輻照食品標志物及其檢測技術研究進展*

胡娟，汪美鳳，趙國華，2

1(西南大學食品科學學院，重慶，400715)2(重慶市特色食品工程技術研究中心，重慶，400715)

輻照技術作為現代食品加工技術被廣泛應用于食品的保鮮、抑制發芽、殺菌和材料改性處理中［1］。和轉基因食品一樣，輻照食品當前雖沒有明確的證據表明其不安全，但其安全性仍一直是社會和科技關注的重點［2］。為保障消費者的知情權和避免潛在的食品安全問題，包括我國在內的眾多國家都要求輻照食品在其包裝上必須要有明顯的標識。同時有調查發現，輻照食品的消費者接受性明顯低于普通食品［3－4］。因此，為擴大市場，部分食品加工企業隱瞞食品輻照的事實。為進一步保障消費者對輻照食品的知情權，開發輻照食品身份鑒別或篩選技術迫在眉睫。當前對輻照食品的鑒別技術都是基于對輻照導致的食品中化學性或物理性標志物的測定。各國也相繼推出了有關輻照鑒別的技術標準和方法，這為輻照食品的監管提供了良好的技術保障。我國輻照食品標志物鑒別和篩選的研究起步較晚，為推動我國這方面研究的快速進步，本文對國內外輻照食品標志物篩選及檢測技術進行了詳細的綜述。

1 輻照食品化學性標志物及檢測技術

1.1 脂肪降解輻照標志物及其檢測技術

2-烷基環丁酮(2-ACBs)同系物是含脂食品輻照后由脂肪降解形成的一類特征性化合物，而未經輻照的食品中不存在此類化合物［5－6］。在2-ACBs中2-十二烷基環丁酮(2-DCB)的含量最高、穩定性最強，是廣泛被用于鑒別含脂食品的輻照標志物。2-DCB的形成途徑如下圖1所示。

圖1 輻照食品中2-DCB的形成途徑

2-DCB檢測常用的方法是氣質聯用(GC/MS)。該法可用正己烷萃取、超臨界萃?。?］或固相微萃?。?］分離樣品中的目標物質，再經冷凍離心過濾、過氣相色譜柱凈化處理后用質譜進行定性和定量。常用的氣相色譜柱有歐盟EN1785標準推薦的Florish柱和我國NY/T 1390－2007標準推薦的DB-5MS柱。而最新的GB/T 21926－2008中推薦檢測模式為選擇離子檢測方式(SIM)或選擇離子儲存方式(SIS)，定性檢測離子為(m/z):98、55、112，定量檢測離子為(m/z):98。該法的檢測準確度與食品中脂肪酸的含量有關，可用于雞肉、牛肉、豬肉、蛙腿、雞蛋、奶酪、鱷梨、木瓜、芒果等含脂量大于1%的食品的輻照鑒定。但有研究表明，輻照形成的2-DCB會隨食品貯藏的溫度、時間、包裝形式等的變化而變化［9］，因此還需要開展詳細的有關2-DCB在輻照食品不同貯藏條件下的變化的深入研究。

1.2 蛋白質降解輻照標志物及檢測技術

含蛋白質的食品在輻照時，蛋白質分子中的苯丙氨酸會與產生的羥基自由基加合而轉化成鄰、間、對位3種異構體的色氨酸(Tyr)［10］，其中鄰-Tyr和間-Tyr在未輻照食品中不存在，為輻照的特征性標志物。而與間-Tyr相比，鄰-Tyr因其產量高、穩定性強等優勢常作為含蛋白質食品輻照的標志物。輻照過程中鄰-Tyr形成的途徑見圖2。

鄰-Tyr常用的檢測方法為高效液相色譜檢測法(配熒光檢測器)［11］。樣品經脫脂、除糖之后，其中的蛋白質(含鄰-Tyr)于110℃下用6mol/L的鹽酸完全水解后。水解液用4-氟-7硝基苯并呋喃試劑柱前衍生后進入高效液相色譜系統進行檢測。該法可用于鑒別10kGy以上劑量輻照的冷凍肉品。

圖2 輻照食品中鄰-Tyr的形成途徑

1.3 自由基輻照標志物及其檢測技術

食品在受到輻照時，其中的水等物質會發生脫氫或降解而形成大量的自由基(見圖3)。因此，檢測自由基的數量可輔助鑒別食品的輻照狀況。由于輻照形成自由基非常不穩定，在一般的食品中會自由擴散而發生反應后消除。因此本法只適用于堅硬的或相對干燥的食品或含有硬組織(如骨頭、鈣化的表皮、硬果殼、子、核等)的食品。這類食品中自由基擴散受阻，消除緩慢，壽命較長(接近、甚至超過食品的貨架期)。

圖3 輻照食品的自由基形成反應

自由基檢測通用的方法是電子自旋檢測法(ESR)。但食品中自由基的檢測受到很多因素的影響。Henery等［12］發現食品輻照所致的自由基的ESR信號與食品的種類、狀態、貯藏條件直接相關。Parlato等［13］發現，輻照后10d內食品的ESR信號強度急劇下降到輻照結束時的70% ～80%，且下降幅度與食品的貯藏條件有關。唐建華等［14］的研究表明，ESR信號強度隨輻照劑量增加而增加。輻照后的食品在室溫下貯存(98d)過程中ESR信號強度逐漸減弱，但仍處于可檢測水平。譚瑗瑗等［15］成功地用ESR法鑒別了輻照的含淀粉類食品(玉米粉、小麥粉和糯米粉)。同時，萬小娟等［16］用ESR方法對含纖維素食品的研究發現輻照劑量與ESR信號強度呈正相關。

1.4 DNA輻照標志物及其檢測檢測技術

食品在受到輻照時，其中含有的雙鏈DNA分子會發生雙螺旋解旋和裂解而形成單鏈DNA分子或DNA片段(圖4)?；诖?，人們建立了基于DNA分子化學變化的輻照食品鑒定技術［1，17］。

常用檢測DNA裂解片段的方法對輻照食品進行鑒別。以瓊脂糖凝膠電泳為基礎的DNA彗星法是最為常用的方法。該方法基于輻照對細胞膜的損傷和在電場的作用下完整的雙螺旋DNA分子無法轉移至細胞外而DNA片段可以遷移至細胞外。輻照的細胞經電泳后著色可形成“彗星”狀圖像。另外，本法可以利用是否能觀察到不具“彗星”狀圖像的完整細胞來區別輻射導致的DNA裂解和其他因素導致的DNA裂解。輻照后的組織中觀察不到不具“彗星”狀圖像的完整細胞。Park等人［18］利用彗星實驗技術對發現輻照牛肉貯藏時間的延長或反復凍融會使DNA短裂程度增加。同時也發現根據“彗星”形狀可以估計輻照食品的吸收劑量。

圖4 輻照誘導的食品中DNA分子變化

2 輻照食品物理性標志物及檢測技術

研究發現，食品在受到輻照時，其中的礦物質(尤其是硅酸鹽類或無機鈣)可以作為載體對輻照能量進行積累。據此，可以通過對比未輻照食品與檢測樣品中礦物質的電荷密度來判斷食品是否經過輻照。常用的測量食品中礦物質輻照電荷能量的檢測技術包括激光成像檢測方法(PSL法)和熱釋光(TL)分析法。PSL法［1，17］是通過激光致使輻照食品中的礦物質釋放輻照積累的電荷轉化成光量子而產生激發光譜，檢測PSL信號就可以判斷食品是否經過輻照。一般經過輻照的食品的PSL信號大于5 000光子/min，而未經輻照的食品的PSL信號低于700光子/min。該方法可實現無損檢測，但其靈敏度與樣品中礦物含量和種類有關［19］，可以用于甲殼類動物制品、草藥、香料和調料的輻照檢測。TL法［20－21］是分離輻照食品中的礦物質經加熱釋放輻照積累的電荷轉化成光量子，測定其發光強度(G1)。同時取相同組分的標準礦物制經1kGy輻照測定熱釋光強度(G2)。一般來說經過輻照的食品G1/G2≥0.10，而未經輻照的食品G1/G2＜0.10時。但對新鮮水果和蔬菜的研究發現G1/G2≥0.10或＜0.07可肯定判定樣品是輻照過的或未經過輻照的。而當G1/G2比值在0.07和0.10之間時則無法判斷。熱釋光法可用于中草藥、脫水或半干蔬菜、香辛料、馬鈴薯、新鮮或半干水果、小蝦、對蝦等食品的輻照檢測。

3 輻照食品標志物聯測技術

目前，輻照食品的檢測方法對樣品的判定還存在很大的不確定性，因此有人研究更為精確、方便的檢測方法，或者是2種及其以上方法的聯測技術。Cutrubinis等［22］對不同原料及不同國家出口食品用DNA彗星法、TL法和ESR法檢驗，發現現有方法的單一使用都會導致很大的不確定性。Elahi等［23］發現，PSL法和TL法聯用可以更準確地判斷食品是否經過輻照，這是由于當PSL法出現陰性或假陽性結果時，可用TL法進行進一步的檢測，從而減少錯誤結果的出現，反之亦然。另外Sanyal等［24］研究電子順磁共振(EPR)譜法和TL法檢測，其中EPR法信號短暫、有不對稱性和劑量依賴性，可為輻照后立即檢測提供重要信息，而TL法檢測時剛好可彌補EPR法信號短暫這一缺點，試驗證實即使經過長時間存儲，通過TL法也可清晰地分辨輻照與非輻照大米。除此之外還有超臨界流體萃取(SFE)技術和GC/MS的聯用等，其他方法的聯用技術還未有報道。

4 展望

經過多年的發展，輻照食品檢測技術已取得了巨大的進步。但當前的檢測技術仍有很多不足與待完善之處，如輻照脂肪降解物2-DCB隨儲藏條件的變化規律、輻照蛋白質降解物鄰-Tyr含量與食品蛋白質種類和含量的關系、PSL法中貯藏條件(溫度、時間等)與食品基質對信號強度的影響規律、輻照致DNA裂解的規律及與其他儲存方式導致DNA裂解的區別等，這一系列的基礎研究還需加強。在技術應用的角度，單一技術的缺陷不可否認，多種技術并用的聯測技術將是今后研究發展的重點。

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