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分析輻照對食品中水分和蛋白質影響

公眾在心理上難以接受輻照食品,原因之一是他們擔心或者認為輻照過的食品具有放射性;原因之二是不清楚食品輻照對食品的營養成分到底有多大的影響。其實,這些擔心是由于對輻照食品了解甚少造成的。
輻照對水分的影響
水分廣泛存在于各類食品中,輻照導致的大多數其它組分的化學變化,很大程度上都是這些組分與水輻解的離子和自由基產物相互作用而產生的結果。輻照純水后,水的輻解中間產物主要有:水合電子e -aq 、H 原子、OH 自由基、HO2自由基和過氧化氫。具有氧化性的是OH 自由基和HO2 自由基,具有還原性的是水合電子e -aq和H 原子,過氧化氫是既具有氧化性又具有還原性的。這些活性物質的"間接"效應或"次級"效應導致食品其它化學組分的進一步變化。如水
合電子e -aq作為強還原劑,可以很快與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應,與氨基酸和糖反應較慢。e -aq跟蛋白質反應時,很容易加成到組氨酸、半胱氨酸和胱氨酸等組成上。e -aq 還可以與食品中的較少的組分如維生素、色素等起反應。所以,水分輻照后的輻解產物是食品中最重要最活躍的因素。
輻照對蛋白質的影響
輻照后蛋白質的變化取決于輻照劑量、溫度、pH 值、氧氣、水的含量和食品的復雜體系。蛋白質由于它的多級結構而具有獨特的性質,對低劑量輻照表現不敏感。
如果輻照的樣品是純蛋白質的固體,輻照過程就不會產生自由基,也不會引起蛋白質分解;如果輻照的樣品是蛋白質的水溶液或者是含有蛋白質的混合物,由于在輻照過程中產生水或混合物中某種物質的自由基,引起蛋白質分解,產生了氨基酸。
如果輻照含硫的氨基酸如甲硫氨酸、胱氨酸和半胱氨酸,就會產生一些揮發性的物質諸如硫醇和硫烷。因此,輻照電離能可以使蛋白質的末端氨基酸脫氨基和脫羧基,也可以使蛋白質的肽鏈斷裂,這些反應就導致酰胺類物質和相應的酸或酮類化合物的產生。
如果輻照的樣品是蛋白質水溶液,首先會激發水合電子和羥基自由基的產生,然后會導致肽鏈斷裂或者使自由基遷移到易激發的氨基酸側鏈上,諸如胱氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、組氨酸、色氨酸和賴氨酸。輻照作用下,蛋白質的氫鍵和二硫鍵容易斷裂,導致蛋白質變性,空間構象破壞。一方面由于二硫鍵的減少或硫氫鍵的氧化,蛋白質分子的二級和三級結構受到破壞,另一方面由于在其它位置形成了新鍵,使蛋白結構發生了變化。尤其在輻照球蛋白的過程中,分子間會形成加速輻解的二硫鍵。
以上的這些變化都是相對于純的化學物質而言,而食品中除蛋白質外還包含其它不同的成份,它們各自對輻照又有相互保護作用。總之,蛋白質經輻照后, 可以通過間接作用( e -aq 、H•、OH•) 和直接作用而發生變化。這種變化可作為用來衡量輻照對食品中營養成份變化的指標。因為蛋白質產生的輻解產物在數量上是非常小的,可以完全證明輻照沒有明顯減少蛋白質的營養價值。
大量的輻照實驗也表明 ,其氨基酸的種類、含量均無明顯的變化,一些氨基酸的含量還有所增加,但輻照后蛋白質的結構和功能都發生了變化,由此也引起了生物體(或生物組織) 代謝的延緩或加強,或喪失代謝機能等過程的發生。
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