于昆蟲(chóng)的危害和霉菌活動(dòng)導(dǎo)致的霉?fàn)€變質(zhì)，即殺蟲(chóng)滅霉。
3、畜、禽肉及水產(chǎn)類
通常需要與熱處理或低溫協(xié)同作用。
4、香辛料和調(diào)味品
輻照處理既能控制昆蟲(chóng)的侵害，又能減少微生物的數(shù)量，保證原料的質(zhì)量，避免熱處理和化學(xué)處理等傳統(tǒng)方法所帶來(lái)的不良影響。
5、蛋類
蛋類輻照主要采用輻照巴氏殺菌劑量，以殺滅沙門氏菌為對(duì)象。
改變品質(zhì)
1、黃豆:減少發(fā)芽后的腸內(nèi)脹氣因子
2、小麥:改善面粉品質(zhì)
3、葡萄:出汁率
4、脫水蔬菜:大大縮短復(fù)水時(shí)間
5、白酒:輻照陳化
輻照的其它應(yīng)用
食品輻照的另一重要應(yīng)用是對(duì)果蔬的檢疫處理。
應(yīng)用
透過(guò)中子吸收，由穩(wěn)定的鈷-59可以產(chǎn)生同位素鈷-60。對(duì)醫(yī)學(xué)和工業(yè)方面的應(yīng)用，同位素鈷-60是x射線管的重要替代物。鈷-60發(fā)射的γ輻射能量為1.17和l.33兆電子伏，這兩種輻射對(duì)檢查金屬中的缺陷特別有作用。用帶有鈷射線照相設(shè)備的掃描裝置掃描，可以揭示金屬的內(nèi)部裂縫、焊接缺陷和非金屬夾雜物。同位素鈷-60源的優(yōu)點(diǎn)是小型輕便，無(wú)需電源。鈷的半衰期為5.27年，因此鈷源可長(zhǎng)期使用而無(wú)需更換。另一方面，射線能量是固定的，強(qiáng)度也不會(huì)改變，但x射線機(jī)上發(fā)出的射線能量和強(qiáng)度是可以改變的。如果用射線照相法給薄樣品拍照，用銥-192比較方便。它的半衰期是74.2天，光子能量約0.4兆電于伏。
收獲后的馬鈴薯或洋蔥，經(jīng)過(guò)一定的休眠期，就會(huì)一齊發(fā)芽。這是日常生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象。如果在其休眠期間，利用鈷-60的伽瑪射線進(jìn)行照射，就可以破壞其發(fā)芽組織，保證在半年以上不發(fā)芽，而食品的味道和成分決不會(huì)因此發(fā)生任何變化。
另外，輻射的殺傷力可加以利用。污水通常是采用"活性污泥法"進(jìn)行處理的。由此產(chǎn)生的沉積物、淤渣泥漿也是十分討厭的，需要進(jìn)一步處理。日本用的處理辦法是把污泥放到焚燒爐中焚燒。而德國(guó)則采用鈷-60的伽瑪射線進(jìn)行處理，為此，在慕尼黑附近建造了一個(gè)專用的試驗(yàn)場(chǎng)。該試驗(yàn)場(chǎng)一直在工作，每天處理的污泥漿可達(dá)100立方米左右。這就是利用輻射殺傷力的一個(gè)實(shí)例。
污泥漿本身含有很多磷、氮等優(yōu)質(zhì)肥料。但是另一方面，人們也擔(dān)心在污泥中隱藏了各種各樣的細(xì)菌。因此，先要用鈷-60的伽瑪射線進(jìn)行輻照滅菌，然后才能用作肥料。在日本，正在研究采用艷-137進(jìn)行照射的方法，以代替價(jià)格比較昂貴的鈷-60。
放射性同位素的殺傷力的應(yīng)用，大家比較熟悉的就是在治療方面，其中之一是對(duì)癌癥的放射治療。許多人可能已經(jīng)聽(tīng)說(shuō)過(guò)，患了癌癥的病人要接受鈷-60的放射治療。也就是說(shuō)，利用放射性殺傷細(xì)胞的性能去殺傷癌細(xì)胞。
利用放射性同位素發(fā)出的射線徹底滅菌，是射線殺傷力的一種最直接的利用。這也是大家最容易想到的一種射線應(yīng)用。尤其是人們經(jīng)常利用射線對(duì)醫(yī)療器械進(jìn)行滅菌消毒。這是另一種典型的以毒攻毒的方法。
早期對(duì)手術(shù)時(shí)縫合傷口用的縫線、腸壁縫合線進(jìn)行消毒。這些縫合線是膠質(zhì)物，用牛、羊的骨膠或皮膠制成，手術(shù)后縫在體內(nèi)慢慢被消化吸收，不需要拆線。這些原料的來(lái)源和本身的性能使得這些縫線容易沾染細(xì)菌，再說(shuō)，它們本身就是蛋白質(zhì)，不能利用加熱的辦法來(lái)消毒。因此，這種縫線常常會(huì)引起感染事故。所以，對(duì)耐熱性差而又必須滅菌消毒的這類物品，利用射線進(jìn)行消毒是非常合適的。
后來(lái)，隨著石油化學(xué)的發(fā)展，塑料制的一次性(用過(guò)一次就扔的)醫(yī)療器具逐漸增多。因?yàn)樗哂腥缦乱恍﹥?yōu)點(diǎn):可以防止在醫(yī)院內(nèi)部引起交叉感染、使用方便、節(jié)省人力等。對(duì)這些醫(yī)療器械的消毒，過(guò)去一直采用氣體消毒法。可用高溫蒸汽，或者利用環(huán)氧乙烷氣體來(lái)進(jìn)行，但對(duì)塑料制品來(lái)說(shuō)，這種消毒法也是不能用的了。采用射線滅菌法進(jìn)行消毒的物品迅速增加。據(jù)說(shuō)，約有近30%的包裝型醫(yī)療用具是利用射線進(jìn)行滅菌消毒的。
平時(shí)，人們經(jīng)常能看到用一次就扔掉的注射器。只要把包裝用的聚乙烯塑料袋剪開(kāi)，取出注射器即可扎入胳膊進(jìn)行注射。像這樣，把注射器裝進(jìn)塑料袋后，連同包裝一起直接進(jìn)行消毒，只有輻射滅菌消毒法才具備這種方便的特點(diǎn)。
除了注射器和手術(shù)用的縫合線可以利用射線進(jìn)行滅菌消毒以外，還有一些物品，例如插入支氣管用的探針導(dǎo)管、手術(shù)用的橡皮手套、取血用的采血板、放入子宮的避孕環(huán)、人工腎臟透視器等等，也都采用射線消毒技術(shù)。此外，無(wú)菌實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的飼料也可以采用射線進(jìn)行滅菌消毒。各個(gè)國(guó)家應(yīng)用射線消毒的情況也是多種多樣的。例如在印度，盤尼西林，四環(huán)素等醫(yī)藥品的消毒是采用射線滅菌法。而俄羅斯，甚至認(rèn)為塑料制的醫(yī)療用品、疫苗、血清等等，只有利用射線滅菌消毒法才是唯一可靠、適用的消毒方法。
消毒設(shè)施的基本原理很簡(jiǎn)單:里面裝有強(qiáng)度很大的鈷-60放射源，其周圍裝有傳送帶裝置;靠著傳送帶的不斷移動(dòng)，需要消毒的物品緩慢透過(guò)鈷-60源的旁邊，就可以達(dá)到滅菌的目的。
報(bào)道
◆50年代首次將輻照殺菌商業(yè)性應(yīng)用于儀器和產(chǎn)品的殺菌;
◆陸續(xù)有研究報(bào)告發(fā)表;
◆1970年，國(guó)際食品輻照項(xiàng)目的聯(lián)合專家委員會(huì)宣布輻照殺菌是安全;
◆1981年有輻照食品保健功能的報(bào)告發(fā)表。1983年食品法典增加了輻照食品標(biāo)準(zhǔn);
◆1986年英國(guó)輻照食品和新型食品顧問(wèn)委員會(huì)發(fā)布有關(guān)的指導(dǎo)原則。在1992年和1997年世界衛(wèi)生組織兩次發(fā)布關(guān)于輻照食品安全的報(bào)告;
◆1998年美國(guó)食品藥品管理局宣布紅肉的輻照殺菌是安全的。而此前早已宣布禽肉和海產(chǎn)食品的輻照殺菌是安全的。
狀況
聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織、衛(wèi)生組織、國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)(FAO/WHO/IAEA)在1995粘9月25日公布的世界37個(gè)聯(lián)合國(guó)輻照食品標(biāo)準(zhǔn)種，包括10個(gè)國(guó)家輻照草藥的標(biāo)準(zhǔn)，是作為食品管理范疇，其劑量在10-30kGy。而食品方面，由聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織、衛(wèi)生組織、國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)(FAO/WHO/IAEA)所資助的輻照食品安全性蓮荷專家委員會(huì)于1980年12月4日批準(zhǔn)，為便于實(shí)物的貯存，任何食物可用10 kGy以下的劑量輻照，不需要進(jìn)行毒理學(xué)方面的檢驗(yàn)。認(rèn)為食品輻照是一個(gè)物理過(guò)程，10kGy以下劑量輻照不會(huì)引起毒性危害。從已研究的結(jié)果結(jié)合國(guó)際上對(duì)西藥的輻照研究成果來(lái)看，當(dāng)劑量小于10 kGy時(shí)，γ射線輻照對(duì)大多數(shù)藥材中有效成分的影響是可以忽略的。藥材中有效成分的輻解主要是水的間接作用引起的，含水量大時(shí)有效成分輻解會(huì)增大。已鑒定的輻解產(chǎn)物尚未發(fā)現(xiàn)對(duì)人體有毒，而且這些輻解產(chǎn)物在光解及原藥材中也可以或多或少地存在。據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)，在采用的輻射消毒劑量下，輻射對(duì)藥品的效應(yīng)可概括為干燥的藥品和油膏對(duì)輻射消毒是最穩(wěn)定的，水溶液藥品是最不穩(wěn)定的。
根據(jù)大量的文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，關(guān)于產(chǎn)品滅菌劑量的選擇，參照以下的輻照滅菌公式SD=DlogNo/N(SD為滅菌劑量，D為菌的抵抗力，No為滅菌前的染菌數(shù)，N為滅菌后的存活菌數(shù))進(jìn)行計(jì)算。美國(guó)藥典(USP25)規(guī)定2.5kGy為有效滅菌劑量。我國(guó)衛(wèi)生部1997年頒發(fā)了"60Co中藥滅菌標(biāo)準(zhǔn)"，該標(biāo)準(zhǔn)限國(guó)內(nèi)流通中藥可用60Co輻照滅菌，規(guī)定了允許輻照的藥材和中成藥的品種和劑量。規(guī)定的中藥輻照最大吸收劑量標(biāo)準(zhǔn)如下:
滅菌
用于醫(yī)藥產(chǎn)品的輻射滅菌
通常利用60Co輻射線源放出的γ射線。放射線同位素60Co是用高純金屬鈷在原子反應(yīng)堆中輻照后獲得，它的物理半衰期是5.26年，按β-形式衰變，衰變時(shí)放射出兩支能量各為1.17和1.33百萬(wàn)電子伏特的γ射線。γ射線屬于電磁波，以光速前進(jìn)，不受電場(chǎng)或磁場(chǎng)所偏轉(zhuǎn)，對(duì)物質(zhì)的穿透能力很強(qiáng)，屬電離輻射。
γ射線與微波不同，γ射線頻率高達(dá)3×1018~3×1021Hz，被輻射分子、原子、離子及電子尚未極化，不隨電磁場(chǎng)變化而轉(zhuǎn)動(dòng)，故不產(chǎn)生熱效應(yīng)。γ射線能量大于分子鍵能，故可使分子電離和斷鍵，因而殺菌。一般來(lái)說(shuō)，γ射線可使所有蛋白質(zhì)變性;在溶液中的酶失去活性;脫氧核糖酸在溶液中粘度下降，干燥狀態(tài)時(shí)交聯(lián)或降解，或兩者都有。γ射線殺菌機(jī)理分為直接作用和間接作用:
(1)直接作用γ射線直接破壞微生物的核糖核酸、蛋白質(zhì)和酶而致死。微生物內(nèi)核糖核酸、蛋白質(zhì)和酶分子吸收γ射線能量而被激發(fā)或電離;激發(fā)態(tài)分子的共價(jià)鍵斷裂或與其它分子反應(yīng)經(jīng)電子傳遞產(chǎn)生自由基;電離分解或其它分子反應(yīng)，導(dǎo)致微生物分子結(jié)構(gòu)破壞而亡。
(2)間接作用γ射線能量被微生物內(nèi)生命重要分子周圍物質(zhì)如水吸收而激發(fā)或電離，產(chǎn)生激發(fā)的水分子、電子水離子，或裂解為氫自由基、羥自由基，由此產(chǎn)生一系列的與核糖核酸、蛋白質(zhì)、酶進(jìn)行氧化還原等反應(yīng)，致微生物死亡。
在輻射微生物學(xué)中:有些微生物對(duì)輻射是敏感的，因?yàn)檫@些微生物不具有修復(fù)輻射引起的損傷能力，抗輻射的微生物則能頂住輻射損傷。各種微生物之間，對(duì)輻射敏感性差異很大，革蘭氏陰性微生物對(duì)輻射敏感，有一些革蘭氏陽(yáng)性微生物對(duì)輻射異常頑固。牙孢比生長(zhǎng)的細(xì)胞更能抗輻射，所以帶有牙孢物質(zhì)的滅菌應(yīng)特別注意。對(duì)微生物的致死劑量，還取決于所處環(huán)境及其生長(zhǎng)周期的哪個(gè)階段，不同階段對(duì)輻射敏感程度不同。
一般認(rèn)為，病毒比細(xì)菌芽孢對(duì)輻射更具有抵抗力，其抗輻射性能隨著微生物個(gè)體的減少而增大，芽孢的抗輻射性能按次序比細(xì)菌、酵母、霉菌更強(qiáng)些。
注意事項(xiàng)
1、含有紫菀、錦燈籠、乳香、天竺黃和補(bǔ)骨脂一種以上(含一種)藥材的中藥輻照滅菌時(shí)，最大吸收劑量不得超過(guò)3 kGy;含有秦艽、龍膽藥材不得用輻照滅菌;
2、輻照前需測(cè)定樣品的染菌量;根據(jù)染菌量來(lái)確定輻照劑量。
3、輻照時(shí)盡量采用小包裝輻照。包裝材料必須耐輻照，同時(shí)樣品的包裝必須滿足引起輻照后中藥再次污染微生物的要求。
4、控制中藥的水份，以減少輻解產(chǎn)物的產(chǎn)生。
5、對(duì)于一些有變化的品種，可以采用多種方法聯(lián)合滅菌。
詞條標(biāo)簽：技術(shù)殺蟲(chóng)消毒滅菌生物學(xué)輻照非熱殺菌技術(shù)高新技術(shù)
