光释光检测法对几种商品灵敏度的研究

程瑜，张瑞峰，杨菲，魏亚东，康芬芬，郑文杰

（天津出入境检验检疫局，天津 300201）

食品辐照保鲜技术是二战后和平利用原子能的典范。食品辐照是指利用60Co或137Cs放射源产生的γ射线、电子加速器产生电子束或由其转靶产生的X射线，照射食品，以达到灭菌、除虫、抑制发芽、延缓成熟、控制寄生虫感染、提高卫生质量和延长货架期的目的。经过60余年的发展，全世界已有42个国家批准辐照农副产品和食品240多种，年市场销售辐照食品的总量达30多万t。近年来，我国200多个单位分别对200多种食品进行辐射保鲜、杀虫灭菌、改善品质等方面的研究，马铃薯、洋葱、花生、蘑菇、大米、香肠、蜜橘、苹果、荔枝、番茄、生杏仁、花粉、果脯、薯干酒、猪肉和熟肉制品等在符合相应辐照食品卫生和安全标准的情况下批准上市[1]。1997年我国颁布了6大类辐照食品的国家标准。我国己成为世界上辐照食品种类批准最早、最多的国家。2006年我国辐照食品总量已达16万t，在辐照食品数量上已成为当今世界第一大国[2]。

与我国食品辐照快速发展不相适应的是，国内辐照食品加工还有待规范，不合规范的辐照时有发生。同时，一些发达国家利用其自身辐照食品的检测优势在国际贸易中设置技术壁垒，抑制发展中国家食品和农产品的出口。为了贯彻执行辐照标识标签的强制要求，保护消费者的知情权，避免贸易壁垒，保障辐照产业的有序发展，应大力开展辐照食品检测技术研究。

自然界中绝大多数的固体是晶体，而所有的晶体在空间结构（晶格）上都有缺陷（晶格缺陷）。辐照使矿物晶体电离，产生游离电子。一些游离电子被较高能态的晶格缺陷捕获后，成为陷获电子储存在陷阱中。在常温和没有光照的环境下，这些电子可储存几千甚至几万年的时间。一旦矿物晶体受到长波光激发时，陷获电子就可获得能量，以可见光的形式释放出来[3]。在食品生产过程中，表面也会粘有微量的矿物质，这些矿物质能通过晶格缺陷捕获并储存电子。当食品受到激发光激发时，这些储存的能量会以光的形式释放出来，形成激发光谱。检测光信号、记录光子数量并与设定的阈值进行比较即可判断食品是否经过辐照。辐照食品光释光检测法正是利用晶体这一特性开发出的辐照食品检测方法。

辐照食品光释光检测法（Photostimulated Luminescence，PSL）也称作光激发光检测法、激光成像检测法、光致光发光检测法和光刺激发光检测法，是常用的一种辐照食品快速检测方法。光释光检测法检测前无需进行繁琐的前处理工作，检测时读数快速、简单，所需样品量少，检测成本低。光释光检测法的检测步骤分为四部分：前处理、筛查PSL强度检测、校正PSL强度检测（可选）和判定。筛查PSL强度检测是指对接收到的样品进行PSL检测，并根据预先设定的阈值将样品分为阴性、中间值和阳性三级，初步筛查样品是否经过辐照。校正PSL指筛查检测后对样品处以一定剂量（通常为1KGy）的辐照，然后在室温下静置过夜，再进行PSL检测，并根据预先设定的阈值将样品分为阴性、中间值和阳性三级，以判定样品对PSL的敏感性。判定是指：结合筛查PSL和校正PSL的结果，将样品分为阳性（样品经过辐照）、阴性（样品未经辐照）和无法判断（检测出现错误或者需要其他检测方法确证）3个结果[4]。

理论上，光释光检测法可检测所有富含矿物质颗粒的食品。但是，由于光释光法对食品的灵敏度不同，造成食品即使经过辐照，也无法用光释光法检测出来。这一缺点限制了光释光检测法的检测范围。另外，光释光检测需要进行一次校正辐照。这也限制了光释光的使用条件和检测速度。因此，开展辐照食品光释光检测法对食品检测灵敏度的研究，扩大该方法的检测范围，对提高辐照食品检测速度和检测精度，降低检测费用，普及该方法的使用有着重要的意义。

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1 样品

选取天津口岸出口量较大的未经辐照的3种保健品：含钙营养品、含锌营养品和含虫草营养品；1种香辛料：姜粉；3种中草药：欧芹、莳萝和罗勒。

1.1.2 仪器设备

天津滨海辐照处理与检测技术有限责任公司提供直线电子加速器（清华威视IS075型，7.5MeV，5KW）。和剂量瓶；SURRC光释光辐照食品筛查系统（Scottish Universities Research and Reactor Centre，UK；操作软件 SUERC PPSL Console v 2.2（Scottish Universities Environmental Research Centre，UK）；培养皿（直径50 mm，Bibby Sterilin type 122，Glasgow，UK）。

1.2 方法

1.2.1 样品处理

保健品包装在小袋或胶囊中，剥开包装，将粉末倒入培养皿。香辛料和中草药直接倒入培养皿。样品均匀铺在培养皿内，为了保证检测条件的均一性，装载厚度为培养皿高度的50%。对每个样品分别进行200、400、600、800 Gy 的电子束辐照处理，同时设置对照处理。每个处理3个培养皿。辐照时培养皿装入黑色塑料袋中，以达到避光的效果。每次辐照均用计量瓶进行剂量监测。经检测，按 200、400、600、800 Gy辐照时，实测剂量分别为 195、395、593、780 Gy。

1.2.2 检测与判定方法

按照欧洲标准化委员会EN13751：2009的方法进行检测与结果判定[4]。阈值设定为T1=700个计数/60S，T2=500 0个计数/60S。辐照完成后，立即在避光条件下进行筛查PSL强度检测，取平均值。筛查检测完成后进行1 000 Gy的校正辐照，然后再进行校正PSL强度检测，取平均值。最后进行结果判定。

2 结果与分析

不同样品在不同剂量下的PSL强度值和判定结果见表1。

由表1可以看出，各个样品经过辐照后的PSL强度与对照样品相比均有明显的提高，且对照样品的判定结果均为阴性，与实际情况一致。光释光检测法对含锌营养品、欧芹、莳萝和罗勒样品最敏感，经195 Gy辐照后，筛查PSL强度平均值分别为16 766个计数/60 S、56 435个计数/60 S、194 827个计数/60 S和 29 945个计数/60 S，远远大于设定的T2值，校正PSL强度值也远大于T2值。说明光释光法可以检测出经过195 Gy辐照的含锌营养品、欧芹、莳萝和罗勒样品。光释光检测法对含钙营养品和含虫草营养品的检测也非常灵敏，能分别准确检测出经395 Gy和780 Gy剂量辐照的样品。光释光检测法对姜粉的检测不敏感，经4个剂量辐照的样品的筛查PSL强度值均在T1值和T2值之间。经校正辐照后，其校正PSL强度值也均介于T1值和T2值之间。按照EN13751：2009标准中的判定方法来判定，如果校正PSL强度值介于T1值和T2值之间，则说明光释光法无法对小于780 Gy辐照的和未辐照的姜粉进行检测，需要采用其它方法，如热释光法，进行检测。

表1 不同样品在不同剂量下的PSL强度值和判定结果Table 1 PSL intensity and evaluation results of different samples under different dosages

7个样品中，只有含钙营养品和含虫草营养品的筛查PSL强度值随辐照剂量的增加而增加。但是这2个样品的筛查PSL强度值与辐照剂量也没有明显的线性关系。这与所取样品中矿物质比例不同有关。因为，即使是在同一种样品中，也含有不同种类的矿物质。不同种类的矿物质对辐照的敏感性不同[5-6]。同一样品中，难以保证各个处理所含的矿物质的均匀分布，造成了他们对PSL敏感性也有所不同[4-7]。所以，会出现PSL强度值不随辐照剂量的增加而增加，也不与剂量呈线性关系的现象。

3 结论与讨论

光释光法对姜粉的灵敏度较低，无法对780 Gy以内剂量辐照的姜粉和未辐照的姜粉进行检测。食品消毒灭菌的辐照剂量通常都在数千Gy。如果增大辐照剂量至数千Gy，也许可以检测出辐照的样品。光释光检测法对含锌营养品、欧芹、莳萝、罗勒、含钙营养品和含虫草营养品的检测灵敏度高。可以检测出经195 Gy辐照的含锌营养品、欧芹、莳萝、罗勒，经395 Gy辐照的含钙营养品，以及经780 Gy辐照的含虫草营养品。对于使用数千Gy辐照的上述食品，只需通过筛查PSL检测，不用进行校正PSL检测就可100%检测出样品是否经过辐照。因此光释光的检测灵敏度完全有能力对含锌营养品、欧芹、莳萝、罗勒、含钙营养品和含虫草营养品进行快速、准确的检测。

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[1]施陪新.食品辐照加工原理与技术[M].北京:中国农业科学技术出版社,2004:9

[2]舒昆峰.辐照食品鉴定的热释光分析方法研究[D].北京:中国农业科学院,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,罗玲,等.光释光法快速筛查辐照方便食品香辛料及脱水蔬菜[J].西南农业学报,2010,24(6):2355-2358