中国食物与营养 2010年第03期 Food and Nutrition in China No.03,2010 食品检测鉴定方法 郭桂萍,高洁湘,王 匀,张文国 (南通出入境检验检疫局,南通226006) 摘要:本文介绍了辐照食品常用的检测方法,对其原理、适用范围和局限性进行了综述,为辐照食品的研 究和检验提供参考。 关键词:辐照食品;检测方法;适用范围;局限性 食品辐照技术可应用于所有食品,其主要目的是 灭菌、杀虫和抑制植物发芽。由于辐照食品在减少食 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。 物传播疾病的发生率、降低农产品产后损耗、延长食 品货架寿命等方面所显示的优越性。但人们对核辐射 具有恐惧心理,不敢食用、生产或进口辐照食品;有 些国家虽允许本国辐照产品输出,却禁止别国辐照产 品进入。为了贸易公平,维护消费者的知情权,海关 和商检部门有必要对进口商品作辐照检测。 辐照食品检测是利用电离辐射与食品相互作用产 生的物理、化学和生物的可检测性而建立的鉴定辐照 食品的检测方法。国际食品法典委员会(CAC)相 继批准了欧盟提出的“辐照食品鉴定方法”的国际标 准,这些方法提供了鉴定食品是否已被辐照和测定辐 可借此与未辐照样品区别。辐解生成的碳氢化合物在 .20℃时较稳定,在商用范围内其生成量与辐照剂量呈 线性关系,可用“产物浓度一剂量”曲线估测辐照吸收 剂量 ’ , 。 理论上该方法适用于所有含脂肪食品,但天然 香味化合物含量多将使食品的GC谱十分复杂,不饱 和脂肪酸种类多的食品碳氢化合物的产额低,建议选 用ESR或热释光法检测。可提取类脂少的食品(如鳕 鱼肉)和共萃取物多的食品(如鲭鱼、蛤类和牡蛎 类),其它共萃取成分会干扰碳氢化合物的测定,这 一方法也不适用。肉类可萃取物一般随脂肪含量增 照食品吸收剂量的方法,而且强化了有关辐照食品的 国家法规,提高了消费者对辐照食品的信任度,推动 了国际贸易和辐照食品商业化。 目前,我国对辐照食品的检测正在研究中,还没 有形成统一的标准,而且没有一种技术有可能用于所 有食品检测。现将国际食品法典委员会鉴定方法介绍 加,Morehouse曾报道可用GC-MS和化学解离技术从 高脂肪食品的共萃取物中检出辐照形成的碳氢化合 物。 辐照鸡肉、牛肉、猪肉、蛙腿、香料(肉豆蔻、 茴香、小茴香、红胡椒)、蛋粉、奶酪,鳄梨、木 瓜、芒果等都用此方法作过成功检测。 最近发展了LC、GC、HPLC多级联用的分离碳氢 如下,为研究和检验工作者根据需要选用合适的检测 方法提供参考。 化合物方法,提高了检测灵敏度,对奶酪、鳕鱼、虾 等辐照食品已作过成功检测。 1 气相色谱测定碳氢化合物的方法 含脂肪食品受辐照时,脂肪酸中甘油三酸酯的 c【,8位羰基断裂,生成相应有挥发性的Cn.1,Cn一2烷 2气质联机测定2一烷基环丁酮含量的方法 食品辐照时,连接甘油三酸酯的酰基一O断裂,生成 烃、烯烃以及Cn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 与原脂肪酸有同样C原子数的2.烷基环丁酮,烷基定位到 环 ̄2_J2。未辐照食品中尚未发现2一烷基环丁酮口, 一。 (C18)、棕榈酸(C16)、硬脂酸(c18)。用GC {项目资助:国家质检总局“辐照食品检测方法的研究 (计划编号:2004IK027)。 作者简介:郭桂萍(1975~),女,农艺师,硕士,研究方向:食品安全检测 目前该方法已成功检测过辐照生鸡肉、猪肉、蛋 郭桂萍等:辐照食品检测鉴定方法 l1 清、鲑鱼、奶酪,并可拓展到更广范围。商用剂量辐 照的大部分食品,都可用本方法检测。鲜鸡肉的可鉴 别剂量为0.5kGy,液态鸡蛋、鲜猪肉、鲑鱼、奶酪为 lkGy。加热和储存环境对探测极限和2一烷基环丁酮的 含纤维素食物的探测极限和稳定性受样品中结晶 纤维素及水分含量的影响。阿月浑子果实可探测剂量 为2kGy以上,稳定性差,最佳检测时效为辐照后一年 内;辣椒粉自由基的稳定性取决于储存条件(尤其是 湿度),可能短于保鲜期;鲜草莓需1.5kGy以上方可 稳定性影响不大 。但辐照木瓜种子中的2一烷基环丁 酮不稳定,此方法不适用。 3电子自旋共振仪(FSR)分析法 辐射能诱发骨中羟基磷灰石、纤维素、结晶糖 产生ESR信号,因此ESR检测方法可检测干燥的含骨 鱼、肉类,含纤维素及结晶糖等辐照食品。 食品被辐照时,将产生离子和电子,它们进一步 反应生成自由基。自由基含未偶电子,具净电子自旋 角动量,当施加均匀外磁场H时,电子为能量差 为A E=g p H的高低两能级(g为光谱因子,多 数自由基中奇电子的g值很接近;p为Bohr磁子)。 此时对样品外加电磁辐射,若有h Y=A E=g D H的电 磁辐射被样品吸收,处于低能级的电子将跃迁到高能 级,产生吸收谱。实际上Y是已定的,因此任何共振 磁场可通过调节g因子(g=(h Y)/(p H))而达到,它 表征未偶电子最大共振吸收磁场的位置,是未偶电子 所在自由基的特征量。自由基之间的区别也就是g值 的微小差异。自由基未偶电子与其邻近磁性核相互作 用导致ESR谱线含多个成分。一个未偶电子与核自旋I 相互作用,可产生21+1条间距和强度都相等的谱线, 当同时与n1个核自旋为I1的等价核、n2个核自旋为I2 的等价核、…nr个核自旋为Ir的等价核相互作用时, 出的谱线数目为:N=(2nl×I1+1)(2n2×12+1)… (2nr×Ir+1)。因此可根据ESR谱鉴定自由基I Ⅲ 。 用于辐照鉴别的自由基EsR信号必须稳定(至 少在存储期内稳定),且样品辐照后存储较长时问 ESR信号仍能与未辐照样品的ESR信号区分;信号 强度还须与辐照剂量成正比,以便估测样品的辐照 吸收剂量。 要鉴别含骨的辐照鱼/肉类食品,辐照剂量需大于 0.5kGy。骨骼的矿化状态(羟基磷灰石和晶状球蛋白 的量)影响探测极限:小个体物种骨骼矿化程度低, 大个体物种骨骼矿化程度高,少量样品即可探测。这 类食品在辐照后12月内检测有效。加热(如水煮)对 ESR信号影响不大,矿化程度低的鱼骨在超过推荐温 度下干燥时,非辐照因素产生的信号会干扰辐照特有 的ESR信号。 探测;浆果需0.5kGy以上,辐照后3周检测为宜,储 存条件影响其纤维素自由基的稳定性,可能短于保鲜 期。不过对于含纤维素的食品,没有ESR信号并不能 确定样品未受辐照。 含结晶糖的辐照食品如脱水无花果、脱水芒果、 脱水木瓜和葡萄干等也可用ESR法检测,样品的可探 测剂量下限由糖晶体决定,若无糖晶体,辐照样品 不会产生ESR信号,样品中单糖和二糖不同也会导致 ESR谱差异。若样品的ESR谱含多种成分,可判断该 样品受过辐照,不过单一成分的ESR谱并不能说明样 品未受辐照,这类样品的检测时效可达数月,测试结 果受干燥状况影响,因此脱水水果应避免受潮。 4热释光(TL)分析法 含硅酸盐的辐照食品受电离辐照时,其中的晶格 缺陷会俘获自由电子或空穴带上电荷储存能量,将样 品中分离出来的固体(硅酸盐)进行可控加热,被俘 获的电子获能从晶格缺陷中逸出,当这些电子回到稳 态时将释放能量而发出热释光,记录到的热释发光是 加热温度的函数,光谱由几个发光峰组成。 辐照和未辐照固体样品都存在热释光(TL)现象, 要区分二者,需事先设定一个建立在广泛实验基础上的 阈值,将所测样品的TL强度和阈值比较,若所测样品的 TL强度大于阈值,则可断定样品受过辐照 ”。 TL方法理论上可用于任何可分离出硅酸盐的辐照 食品的检测。但样品中矿物含量、种类、辐照剂量、 存储时间、空气、湿度、紫外光照、光热采样间隔等 都影响TL信号。200~250 ̄C之间的TL信号较稳定。对 未辐照和辐照样品的混合物作TL分析所得结果取决于 二者比例。6kGy以上辐照的草药、香料及其混合物, 辐照后9个月内检测有效;lkGy以上的辐照样品,时 效可达几年。甲壳类辐照产品在保鲜期内有效检测剂 量为0.5~2.5kGy;辐照鲜果、鲜菜和脱水水果、脱水 蔬菜的有效测量剂量为1~8kGy;辐照土豆为50Gy, 时限为4个月。对于硅酸盐含量有限的样品(如草莓、 鳄梨、蘑菇、木瓜、芒果、苹果等),可通过增加样 品量检测;暴露于风尘中生长的农产品(如洋葱、大 12 中国食物与营养 蒜等球叶蔬菜,谷物和Pulses)普遍存在矿灰,都可 用TL方法测试。 该方法已在实验室间成功比对,检测了药草、香 料及其混合物;甲壳动物,包括小虾和大虾;新鲜和 脱水的水果和蔬菜;土豆。 5 直接表面荧光过滤(D E F T)和平板计数 (APC)筛选 直接表面荧光技术(DEFT)测量出样品中微生物 总量(包括非活性细胞),菌落平板计数(APC)给出疑 似辐照样品中微生物存活量,可测定各种需氧菌的总数 与活的微生物数的比值,该比值不仅能提供进行辐照处 理的证据,并且还能说明辐照食品处理前的微生物学性 质。对于未辐照食品来说,两种计数法的结果应相近, 但是辐照食品中 ℃法所得结果显然少于DEFT' ̄。 若样品中微生物太少(APc<103cfu/g)或经过 薰剂和加热灭菌处理,以及样品中含微生物抑制成 分(如丁香、肉桂、大蒜和芥末),会导致APC降低 (假阳性),DEFT/APC计数与辐照样品接近。不过 灭菌薰蒸剂可探测出来。该方法已在药草和香料上成 功比对 。 6光致发光(PSI_)法 大部分食品中都含有硅酸盐或羟基磷灰石等生物 无机材料的矿物残骸,如贝类中有成分为方解石的外 骨骼,动物骨骼和牙齿中有羟基磷灰石。这些矿物残 骸受电离辐照时,其中的空隙结构或不纯位点俘获的 带电载体会存储能量。光刺激矿物将放出带电载体显 示励磁激发光谱。用光刺激草药、香料整体以及其他 食品可获同样的光谱。 PSL是无损检测,可对样品整体(有机、无机材 料或者二者的混合物)反复测量。但PSL信号随测量 次数增加而减弱。 此方法包括初步视频PSL观察样品的状态,再用 PSL进一步校准样品的辐照敏感性。初步视频PSL设置 了上下限,辐照样品的PSL信号一般超过上限,未辐照 样品信号低于下限,信号在上下限之间的样品需进一步 研究。用上下限既方便了观察,又可标度辐照吸收程 度。为判别PsL信号低的样品是否受过辐照,可将样 品在初 ̄OPSL后用特定剂量再辐照测PsL,辐照过的样 品PSL信号只增加少许,而未辐照样品再辐照后PSL信 号会大幅增加 。 理论上,PSL方法可用于任何含矿物残骸的辐照 食品。但样品中的矿物种类和量会影g ̄PSL敏感度。 信号低于下限(T1)的受检材料通常是未辐照的,但 也可能是辐照低敏感的经辐照材料,不过PSL校对可 区分这种情况。低敏样品(校对后的阴性信号和中间 信号)可用热释光(TL)或其它方法进一步分析。矿 物含量低的甲壳类和高纯香料(如肉豆蔻,地黑白胡 椒粉),可用PSL校对方法排除假阴性结果;未搀杂 样品检验效果比较理想;混合食品(如咖喱粉与PSL 敏感的矿残骸混合物),PSL校对提供的结果有时难 以明判;样品中的盐可能会发出很强的PSL信号掩盖 其余辐照成分发出的信号,加水重测可识别校正。 该方法已在甲壳类动物、药草、香料和调味品成 功比对。 7 DNA“彗星”检测法筛选辐照食品 DNA碎片可用微凝胶电泳方法检测。将单细胞嵌 入显微镜载物片上的琼脂糖中,用去垢剂溶解破坏细 胞膜,设定电压电泳。DNA碎片将从细胞核中钻出 来并向阳极方向迁移,朝阳极方向形成一个彗星状拖 尾,辐照过的细胞DNA碎片较多,拖尾较大,未辐照 细胞呈圆形或拖尾很小。该方法在碱性、中性条件下 都可行 。 彗星检测需要一些预备步骤,干扰因素很多,如 需将细胞悬浮和分离;一些食品的初级细胞残片会干 扰彗星样式;肉类DNA会酶解生成DNA碎片,反复冻 .融也会使DNA大量断裂造成DNA彗星模式的误读。 植物组织需用强解聚溶液长时间孵泡(大豆和柚子 需30~60min)才能将细胞解聚;蘑菇孢子细胞壁不 能解聚,不能用彗星检验;一些用低剂量辐照的食品 (如洋葱、土豆),很难判断是否经过辐照。 DNA彗星检测方法理论上可用于任何含DNA食 品的辐照检测。目前用该法成功检测过许多动植物食 品,如鸡肉、鸭肉、鹌鹑、山鸡肉、猪肉、野猪肉、 牛肉、小羊肉、鹿肉、鱼(鲑鱼和大麻哈鱼);杏 仁、无花果、扁豆、大豆、菜豆、草莓、柚子、亚麻 仁、芝麻、葵花子、胡椒。不过有些食品的彗星检测 结果还需其他辐照检测技术佐证。 8内毒素(kAL)和革兰氏阴性细菌(GNB)计 数筛选辐照食品 该方法确定活的革兰氏阴性细菌,并根据革兰氏 郭桂萍等:辐照食品检测鉴定方法 13 阴性细菌表面脂多糖确定内毒素浓度,确定样品中所 [4]Stevenson,M.H.,Meier,w,and Kilpatrick,D.J.:A 有革兰氏阴性细菌(活的和死的)。GNB菌落数表达 European Collaborative Blind Trial Using Volatile 为logl0cfuGNB/g,内毒素浓度表达为logl0EU/g,如 Hydrocarbons and 2-DodecylcyclObutanOne to Detect 果两者差异很大,表明可能经辐照处理。但是,样品 Irradiated Chicken Meat.BCR Information,1994, 辐照后冷冻,减少了活的微生物,可能影响GNB和 Luxembourg:Commission of hte European Communities, EU的比例,相反,辐照后不冷藏,细菌增殖也会影 1994,(Report EUR/15969/en). 响结果u 。 [5】施培新.食品辐照加工原理与技术.北京:中国农业科 本方法还可以提供产品辐照前的微生物质量信 学技术出版社,2004:171—196. 息。可用于整禽或分割禽,如胸脯、腿、鲜翅膀、冷 [6】EN1784:2003,Detection of iradiated food containing 藏或冷冻禽体,已在实验室成功比对。 fat—Gas chromatographic analysis of hydrocarbons. 上述方法的适用范围不尽相同,均存在一定的局 [7]EN1785:2003,Detection of iradiated food containing 限性,难以适用于不同种类的辐照食品检测与鉴别。 fat—Gas chromatographic/mass spectrometric analysis of 因此,有必要加强多学科技术合作以发展通用性更好 2-alkylcyclobutanones. 的辐照食品检测技术。目前研究较多的有:依据辐照 [8】EN1786:1996,Detection of iradiated food containing 前后DNA等生物大分子的分子量变化,可以采用分子 bone—Method by ESR spectroscopy. 排阻色谱、RAPD和DNA凝胶电泳色谱等方法、电阻 [9】EN1787:2000,Detection of irradiated food containing 抗法、DNA裂解产物检测法、粘度测定法、种子发芽 cellulose by ESR spectroscopy. 抑制法等,这些方法仍有待于进一步考证。◇ [1O】EN13708:200l,Detection of irradiated food containing crystalline sugar by ESR spectroscopy. 参考文献 【1 1]EN1788:2001,Thermoluminescence detection of [1】Stevenson,M.H.:Progress in the identification of irradiated irradiated food from which silicate minerals can be food.In:Trends in Food Science and Technology,1992,3, isolated. 257.262. [12】EN13783:2001,Detection of irradiated food using [2】张世民,傅俊杰,包劲松.食品辐照后的超微弱发光性 Direct Epifluorescent Filter Technique/Aerobic Plate 质研究.核农学报,2003,17(3):231-232. Count(DEFT/APC)-Screening method. 【3】Meier, and Stevenson,M.H.:Determination of [13】EN1375 1:2002,Detection of irradiated food using volatiles and O—tyrosine in irradiated chicken.Results of na photostimulated luminescence. intercomparison study.Edited by:Leonardi,M.,Raffi,J.J., [14]EN13784:2001,DNAcomet assay forthe detection of and Belliardo,J.J.,In:Recent Advances on the Detection irradiated foodstuffs—Screening method. of Irradiated Food.BCR Information,1993,Luxembourg: [15]EN14569:2004,Micfobiological screening for Commission of the European Communities,1993,211— irradiated food using LAL/GNB procedures. 218,(Report EUR/14315/en). International Standards of Detection of Irradiated Foods GUO Gui-ping,GAO Jie-xiang,WANG Jun,ZHANG Wen-guo fYancheng Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Nantong 226006) Abstract:In the paper,methods of detection of irradiated foods were introduced.The principles,scopes and limitations of the methods were also reviewed.Some references ofr irradiated food reseach and detection were given. Keywords:Irradiated Food;Detection;Scope;Limitation