全 文 ：文章编号 :100028551 (2003) 012024205
SPF 试验动物饲料辐照剂量的模糊优化
哈益明1 　程述汉2
(11 中国农业科学院原子能利用研究所 ,北京　100094 ; 21 山东农业大学理学院 ,山东 泰安　271018)
摘 　要 :γ射线辐照 SPF 试验动物饲料的关键性技术是辐照剂量的优化和确定。通过
辐照处理对 SPF 饲料的理化、微生物和感官指标影响的研究 ,提出辐照灭菌处理的模
糊综合质量评价方法 ,进而实现对辐照剂量的模糊优化。
关键词 :质量评价 ;辐照剂量 ;SPF 饲料 ;模糊优化
收稿日期 :2001204202
作者简介 :哈益明 (1957～) ,男 ,山东蓬莱人 ,原山东农业大学教授 ,现在中国农业科学院原子能利用研究所工作 ,中国
原子能农学会理事 ,从事核技术应用研究。
无特定病原 (SPF)试验动物必须饲喂无菌而又富有营养的饲料。SPF 饲料在生产、贮存和
运输过程中 ,由于其富含蛋白和各种营养 ,极易被微生物和有害病毒污染。传统的灭菌方法不
仅破坏原有饲料的营养 ,而且可能会造成化学药物残留。利用γ射线辐照 SPF 动物饲料 ,不仅
具有常温、常压和灭菌彻底的优点 ,而且能最大限度的保持原有饲料的风味和营养成分。
γ射线辐照 SPF 饲料的关键性技术是最佳辐照灭菌剂量的优化和确定。剂量选择过低会
造成饲料灭菌不彻底 ,而处理剂量过高 ,又会对饲料的理化、营养和感官指标带来影响。综合
理化、微生物和感官指标对 SPF 饲料辐照效果进行质量评价目前尚未见报道。本工作在对辐
照食品运用模糊数学方法进行综合质量评价的基础上[1 ] ,结合辐照后 SPF 饲料理化、微生物和
感官指标的变化[2 ] ,提出 SPF 饲料γ射线辐照灭菌质量的模糊综合评价方法 ,进而实现对最佳
辐照剂量的模糊优化。
1 　材料与方法
111 　材料
SPF 试验兔、鼠颗粒饲料由山东省试验动物中心提供 ,每一样品包装为 015kg。
112 　处理
辐照装置为山东农业大学辐照中心60 Coγ辐射源。源活度 2196PBq ,样品采用定点辐照方
式 ,剂量率为 01061kGy·min - 1 ,f 因子为 0193 ×10 - 2 Gy·R - 1 。辐照剂量范围 610～1010kGy ,间隔
015kGy 共 9 个处理。剂量测定采用英国 Farmer 2570Π1B 电离室剂量仪 ,测量精度与国家 NDAS
计量比对误差小于 ±3 %。
113 　分析
理化指标测定由山东农业大学中心实验室完成。采用 GBΠT6432 (33 ,34)294 方法测定粗蛋
42 　核 农 学 报　2003 ,17 (1) :24～28Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
白、粗脂肪和粗纤维含量。氨基酸含量分析采用 GB7649287 方法 ,采用日立 835250 型自动氨基
酸分析仪。微生物指标按“微生物稀释分离数量统计”方法进行[9 ] ,检查细菌总数和大肠杆菌
数。辐照后由专业人员定期对样品进行感官性状检查、记录及评定外观性状。
2 　最佳辐照剂量的模糊优化
211 　优化条件的约定
21111 　建立因素等级集 　将辐照处理后 SPF 试验动物饲料质量评价指标分为理化、微生物和
感官性状指标 3 个大类。分别以 U1 , U2 , U3 表示构成二级因素集 U。
U = { Ui } = { U1 , U2 , U3 } 　( i = 1 ,2 ,3)
　　相应的一级因素子集为
理化指标子集 :
U1 = { U1 j } = { U11 , U12 , U13 , U14 , U15 , U16 } 　( j = 1 ,2 , ⋯6)
　　其中 : U11 —氨基酸含量 ( %) ; U12 —水分含量 ( %) ;
U13 —粗纤维含量 ( %) ; U14 —粗脂肪含量 ( %) ;
U15 —粗蛋白含量 ( %) ; U16 —微量元素 (锌)含量 (mgΠkg) 。
微生物指标子集 :
U2 = { U2 j } = { U21 , U22 } 　( j = 1 ,2)
　　其中 :U21 —细菌菌落个数 (个Πg) ;U22 —大肠杆菌数 (个Π100g) 。
感官指标子集 :
U3 = { U3 j } = { U31 , U32 , U33 , U34 } 　( j = 1 ,2 ,3 ,4)
　　其中 :U31 —色泽 ;U32 —风味 ;U33 —气味 ;U34 —外观形态。
21112 　构造优化因素权重集 　二级优化因素权重集 :‰A = { A i } = (0130 ,0150 ,0120) 　( i = 1 ,2 ,3)
一级优化因素权重集 :‰A 1 = { A1 j } = (0120 ,0110 ,0118 ,0118 ,0118 ,0116) 　j = (1 ,2 , ⋯6)‰A 2 = { A2 j } = (0150 ,0150) 　j = (1 ,2)‰A 3 = { A3 j } = (0120 ,0130 ,0130 ,0120) 　j = (1 ,2 ,3 ,4)
21113 　建立评价集 (备择集) 　辐照处理 SPF 试验动物饲料参考剂量范围为 6～10kGy[3 ] ,按步
长 015kGy 将其离散后得备择集 V 。
V = { V k } = (610 ,615 ,710 ,715 ,810 ,815 ,910 ,915 ,1010) 　k = (1 ,2 , ⋯9)
212 　评判因素隶属函数的构造
21211 　理化指标的隶属度函数[4 ,5 ]
U11 ( x) =
1 x ≥1560
1 - ( x - 1560)
2
2000 1560 > x ≥1540
( x - 1500) 2
2000 1540 > x ≥1500
0 x < 1500
　U12 ( x) =
1 x ≤8
[1 + ( x - 8) 2 ] - 1 8 < x ≤9
1
2 ( x - 10)
2 9 < x ≤10
0 x ≥10
52　1 期 SPF 试验动物饲料辐照剂量的模糊优化
U13 ( x) =
1 x ≥510
1 - 100 ( x - 510) 2277 410 ≤ x ≤510
100 ( x - 310) 2
277 310 < x ≤410
0 x ≤310
U14 ( x) =
1 x ≥411
1 - 1168 ( x - 411) 2 318 ≤ x ≤411
1168( x - 311) 2 311 ≤ x ≤318
0 x ≤311
U15 ( x) =
1 x ≥20
1 - ( x - 20)
2
2 19 ≤ x ≤20
( x - 18) 2
2 18 ≤ x ≤19
0 x ≤18
　U16 ( x) =
1 x ≥45
1 - ( x - 45)
2
450 30 ≤ x ≤45
( x - 15) 2
450 15 ≤ x ≤30
0 x ≤15
21212 　微生物指标的隶属度函数
U21 ( x) =
1 x ≤30
1 - ( x - 30)
2
3100 30 ≤ x ≤80
( x - 100) 2
3100 80 < x ≤100
0 x ≥100
　U22 ( x) =
1 x ≤10
1 - ( x - 10)
2
200 10 ≤ x ≤20
( x - 30) 2
200 20 ≤ x ≤30
0 x > 30
21213 　感官指标的隶属度函数 　根据国家实验动物饲料营养标准中的评定标准[6 ,7 ] ,构造出
色泽、风味、气味和外观形态相应的隶属度函数。
U3 j ( x) =
0 x = 0
x
5 0 < x < 5
1 x = 5
　　( j = 1 ,2 ,3 ,4)
213 　多级模糊综合评判矩阵的构成
21311 　一级模糊评判矩阵‰R1 = 0181 0178 0165 0145 0122 0115 0110 0110 01050171 0169 0173 0172 0161 0153 0130 0127 01250190 0188 0187 0186 0173 0165 0151 0146 01120189 0186 0186 0187 0168 0150 0127 0125 0105
0187 0188 0184 0186 0165 0134 0122 0121 0106
0156 0130 0145 0150 0126 0105 0107 0104 0104‰R2 = 0105 0114 0128 0142 0150 0172 0175 0177 01790101 0107 0112 0146 0150 0156 0154 0158 0163
62 核　农　学　报 17 卷
‰R3 = 0185 0182 0180 0176 0178 0176 0172 0170 01680186 0187 0182 0180 0174 0170 0165 0160 01540180 0180 0178 0176 0172 0168 0162 0156 0141
0172 0170 0170 0171 0169 0164 0161 0160 0158
　　其中 , ri , j , k为选用 Vk 剂量辐照后 ,测定得出的 Ui , j指标 ,再由相应的隶属函数求得其对评
价集中第 k 个元素 Vk 的隶属度。
21312 　二级模糊评判矩阵‰R = 0180 0174 0174 0171 0152 0136 0124 0122 01080103 0110 0120 0144 0150 0164 0164 0167 0171
0181 0181 0178 0176 0173 0169 0165 0161 0154
　　二级模糊综合评判集为 :
　　‰B = ŽA. ŽR = (0142 　0143 　0148 　0159 　0156 　0147 　0152 　0153 　0149)
其中 ,“. ”为 Zadeh 算子 ,由 R 和 A 求 B 的过程称之为模糊变换。
本评价一级、二级模糊变换中的 Zadeh 算子均取M( © ·)运算。其中 ,“©”为有界和算子 ,
其定义为 a ©b = (a + b) ∧1 ,“·”为乘积算子 ,其定义为 a·b = ab。M( ©·)运算属加权平均型模
糊变换 ,其不仅可以避免“∧”、“∨”运算过于粗糙而丢失太多的信息 ,而且适用于因素较多、权
重分配又较均衡的综合评价情况。
根据二级模糊综合评判集 ,采用加权平均法[8 ] :
∑
n
k = 1
bk ·Vk ∑
n
k = 1
bk
　　综合考虑各子因素对质量评价的贡献 ,优化得出 SPF 试验动物饲料的最佳辐照剂量为
8106kGy。
3 　结果与讨论
辐照 SPF 试验动物饲料的二级模糊综合评判方法 ,较好的将理化、微生物和感官指标对总
体质量的影响有机地结合在一起。同时将国家辐照加工工艺标准及食品、饲料的卫生、营养标
准等量化指标结合在隶属度的评判中。实现定量处理因素间的模糊性 ,对所有因素依权重大
小均衡兼顾 ,切实反映各因素对最佳辐照剂量优化过程的影响。
利用在此基础上自行设计的计算机软件包 ,辐照食品或饲料的最佳辐照剂量的模糊优化
过程可由计算机完成 ,同时也可以对食品或饲料辐照加工质量进行计算机模糊综合质量评价。
本研究优化确定的 SPF 饲料最佳辐照剂量 ,经辐照中心采用 8106kGy 辐照处理和山东省试验
动物中心对 SPF 动物的长期饲喂 ,证明是可行的、合理的和最佳的。
72　1 期 SPF 试验动物饲料辐照剂量的模糊优化
参考文献 :
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THE FUZZY OPTIMIZATION ON IRRADIATION STERILIZATION DOSE
OF SPF ANIMAL FEED
HA Yi2ming1 　CHENG Shu2han2
(1. The Institute for Application of Atomic Energy , Chinese Academy of Agricultural Sciences , Beijing 　100094 ;
2. College of Science , Shandong Agricultural University . Taian , Shandong prov . 　271018)
ABSTRACT :The key technique of irradiation SPF animal feed with 60 Coγ2rays was authentica2
tion and optimization irradiation dose. Having studied the change of irradiation SPF feed on nutri2
ent conten and microorganism and sensory quality , the method of fuzzy comprehensive quality
evaluation with radiation processing was put forward and the optimization radiation sterilization
dose of SPF test animal feed was established.
Key words :quality evaluation ; irradiation dose ; SPF feed ; fuzzy optimization
82 Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2003 ,17 (1) :24～28