辐射灭菌是利用电离辐射杀死大多数物质上的微生物的一种有效方法。用于灭菌的电磁波有微波、紫外线(UV)、X射线和γ射线等。它们都能通过特定的方式控制微生物生长或杀死微生物。例如微波可以通过热产生杀死微生物的作用;紫外线使DNA分子中相邻的嘧啶形成嘧啶二聚体，抑制DNA复制与转录等功能，杀死微生物;X射线和γ射线能使其它物质氧化或产生自由基(OH·H)再作用于生物分子，或者直接作用于生物分子，打断氢键、使双键氧化、破坏环状结构或使某些分子聚合等方式，破坏和改变生物大分子的结构，从而抑制或杀死微生物。

　　简介

　　即使可见光在长时间照射后，也能损害微生物或杀死它们，因为所有光合生物含有叶绿素(或细菌叶绿素)、细胞色素、黄素蛋白等光敏感色素，它吸收光能变成激发态或被活化，并将吸收的能量转移到氧，产生氧自由基作用于细胞，导致机体突变或死亡。辐射灭菌的效果受其它因子制约，例如光可使嘧啶二聚体解体，降低紫外线作用效果，氧可提高X射线或γ射线作用效果等。实行辐射灭菌的装置包括微波炉、紫外光灯、阴极射线管、X射线发生器、放射性核素等。商业上用于大量物品灭菌使用的放射性源是钴-60和铯-137，它们发射出γ射线，相对而言比较廉价。辐射灭菌用途很广，例如医疗器械和用具(如注射器灯)、食品、实验室的许多塑料制品和多种培养基都是用这种方法灭菌。

　　食品辐射(或辐照)杀菌是利用一定剂量的波长极短的电离射线对食品进行杀菌(包括原材料)，放射线同位素钴60、铯137产生的γ-射线或低能加速器放射出的β-射线对包装食品进行辐照处理。延迟新鲜食物某些生理过程(发芽和成熟)的发展，或对食品进行杀虫、消毒、杀菌、防霉等处理，达到延长保藏时间，稳定、提高食品质量目的的操作过程。在食品杀菌常用的射线有χ-射线、γ-射线和电子射线。电子射线主要由电子加速器中获得，χ-射线由χ-射线发生器产生，γ-射线主要由放射性同位素获得，常用的放射线同位素有60Co和137Cs。γ-射线的穿透力很强，适合于完整食品及各种包装食品的内部杀菌处理，电子射线的穿透力较弱，一般用于小包装食品或冷冻食品的杀菌，特别适用于对食品的表面杀菌处理。

　　起源

　　辐照杀菌技术起源于1943年美国麻省理工学院为美国军方从事"射线对汉堡包处理"的研究开始，至今已有63年的发展史。1970年，由美、苏、英、荷、中、法、丹、德、加、日、意等24国签订协议，制定了国际食品辐照计划(IFIP),此计划由FAO(联合国粮农组织)、IAEA(国际原子能机构)主持，WHO(世界卫生组织)参加制定，根据IFIP连续6年的国际合作研究结果表明:食品、药品辐照过程，实质上是一种物理过程，正如热加工和冷藏一样。其结论是"任何食品、药品当其总体平均吸收剂量不超过10kGy(1百万特拉)时，不需再做毒性试验，营养学和微生物学上也是安全的"，因此称之为"国际安全线"。1984年食品法典委员会(CAC)向成员国建议辐照食品CAC标准及辐照食品设施推荐规程。

　　节省能源、安全可靠、效果好、成本低的包装食品杀菌技术相继得到开发和应用，大大促进了包装食品的生产与发展。食品容易变质，所以食品与肉制品行业一直在努力寻找有效的食品防腐方法。有人大力推荐辐照方法，称其为最佳的灭菌或冷杀菌方法，可使致病菌减少至安全食用的水平。

　　加拿大、以色列、法国、日本等国家普遍使用放射物质钴60，它放射出的强力γ射线可彻底摧毁细菌的遗传因子，彻底破坏他们的生理活性，使用高剂量时几乎可以消灭任何细菌。

　　常见的污染食品的致病菌有埃希氏大肠菌、沙门氏菌、Campylobacter菌以及常提到的污染肉及肉制品的李斯特菌。为更有效地抑制致病菌和生产出符合卫生标准的食品，科研人员和食品工程师一直在努力进行有关的研究工作。现有的方法各有所长，有些情况下还会影响食品的质量、口感和风味。

　　对肉制品行业来说，屠宰后的家畜胴体通常要用醋酸、乳酸或氯水配成的液体进行冲洗，再用蒸汽和真空方法进行清洗，以除掉表面的污物。然后进行剥皮，并用盐水浸泡。肉制品的加工过程可能会包括高温烹煮、巴氏杀菌或紫外光照射处理等过程。

　　种类

　　辐照完全杀菌

　　将密封包装后的食品以2500~5000千拉德辐照，能使所有损坏食品的致病性微生物死灭，从而达到商品消毒目的。辐照前可在食品中加入食盐和三磷酸钠等，能减少食品的水分损失，又能增强射线对细菌的杀伤能力。经辐照完全杀菌法处理后的牛肉、鸡肉、火腿、猪肉、香肠、鱼虾等在常温(21℃~38℃)下能贮藏2年以上，可保持色香味佳。

　　辐照消毒杀菌

　　剂量100~1000千拉德，可有效地限制有损大众健康的生物及致败性微生物生长，能有效清除对高蛋白质食品如肉类、乳制品、蛋制品危害极大的沙门氏菌，用50万拉德照射，就能使之成亿倍减少，也能杀死冷冻食品深处的沙门氏菌。现全世界已有20多个国家批准应用辐照杀菌的食品供人类食用，如鸡肉、猪肉、鲜鱼、蘑菇、香料、土豆、大米、洋葱、小麦等。辐照食品安全可靠，经世界各国40多年实践证明，辐照食品从未发现有放射性物质残留，能保持原有质量和色香味。在美国，辐照食品已带上太空，宇航员食用后证明对身体也无害。辐照食品的优点是保藏期长，照射一次可保鲜数年，既杀死细菌，又抑制与延缓食品本身的新陈代谢，消除了食品变质根源。辐照杀菌可节省大量能量，任何食物用辐照法杀菌后仅采用普通包装便可贮藏，省去大量制罐、冷冻冷藏等材料以及能量，以辐照保藏已可代替部分冰箱。

　　机理

　　射线辐射对食品的作用分为初级和次级，初级是微生物细胞间质受高能电子射线照射后发生的电离作用和化学作用，次级是水分经辐射和发生电离作用而产生各种游离基和过氧化氢再与细胞内其它物质作用。这两种作用会阻碍微生物细胞内的一切活动，从而导致微生物细胞死亡。食品辐射杀菌的目的不同，采用的辐射剂量也不同，完全杀菌的辐照剂量为25~50kGy，其目的是杀死除芽孢杆菌以外的所有微生物。消毒杀菌的辐射剂量为1~10kGy，其目的是杀死食品中不产芽孢的病原体和减少微生物污染，延长保藏期。总之，对于不同的微生物，需要控制不同的辐射剂量和电子能量。

　　辐射杀菌

　　水产品、肉制品、蛋类、蜂花粉经射线辐照后能较长时间保存。肉类制品经预处理后，真空密封包装和冷冻，-40℃辐照，对肉制品无不良影响。经辐射完全杀菌的牛肉、鸡肉、火腿、香肠、鱼虾在常温下皆可贮藏较长时间，若在低氧或无氧条件下处理则贮藏时间更长。蛋类辐照杀菌一般用10kGy左右的剂量便可杀灭沙门氏菌，鲜蛋若用80kGy的电子射线照射后，涂上聚乙烯醇塑料薄层，于28℃~30℃贮存一个多月，好蛋率达91.0%~91.3%，蛋液及冰冻蛋液可用β-及γ-射线辐照，灭菌效果良好。蜂花粉用1.0kGy的剂量照射，能有效地杀灭花粉中的微生物，花粉的温升也不明显，这对保存花粉的营养成分是十分有好处的。除此之外，辐射还广泛用于包装材料和包装容器的表面杀菌，一般剂量为20~30kGy便可达到杀菌要求。高压电子束则适用对单层薄膜进行杀菌处理。

　　辐照作用

　　折叠杀虫消毒灭菌

　　原理为:在辐照过程中，伽玛射线穿透辐照货箱内的货物，作用于微生物，直接或间接破坏微生物的核糖核酸、蛋白质和酶，从而杀死微生物，起到消毒灭菌的作用。

　　其优点:由于射线的穿透力强，可杀灭大小包装、散装、液体、固体、干货、鲜果内部的病菌和害虫，尤其适用于一些不宜进行加热、熏蒸、湿煮处理的食品。辐照加工属于冷加工，不会引起食品内部温度的明显升高，因而易于保持食品的香味和外观品质。例如辐照保藏的马铃薯可抑制发芽，饱满而不发皱，硬度好，养分也没有明显的损失，与冷藏或化学保藏的马铃薯比较，有较强的竞争力。食品辐照是物理加工过程，不需添加化学药物，没有药物残留，也未发现感生放射性，不污染环境，是一种安全环保的食品加工法。辐照加工可以改进食品的工艺质量。例如辐照的牛肉更嫩滑，辐照酒可提高陈酿度，辐照的大豆易于消化吸收等。辐照食品可杀灭沙门氏菌和寄生虫，改进食品卫生质量。

　　高剂量完成灭菌的食品适于医院特需病人、宇航员、航海、登山、探险和地质队的特殊需要。辐照食品能在常温下长期保存，便于长途运输和国际贸易。由于辐照能彻底杀虫灭菌，可作为一种特别检疫措施，防止病虫害的传播。

　　技术特点

　　1、可以在常温或低温下进行，处理过程食品温升很小，有利于维持食品的质量;

　　2、射线(如γ-射线)的穿透力强，可以在包装下及不解冻情况下辐照食品，杀灭深藏在食品内部的害虫、寄生虫和微生物;

　　3、辐照过的食品不会留下任何残留物;

　　4、和食品冷冻保藏等方法相比，辐照保藏方法能节约能源;

　　5、可以改进某些食品的工艺和质量;

　　6、需要较大投资及专门设备来产生辐射线(辐射源)并提供安全防护措施，保证辐射线不泄露;

　　7、对不同产品及不同辐照目的要选择控制好合适的辐照剂量，才能获得最佳的经济效应和社会效益。

　　8、辐照食品标签上要加以标注。

　　装置

　　一种是利用钴-60伽玛源，一种是利用加速器。他们两者的比较，从射线的发射功率上来讲，14KW的加速器，相当于100万居里的钴-60放射源;但由于钴-60源是呈球形状发射射线，所以对射线的利用率低，大约只有20%，其它方向的射线都被浪费，而加速器的射线方向是一个方向，对射线的利用率高，达93%以上。所以如果将射线的利用率考虑在内，则14KW的电子加速器相当于460-470万居里的放射源。

　　加速器可以发射两种不同的粒子:电子束和X射线;其对被辐照物质的辐照效应来讲是一样的。我们也可以采用移动靶技术，按照我们的需要来及时选取不同的射线粒子进行辐照-但一般情况下不这么做，因为由电子转化成X射线的转化过程中有大量的功率被损耗。X射线的物理性质和伽玛射线的完全一样。

　　主要应用领域

　　1、利用电子束辐照快速晶闸管、芯片，可改变优化产品的性能。

　　2、降解水产品、蜂制品中残留氯霉素，达到出口国的农药残留卫生标准。

　　3、农副产品、食品、海、水产品的保鲜。达到杀菌、杀虫、抑制发芽、延长货架期的目的。

　　4、一次性医疗卫生用品的消毒灭菌(医用敷料、纱布、手套、手术用医疗器械等)

　　5、中成药、保健品的杀菌利用电子束，能有效杀死中成药、保健品中的各种有害病菌，达到实用卫生要求。

　　6、黄玉、珍珠、水晶致色，提高产品品质，增加产品附加值。

　　7、高分子材料的降解。利用电子束降解PTFE，获取微米级和纳米级超细粉。

　　8、宠物饲料的杀菌。利用电子束能有效杀死宠物饲料中各种细菌，特别是沙门氏菌。从而达到宠物食用的卫生标准。

　　9、各种玩具的杀菌。为了保证各种玩具在生产过程中产生的细菌污染会直接影响到儿童的身体健康，要对它进行电子束杀菌，从而达到卫生要求。

　　10、化妆品原料中的有害菌和化妆品在生产中因污染产生的细菌将对皮肤带来潜在危险，而高温灭菌又会破坏化妆品自身的特性，影响其质量，利用电子束灭菌是在常温下进行的，对于不耐高温的化妆品是一种理想的灭菌方法。

　　11、商品养护(防霉)。各种商品经电子束辐照后可起到防霉作用，从而达到对商品的养护。

　　发展状况

　　美国目前有一个很明显的趋势，就是采用辐照方法完成肉或肉制品的全部杀菌操作。尽管美国的这种辐照杀菌的趋势已十分明朗，但欧洲却有些反其道而行之。欧洲对辐照杀菌的应用很少，每年大约只有5万吨。其中荷兰约有1.8万吨辐照杀菌的食品，法国有2万吨，比利时有1万吨，其它欧洲国家每年只有2000吨。辐照杀菌对于冷冻禽肉、海产食品、草本食品配料和调味品、蔬菜干制品、蛋粉、奶粉、元葱、马铃薯、大蒜及水果的催熟等，应慎用。英国已批准了这方面的应用，并于1991年授权Isotron公司独家从事食品的辐照杀菌业务。该公司所处理的食品产品不允许超过3年。

　　从世界范围看，辐照杀菌已在40多个国家获得批准使用，其中有21个国家正在大量使用。大约有40种食品获准采用辐照杀菌，每年的处理量约为50万吨。与热杀菌不同的是，行业内都把辐照杀菌称为"冷杀菌"。

　　美国食品药品管理局(FDA)1985年批准将辐照杀菌用于杀死猪肉中的旋毛虫。5年后，FDA批准了禽肉的辐照杀菌。直到1993年美国农业部才批准了这项应用。1997年FDA批准了辐照杀菌对红肉的应用，而美国农业部尚未批准该项应用。

　　而在欧洲，尽管有个别国家曾对禽肉和海产食品等做过辐照杀菌，但对红肉的辐照尚无先例，欧盟也无相关法规。据说欧洲委员会正在制订将用于欧洲各国的辐照食品方面的法规和标准。预计这些法规与标准能在2000年正式实施。同时，欧洲委员会也以开出了能应用辐照杀菌的食品清单。正式批准使用的只有草本食品配料和调味品。

　　如果这些法规的实施范围未超出现有法规，则法国、比利时与荷兰就会停止对禽肉制品的辐照，当然也不会用辐照方法对红肉制品进行杀菌处理了。

　　英国Isotron公司的市场部经理AndySpry博士表示，推广辐照杀菌遇到的最大问题是消费者的担忧。他说，很难让公众及食品经销商相信辐照杀菌系统是安全的，有些大的经销商曾经也认识到辐照杀菌技术是安全的，但因为激烈的市场竞争，他们只关心其市场分额、营业成本和风险，尚未看到辐照杀菌的好处。他们只关注非辐照产品，谁也不愿在应用辐照杀菌技术方面做第一。但关于辐照杀菌的话题已从"是否安全"转到"是否有必要采用"了。

　　Puridec公司是世界上能为辐照工厂提供辐射源钴60棒的两家供应商之一，其市场开发部经理CathieDeeley博士说，"关于辐照杀菌的安全性，所有能做的都做了，能说的也都说了。现在能做的就是不要停止，不断推广。"

　　这些业内人员都表示，食品辐照杀菌规模太小，需要一个有市场号召力的企业来牵头，整个食品行业也需要一个推广和宣传的运动。

　　在1998年第5届欧洲肉类加工年会"Meat98"上，Puridec公司的RogerLangley先生指出，如果不进行必要的宣传与培训，我们听到消费者的议论肯定是"天然食品安全，辐照食品不安全"。事实上恰恰相反，有些天然食品的安全性就不如辐照食品好。我们将推出一项精心设计的宣传活动，按产品类别分别介绍辐照防腐的切实需求和益处，是公众了解它对消费者和食品加工业有何价值。

　　FoodTechnologyService公司的总裁与首席执行官E.W.PeteEllis先生正在与ColoradoBoxedBeef公司共同推进对红肉进行辐照杀菌。他表示，对消费者的培训需要公共卫生部门的官员提供支持与引导。他说，我不相信大的禽肉生产商对辐照技术的应用会犹豫不决，但他们的逻辑还是比较谨慎的。就像他们说要等消费者需要时再不辐照食品送上。这就有点脱离实际了。因为消费者的需要在市场上表现出来之前是无法确知的。所以对新产品，应尽管先让其上市。这是否有点像"先有鸡还是先有蛋"这个哲学问题?

　　国外

　　1896年--明克(Minck)经实验证实X-射线对原生虫有致死作用。

　　1921年--斯彻瓦特日(Schwatz)使用X-射线杀死肉中的旋毛虫(Trichinella Spiralis)并获得美国专利。

　　1930年--乌斯特(Wüst)证实"所有食品包装在密封金属罐中，再用强力伦琴射线照射可杀灭所有细菌"，并获得法国专利。

　　第二次世界大战结束后--随着放射性同位素的大量应用和电子加速器等机械辐射源的问世，促进了射线处理食品的发展。

　　1953年--艾森豪威尔(Eisehower)促使美国军方深入研究食品辐照。

　　1957年--美国军方负责，为期5年的辐照食品研究计划启动，投入了大量人力、物力。

　　1960年--在美国军队开始试用辐照食品。

　　1963年--在美国军方Natick实验室举行首次辐照食品国际会议。

　　1965年--加拿大建立起世界最大的马铃薯辐照工厂。

　　1970年--FAO/IAEA/WHO的专家在日内瓦会议上确立食品辐照领域的国际计划(IFIP)。

　　1976年--联合国粮农组织认为五种辐照产品(即马铃薯、小麦、鸡肉、木瓜和草莓)是绝对安全的。

　　1978年--世界用于辐照消毒灭菌的60Co工厂有80家(其中60家用于医疗消毒)。

　　1980年--FAO/IAEA/WHO的会议认为，受辐照食品平均吸收剂量10千戈瑞(kGy)及以下，没有毒性危害，无必要再进行毒性试验。

　　1988年--世界用于辐照消毒灭菌的60Co工厂发展到182家，全世界辐照食品产量约50万吨。

　　1997年以后--WHO进一步废除10 kGy的上限量，国际食品法规委员会(CAC)相继提出辐照食品的通用标准及法规。

　　国内

　　1958年--开始食品辐照研究工作。

　　七十年代中期--国内多个地区相继进行辐照保藏食品的研究，辐照品种有肉类、水产品、水果、干果、蔬菜、粮食、蛋类等。

　　八十年代--食品辐照已进入一定规模的生产阶段

　　九十年代初--我国建成辐照装置近150多台，其中设计装机能量1.11×1016贝可以上的装置超过50座。

　　1984年~1997年--国家卫生部颁布的食品辐照卫生标准基本覆盖了绝大部分食品。

　　影响

　　色泽

　　辐照处理对各种食品色素的影响不同。植物性色素对辐照处理较稳定，动物性色素对辐照敏感。辐照的水解物能导致肌红蛋白和脂肪的氧化，引起褪色。辐照能加深冷冻禽胸肉稳定的红色或粉红色，红色的加深依据于肉的种类、肌内的类型、辐射的剂量、包装材料的不同而不同。根据Nhm等人的报道，经辐照的肉，其还原性增加，产生CO，CO与血红色素强烈亲和，提高了红色或粉红色的强度。据相关的研究报道，用低于1%的CO辅以气调包装可以保持肉稳定的草莓红色，红色保持8周，并延长了其货架寿命。Kusmider进一步研究指出，包装时添加低于1%的CO能大大地改善新鲜牛肉末的色泽和风味，在4.5kGy的剂量辐射时，CO能降低脂肪氧化，并提供一种稳定的草莓红颜色。也就是说，用CO包装并辅以低或中剂量的辐照，能给鲜牛肉末带来怡人的安全的颜色，且品质损害最小。

　　气味

　　辐照处理一般都会使食品特有的香气损失，同时也产生令人不愉快的"辐射臭气味"，尤其是肉类食品。Pratl报道，用24kGy剂量辐照处理生火腿有臭味产生。Nam等人比较了火鸡鸡胸肉的有氧包装和真空包装的辐照效果，实验指出:辐照时会产生挥发性的异味，伴随着脂肪的氧化和挥发性硫的生成，有氧包装的异味较在胡氧包装的火鸡鸡胸肉的挥发性物质的形成随着辐射剂量的增加和贮藏时间的延长而增加。Ahn等人指出，含硫化合物是辐照冷冻猪肉产生异味的根源。蛋白质的辐照水解物在辐照肉产生异味方面起着重要作用。

　　质地

　　低剂量辐射处理食品不会对食品质地产生明显的影响，相反还可以抑制软化，破坏一些引起果实后熟的有关酶的活性，延缓一些水果后果熟。高剂量辐照处理食品时，都会有不同程度的软化作用，这种软化是由食品大分子物质的解聚而引起的。Setsuko等人实验指出:用具有300kV或低一些的电子辐照干物料的表面能去除污染(如豆子、香辛料、脱水蔬菜和茶叶)，不会产生有害作用。用170kV的电压处理大豆，可减少微生物的数量到不可检测的水平。用软电子处理的大豆，其豆乳的胶凝性质比高压杀菌的豆乳要好，用软电子杀菌能改善大豆用于加工豆乳和豆腐的品质。Mckenna等人指出，辐照能增加鲑鱼的感官嫩度和汁液评分，增加鲶鱼片的风味强度。

　　辐射

　　食品在正常推荐的剂量辐射后其营养成分，如蛋白质、糖类、微量元素及矿物质的损失很少，但维生素和脂肪对辐照敏感。维生素经辐射后的损失程度与食品种类、辐照剂量、温度、氧量及维生素的种类有关，一般来说，脂溶性维生素较水溶性维一素对辐照敏感。用杀菌剂量比较辐照处理与加热处理食品的水溶性维生素的破坏作用，可以发现两者几乎没有差别，而脂溶性经维生素损失较大，尤以维生素E、K损失是大。在水溶性维生素中维生素C损失最大，烟酸损失最小，脂肪经高剂量辐射后，因氧化反应产生的自由基及其衍生物会促进脂肪的氧化而使其发生酸败变性，导致脂肪的消化吸收率降低。

　　辐照剂量

　　1、辐照目的

　　2、辐照品种

　　3、辐照源的强度

　　4、食品的辐照物理化学效应

　　5、剂量率

　　6、安全防护设备

　　状态

　　1、食品种类

　　2、食品化学组成分及组织结构

　　3、食品生长发育阶段、成熟状况、呼吸代谢的快慢

　　4、污染的微生物、虫害等种类与数量

　　环境条件

　　1、氧气

　　2、温度

　　协同作用

　　1、低温下辐照

　　2、添加自由基清除剂

　　3、使用辐照增敏剂

　　4、与其它保藏方法并用

　　5、选择适宜的辐照装置。

　　剂量测量

　　强度与比度

　　1、放射性强度

　　又称放射性活度，是度量放射性强弱的物理量。

　　曾采用的单位有:

　　(1)居里(Curie简写Ci)

　　若放射性同位素每秒有3.7×1010次核衰变，则它的放射性强度为1居里(Ci)。

　　(2)贝可勒尔(Becqurel，简称贝可Bq)

　　1贝可表示放射性同位素每秒有一个原子核衰变。

　　(3)克镭当量

　　放射γ射线的放射性同位素(即γ辐射源)和1克镭(密封在0.5mm厚铂滤片内)在同样条件下所起的电离作用相等时，其放射性强度就称为1克镭当量。

　　2、放射性比度

　　将一个化合物或元素中的放射性同位素的浓度称为"放射性比度"，也用以表示单位数量的物质的放射性强度。

　　照射量

　　照射量(Exposure)是用来度量X射线或γ射线在空气中电离能力的物理量。

　　使用的单位有:

　　(1)伦琴(Roentgen，简写R)

　　(2)SI库仑/千克(C·kg-1)

　　吸收剂量

　　1、吸收剂量单位

　　(1)吸收剂量

　　被照射物质所吸收的射线的能量称为吸收剂量，其单位有:

　　(1)拉德(rad)

　　(2)戈瑞(Gray，简称Gy)。

　　(2)剂量率

　　是指单位质量被照射物质在单位时间内所吸收的能量。

　　(3)剂量当量

　　是用来度量不同类型的辐照所引起的不同的生物学效应，其单位为希(沃特)(Sv)。

　　(4)剂量当量率

　　是指单位时间内的剂量当量，单位为Sv·s-1或Sv·h-1。

　　2、吸收剂量测量

　　(1)国家基准--采用Frickle剂量计(硫酸亚铁剂量计)

　　(2)国家传递标准剂量测量体系--丙氨酸/ESR剂量计(属自由基型固体剂量计)，硫酸铈-亚铈剂量计，重铬酸钾(银)-高氯酸剂量计，重铬酸银剂量计等

　　(3)常规剂量计--无色透明或红色有机玻璃片(聚甲基丙烯酸甲酯)，三醋酸纤维素，基质为尼龙或PVC的含有隐色染料的辐照显色薄膜等

　　保藏原理

　　物理学效应

　　(一)α射线和γ射线与物质的作用

　　1、光子

　　2、光电子

　　3、康普顿散射

　　(二)电子射线的作用

　　1、库仑散射

　　2、轫致辐射

　　3、契连科夫(Cerenkov)效应

　　化学效应

　　(一)水

　　纯水辐照的化学效应应可概括为图

　　(二)蛋白质和酶

　　1、导致某些蛋白质中二硫键、氢键、盐键和醚键等的断裂

　　2、促使蛋白质的一级结构发生变化

　　3、发生脱氨基作用、脱羧作用和氧化作用

　　4、蛋白质水溶液经射线照射会发生辐照交联

　　5、多数食品酶对辐射效果有很大的阻力，有助于酶制剂的辐照处理。

　　(三)糖类

　　1、纯态糖类经辐照后发现有明显的降解作用和辐解产物形成

　　2、混合物的降解效应通常比单个组分的辐解效应小。

　　(四)脂类

　　主要是辐照诱导自氧化产物和非氧化的辐照产物，因而饱和脂肪酸比较稳定，不饱和脂肪酸容易氧化，出现脱羧、氢化、脱氨等作用。

　　(五)维生素

　　1、脂溶性维生素

　　(1)最敏感:维生素A和E

　　(2)稳定:维生素D

　　2、水溶性维生素

　　(1)最敏感:维生素B1和C

　　维生素辐照损失数量受剂量、温度、氧气存在与食品类型等影响。一般来说，在无氧或低温条件下辐照可减少食品中任何维生素的损失。

　　(六)食品包装材料

　　辐照巴氏灭菌条件下(10~30kGy)，所有用于包装食品的薄膜的性质基本上未受到影响，对食品安全也未构成危害。

　　生物学效应

　　食品辐照的生物学效应与生物机体内的化学变化有关，不同物质达到各种生物效应所必需的剂量各有不同。

　　表用β和γ辐射线达到各种生物效应所必需的剂量

　　(一)微生物

　　辐照保藏主要是直接控制或杀灭食品中的腐败性微生物及致病微生物。

　　电离辐射杀灭微生物一般以杀灭90%微生物所需的剂量(Gy)来表示，即残存微生物数下降到原菌数10%时所需用的Gy剂量，并用D10值来表示。

　　1、细菌

　　2、酵母与霉菌

　　3、病毒

　　(二)虫类

　　1、昆虫

　　2、寄生虫

　　(三)果蔬

　　1、抑制呼吸高峰

　　2、改变果蔬中的化学成分

　　3、影响新鲜蔬菜代谢反应

　　4、抑制发芽

　　折叠辐照工艺

　　食品辐照保藏

　　1、果蔬类

　　(1)目的

　　①防止微生物的腐败作用

　　②控制害虫感染及蔓延

　　③延缓后熟期、防止老化。

　　(2)剂量的选定

　　(3)与其它保藏手段协同处理

　　2、粮食类

　　主要目的是避免或减少由于昆虫的危害和霉菌活动导致的霉烂变质，即杀虫灭霉。

　　3、畜、禽肉及水产类

　　通常需要与热处理或低温协同作用。

　　4、香辛料和调味品

　　辐照处理既能控制昆虫的侵害，又能减少微生物的数量，保证原料的质量，避免热处理和化学处理等传统方法所带来的不良影响。

　　5、蛋类

　　蛋类辐照主要采用辐照巴氏杀菌剂量，以杀灭沙门氏菌为对象。

　　改变品质

　　1、黄豆:减少发芽后的肠内胀气因子

　　2、小麦:改善面粉品质

　　3、葡萄:出汁率

　　4、脱水蔬菜:大大缩短复水时间

　　5、白酒:辐照陈化

　　辐照的其它应用

　　食品辐照的另一重要应用是对果蔬的检疫处理。

　　应用

　　透过中子吸收，由稳定的钴-59可以产生同位素钴-60。对医学和工业方面的应用，同位素钴-60是x射线管的重要替代物。钴-60发射的γ辐射能量为1.17和l.33兆电子伏，这两种辐射对检查金属中的缺陷特别有作用。用带有钴射线照相设备的扫描装置扫描，可以揭示金属的内部裂缝、焊接缺陷和非金属夹杂物。同位素钴-60源的优点是小型轻便，无需电源。钴的半衰期为5.27年，因此钴源可长期使用而无需更换。另一方面，射线能量是固定的，强度也不会改变，但x射线机上发出的射线能量和强度是可以改变的。如果用射线照相法给薄样品拍照，用铱-192比较方便。它的半衰期是74.2天，光子能量约0.4兆电于伏。

　　收获后的马铃薯或洋葱，经过一定的休眠期，就会一齐发芽。这是日常生活中常见的现象。如果在其休眠期间，利用钴-60的伽玛射线进行照射，就可以破坏其发芽组织，保证在半年以上不发芽，而食品的味道和成分决不会因此发生任何变化。

　　另外，辐射的杀伤力可加以利用。污水通常是采用"活性污泥法"进行处理的。由此产生的沉积物、淤渣泥浆也是十分讨厌的，需要进一步处理。日本用的处理办法是把污泥放到焚烧炉中焚烧。而德国则采用钴-60的伽玛射线进行处理，为此，在慕尼黑附近建造了一个专用的试验场。该试验场一直在工作，每天处理的污泥浆可达100立方米左右。这就是利用辐射杀伤力的一个实例。

　　污泥浆本身含有很多磷、氮等优质肥料。但是另一方面，人们也担心在污泥中隐藏了各种各样的细菌。因此，先要用钴-60的伽玛射线进行辐照灭菌，然后才能用作肥料。在日本，正在研究采用艳-137进行照射的方法，以代替价格比较昂贵的钴-60。

　　放射性同位素的杀伤力的应用，大家比较熟悉的就是在治疗方面，其中之一是对癌症的放射治疗。许多人可能已经听说过，患了癌症的病人要接受钴-60的放射治疗。也就是说，利用放射性杀伤细胞的性能去杀伤癌细胞。

　　利用放射性同位素发出的射线彻底灭菌，是射线杀伤力的一种最直接的利用。这也是大家最容易想到的一种射线应用。尤其是人们经常利用射线对医疗器械进行灭菌消毒。这是另一种典型的以毒攻毒的方法。

　　早期对手术时缝合伤口用的缝线、肠壁缝合线进行消毒。这些缝合线是胶质物，用牛、羊的骨胶或皮胶制成，手术后缝在体内慢慢被消化吸收，不需要拆线。这些原料的来源和本身的性能使得这些缝线容易沾染细菌，再说，它们本身就是蛋白质，不能利用加热的办法来消毒。因此，这种缝线常常会引起感染事故。所以，对耐热性差而又必须灭菌消毒的这类物品，利用射线进行消毒是非常合适的。

　　后来，随着石油化学的发展，塑料制的一次性(用过一次就扔的)医疗器具逐渐增多。因为它具有如下一些优点:可以防止在医院内部引起交叉感染、使用方便、节省人力等。对这些医疗器械的消毒，过去一直采用气体消毒法。可用高温蒸汽，或者利用环氧乙烷气体来进行，但对塑料制品来说，这种消毒法也是不能用的了。采用射线灭菌法进行消毒的物品迅速增加。据说，约有近30%的包装型医疗用具是利用射线进行灭菌消毒的。

　　平时，人们经常能看到用一次就扔掉的注射器。只要把包装用的聚乙烯塑料袋剪开，取出注射器即可扎入胳膊进行注射。像这样，把注射器装进塑料袋后，连同包装一起直接进行消毒，只有辐射灭菌消毒法才具备这种方便的特点。

　　除了注射器和手术用的缝合线可以利用射线进行灭菌消毒以外，还有一些物品，例如插入支气管用的探针导管、手术用的橡皮手套、取血用的采血板、放入子宫的避孕环、人工肾脏透视器等等，也都采用射线消毒技术。此外，无菌实验动物的饲料也可以采用射线进行灭菌消毒。各个国家应用射线消毒的情况也是多种多样的。例如在印度，盘尼西林，四环素等医药品的消毒是采用射线灭菌法。而俄罗斯，甚至认为塑料制的医疗用品、疫苗、血清等等，只有利用射线灭菌消毒法才是唯一可靠、适用的消毒方法。

　　消毒设施的基本原理很简单:里面装有强度很大的钴-60放射源，其周围装有传送带装置;靠着传送带的不断移动，需要消毒的物品缓慢透过钴-60源的旁边，就可以达到灭菌的目的。

　　报道

　　◆50年代首次将辐照杀菌商业性应用于仪器和产品的杀菌;

　　◆陆续有研究报告发表;

　　◆1970年，国际食品辐照项目的联合专家委员会宣布辐照杀菌是安全;

　　◆1981年有辐照食品保健功能的报告发表。1983年食品法典增加了辐照食品标准;

　　◆1986年英国辐照食品和新型食品顾问委员会发布有关的指导原则。在1992年和1997年世界卫生组织两次发布关于辐照食品安全的报告;

　　◆1998年美国食品药品管理局宣布红肉的辐照杀菌是安全的。而此前早已宣布禽肉和海产食品的辐照杀菌是安全的。

　　状况

　　联合国粮农组织、卫生组织、国际原子能机构(FAO/WHO/IAEA)在1995粘9月25日公布的世界37个联合国辐照食品标准种，包括10个国家辐照草药的标准，是作为食品管理范畴，其剂量在10-30kGy。而食品方面，由联合国粮农组织、卫生组织、国际原子能机构(FAO/WHO/IAEA)所资助的辐照食品安全性莲荷专家委员会于1980年12月4日批准，为便于实物的贮存，任何食物可用10 kGy以下的剂量辐照，不需要进行毒理学方面的检验。认为食品辐照是一个物理过程，10kGy以下剂量辐照不会引起毒性危害。从已研究的结果结合国际上对西药的辐照研究成果来看，当剂量小于10 kGy时，γ射线辐照对大多数药材中有效成分的影响是可以忽略的。药材中有效成分的辐解主要是水的间接作用引起的，含水量大时有效成分辐解会增大。已鉴定的辐解产物尚未发现对人体有毒，而且这些辐解产物在光解及原药材中也可以或多或少地存在。据有关资料报导，在采用的辐射消毒剂量下，辐射对药品的效应可概括为干燥的药品和油膏对辐射消毒是最稳定的，水溶液药品是最不稳定的。

　　根据大量的文献报导，关于产品灭菌剂量的选择，参照以下的辐照灭菌公式SD=DlogNo/N(SD为灭菌剂量，D为菌的抵抗力，No为灭菌前的染菌数，N为灭菌后的存活菌数)进行计算。美国药典(USP25)规定2.5kGy为有效灭菌剂量。我国卫生部1997年颁发了"60Co中药灭菌标准"，该标准限国内流通中药可用60Co辐照灭菌，规定了允许辐照的药材和中成药的品种和剂量。规定的中药辐照最大吸收剂量标准如下:

　　灭菌

　　用于医药产品的辐射灭菌

　　通常利用60Co辐射线源放出的γ射线。放射线同位素60Co是用高纯金属钴在原子反应堆中辐照后获得，它的物理半衰期是5.26年，按β-形式衰变，衰变时放射出两支能量各为1.17和1.33百万电子伏特的γ射线。γ射线属于电磁波，以光速前进，不受电场或磁场所偏转，对物质的穿透能力很强，属电离辐射。

　　γ射线与微波不同，γ射线频率高达3×1018~3×1021Hz，被辐射分子、原子、离子及电子尚未极化，不随电磁场变化而转动，故不产生热效应。γ射线能量大于分子键能，故可使分子电离和断键，因而杀菌。一般来说，γ射线可使所有蛋白质变性;在溶液中的酶失去活性;脱氧核糖酸在溶液中粘度下降，干燥状态时交联或降解，或两者都有。γ射线杀菌机理分为直接作用和间接作用:

　　(1)直接作用γ射线直接破坏微生物的核糖核酸、蛋白质和酶而致死。微生物内核糖核酸、蛋白质和酶分子吸收γ射线能量而被激发或电离;激发态分子的共价键断裂或与其它分子反应经电子传递产生自由基;电离分解或其它分子反应，导致微生物分子结构破坏而亡。

　　(2)间接作用γ射线能量被微生物内生命重要分子周围物质如水吸收而激发或电离，产生激发的水分子、电子水离子，或裂解为氢自由基、羟自由基，由此产生一系列的与核糖核酸、蛋白质、酶进行氧化还原等反应，致微生物死亡。

　　在辐射微生物学中:有些微生物对辐射是敏感的，因为这些微生物不具有修复辐射引起的损伤能力，抗辐射的微生物则能顶住辐射损伤。各种微生物之间，对辐射敏感性差异很大，革兰氏阴性微生物对辐射敏感，有一些革兰氏阳性微生物对辐射异常顽固。牙孢比生长的细胞更能抗辐射，所以带有牙孢物质的灭菌应特别注意。对微生物的致死剂量，还取决于所处环境及其生长周期的哪个阶段，不同阶段对辐射敏感程度不同。

　　一般认为，病毒比细菌芽孢对辐射更具有抵抗力，其抗辐射性能随着微生物个体的减少而增大，芽孢的抗辐射性能按次序比细菌、酵母、霉菌更强些。

　　注意事项

　　1、含有紫菀、锦灯笼、乳香、天竺黄和补骨脂一种以上(含一种)药材的中药辐照灭菌时，最大吸收剂量不得超过3 kGy;含有秦艽、龙胆药材不得用辐照灭菌;

　　2、辐照前需测定样品的染菌量;根据染菌量来确定辐照剂量。

　　3、辐照时尽量采用小包装辐照。包装材料必须耐辐照，同时样品的包装必须满足引起辐照后中药再次污染微生物的要求。

　　4、控制中药的水份，以减少辐解产物的产生。

　　5、对于一些有变化的品种，可以采用多种方法联合灭菌。

　　词条标签：技术杀虫消毒灭菌生物学辐照非热杀菌技术高新技术