光釋光檢測法對幾種商品靈敏度的研究

程瑜，張瑞峰，楊菲，魏亞東，康芬芬，鄭文杰

（天津出入境檢驗檢疫局，天津 300201）

食品輻照保鮮技術是二戰后和平利用原子能的典范。食品輻照是指利用60Co或137Cs放射源產生的γ射線、電子加速器產生電子束或由其轉靶產生的X射線，照射食品，以達到滅菌、除蟲、抑制發芽、延緩成熟、控制寄生蟲感染、提高衛生質量和延長貨架期的目的。經過60余年的發展，全世界已有42個國家批準輻照農副產品和食品240多種，年市場銷售輻照食品的總量達30多萬t。近年來，我國200多個單位分別對200多種食品進行輻射保鮮、殺蟲滅菌、改善品質等方面的研究，馬鈴薯、洋蔥、花生、蘑菇、大米、香腸、蜜橘、蘋果、荔枝、番茄、生杏仁、花粉、果脯、薯干酒、豬肉和熟肉制品等在符合相應輻照食品衛生和安全標準的情況下批準上市[1]。1997年我國頒布了6大類輻照食品的國家標準。我國己成為世界上輻照食品種類批準最早、最多的國家。2006年我國輻照食品總量已達16萬t，在輻照食品數量上已成為當今世界第一大國[2]。

與我國食品輻照快速發展不相適應的是，國內輻照食品加工還有待規范，不合規范的輻照時有發生。同時，一些發達國家利用其自身輻照食品的檢測優勢在國際貿易中設置技術壁壘，抑制發展中國家食品和農產品的出口。為了貫徹執行輻照標識標簽的強制要求，保護消費者的知情權，避免貿易壁壘，保障輻照產業的有序發展，應大力開展輻照食品檢測技術研究。

自然界中絕大多數的固體是晶體，而所有的晶體在空間結構（晶格）上都有缺陷（晶格缺陷）。輻照使礦物晶體電離，產生游離電子。一些游離電子被較高能態的晶格缺陷捕獲后，成為陷獲電子儲存在陷阱中。在常溫和沒有光照的環境下，這些電子可儲存幾千甚至幾萬年的時間。一旦礦物晶體受到長波光激發時，陷獲電子就可獲得能量，以可見光的形式釋放出來[3]。在食品生產過程中，表面也會粘有微量的礦物質，這些礦物質能通過晶格缺陷捕獲并儲存電子。當食品受到激發光激發時，這些儲存的能量會以光的形式釋放出來，形成激發光譜。檢測光信號、記錄光子數量并與設定的閾值進行比較即可判斷食品是否經過輻照。輻照食品光釋光檢測法正是利用晶體這一特性開發出的輻照食品檢測方法。

輻照食品光釋光檢測法（Photostimulated Luminescence，PSL）也稱作光激發光檢測法、激光成像檢測法、光致光發光檢測法和光刺激發光檢測法，是常用的一種輻照食品快速檢測方法。光釋光檢測法檢測前無需進行繁瑣的前處理工作，檢測時讀數快速、簡單，所需樣品量少，檢測成本低。光釋光檢測法的檢測步驟分為四部分：前處理、篩查PSL強度檢測、校正PSL強度檢測（可選）和判定。篩查PSL強度檢測是指對接收到的樣品進行PSL檢測，并根據預先設定的閾值將樣品分為陰性、中間值和陽性三級，初步篩查樣品是否經過輻照。校正PSL指篩查檢測后對樣品處以一定劑量（通常為1KGy）的輻照，然后在室溫下靜置過夜，再進行PSL檢測，并根據預先設定的閾值將樣品分為陰性、中間值和陽性三級，以判定樣品對PSL的敏感性。判定是指：結合篩查PSL和校正PSL的結果，將樣品分為陽性（樣品經過輻照）、陰性（樣品未經輻照）和無法判斷（檢測出現錯誤或者需要其他檢測方法確證）3個結果[4]。

理論上，光釋光檢測法可檢測所有富含礦物質顆粒的食品。但是，由于光釋光法對食品的靈敏度不同，造成食品即使經過輻照，也無法用光釋光法檢測出來。這一缺點限制了光釋光檢測法的檢測范圍。另外，光釋光檢測需要進行一次校正輻照。這也限制了光釋光的使用條件和檢測速度。因此，開展輻照食品光釋光檢測法對食品檢測靈敏度的研究，擴大該方法的檢測范圍，對提高輻照食品檢測速度和檢測精度，降低檢測費用，普及該方法的使用有著重要的意義。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 樣品

選取天津口岸出口量較大的未經輻照的3種保健品：含鈣營養品、含鋅營養品和含蟲草營養品；1種香辛料：姜粉；3種中草藥：歐芹、蒔蘿和羅勒。

1.1.2 儀器設備

天津濱海輻照處理與檢測技術有限責任公司提供直線電子加速器（清華威視IS075型，7.5MeV，5KW）。和劑量瓶；SURRC光釋光輻照食品篩查系統（Scottish Universities Research and Reactor Centre，UK；操作軟件 SUERC PPSL Console v 2.2（Scottish Universities Environmental Research Centre，UK）；培養皿（直徑50 mm，Bibby Sterilin type 122，Glasgow，UK）。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理

保健品包裝在小袋或膠囊中，剝開包裝，將粉末倒入培養皿。香辛料和中草藥直接倒入培養皿。樣品均勻鋪在培養皿內，為了保證檢測條件的均一性，裝載厚度為培養皿高度的50%。對每個樣品分別進行200、400、600、800 Gy 的電子束輻照處理，同時設置對照處理。每個處理3個培養皿。輻照時培養皿裝入黑色塑料袋中，以達到避光的效果。每次輻照均用計量瓶進行劑量監測。經檢測，按 200、400、600、800 Gy輻照時，實測劑量分別為 195、395、593、780 Gy。

1.2.2 檢測與判定方法

按照歐洲標準化委員會EN13751：2009的方法進行檢測與結果判定[4]。閾值設定為T1=700個計數/60S，T2=500 0個計數/60S。輻照完成后，立即在避光條件下進行篩查PSL強度檢測，取平均值。篩查檢測完成后進行1 000 Gy的校正輻照，然后再進行校正PSL強度檢測，取平均值。最后進行結果判定。

2 結果與分析

不同樣品在不同劑量下的PSL強度值和判定結果見表1。

由表1可以看出，各個樣品經過輻照后的PSL強度與對照樣品相比均有明顯的提高，且對照樣品的判定結果均為陰性，與實際情況一致。光釋光檢測法對含鋅營養品、歐芹、蒔蘿和羅勒樣品最敏感，經195 Gy輻照后，篩查PSL強度平均值分別為16 766個計數/60 S、56 435個計數/60 S、194 827個計數/60 S和 29 945個計數/60 S，遠遠大于設定的T2值，校正PSL強度值也遠大于T2值。說明光釋光法可以檢測出經過195 Gy輻照的含鋅營養品、歐芹、蒔蘿和羅勒樣品。光釋光檢測法對含鈣營養品和含蟲草營養品的檢測也非常靈敏，能分別準確檢測出經395 Gy和780 Gy劑量輻照的樣品。光釋光檢測法對姜粉的檢測不敏感，經4個劑量輻照的樣品的篩查PSL強度值均在T1值和T2值之間。經校正輻照后，其校正PSL強度值也均介于T1值和T2值之間。按照EN13751：2009標準中的判定方法來判定，如果校正PSL強度值介于T1值和T2值之間，則說明光釋光法無法對小于780 Gy輻照的和未輻照的姜粉進行檢測，需要采用其它方法，如熱釋光法，進行檢測。

表1 不同樣品在不同劑量下的PSL強度值和判定結果Table 1 PSL intensity and evaluation results of different samples under different dosages

7個樣品中，只有含鈣營養品和含蟲草營養品的篩查PSL強度值隨輻照劑量的增加而增加。但是這2個樣品的篩查PSL強度值與輻照劑量也沒有明顯的線性關系。這與所取樣品中礦物質比例不同有關。因為，即使是在同一種樣品中，也含有不同種類的礦物質。不同種類的礦物質對輻照的敏感性不同[5-6]。同一樣品中，難以保證各個處理所含的礦物質的均勻分布，造成了他們對PSL敏感性也有所不同[4-7]。所以，會出現PSL強度值不隨輻照劑量的增加而增加，也不與劑量呈線性關系的現象。

3 結論與討論

光釋光法對姜粉的靈敏度較低，無法對780 Gy以內劑量輻照的姜粉和未輻照的姜粉進行檢測。食品消毒滅菌的輻照劑量通常都在數千Gy。如果增大輻照劑量至數千Gy，也許可以檢測出輻照的樣品。光釋光檢測法對含鋅營養品、歐芹、蒔蘿、羅勒、含鈣營養品和含蟲草營養品的檢測靈敏度高。可以檢測出經195 Gy輻照的含鋅營養品、歐芹、蒔蘿、羅勒，經395 Gy輻照的含鈣營養品，以及經780 Gy輻照的含蟲草營養品。對于使用數千Gy輻照的上述食品，只需通過篩查PSL檢測，不用進行校正PSL檢測就可100%檢測出樣品是否經過輻照。因此光釋光的檢測靈敏度完全有能力對含鋅營養品、歐芹、蒔蘿、羅勒、含鈣營養品和含蟲草營養品進行快速、準確的檢測。

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[1]施陪新.食品輻照加工原理與技術[M].北京:中國農業科學技術出版社,2004:9

[2]舒昆峰.輻照食品鑒定的熱釋光分析方法研究[D].北京:中國農業科學院,2007:6-36

[3]Sanderson D C W,Carmichael L,Fisk S.Establishing luminescence methods to detect irradiated foods[J].Food Science and Technology Today,1998,12(2):97-102

[4]EN 13751:2009 Detection of irradiated food using photostimulated luminescence[S].2009

[5]Bhatt B,Page P,Rawat,N,et a1.T L,OSL and PL studies in Al 2O3:Si,Ti phosphor[J].Radiation Measurements,2008,43(2/6):327-331

[6]Jo D,Kim B,Kausar T,et a1.Study of Photostimulated-and Thermoluminescence characteristics for detecting irradiated kiwifruit[J].Agric Food Chem,2008,56(4):1180-1183

[7]周虹,毛建霏,羅玲,等.光釋光法快速篩查輻照方便食品香辛料及脫水蔬菜[J].西南農業學報,2010,24(6):2355-2358