分析辐照对食品中水分和蛋白质影响

公众在心理上难以接受辐照食品,原因之一是他们担心或者认为辐照过的食品具有放射性;原因之二是不清楚食品辐照对食品的营养成分到底有多大的影响。其实,这些担心是由于对辐照食品了解甚少造成的。

辐照对水分的影响

水分广泛存在于各类食品中,辐照导致的大多数其它组分的化学变化,很大程度上都是这些组分与水辐解的离子和自由基产物相互作用而产生的结果。辐照纯水后,水的辐解中间产物主要有:水合电子e -aq 、H 原子、OH 自由基、HO2自由基和过氧化氢。具有氧化性的是OH 自由基和HO2 自由基,具有还原性的是水合电子e -aq和H 原子,过氧化氢是既具有氧化性又具有还原性的。这些活性物质的"间接"效应或"次级"效应导致食品其它化学组分的进一步变化。如水

合电子e -aq作为强还原剂,可以很快与大部分芳香族化合物、羧酸、醛、酮、硫代化合物以及二硫化合物反应,与氨基酸和糖反应较慢。e -aq跟蛋白质反应时,很容易加成到组氨酸、半胱氨酸和胱氨酸等组成上。e -aq 还可以与食品中的较少的组分如维生素、色素等起反应。所以,水分辐照后的辐解产物是食品中最重要最活跃的因素。

辐照对蛋白质的影响

辐照后蛋白质的变化取决于辐照剂量、温度、pH 值、氧气、水的含量和食品的复杂体系。蛋白质由于它的多级结构而具有独特的性质,对低剂量辐照表现不敏感。

如果辐照的样品是纯蛋白质的固体,辐照过程就不会产生自由基,也不会引起蛋白质分解;如果辐照的样品是蛋白质的水溶液或者是含有蛋白质的混合物,由于在辐照过程中产生水或混合物中某种物质的自由基,引起蛋白质分解,产生了氨基酸。

如果辐照含硫的氨基酸如甲硫氨酸、胱氨酸和半胱氨酸,就会产生一些挥发性的物质诸如硫醇和硫烷。因此,辐照电离能可以使蛋白质的末端氨基酸脱氨基和脱羧基,也可以使蛋白质的肽链断裂,这些反应就导致酰胺类物质和相应的酸或酮类化合物的产生。

如果辐照的样品是蛋白质水溶液,首先会激发水合电子和羟基自由基的产生,然后会导致肽链断裂或者使自由基迁移到易激发的氨基酸侧链上,诸如胱氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、色氨酸和赖氨酸。辐照作用下,蛋白质的氢键和二硫键容易断裂,导致蛋白质变性,空间构象破坏。一方面由于二硫键的减少或硫氢键的氧化,蛋白质分子的二级和三级结构受到破坏,另一方面由于在其它位置形成了新键,使蛋白结构发生了变化。尤其在辐照球蛋白的过程中,分子间会形成加速辐解的二硫键。

以上的这些变化都是相对于纯的化学物质而言,而食品中除蛋白质外还包含其它不同的成份,它们各自对辐照又有相互保护作用。总之,蛋白质经辐照后, 可以通过间接作用( e -aq 、H•、OH•) 和直接作用而发生变化。这种变化可作为用来衡量辐照对食品中营养成份变化的指标。因为蛋白质产生的辐解产物在数量上是非常小的,可以完全证明辐照没有明显减少蛋白质的营养价值。

大量的辐照实验也表明 ,其氨基酸的种类、含量均无明显的变化,一些氨基酸的含量还有所增加,但辐照后蛋白质的结构和功能都发生了变化,由此也引起了生物体(或生物组织) 代谢的延缓或加强,或丧失代谢机能等过程的发生。