熱釋光法測定輻照食品的研究

1、 熱釋光（TL）法檢測輻照食品研究 陸地 杜世振 （煙臺(tái)出入境檢驗(yàn)檢疫局， 山東 煙臺(tái) 264000) 摘 要：本文以黑胡椒、辣椒面、桂皮、干香菇、茶葉、脫水小蔥為例，研究了輻照食品的硅酸鹽礦物質(zhì)分離方法和熱釋光（TL）檢測方法。 關(guān)鍵詞：輻照食品; 熱釋光法 ; 檢測 中圖分類號(hào)： 獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： 文章編號(hào)： Study on Detection of Irradiated Food with Thermoluminescence Analysis Lu Di Du Shizhen (YanTai Entry-Exit Inspection Ouarantine Bureau,，YanTai ，

2、Shan Dong 264000) Abstract: Taken black pepper，dehydrated capsicum, cinnamon, dehydrated mushroomas,tea leaf and dehydrated shallot as examples ,this paper has studied the isolation of silicate minerals from irradiated food and Foodstuffs-Thermoluminescence detection of irradiated food .Key words: i

3、rradiated food ; thermoluminescence analysis; detectionCLC number: Document code: A Article IC: 食品輻照是第二次世界大戰(zhàn)后發(fā)展起來的一種新型食品加工和食品保藏技術(shù)。食品經(jīng)過一定劑量的電離輻射60Co-射線或137Cs-射線或電子加速器產(chǎn)生的電子束（最大能量為10 Mev）的輻照1，利用由此產(chǎn)生的物理、化學(xué)、生物以及生理學(xué)的變化進(jìn)行殺蟲、滅菌、抑制發(fā)芽和延緩成熟等。利用電離輻射殺蟲滅菌不僅節(jié)約能源，而且無化學(xué)殘留和環(huán)境污染，同時(shí)食品輻照是一種冷加工過程，受到照射的食品的溫度、外觀、形狀和內(nèi)在特性實(shí)際上

4、沒有變化。 根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織、國際原子能機(jī)構(gòu)和世界衛(wèi)生組織于1980年提出的建議，接受輻照劑量在10 kGy以下的輻照食品在毒理學(xué)、營養(yǎng)學(xué)和微生物學(xué)等方面是安全的，但是歐盟和日本對(duì)輻照處理的食品一直持嚴(yán)格和謹(jǐn)慎的態(tài)度2-3。2008年6月日本厚生勞動(dòng)省從一批我國輸日的干香菇中檢出經(jīng)過輻照處理，立即要求進(jìn)口該公司產(chǎn)品的日本進(jìn)口商實(shí)施輻照食品自主檢測，日本厚生勞動(dòng)省在對(duì)進(jìn)口調(diào)味品實(shí)施輻照食品檢測的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加強(qiáng)檢測力度，擴(kuò)大了檢測樣品范圍。因此在國內(nèi)建立完善的輻照食品檢測能力，對(duì)加強(qiáng)我國食品安全和促進(jìn)對(duì)外食品貿(mào)易具有非常大的現(xiàn)實(shí)意義。世界上主要國家和組的輻照食品法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)見表1。目前，輻照食品的

5、檢測方法主要有熱釋光（TL）法、電子自旋共振（ESR）法、DNA斷裂碎片遷移法、氣相色譜-質(zhì)譜（GS-MS）法、化學(xué)發(fā)光法，這些方法提供了鑒定食品是否經(jīng)過輻照的檢測方法，推動(dòng)了食品輻照技術(shù)的研究和發(fā)展。其中熱釋光（TL）法主要應(yīng)用于可分離出硅酸鹽礦物質(zhì)的樣品，可用該方法檢測的樣品種類最多， 應(yīng)用范圍最為廣泛，因此開展熱釋光（TL）法檢測輻照食品項(xiàng)目有比較深刻的現(xiàn)實(shí)意義。 1 材料與方法 1.1 主要材料與試劑多鎢酸鈉溶液 2 g/ml 將250 g多鎢酸鈉溶于150 ml水中；Alfa Aesar A Johnson Matthey Company(Germany)鹽酸 1 mol/L ; 氨

6、水 1 mol/L ; 丙酮 分析純; 羧甲基纖維素鈉:0.2%表1：主要國家及CAC輻照食品法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)比較Table1 rule of law for rradiated food in different countries and CAC國家或組織是否允許主要法規(guī)輻照源輻照劑量輻照范圍批準(zhǔn)輻照食品種類標(biāo)識(shí)要求國際食品法典委員會(huì)（CAC）是1.輻照食品通用標(biāo)準(zhǔn)（CODEXSTAN，1983：106，REV.2003：1）2.預(yù)包裝食品標(biāo)識(shí)的通用要求（CODEXSTAN，1985：1，REV.1999：2）3.食品輻照處理設(shè)備操作規(guī)范的推薦性國際準(zhǔn)則（CAC/RCP 1979：19，REV.1

7、983：1）放射性同位素鈷60或銫137發(fā)出的射線，電子加速器產(chǎn)生的電子束，X-射線10 kGy以下，超 過10 kGy的合理性輻照除外國際上已基本達(dá)成一致，輻照食品范圍為預(yù)包裝食品、食品原料及半成品CAC國際食品咨詢小組（ICGFI）推薦各國按照豆類、谷物及其制品，干果果脯類，熟畜禽肉類，冷凍包裝畜禽肉類、香辛料類，新鮮水果、蔬菜類及水產(chǎn)品等7類必須標(biāo)識(shí)美國是美國聯(lián)邦食品藥品與化妝品法（2004年12月31日修訂）放射性同位素鈷60或銫137發(fā)出的射線，電子加速器產(chǎn)生的電子束，X-射線通常為10 kGy以下國際上已基本達(dá)成一致，輻照食品范圍為預(yù)包裝食品、食品原料及半成品小麥及面粉，馬鈴薯，茶

8、葉，香料，干制植物調(diào)料，水果及蔬菜，鮮蛋，生熟豬肉、牛肉與禽肉等18種食品必須標(biāo)識(shí)歐盟是1.批準(zhǔn)使用輻照處理的食品及食品成分名單（12.5.2006.C 112/6.Official Journal of the European Union）2.歐洲議會(huì)指令 1999/2/EC放射性同位素鈷60或銫137發(fā)出的射線，電子加速器產(chǎn)生的電子束，X-射線10 kGy以下國際上已基本達(dá)成一致，輻照食品范圍為預(yù)包裝食品、食品原料及半成品香料、調(diào)料、蛋類、禽肉、蔬菜、水產(chǎn)品等28種商品必須標(biāo)識(shí)中國是1.輻照食品衛(wèi)生管理辦法S.衛(wèi)生部 1986年頒布，1996年修訂。2.食品標(biāo)簽通用標(biāo)準(zhǔn)S中華人民共和國標(biāo)

9、準(zhǔn)。GB7718-1994放射性同位素鈷60或銫137發(fā)出的射線，電子加速器產(chǎn)生的電子束，（未包括X-射線）10 kGy以下，并同意CAC意見國際上已基本達(dá)成一致，輻照食品范圍為預(yù)包裝食品、食品原料及半成品與CAC推薦的7類食品相同必須標(biāo)識(shí)韓國是暫時(shí)空缺放射性同位素鈷60或銫137發(fā)出的射線，電子加速器產(chǎn)生的電子束，X-射線10 kGy以下國際上已基本達(dá)成一致，輻照食品范圍為預(yù)包裝食品、食品原料及半成品干香料，混合調(diào)料、大蒜、洋蔥、茶葉、蘑菇、人參、板栗等24種食品必須標(biāo)識(shí)日本是日本食品衛(wèi)生法第11條第一款和第2款規(guī)定：日本厚生勞動(dòng)省可根據(jù)藥物事物與食品衛(wèi)生委員會(huì)的意見制定銷售食品及食品添加劑

10、的生產(chǎn)、加工、使用、制備、儲(chǔ)存等方法標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)一旦制定，食品及添加劑的生產(chǎn)、加工、銷售、儲(chǔ)藏、進(jìn)口都必須符合有關(guān)要求暫時(shí)空缺0.15kGy以下只允許輻照馬鈴薯塊莖、根及整土豆不允許對(duì)CAC推薦的食品進(jìn)行輻照處理必須標(biāo)識(shí)1.2 主要儀器與設(shè)備 熱釋光分析儀：Thermo Electron Corporation(USA) HARSHAW3500 TLD離心機(jī):湘儀離心機(jī)有限公司TDZ5-WS多管架自動(dòng)離心平衡機(jī)超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司KQ5200型超聲波清洗器樣品盤：內(nèi)徑：6 mm、高：2 mm、厚：0.2 mm，國內(nèi)特約訂做。 2 礦物質(zhì)分離2.1 稱取樣品50 g于200 ml

11、燒杯中，加入100150 ml蒸餾水，使用超聲波清洗器處理5-10 min，經(jīng)80目過濾篩過濾，粉末狀樣品或加水后成泥狀樣品易將網(wǎng)眼堵死宜采用孔徑較大的篩子過濾 。反復(fù)用蒸餾水強(qiáng)力沖洗濾渣，將濾液收集于1000 ml燒杯中，靜置濾液5-10 min，傾倒出燒杯中上層的水和大部分有機(jī)物。2.2 將燒杯中的剩余物質(zhì)轉(zhuǎn)移到15 ml心管中，加入5 ml多鎢酸鈉溶液，使用超聲波清洗器處理5-10 min,將離心管放入離心機(jī)以1000 r/min離心2 min，若離心時(shí)間過長或轉(zhuǎn)速過高則不能分離礦物質(zhì)，作者曾嘗試靜止1 h或2000 r/min離心分離礦物質(zhì)而出現(xiàn)有機(jī)物溶于多鎢酸鈉現(xiàn)象，分離礦物質(zhì)失敗。

12、離心結(jié)束后取出離心管，沿管壁小心加入5-10 ml蒸餾水，加蒸餾水后，不宜超聲或劇烈晃動(dòng)離心管，否則水和多鎢酸鈉溶液互溶，使其密度減小，導(dǎo)致不能分離處礦物質(zhì)。用移液槍移出有機(jī)物（如果有機(jī)物殘留較多可再加5 ml多鎢酸鈉溶液重復(fù)該過程），多鎢酸鈉溶液回收利用。2.3 向離心管中加入鹽酸 （1 mol/L）1 ml靜置3-5 min后加入氨水（1 mol/L）1 ml靜置1 min,移出上層液體，加入10 ml蒸餾水洗滌殘?jiān)?-3次，移出蒸餾水，用丙酮除去礦物質(zhì)表面的水至丙酮不再渾濁。在丙酮環(huán)境中用移液槍將礦物質(zhì)轉(zhuǎn)移至樣品盤（mo/mg）上，滴加一滴0.2%的羧甲基纖維素鈉，在50oC干燥箱中放置

13、16h。3 熱釋光(TL)測定3.1 第一發(fā)光曲線的測定：將裝有試樣的樣品盤放在熱釋光儀的加熱板上，N2 2 L/min條件下溫度由70oC升高到400 oC，升溫速率為6oC/sec測發(fā)光量。將測得的發(fā)光量記為Glow1(nC)，當(dāng)加熱板溫度降為70oC以下時(shí)， 測定本底熱發(fā)光，將測得的發(fā)光量記為B1(nC),熱發(fā)光測定結(jié)束后，稱量樣品盤和礦物質(zhì)重量(m1/mg)3.2 標(biāo)準(zhǔn)輻照常規(guī)的食品檢測實(shí)驗(yàn)室一般不具備對(duì)礦物質(zhì)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)輻照的條件，所以通常需要將礦物質(zhì)傳遞到具備此條件的機(jī)構(gòu)，本實(shí)驗(yàn)室委托核工業(yè)某輻照中心完成輻照。由于從原始樣品中分離出的適于進(jìn)行熱釋光分析的礦物質(zhì)的質(zhì)量通常是毫克級(jí)，所以傳

14、遞過程中必須考慮礦物質(zhì)的損失，并盡可能使損失最小化。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，依照日本厚生勞動(dòng)省關(guān)于輻照食品檢測方法的通知（食安發(fā)第0529004號(hào)），用羧甲基纖維素鈉將礦物質(zhì)固定在樣品盤中，傳遞過程中會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的樣品損失 。經(jīng)過探討，本實(shí)驗(yàn)室采用了“浸泡傳遞”的方法，即將經(jīng)第一次次退火后的礦物質(zhì)連同樣品盤一并放入1.5 ml離心管內(nèi)，然后加滿丙酮，蓋緊上蓋，確保不會(huì)泄漏。妥善包裝后，傳遞至標(biāo)準(zhǔn)輻照機(jī)構(gòu)，連同離心管一同進(jìn)行輻照，吸收劑量1 kGy，相對(duì)偏差的絕對(duì)值小于5%。輻照源通常選擇Co-60、Cs-137或電子加速器，本實(shí)驗(yàn)室委托的照射機(jī)構(gòu)采用Co-60輻照源。經(jīng)計(jì)算，如需在1個(gè)工作日內(nèi)完成輻照，同時(shí)

15、又使樣品得到吸收劑量準(zhǔn)確的輻照，輻照源活度約在200000居里級(jí)比較適合。輻照完成后，將離心管包裝后傳遞回實(shí)驗(yàn)室，整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)輻照過程中不需打開離心管，因而，礦物質(zhì)的質(zhì)量不受影響。試樣送回后，按照2.3步驟步驟收集礦物質(zhì)樣品盤，測定樣品盤和礦物質(zhì)的質(zhì)量(m2/mg)，將試樣放入50oC干燥箱中放置16 h。3.3 第二發(fā)光曲線的測定：按照第一次熱釋光測定的條件測定第二次發(fā)光曲線 。將測得的發(fā)光量記為Glow2(nC), 本底發(fā)光量記為B2(nC)。4 檢測結(jié)果判定4.1 熱釋光（TL）發(fā)光比的計(jì)算TL發(fā)光比=G1/G2G1=(Glow1-B1)/(m1-mo) (nC/mg） G2=(Glow2-

16、B2)/(m2-m0) (nC/mg)G1 /G20.1則判定樣品經(jīng)過輻照處理G1 /G2<0.1 則判定樣品未經(jīng)過輻照處理4.2 樣品的熱釋光發(fā)光曲線 圖1：黑胡椒的一次發(fā)光曲線 Glow1 圖2：黑胡椒的二次發(fā)光曲線 Glow2 Fig.1 TL curve Glow1 of black pepper Fig.2 TL curve Glow2 of black pepper 圖3：辣椒面的一次發(fā)光曲線Glow1 圖4：辣椒面的二次發(fā)光曲線Glow2 Fig.3 TL curve Glow1 of dehydrated capsicum Fig.4 TL curve Glow2 of

17、dehydrated capsicum 圖5：桂皮的一次發(fā)光曲線Glow1 圖6：桂皮的二次發(fā)光曲線Glow2Fig5 TL curve Glow1 of cinnamon Fig.6 TL curve Glow2 of cinnamon圖7：干香菇的一次發(fā)光曲線 Glow1 圖8：干香菇的二次發(fā)光曲線Glow2Fig.7 TL curve Glow1 of Fig.8 TL curve Glow2 of dehydrated mushroomasdehydrated mushroomas 圖9：茶葉的一次發(fā)光曲線Glow1 圖10：茶葉的二次發(fā)光曲線 Glow2Fig.9 TL curve

18、Glow1 of tea leaf Fig.10 TL curve Glow2 of tea leaf圖11：脫水小蔥的一次發(fā)光曲線Glow1 圖12：脫水小蔥的二次發(fā)光曲線Glow2 Fig.11 TL curve Glow1 of dehydrated shallot Fig.12 TL curve Glow2 of dehydrated shallot4.3 樣品的熱釋光分析數(shù)據(jù) 表2：不同樣品的熱釋光分析數(shù)據(jù)表Table12 The chart of data for the different samples by thermoluminescent analysis黑胡椒辣椒面桂皮

19、干香菇茶葉脫水小蔥Glow1/nC3553188624910161100894725.51B1/nC20.956.76470.03328.817.423.428D/Gy100810081003998998999Glow2/nC1194998.88467823801886884.5B2/nC14.45.4266.85186.618.245.394m1/mg74.6670.5373.979.9372.7370.49m2/mg74.4170.2473.8179.7671.7170.38m0/mg70.6669.670.2570.5770.3770.12G1/G22.81.32.91.92.70.017結(jié)果判別經(jīng)過輻照經(jīng)過輻照經(jīng)過輻照經(jīng)過輻照經(jīng)過輻照未經(jīng)輻照 （其中D表示礦物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)輻照的吸收劑量，采用硫酸亞鐵劑量計(jì)分光光度計(jì)測得。）5. 結(jié)論: 檢測結(jié)果表明