紫外線照射

紫外線照射 圖片來自知乎

紫外線照射是太陽輻射的部分，紫外線 （英文名稱：ultraviolet ray;UVR）：來自太陽輻射的一部分，它由紫外光譜區的三個不同波段組成，從短波的紫外線C到長波的紫外線A。

目錄

基本介紹

紫外線是電磁波譜中波長從0.01-0.40微米（可見光紫端到X射線間）輻射的總稱，不能引起人們的視覺。

1801年德國物理學家里特發現在日光光譜的紫端外側一段能夠使含有溴化銀的照相底片感光，因而發現了紫外線的存在。

研究進展

紫外線(Ultraviolet，UV)是電磁波譜中波長從10～400nm輻射的總稱。依據紫外線自身波長的不同，可將紫外線分為長波紫外線(315～400nm，UV－A)、中波紫外線(280～315nm，UV－B)、短波紫外線(200～280nm，UV－C) 和真空紫外線(100～200nm)。短波紫外線屬於可殺菌波段範圍，能殺死細菌和病毒。UV － C( 尤其是波長254 nm)能穿透微生物的細胞膜，引起同一DNA鏈中相鄰的胸腺嘧啶和胞嘧啶之間發生交聯，導致DNA翻譯和複製受阻，危害細胞的功能，最終導致細胞死亡。它能通過殺滅表面微生物、刺激產生非生物脅迫效應等作用改善食品的保鮮品質。UV － C處理能夠誘導新鮮農產品提高抗病性，產生功能成分，延緩成熟衰老，抑制病原微生物的生長繁殖。如用254nm的UV－C處理馬鈴薯，能減少貯藏過程中鐮刀菌(Fusarium solani) 引起的干腐病，而且不影響馬鈴薯中澱粉的含量和成分。美國已研製出適用於果蔬采後處理與加工的UV－C處理設備，經在蘋果采後處理中應用，效果很好。

在我國，該項技術雖然還沒有開發用於商業，但其應用於果蔬商品化處理的前景非常好。而且UV－C處理具有操作簡單，投資小，無化學試劑殘留等優點，因而成為近年來保鮮領域的研究熱點。

紫外線在果蔬采後保鮮方面的研究

果蔬是人們生活中必不可少的一部分。但因為地域和時間的阻礙，有很多都腐爛在運輸途中和貯藏期間，每年因此造成的損失也不可想象。美國等發達國家約30%的采後果蔬因腐爛而損失，我國由於采後處理能力及冷藏設施不足，采後腐爛更加嚴重，所以一種合適高效的果蔬保鮮技術對我們來說很重要。目前傳統而普遍的保鮮技術有氣調和冷藏，但其成本比較高，效果也有一定的限制。這幾年，紫外線照射作為一種新型保鮮技術出現在人們的視野，一些學者和研究人員也進行了相關實驗並取得了相應的研究成果。經過紫外線處理後的水果可以降低水果的發病率同時可以提高果蔬的品質。如汪開治用UV－C照射成熟芒果10 min，增加了芒果皮組織中多胺含量，起到了防止芒果腐爛的效果。

吳芳芳等報道，低劑量UV－C照射能在一定程度上降低蘋果炭疽病發病率，抑制蘋果采後炭疽病的發生。楊震峰等的研究結果顯示草莓果實在10 ℃，12d貯藏期間，3kJ/m2UV－C處理能顯著抑制草莓果實采後腐爛的發生和MDA的積累，延緩果實失重、硬度和可溶性固形物含量的降低。同時還能延緩草莓果實中抗氧化組分含量的下降，維持果實較高的營養品質。除此以外，王中元等研究結果表明: 短波紫外線處理能夠顯著推遲木薯硬度的下降和色澤的轉變，保持果實的貯藏品質，推遲果實的成熟軟化過程。

蔣紫洮等報道: 紫外處理能夠減慢龍眼失重率和相對電導率的上升，保持龍眼的貯藏品質，推遲龍眼的成熟軟化過程。紫外線對蔬菜以及菌類的保鮮具有一定的效果。陸健東等的研究表明UV－C3kJ/m2處理劑量的輻照能夠顯著抑制杏鮑菇的失重，抑制杏鮑菇的脂質過氧化，降低MDA在貯藏期間的積累，並能使杏鮑菇抗氧化物活性維持在相對較高的水平。

UV－C處理對水果和蔬菜會有一定的保鮮作用，當然同時對於不同品種的果蔬，UV－C處理的效果也不盡相同，故在對不同種類的果蔬應有相對應的UV－C處理工藝，也是需要進一步研究的領域。

紫外線在鮮切果蔬保鮮方面的研究

鮮切果蔬又稱微加工果蔬、輕(淺) 度加工果蔬、切割果蔬、半加工果蔬、調理果蔬等，因其新鮮、健康、衛生、方便等特點使其在果蔬加工業中占據了越來越重要的地位，特別在大多數發達國家，鮮切果蔬產品的需求量日益增加，已成為銷售增長最快的零售食品之一。但由於果蔬經切割後極易發生組織褐變、營養成分損失、微生物侵染等不良現象，造成很大的損失和浪費。因此，保持品質、延長保鮮期是鮮切果蔬加工工藝的關鍵。

目前我國常用的保鮮技術主要有氣調、可食膜的應用、冷藏和防腐劑的使用等。這些傳統的保鮮技術通常一次性投資大、耗時長，而且有一些保鮮手段還會使果蔬表面存在化學殘留物，危害人類健康。相比於傳統保鮮技術，紫外輻照保鮮是一種物理保鮮方法，不添加任何化學試劑，無任何殘留物。紫外輻照只能穿透果蔬的表面組織，破壞果蔬中殘留的細菌、病毒等微生物的DNA，從而達到延長果蔬保鮮時間的作用。紫外線照射處理能抑制微生物的生長，提高鮮切果蔬的貨架期。

Allende等研究結果表明4.74和8.14kJ/m2劑量的UV－C能夠大量減少切分生菜的微生物數量( 總菌落數、乳酸菌、酵母) ，而且不影響品質。Lamikanra等研究表明UV－C處理切分甜瓜能誘導過敏保衛反應，導致抗壞血酸、過氧化物酶的積累，降低酯酶活性，減少呼吸，延緩硬度下降，提高貨架期。Francisco等的研究表明，UV－C處理可抑制鮮切西瓜上微生物的生長，並顯著增強其抗氧化能力。耿亞娟等的研究表明，用不同劑量的紫外照射處理，對於鮮切蘋果的貯藏期營養品質影響不同。20W的紫外燈照射15min，有利於保持鮮切蘋果貯藏期內良好的營養品質。

紫外聯合傳統保鮮技術

保鮮一直是人們生活中比較熱門的話題，也一直與我們息息相關。隨着科學與技術的發展，保鮮技術也越來越先進，但還是阻擋不了活體腐爛衰老的腳步，所以我們也一直在這條道路上不斷前進。目前人們已經廣泛使用的技術主要有: 機械製冷貯藏保鮮技術，氣調貯藏保鮮技術，傳統窖藏保鮮技術以及保鮮劑、塗膜保鮮技術等。

柯范生等將氣調包裝(MAP) 保鮮與紫外相結合延長了施氏鱘魚片的保鮮期。除此以外，王娟等的研究結果表明: 塗膜及紫外線處理可較好地保持鮮切木瓜的色澤，抑制褐變，保持較高的可溶性固形物含量，減少貯藏過程中的水分損失，抑制黴菌、酵母菌和細菌的增長。複合塗膜配方與紫外線處理可使貨架期至少達到6天，為鮮切木瓜保鮮提供技術參考。傳統與紫外線相結合的保鮮技術為保鮮提供了參考，至於能不能廣泛應用需要進一步的探究與驗證。

安全與展望

目前紫外線處理過的食品被普遍認為是安全的。美國食品和藥物管理局(FDA) 和美國農業部(USDA) 認定UV是安全的。2000年，FDA批准UV－C可以用於果汁的巴氏殺菌，2002年批准UV－C可用於食品表面消毒。FDA頒布了21CFR179.41法規，批准脈衝UV－C在食品生產、加工及處理過程中的使用。加拿大進行了UV－C處理蘋果汁的安全性評估。認為處理過的果汁不存在人類安全性問題。

歐洲已經將UV－C用於食品工業中的水和空氣消毒中。紫外線保鮮技術作為一種物理保鮮技術沒有化學保鮮的弊端，無污染，無殘留，深受人們的喜愛。而且其成本相對於其他保鮮技術來說有很大的優勢，所以紫外線保鮮將逐漸擴大其覆蓋範圍，成為一種主流。日後還要針對與不同果蔬的需求研究不同的照射條件，或者將紫外線保鮮應用到更多的領域，又或者與其他保鮮技術相結合，創造出更多操作簡便又實用高效的保鮮方法，為保鮮領域開闢一條新的道路。

紫外線的危害

為什麼紫外線照射細胞核會使細胞失去活性？

人們知道，紫外線直接照射皮膚，除有殺菌作用外，還具有調整和改善神經、內分泌、消化、循環、呼吸、血液、免疫系統以及促進維生素D生成的功能。但是，近年來人們逐漸認識到，過量的紫外線引起光化學反應，可使人體機能發生一系列變化，尤其是對人體的皮膚、眼睛以及免疫系統等造成危害。近年來，在美國、加拿大、澳大利亞等國及我國一些城市，已開始發布紫外線指數預報，以提醒公眾採取相應的防護措施。日前，世界衛生組織的專家們呼籲從事戶外活動的人們要避免長時間在日光下曝曬，到海濱和區度假的尤其要注意保護皮膚。

紫外線對人體的皮膚和眼睛的影響最為明顯。皮膚對紫外線的吸收與其波長有關。波長越短，透入皮膚的深度越小，照射後黑色素沉着較弱;波長越長，透入皮膚的深度越大，照射後黑色素沉着較強。由於受光化學反應的作用，能級較高的光子流能引起細胞內的核蛋白和一些酶的變性。因此，被紫外線照射後，需經過6—8小時的潛伏期後才發生細胞的改變並出現症狀，包括皮膚干痛、表皮皺縮，甚至起泡脫落。因紫外線對組織的穿透力很弱，皮膚下的深層組織較少受傷。但嚴重的紫外線，可引起人體疲乏、低熱、嗜睡等全身反應。有些人的皮膚由於對紫外線過敏，光照後發生日光性皮炎（又稱曬傷），暴露區皮膚瘙癢、刺痛、皮膚脫屑，還可能潰破結痂。實際觀測表明，在海拔3500米的高原地區（紫外線通常為平原地區的3—4倍），裸露皮膚在中午前後紫外線照射下，持續20—40分鐘，皮膚有灼痛感且脫皮;持續40—80分鐘，皮膚會起丘疹狀水泡並導致各種病變。

長期、多次的曝曬，可造成皮膚和粘膜的日光性角化症（光照性角化症），表現在暴露部位（如額部、頰部、鼻尖、唇、眼瞼、結膜）出現單個和多個平頂形角化層增厚。據醫學分析，這是一種癌前期變化。研究表明，紫外線能引起細胞核內脫氧核糖核酸（DNA）的損傷，由於機體內在的缺陷，使細胞不能對損傷的DNA進行修復，從而發生對變異DNA的複製，若機體的免疫系統不能及時排斥，清除這種變異的細胞，即機體免疫監視功能有缺陷，這種變異DNA的細胞將發生增殖，最終導致腫瘤的形成。因此，紫外線是皮膚的一個重要致癌因素。

防止紫外線照射給人體造成的皮膚傷害，主要是防止紫外線UVB的照射；而防止UVA紫外線，則是為了避免皮膚曬黑。在歐美，人們認為皮膚黝黑是健美的象徵，所以反而在化妝品中要添加曬黑劑，而不考慮對長波紫外線的防護。近年來這種觀點已有改變，由於認識到長波紫外線對人體可能產生的長期的嚴重損害，所以人們開始加強對長波紫外線的防護。