辐照加工优化珍珠蚌贝壳板材色泽的研究

童银洪 尹国荣 刘永

摘 要：采用钴60-γ射线（装源75万居里）对珍珠蚌贝壳板材进行辐照加工8 h、12 h和16 h，观察其颜色和光泽的变化，分别检测其吸收剂量。结果表明，经过钴60辐照加工，珍珠蚌贝壳板材颜色由银白色、粉红色转变为深灰色、灰黑色和蓝紫色等，光泽增强。珍珠蚌贝壳板材辐照剂量为9.3 KGy时，其颜色和光泽达到最佳状态，并呈现明显的彩虹效应。

关键词：珍珠贝壳 钴60 辐照加工

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传统优势产业，我国拥有丰富的珍珠蚌贝壳资源。珍珠蚌贝壳具有珍珠光泽、晶粒细小、结构致密、抗压强度高、无毒无污染和机械加工性能良好等特性，利用珍珠蚌贝壳制成的具有规则几何外形的板材可用于生产室内装饰材料和工艺品[1-2]，具有很高的观赏价值。随着我国人民生活水平的提高和房地产业的持续发展，高品质、多功能的装饰材料和工艺品需求不断增长，珍珠蚌贝壳板材的市场前景广阔[3-4]。

颜色和光泽（即色泽）是影响珍珠蚌贝壳板材品质与价格的重要因素。目前，我国珍珠蚌贝壳板材颜色以银白色和粉红色为主，显得比较单一。因此对珍珠蚌贝壳板材进行颜色和光泽优化，既能增加珍珠蚌贝壳板材花色品种，而且还可提高其观赏价值。

辐照加工又称辐射加工，是指利用电离辐射（目前多指钴60伽马射线和电子辐照加速器产生的电子束）与物质相互作用所产生的物理、化学和生物效应，对被照射物品进行处理，达到消毒灭菌、改变材料性能等目的的加工处理过程[5]。辐照加工是一种高效、绿色、安全并涉及多门学科的综合性技术，已广泛应用于农产品和食品的贮藏保鲜，其安全性早已经WHO/FAO/IAEA等国际组织的确认，按照有关规范辐照后的产品（大多数剂量在10 kGy 左右）可以放心使用[6]。

前人自1988年以来，采用辐照加工对淡水珍珠着色和改色等开展了一些研究，结果表明，钴60-γ射线可以改变淡水珍珠的色泽[7-9]，但目前尚无辐照加工对珍珠蚌贝壳色泽进行优化的报道。

1 材料与方法

实验设备：辐照源为钴60-γ射线辐照设备（广州辐锐高能技术有限公司，装源75万居里）

实验材料：为湛江荣辉珍珠有限公司生产的正方形（银白色边长24 cm，粉红色边长20 cm）、长方形（长24 cm、宽10 cm）和菱形（边长24 cm）珍珠蚌贝壳板材，厚度2 mm（图1-2）。

实验方法：将珍珠蚌贝壳板材通过自动系统送进上述钴60-γ辐照装置中，分别辐照8 h、12 h、16 h，随机取样观察其颜色和光泽的变化，用VIVO Y3型数字手机进行拍照，与未辐照的样品进行比较。采用重络酸钾（银）剂量计检测其实际吸收剂量。

2 结果与分析

辐照法可以优化珍珠蚌贝壳板材色泽，丰富珍珠蚌贝壳板材的颜色，增强珍珠蚌贝壳板材的光泽，提高珍珠蚌贝壳板材的价值。如图1-2所示。

8 h后，银白色珍珠蚌贝壳板材变为灰白色，粉红色珍珠蚌贝壳板材变为蓝灰色，光泽变化不明显。经检测，珍珠蚌贝壳板材的实际吸收剂量为6.3 Kgy。

12 h后，银白色珍珠蚌贝壳板材变为深灰色，粉红色珍珠蚌贝壳板材变为蓝紫色，彩虹色明显。经检测，珍珠蚌贝壳板材的实际吸收剂量为9.3 Kgy。

16 h后，银白色珍珠蚌贝壳板材变为深黑色，粉红色珍珠蚌贝壳板材变为黑紫色，光泽变昏暗。经检测，珍珠蚌贝壳板材的实际吸收剂量为12.4 KGy。

将完成辐照加工后的珍珠蚌贝壳板材，在室内室温环境下放置保存12个月，其颜色和光泽无变化。

3 结论与讨论

在上述实验条件下，珍珠蚌贝壳板材辐照12 h，辐照剂量为9.3 KGy时，其颜色和光泽得到最佳优化，效果最好。辐照剂量过小，颜色和光泽变化不明显;辐照剂量过大，颜色会变黑，光泽变暗淡。

钴60-γ射线辐照优化珍珠蚌贝壳板材色泽的机理分析：珍珠蚌贝壳的主要是碳酸钙（文石）与少量有机质（包括壳角蛋白、色素有机质等）交互堆积而成。前期研究结果表明，相对于海水珍珠贝，珍珠蚌贝壳及其淡水珍珠中富集Mn、Fe、Cr元素[10-11]。用一定剂量的钴-60伽马射线辐照辐照珍珠蚌贝壳板材，使贝壳板材中的低价Mn、Fe、Cr转化为有颜色的高价Mn、Fe、Cr，同时诱导和促进贝壳板材中的某些有机物大分子间共价键的生成和积累，结构构象发生改变而呈现颜色，使颜色变深，彩虹效应增强。其实淡水珍珠与珍珠蚌贝壳具有类似的内部结构和化学组成，上述对辐照优化珍珠蚌贝壳板材色泽的机理分析与前人对淡水珍珠辐照着色和改色机理的解释是一致的[7-9]。

珍珠蚌贝壳是珍珠母蚌逐层分泌碳酸钙和有机质沉积叠加而成，在不同生长季节，由于水域环境、珍珠母蚌生理状态的不同，各层的Mn、Fe、Cr元素和有机质的含量会有差异，因此辐照加工时，珍珠蚌贝壳板材会有色泽呈条带状不均匀的表现。

WHO/FAO/IAEA等国际组织联合专家委员会认为，总体平均剂量为10 KGy以下辐照的任何食品没有毒理学上的危险。對珍珠蚌贝壳板材色泽优化进行辐照加工，接收9.3 KGy的辐照剂量，低于10 KGy，是安全的。

辐照加工优化珍珠蚌色泽，可使珍珠蚌贝壳板材颜由灰白色、粉红色向深灰色、灰黑色、蓝紫色等发生不可逆转的转变，同时增强了虹彩效应，使贝壳板材产生了五彩缤纷的效果，而且放置1年，色泽牢固稳定。

由于珍珠蚌贝壳板材在实际生产过程中，由于贝壳原料来源、加工工艺不同，产业化应用时， 应根据实际辐照加工效果和市场用户要求来确定合适的辐照剂量。

总之，辐照加工优化珍珠蚌贝壳板材色泽的工艺和流程简单，安全稳定性好，色牢度高，辐照加工机构遍布我国珍珠蚌主产区，而且辐照处理费用低廉，具有良好的应用价值和市场前景。

参考文献

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