辐照处理在农产品加工中的应用研究进展

徐浪 王林聪 焦懿 詹国平 刘涛 张伟锋 郑耘 余道坚

摘要 辐照处理是农产品加工的一种常用处理方法。根据辐照处理类型的不同对农产品辐照处理技术进行分类整理，对不同类型农产品的处理剂量进行归纳分析，并对辐照处理后农产品的品质影响进行总结，以供相关人员应用参考。

关键词 辐照;农产品;品质;影响

中图分类号 S124+.1文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2020）07-0014-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.07.005

Research Progress of Irradiation Treatment in Agroproduct Processing

XU Lang1，WANG Lincong2，JIAO Yi2 et al

（1.Shenzhen Customs，Shenzhen，Guangdong 518045;2.Shenzhen Academy of Inspection & Quarantine，Shenzhen，Guangdong 518001）

Abstract Irradiation treatment is a common treatment method for food processing.In this paper，the technologies of food irradiation treatment were classified according to the different types of irradiation treatment，the treatment dose of different kinds of food was summarized and the quality effect of irradiated food was summarized，which provided references for the related officers.

Key words Irradiation;Agroproduct;Quality;Influence

基金项目 国家重点研发计划計划课题“跨境生物及产制品控制、无害化和再利用新技术研究”（2017YFF0210204）。

作者简介 徐浪（1983—），女，湖南长沙人，高级农艺师，硕士，从事植物检疫与检疫处理研究。通信作者，研究员，博士，从事植物检疫与检疫处理研究。

收稿日期 2019-08-17

辐照处理是通过利用高能射线，使目标处理物发生一系列物理学效应、化学效应或生物效应，而达到所需要目的的方法。辐照形式根据射线的类型可分为γ辐照、电子束（EB）辐照和X射线辐照。γ辐照主要辐照源为60Co（钴）和137Ce（铯）;电子束辐照是通过电子加速器对电子进行加速而形成，X射线由加速电子撞击金属靶产生[1]，γ辐照和EB辐照是目前使用较普遍的类型。3种辐照中电子束穿透能力最弱，其次为γ射线[2]，X射线穿透力最强。由于电子束辐照具有建造和维护成本低、不产生放射性废物、易于控制、剂量率高、对产品影响较小等优点，可作为γ辐照的替代方案[3-4]。

辐照处理不会对处理物产生污染和形成残留，是一种安全可靠的处理方式。世界卫生组织、国际粮农组织和国际原子能机构于1980年已经论证低于10 kGy辐照处理的食品及农产品没有毒理学危险，并在之后对于高于10 kGy剂量的辐照处理进行了论证，结果表明辐照处理安全可靠。我国对高于10 kGy辐照食品及农产品的毒理学研究表明其无毒[5]。辐照处理过程中温度变动小，可以应用于不耐高温和低温的食品及农产品的处理，稳定性较好，能够得到统一处理剂量。由于辐照本身不消耗能量，因此处理过程中能耗远低于冷、热处理。辐照处理的电子束、X射线和γ射线均能够穿透普通的包装材料，处理后的产品可以避免二次污染[6]。笔者对辐照在农产品加工过程中的应用范围和作用，辐照对农产品品质的影响进行总结归纳。

1 辐照在农产品行业的应用范围和作用

辐照处理在农产品领域主要集中在辐照检疫处理、辐照保鲜、辐照降解3个方面，该研究对上述3个方面的研究情况进行总结。

1.1 检疫辐照处理

检疫处理是辐照处理最为重要的应用，也是目前农产品领域检疫处理研究最为深入的，检疫处理可有效降低入侵生物通过进出口贸易传播的风险，阻止入侵生物建立新的栖息地[7]。目前美国、澳大利亚、印度、泰国、墨西哥、越南等国家已经接受辐照处理作为进出口货物处理方式之一[8]，同时发达国家通过在口岸设立辐照设施以满足其他未设置检疫处理设施的国家在出口货物时能够使用辐照处理[9]。辐照处理后的农产品可以突破因为检疫原因而设立的贸易壁垒，促进国际间农产品贸易[10]。

目前辐照检疫处理对象包括生鲜水果中的实蝇类昆虫、鞘翅目昆虫、蚜虫、螨虫等。高剂量辐照处理可以造成有害生物直接死亡，低剂量处理可以造成有害生物不育、组织结构变异及代谢紊乱等[11-13]。其对昆虫造成影响按照发育阶段表现为阻止昆虫幼虫化蛹[14]、成虫羽化[15]、成虫产卵及卵的孵化[16]。造成昆虫不育所需要的辐照剂量远低于杀死昆虫所需要的剂量[17]，可有效避免辐照过程中产生的负面效果和降低成本[18-19]，在制定辐照处理标准时不育剂量成为重要的参考数据。

建立针对昆虫的通用的检疫处理标准，可以简化检疫处理在政府部门审批的流程，增加检疫处理的应用能力。美国农业部动植物健康检验局（USDA-APHIS）在2001年提出250 Gy作为实蝇检疫处理通用剂量，400 Gy作为Coccidae（蚧科）、Pseudococcidae（粉蚧科）、Lepidoptera（鳞翅目）昆虫检疫处理通用剂量[20]。《国际植物保护公约（IPPC）》制定的限定性有害生物检疫处理第28号标准到2019年为止共确定了14种有害生物的辐照处理最低剂量，最高的为梨小食心虫（Grapholita molesta）最低吸收剂量232 Gy，其次为苹果蠹蛾（Cydia pomonella）最低吸收剂量200 Gy，其余有害生物辐照处理最低吸收剂量均小于200 Gy，而实蝇科（Tephritidae）通用剂量为150 Gy。Hallman[21-22]总结了目前报道的检疫处理成果，并提出了关于蚜虫、烟粉虱、象甲、蓟马、鳞翅目幼虫和成虫、粉蚧、螨虫等有害生物检疫辐照处理的可能通用剂量标准。

1.2 辐照处理保鲜作用 生鲜类货物是农产品贸易过程中重要的组成部分，由于生鲜类产品生产地与消费地之间通常存在一定距离，国内甚至国际间运输过程中消耗大量时间，使得部分原本短暂的货架期进一步压缩。保鲜一直是限制生鲜产品贸易的重要原因，而辐照处理可以在一定程度满足保鲜的要求，并且具有对农产品营养成分影响小、无化学残留、包装后处理无交叉感染等优点。同时辐照处理不影响真空包装、低温冷藏等其他保鲜方式的进行，联用时能够取得更好效果[23]。辐照处理主要通过高能射线处理目标产品后对生物细胞产生作用来达到保鲜作用，按照目的分为2类。

1.2.1 杀灭或抑制农产品中微生物。

微生物是造成农产品变质的主要因素，杀灭微生物是保鲜的关键步骤。辐照可杀灭农产品表面的细菌、真菌，抑制微生物的增长，减轻储存过程中腐败现象[24-25]。剂量为5 kGy的γ射线辐照后肉类在不加入其他化学防腐剂的条件下可以在-18 ℃环境中保存9个月以上[26]。辐照处理后微生物杀灭率可达90%以上，且微生物在长时间内未有大量繁殖的现象。γ射线对于油料中霉菌的杀灭作用效果好于电子束，辐照剂量越大其杀菌效果越好[27]。山银花中革兰氏阴性菌、需氧菌、霉菌和酵母菌经4.5～7.5  kGy剂量辐照后被彻底杀灭。辐照同时也是控制食源性疾病的重要措施[28]，板栗中微生物在辐照后數量下降[29]。

1.2.2 抑制农产品自身新陈代谢。

部分生鲜农产品在收获后依然可以进行呼吸及其他新陈代谢作用，辐照通过影响酶活性抑制生鲜农产品自身新陈代谢，从而达到保鲜的目的。

辐照对DNA造成损伤[30]，可造成细胞分裂过程受阻，抑制生鲜农产品发芽来达到保鲜的目的，辐照剂量0.02 kGy可抑制大蒜发芽[31-32]。辐照后多种酶的活性发生变化，线粒体等细胞器官也受到影响[33]，造成生鲜产品出现呼吸速率减慢[34-37]，木质化进程被抑制[38]，可溶性糖和粗蛋白、总可溶物（total soluble solids）、滴定酸度（titratable acidity）、维生素C（vitamin C）、花青素（anthocyanin content）等降解减慢。

1.3 特定对象的降解

杀虫剂与杀菌剂的广泛使用是农药残留的主要原因，多种市售农产品均可以检测出农残且部分产品存在超标现象[39-41]。有效降低农产品中的农残含量是提高农产品质量的重要途径，也是保障农产品安全的重要内容。

高能电子束辐照可以有效降低毒死蜱、三环唑、乐果、氯氰菊酯、敌稗等杀虫剂和除草剂含量，降解效果随着辐照强度增加而增强[42];γ射线和电子束可以降低菊酯类农残含量[43]。多菌灵、肟菌酯、啶酰菌胺、氟吡菌酰胺、吡唑醚菌酯、腈菌唑、嘧菌环胺、嘧霉胺、烯酰吗啉（Z式）等杀菌剂在γ辐照后均得到有效降解[44]。

辐照处理是降解农产品中过敏原的重要方式，过敏原在辐照后分子结构发生改变[45-46]。水产品中的小清蛋白（parvalbumin，PV）、原肌球蛋白（tropomyosin，TM）、鱼卵蛋白（如鲑鱼的硫酸鱼精蛋白）、胶原蛋白（collagen）、精氨酸激酶（arginine kinase，AK）、肌球蛋白轻链（myosin light chain，MLC）、肌钙结合蛋白（sarcoplasmic calcium binding protein，SCP）、血蓝蛋白亚基（hemocyanin subuits，HCS）等是重要的过敏原[47]，辐照后原肌球蛋白含量和致敏性降低[48]。牛奶、鸡蛋中鸡卵白蛋白（ovalbumin，OVA）及动物血清中蛋白质类过敏原，以及花生等植物中过敏原同样可以通过辐照降解[49-51]。当农产品中的过敏物质降低到低于引起过敏反应所需要的剂量（eliciting dose）后摄入是安全的[52]。

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