食品辐照产生异味的研究进展
食品工业科技 2020-05-07 11:29
辐照技术最早在上世纪50年代开始应用于食品储存保鲜中，与脱水、加热、冷藏以及化学防腐等传统的食品保鲜技术相比，辐照技术具有低能耗、无污染、无“三废”问题等特点，可在维持原包装的情况下进行处理，属于绿色产业。
尽管辐照技术具有很多优点，并在农产品储藏与保鲜中发挥了重要的作用，但该技术也存在一定的缺陷，辐照异味的产生就是其中一个。食品在进行辐照保鲜时，辐照吸收剂量通常在5 kGy以下，辐照异味不明显。但某些食品在进行辐照保鲜时，剂量需在5kGy以上，此时容易导致辐照异味如刺激性气味和臭味的产生，食品原有的香昧遭到破坏，品质大大降低。因此，本文系统阐述了辐照异味产生的机制及影响其产生的因素，并对辐照异味去除技术进行了探讨。
一、辐照异味的产生来源
1.产生辐照异味的物质
众多证据表明，辐照异味的产生主要来源于辐照产生的硫化物、挥发胺或脂肪氧化产生的醛类物质。侯铮迟等研究发现，未辐照猪肉的挥发物主要为酸酐(占挥发物的90%)和少量异丁烷，而辐照猪肉的挥发物主要为醇类、醛类和其他挥发物，且这些挥发物随辐照剂量的增加而增大。这充分说明这些物质可能是辐照异味产生的主要来源。
2.脂肪氧化
食品中脂肪的氧化是辐照异味产生的原因之一。辐照可以对脂肪中的不饱和脂肪酸，如亚油酸、亚麻酸及其中间产物或终端产物产生直接和间接作用，形成辐照异昧。脂肪的氧化过程较为复杂，通常经过以下两个步骤，一是辐照使食品中的水发生辐解，氧气被激活，反应生成的羟基自由基和单线态氧有较强的氧化活性；二是单线态氧与亚油酸或亚麻酸反应生成氢过氧化物，后者又可分解成为两个自由基，再次与其他脂肪酸、自由基等反应生成醛、酮等羰基化合物及醇和酸等，形成辐照异味。
3.含硫蛋白质分解
食品中含硫蛋白质的辐照降解，也是异昧产生的原因之一。Nam等认为，食品在辐照过程中，射线首先与其中的水等物质作用形成自由基，后者与氨基酸侧链，尤其是含硫氨基酸侧链发生反应，形成硫化物，产生异味。林若泰等分别对不同类型的猪肉进行辐照后发现，瘦肉有异味，肥肉无异味，而瘦兼肥肉有异味，这充分说明含硫氨基酸如半胱氨酸和蛋氨酸的分解是产生辐照异味的主要来源。
4.含硫维生素的分解
除脂肪和蛋白质外，食品中含硫维生素，如维生素B,在辐照过程中的分解，也是辐照异味的来源之一。
二、影响辐照异味产生的因素
1.辐照剂量
辐照剂量的大小，是影响异味产生的最重要的因素之一。当采用5kGy及以下剂量对食品进行辐照时，不会或很少产生辐照异味。如采用60Co或9MeV-10 MeV电子束对食品进行辐照保鲜时，不会产生辐照异味等负反应。而当辐照剂量超过5kGy时，则会产生辐照异味，且随辐照剂量的提高而增大。当辐照剂量超过8kGy时，发生辐照异昧食品的数量大大增加。赵永富等对净化包装未经微波处理的盐水鸭进行辐照后发现，辐照2kGy的样品正常无异味;3kGy的样品出现异味且香味变淡；当剂量达到4kGy时出现特有的辐照异味。这充分说明辐照剂量大小是影响辐照异味产生的重要因素。
2.含水量
食品含水量的高低对辐照异味的产生影响也较大。通常含水量较高的食品辐照后容易产生辐照异味。如盐水鸭等肉制品在剂量为4 kGy的条件下进行辐照处理，仅产生轻微的辐照异味，而含水量较高的瓜汁在剂量为2kGy的条件下进行辐照后，产生的气味已不能被消费者所接受。
3.氧气含量
活化氧在辐照异味的产生中起了重要的作用，因此食品包装中氧气的含量对辐照异味的产生具有较大影响。侯铮迟等将真空包装和空气包装的猪肉进行辐照后发现，真空包装辐照猪肉的辐照异味程度较轻，嗅觉类似于金属味，而空气包装辐照猪肉则有较重的异味，且带有相当程度的焦味。对两种样品的挥发性物质如乙醛、庚醛、环辛基醇、2-戊醇和戊烷等进行检测后发现，真空包装辐照猪肉样品中的挥发物总量少于空气包装辐照猪肉样品的挥发物。因此，食品包装中的氧气含量，对辐照异味的产生具有较大的影响。
三、辐照异味的去除技术
1.降低氧气含量
由于食品包装中氧气的含量对辐照异味的产生影响较大，因此可以通过降低食品包装中的空气含量，间接降低氧气的含量，减少辐照异味的产生。耿胜荣等先用保鲜膜将肉块包裹，抽真空后进行辐照，可大大降低辐照过程中的脂肪氧化，抑制辐照异味的产生。Ahn等同样发现真空包装处理可以有效地减少辐照火鸡肉中脂肪氧化及辐照异味的产生。
此外，还可通过向食品包装中充入特定组成的气体，减少辐照异味的产生响。耿胜荣等将60%氧气、30%二氧化碳和10%氮气的混合气体充入盐水鸭的包装中并进行辐照后发现，辐照异味最大不可觉察剂量达到4.2 kGy。
2.降低食品温度
食品在低温，特别是0℃以下时，其中水分的自由度大大降低，在与射线相互作用时，产生的自由基较少，与脂肪和蛋白质等物质之间的作用降低，辐照异味的产生受到抑制。因此，可以通过降低食品水分的自由度，达到减少辐照异味产生的目的。
施惠栋等首先将食品放置于冷库中12h～24h,使其温度下降至0℃～4℃，再于剂量6kGy～8kGy、辐照不均匀度小于1.5的条件下进行辐照，辐照异味的产生大大降低。同样，鲜榨苹果汁经3kGy～5kGy剂量辐照后风味无较大变化，而在冻结状态下经15kGy剂量辐照后风味也未发生明显改变。
该法对于含水量较低的食品，如烘烤食品、饼干和中草药等效果较好。而含水量较大的食品，如饮料和罐头等，其热密度较大，在对其进行降温处理时，需消耗较多能量，导致成本大幅提高，因此不适用于该法。
3.低剂量重复辐照
由于辐照异味的产生受辐照剂量的影响，辐照剂量的增大容易导致辐照异味的产生，因此可以在低剂量条件下对食品进行重复辐照，以降低辐照异味的产生。该法最大的缺陷是辐照时间大大延长，辐照处理能力大幅降低，成本升高。
4.表面喷洒抗氧化剂
辐照过程中产生的自由基可以与食品中的脂肪和蛋白质等发生反应，产生异味。抗氧化剂可以供给油脂过氧化自由基质子使其还原，抗氧化剂则形成稳定的自由基共振体，因此能有效阻止油脂的氧化，防止辐照异味的产生。
耿胜荣等将猪肉在质量分数为0.01%的茶多酚和芝麻酚的溶液中进行浸泡，或以每50g猪肉与10 g抗氧化剂的干粉相混合后再进行辐照，可大大降低异味的产生。施惠栋等将含0.1%维生素C和0.1%维生素E的溶液均匀喷洒至待辐照食品的表面，然后包装，并于5 kGy～8 kGy 剂量、辐照剂量不均匀度小于1.5的条件下进行辐照，可大大降低辐照异味的产生。研究表明，在质量分数为0.05%～0.2%范围内的维生素C和维生素E溶液均可达到此效果。
在向食品表面进行喷雾时，以湿润为限，喷液量不能对产品的含水量产生较大的影响。通常来讲,对于含水量超过22%的食品，可以采用此法。但在对含水量低于22%或更低的食品进行辐照时，采用此法则易对食品的含水量产生较大的影响。食品含水量与食品的质地、外观和风味之间存在密切的关系，采用这种方法可能会对食品质量产生较大影响，因此应慎用。
5.内部添加抗氧化剂
虽然表面喷洒抗氧化剂可以在一定程度上减少辐照异味的产生，但该法仅对食品的表面部分起保护作用，而对内部辐照异味的产生无抑制作用。在切割食品或进食时，内部的辐照异味仍然会散发出来，影响食品的质地和风味。
如果在食品制备过程中向其中添加维生素C、维生素E、异黄酮、茶多酚等抗氧化剂，使其均匀分布于食品之中，进行辐照时可有效吸收辐照过程中食品各个部位产生的自由基，抑制辐照异味的产生。