輻照

輻射加工，是指將電子加速器（0.2MeV~10MeV）產生的電子線（β射線）或放射性同位素（Cs-137或Co-60）產生的γ射線的能量轉移給被輻照物質，電離輻射作用到被輻照的物質上，產生電離和激發，釋放出軌道電子，形成自由基，通過控制輻射條件，而使被輻照物質的物理性能和化學組成發生變化並能使其成為人們所需要的一種新的物質，或使生物體（微生物等）受到不可恢復的損失和破壞，達到人們所需要的目標。這種新的加工技術稱為輻射加工技術。比如，使高分子材料分別實現接枝、聚合、裂變或交聯，抑制或刺激生物生長，有效地殺滅害蟲、蟲卵、病菌等。

基本介紹

• 中文名：輻照
• 外文名：irradiation
• 提出者：美國
• 提出時間：1991年
• 套用學科：物理學-原子核物理學、粒子物理
• 適用領域範圍：食品,滅菌,工業,醫用,藥品

概念

安裝在禁止室內的加速器輻照裝置

輻照是利用放射性元素的輻射去改變分子結構的一種化工技術。

工業上的套用

通過輻照，使高分子材料之間的長線形大分子之間通過一定形式的化學鍵連線形成網狀結構，它可以使高分子之間的束縛力大大增強,進而增強材料的熱穩定性，阻燃性,化學穩定性，耐滴流性,強度和耐應力開裂。輻照的方式可以有多種，比如x射線，高速電子流等。套用的領域主要有建築布線、汽車用線、耐熱電子線材和軍工領域。

食品業的套用

這是一種利用放射性元素的輻射殺菌的技術，在食品行業中一度流行。雖然這種技術殺菌效果很好，但是輻射照射如果把握不好，可能會改變食物的味道。為此，國家制定了相關標準，嚴格按照此劑量進行輻照，並且要求在輻照食品包裝上要註明輻照字樣。

輻照加工

概念

這種技術有別傳統的機械加工和熱加工技術，因而被譽為人類加工技術的第三次革命，其特點是放射源釋放的射線有很強的穿透能力。可深入到物質內部進行“加工”，這種加工在常溫下進行。由於加工者是高能射線以及由它引發的高度活性中間物，而不是分子熱運動，因此，能耗低、無殘留物、無環保問題。所以是清潔的加工技術。而且其反應易於控制，加工流程簡單，適合產業化、規模化生產等。

優點

其優點概括為：

1．工藝簡單、容易控制。

2． 節約能源、加工效率高：輻照加工的能源消耗，只有熱加工和化學加工的1/40-1/200；是冷凍方法的1/20。

3．無環境污染；無化學藥物殘留；不損害加工產品的外觀品質和內在特性。

4． 加工過程中不會帶入任何雜質；可帶包裝加工，提高效率的同時無二次污染。

5．不改變加工物質的溫度，又稱為冷加工。

可以說輻射加工技術是一種高新技術，這種新技術與其他加工技術比較，有明顯的特點：

（1） 採用的技術涉及面廣，知識密集程度高，有較強的專業性質。

（2）可與國民經濟各行各業相結合，滲透性強，可充分發揮輻射加工的作用。

（3） 產值增高、附加值高、社會效益好。

（4）產業市場即廣泛又集中、潛力大、發展前景好。

（5） 一次性投資大。在建造輻照裝置、安全防護、監測系統方面往往一次投資大。

（6）盈虧平衡點高。

產業發展

輻射加工產業發展迅速，北美、歐洲的輻照加工產品套用已十分廣泛，亞洲、南美洲甚至比較落後的非洲，都相繼有不少裝置投入使用，年產值高達數千億美元。如美國九十年代中期產值已超過兩千億美元，為核電（730億美元）的3.5倍，占美國GDP的3.9%，並創造約370萬個就業崗位，是核電的9.3倍。近幾年來，輻射加工技術在配方、抗氧劑、交在線上理、性能檢測等方面的研究正向更深、更寬的方向發展，在材料科學、生命科學、生物工程、環境保護、營養學、醫療科學、電子工程、航空航天、地質、石油化工等方面已取得重要成果。因此輻射加工技術正在突破傳統的套用格局，向科技前沿和生產廣度滲透，形成許多新的套用領域。

我國輻射加工產業

我國輻射加工產業具有較好的技術基礎。近十幾年來，在改革開放大環境影響下，產業化進程發展較快，年均以20%的速度增長。然而，與已開發國家相比較，我國的輻射加工產業差距明顯，主要是產品品種少，產業規模小，許多重要產業領域尚屬空白，不適應市場需求。

根據2003年9月7～12日在美國芝加哥召開的國際第十四屆國際輻射加工年會提供的信息，認為今後5年，國際輻射加工各行業的發展機會如下表1－1：

表1－1：輻射加工各行業的發展機會

食品輻照45% 煙道氣處理7% 藥品4%

醫療保健用品滅菌 21% 聚合物改性6% 仿形部件2%

包裝材料滅菌 11% 天然植物化學功能食品5% 線纜及化妝品0

安全性

原理

隨著技術經濟的發展和物質文明的提高以及法規的不斷健全與完善，隨著人們對輻照消毒滅菌優越性認識的不斷提高，輻照加工取代化學加工已是全球性的大勢所趨，前景十分光明。以食品輻照為例，食品輻照技術的開發始於20世紀40年代，世界各國眾多專家、學者在輻射工藝學、輻射化學、輻射生物學、微生物學、營養學和毒理學等方面都開展了大量的研究實驗工作，有關輻照食品的安全性研究成果報告達數千篇。食品輻照是一種物理加工過程，屬於冷加工，低能耗，不需添加化學藥物，不存在藥物殘留問題，能保持食品原有的色、香、味，這對風味食品以及不適於高溫滅菌的食品尤為重要。聯合國糧農組織、國際原子能機構和世界衛生組織共同資助，在1963年成立了“輻照食品安全性聯合專家委員會”，該委員會從1963年至1980年先後多次召開會議，根據多年來的研究成果、實驗積累的依據，於1980年正式向全世界提出：“任何食物受到10KGy以下照射量的輻照，都不會因輻照引起毒性危害。因此，用輻照方法處理的食物是衛生安全的，不再需要進行毒理學方面的檢驗，同時在營養學和微生物學上也是安全的。1997年，該委員會高劑量研究小組宣告超過10KGy高劑量輻射也是安全的。這些結論極大地推動了世界各國輻照產業的發展，現已為國際上接受。

試驗

中國也早在1958年就進行了輻照土豆的人體實驗，後在國家科委和衛生部的組織領導下，“五五”期間進行了多項動物實驗，包括終生和傳代實驗；“六五”期間進行了四百餘人的人體試食實驗，並制定了七項輻照食品衛生標準；“八五”期間，又在前者工作基礎上進行了：（1）輻照食品類別標準的制定（糧食類、果蔬類、熟肉類、冷凍畜禽類、乾果果脯、調味品味）；（2）輻照食品鑑別方法的研究。1997年6月正式頒布了六大類七大項輻照食品的國家標準。即：

《輻照熟畜禽肉類衛生標準》GB14891.1-1997

《輻照乾果、果脯類衛生標準》GB14891.3-1997

《輻照香辛料類衛生標準》GB14891.4-1997

《輻照新鮮水果、蔬菜類衛生標準》GB14891.5-1997

《輻照冷凍包裝畜禽肉類衛生標準》GB14891.7-1997

《輻照豆類、穀類及其製品衛生標準》GB14891.8-1997

輻照衛生標準的制訂，將使食品輻照走上健康發展的道路，它對保護人們身體健康和環境不受污染，對提高產品的質量和市場競爭力有重大意義。

90年代以來，尤其是西方已開發國家，如美國受食源性疾病的困擾使消費者對食品輻照的作用越來越認識深刻。食品的安全性和植物檢疫的衛生措施是當今世界必須解決的問題，我國已經加入世貿組織，食品輻照是WTO認可的一項技術。因此，發展輻射加工，對促進我國與北美及歐共體各國的出口貿易，減少貿易風險有重大的現實意義。

現行國標

GB 14891.2-1994 輻照花粉衛生標準

GB 14891.6-1994 輻照豬肉衛生標準

GB 14891.1-1997 輻照熟畜禽肉類衛生標準

GB 14891.3-1997 輻照乾果果脯類衛生標準

GB 14891.5-1997 輻照新鮮水果、蔬菜類衛生標準

GB/T 5137.3-2002 汽車安全玻璃試驗方法第3部分:耐輻照高溫潮濕燃燒和耐模擬氣候試驗

GB 16334-1996 γ輻照裝置食品加工實用劑量學導則

GB 14891.4-1997 輻照香辛料類衛生標準

GB 14891.7-1997 輻照冷凍包裝畜禽肉類衛生標準

GB 14891.8-1997 輻照豆類、穀類及其製品衛生標準

GB 17279-1998 水池貯源型γ輻照裝置設計安全準則

GB/T 17683.1-1999 太陽能在地面不同接收條件下的太陽光譜輻照度標準第1部分:大氣質量1.5的法向直接日射輻照度和半球向日射輻照度

GB/T 18524-2001 食品輻照通用技術要求

GB/T 18525.1-2001 豆類輻照殺蟲工藝

GB/T 18525.2-2001 穀類製品輻照殺蟲工藝

GB/T 18525.3-2001 紅棗輻照殺蟲工藝

GB/T 18525.4-2001 枸杞乾葡萄乾輻照殺蟲工藝

GB/T 18525.5-2001 乾香菇輻照殺蟲防霉工藝

GB/T 18525.6-2001 桂園乾輻照殺蟲防霉工藝

GB/T 18525.7-2001 空心蓮輻照殺蟲工藝

GB/T 18526.1-2001 速溶茶輻照殺菌工藝

GB/T 18526.2-2001 花粉輻照殺菌工藝

GB/T 18526.3-2001 脫水蔬菜輻照殺菌工藝

GB/T 18526.4-2001 香料和調味品輻照殺菌工藝

GB/T 18526.5-2001 熟畜禽肉類輻照殺菌工藝

GB/T 18526.6-2001 糟制肉食品輻照殺菌工藝

GB/T 18526.7-2001 冷卻包裝分割豬肉輻照殺菌工藝

GB/T 18527.1-2001 蘋果輻照保鮮工藝

GB/T 18527.2-2001 大蒜輻照抑制發芽工藝

GB/T 15972.54-2008 光纖試驗方法規範第54部分：環境性能的測量方法和試驗程式伽瑪輻照

GB/T 21659-2008 植物檢疫措施準則輻照處理

GB/T 21926-2008 輻照含脂食品中2-十二烷基環丁酮測定氣相色譜/質譜法

GB/T 15447-2008 X、γ射線和電子束輻照不同材料吸收劑量的換算方法

GB 17568-2008 γ輻照裝置設計建造和使用規範

GB/T 22545-2008 寵物乾糧食品輻照殺菌技術規範

GB/T 6495.3-1996 光伏器件第3部分:地面用光伏器件的測量原理及標準光譜輻照度數據

GB/T 6495.4-1996 晶體矽光伏器件的I-V實測特性的溫度和輻照度修正方法

GB/T 23748-2009 輻照食品的鑑定DNA彗星試驗法篩選法

GB 10252-2009 γ輻照裝置的輻射防護與安全規範

GB/T 26168.2-2010 電氣絕緣材料確定電離輻射的影響第2部分：輻照和試驗程式

輻照套用

輻射加工有著廣泛的套用,它能與國民經濟中的各行各業相結合，形成新產業或形成新的經濟成長點。把輻射加工套用歸納起來有許多方面。目前已經產業化和商業化套用的領域有：食品輻照保藏、醫療用品輻射滅菌消毒、輻射化工、三廢治理等。

食品輻照保藏領域

目前，消毒滅菌方法有很多，如：熱力消毒法、化學藥劑（包括液體和氣體消毒劑）消毒法、紫外線消毒法、微波消毒法、超音波消毒法、電離輻射滅菌法等，其中主要有以下三種：

①、高溫高壓（壓力蒸氣滅菌法）法

②、 氣體熏蒸（環氧乙烷）法

③、電離輻射（γ射線及電子束）滅菌法。

經輻照處理過的食品

高溫高壓法是最早的滅菌方法，它的主要缺點是：滅菌不徹底；不適用於那些對熱敏感的材料（如塑膠製品、一些橡膠製品等）；這種方法還要消耗大量的能源；它不能連續作業，無法大批量生產。這是一種原始的、落後的方法。

氣體熏蒸方法是用化學物質的氣體，對被滅菌物品進行熏蒸，主要使用的化學物質是環氧乙烷、溴甲烷等。比起前一種方法它有了較大進步：它能較大批量生產，滅菌較徹底。但是，這種方法的缺點有很多：工藝參數多、控制較難；不能連續生產；包裝材料必須是能透氣的（又不能透菌）；被滅菌的產品中有壓緊而不能滲進氣體的地方將會有微生物殘留；在產品中有化學物質殘留等。特別值得指出的是，這些化學物質是強致癌物質，儘管對殘留量有明確的限值，但畢竟還是有殘留，對人類健康造成威脅。

繼前兩種方法之後，人們採用了先進的輻射滅菌的方法，使用的輻射源主要是放射性同位素鈷－60產生的γ射線及加速器產生的高能電子束或X射線。這種方法是一種環保型滅菌方法：它的滅菌工藝容易控制（只需要控制輻照劑量）；滅菌徹底、不存在熱對流和氣體擴散問題；因為它是在常溫下進行的，方法實用於各種對熱敏感的材料製品；可連續大規模生產；產品不會產生感生放射性且無任何污染。

“歐共體及其貿易夥伴自1991年起就明文禁止在醫療保健行業採用環氧乙烷、溴甲烷熏蒸法進行滅菌處理。根據1989年保護環境制定的《蒙特婁議定書》條款，損害臭氧層的二溴化乙烯，溴甲烷或環氧乙烷之類用於食品熏蒸和滅菌的化學物質，必須停止使用。取而代之的是無污染的鈷－60等γ射線輻照滅菌法。”（摘自《科學時報》）。

從以上的比較不難看出，輻照滅菌方法是目前最先進的滅菌方法，先進國家的大部分醫療衛生用品都是用這種方法滅菌。用輻照滅菌方法取代其它滅菌方法已是人們的共識，環氧乙烷氣體熏蒸滅菌法被淘汰已是不可逆轉的潮流。

事實上輻照食品正逐步進入尋常百姓家，如脫水蔬菜、速食麵調料及真空包裝的熟肉製品、保健飲料、土特產品等。1998年6月1日起我國市場上所有出售的輻照食品必須貼上輻照食品標識後，也逐漸被消費者所認識、接受。

輻照食品是採用放射性60Co的γ射線、X射線或高能電子束等穿過食物機體，使其中的水分和各種營養物質發生電離作用後，破壞細胞內的DNA分子（細胞質的損傷和生物膜的破壞也是其中的重要過程），從而抑制蔬菜的發芽和生根。輻照後的糧食3年內不會生蟲、霉變；大蒜、土豆、洋蔥經過輻照後能延長保存期6～12個月。

肉禽類食品經過輻照處理，可全部消滅黴菌、大腸桿菌等腐敗性和致病性微生物，從而大大延長了它們的保質期。開發輻照肉品，有利於增強我國肉類產品在國際市場的競爭實力。近年來我國肉類產量持續增長，如1995年我國畜肉類產量達到4966萬噸，占世界總產量20%，成為世界第一；但出口卻沒有同步增加，主要品種的出口量甚至下降，其中一個重要原因是相關肉製品衛生標準達不到歐美已開發國家和地區的進口要求。蒙特婁公約規定，已開發國家將在2005年前、開發中國家將在2015年前徹底禁止使用傳統製冷劑溴甲烷。這對我國通過冷凍冷藏來保存肉類的傳統方法提出了挑戰，卻為輻照肉品市場的發展提供了機遇。例如，流通在各大超市裡面的定量小包裝鮮肉產品，一般包裝下2～4℃時鮮肉的保質期是2天，即使是採用真空包裝或真空－充氣包裝，其保質期也只是5～7天，而如果採用真空包裝或真空－充氣包裝再利用低劑量輻照處理，在2～4℃下保質期為30天，且經過輻照處理的鮮肉已經有效地殺滅了各類寄生蟲和致病菌，大大有利於各類食源性疾病的預防。

滅菌消毒領域

醫療產品輻照消毒的套用：輻照消毒有滅菌徹底,無污染，無殘留,價格便宜，節省能源,操作方便，可在常溫下滅菌消毒等優點.已發展成為一種不可代替的新技術,形成了一定的產業規模，特別在國際上幾乎全部廢止化學消毒滅菌的辦法後。其套用具有不可替代的意義。我國有13億人口，31萬個醫療衛生機構，縣級以上的醫療機構約有1.5萬個，是全球醫療器械十大新興市場之一，已成為除日本以外亞洲最大的市場。2000年，我國的醫療器材市場容量達227億元，平均年增長率15%，占世界份額的3%，其中有相當一部分產品出口，對輻照滅菌有大量的需求。我國醫療器材目前主要還是採用ETO法滅菌，隨著蒙特爾國際環保公約的生效，生產企業已在逐步淘汰ETO法，轉而採用輻射滅菌法，所以說，一次性使用醫療器材的輻射滅菌有很大的潛在市場。

工業領域－輻射化工

輻射化工產品是輻射加工技術發展最快的領域。輻射化工是用電離輻射作用於物質產生的化學變化(化合、 分解、交聯、聚合、接枝、固化、降解等) 來實現材料改性的一種新的加工方法。它與常規加工技術(熱加工、光加工、 化學加工等) 比較，主要特點是： 無須添加引發劑或催化劑，能在常溫基至低溫下進行反應， 可合成或製備用常法難以獲得的高性能特殊材料。

輻射化工產品附加值高，套用面廣，涉及通信電子、電力交通、石油化工、航空航天等諸多國民經濟重要領域，在同輻技術產業中占有十分重要的地位。 近十幾年來,隨著世界範圍產業結構的升級和環保意識的增強，輻射化工作為一種高效、節能、無污染、易控制的綠色化工產業受到世界的普遍重視，顯示出旺盛的生命力。由於它工藝過程簡單，易操作,產品質量好，效益好,所以它以很高的速度迅速產業化。輻射化工主要是使多相高分子聚合物經γ射線輻照引發聚合而生產化工產品類。表4比較詳細的列出其套用。在這個領域中，已有許多產品,已經形成規模生產，例如熱收縮材料方面,已套用到電力和各種部門。

在其他方面套用

①、在農業上：用輻射的辦法誘發人為的突變稱為突變育種，即利用突變改良品種。也就是從中選出有用的形質，可直接作為品種利用，或作為交配的母本材料。其目的是提高產量和使用品種早熟。這些方面已獲得可喜的成果。

②、 動物用配合飼料的殺菌：很早之前在外飼料添加物就有30多個品種被指定為輻射處理的對象。用輻射加工技術處理無菌飼料方面得到相當的發展，其套用前景非常可觀。實驗證明用高劑量照射蛋白質和胺基酸幾乎不引起營養學方面的變化，對維生素類的輻射分解，除了維生素A和E外，其他不存在問題。維生素A和E的分解程度和加熱處理相差不多，特別是實驗物用飼料中絕大部分都採用輻射加工處理。中國飼料行業的龍頭企業如湖南屈原正虹科技集團以及正大集團等均可以考慮引進此技術和項目以套用在飼料生產及肉製品保鮮領域。

③、輻射加工處理澱粉：輻射處理澱粉已受到廣泛的重視，並把它用作水產煉製品的副料，嬰幼兒食品，病人食品，乾燥肉汁的填充劑。總之用輻射處理澱粉的目的是作為工業原料的改質，作為食品材料的殺菌和加工適應性的改良。

④、 固定化酶的輻射加工處理：酶是對生物物體具有催化作用的蛋白質，因為易溶於水，所以只能使用一次，反應完了酶的活性有殘留，但對酶來說是不可回收的，加熱凝固沉澱後只有取出扔掉。像這樣酶的使用方法從節省資源角度來看是不經濟的。如果酶能固化參與綜合反應就能進行酶反應的自動化和連續化，這種絡合是在60Coγ射線照射下產生。例如日本川山島等於1975年將丙烯醯胺等的單體和酶的混合液一起放在乾冰丙酮上進行凍結，在不置換氮的前提下，用60Coγ射線以每小時1-9Gy的劑量照射5-10分種，使之結合，解凍以後，能夠製造出海綿膜結構或念珠狀的固定化酶。

⑤、皮革的消毒，滅菌，防腐：特別對那引起新鮮的，剛剝離下來的皮革有著特殊的效果。例如剛剛剝下來的牛皮。羊皮可通過輻射加工處理，可使其不變質，不變味，可使其保持很長一段時間不會腐爛。

⑥、 牧草：牛羊食用的牧草有許多微生物和病菌，為了保證牛群、羊群的健康繁殖，已在食用輻射加工處理後的牧草，進行飼養。特別這些牧草出口時都要經過輻射加工處理。

⑦、在其他方面套用還很多，例如商品養護，花卉保鮮等。

由以上可以看出，輻照技術套用的領域非常廣泛。事實證明輻射加工技術是一項正在向產業化，商業化前進的高新技術，也說明輻射加工技術是極富生命力的事業。

輻照裝置

目前輻照裝置有兩種：一種是伽瑪射線輻照裝置，一種是電子加速器輻照裝置（分為X線輻照裝置和電子線輻照裝置，主要是電子線輻照裝置）

γ射線輻照裝置