辐照食品检测鉴定方法

发布日期:2011-11-25作者:郭桂萍 高洁湘 王匀 张文国来源:《中国食物与营养》第3期浏览次数:7855
0

摘 要:本文介绍了辐照食品常用的检测方法,对其原理、适用范围和局限性进行了综述,为辐照食品的研究和检验提供参考。

关键词:辐照食品;检测方法;适用范围;局限性

食品辐照技术可应用于所有食品,其主要目的是灭菌、杀虫和抑制植物发芽。由于辐照食品在减少食物传播疾病的发生率、降低农产品产后损耗、延长食品货架寿命等方面所显示的优越性。但人们对核辐射具有恐惧心理,不敢食用、生产或进口辐照食品;有些国家虽允许本国辐照产品输出,却禁止别国辐照产品进入。为了贸易公平,维护消费者的知情权,海关和商检部门有必要对进口商品作辐照检测。

辐照食品检测是利用电离辐射与食品相互作用产生的物理、化学和生物的可检测性而建立的鉴定辐照食品的检测方法。国际食品法典委员会(CAC)相继批准了欧盟提出的"辐照食品鉴定方法"的国际标准,这些方法提供了鉴定食品是否已被辐照和测定辐照食品吸收剂量的方法,而且强化了有关辐照食品的国家法规,提高了消费者对辐照食品的信任度,推动了国际贸易和辐照食品商业化。

目前,我国对辐照食品的检测正在研究中,还没有形成统一的标准,而且没有一种技术有可能用于所有食品检测。现将国际食品法典委员会鉴定方法介绍如下,为研究和检验工作者根据需要选用合适的检测方法提供参考。

1 气相色谱测定碳氢化合物的方法

含脂肪食品受辐照时,脂肪酸中甘油三酸酯的α,ß位羰基断裂,生成相应有挥发性的Cn-1,Cn-2烷烃、烯烃以及C n醛,含量远远高于未辐照同种食品,可认为是辐照特异产物。肉类中的主要脂肪酸有油酸(C18)、棕榈酸(C16)、硬脂酸(C18)。用G C可检测到辐照样品中的十六碳二烯、十七碳烯和十四碳烯,而未辐照食品中这些成分含量很少或不存在。可借此与未辐照样品区别。辐解生成的碳氢化合物在-20℃时较稳定,在商用范围内其生成量与辐照剂量呈线性关系,可用"产物浓度-剂量"曲线估测辐照吸收剂量[6,1,2]

理论上该方法适用于所有含脂肪食品,但天然香味化合物含量多将使食品的GC谱十分复杂,不饱和脂肪酸种类多的食品碳氢化合物的产额低,建议选用ESR或热释光法检测。可提取类脂少的食品(如鳕鱼肉)和共萃取物多的食品(如鲭鱼、蛤类和牡蛎类),其它共萃取成分会干扰碳氢化合物的测定,这一方法也不适用。肉类可萃取物一般随脂肪含量增加,Morehouse曾报道可用GC-MS和化学解离技术从高脂肪食品的共萃取物中检出辐照形成的碳氢化合物。

辐照鸡肉、牛肉、猪肉、蛙腿、香料(肉豆蔻、茴香、小茴香、红胡椒)、蛋粉、奶酪,鳄梨、木瓜、芒果等都用此方法作过成功检测。

最近发展了LC、GC、HPLC多级联用的分离碳氢化合物方法,提高了检测灵敏度,对奶酪、鳕鱼、虾等辐照食品已作过成功检测。

2 气质联机测定2-烷基环丁酮含量的方法

食品辐照时,连接甘油三酸酯的酰基-O断裂,生成与原脂肪酸有同样C原子数的2-烷基环丁酮,烷基定位到环位2上。未辐照食品中尚未发现2-烷基环丁酮[7,3,4]

目前该方法已成功检测过辐照生鸡肉、猪肉、蛋清、鲑鱼、奶酪,并可拓展到更广范围。商用剂量辐照的大部分食品,都可用本方法检测。鲜鸡肉的可鉴别剂量为0.5k G y,液态鸡蛋、鲜猪肉、鲑鱼、奶酪为1k G y。加热和储存环境对探测极限和2-烷基环丁酮的稳定性影响不大[3,4]。但辐照木瓜种子中的2-烷基环丁酮不稳定,此方法不适用。

3 电子自旋共振仪(ESR)分析法

辐射能诱发骨中羟基磷灰石、纤维素、结晶糖产生ESR信号,因此ESR检测方法可检测干燥的含骨鱼、肉类,含纤维素及结晶糖等辐照食品。

食品被辐照时,将产生离子和电子,它们进一步反应生成自由基。自由基含未偶电子,具净电子自旋角动量,当施加均匀外磁场H 时,电子分裂为能量差为Δ E=g β H 的高低两能级(g为光谱分裂因子,多数自由基中奇电子的g值很接近;β为B o h r磁子)。此时对样品外加电磁辐射,若有h γ=Δ E=g β H的电磁辐射被样品吸收,处于低能级的电子将跃迁到高能级,产生吸收谱。实际上γ是已定的,因此任何共振磁场可通过调节g因子(g=(h γ)/(β H))而达到,它表征未偶电子最大共振吸收磁场的位置,是未偶电子所在自由基的特征量。自由基之间的区别也就是g值的微小差异。自由基未偶电子与其邻近磁性核相互作用导致E S R谱线含多个成分。一个未偶电子与核自旋I相互作用,可产生2I+1条间距和强度都相等的谱线,当同时与n1个核自旋为I1的等价核、n2个核自旋为I2的等价核、...n r个核自旋为I r的等价核相互作用时,分裂出的谱线数目为:N=(2n1×I1+1)(2n2×I2+1)...(2nr×Ir+1)。因此可根据ESR谱鉴定自由基[8-10]

用于辐照鉴别的自由基ESR信号必须稳定(至少在存储期内稳定),且样品辐照后存储较长时间ESR信号仍能与未辐照样品的ESR信号区分;信号强度还须与辐照剂量成正比,以便估测样品的辐照吸收剂量。

要鉴别含骨的辐照鱼/肉类食品,辐照剂量需大于0.5k G y。骨骼的矿化状态(羟基磷灰石和晶状球蛋白的量)影响探测极限:小个体物种骨骼矿化程度低,大个体物种骨骼矿化程度高,少量样品即可探测。这类食品在辐照后12月内检测有效。加热(如水煮)对ESR信号影响不大,矿化程度低的鱼骨在超过推荐温度下干燥时,非辐照因素产生的信号会干扰辐照特有的ESR信号。

含纤维素食物的探测极限和稳定性受样品中结晶纤维素及水分含量的影响。阿月浑子果实可探测剂量为2kG y以上,稳定性差,最佳检测时效为辐照后一年内;辣椒粉自由基的稳定性取决于储存条件(尤其是湿度),可能短于保鲜期;鲜草莓需1.5k G y以上方可探测;浆果需0.5k G y以上,辐照后3周检测为宜,储存条件影响其纤维素自由基的稳定性,可能短于保鲜期。不过对于含纤维素的食品,没有ESR信号并不能确定样品未受辐照。

含结晶糖的辐照食品如脱水无花果、脱水芒果、脱水木瓜和葡萄干等也可用ESR法检测,样品的可探测剂量下限由糖晶体决定,若无糖晶体,辐照样品不会产生ESR信号,样品中单糖和二糖不同也会导致ESR谱差异。若样品的ESR谱含多种成分,可判断该样品受过辐照,不过单一成分的ESR谱并不能说明样品未受辐照,这类样品的检测时效可达数月,测试结果受干燥状况影响,因此脱水水果应避免受潮。

4 热释光(TL)分析法

含硅酸盐的辐照食品受电离辐照时,其中的晶格缺陷会俘获自由电子或空穴带上电荷储存能量,将样品中分离出来的固体(硅酸盐)进行可控加热,被俘获的电子获能从晶格缺陷中逸出,当这些电子回到稳态时将释放能量而发出热释光,记录到的热释发光是加热温度的函数,光谱由几个发光峰组成。

辐照和未辐照固体样品都存在热释光(TL)现象,要区分二者,需事先设定一个建立在广泛实验基础上的阈值,将所测样品的TL强度和阈值比较,若所测样品的TL强度大于阈值,则可断定样品受过辐照[11]

TL方法理论上可用于任何可分离出硅酸盐的辐照食品的检测。但样品中矿物含量、种类、辐照剂量、存储时间、空气、湿度、紫外光照、光热采样间隔等都影响T L信号。200~250℃之间的T L信号较稳定。对未辐照和辐照样品的混合物作TL分析所得结果取决于二者比例。6k G y以上辐照的草药、香料及其混合物,辐照后9个月内检测有效;1k G y以上的辐照样品,时效可达几年。甲壳类辐照产品在保鲜期内有效检测剂量为0.5~2.5kGy;辐照鲜果、鲜菜和脱水水果、脱水蔬菜的有效测量剂量为1~8k G y;辐照土豆为50G y,时限为4个月。对于硅酸盐含量有限的样品(如草莓、鳄梨、蘑菇、木瓜、芒果、苹果等),可通过增加样品量检测;暴露于风尘中生长的农产品(如洋葱、大蒜等球叶蔬菜,谷物和Pulses)普遍存在矿灰,都可用TL方法测试。

该方法已在实验室间成功比对,检测了药草、香料及其混合物;甲壳动物,包括小虾和大虾;新鲜和脱水的水果和蔬菜;土豆。

5 直接表面荧光过滤(DEFT)和平板计数(APC)筛选

直接表面荧光技术(DEFT)测量出样品中微生物总量(包括非活性细胞),菌落平板计数(APC)给出疑似辐照样品中微生物存活量,可测定各种需氧菌的总数与活的微生物数的比值,该比值不仅能提供进行辐照处理的证据,并且还能说明辐照食品处理前的微生物学性质。对于未辐照食品来说,两种计数法的结果应相近,但是辐照食品中APC法所得结果显然少于DEFT法。

若样品中微生物太少(APC<103c f u/g)或经过薰剂和加热灭菌处理,以及样品中含微生物抑制成分(如丁香、肉桂、大蒜和芥末),会导致APC降低(假阳性),DEFT/APC计数与辐照样品接近。不过灭菌薰蒸剂可探测出来。该方法已在药草和香料上成功比对[12]

6 光致发光(PSL)法

大部分食品中都含有硅酸盐或羟基磷灰石等生物无机材料的矿物残骸,如贝类中有成分为方解石的外骨骼,动物骨骼和牙齿中有羟基磷灰石。这些矿物残骸受电离辐照时,其中的空隙结构或不纯位点俘获的带电载体会存储能量。光刺激矿物将放出带电载体显示励磁激发光谱。用光刺激草药、香料整体以及其他食品可获同样的光谱。

PSL是无损检测,可对样品整体(有机、无机材料或者二者的混合物)反复测量。但PSL信号随测量次数增加而减弱。

此方法包括初步视频PSL观察样品的状态,再用PSL进一步校准样品的辐照敏感性。初步视频PSL设置了上下限,辐照样品的PSL信号一般超过上限,未辐照样品信号低于下限,信号在上下限之间的样品需进一步研究。用上下限既方便了观察,又可标度辐照吸收程度。为判别PSL信号低的样品是否受过辐照,可将样品在初测PSL后用特定剂量再辐照测PSL,辐照过的样

品PSL信号只增加少许,而未辐照样品再辐照后PSL信号会大幅增加[13]

理论上,PSL方法可用于任何含矿物残骸的辐照食品。但样品中的矿物种类和量会影响PSL敏感度。信号低于下限(T1)的受检材料通常是未辐照的,但也可能是辐照低敏感的经辐照材料,不过PSL校对可区分这种情况。低敏样品(校对后的阴性信号和中间信号)可用热释光(TL)或其它方法进一步分析。矿物含量低的甲壳类和高纯香料(如肉豆蔻,地黑白胡椒粉),可用PSL校对方法排除假阴性结果;未搀杂样品检验效果比较理想;混合食品(如咖喱粉与PSL敏感的矿残骸混合物),PSL校对提供的结果有时难以明判;样品中的盐可能会发出很强的PSL信号掩盖其余辐照成分发出的信号,加水重测可识别校正。

该方法已在甲壳类动物、药草、香料和调味品成功比对。

7 DNA"彗星"检测法筛选辐照食品

DNA碎片可用微凝胶电泳方法检测。将单细胞嵌入显微镜载物片上的琼脂糖中,用去垢剂溶解破坏细胞膜,设定电压电泳。DNA碎片将从细胞核中钻出来并向阳极方向迁移,朝阳极方向形成一个彗星状拖尾,辐照过的细胞DNA碎片较多,拖尾较大,未辐照细胞呈圆形或拖尾很小。该方法在碱性、中性条件下都可行[5,14]

彗星检测需要一些预备步骤,干扰因素很多,如需将细胞悬浮和分离;一些食品的初级细胞残片会干扰彗星样式;肉类DNA会酶解生成DNA碎片;反复冻-融也会使DNA大量断裂造成DNA彗星模式的误读。植物组织需用强解聚溶液长时间孵泡(大豆和柚子需30~60min)才能将细胞解聚;蘑菇孢子细胞壁不能解聚,不能用彗星检验;一些用低剂量辐照的食品(如洋葱、土豆),很难判断是否经过辐照。

DNA彗星检测方法理论上可用于任何含DNA食品的辐照检测。目前用该法成功检测过许多动植物食品,如鸡肉、鸭肉、鹌鹑、山鸡肉、猪肉、野猪肉、牛肉、小羊肉、鹿肉、鱼(鲑鱼和大麻哈鱼);杏仁、无花果、扁豆、大豆、菜豆、草莓、柚子、亚麻仁、芝麻、葵花子、胡椒。不过有些食品的彗星检测结果还需其他辐照检测技术佐证。

8 内毒素(LAL)和革兰氏阴性细菌(GNB)计数筛选辐照食品

该方法确定活的革兰氏阴性细菌,并根据革兰氏阴性细菌表面脂多糖确定内毒素浓度,确定样品中所有革兰氏阴性细菌(活的和死的)。GNB菌落数表达为log10cfuGNB/g, 内毒素浓度表达为log10EU/g,如果两者差异很大,表明可能经辐照处理。但是,样品辐照后冷冻,减少了活的微生物,可能影响GNB和EU的比例,相反,辐照后不冷藏,细菌增殖也会影响结果[15]

本方法还可以提供产品辐照前的微生物质量信息。可用于整禽或分割禽,如胸脯、腿、鲜翅膀、冷藏或冷冻禽体,已在实验室成功比对。

上述方法的适用范围不尽相同,均存在一定的局限性,难以适用于不同种类的辐照食品检测与鉴别。因此,有必要加强多学科技术合作以发展通用性更好的辐照食品检测技术。目前研究较多的有:依据辐照前后DNA等生物大分子的分子量变化,可以采用分子排阻色谱、RAPD和DNA凝胶电泳色谱等方法、电阻抗法、DNA裂解产物检测法、粘度测定法、种子发芽抑制法等,这些方法仍有待于进一步考证。

参考文献

[1]Stevenson, M.H.: Progress in the identification of irradiated food. In: Trends in Food Science and Technology, 1992, 3,257-262.

[2]张世民,傅俊杰,包劲松. 食品辐照后的超微弱发光性质研究. 核农学报,2003,17(3):231-232.

[3]Meier, W. and Stevenson, M.H.: Determination of volatiles and o-tyrosine in irradiated chicken. Results of an intercomparison study. Edited by: Leonardi, M., Raffi, J.J.,and Belliardo, J.J., In: Recent Advances on the Detection of Irradiated Food. BCR Information, 1993, Luxembourg:Commission of the European Communities, 1993, 211-218, (Report EUR/14315/en).

[4]Stevenson, M.H., Meier, W., and Kilpatrick, D.J.: A European Collaborative Blind Trial Using Volatile Hydrocarbons and 2-Dodecylcyclobutanone to Detect Irradiated Chicken Meat. BCR Information, 1994,Luxembourg: Commission of the European Communities,1994, (Report EUR/15969/en).

[5]施培新. 食品辐照加工原理与技术. 北京:中国农业科学技术出版社,2004:171-196.

[6]EN1784:2003, Detection of irradiated food containing fat - Gas chromatographic analysis of hydrocarbons.

[7]EN1785:2003,Detection of irradiated food containing fat - Gas chromatographic/mass spectrometric analysis of 2-alkylcyclobutanones.

[8]EN1786:1996,Detection of irradiated food containing bone - Method by ESR spectroscopy.

[9]EN1787:2000,Detection of irradiated food containing cellulose by ESR spectroscopy.

[10]EN13708:2001,Detection of irradiated food containing crystalline sugar by ESR spectroscopy.

[11]EN1788:2001,Thermoluminescence detection of irradiated food from which silicate minerals can be isolated.

[12]EN13783:2001,Detection of irradiated food using Direct Epifluorescent Filter Technique/Aerobic Plate Count (DEFT/APC) - Screening method.

[13]EN13751:2002,Detection of irradiated food using photostimulated luminescence.

[14]EN13784:2001,DNA comet assay for the detection of irradiated foodstuffs - Screening method.

[15]EN14569:2004,Microbiological screening for irradiated food using LAL/GNB procedures.

International Standards of Detection of Irradiated Foods

GUO Gui-ping,GAO Jie-xiang,WANG Jun,ZHANG Wen-guo

(Yancheng Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Nantong 226006)

Abstract: In the paper, methods of detection of irradiated foods were introduced. The principles, scopes and limitations of the methods were also reviewed. Some references for irradiated food reseach and detection were given.

Keywords: Irradiated Food;Detection;Scope;Limitation

作者:郭桂萍 高洁湘 王匀 张文国 南通出入境检验检疫局

关键词: 辐照食品 检测 鉴定

免责声明:
① 凡本网所有原始文章及图片、图表的版权均属食品安全网所有,如要转载,需注明“信息来源:食品安全网”。
② 凡本网注明“信息来源:XXX(非食品安全网)”的作品,均转载自其他媒体,转载目的在于传递更多的信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
联系电话:400-690-8568