李娇，周志帅，申光辉，何利

(四川农业大学 食品学院，四川 雅安 625000)

辐照技术是核技术的发展之一，可应用于各类食品中，其杀菌原理是食品经过一定剂量的γ射线、β射线和X射线照射后，胞内DNA被破坏或小分子物质分解，产生-H、-OH等活性自由基，与核内物质作用，发生交联反应，杀死食品中的微生物与害虫[1-2]。在许多国家，为了抑制发芽、消灭昆虫和寄生虫、推迟生理成熟、延长保质期，允许进行食品辐照，提高食品的性能[3]，并且经过辐照后的产品对人类没有危险，也不会造成辐照食品形成与辐照相关的污染，辐照不仅可以杀菌、消毒、降低食品的病原体污染、降低食物引起的发病率，还具有高效、安全、无污染、无残留、保持食品原有色香味等优点。近年来，不少学者将辐照技术应用于各类食品中，探究对其品质的影响，然而，辐照技术处理食品这项技术被消费者所接受还需经过较长的发展历程[4]。

1 辐照技术的发展历程

20世纪40年代，美国军方为了解决军用食品供给，开始研究食品辐照技术[5]，在1958-1959年期间，前苏联开始批准在杀灭谷物害虫和抑制马铃薯发芽方面使用60Co、γ射线进行辐照处理。英国、法国、荷兰、加拿大及东欧的一些国家在20世纪50年代初期开始研究灭菌、杀虫和辐照抑制发芽的相关技术，20世纪60年代后期，越来越多的发展中国家也开始研究食品的辐照加工技术[6]。在长达一个世纪以来，联合国的专门机构，如粮食及农业组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO)、国际原子能机构(International Atomic Energy Agency，IAEA)、能源机构(International Energy Agency，IEA)和世界卫生组织(World Health Organization，WHO)等参与辐照技术的理论研究和相应的设备研究，在各个年代，也出现了标志食物辐照研究及发展的若干历史里程碑，见表1。

表1 食品辐照的历史里程碑

续 表

目前，我国食品辐照技术发展迅速，辐照食品的吞吐量位居世界前列。中国在对几种食品进行辐照方面取得了飞跃性的进展，其中辐照大蒜的用量超过50万吨，出口到东南亚及其他地区。

虫灾是我国粮食储存中最严重的问题，其次是霉菌和老鼠，造成了重大的经济损失，使用辐照技术处理粮食，在一定程度上可以杀灭其中的幼虫及一些微生物，国际范围内的一些国家也制定了相应的标准和规范，对食品生产企业利用辐照技术处理食品进行管理，如GB 14891.8-1997《辐照豆类、谷类及其制品卫生标准》、SN/T 1887-2007《进出口辐照食品良好辐照规范》和《脉冲和谷物电子束处理的技术规定》等。目前宠物干食品、香菇干食品、脱水蔬菜、茶叶提取物、干莲子、龙眼干食品、枸杞、葡萄干和红枣干等都可以用辐照技术进行防虫处理，在日本，为了防止发芽，确保合适的保质期，被允许辐照处理的食品仅有马铃薯一个品类，目前已经开展了商业化运作。南非原子能委员会的研究表明，香蕉的低剂量辐照对质量有显著的积极影响[7]。

在发展初期，由于还没有强大的辐射源，早期实验必须在实验室规模上进行，在实验室范围内及在实验室能够处理的样品量范围内用来观察、分析和描述电离辐射对食品各方面的影响，并提出在更大范围内使用的建议。这一状况一直持续到1918年Gillet和1930年Wüst的发明出现，辐照技术处理食品才接近于更大规模的利用。在美国的影响和带动下，各国开始组建辐照技术研究团队并进行相关研究，在第二次世界大战之后，国际合作也开始增长。随后，德国研究出一艘载有X射线设备的渔船，能够处理一定数量的鱼类，这些设置证明了食品工业辐射的潜力，而后各国科学家、学者进行大量的工作，包括证明其毒性试验等，时至今日，食品的辐射加工已成为一种公认的、成熟的技术，不会散失其营养物质，食用辐照食品也不会带来任何风险[8]。越来越多的国家采用这种技术来消毒和控制农产品中的病虫害，尤其是东南亚和欧盟的发展中国家，随着政府对辐射食品的信心增强，该技术在食品加工中越来越受欢迎[9]。

辐照技术与微波、欧姆加热和射频技术一样，都是新兴的食品保藏技术。近年来，国内外的专家学者对该项技术做了不少研究，如Li等[10]利用辐照技术对水稻酶解液进行处理，发现其中的氨基酸含量有所降低，抗氧化活性有所提高；Mohammad等[11]利用辐照技术处理真空包装和非真空包装的杏仁，发现在相同辐照剂量的条件下，真空包装组的细菌减少值大于非真空组，说明辐照技术的处理效果也会受真空度的影响；此外，关于粮食、草莓和水等利用辐照技术进行处理的研究也有报道。经过长期实验也证明，辐照效果受介质、水分、温度、氧气、包装形式和营养细胞的影响，因此，实验室和食品加工产业常常与其他因素共同考虑，同时进行食品的杀菌和保藏，提高食品的保藏性能[12-15]。

发酵制品种类繁多，如发酵馒头[16]、果酒、泡菜、寡聚半乳糖醛酸酯[17]、酱油、食醋和豆瓣等，而应用于其中的杀菌技术也多种多样，如巴氏杀菌、超高压瞬时灭菌、超高温灭菌、高压脉冲电场和辐照技术等。

2 辐照技术在酱油中的应用

酱油是一种很受欢迎的液体调味品，在世界各地被广泛食用，经过多年的发展和使用，酱油受到越来越多消费者的关注，同时也产生了许多酱油的生产大国，如日本、韩国、泰国等[18]，目前，酱油主要包括低盐固体发酵酱油和高盐液体发酵酱油两种类型。

酱油的主要原料为蛋白质(如大豆、脱脂大豆等)，加入淀粉质辅料(如小麦、麸皮等)，同时辅以相应的纯种微生物或利用环境中的自然微生物进行发酵。在酱油的酿造过程中，复合微生物会在生命活动中产生各种酶类，而原辅料中各种有机物经由这些酶类催化、水解、发酵等一系列反应后生成各种小分子物质，这些小分子物质之间再经过复杂的相互反应、多级转化以及微生物的自溶等作用进而形成液体状调味品[19]。历年来，不少学者利用辐照技术对酱油进行处理，来探究辐照技术对酱油的影响，如1974年四川省辐照食品研究所利用60Co-γ射线辐照酱油，1984年清华大学核能技术研究所、南京辐照中心对酱油进行60Co-γ射线辐照灭菌，研究辐照技术对酱油品质改良的影响，江苏省农科院原子能所谢宗传、马力、师双平对南京机轮牌酱油和醋进行60Co-γ射线辐照，认为酱油的峰值剂量为2.3 kGy[20]。

姚远等[21]利用60Co-γ射线处理酱油，结果显示其中的无盐固形物含量、全氮含量、氨基酸态氮含量、盐分含量、水分含量及口感均无明显改变，经4 kGy剂量照射后细菌总数和大肠杆菌数均达到国家卫生标准，处理后的样品在15～25 ℃条件下贮藏6个月后，菌落总数从104降低至300 CFU/mL，而未处理组，菌落总数从2×105升高至多不可计，可见，经辐照技术处理的酱油中微生物变化十分显著。Park等[22]利用γ射线对以酱油为主要原料的调味酱(食用盐浓度约为4%)进行处理，结果显示：用10 kGy剂量处理后的调味酱在35 ℃条件下存放90 d，其微生物指标没有明显变化，其黏度和感官特性也较未辐照组好。当然，辐照技术不仅对酱油自身有作用，同时也会协同酱油一起减缓某类食物的氧化速率，Kim等[23-24]的研究发现，在酱油存在的条件下，经辐照后的猪肉饼在贮藏结束时的过氧化值和2-硫代巴比妥酸值均低于不添加酱油的对照组猪肉饼，同时也发现酱油与抗坏血酸之间具有一定的协同作用；在煮熟和辐照牛肉中使用酱油可以减少辐照引起的脱味和脂质氧化有关的挥发性成分的产生。Jo等[25]利用热处理和辐照对韩国酱油样品进行处理，发现辐照处理可以保存其中的中性蛋白酶活性，经辐照技术处理后的韩国酱油样品在感官以及微生物指标上均优于加热处理。Yang等[26]利用γ射线处理12种酱油，所有酱油中的大肠杆菌均未检出，在5 kGy剂量酱油中的细菌总数低于传统标准，其中的还原糖、游离氨基酸总量和低沸点的甜味物质增加，其风味和质量都比没有经过辐照处理的酱油好。而作为与酱油有异曲同工之妙的食醋在辐照剂量大于3 kGy时，其中的微生物杀灭效果较好，平板计数琼脂(plate count agar， PCA)培养基中无菌落生长，当辐照剂量在1～3 kGy时，食醋辐照前后的风味差异较小，但是经辐照后的食醋产生了新的酯类物质[27]。

3 辐照技术在泡菜中的应用

泡菜加工是中国传统蔬菜发酵艺术的典型代表，在中国的许多地区，四川泡菜通常被用作川菜的关键调味品之一或作为一个开胃菜消费数千年，与此相类似的，另一个泡菜大国韩国，它的泡菜种类繁多，有200多种，主要是大白菜或萝卜经发酵而成，是韩国人饮食和营养的重要组成部分，其发酵品质和接种中的发酵微生物息息相关，同时和发酵容器也有密不可分的关系，被评为世界上较健康的食品之一[28-31]。

Kim等[32]利用2～3 kGy的γ射线处理韩国泡菜，结果显示：被处理后的泡菜样品中，肠道细菌减少至零，而作为发酵有益菌的乳酸菌被保留下来，可以有效控制泡菜发酵的早期过程，说明通过辐照剂量的调节在一定程度上可以进行有益微生物的筛选。Kim等[33]利用辐照技术和N2结合处理泡菜样品，结果显示充氮包装、加热处理和辐照处理三者之间具有一定的协同效应，具体为在同等辐照剂量下的泡菜，有N2组的质地更好，而无N2的泡菜软化现象十分严重，由此可见，在N2存在的条件下，会对泡菜制品的质构有积极影响。Song等[34]研究发现，经过辐照处理的泡菜中乳酸脱氢酶活性降低，酸化速度减慢，而经过10 kGy辐照剂量处理会降低泡菜的外观性状，降低它的可接受程度，在泡菜的早期发酵阶段，利用5 kGy剂量进行辐照处理可以控制老化和提高泡菜的保质期，当辐照强度大于5.75 kGy剂量的γ射线可以非常有效地将诺如病毒减少一个对数[35]，不仅如此，也有不少研究显示经过辐照处理的泡菜样品中，亚硝酸盐的含量较未经辐照处理的样品有所减少，辐照处理后的样品状态及其他相关指标也会受到温度的影响。

4 辐照技术在果酒中的应用

果酒是采用新鲜的果实或果汁作为原材料，通过捣碎、发酵、压榨和浸泡等方式酿制而成的饮料酒，含有大量的营养物质，适量饮用有益身心健康，当然，不同品牌、产地的果酒，其品质有着产品配方、生产环境和加工工艺方面的差异，同时受不同国家和地区间文化、健康品质等因素的影响，果酒的受欢迎程度也略有差异[36-40]，不少专家学者利用辐照技术来处理果酒，来提高它的安全性、营养物质和风味物质等。

Marin等[41]利用γ射线对葡萄酒样品进行处理，结果显示：辐照处理有利于葡萄酒中苯酚和香气前体物质的溶出，对葡萄酒的色泽改善具有积极作用，处理后的样品中烯类和萜类物质含量增加，该类化学物质具有较浓郁的葡萄酒香气，在辐照剂量为2.7 kGy时会出现焦糖气味，该类物质对葡萄酒的香气几乎没有贡献。Thalita[42]利用辐照技术处理葡萄酒，发现经辐照技术处理后的葡萄酒样品中的酚类成分有所增加，在剂量为1.5 kGy时，葡萄酒样品具有较高的果味和浆果味，而其他辐照剂量或未经辐照处理的葡萄酒样品中，果味和浆果味不突出，经辐照技术处理后的葡萄酒品质在一定程度上有所提高，而经辐照技术处理后的葡萄酒中，乙醇含量和SO2含量也会有所降低[43-44]。Katie[45]研究显示：用γ射线对果酒进行辐照处理时，发现辐照剂量≥2.5 kGy时，赭曲霉毒素A的致死率可达90%以上，但是在果酒中的杀灭效果不是十分明显。Victor[46]利用γ射线对芒果酒进行辐照处理，发现经辐照技术处理后的芒果酒样品中，多酚化合物的浓度显著增加，微生物致死效率明显，其中DPPH自由基的清除活性、DMPD的清除能力、FRAP活性和NO清除能力都有一定的变化。辐照技术不仅对酒的品质有影响，也可以和酒产生协同作用，来提高某些食物的品质[47]。在国内外，除研究γ射线进行辐照处理外，还有利用其他辐射源进行辐照处理的相关研究，如利用60Co产生的射线辐照酒后发现有益成分明显提高，味道醇和，苦涩辛辣味减少，对酒的质量有提高作用，经过辐照的酒再调香，调味效果更佳，更易被消费者接受[48]。

5 辐照技术在其他发酵制品中的应用

辐照技术除了在酱油、泡菜和果酒中有相关应用外，在其他发酵制品中也有相应的研究和应用。

红酸汤是贵州的传统发酵调味品之一，至今已有上千年历史，是以西红柿、鲜红辣椒为主要原料，经破碎后加入食盐、白酒等辅料，装坛发酵2～3个月而成。何扬波等[49]利用0，2，4，6，8 kGy的60Co-γ射线对红酸汤进行辐照处理，结果显示：经8 kGy辐照剂量辐照后的红酸汤微观结构变得较为松散，宏观结构上表现为黏稠度降低，长时间放置容易出现分层现象；经2 kGy辐照剂量辐照后的红酸汤菌落总数从2.45×105CFU/25 g下降到3.66×104CFU/25 g，在辐照剂量为8 kGy时，产品接近无菌状态，菌落总数为5 CFU/25 g；此外，经过辐照处理的红酸汤各种营养成分变化均不显著。陈曦等[50]用60Co-γ辐照对蓝莓果醋进行处理，结果显示：经辐照处理的蓝莓果醋陈化积累总酯速率显著高于对照组，辐照后的果醋存放30 d后的总酯含量和自然陈酿60 d后的总酯含量已经十分相似，同时经0.75 kGy辐照处理陈化30 d的蓝莓果醋有机酸总量最高，多种有机酸协调性最好，口感最佳，感官评价最好，说明辐照技术在一定程度上可以提高产品品质和对加速陈化具有一定作用。梁焕秋等[51]将糖醋萝卜在微波功率320 W下进行辐照处理90 s，结果显示：经辐照处理后的糖醋萝卜样品经密封后的保藏性能较传统的巴氏杀菌更佳，尤其是感官品质和细菌生长情况两个指标上，且经处理后的样品在室温下保藏期为100 d以上。

6 结语

辐照技术是新兴的非热杀菌技术，具有良好的效果，同时经过辐照后的产品不会留下任何有害物质，在国内外广泛应用于食品行业。辐照技术在发酵制品中的应用繁多，但目前来看，该项技术还主要停留在实验室研究阶段，将之运用在食品工业上仍有一些方面需要克服。

虽然市面上的辐照食品已经流通了20多年，但是消费者对其的认知和关注程度不高，大部分人在日常生活中没有认识到辐照食品有专门的Logo和文字标识；同时消费者对辐照食品的信任度较低，在安全性、合法性、放射性残留危害方面存在质疑；我国共有6大类(共18种)辐照食品已获得生产批准，但其中实现了大规模产业化生产的种类偏少，市场超市为保证销量，从而不愿意销售辐照食品，进一步限制了辐照食品的发展和进步。

本文简述了辐照技术在发酵食品中的应用，对已有的研究进行总结，同时，辐照技术在食品乃至其他行业也有十分重要的作用，并且也有许多成熟的案例。但是辐照技术在具有一定优势的同时，也有一定的缺陷，如投资大，危险系数较普通杀菌高等短期的不足，值得未来去逐一克服，相关部门还需要加强相关法规的制定和正确的引导，促进辐照技术在更大范围应用。