輻照加工優(yōu)化珍珠蚌貝殼板材色澤的研究

童銀洪 尹國(guó)榮 劉永

摘 要：采用鈷60-γ射線（裝源75萬(wàn)居里）對(duì)珍珠蚌貝殼板材進(jìn)行輻照加工8 h、12 h和16 h，觀察其顏色和光澤的變化，分別檢測(cè)其吸收劑量。結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)鈷60輻照加工，珍珠蚌貝殼板材顏色由銀白色、粉紅色轉(zhuǎn)變?yōu)樯罨疑⒒液谏退{(lán)紫色等，光澤增強(qiáng)。珍珠蚌貝殼板材輻照劑量為9.3 KGy時(shí)，其顏色和光澤達(dá)到最佳狀態(tài)，并呈現(xiàn)明顯的彩虹效應(yīng)。

關(guān)鍵詞：珍珠貝殼 鈷60 輻照加工

Abstract： After processing pearl shell plate by irradiation technology with 60Co-γ irradiation （0.75 million curies of radiation source） for 8 h，12 h and 16 h， observed its changes in color and luster， and determined its absorbed dose of irradiation. Results showed that the color of pearl shell plate changed from silver white，pink to dark gray，grayish black and purplish-blue， etc.， and its luster increased. When the irradiation dose was 9.3 KGy， the color and luster was at its best， appearing obvious rainbow effect.

Key words： Pearl shell; 60Co; irradiation processing

利用珍珠蚌培育珍珠是我國(guó)傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，我國(guó)擁有豐富的珍珠蚌貝殼資源。珍珠蚌貝殼具有珍珠光澤、晶粒細(xì)小、結(jié)構(gòu)致密、抗壓強(qiáng)度高、無(wú)毒無(wú)污染和機(jī)械加工性能良好等特性，利用珍珠蚌貝殼制成的具有規(guī)則幾何外形的板材可用于生產(chǎn)室內(nèi)裝飾材料和工藝品[1-2]，具有很高的觀賞價(jià)值。隨著我國(guó)人民生活水平的提高和房地產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，高品質(zhì)、多功能的裝飾材料和工藝品需求不斷增長(zhǎng)，珍珠蚌貝殼板材的市場(chǎng)前景廣闊[3-4]。

顏色和光澤（即色澤）是影響珍珠蚌貝殼板材品質(zhì)與價(jià)格的重要因素。目前，我國(guó)珍珠蚌貝殼板材顏色以銀白色和粉紅色為主，顯得比較單一。因此對(duì)珍珠蚌貝殼板材進(jìn)行顏色和光澤優(yōu)化，既能增加珍珠蚌貝殼板材花色品種，而且還可提高其觀賞價(jià)值。

輻照加工又稱輻射加工，是指利用電離輻射（目前多指鈷60伽馬射線和電子輻照加速器產(chǎn)生的電子束）與物質(zhì)相互作用所產(chǎn)生的物理、化學(xué)和生物效應(yīng)，對(duì)被照射物品進(jìn)行處理，達(dá)到消毒滅菌、改變材料性能等目的的加工處理過(guò)程[5]。輻照加工是一種高效、綠色、安全并涉及多門學(xué)科的綜合性技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品和食品的貯藏保鮮，其安全性早已經(jīng)WHO/FAO/IAEA等國(guó)際組織的確認(rèn)，按照有關(guān)規(guī)范輻照后的產(chǎn)品（大多數(shù)劑量在10 kGy 左右）可以放心使用[6]。

前人自1988年以來(lái)，采用輻照加工對(duì)淡水珍珠著色和改色等開(kāi)展了一些研究，結(jié)果表明，鈷60-γ射線可以改變淡水珍珠的色澤[7-9]，但目前尚無(wú)輻照加工對(duì)珍珠蚌貝殼色澤進(jìn)行優(yōu)化的報(bào)道。

1 材料與方法

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：輻照源為鈷60-γ射線輻照設(shè)備（廣州輻銳高能技術(shù)有限公司，裝源75萬(wàn)居里）

實(shí)驗(yàn)材料：為湛江榮輝珍珠有限公司生產(chǎn)的正方形（銀白色邊長(zhǎng)24 cm，粉紅色邊長(zhǎng)20 cm）、長(zhǎng)方形（長(zhǎng)24 cm、寬10 cm）和菱形（邊長(zhǎng)24 cm）珍珠蚌貝殼板材，厚度2 mm（圖1-2）。

實(shí)驗(yàn)方法：將珍珠蚌貝殼板材通過(guò)自動(dòng)系統(tǒng)送進(jìn)上述鈷60-γ輻照裝置中，分別輻照8 h、12 h、16 h，隨機(jī)取樣觀察其顏色和光澤的變化，用VIVO Y3型數(shù)字手機(jī)進(jìn)行拍照，與未輻照的樣品進(jìn)行比較。采用重絡(luò)酸鉀（銀）劑量計(jì)檢測(cè)其實(shí)際吸收劑量。

2 結(jié)果與分析

輻照法可以優(yōu)化珍珠蚌貝殼板材色澤，豐富珍珠蚌貝殼板材的顏色，增強(qiáng)珍珠蚌貝殼板材的光澤，提高珍珠蚌貝殼板材的價(jià)值。如圖1-2所示。

8 h后，銀白色珍珠蚌貝殼板材變?yōu)榛野咨奂t色珍珠蚌貝殼板材變?yōu)樗{(lán)灰色，光澤變化不明顯。經(jīng)檢測(cè)，珍珠蚌貝殼板材的實(shí)際吸收劑量為6.3 Kgy。

12 h后，銀白色珍珠蚌貝殼板材變?yōu)樯罨疑奂t色珍珠蚌貝殼板材變?yōu)樗{(lán)紫色，彩虹色明顯。經(jīng)檢測(cè)，珍珠蚌貝殼板材的實(shí)際吸收劑量為9.3 Kgy。

16 h后，銀白色珍珠蚌貝殼板材變?yōu)樯詈谏奂t色珍珠蚌貝殼板材變?yōu)楹谧仙鉂勺兓璋?。?jīng)檢測(cè)，珍珠蚌貝殼板材的實(shí)際吸收劑量為12.4 KGy。

將完成輻照加工后的珍珠蚌貝殼板材，在室內(nèi)室溫環(huán)境下放置保存12個(gè)月，其顏色和光澤無(wú)變化。

3 結(jié)論與討論

在上述實(shí)驗(yàn)條件下，珍珠蚌貝殼板材輻照12 h，輻照劑量為9.3 KGy時(shí)，其顏色和光澤得到最佳優(yōu)化，效果最好。輻照劑量過(guò)小，顏色和光澤變化不明顯;輻照劑量過(guò)大，顏色會(huì)變黑，光澤變暗淡。

鈷60-γ射線輻照優(yōu)化珍珠蚌貝殼板材色澤的機(jī)理分析：珍珠蚌貝殼的主要是碳酸鈣（文石）與少量有機(jī)質(zhì)（包括殼角蛋白、色素有機(jī)質(zhì)等）交互堆積而成。前期研究結(jié)果表明，相對(duì)于海水珍珠貝，珍珠蚌貝殼及其淡水珍珠中富集Mn、Fe、Cr元素[10-11]。用一定劑量的鈷-60伽馬射線輻照輻照珍珠蚌貝殼板材，使貝殼板材中的低價(jià)Mn、Fe、Cr轉(zhuǎn)化為有顏色的高價(jià)Mn、Fe、Cr，同時(shí)誘導(dǎo)和促進(jìn)貝殼板材中的某些有機(jī)物大分子間共價(jià)鍵的生成和積累，結(jié)構(gòu)構(gòu)象發(fā)生改變而呈現(xiàn)顏色，使顏色變深，彩虹效應(yīng)增強(qiáng)。其實(shí)淡水珍珠與珍珠蚌貝殼具有類似的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成，上述對(duì)輻照優(yōu)化珍珠蚌貝殼板材色澤的機(jī)理分析與前人對(duì)淡水珍珠輻照著色和改色機(jī)理的解釋是一致的[7-9]。

珍珠蚌貝殼是珍珠母蚌逐層分泌碳酸鈣和有機(jī)質(zhì)沉積疊加而成，在不同生長(zhǎng)季節(jié)，由于水域環(huán)境、珍珠母蚌生理狀態(tài)的不同，各層的Mn、Fe、Cr元素和有機(jī)質(zhì)的含量會(huì)有差異，因此輻照加工時(shí)，珍珠蚌貝殼板材會(huì)有色澤呈條帶狀不均勻的表現(xiàn)。

WHO/FAO/IAEA等國(guó)際組織聯(lián)合專家委員會(huì)認(rèn)為，總體平均劑量為10 KGy以下輻照的任何食品沒(méi)有毒理學(xué)上的危險(xiǎn)。對(duì)珍珠蚌貝殼板材色澤優(yōu)化進(jìn)行輻照加工，接收9.3 KGy的輻照劑量，低于10 KGy，是安全的。

輻照加工優(yōu)化珍珠蚌色澤，可使珍珠蚌貝殼板材顏由灰白色、粉紅色向深灰色、灰黑色、藍(lán)紫色等發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)變，同時(shí)增強(qiáng)了虹彩效應(yīng)，使貝殼板材產(chǎn)生了五彩繽紛的效果，而且放置1年，色澤牢固穩(wěn)定。

由于珍珠蚌貝殼板材在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于貝殼原料來(lái)源、加工工藝不同，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用時(shí)， 應(yīng)根據(jù)實(shí)際輻照加工效果和市場(chǎng)用戶要求來(lái)確定合適的輻照劑量。

總之，輻照加工優(yōu)化珍珠蚌貝殼板材色澤的工藝和流程簡(jiǎn)單，安全穩(wěn)定性好，色牢度高，輻照加工機(jī)構(gòu)遍布我國(guó)珍珠蚌主產(chǎn)區(qū)，而且輻照處理費(fèi)用低廉，具有良好的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景。

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