輻照食品檢測標準及檢測方法研究進展

趙良娟，張海濱，曲鵬，張宏偉，張霞，趙宏，高旗利，鄭文杰

（天津出入境檢驗檢疫局，天津 300201）

食品輻照是第二次世界大戰后發展起來的一種食品加工和食品保藏技術。它利用電離輻射（60Co或137Cs放射源產生的γ射線、電子加速器產生的低于10 MeV電子束或X射線）對食品和其他農副產品進行加工處理，以達到控制食源性病原體，減少微生物負載和蟲害，抑制發芽和延長易腐爛農產品使用期的目的，其具有冷加工處理、無二次污染和化學殘留、能耗低等特點，在食品包裝材料，糧食、水果等殺蟲、滅菌等領域有著廣泛的應用。

近年來輻照食品的潛在安全性問題存在爭議，盡管在目前允許的食品種類，輻照劑量作用下的輻照食品是安全的，但不當的輻照會對食品的顏色、味道、營養產生一些副作用，比如脫色、有臭味、破壞一些營養成分，輻照殘留也對人的健康存在安全隱患。而且隨著進出口貿易的發展，輻照食品管理中標識的問題已得到歐盟各國及日、韓等國的重視。目前，美國、英國、德國等國家對食品輻照有比較詳細的要求，對于食品種類、輻照劑量、輻照設施、食品輻照的標示都有明確的規定。

在日益嚴峻的食品安全問題和進出口貿易情況下，急需建立輻照食品的檢測技術。目前國內外開展了許多輻照食品的檢測標準及檢測技術研究，并取得了一定的成績。本文將目前輻照食品檢測的國內外標準及主要檢測技術研究進展總結如下，并對今后我國輻照食品檢測技術的研究與發展進行了展望。

1 輻照食品的檢測標準

目前頒布輻照食品檢測標準的國家和組織主要有歐盟、國際食品法典委員會（CAC）和日本。其中以歐盟的標準最為系統。歐盟先后頒布了涉及8個方法（含篩選法）的10個檢測方法標準。而CAC的檢測方法標準（CODEX STAN 231-2001，revised 2003）主要引用了歐盟的相應標準，日本檢測方法標準則采用熱釋光技術，該技術在歐盟標準也能找到相應的部分。

在歐盟的10個檢測標準[1-10]中，EN 13783、EN 13784和EN 14569屬于篩選方法，分別用直接熒光過濾/平板計數法、DNA彗星技術和LAL/GNB（內毒素法/革蘭氏陰性菌）微生物檢測技術，而其余均屬于不同類型食品的檢測方法。

EN 1784和EN 1785主要利用氣相、氣質方法檢測揮發性碳氫化合物和利用氣質方法檢測2-烷基環丁酮法來測定含脂輻照食品。EN 1786、EN 1787和EN 13708均采用電子自旋共振法檢測輻照食品（含骨食品、含纖維素食品和晶體糖）。EN 1788采用熱釋光技術（TL）檢測。與TL類似還有光致發光技術（EN 13751，PSL）。

我國輻照食品檢測的標準研究相對滯后，自2006年以來，我國目前已頒布的輻照食品檢測標準有6個[11-16]，分別是GB/T 21926-2008輻照含脂食品中2-十二烷基環丁酮測定氣相色譜/質譜法、NY/T 1573-2007輻照含骨類動物源性食品的鑒定-ESR法、NY/T 1390-2007輻照新鮮水果、蔬菜熱釋光鑒定方法和NY/T 1207-2006篩選法輻照香辛料及脫水蔬菜 熱釋光鑒定方法、GB/T 23748-2009輻照食品的鑒定DNA彗星試驗法、SN/T 2522.1-2010進出口輻照食品檢測方法 微生物學篩選法。相比較歐盟的檢測標準，我國采用的檢測方法和適用范圍都較少。GB/T 21926只針對一種2-十二烷基環丁酮檢測含脂食品；NY/T 1573針對含骨類食品進行ESR檢測；NY/T 1390和NY/T 1207采用熱釋光法只針對新鮮水果蔬菜、香辛料和脫水蔬菜進行檢測；GB/T 23748規定了含DNA輻照食品的DNA彗星試驗篩選方法，適用于生鮮肉類、原糧、干果、蔬菜以及香辛料是否輻照的篩選；SN/T 2522.1適用于冷凍禽肉、蓄肉、水產品等各類生鮮食品是否經過輻照處理的快速篩選。

2 輻照食品的檢測方法

目前輻照食品檢測方法主要有電子自旋共振光譜（ESR）法、熱釋光（TL）法、光釋光（PSL）法、超微弱發光法；直接熒光過濾/平板計數法（DEFT/APC）、內毒素／革蘭氏陰性菌（LAL/GNB）微生物篩選法、DNA彗星法；揮發性碳氫化合物法、烷基環丁酮法等。下文就方法的原理、優缺點及國內外研究進展做一綜述。

2.1 電子自旋共振光譜法（ESR）

電子自旋共振光譜檢測法是通過檢測自由基來進行輻照食品的鑒定。其原理是食品經電離輻射處理后，其分子獲得輻射能量被電離或激發，生成一定數量的自由基。自由基含有的未成對電子在外磁場和電磁波的作用下發生賽曼能級躍遷，即產生電子自旋共振現象，由受激躍遷產生的吸收信號經ESR波譜儀處理即得ESR波譜曲線。

該方法的優點是檢測速度快、靈敏，適用于含骨類、結晶糖類和纖維素類食品的檢測。缺點是方法的靈敏度依賴于結晶結構的類型和數量，而且設備昂貴需要專業技術人員操作。

電子自旋共振光譜檢測法（ESR）作為檢測輻照食品極為快速有效的方法，已越來越多地被世界各國廣泛使用。Aleksieva等[17]在2009年分別用新鮮的、空氣干燥和冷凍干燥處理過的西紅柿為實驗材料，研究輻照前后ESR信號的不同。他們發現輻照后所有樣品都產生了纖維素自由基特征ESR信號，是由一個中心信號和左右兩側兩個伴峰所構成，這兩個伴峰可以作為鑒定西紅柿是否輻照的有利依據。2005年胡芳芳等[18]對奶粉、面粉、干紅辣椒、大米四種輻照食品進行ESR法研究。研究發現四種食品經輻照均具特有的ESR特征峰，且四種樣品經不同劑量輻照產生的ESR特征峰值隨貯存時間的增長按乘冪公式衰減。2008年萬小娟等[19]對草莓籽、花生和辣椒粉3種含纖維素輻照食品進行了ESR檢測，結果表明3種食品的輻照劑量與ESR信號強度均呈現正相關。2009年譚瑗瑗等[20]用ESR法對輻照的玉米粉、小麥粉和糯米粉等3種進行檢測，結果發現未輻照和輻照樣品的ESR波譜有明顯區別，ESR技術能夠檢測鑒定3種樣品是否經過輻照。2011年李偉明[21]等應用ESR法定量檢測葵花籽、核桃、開心果和榛子4種干果類輻照食品，結果表明4種樣品在輻照前后ESR波譜有明顯區別，其信號強度與輻照劑量均呈正相關。輻照后樣品的ESR強度和譜形都發生變化，應用ESR法能夠鑒定4種食品是否經過輻照。哈益明[22]等開展了ESR法檢測香辛料類輻照食品的研究,結果表明，4種香辛料樣品輻照前后ESR波譜均有明顯區別，ESR波譜信號強度與劑量呈現正相關。在貯藏期內所有樣品信號強度均有減弱，除芥末粉外其余樣品經過220 d后仍能應用ESR法檢測判定是否經過輻照處理。

2.2 熱釋光分析法（Thermoluminescence）

熱釋光分析法可以用來檢測能分離出礦物質的食品是否經過輻照處理。其原理是食品中如果含有或沾染硅酸鹽粒子（如塵埃），在輻照過程中，硅酸鹽粒子吸收能量，分離出的硅酸鹽粒子在控制加熱的條件下釋放出其吸收的能量，從而放出光（熒光），這樣可測得TL發光曲線。

該方法的優點是非常準確和靈敏（檢測劑量＜1kGy）；適用于可分離硅酸鹽的所有食物；發光信號經數年不衰減。缺點是需備用放射源，用作2次優化；必需能從樣品中分離出一定量的硅酸鹽；靈敏度依賴于硅酸鹽的類型和數量。

S.Chabane等[23]比較了自建提取方法與歐盟標準EN178822001提取的礦物質在數量與種類上的差異，以及對熱釋光曲線的影響。周洪杰等[24]研究了熱釋光分析儀鑒定食品輻照與否的具體方法和鑒定標準。通過對國家允許輻照的6大類食品中85個樣品的檢測分析得出：當G1/G2≥0.10時，可判定樣品是輻照過的；當G1/G2＜0.10時，判定樣品是未輻照過的。陸地等[25]研究了熱釋光（TL）法用于輻照食品檢測的可行性。實驗以黑胡椒、辣椒面、桂皮、干香菇、茶葉、脫水小蔥等為例進行了研究，結果說明，輻照食品的硅酸鹽礦物質分離方法和熱釋光（TL）檢測方法具有較高的可靠性。步營等[26]采用熱釋光法對經過鈷源輻照和電子束輻照的貝類進行檢測，結果證明貝類是否經過輻照可以用熱釋光法進行檢測。熱釋光法不僅可以檢測鈷源的輻照，而且還可以檢測電子束的輻照。輻照貝類受本身因素、輻照劑量及檢測條件等而對檢測結果的準確度的影響還有待于進一步研究。

2.3 光釋光分析法（photostimulated luminescene，PSL）

光釋光分析法是一種應用激光成像技術檢測輻照食品的檢測方法。礦物碎片，特別是硅酸鹽或者生物無機物質，例如來自牙齒或骨頭的羥磷灰石，貝殼或外骨骼的方解石、在大多數食物中都可以發現。當這些物質經電離輻射后，通過留在結構中、裂縫中和雜質中的載體就可以儲蓄能量。激感光譜學表明，礦物質的光學刺激可以釋放電荷載體。充分的證據表明，使用光刺激就可以從所有的香料、調味料和其他的食物中得到同樣的光譜。

該方法的優點是檢測不破壞樣品，因此整個樣品或樣品中的有機物和無機物都可以被反復測量。缺點是但如果同一種樣品經反復測量，光釋光的信號就會減弱。

這種方法已應用于草藥、香料和調料等的檢測。David等[27]在2003年開展應用光釋光法檢測輻照草藥，香料，調味品的研究，為輻照草藥，香料，調味品的檢測提供了好的方法。Jo D[28]在2007年開展了應用光釋光技術檢測輻照獼猴桃的研究，結果表明光釋光技術能夠作為輻照獼猴桃的檢測方法。周虹等[29]應用PSL法對多種方便食品香辛料和脫水蔬菜的進行輻照篩查。結果表明：所有標注或未標注輻照的脫水蔬菜均能夠正確識別，除一個未標注輻照的香辛料為可疑需要進一步檢測外，所有標注或未標注輻照的香辛料也均能夠得到識別。因此，PSL方法能夠簡便的用于方便食品輻照香辛料和脫水蔬菜的快速篩查。

2.4 超微弱發光法

該技術是采用超微弱發光分析技術，檢測輻照食品中主要糖分的化學發光過程。張世民等研究表明[30]，食品經不同劑量輻照處理后，在干燥狀態下，葡萄糖和蔗糖樣品的超微弱發光強度變化不大，但是在測量過程中瞬間加水溶解后，樣品的超微弱發光強度會產生顯著變化，其發光峰所對應的光子數與輻照劑量（低于0.7 kGy）密切相關。根據這一特有的變化規律，可以有效地區分輻照食品和未輻照食品，為檢測輻照食品提供了一種新的方法。

傅俊杰等應用超微弱發光分析技術[31]，研究三種糖分在輻照前后變化過程，結果表明，食品經不同劑量60Co γ射線輻照處理后，在干燥狀態下，輻照后葡萄糖和蔗糖樣品的超微弱發光強度變化不大。但是，在測量過程中瞬間加水溶液后，樣品的超微弱發光強度會產生顯著變化，其發光峰所對應的光子數與輻照劑量密切相關。根據這一特有的變化規律，檢測糖輻照后的化學發光效應可以有效地檢測經過輻照后的含糖食品，此法不需對照樣品，能有效地區分輻照和未輻照的食品，為檢測輻照食品提供了一種新的方法。馮敏[32]等應用超微弱發光技術檢測輻照前、后農產品中的微生物含量時發現:輻照樣品發光強度均高于對照樣品的強度,這與該方法用于檢測樣品中微生物含量的原理相背，但這在一定程度上為超弱發光用于輻照食品的鑒別提供了依據。

2.5 直接熒光過濾/平板計數法（DEFT/APC）

直接熒光過濾/平板計數法（DEFT/APC）屬于生物檢測方法。其原理是直接表面熒光技術測量出樣品中微生物總量（DEFT），菌落平板計數（APC）給出產品輻照后存活的微生物量，通過比較輻照前后DEFT計數和APC計數的差異，可判別食品是否經過輻照處理。

該方法的優點是適用面廣、費時少、操作方便的優勢。缺點是非輻照加工過程也會出現類似結果，而且靈敏度依賴于食物初始含菌的數量。

國外的學者們[33-35]應用該技術在調味料、牛奶、禽肉和蔬菜等輻照食品的檢測上進行了研究，結果表明該方法通過比較輻照前后DEFT計數和APC計數的差異，可判別食品是否經過輻照處理。我國應用該技術的研究比較晚，相關的文獻較少。我們實驗室早在2006年開展輻照食品檢測技術研究，到目前為止已應用DEFT/APC法對16種輻照的調味料和脫水蔬菜進行了檢測研究，結果表明該方法可用于輻照調味料及脫水蔬菜的鑒定，判定閾值為3.0，方法靈敏度為≥5kGy。趙永富[36]等以4種香辛料和2種干制海魚為材料，通過直接熒光過濾技術/平板計數法（DEFT/APC）比較輻照前后DEFT計數和APC計數的差異，判斷食品是否經過輻照處理。試驗結果表明，當log（DEFT/APC）＞4.0時，表明產品至少已進行過1.0 kGy劑量的輻照處理，DEFT/APC法的檢測靈敏度與樣品初始菌數及D10值相關。

2.6 內毒素／革蘭氏陰性菌微生物篩選法

內毒素／革蘭氏陰性菌微生物篩選法是一種輻照食品檢測的初篩方法。其原理是細菌內毒素是革蘭氏陰性菌細胞壁上的一種脂多糖（Lipoply Saccharide）和微量蛋白（Protein）的復合物，它是細菌死亡或解體后才釋放出來的一種具有內毒素生物活性的物質。食品經過一定劑量輻照后，食品中活的革蘭氏陰性菌基本上會被殺死，產生大量的細菌內毒素。通過對細菌內毒素的測定和革蘭氏陰性菌的培養計數可以估算食品中死的革蘭氏陰性菌總數與活的革蘭氏陰性菌總數。如果兩個結果的差異很大，說明該食品可能經過輻照處理。

該方法的優點是操作簡單、費用少、適用于普通基層微生物實驗室對輻照食品的初篩檢測。缺點是非輻照加工過程也會出現類似結果；靈敏度依賴于食物初始含菌的數量和菌體內毒素的含量；是一種初篩方法，陽性樣品需要進一步確證。

國外對該方法的研究較早，歐盟在2004年頒布了輻照食品內毒素／革蘭氏陰性菌微生物篩選法的檢測標準。我們實驗室于2006年開展了輻照食品檢測技術研究，建立一種輻照食品的微生物篩選方法[37]。研究采用細菌內毒素/革蘭氏陰性菌微生物篩選法檢測不同輻照劑量的雞肉、牛肉、羊肉、豬肉、魚丸、蝦丸、蟹棒、魷魚、蝦仁，及進出口肉餅、糖果等食品。研究結果，表明該方法具有對多種輻照食品的初篩功能，準確性好，檢測靈敏度≥1.5 kGy。2009年，胡群[38]等應用LAL/GNB法對輻照雞肉進行了檢測研究，證明該方法適用于輻照雞肉的初篩檢測。

2.7 DNA“彗星”法

DNA“彗星”法是輻照食品中DNA裂解產物的檢測方法。其原理是含DNA的食物經過電離輻照后，大分子物質發生了改變，如單鍵或雙鍵的斷裂。DNA碎片會伸展開來或從細胞內轉移出來，在正電極方向形成一個尾巴，使得被破壞細胞的外形看起來像彗星，這種斷裂可以通過對單細胞和細胞核的微凝膠體電泳進行檢測。這一檢測DNA斷裂程度的彗星法可以在不同的條件下進行。一般在堿性條件下，可以檢測到DNA的單鍵和雙鍵斷裂，同時堿性易變的位置也可以被測量到；在中性條件下，僅能觀察到DNA的雙鍵斷裂。但由于細胞核中DNA超螺旋結構的解螺旋，在中性條件下，DNA的單鍵斷裂會對彗星的形狀產生影響,被輻照的細胞會顯示出從細胞核向正電極的延長現象，這樣就比未經輻照的細胞有更長的彗尾（即更多的分裂）。而未經輻照的細胞接近圓形或只有很輕微的彗尾。

這種檢測方法的優點是有潛力用于所有含DNA的輻照食品檢測。缺點是由于DNA片段可能是由其他方法得到，所以這只是一種篩選試驗，其結果也須進一步驗證。

目前該方法已成功應用于多種食品，包括動物食品和植物食品。Park等[39]利用彗星實驗技術對發現輻照牛肉貯藏時間的延長或反復凍融會使DNA斷裂程度增加。同時也發現根據“彗星”形狀可以估計輻照食品的吸收劑量。胡群等[40]在2006年研究DNA彗星試驗技術在檢測輻照雞肉方面的應用，經統計學分析,輻照與未輻照雞肉細胞彗星電泳圖尾長與尾相存在顯著性差異,并存在一定的劑量反應關系。可作為篩選技術判斷該雞肉是否經過輻照處理。

2.8 測定揮發性碳氫化合物法

該方法的原理是含脂肪食品受輻照時，脂肪酸中甘油三酸酯的α，β位羰基斷裂，生成相應有揮發性的Cn-1，Cn-2烷烴、烯烴以及C n醛，含量遠遠高于未輻照同種食品，可認為是輻照特異產物。肉類中的主要脂肪酸有油酸（C18）、棕櫚酸（C16）、硬脂酸（C18）。用G C可檢測到輻照樣品中的十六碳二烯、十七碳烯和十四碳烯，而未輻照食品中這些成分含量很少或不存在。可借此與未輻照樣品區別。

該方法的有優點是適用于含脂類食物，常規實驗室GC檢測即可。缺點是非輻照特異性產物，其他天然食物中也存在；靈敏度依賴于產物量的類型和數量。

Della等[41]采用GC-MS研究了輻照處理的甜瓜籽、南瓜籽、葵花籽中碳氫化合物,認為對輻照籽類樣品GC-MS是準確可靠的化學鑒定方法。徐敦明等[42]應用氣相色譜檢測含脂輻照食品中的碳氫化合物。對雞肉、木瓜、芒果四種含脂樣品的檢驗結果表明，本方法完全滿足含脂輻照食品的鑒定分析要求。但由于特征碳氫化合物的產生并非隨輻照劑量的增加而線性增加，因此該法還不能用于定量分析以確定含脂輻照食品的輻照劑量。

2.9 測定2-烷基環丁酮法

該方法的原理是在輻照中，甘油三酸酯中的酰氧鍵發生斷裂，這一反應導致了2-環丁酮的形成，2-環丁酮與母體脂肪酸有相同數量碳原子，而且羰基在2號環位上。該方法即是在用GC法分離后,用MS法檢測輻照衍生物2-環丁酮。通過大量的試驗分析，輻照樣品中檢測到的2-環丁酮是2-十二烷環丁基酮（DCB）和2-十四烷環丁基酮（TCB），它們分別是棕櫚酸和硬脂酸經輻照后衍生產生的。2-環丁酮可以用正己烷或者正戊烷連同脂肪一起提取出來。提取物經過分餾后用氣相色譜法分離再用質譜法檢測，根據GC/MS分析所得到的圖譜結果就可以確定食品的輻照與否。

該方法的優點是該類產物是輻照食物特異性產物；應用常規GC-MS可檢測；適用于含脂類食物。缺點是靈敏度依賴于食物中脂肪的類型和數量。

國外應用GC-MS測定2-烷基環丁酮法檢測輻照食品的研究較早，已被成功地用于檢測輻照生雞肉、豬肉、鮮蛋、三文魚和軟干酪，對0.3 kGy以上劑量輻照的新鮮牛油果、番木瓜和芒果的檢測是有效的[43-50]。我國的程靜等[51]通過對輻照含脂食品分析方法研究，分析了輻照含脂食品中2-十二烷基環丁酮氣相色譜-質譜（GC－MS）測定法的原理和方法步驟。并對該方法的儀器條件的選擇、標樣穩定性、方法檢出限、精密度、回收率及不同輻照劑量和輻照含脂食品存儲期對測定結果的影響等方面均做了研究。韓麗等[52]應用加速溶劑萃取（ASE）/氣相色譜-質譜（GC－MS）技術建立了輻照肉類食品中2-十二烷基環丁酮（2－DCB）的檢測方法，同時采用該方法對輻照劑量為1 kGy～8 kGy的豬肉、雞肉和魚肉進行檢測,再次證明了輻照劑量與脂肪中2-DCB含量存在線性相關關系。張海偉等[53]采用硅膠層析柱萃取分離、氣相色譜-質譜聯用檢測，建立了1種含脂輻照食品中特異性輻解產物2-十二烷基環丁酮的萃取分離以及定量分析的新方法。

3 展望

近年來，我國在輻照食品檢測技術的研究及標準制定方面取得了巨大的進步，但當前的檢測技術仍有很多不足與待完善之處。前文所述的幾種檢測方法的適用范圍不盡相同，均存在一定的局限性，難以適用于不同種類的輻照食品檢測與鑒別，多種技術聯用檢測將是今后研究發展的重點。今后，必須加強多學科技術合作與創新，研究發展通用性更好、準確、簡便、快速的輻照食品檢測技術，制定完善的輻照食品檢測標準，以促進輻照食品檢測的國際化與標準化，進而保障食品安全和人民健康。

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