6.2 常见的辐照食品
6.2.1 新鲜水果、蔬菜辐照保鲜
新鲜水果、蔬菜保鲜是水果、蔬菜生产与消费之间的一个重要环节,对于调节市场供应,提高水果、蔬菜的经济效益具有十分重要的意义。近年来我国水果、蔬菜生产发展很快,产量成倍增长。但由于保鲜储藏技术相对落后,使新鲜水果、蔬菜的年损失量一般在10%~20%,严重年份可达30%~40%。如何研究和开发先进的果蔬保鲜技术,减少储藏损失,延长新鲜水果、蔬菜货架期,实现不同地区的丰欠余缺调剂,则成为进一步发展水果、蔬菜生产和销售,实现农村增收、农民增效、农业增产的关键问题。
新鲜水果、蔬菜采用辐射处理进行保鲜,已取得了令人满意的效果。辐照处理新鲜果蔬通常是利用α射线、γ射线、电子束等照射水果、蔬菜的果实体,从而达到使水果、蔬菜保鲜,延长货架期的目的。从原理上讲,射线照射会引起果实体的细胞结构、被侵染的微生物及昆虫发生一系列生理、生化反应,使它们的新陈代谢、生长发育受到抑制或破坏,延缓果蔬衰老。同时又杀灭了果蔬上寄生的昆虫、微生物,从而使果蔬的腐烂得到抑制,保鲜时间得以延长。根据IAEA/FAO/WHO联合专家委员会1995年发布的世界各国已批准的辐照新鲜水果、蔬菜品种目录,辐照新鲜水果、蔬菜的目的可分为以下4个方面:①延长新鲜水果、蔬菜的货架期;②抑制根茎类蔬菜发芽;③改善新鲜水果、蔬菜品质;④果蔬辐照灭菌和辐照检疫处理(辐照杀虫)。
水果、蔬菜辐照保鲜加工研究的最终目的是实现商业化应用。任何一项技术实现商业化应具备以下条件:技术可行性、卫生安全性、立法与标准、经济可行性、消费者接受性。亦即水果、蔬菜辐照要具有完整、可靠、可操作的加工工艺。水果、蔬菜经辐照处理后,不得降低其营养成分,不得产生对人体有害的物质,要具有权威部门的水果、蔬菜辐照后的毒理学、营养学及卫生安全性评价报告。具有由国家法定部门发布水果、蔬菜类辐照加工的有关法律及卫生标准。辐照水果、蔬菜的加工部门、经营部门都有明显的经济效益。水果、蔬菜经辐照处理后,应保持其特有的色、香、味。按照感官检查标准通过专业人员及消费者的品评。要保证质量上等,价格有竞争力,消费者愿意购买。只有满足了以上的各项要求,水果、蔬菜辐照保鲜技术及其产品才有可能步入商业化。
新鲜水果、蔬菜辐照保鲜加工是一项综合性的保鲜技术,对辐照工艺要求较高,包括产品辐照加工的质量管理、辐照前产品的质量保证、辐照前产品的预处理及包装要求、辐照产品吸收剂量的选择、水果蔬菜辐照保鲜最佳时期的选择、产品吸收剂量均匀度控制及辐照后储藏条件的控制等。水果、蔬菜辐照加工的商业化应用最主要的是制定出一个适宜的辐照加工工艺。而辐照加工工艺是保证辐照产品质量的重要组成部分。国际食品辐照咨询组(ICGFI)收集了大量资料,制定了良好的食品辐照加工规范(GIP)。目前公开发行的辐照管理规范有10个,涉及延长新鲜香蕉、芒果、番木瓜的货架期(抑制后熟),新鲜水果杀虫(检疫处理),以及抑制根、块茎作物发芽等。
6.2.2 脱水蔬菜、香辛料辐照灭菌
香辛料和脱水蔬菜常常作为食品辅料或调味品,在食品中所占的比例尽管很小,但由于脱水蔬菜和香辛料在现代食品工业和餐饮业中应用广泛,因而香辛料和脱水蔬菜有着很大的市场需求。目前香辛料和脱水蔬菜在生产、加工和包装过程中极易受到微生物和害虫的侵蚀。如何保证此类食品的卫生安全,采用灭菌措施减少病原菌和害虫的危害,一直是香辛料和脱水蔬菜生产和出口贸易所面临的问题。常规加热处理会极大地破坏调味品的产品品质和风味。大量研究表明,利用辐照处理不仅能够有效杀灭此类食品中的害虫和微生物,而且能较好地保持香辛料等调味品的特有品质风味。因此,辐照处理在香辛料和脱水蔬菜的杀虫灭菌和保障卫生安全中得到广泛应用。国际食品辐照咨询组(ICGFI)1991年提出了《控制香辛料和其他蔬菜调味品的病原菌和其他微生物的辐照工艺规范》,为辐照技术在该领域的广泛应用提供了技术上的支持。全世界已有30多个国家批准了脱水蔬菜和香辛料的辐照,香辛料和脱水蔬菜的辐照加工处理已成为食品辐照规模最大和商业化应用效益较好的领域之一。
脱水蔬菜是指将新鲜蔬菜经过清洗和整理后,干燥脱水加工制成的含水量很低的干菜品,很多蔬菜都可以加工制成脱水蔬菜。目前用于辐照加工的脱水蔬菜主要是方便食品的调味料,如干葱、蒜粉、萝卜干、姜粉和南瓜粉等。脱水蔬菜的优点是卫生品质高,储存时间长,蔬菜的重量和体积都大大减少。脱水蔬菜不仅极大地减少了新鲜蔬菜腐烂变质造成的损失,而且也极大地方便了储藏、运输和销售,也为蔬菜调剂余缺带来方便。随着人们生活节奏的加快,方便食品的需求将会越来越大,加上出口贸易的拉动,脱水蔬菜将会有一个较大的发展空间。
香辛料是指多种植物有香味的根、茎、叶、花和果实经加工脱水而成的产品,其主要是用来增加食品和饮料的特殊风味和色彩,刺激人们的味觉和食欲。目前产量最多的是辣椒粉、花椒粉、黑白胡椒粉、茴香粉剂、姜和大蒜粉等。调味品目前使用一些来源于动物的肉、脂肪为原料制成的香精香料,如虾粉、牛肉香精、鸡肉香精等。调味品和干香料虽然不是人们膳食结构的主要组成部分,一般添加量很少,每日摄入量不足1%,但却是人们日常生活中不可或缺的重要食物种类。
由于香辛料和脱水蔬菜等植物性食品在前期生产加工和运输过程中过于粗放,通常会受到致病菌和害虫的侵染而不同程度地含有微生物(细菌、霉菌、酵母)和害虫。微生物的种类和数量与香辛料和脱水蔬菜的种类、产地、气候条件、采收、加工、运输和存储的条件、包装方式等因素有关。为了保证食品的卫生安全,要求香辛料和脱水蔬菜在加入其他食品之前必须满足规定的卫生安全性要求。早期的处理方法是采用化学熏蒸,而利用辐照进行脱水蔬菜和香辛料的灭菌杀虫处理,具有杀虫灭菌的广谱性和经济有效性,有着其他方法无法比拟的技术优势。因此,在发达国家和发展中国家中均有广泛的应用,成为目前食品辐照最重要的应用领域之一,已成为替代化学熏蒸处理的一种有效的方法。
鉴于香辛料和脱水蔬菜在辐照后表现出较好的营养和感官品质的适应性,因此各国对调味品的辐照大都持积极态度。目前,我国和其他各国批准的调味品和脱水蔬菜的杀菌的最高剂量为10 kGy,辐照杀虫的最高剂量为1 kGy。虽然高辐照剂量可以使灭菌更彻底,但从卫生质量和经济上以及高剂量对香辛料的影响等因素综合考虑,大多数国家确定了10 kGy作为香辛料的限制剂量。研究表明,3~10 kGy是控制脱水蔬菜和香辛料调味品中微生物安全性的有效剂量,而辐照杀虫的剂量应在1 kGy以下。
脱水蔬菜、香辛料一般辐照前都具有完好的包装,包装形式一般是以商业贸易为目的,因此在辐照前要对辐照的原材料或半成品按规定进行质量核查,严格检查拟被辐照处理的脱水蔬菜或香辛料是否符合辐照食品加工规定的要求。通常这些脱水蔬菜或香辛料的加工生产程序应按照HACCP的质量控制体系来执行。对辐照前原材料的验收应明确产品的微生物初始污染程度如何,有没有经过预处理,包装材料和包装方式是否合适等。按照HACCP程序的原料验收应包括对原料的物理危害、化学危害以及生物学危害的分析和检验,对存在严重此类危害的原料供应商应拒绝接收其产品。应当指出,辐照处理只是针对产品的生产工艺遗留问题,如部分带污染菌或虫害等问题进行处理,以进一步提高产品的卫生安全质量和延长保质期。辐照不能纠正被照产品的质量缺陷,是作为进一步保证其卫生安全性的最终补救措施。
辐照处理是脱水蔬菜、香辛料辐射杀菌保藏技术的关键,是控制辐照产品质量的关键控制点。这一关键工序的核心是辐照工艺参数和工艺剂量的设定,一般应根据不同的产品类型、辐射装置的特点、辐射加工的目的、辐射处理的条件以及国家的工艺标准而确定。
辐照后的脱水蔬菜、香辛料,应抽样进行微生物检验或留样备查,通常在常温条件下进行储藏。储藏库应保持清洁干燥,通风良好,控制一定温度和相对湿度,并经常检查产品包装是否完好,以防止病菌的二次污染和仓储害虫的再次危害。脱水蔬菜、香辛料是属于外观上难以区分辐照与否的产品,为防止重复辐照和漏照,按辐照产品的工艺规范,若照与未照的产品必须在同一库中储存的话,必须将照与未照产品严格分区域进行分离,并设置标志以示区别。一般情况下,对辐照灭菌剂量普通包装材料都适用。产品常采用无毒塑料包装,外包装采用纸箱,用防水胶带严格密封,防潮处理。辐照后的产品运输用普通运输车辆即可,在运输过程中应上盖下垫,严防日晒雨淋。在搬运和运输过程中应文明装卸,不得破坏和损伤产品的包装,以免造成二次污染。辐照后的脱水蔬菜及香辛料在常温下保质期为12个月。
6.2.3 水产品辐照灭菌保鲜
水产品具有较为均衡的蛋白质、维生素、矿物质和鲜美的风味。随着人们生活水平的提高,人类对水产品的需求也日益增长。为保证水产品常年供应,一方面发展水产品人工养殖品种和规模,另一方面利用现代高新技术减少水产品捕获后的损失,增加产品的有效供给。
水产品一般包括海水产品和淡水产品,根据其生物学特征可分为鳍鱼类、软体动物和甲壳类动物。在生产、运输和保藏过程中,常常存在影响水产品质量的各种因素,特别是受生长和加工环境的影响,水产品中常有大量的致腐和致病微生物生长、繁殖。在鲜活水产品死亡之后,这些微生物的生长很容易造成水产品的腐烂变质。同时,水产品中还存在不同程度的病原菌和寄生虫的滋生,给食品卫生安全带来威胁。另外,一些干制的水产品还会受到寄生虫的侵染和危害。因此,控制水产品中的微生物和寄生虫的危害,防止水产品变质和延长货架期,仍然是水产品储藏保鲜的关键技术难题。研究表明,辐照技术作为一种新兴的食品保藏技术,在延长水产品的货架期和保证水产品的卫生质量方面具有技术上的优势。国内外在水产品的辐照加工工艺、加工品质、卫生安全性和加工法规等方面进行了大量研究,充分证明辐射技术是卫生安全、经济高效的水产品保鲜储藏加工方法。
水产品辐照保鲜的目的是通过辐照处理抑制微生物腐败,并与其他保藏措施(例如冷藏)相结合,以延长水产品的货架期,实现水产品的长距离运输和销售。国际食品辐照顾问小组(ICGFI)制定了《鱼、蛙腿和虾微生物控制的辐照工艺规范准则(ICGFI 10号文件)》。国际原子能机构2000年编辑出版了水产品辐照的技术报告(IAEA-TECDOC-1158),总结了有关研究结论。
水产品的辐照加工是一个复杂的过程,应考虑到水产品的种类、捕获的条件及捕获后的处理方法,以及其他影响辐照处理的因素。同时,并非所有的水产品都适合辐照处理,如对于一些脂肪含量高的鱼和有特殊颜色的鱼,在辐照后可能会产生辐照异味或形成影响消费者接受性的颜色变化,因此应充分考虑辐照对水产品产生的一些不利变化。特别需要指出的是,水产品辐照加工只是加工和保鲜过程中的一个环节,辐照技术只有成为水产品加工良好操作规范(GMP)(良好卫生操作规范)的一部分时,才能实现水产品辐照加工利益的最大化。
6.2.4 谷物、豆类及其制品辐照杀虫
谷物和豆类对维护人类赖以生存的食物安全具有重大意义,是人类重要的食物来源。谷物和豆类由于虫害、霉变和不适当的保藏常常会发生大量损失。据国际粮农组织的初步估计,全球每年谷物和豆类收获后的损失在10%以上,在发展中国家这一损失尤为严重,全世界每年损失的粮食数量大约可养活非洲全部人口。因此,国际社会正积极采用各种技术措施以减少粮食的损失,促进食物的供给安全。我国是一个人口大国,粮食安全对我国显得更为重要。特别是国家提倡建立节约型社会,利用现代科技,减少每年因虫害造成的粮食损失意义更加重大。辐照技术在杀灭谷物、豆类害虫和减少霉烂方面具有独特的优点。国际上开始重视辐照技术在谷物和豆类中的应用,许多国家已批准使用辐照技术杀灭仓储害虫,作为谷物、豆类进出口的检疫手段,成为粮食辐照技术商业化的重要领域。同时,辐照技术还能够杀灭或降低谷物和豆类中的霉菌,改进粮食加工的食用品质和卫生安全性。
辐照处理谷物、豆类的主要目的在于杀虫、杀菌及改进营养和加工品质,其中以辐照杀虫技术发展最为成熟。射线可穿透包装材料,深入到谷粒和豆粒中,杀灭其内部及包装产品内部各个发育阶段的害虫。处理过程方便快捷、机械化程度高,常温下进行,无化学残留,杀虫彻底,不影响产品的营养和食用品质,害虫也不会产生抗性等。
各国政府高度重视害虫和其他一些有害生物的检疫工作,以保护本国和本地区农业生产和生态安全,促进农产品国际贸易的发展。检疫性害虫是严重危害农作物生产和农产品贸易的害虫,通过农产品的运输和贸易,检疫性害虫会从受检疫区扩散到非检疫区定居和繁殖,常常带来农产品的严重损失。辐射检疫处理方法具有杀虫效果稳定高效、处理时间短、货物不必拆包装、处理时不受温度影响、没有环境污染的优点。辐照检疫处理具有熏蒸、热处理、低温处理等方法难以比拟的优势。在应用辐照技术杀虫时应根据辐照食品的种类和辐照日,选择合适的辐照工艺,同时应注意与其他方法的配合使用,以获得最佳的辐照效果。
小麦、小麦面粉辐照杀虫的适宜剂量为0.15~1.0 kGy,大米为0.1~1.0 kGy。谷类、豆类杀虫的有效控制剂量为0.25~1.0 kGy。各国批准的谷物辐照杀虫的有效剂量为0.30~1.0 kGy,豆类辐照杀虫的有效剂量为0.20~1.0 kGy。γ射线辐照能有效地杀灭大米、面粉、玉米渣、小米、高粱粉等小包装商品粮害虫,有效辐照剂量为0.4~0.6 kGy,产品辐照后1年内无虫害;0.2~0.6 kGy能有效地杀灭绿豆、红豆中隐蔽性害虫,如绿豆象、豌豆象。根据国内外大量谷物和豆类辐照敏感性和昆虫辐射敏感性的研究结果,我国辐照豆类、谷类及其制品的卫生标准中规定控制豆类生虫的辐照剂量≤0.2 kGy,控制谷类生虫的辐照剂量为0.4~0.6 kGy。
降低谷物和豆类的含水量(12%以下)就可以有效控制真菌的危害。若储藏中的湿度过高,将会导致谷物和豆类发霉。研究发现,辐照控制谷物和豆类的霉菌的剂量比杀虫的剂量高,一般需要采用中等剂量。例如,为了抑制含水量15%的小麦中霉菌的生长,要求采用2.5 kGy剂量的辐照处理,而防止玉米和高粱中霉菌的生长则需要6 kGy的剂量。采用2 kGy的剂量辐照能防止面包中寄生曲霉产生黄曲霉毒素,而采用10 kGy辐照的未发酵的面包常温下能保持超过6个月的时间不长霉。电子束辐照处理对小麦矮腥黑穗菌冬孢子有明显的抑制作用。研究发现采用5 kGy的剂量辐照可使冬孢子丧失萌发力和失去活性。通常采用3~6 kGy的辐照就能够控制谷物和豆类中的霉菌,但一般来讲要破坏其中的真菌毒素则需要8 kGy以上的辐照剂量,在此剂量下可能会对谷物和豆类的加工品质产生一些负面影响。
一些研究表明,γ射线辐照在稍高的辐照剂量下会导致淀粉的降解和脂质的氧化,从而会影响谷物、豆类的风味和品质。因此一般认为辐照并不适合谷物和豆类的杀菌处理,而大多用来对谷物和豆类进行杀虫。由于电子束的穿透性较低,同时电子束辐照所导致的脱壳大米淀粉的降解和脂质氧化产生的物质很容易通过抛光过程而被去除。对于没有脱壳的稻谷,其谷壳本身能够减少电子束的作用,从而可以减少淀粉的降解和脂质的氧化。因此电子束辐照处理有可能成为稻谷加工经济有效的杀菌方法。
谷物和豆类的辐照加工主要应用于杀虫处理。在谷物和豆类的辐照杀虫中应综合考虑影响辐照杀虫的因素,如辐照前处理要求、产品的包装形式,适宜的辐照剂量和辐照后储藏运输等,以获得经济、安全和有效的辐照杀虫效果。
6.2.5 畜禽肉类辐照灭菌保鲜
我国对肉类辐照保鲜已进行了多年的研究,但是还没有正式在商业化规模上应用。因为推广小包装冷却分割肉需要有一定的条件:①人民生活的提高,由“温饱型”向“小康型”转化,求营养、求新鲜、讲品种成为一种风尚;②超市或集中性的菜市场逐步取代分散经营的农贸摊点,使小包装分割肉的生肉销售形成网络;③人们健康意识的提高,对防治食源性疾病有一定认识,“花钱买健康,花钱买方便”成为市场主流,那么辐照小包装分割肉才能得到推广和消费者认可;④要使肉类生产商、经销商充分认识到辐照处理的优越性,当然要使他们有利可图,方能有兴趣关注和推广应用这一新技术。
畜禽产品因其具有很高的营养价值和经济价值,已成为人类重要的膳食来源。畜禽产品在生产、加工、流通和消费过程中极易被微生物污染,受致病菌侵害,导致产品的腐败。食用不洁的畜禽制品导致一些严重的食源性疾病(如口蹄疫、禽流感等),从而对公共食物安全带来严重威胁。因此,采用各种先进技术措施保证畜禽产品的卫生安全,已成为现代食品加工技术的重要组成部分。研究表明辐照处理在控制肉类食品的微生物腐败,杀灭病原微生物和寄生虫方面具有明显的技术优势。比利时、巴西、中国、法国、墨西哥、南非、南斯拉夫、乌克兰、印度尼西亚、俄罗斯、荷兰、泰国和美国等国已批准肉类食品的辐照。美国食品和药物管理局(FDA)和美国农业部(USDA)分别于1997年和1999年批准了红肉的辐照,使美国成为全球肉类辐照商业化发展最快的国家,并推动了其他国家肉类辐照的商业化进程。
利用辐照处理能够保证畜禽肉产品的卫生安全性,在畜禽产品的辐照加工中,采用中等剂量辐照处理,能够破坏污染微生物,杀灭病原菌,延长食品的货架期,保证产品的卫生安全。畜禽食品中的寄生虫和各类害虫,可采用低剂量辐照进行控制。高剂量辐照可使畜禽肉类食品在没有冷藏的条件下,实现长时间甚至无限期的保存。有时采用高剂量辐照是为满足一些特殊群体对食物的需要。为了实现畜禽产品更好的保藏效果,辐照处理可以与其他储藏方法如冷藏或冷冻相结合,以延长产品的货架期和保持产品的品质。
肉产品在宰杀、分割、剔骨、包装过程中可能染上致病类腐败性微生物,其中常见的是假单胞菌属、无色杆菌属、黄杆菌属、微球菌属和霉菌之类。这些腐败菌在常温下繁殖极快,在5℃条件下也能繁殖,若其数量达到107个/克以上时肉产品就出现腐败臭味。在市场流通中,大多数生肉在冷藏条件下储存以延长其市场寿命,但即使是使用最好的处理方法并且冷藏,耐冷的微生物也会继续生长,其数量不断增加,最终同样会导致产品的腐败。同样,在加工和生产过程中也会出现不同程度的细菌污染,如果不加以控制,这些细菌将在数量上不断增加,最终导致肉产品腐败。研究表明,使用足够的辐照剂量杀死所有的细菌以防止肉类的腐败不仅在经济上是不可行的,同时在保持肉产品的品质风味上也是不合适的,因此,畜禽肉通常采用选择性辐照杀菌或针对性辐照杀菌。
控制新鲜肉类产品中的微生物和病原菌的方法包括减少或消灭食品中的微生物、降低或减缓微生物的生长发育等途径。肉类制品进行电离辐照处理后,细菌群体的生长受到抑制,细菌群体就会显著降低,其数量就不足以引致产品的腐败。由于在进行中等剂量的辐照时常常与冷藏相结合,使用的剂量不大,在感官上发生的变化很小或难以检出,特别是味道不会出现严重的问题。采用化学防腐、腌制、干制等方法可以在一定程度上延长新鲜肉类的保存期,但会出现有化学残留、改变肉类的品质等问题,而辐照技术却有其独特的优势,特别是在与其他方法结合使用时,效果更为明显。一般来说3 kGy以上的剂量能够保证辐照肉类的卫生安全,延长肉类货架期的剂量范围通常为1~2.5 kGy,在通常条件下应尽可能应用低辐照剂量,过高的剂量会导致辐照异味的产生。
畜禽肉的辐照保鲜处理的质量监控和工艺要点,可以参照食品加工生产质量控制的HACCP原则。具体来讲,就是应对辐照前、辐照过程所可能出现的影响加工质量的各种危害(生物的、物理的和化学的)进行分析,对生产加工的每一过程找出关键控制点,并制定出监控限值和纠偏措施。同时整个质控过程要有完整的记录和运行方案。