辐照食品检测标准及检测方法研究进展

赵良娟，张海滨，曲鹏，张宏伟，张霞，赵宏，高旗利，郑文杰

（天津出入境检验检疫局，天津 300201）

食品辐照是第二次世界大战后发展起来的一种食品加工和食品保藏技术。它利用电离辐射（60Co或137Cs放射源产生的γ射线、电子加速器产生的低于10 MeV电子束或X射线）对食品和其他农副产品进行加工处理，以达到控制食源性病原体，减少微生物负载和虫害，抑制发芽和延长易腐烂农产品使用期的目的，其具有冷加工处理、无二次污染和化学残留、能耗低等特点，在食品包装材料，粮食、水果等杀虫、灭菌等领域有着广泛的应用。

近年来辐照食品的潜在安全性问题存在争议，尽管在目前允许的食品种类，辐照剂量作用下的辐照食品是安全的，但不当的辐照会对食品的颜色、味道、营养产生一些副作用，比如脱色、有臭味、破坏一些营养成分，辐照残留也对人的健康存在安全隐患。而且随着进出口贸易的发展，辐照食品管理中标识的问题已得到欧盟各国及日、韩等国的重视。目前，美国、英国、德国等国家对食品辐照有比较详细的要求，对于食品种类、辐照剂量、辐照设施、食品辐照的标示都有明确的规定。

在日益严峻的食品安全问题和进出口贸易情况下，急需建立辐照食品的检测技术。目前国内外开展了许多辐照食品的检测标准及检测技术研究，并取得了一定的成绩。本文将目前辐照食品检测的国内外标准及主要检测技术研究进展总结如下，并对今后我国辐照食品检测技术的研究与发展进行了展望。

1 辐照食品的检测标准

目前颁布辐照食品检测标准的国家和组织主要有欧盟、国际食品法典委员会（CAC）和日本。其中以欧盟的标准最为系统。欧盟先后颁布了涉及8个方法（含筛选法）的10个检测方法标准。而CAC的检测方法标准（CODEX STAN 231-2001，revised 2003）主要引用了欧盟的相应标准，日本检测方法标准则采用热释光技术，该技术在欧盟标准也能找到相应的部分。

在欧盟的10个检测标准[1-10]中，EN 13783、EN 13784和EN 14569属于筛选方法，分别用直接荧光过滤/平板计数法、DNA彗星技术和LAL/GNB（内毒素法/革兰氏阴性菌）微生物检测技术，而其余均属于不同类型食品的检测方法。

EN 1784和EN 1785主要利用气相、气质方法检测挥发性碳氢化合物和利用气质方法检测2-烷基环丁酮法来测定含脂辐照食品。EN 1786、EN 1787和EN 13708均采用电子自旋共振法检测辐照食品（含骨食品、含纤维素食品和晶体糖）。EN 1788采用热释光技术（TL）检测。与TL类似还有光致发光技术（EN 13751，PSL）。

我国辐照食品检测的标准研究相对滞后，自2006年以来，我国目前已颁布的辐照食品检测标准有6个[11-16]，分别是GB/T 21926-2008辐照含脂食品中2-十二烷基环丁酮测定气相色谱/质谱法、NY/T 1573-2007辐照含骨类动物源性食品的鉴定-ESR法、NY/T 1390-2007辐照新鲜水果、蔬菜热释光鉴定方法和NY/T 1207-2006筛选法辐照香辛料及脱水蔬菜 热释光鉴定方法、GB/T 23748-2009辐照食品的鉴定DNA彗星试验法、SN/T 2522.1-2010进出口辐照食品检测方法 微生物学筛选法。相比较欧盟的检测标准，我国采用的检测方法和适用范围都较少。GB/T 21926只针对一种2-十二烷基环丁酮检测含脂食品；NY/T 1573针对含骨类食品进行ESR检测；NY/T 1390和NY/T 1207采用热释光法只针对新鲜水果蔬菜、香辛料和脱水蔬菜进行检测；GB/T 23748规定了含DNA辐照食品的DNA彗星试验筛选方法，适用于生鲜肉类、原粮、干果、蔬菜以及香辛料是否辐照的筛选；SN/T 2522.1适用于冷冻禽肉、蓄肉、水产品等各类生鲜食品是否经过辐照处理的快速筛选。

2 辐照食品的检测方法

目前辐照食品检测方法主要有电子自旋共振光谱（ESR）法、热释光（TL）法、光释光（PSL）法、超微弱发光法；直接荧光过滤/平板计数法（DEFT/APC）、内毒素／革兰氏阴性菌（LAL/GNB）微生物筛选法、DNA彗星法；挥发性碳氢化合物法、烷基环丁酮法等。下文就方法的原理、优缺点及国内外研究进展做一综述。

2.1 电子自旋共振光谱法（ESR）

电子自旋共振光谱检测法是通过检测自由基来进行辐照食品的鉴定。其原理是食品经电离辐射处理后，其分子获得辐射能量被电离或激发，生成一定数量的自由基。自由基含有的未成对电子在外磁场和电磁波的作用下发生赛曼能级跃迁，即产生电子自旋共振现象，由受激跃迁产生的吸收信号经ESR波谱仪处理即得ESR波谱曲线。

该方法的优点是检测速度快、灵敏，适用于含骨类、结晶糖类和纤维素类食品的检测。缺点是方法的灵敏度依赖于结晶结构的类型和数量，而且设备昂贵需要专业技术人员操作。

电子自旋共振光谱检测法（ESR）作为检测辐照食品极为快速有效的方法，已越来越多地被世界各国广泛使用。Aleksieva等[17]在2009年分别用新鲜的、空气干燥和冷冻干燥处理过的西红柿为实验材料，研究辐照前后ESR信号的不同。他们发现辐照后所有样品都产生了纤维素自由基特征ESR信号，是由一个中心信号和左右两侧两个伴峰所构成，这两个伴峰可以作为鉴定西红柿是否辐照的有利依据。2005年胡芳芳等[18]对奶粉、面粉、干红辣椒、大米四种辐照食品进行ESR法研究。研究发现四种食品经辐照均具特有的ESR特征峰，且四种样品经不同剂量辐照产生的ESR特征峰值随贮存时间的增长按乘幂公式衰减。2008年万小娟等[19]对草莓籽、花生和辣椒粉3种含纤维素辐照食品进行了ESR检测，结果表明3种食品的辐照剂量与ESR信号强度均呈现正相关。2009年谭瑗瑗等[20]用ESR法对辐照的玉米粉、小麦粉和糯米粉等3种进行检测，结果发现未辐照和辐照样品的ESR波谱有明显区别，ESR技术能够检测鉴定3种样品是否经过辐照。2011年李伟明[21]等应用ESR法定量检测葵花籽、核桃、开心果和榛子4种干果类辐照食品，结果表明4种样品在辐照前后ESR波谱有明显区别，其信号强度与辐照剂量均呈正相关。辐照后样品的ESR强度和谱形都发生变化，应用ESR法能够鉴定4种食品是否经过辐照。哈益明[22]等开展了ESR法检测香辛料类辐照食品的研究,结果表明，4种香辛料样品辐照前后ESR波谱均有明显区别，ESR波谱信号强度与剂量呈现正相关。在贮藏期内所有样品信号强度均有减弱，除芥末粉外其余样品经过220 d后仍能应用ESR法检测判定是否经过辐照处理。

2.2 热释光分析法（Thermoluminescence）

热释光分析法可以用来检测能分离出矿物质的食品是否经过辐照处理。其原理是食品中如果含有或沾染硅酸盐粒子（如尘埃），在辐照过程中，硅酸盐粒子吸收能量，分离出的硅酸盐粒子在控制加热的条件下释放出其吸收的能量，从而放出光（荧光），这样可测得TL发光曲线。

该方法的优点是非常准确和灵敏（检测剂量＜1kGy）；适用于可分离硅酸盐的所有食物；发光信号经数年不衰减。缺点是需备用放射源，用作2次优化；必需能从样品中分离出一定量的硅酸盐；灵敏度依赖于硅酸盐的类型和数量。

S.Chabane等[23]比较了自建提取方法与欧盟标准EN178822001提取的矿物质在数量与种类上的差异，以及对热释光曲线的影响。周洪杰等[24]研究了热释光分析仪鉴定食品辐照与否的具体方法和鉴定标准。通过对国家允许辐照的6大类食品中85个样品的检测分析得出：当G1/G2≥0.10时，可判定样品是辐照过的；当G1/G2＜0.10时，判定样品是未辐照过的。陆地等[25]研究了热释光（TL）法用于辐照食品检测的可行性。实验以黑胡椒、辣椒面、桂皮、干香菇、茶叶、脱水小葱等为例进行了研究，结果说明，辐照食品的硅酸盐矿物质分离方法和热释光（TL）检测方法具有较高的可靠性。步营等[26]采用热释光法对经过钴源辐照和电子束辐照的贝类进行检测，结果证明贝类是否经过辐照可以用热释光法进行检测。热释光法不仅可以检测钴源的辐照，而且还可以检测电子束的辐照。辐照贝类受本身因素、辐照剂量及检测条件等而对检测结果的准确度的影响还有待于进一步研究。

2.3 光释光分析法（photostimulated luminescene，PSL）

光释光分析法是一种应用激光成像技术检测辐照食品的检测方法。矿物碎片，特别是硅酸盐或者生物无机物质，例如来自牙齿或骨头的羟磷灰石，贝壳或外骨骼的方解石、在大多数食物中都可以发现。当这些物质经电离辐射后，通过留在结构中、裂缝中和杂质中的载体就可以储蓄能量。激感光谱学表明，矿物质的光学刺激可以释放电荷载体。充分的证据表明，使用光刺激就可以从所有的香料、调味料和其他的食物中得到同样的光谱。

该方法的优点是检测不破坏样品，因此整个样品或样品中的有机物和无机物都可以被反复测量。缺点是但如果同一种样品经反复测量，光释光的信号就会减弱。

这种方法已应用于草药、香料和调料等的检测。David等[27]在2003年开展应用光释光法检测辐照草药，香料，调味品的研究，为辐照草药，香料，调味品的检测提供了好的方法。Jo D[28]在2007年开展了应用光释光技术检测辐照猕猴桃的研究，结果表明光释光技术能够作为辐照猕猴桃的检测方法。周虹等[29]应用PSL法对多种方便食品香辛料和脱水蔬菜的进行辐照筛查。结果表明：所有标注或未标注辐照的脱水蔬菜均能够正确识别，除一个未标注辐照的香辛料为可疑需要进一步检测外，所有标注或未标注辐照的香辛料也均能够得到识别。因此，PSL方法能够简便的用于方便食品辐照香辛料和脱水蔬菜的快速筛查。

2.4 超微弱发光法

该技术是采用超微弱发光分析技术，检测辐照食品中主要糖分的化学发光过程。张世民等研究表明[30]，食品经不同剂量辐照处理后，在干燥状态下，葡萄糖和蔗糖样品的超微弱发光强度变化不大，但是在测量过程中瞬间加水溶解后，样品的超微弱发光强度会产生显著变化，其发光峰所对应的光子数与辐照剂量（低于0.7 kGy）密切相关。根据这一特有的变化规律，可以有效地区分辐照食品和未辐照食品，为检测辐照食品提供了一种新的方法。

傅俊杰等应用超微弱发光分析技术[31]，研究三种糖分在辐照前后变化过程，结果表明，食品经不同剂量60Co γ射线辐照处理后，在干燥状态下，辐照后葡萄糖和蔗糖样品的超微弱发光强度变化不大。但是，在测量过程中瞬间加水溶液后，样品的超微弱发光强度会产生显著变化，其发光峰所对应的光子数与辐照剂量密切相关。根据这一特有的变化规律，检测糖辐照后的化学发光效应可以有效地检测经过辐照后的含糖食品，此法不需对照样品，能有效地区分辐照和未辐照的食品，为检测辐照食品提供了一种新的方法。冯敏[32]等应用超微弱发光技术检测辐照前、后农产品中的微生物含量时发现:辐照样品发光强度均高于对照样品的强度,这与该方法用于检测样品中微生物含量的原理相背，但这在一定程度上为超弱发光用于辐照食品的鉴别提供了依据。

2.5 直接荧光过滤/平板计数法（DEFT/APC）

直接荧光过滤/平板计数法（DEFT/APC）属于生物检测方法。其原理是直接表面荧光技术测量出样品中微生物总量（DEFT），菌落平板计数（APC）给出产品辐照后存活的微生物量，通过比较辐照前后DEFT计数和APC计数的差异，可判别食品是否经过辐照处理。

该方法的优点是适用面广、费时少、操作方便的优势。缺点是非辐照加工过程也会出现类似结果，而且灵敏度依赖于食物初始含菌的数量。

国外的学者们[33-35]应用该技术在调味料、牛奶、禽肉和蔬菜等辐照食品的检测上进行了研究，结果表明该方法通过比较辐照前后DEFT计数和APC计数的差异，可判别食品是否经过辐照处理。我国应用该技术的研究比较晚，相关的文献较少。我们实验室早在2006年开展辐照食品检测技术研究，到目前为止已应用DEFT/APC法对16种辐照的调味料和脱水蔬菜进行了检测研究，结果表明该方法可用于辐照调味料及脱水蔬菜的鉴定，判定阈值为3.0，方法灵敏度为≥5kGy。赵永富[36]等以4种香辛料和2种干制海鱼为材料，通过直接荧光过滤技术/平板计数法（DEFT/APC）比较辐照前后DEFT计数和APC计数的差异，判断食品是否经过辐照处理。试验结果表明，当log（DEFT/APC）＞4.0时，表明产品至少已进行过1.0 kGy剂量的辐照处理，DEFT/APC法的检测灵敏度与样品初始菌数及D10值相关。

2.6 内毒素／革兰氏阴性菌微生物筛选法

内毒素／革兰氏阴性菌微生物筛选法是一种辐照食品检测的初筛方法。其原理是细菌内毒素是革兰氏阴性菌细胞壁上的一种脂多糖（Lipoply Saccharide）和微量蛋白（Protein）的复合物，它是细菌死亡或解体后才释放出来的一种具有内毒素生物活性的物质。食品经过一定剂量辐照后，食品中活的革兰氏阴性菌基本上会被杀死，产生大量的细菌内毒素。通过对细菌内毒素的测定和革兰氏阴性菌的培养计数可以估算食品中死的革兰氏阴性菌总数与活的革兰氏阴性菌总数。如果两个结果的差异很大，说明该食品可能经过辐照处理。

该方法的优点是操作简单、费用少、适用于普通基层微生物实验室对辐照食品的初筛检测。缺点是非辐照加工过程也会出现类似结果；灵敏度依赖于食物初始含菌的数量和菌体内毒素的含量；是一种初筛方法，阳性样品需要进一步确证。

国外对该方法的研究较早，欧盟在2004年颁布了辐照食品内毒素／革兰氏阴性菌微生物筛选法的检测标准。我们实验室于2006年开展了辐照食品检测技术研究，建立一种辐照食品的微生物筛选方法[37]。研究采用细菌内毒素/革兰氏阴性菌微生物筛选法检测不同辐照剂量的鸡肉、牛肉、羊肉、猪肉、鱼丸、虾丸、蟹棒、鱿鱼、虾仁，及进出口肉饼、糖果等食品。研究结果，表明该方法具有对多种辐照食品的初筛功能，准确性好，检测灵敏度≥1.5 kGy。2009年，胡群[38]等应用LAL/GNB法对辐照鸡肉进行了检测研究，证明该方法适用于辐照鸡肉的初筛检测。

2.7 DNA“彗星”法

DNA“彗星”法是辐照食品中DNA裂解产物的检测方法。其原理是含DNA的食物经过电离辐照后，大分子物质发生了改变，如单键或双键的断裂。DNA碎片会伸展开来或从细胞内转移出来，在正电极方向形成一个尾巴，使得被破坏细胞的外形看起来像彗星，这种断裂可以通过对单细胞和细胞核的微凝胶体电泳进行检测。这一检测DNA断裂程度的彗星法可以在不同的条件下进行。一般在碱性条件下，可以检测到DNA的单键和双键断裂，同时碱性易变的位置也可以被测量到；在中性条件下，仅能观察到DNA的双键断裂。但由于细胞核中DNA超螺旋结构的解螺旋，在中性条件下，DNA的单键断裂会对彗星的形状产生影响,被辐照的细胞会显示出从细胞核向正电极的延长现象，这样就比未经辐照的细胞有更长的彗尾（即更多的分裂）。而未经辐照的细胞接近圆形或只有很轻微的彗尾。

这种检测方法的优点是有潜力用于所有含DNA的辐照食品检测。缺点是由于DNA片段可能是由其他方法得到，所以这只是一种筛选试验，其结果也须进一步验证。

目前该方法已成功应用于多种食品，包括动物食品和植物食品。Park等[39]利用彗星实验技术对发现辐照牛肉贮藏时间的延长或反复冻融会使DNA断裂程度增加。同时也发现根据“彗星”形状可以估计辐照食品的吸收剂量。胡群等[40]在2006年研究DNA彗星试验技术在检测辐照鸡肉方面的应用，经统计学分析,辐照与未辐照鸡肉细胞彗星电泳图尾长与尾相存在显著性差异,并存在一定的剂量反应关系。可作为筛选技术判断该鸡肉是否经过辐照处理。

2.8 测定挥发性碳氢化合物法

该方法的原理是含脂肪食品受辐照时，脂肪酸中甘油三酸酯的α，β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。

该方法的有优点是适用于含脂类食物，常规实验室GC检测即可。缺点是非辐照特异性产物，其他天然食物中也存在；灵敏度依赖于产物量的类型和数量。

Della等[41]采用GC-MS研究了辐照处理的甜瓜籽、南瓜籽、葵花籽中碳氢化合物,认为对辐照籽类样品GC-MS是准确可靠的化学鉴定方法。徐敦明等[42]应用气相色谱检测含脂辐照食品中的碳氢化合物。对鸡肉、木瓜、芒果四种含脂样品的检验结果表明，本方法完全满足含脂辐照食品的鉴定分析要求。但由于特征碳氢化合物的产生并非随辐照剂量的增加而线性增加，因此该法还不能用于定量分析以确定含脂辐照食品的辐照剂量。

2.9 测定2-烷基环丁酮法

该方法的原理是在辐照中，甘油三酸酯中的酰氧键发生断裂，这一反应导致了2-环丁酮的形成，2-环丁酮与母体脂肪酸有相同数量碳原子，而且羰基在2号环位上。该方法即是在用GC法分离后,用MS法检测辐照衍生物2-环丁酮。通过大量的试验分析，辐照样品中检测到的2-环丁酮是2-十二烷环丁基酮（DCB）和2-十四烷环丁基酮（TCB），它们分别是棕榈酸和硬脂酸经辐照后衍生产生的。2-环丁酮可以用正己烷或者正戊烷连同脂肪一起提取出来。提取物经过分馏后用气相色谱法分离再用质谱法检测，根据GC/MS分析所得到的图谱结果就可以确定食品的辐照与否。

该方法的优点是该类产物是辐照食物特异性产物；应用常规GC-MS可检测；适用于含脂类食物。缺点是灵敏度依赖于食物中脂肪的类型和数量。

国外应用GC-MS测定2-烷基环丁酮法检测辐照食品的研究较早，已被成功地用于检测辐照生鸡肉、猪肉、鲜蛋、三文鱼和软干酪，对0.3 kGy以上剂量辐照的新鲜牛油果、番木瓜和芒果的检测是有效的[43-50]。我国的程静等[51]通过对辐照含脂食品分析方法研究，分析了辐照含脂食品中2-十二烷基环丁酮气相色谱-质谱（GC－MS）测定法的原理和方法步骤。并对该方法的仪器条件的选择、标样稳定性、方法检出限、精密度、回收率及不同辐照剂量和辐照含脂食品存储期对测定结果的影响等方面均做了研究。韩丽等[52]应用加速溶剂萃取（ASE）/气相色谱-质谱（GC－MS）技术建立了辐照肉类食品中2-十二烷基环丁酮（2－DCB）的检测方法，同时采用该方法对辐照剂量为1 kGy～8 kGy的猪肉、鸡肉和鱼肉进行检测,再次证明了辐照剂量与脂肪中2-DCB含量存在线性相关关系。张海伟等[53]采用硅胶层析柱萃取分离、气相色谱-质谱联用检测，建立了1种含脂辐照食品中特异性辐解产物2-十二烷基环丁酮的萃取分离以及定量分析的新方法。

3 展望

近年来，我国在辐照食品检测技术的研究及标准制定方面取得了巨大的进步，但当前的检测技术仍有很多不足与待完善之处。前文所述的几种检测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，多种技术联用检测将是今后研究发展的重点。今后，必须加强多学科技术合作与创新，研究发展通用性更好、准确、简便、快速的辐照食品检测技术，制定完善的辐照食品检测标准，以促进辐照食品检测的国际化与标准化，进而保障食品安全和人民健康。

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