輻照殺菌技術(shù)簡介及發(fā)展?fàn)顩r
輻射滅菌是利用電磁輻射產(chǎn)生的電磁波殺死大多數(shù)物質(zhì)上的微生物的一種有效方法。用于滅菌的電磁波有微波、紫外線(UV)、X射線和γ射線等。它們都能通過特定的方式控制微生物生長或殺死微生物。 例如微波可以通過熱產(chǎn)生殺死微生物的作用;紫外線使DNA分子中相鄰的嘧啶形成嘧啶二聚體,抑制DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄等功能,殺死微生物;X射線和γ射線能使其它物質(zhì)氧化或產(chǎn)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,打斷氫鍵、使雙鍵氧化、破壞環(huán)狀結(jié)構(gòu)或使某些分子聚合等方式,破壞和改變生物大分子的結(jié)構(gòu),從而抑制或殺死微生物。
一、起源
輻照殺菌技術(shù)起源于1943年美G麻省理工學(xué)院為美G軍方從事“射線對(duì)漢堡包處理”的研究開始,**今已有七十多年的發(fā)展史。
節(jié)省能源、安全可靠、效果好、成本低的包裝食品殺菌技術(shù)大大促進(jìn)了包裝食品的生產(chǎn)與發(fā)展。食品容易變質(zhì),所以食品與肉制品行業(yè)一直在努力尋找有效的食品防腐方法。有人大力推薦輻照方法,稱其為**佳的滅菌或冷殺菌方法,可使致病菌減少**安全食用的水平。
加拿大、以色列、法G、日本等G家普遍使用放射物質(zhì)鈷60,它放射出的強(qiáng)力γ射線可徹底摧毀細(xì)菌的遺傳因子,徹底破壞他們的生理活性,使用高劑量時(shí)幾乎可以消滅任何細(xì)菌。
二、裝置
一種是利用鈷-60伽瑪源,一種是利用加速器。他們兩者的比較,從射線的發(fā)射功率上來講,14KW的加速器,相當(dāng)于100萬居里的鈷-60放射源;但由于鈷-60源是呈球形狀發(fā)射射線,所以對(duì)射線的利用率低,大約只有20%,其它方向的射線都被浪費(fèi),而加速器的射線方向是一個(gè)方向,對(duì)射線的利用率高,達(dá)93%以上。所以如果將射線的利用率考慮在內(nèi),則14KW的電子加速器相當(dāng)于460-470萬居里的放射源。
加速器可以發(fā)射兩種不同的粒子:電子束和X射線;其對(duì)被輻照物質(zhì)的輻照效應(yīng)來講是一樣的。我們也可以采用移動(dòng)靶技術(shù),按照我們的需要來及時(shí)選取不同的射線粒子進(jìn)行輻照-但一般情況下不這么做,因?yàn)橛呻娮愚D(zhuǎn)化成X射線的轉(zhuǎn)化過程中有大量的功率被損耗。X射線的物理性質(zhì)和伽瑪射線的完全一樣。
三、主要應(yīng)用*域
1、農(nóng)副產(chǎn)品、食品、海、水產(chǎn)品的保鮮。達(dá)到殺菌、殺蟲、抑制發(fā)芽、延長貨架期的目的。
2、一次性醫(yī)療衛(wèi)生用品的消毒滅菌(醫(yī)用敷料、紗布、手套、手術(shù)用醫(yī)療器械等)
3、中成藥、保健品的殺菌利用電子束,能有效殺死中成藥、保健品中的各種有害病菌,達(dá)到實(shí)用衛(wèi)生要求。
4、寵物飼料的殺菌。利用電子束能有效殺死寵物飼料中各種細(xì)菌,特別是沙門氏菌。從而達(dá)到寵物食用的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
5、各種玩具的殺菌。為了保證各種玩具在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的細(xì)菌污染會(huì)直接影響到兒童的身體健康,要對(duì)它進(jìn)行電子束殺菌,從而達(dá)到衛(wèi)生要求。
6、化妝品原料中的有害菌和化妝品在生產(chǎn)中因污染產(chǎn)生的細(xì)菌將對(duì)皮膚帶來潛在危險(xiǎn),而高溫滅菌又會(huì)破壞化妝品自身的特性,影響其質(zhì)量,利用電子束滅菌是在常溫下進(jìn)行的,對(duì)于不耐高溫的化妝品是一種理想的滅菌方法。
7、商品養(yǎng)護(hù)(防霉)。各種商品經(jīng)電子束輻照后可起到防霉作用,從而達(dá)到對(duì)商品的養(yǎng)護(hù)。
8、其它。
四、輻照滅菌技術(shù)
用于醫(yī)藥產(chǎn)品的輻射滅菌,通常利用60Co輻射線源放出的γ射線。放射線同位素60Co是用高純金屬鈷在原子反應(yīng)堆中輻照后獲得,它的物理半衰期是5.26年,按β-形式衰變,衰變時(shí)放射出兩支能量各為1.17和1.33百萬電子伏特的γ射線。γ射線屬于電磁波,以光速前進(jìn),不受電場或磁場所偏轉(zhuǎn),對(duì)物質(zhì)的穿透能力很強(qiáng),屬電離輻射。
γ射線與微波不同,γ射線頻率高達(dá)3×1018~3×1021Hz,被輻射分子、原子、離子及電子尚未極化,不隨電磁場變化而轉(zhuǎn)動(dòng),故不產(chǎn)生熱效應(yīng)。γ射線能量大于分子鍵能,故可使分子電離和斷鍵,因而殺菌。一般來說,γ射線可使所有蛋白質(zhì)變性;在溶液中的酶失去活性;脫氧核糖酸在溶液中粘度下降,干燥狀態(tài)時(shí)交聯(lián)或降解,或兩者都有。γ射線殺菌機(jī)理分為直接作用和間接作用:
(1) 直接作用
γ射線直接破壞微生物的核糖核酸、蛋白質(zhì)和酶而致死。微生物內(nèi)核糖核酸、蛋白質(zhì)和酶分子吸收γ射線能量而被激發(fā)或電離;激發(fā)態(tài)分子的共價(jià)鍵斷裂或與其它分子反應(yīng)經(jīng)電子傳遞產(chǎn)生自由基;電離分解或其它分子反應(yīng),導(dǎo)致微生物分子結(jié)構(gòu)破壞而亡。
(2) 間接作用
γ射線能量被微生物內(nèi)生命重要分子周圍物質(zhì)如水吸收而激發(fā)或電離,產(chǎn)生激發(fā)的水分子、電子水離子,或裂解為氫自由基、羥自由基,由此產(chǎn)生一系列的與核糖核酸、蛋白質(zhì)、酶進(jìn)行氧化還原等反應(yīng),致微生物死亡。
在輻射微生物學(xué)中:有些微生物對(duì)輻射是敏感的,因?yàn)檫@些微生物不具有修復(fù)輻射引起的損傷能力,抗輻射的微生物則能頂住輻射損傷。各種微生物之間,對(duì)輻射敏感性差異很大,革蘭氏陰性微生物對(duì)輻射敏感,有一些革蘭氏陽性微生物對(duì)輻射異常頑固。牙孢比生長的細(xì)胞更能抗輻射,所以帶有牙孢物質(zhì)的滅菌應(yīng)特別注意。對(duì)微生物的致死劑量,還取決于所處環(huán)境及其生長周期的哪個(gè)階段,不同階段對(duì)輻射敏感程度不同。
一般認(rèn)為,病毒比細(xì)菌芽孢對(duì)輻射更具有抵抗力,其抗輻射性能隨著微生物個(gè)體的減少而增大,芽孢的抗輻射性能按次序比細(xì)菌、酵母、霉菌更強(qiáng)些。
五、發(fā)展?fàn)顩r
從世界范圍看,輻照殺菌已在40多個(gè)G家獲得批準(zhǔn)使用,其中有21個(gè)G家正在大量使用。大約有40種食品獲準(zhǔn)采用輻照殺菌,每年的處理量約為50萬噸。與熱殺菌不同的是,行業(yè)內(nèi)都把輻照殺菌稱為“冷殺菌”。
第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后--隨著放射性同位素的大量應(yīng)用和電子加速器等機(jī)械輻射源的問世,促進(jìn)了射線處理食品的發(fā)展。
1953年--艾森豪威爾(Eisehower)促使美G軍方深入研究食品輻照。
1960年--在美G軍隊(duì)開始試用輻照食品。
1965年--加拿大建立起世界**大的馬鈴薯輻照工廠。
1970年--FAO/IAEA/WHO的**在日內(nèi)瓦會(huì)議上確立食品輻照*域的G際計(jì)劃(IFIP)。
1976年--聯(lián)合G糧農(nóng)組織認(rèn)為五種輻照產(chǎn)品(即馬鈴薯、小麥、雞肉、木瓜和草莓)是**安全的。
1978年--世界用于輻照消毒滅菌的60Co工廠有80家(其中60家用于醫(yī)療消毒)。
1980年--FAO/IAEA/WHO的會(huì)議認(rèn)為,受輻照食品平均吸收劑量10千戈瑞(kGy)及以下,沒有毒性危害,無必要再進(jìn)行毒性試驗(yàn)。
1988年--世界用于輻照消毒滅菌的60Co工廠發(fā)展到182家,全世界輻照食品產(chǎn)量約50萬噸。
1997年以后--WHO進(jìn)一步廢除10 kGy的上限量,G際食品法規(guī)委員會(huì)(CAC)相繼提出輻照食品的通用標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)。
G內(nèi)
1958年--開始食品輻照研究工作。
七十年代中期--G內(nèi)多個(gè)地區(qū)相繼進(jìn)行輻照保藏食品的研究,輻照品種有肉類、水產(chǎn)品、水果、干果、蔬菜、糧食、蛋類等。
八十年代--食品輻照已進(jìn)入一定規(guī)模的生產(chǎn)階段
九十年代初--我G建成輻照裝置近150多臺(tái),其中設(shè)計(jì)裝機(jī)能量1.11×1016貝可以上的裝置超過50座。
1984年~1997年--G家衛(wèi)生部頒布的輻照衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)基本覆蓋了jue大部分食品和部門醫(yī)療產(chǎn)品。
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