食品工艺学教案

食品工艺学教案内容摘要：

....................................... 371 第七节 发酵型植物蛋白饮料 ........................................................................... 372 第八节 酸豆奶 ................................................................................................ 373 第六章 瓶装水 ............................................. 373 第三节 纯 水 ........................................................................................... 375 第七章 茶饮料 .............................................. 376 第一节 概述 ................................................................................................ 377 第二节 茶饮料的定义与茶叶成分及功能性作用 ............................................. 377 第三节 茶饮料加工 ......................................................................................... 378 第四节 茶乳酪的形成与处理 ......................................................................... 380 第五节 茶饮料保香及增香技术 ...................................................................... 381 4 第一篇 食品加工与保藏原理 第一章 食品的辐照 第一节 概述 一、食品辐照的意义及其特点 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。 自 19 世纪末 (1895 年）伦琴发现 X射线后， Mink (1896)就提出了 X射线的杀菌作用。 但直到第二次世界大战以后，射线辐射保藏食品的研究和应用才有了实质性的开始。 此后30 年，研究不断扩大深入，它尤其在许多发展中国家受到很大的重视。 在一些国际组织如联合国粮农组织（ FAO）、国际原子能机构（ IAEA）、世界卫生组织（ WHO）等的支持和组织下，进行了种种国际协作研究，召开了多次国际专业会议。 到 1976年，有 25 种辐射处理的食品在 18 个国家得到无条件批 准或暂定批准，允许作为商品供一般食用。 这些批准的食品包括马铃薯、洋葱、大蒜、蘑菇、芦笋、草莓及其他动植物食品和调料等。 1976 年日内瓦 FAOIAEAWHO 专家委员会宣布：经适宜剂量辐照的马铃薯、小麦、鸡肉、番木瓜和草毒，对人体是无条件安全的，会上还暂定批准了辐照稻米、洋葱和鱼可作为商品供一般食用。 这是国际组织对辐射处理食品的首次批准，具有重要的意义和影响。 但也应指出，辐射处理保藏食品不过是强化贮藏效果的一种措施，尤其对蔬菜、果品，辐射处理后仍须严密注意控制各种环境条件才有可能获得好的综合效益。 优点： ① 杀死微生物效果显著，剂量可根据需要进行调节。 ② 一定的剂量（＜ 5kGy）照射不会使食品发生感官上的明显变化。 ③ 即使使用高剂量（ 10kGy）照射，食品中总的化学变化也很微小。 ④ 没有非食品物质残留。 ⑤ 产生的热量极少，可以忽略不计，可保持食品原有的特性。 在冷冻状态下也能进行辐射处理。 ⑥ 放射线的穿透能力强、均匀、瞬间即逝，而且对其辐照过程可以进行准确控制。 ⑦ 食品进行辐照处理时，对包装无严格要求。 缺点 ： ① 经过杀菌剂量的照射，一般情况下，酶不能完全被钝化。 ② 经辐射处理后， 食品所发生的化学变化从量上来讲虽然是微乎其微的，但敏感性强 5 的食品和经高剂量照射的食品可能会发生不愉快的感官性质变化。 这些变化是因游离基的作用而产生的。 ③ 有些专家认为，辐照会诱发食品产生致突变、致畸形、致癌和有毒因子。 后来的研究则认为这是没有根据的（ 1977， FAQ/ IAEA/WHO Expert Committee）。 ④ 辐射这种保藏方法不适用于所有的食品，要有选择性地应用。 ⑤ 能够致死微生物的剂量对人体来说是相当高的，所以必须非常谨慎，做好运输及处理食品的工作人员的安全防护工作。 为此，要对辐射源 进行充分遮蔽，必须经常、连续对照射区和工作人员进行监测检查。 二、国内外食品辐照的进展 辐射在食品上的利用，有关其有效性、安全性和经济性等方面的研究，以美国为主已取得了进展。 作为用放射线照射食品的开端，在用低剂量照射抑制马铃薯发芽方面，前苏联 (1958）、加拿大（ 1960）、美国（ 1964)已获得了法律认可；在防治小麦及面粉中的害虫方面，前苏联（ 1959）、美国（ 1963）也获得了法律认可。 在日本，从 20 世纪 50 年代后期就开始对农副产品、水产品、酿造食品和肉类等进行辐射研究。 用辐射抑制马铃薯发芽作为一 项研究成果获得了法律认可。 国际上，以联合国原子能机构为中心，并以联合国粮农组织和卫生组织协作的形式在食品辐射领域推动着国际性的合作，该联合国委员会从全世界的角度对辐照食品的卫生安全性研究进行了统筹协调。 1980 年 10 月 27 日举行的第四届专门委员会会议作出的结论是： “用 10kGy 以下的平均最大剂量照射任何食品，在毒理学、营养学及微生物学上都丝毫不存在问题，而且今后无须再对经低于此剂量辐照的各种食品进行毒性试验。 ”此结论推动了世界各国对辐照食品研究的热潮。 我国第一所核应用技术研究所于 1962 年在成都建 成，开始了食品辐射研究工作。 有许多利用小型 60Co 或电子辐射源进行食品辐照研究的研究所遍及全国，据统计有 200 多个单位从事过或正在进行着食品辐射的研究和生产工作。 1984 年 11 月，经国家卫生部的批准有7 项辐照食品（马铃薯、洋葱、大蒜、花生、谷物、蘑菇、香肠）允许食用消费，继批准马铃薯等 7 项辐照食品的卫生标准之后，又有蔬菜、水果、粮食、酒类等 20 多种食品通过了不同级别的技术鉴定。 我国在辐照食品卫生安全性方面的研究工作在世界上处于领先地位。 我国对 37 种辐照食品在理化分析、毒理学试验及动物试验的基础上进行的人 体试食试验，得出的结论结束了由印度学者引起的世界上长达 10 多年的多倍体之争。 总之，我国辐照食品研究工作在下列方面有商业化、实用化的广阔前景。 应用范围 有：①进出口水果及农畜产品的辐照检疫处理。 ②低质酒类辐照改性。 ③干果、脱水蔬菜和肉类辐照杀虫。 ④调味品的辐照灭菌。 ⑤辐照处理和其他保藏处理方法综合应用的研究。 6 第二节 辐照的基本概念 一、放射性同位素与辐射 有些同位素，其质子数和中子数差异较大，其原子核是不稳定的，它们按照一定的规律（指数规律）衰变。 白然界存在着一些天然的不稳定同位素，也 有一些不稳定同位素是利用原子反应堆或粒子加速器等人工制造的。 不稳定同位素衰变过程中伴有各种辐射线产生，这些不稳定同位素称为放射性同位素。 低频辐射线（非电离辐射） ： 波长较长、能量小（频率低），仅能使物质分子产生转动或振动而产生热，也可起到加热杀菌作用。 高频辐射线（电离辐射） ： 频率较高、能量大，如 X，γ 射线，可使物质的原子受到激发或电离，因而可起到杀菌作用（冷杀菌）。 放射性同位素能放射出 α 、 β （ β +及 β ）和 γ 射线，其过程称为辐射。 α 射线（称α 粒子）是快速运动的氦核（ He），每一氦 核含有两个质子和两个中子。 α 射线的穿透物质的能力很小，但电离能力很强。 β ＋ 、β 是带正电荷与负电荷的高速电子，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（波长 纳米），其本质与可见光相同 γ 射线的能量较高，穿透物质的能力很强，其电离能力较α、β射线小。 α、β、γ等射线辐射的结果能使被辐射体产生电离作用故又称电离辐射。 低质子数的天然同位素中（除正常的氢以外），几乎中子数与质子数相等（ N=Z），所以通常是很稳定的。 当元素的原子量增加时，其中子数增加 超过了质子数，结果造成核的不稳定。 在大多数天然放射性同位素中，其中子数与质子数之比为 :1 时。 放射性下降至初始值一半所需的时间称为半衰期，以 t 1/2 表示。 二、辐照量单位与剂量测量 （一）放射性强度与放射性比度 1. 放射性强度 放射性强度，有称放射性活度，是度量放射性强弱的物理量。 单位贝可勒尔（ Becqurel，简称贝可 Bq）。 2. 放射性比度 一个放射性同位素常附有不同质量数的同一元素的稳定同位素，此稳定同位素称为载体，因此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。 7 （二）照射量 照射量（ Exposure）是用来度量 X 射线或 Y 射线在空气中电离能力的物理量，以往使用的单位为伦琴（ Roentgen，简写 R），现改为 Si 单位库仑 /千克（ Ckg1 ）， 1 伦琴 = X10 Ckg1。 1. 吸收剂量 单位被照射物质所吸收的射线的能量称为吸收剂量，单位戈瑞（ Gray，简称 Gy）。 2. 吸收剂量 测量食品辐照过程物质吸收剂量是将剂量计暴露于辐射线之下而测得的，然后从剂量计所吸收的剂量来计算被食品所吸收的剂量。 常用的剂量测量 体系有量热计、液体或固体化学剂量计及目视剂量标签。 三、辐射源与食品辐照装置 食品的辐照装置包括辐射源、防护设备、输送系统和自动控制系统与安全系统。 （一）辐射源 辐射源是食品辐照处理的核心部分，辐射源有人工放射性同位素和电子加速器。 1. 放射性同位素辐射源 食品辐照处理上用得最多的是 60Coγ 射线源，也有采用 137CS γ 辐射源。 2. 电子加速器 电子加速器（简称加速器）是用电磁场使电子获得较高能量，将电能转变成射线（高能电子射线， X 射线）的装置。 用于食品辐照处理的加速器主要有静电加速器（范德 格拉夫电子加速器），高频高压加速器（地那米加速器）、绝缘磁芯变压器、微波电子直线加速器、高压倍加器、脉冲电子加速器等。 电子加速器可以作为电子射线和 X 射线的两用辐射源。 （二）防护设备 危害人体的两种途径：一种是外照射，即辐射源在人体外部照射；另一种是内照射，放射性物质通过呼吸道、食道、皮肤或伤口侵入人体，射线在人体内照射。 食品辐照一般使用的是严格密封在不锈钢的叫〔如辐射源和电子加速器，辐照对人体的危害主要是外辐射造成的。 电离辐射对人体的作用有物理、化学和生物 3 种效应，在短期内受到很大剂量辐射时，会 产生急性放射病；长期受小剂量辐射会产生慢性病。 人体对辐射有一定的适应能力和抵御能力，目前一般规定全身每年最大允许剂量值为 5 x 102Sv。 铅的相对密度大，屏蔽性能好，铅容器可以用来储存辐射源。 在加工较大的容器和设备中常需用钢材作结构骨架。 铁用于制作防护门、铁钩和盖板等。 用水屏蔽的优点是具有可见性和可入性，因此常将辐射源储存在深井内。 混凝土墙既是建筑结构又是屏蔽物，混凝土中含有水可以较好地屏蔽中子。 各种屏蔽材 8 料的厚度必须大于射线所能穿透的厚度，屏蔽材料在施工过程要防止产生空洞及缝隙过大等问题，防 止了射线泄漏。 （三）输送与安全系统 工业用食品辐照装置是以辐射源为核心，并配有严格的安全防护设施和自动输送、报警系统。 第三节 食品的辐照效应与辐照保藏原理 食品经射线照射会发生一系列的辐照效应，主要有物理学效应、化学效应和生物学效应。 辐照保藏食品，通常是用 X 射线、 γ 射线、电子射线照射食品，这些高能带电或不带电的射线照射食品会引起食品及食品中的微生物、昆虫等发生一系列物理、化学反应，使有生命物质的新陈代谢、生长发育受到抑制或破坏，达到杀菌、灭虫，改进食品质量，延长保藏期的目的。 一、食品 辐射的作用 （一） α 射线和 γ 射线与物质的作用 α 射线、 γ 射线都是高能电磁辐射线，它们又常被称为 “光子 ”，当与被照射物（如食品、微生物、昆虫和包装材料）原子中的电子相遇，光子有时会把全部能量交给电子（光子被吸收），使电子脱离原子成为光电子。 如果射线的光子与被照射物的电子发生弹性碰撞，当光子的能量略大于电子在原子中的结合能时，光子把部分能。