輻照技術在食品加工中的應用研究

◎ 李其曄

（西安工程大學，陜西 西安 710048）

結合聯合國糧食及農業組織統計數據可了解到，因為蟲害、微生物污染引發的全球食品損失，在食品總產量中的占比可達到25%～35%。為實現對食品的殺蟲、殺菌處理，傳統食品殺菌技術主要采用熱處理、化學處理等方式方法，但仍會出現化學物質殘留、食品品質劣變等問題。輻照技術作為一項新型的殺菌保鮮技術，主要分為X-攝線、γ-射線、電子束輻照等類型，將其應用于食品加工中，可收獲可觀的殺菌、脫毒、改善食品品質等效果。如今，輻照技術在食品加工中應用的安全性已得到眾多國際組織的認可，同時，全球已有40余個國家批準輻照技術在200余種食品加工中的應用[1]。因此，本文將對輻照技術在食品加工中的應用進行研究分析。

1 輻照技術概述

1.1 輻照技術的原理

輻照技術作為對食品開展非熱加工的新技術，食品在輻照期間溫度不會出現大幅轉變，所以可充分保持食品的色、香、味及營養成分。輻射技術的原理主要可分為紫外線殺菌原理和射線殺菌原理兩種。①紫外線殺菌原理。紫外線殺菌可作用于改變細胞質的性質，即在微生物細胞吸入紫外線后，受光化學反應影響，使細胞內成分尤其是原漿蛋白、核酸、酶類等發生化學變化，進而導致細胞質發生變性。在此過程中，通過誘導DNA中的胸腺嘧啶產生二聚體，使DNA斷裂并難以修復，進一步抑制DNA復制及細胞分裂。對于細菌細胞而言，DNA發生細微轉變都會讓整個細胞體出現損毀，進而破壞其正常功能，達到殺滅微生物的目的[2]。但因為紫外線穿透力有限，所以通常僅適用于物料表面或者環境方面的殺菌。值得一提的是，尤以波長在250～260 nm的紫外線殺菌效果最佳。②射線殺菌原理。微生物細胞經射線照射處理后，存在于溶質中的生物活性物質會受到輻射的直接效應，處在于細胞中的多量溶劑則會受到水分子引起的輻射間接效應，也就是水分子吸入射線能量后被激活轉變成離子或者自由基，接著與細胞內其他物質發生作用引發化學鍵破裂，讓物質內部結構發生轉變，進一步與生物體發生一系列物理反應或者化學反應，對其新陳代謝及生長發育予以抑制或者破壞，進一步達到殺菌、減少損失、延長食品貯存時間的效果。

1.2 輻照技術的特征

對于輻照技術的特征而言，主要表現于以下幾點。①輻照技術作為一種“冷處理”的處理手段，通常在常溫下開展，輻照期間形成的熱量偏少，基本上不會改變食品的內部物質，進而可很好地保持食品固有的外觀及風味。②輻照技術憑借其高能量的射線，可實現強勁的穿透效果，在無需開啟包裝的情況下即可穿透食品包裝材料進入食品內部，在抑制發芽、延緩成熟、殺蟲滅菌等方面發揮著十分有效的作用。③輻照技術應用過程中，化學物質零添加，有害物質零殘留，沒有任何破壞生態環境的副作用。④輻照處理不會產生極大的能源消耗，有助于節約能源。國際原子能機構調查數據顯示，熱處理消毒耗能為300（kW·h）·t-1，冷藏農產品輻照耗能為90（kW·h）·t-1，而農產品輻照滅菌貯存僅需6.3（kW·h）·t-1，可節約70%～90%的能源[3]。⑤輻照技術具有極高的技術含量，自動化水平高，可為商業化應用提供極大便利。雖然輻照技術前期建設應用需要投入較高的成本，但運行成本偏低，可創造良好的經濟效益。

1.3 輻射技術的安全性

經輻照處理的食品是否會產生毒副作用、是否會受到放射性危害、是否會使營養價值受損是輻射技術在食品加工中應用時消費者尤為關心的問題。食品在輻照處理過程中并不會與輻照源進行直接接觸，而經由輻照源發射出的射線接受殺菌處理，依托射線或電子束的能量殺滅病害菌，保證食品的安全性。對食品開展輻照處理，與冷凍、灌裝、烹飪等處理相一致，僅會讓食品發生細微的轉變，且該種轉變不會對食品造成任何損害。結合世界衛生組織調查的相關結果，輻照處理方式與巴氏殺菌消毒方式的安全性是相同的，對保障人體健康可實現極佳的效果。

2 輻照技術在食品加工中的實際應用

2.1 在保持食品新鮮度中的應用

輻照技術在保持食品新鮮度中的應用，主要體現于以下幾個方面。

2.1.1 在抑制發芽及延緩成熟中的應用

經采摘后的果蔬依然會進行有機物代謝，經由呼吸作用產生能量，消耗養分。與此期間，如果不進行針對性處理，一味的代謝會讓果蔬出現失水、發芽、變色或者腐敗等情況，不僅會影響果蔬的外觀形態，還會讓果蔬失去食用價值，更會在微生物滋生下形成有害物質，進一步對食用者的身體健康構成一定威脅。而將輻照技術應用于新采摘的果蔬加工中，特別是采用低劑量的輻照，可實現對果蔬發芽的有效抑制，并且還可對果蔬的新陳代謝、果蔬表層微生物發揮一定的抑制和殺滅作用，進一步使果蔬的貯存期得到有效延長[4]。

2.1.2 在防止蟲害中的應用

谷物在貯存過程中往往會受到蟲害的影響，而對谷物開展輻照處理則是防范蟲害的一項處理方式。谷物及其制品在輻照處理過程中，γ-射線會形成各種效應，讓害蟲、蟲卵的遺傳物質及蛋白質等發生不可逆的轉變，進而致使害蟲死亡或者不育。此外，輻照還可殺滅由于貯存環境不理想而引發糧食霉變的真菌毒素等。相關研究得出，低劑量的輻照可收獲可觀的殺蟲抑菌效果，并且不會對糧食的營養及加工特性構成影響。

2.1.3 在果蔬保鮮中的應用

相關研究證明，針對青椒表層食源性致病菌如大腸桿菌、李斯特菌，電子輻照可發揮有效的殺滅效果，并且可作用于抑制果蔬中酶的活性，從而在一定程度上降低植物體的生命活力，進一步延長果蔬產品的保質期[5]。還有眾多研究表明，低劑量的輻照對大部分果蔬可發揮一定的保鮮作用，同時不會破壞它們的品質及相關營養成分，達到延長貯存期的效果。

2.2 在食品檢驗檢疫中的應用

2008年7月15 日，我國開始實施國家標準《植物檢疫措施準則 輻照處理》《GB/T 21659—2008》，該標準對限定有害生物或者物品采用電離輻射技術開展輻照處理的具體程序、技術準則予以了規定。對于輻照技術在食品檢驗檢疫中的應用，主要表現在以下兩大方面。

2.2.1 在糧食檢疫中的應用

小麥矮腥黑穗菌作為我國進口植物檢疫性有害生物，在我國加入世界貿易組織之前，美國進境帶病疫麥問題長期困擾著我國。為解決小麥貿易中的小麥矮腥黑穗菌問題，有研究人員應用γ-射線對小麥矮腥黑穗菌開展對應研究，指出冬孢子相對死亡率與輻照劑量自然對數值呈直線相關關系，也就是伴隨輻照劑量升高，相對死亡率也會出現上升情況。還有研究人員開展了電子束輻照滅活小麥矮腥黑穗菌冬孢子試驗，結果得出5 kGy劑量輻照可讓小麥矮腥黑穗菌冬孢子失去萌發力而失活。另外，還有研究人員選取電子束輻照稻粒黑粉菌、禾草腥黑粉菌病粒，結果得出，在輻照劑量達到5.31 kGy時，可讓稻粒黑粉菌、禾草腥黑粉菌病粒冬孢子失去萌發力[6]。

2.2.2 在水果檢疫中的應用

水果輻照檢疫技術現已發展的相對成熟，并在柑橘、芒果、荔枝和橙類等水果進出口檢疫中得到了廣泛應用。有研究人員對柑橘大實蠅的輻照效應開展研究，指出90 Gy可作為輻照處理柑橘大實蠅的應用劑量。還有相關研究得出，60Co-γ射線可作用于殺滅荔枝蒂蛀蟲幼蟲，達到檢疫處理的效果，并且300 Gy可作為輻照處理荔枝蒂蛀蟲幼蟲的應用劑量[7]。

2.3 在提升食品品質中的應用

輻照改性作為輻照技術所能實現的一項重要功能，有研究人員將輻照技術應用于提升食品品質中并收獲了理想的效果。對于輻照技術在提升食品品質中的應用，主要表現于以下兩大方面。

2.3.1 在提升谷類品質中的應用

經輻照處理后，可讓小麥粉的粉質摻合值、吸水量以及面團穩定性等參數得到有效提升，究其原因，在輻照影響下，可讓淀粉的結構及特性發生轉變，并且還會對小麥蛋白的功能特性帶來一定影響，這對改良面粉生產工藝有著十分重要的現實意義。另外，相關研究表明，通過將輻照技術應用于水稻處理中，有助于提升水稻的蒸煮性及其食用品質。經電鏡掃描發現，通過輻照處理后的淀粉顆粒結構會發生相應轉變，同時直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例也會發生相應轉變，進一步改變淀粉的黏度等特性。

2.3.2 在提升酒類品質中的應用

通過對輻照技術的應用，可顯著提升酒類的老化過程，進一步提升酒的品質。以黃酒為例，黃酒是以糯米為生產原料，經糖化發酵制成的酒類產品。通過將輻照技術應用于黃酒生產工藝中，可有效提升黃酒中的氨基酸總量，從而改善黃酒的口感，還有助于提升黃酒的營養價值。還有研究人員將輻照技術應用于啤酒生產工藝中，研究得出，經1～3 kGy輻照處理的大麥，可顯著提升啤酒的產出率[8]。

3 結語

輻照技術憑借其無污染、無殘留、可充分保持食品風味及營養成分、殺菌完全且能耗低等優勢，在食品加工中的應用越來越廣泛。隨著人們生活水平的不斷提升，人們對高品質、高營養的食品提出了越來越迫切的需求。因此，輻照技術在今后的食品加工中有著十分廣闊的應用前景。隨著輻照技術的進一步發展成熟，輻照食品將逐步進入到千家萬戶。