分析輻照對食品中水分和蛋白質(zhì)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(guò)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(yíng)養成分到底有多大的影響。其實(shí),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(lèi)食品中,輻照導致的大多數其它組分的化學(xué)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(chǎn)物相互作用而產(chǎn)生的結果。輻照純水后,水的輻解中間產(chǎn)物主要有:水合電子e -aq 、H 原子、OH 自由基、HO2自由基和過(guò)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(guò)氧化氫是既具有氧化性又具有還原性的。這些活性物質(zhì)的"間接"效應或"次級"效應導致食品其它化學(xué)組分的進(jìn)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(zhì)反應時(shí),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(chǎn)物是食品中最重要最活躍的因素。

輻照對蛋白質(zhì)的影響

輻照后蛋白質(zhì)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(zhì)由于它的多級結構而具有獨特的性質(zhì),對低劑量輻照表現不敏感。

如果輻照的樣品是純蛋白質(zhì)的固體,輻照過(guò)程就不會(huì )產(chǎn)生自由基,也不會(huì )引起蛋白質(zhì)分解;如果輻照的樣品是蛋白質(zhì)的水溶液或者是含有蛋白質(zhì)的混合物,由于在輻照過(guò)程中產(chǎn)生水或混合物中某種物質(zhì)的自由基,引起蛋白質(zhì)分解,產(chǎn)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(huì )產(chǎn)生一些揮發(fā)性的物質(zhì)諸如硫醇和硫烷。因此,輻照電離能可以使蛋白質(zhì)的末端氨基酸脫氨基和脫羧基,也可以使蛋白質(zhì)的肽鏈斷裂,這些反應就導致酰胺類(lèi)物質(zhì)和相應的酸或酮類(lèi)化合物的產(chǎn)生。

如果輻照的樣品是蛋白質(zhì)水溶液,首先會(huì )激發(fā)水合電子和羥基自由基的產(chǎn)生,然后會(huì )導致肽鏈斷裂或者使自由基遷移到易激發(fā)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(lài)氨酸。輻照作用下,蛋白質(zhì)的氫鍵和二硫鍵容易斷裂,導致蛋白質(zhì)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(zhì)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(fā)生了變化。尤其在輻照球蛋白的過(guò)程中,分子間會(huì )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(xué)物質(zhì)而言,而食品中除蛋白質(zhì)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?？傊?蛋白質(zhì)經(jīng)輻照后, 可以通過(guò)間接作用( e -aq 、H•、OH•) 和直接作用而發(fā)生變化。這種變化可作為用來(lái)衡量輻照對食品中營(yíng)養成份變化的指標。因為蛋白質(zhì)產(chǎn)生的輻解產(chǎn)物在數量上是非常小的,可以完全證明輻照沒(méi)有明顯減少蛋白質(zhì)的營(yíng)養價(jià)值。

大量的輻照實(shí)驗也表明 ,其氨基酸的種類(lèi)、含量均無(wú)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(zhì)的結構和功能都發(fā)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(guò)程的發(fā)生。