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第八节食品辐照技术的基本概念

一.定义

食品辐照是利用射线照射食品(包括原材料)，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。

食品辐照技术利用的辐照源包括60Co和137Cs产生的γ射线、5MeV以下的X射线，以及电子加速器产生的10MeV以下的电子束。二.激发和电离

激发和电离是辐射与被辐射的物质相互作用的结果。能量足够大的辐射一旦被物质所吸收，便产生激发或电离。

不管原子是作为自由原子存在还是作为分子的一部分存在，激发或电离均发生在原子水平上，其关键是辐射载带的能量转移给吸收体。当原子吸收足够的辐射能时，部分能量可转移给一个或多个轨道电子。当能量低于某一临界值时，可引起电子从其正常位置运动到离核更远的新轨道。

在这种情况下，该原子即具有超过其本身正常的能量值，使原子处于激发状态。处于激发状态的原子称为激发原子，产生这种条件的过程称为激发。当能量从辐射转移给电子的能量大于临界值时，电子便离开原子，留下的原子带有正电荷。每个带电荷的实体称为离子。产生离子的过程称为电离。

能够导致电离作用的辐射称为电离辐射。用于食品幅照技术的辐射的能量应能够导致电离作用，所以又称作电离幅射。

当辐射的能量高于一次激发或电离的能量时，它可以连续与吸收物质的其他原子相互作用，因而产生多级激发和电离。激发和电离作用在食品辐照中发生时，仅仅涉及原子的外层电子，也就是那些受核束缚不太紧密的电子。

但当入射光子或电子的能量足够高时，可使受到核束缚力很强的电子、内层电子甚至核本身受到作用，从而引起原子核变化，导致生成另一种不同的原子。

在某些情况下，这些新形成的原子可能是放射性的。因此，如果采用过高的能量辐射处理食品，就可能使食品产生感生放射性。

在食品辐照中，不期望也不充许生产高于食品中的天然成分的放射性，所以必须对食品辐照中所用的辐射能量设定保守的限值。食品辐照中各种辐射能量的最大限值是：

(1)电磁辐射：5MeV(例如，60Co和137Cs的γ射线)

(2)电子束辐射:10MeV
射线穿透物质和使物质发生电离的能力与射线的带电情况和能量有关，一般不同种类的射线有不同的带电情况和能量水平。

同一种类的射线也有不同能量水平。二.吸收剂量

吸收剂量是单位质量的物质被辐射时吸收的辐射能量。

在国际单位制中，吸收剂量的单位是戈瑞(Gy)，等于1千克(Kg)物质吸收1焦耳(J)的能量。

在早期的文献中，辐射剂量的单位是拉德(rad),1拉德(rad)等于0.01戈瑞(Gy)。
食品辐照的剂量通常在10kGy以下。

单位质量被照射物质在单位时间内所吸收的能量称为吸收剂量率,单位为戈瑞/秒。物质吸收辐射产生变化的类型与辐射的能量有关；产生变化的程度则取决于所吸收辐射剂量的多少。

吸收能量的数量在一定程度上与下列条件呈函数关系：

辐射源单位时间的能量输出(功率)、吸收物质自辐射源接受辐射总的时间，以及辐射源与吸收物质之间的空间排列和吸收材料的吸收特性。在食品辐照的剂量范围内，辐照产生的食品温度的变化很小，10kGy的辐照相当于使水的温度增加2.4℃。

因此，食品辐照同热处理相比，可以作为一种食品加工的冷处理方法。根据食品辐照中应用的剂量不同，将剂量划分为：

低剂量辐照：10Gy~1kGy

中剂量辐照:1~10kGy

高剂量辐照:10~50kGy
四.放射性同位素

放射性同位素能放射出α、β和γ射线。

α射线是从原子核中放出的带正电的高速粒子流；β射线是从原子核中射出的带负电荷的高速粒子流；γ射线是一种原子从高能态回到低能态时放射出的一种光子流。

这些射线都有不同程度的穿透物质和使被辐射物质的原子或分子发生电离作用的能力，因此又称为电离辐射能。α射线有很强的电离能力，但它穿透物质的能力很小；

β射线穿透物质的能力比α射线强，但电离能力不如α射线；

γ射线是波长非常短的电磁波束(1~0.001nm)，其本质与可见光、紫外光和X射线相同，但γ射线的能量较高，穿透物质的能力很强，其电离能力较α和β射线小。放射性同位素可以是天然存在的。但是目前所知的约1700多种放射性同位素中，绝大多数是人工制造的。

人工放射性同位素主要是用核反应堆或加速器制备的。通过反应堆制备同位素的途径有两条；一是利用中子流照射靶核，靶核俘获中子而生成放射性同位素；

二是利用中子引起重核裂变，从裂变产物中提取放射性核素。

用加速器制备主要是通过带电粒子引起的核反应来获得放射性同位素。

利用反应堆生产同位素，产量大，成本低，是人工放射性同位素的主要来源。食品辐射研究与加工中常用的60Co和137Cs都是人工放射性同位素。

60Co是在反应堆中用中