辐照技术对农产品安全的影响

(一)辐照技术在农产品中的应用

辐照技术,是利用射线与物质间的作用,电离和激发产生的活化原子与活化分子,使之与物质发生一系列物理、化学及生物化学变化,导致物质的降解、聚合、交联,并发生改性。将农产品经一定量的放射线(通常用的为60℃所产生的γ射线)照射,以抑制农产品(如马铃薯、洋葱)的发芽,杀灭其中的害虫和微生物,从而防止农产品的腐败,延长农产品的保存期限。 这种保存农产品新方法,具有价廉、方便、高效、安全等特点,且不损害农产品的营养成分和不改变农产品的口味。 它与传统的农产品保存法相比,无疑拥有很大的优势。

农产品辐射保鲜并非让农产品直接与放射物质接触,而是利用放射性物质辐射出的高能量射线(常用剂量单位用Gy表示),杀灭农产品中的病源微生物和寄生虫卵,并延缓细胞的成熟、分解过程,达到消毒、灭菌、保鲜的目的。 实践表明,经辐射处理的鱼类,不需冷冻即可远程运输而不变质;肉类不需冷冻和化学处理,可储存几个月之久;蔬菜保鲜期可延长一至两个月。

(二)辐照农产品的安全性

安全与卫生是农产品辐照保藏技术应用的先决条件,同时也是多年来国际上争议最多的问题。 争论的焦点是:辐射农产品会不会产生有毒物质,食用辐射农产品会不会致癌,是否对遗传有影响,营养成分是否被严重破坏,农产品中是否产生诱导放射性及突变微生物的危害? 十多年来,国内外对辐射辐照食品的安全与卫生做了大量的研究工作。 FAO、IAEA和WHO联合专家委员会于1980年10月在日内瓦召开会议,确认辐射剂量为1 kGy的食品不会产生毒素物质,也不会有营养变化;而用于杀毒的辐照处理,剂量为10k Gy可能会因条件不同对微生物有些影响,但是没有毒性。

1.辐照对农产品营养价值的影响

农产品在辐照后,蛋白质、糖类、脂肪的营养价值不会发生显著变化,它们的利用率基本不受辐照影响。 但是其物理化学性质会有一定的变化,如影响蛋白质的结构、抗原性等。 脂肪可能产生过氧化物。 碳水化合物是比较稳定的,但在大剂量辐照时也会引起氧化和分解,使单糖增加。

(1)蛋白质。 一般来说,在低剂量下辐照,主要发生特异蛋白质的抗原性变化。 高剂量辐照可能引起蛋白质的伸直、凝聚、伸展,甚至使分子断裂,并使氨基酸分裂出来。 辐射效应还集中到含硫键的周围,并且使氢键也受到破坏。 被电离辐射破坏的蛋白质化学键的顺序是—S—CH3、—SH、咪唑、吲哚、α-氨基、肽键和脯氨酸。通过辐照,蛋白质和蛋白质的基质可能产生臭味化合物和氨。 在高剂量辐射农产品的情况下,所产生的异味是由于分别从苯丙氨酸、络氨酸以及甲硫氨酸形成了苯、苯酚和含硫化合物的结果。 这些氨基酸对辐照作用是敏感的,裂解后产生了难闻的化合物。

(2)糖类。 辐照导致复杂的糖类解聚作用。 对小麦的研究表明,在0．2~10kGy的辐照剂量下,水溶性还原糖的含量可以增加5%~92%。 这种还原糖的普遍增加是由于淀粉逐步不规则的降解造成的。 以麦芽糖值表示的糖化度,在发酵后明显增加。

(3)脂类。 在较高的辐照剂量下,一般来说会出现脂类过氧化作用,而这种作用又影响维生素E、维生素K等一些不稳定的维生素。 这些作用与在加热杀菌中的趋势是相同的。此外,还会有过氧化物和挥发性化合物的形成以及产生酸败和异味。

一些研究者已经评价了辐照对小麦中脂类的影响。 通常谷物中的脂类似乎仅在高剂量辐照下降解,小麦面粉脂类的碘值、酸度或色泽强度没有明显的变化。

(4)维生素。 农产品在辐照时维生素会被破坏,不同维生素对辐照有不同的敏感性。 脂溶性维生素K是最敏感的,水溶性维生素B1也很敏感。大多数维生素含量变化与加热处理相似。

在3~10k Gy的辐照水平,依据不同农产品辐照温度、空气中暴露程度以及辐照量和剂量的不同,维生素B1可以损失0~94%。除去谷物中的害虫必需剂量的辐照使维生素B1损失0~22%,小麦和豆科植物中的烟酸(抗癞皮病维生素)的含量即使在高于2．5kGy的剂量下也降解很少。另一种不稳定的B族维生素B6,例如,在鱼肉中损失高达25%。核黄素(维生素B2)在不同条件下也发生一些损失。总的来讲,辐照过程B族维生素的损失一般比加热损失要小。

在所有的维生素中,维生素C最容易被破坏。 它对所有加工工艺几乎都是不稳定的,当然辐照也不例外。 依据水果或蔬菜被辐照的剂量、空气中暴露和温度等不同,维生素C损失1%~95%不等。 用于抑芽和辐照灭菌的低剂量辐照使用维生素C损失1%~20%。

总的来说,农产品经电离辐照处理后,其常量营养素和微量营养素都会受到一定的影响。 但辐照处理在规定使用的剂量下,不会使其营养质量有显著下降。

2.人体食用辐照食品的试验

我国于1982年开始了以短期人体试验为主的辐照食品的卫生完全性研究,到1985年底完成了8次短期的人体食用辐照食品试验,供试的辐照食品包括大米、马铃薯、蘑菇、花生、香肠等。 食用量为全饮食量的60%~66%,试验持续时间为7~15周,其中对香肠做了两年的跟踪观察。 作用的最高辐照剂量为8k Gy(猪肉香肠),参加试食辐照食品的志愿者达439人次,经详细体检后的各项指标表明,食用辐照食品对人体未产生任何有害的影响。1987年上海放射医学研究所对上海医科大学70名(男性36人)健康学生混合随机分配为试验、对照2组,双盲目法试验90d,辐照食品组和对照组均在试餐前后检查外周淋巴细胞亚群T、B细胞各一次,结果均波动在正常范围之内。 美国军队的志愿者一年内食用饮食中含32%~100%的辐照食品7个周期(每周期15d),实验结束和一年后生理检查和临床实验表明未出任何不良作用。 但是也有辐照食品的反对者指出:现有人体试验最长为15周,尚不能证明长期食用对人体特别是对婴儿的健康没有不良影响。

3.关于放射性污染和感生放射性问题

食用经ⅹ射线、γ射线或加速电子照射后是否有感生放射性产生,是否受放射性物质的污染等一直是人们所关心的问题。 有关辐射研究表明:只有在放射能达到一定的阈值后,才能使被照射物质产生感生放射性。 经试验表明:5 MeV是促使被辐照物质产生感生放射性的能量阈值,而目前应用于农产品辐照的放射源几乎都是60Co(射线的能量为1．17MeV或1．33MeV)和137Cs(能量为0．66MeV)。它们所放出的射线能量远远低于5MeV,因而经60Co或137Cs放射源照射的食品不可能产生感生放射性。至于以加速电子为放射源的食品辐照,美国陆军纳蒂克(Natick)研究中心在一份交给FAO/IAEA/WHO联合咨询小组的《10~60MeV加速电子辐照食品产生感生放射性检测的报告》中指出,即使应用能量级为16MeV的电子加速器为辐照源辐照食品,所产生的感生放射性也是可以忽略的,即便有,其寿命也非常短。 FAO/IAEA/WHO联合咨询小组在审议辐照食品的可接受性报告后签字声明指出:辐照食品的射线能量,加速电子要小于10MeV;X射线和γ射线要小于5MeV。 在此最高限额下,放射性物质的增加值不足食物天然放射性含量的二十万分之一。 由于所有应用于农产品辐照的能量均小于上述能量阈值,因此关于辐照农产品可能存在感生放射性的问题是完全没有必要担心的。 事实上,所有农产品都是具有放射性的,农产品背景放射性随着农业来源变化而变化。 从目前农产品辐照采用的射线形式和剂量看,在诱导放射性方面不会引发健康危机。