全 文 ： 核 农 学 报 2004，1,8(2)：137—141
Acta AgriculturaeNudeatae Sinica
文章编号：1000．8551(2004)02—137—05
辐照食品检测技术的研究进展
汪海燕 徐晓洁 叶庆富
(1．浙江大学原子核农业科学研究所，浙江 杭州 310029；2．北京农学院，北京 102206)
摘 要：本文综述了食品辐照检测技 术存在的 问题及其国内外研究的 PSL、TL、ESR、DEFTIAPC
等多种检测方法的进展，着重分析了几种综合运用生物技术和现代分析仪器的检测技术，并进
一 步探讨和展望了今后检测技术的研究进展和发展方向。
关键词：食品辐照；检测方法；研究进展
A REVⅡ￡W oN DETECTIoN MIETHoDS FoR IRRADLATED F0oD
WANG Hai—yan XU Xiao—jie YE Qing．fu
(1．Institute ofN~&urAgricultural sc ， ，Zhefiang Universit)，Hangzhou，zJ ， 310029；
2．BeijingAgricultural Colege，Beijing 102206)
l37
Abstract：Current problems on food irradiation techniques and many detection me~od s such as photostimulated
(PSL)，thermoluminescence(TL)，electron spin resonnance(ESR)and direct epifluoreseent filter
technique／aerobic plate count(DEFr／APC)have been concluded in this paper
Key words：food irradiation；detection methods；research progress
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，已被越来越
多国家的政府和工业部门所认识。然而各国间当前的食品辐照仍存在许多问题，尤其是缺乏系统可行
的辐照食品检测方法 ，严重影响了辐照食品的国际贸易-。。
有关辐照食品安全性和卫生状况的争论，主要体现在以下几个方面：(1)食品辐照剂量问题。各种
食品有着各种各样不同的应用情况，因此采用不同的剂量处理就会产生不同的效果 。按剂量划分可
分为低(
果和蔬菜的生理过程 。中剂量辐照巴氏杀菌既可延长食品室温保藏期又可改善食品的工艺品质。而
高剂量辐照常用于香料和调料及调味品的消毒。迄今为止，尚没发现一种简单的方法可以检测食品辐
照与否或者反映辐照食品实际使用的辐照剂量及其导致的微化学变化。如何检测辐照食品所使用的剂
量并形成国际化标准，仍有待于检测技术体系的创新。(2)微生物安全性问题。人们对食源性疾病至为
关注。食物中的微生物如沙门氏菌、利斯特菌、大肠杆菌等对辐照较敏感，10kGy以下的剂量就可以除
尽。辐照杀死了致病菌且不会带来食品的安全性问题。根据各国30多年的研究结果，FA0／WHO／IAEA
组织的联合专家委员会于 1980年 10月份宣布，吸收剂量在 10kGy以下的任何辐照食品都是安全的 ，
无需做毒理学试验 。然而，对于10kGy以上的剂量辐照的食品的安全性问题，目前尚无定论，有待于
进一步研究。(3)辐照过程中营养成分的损失。辐照食品营养成分检测表明，低剂量辐照处理不会导致
食品营养品质的明显损失，食品中的蛋白质，糖和脂肪保持相对稳定 ，而必需氨基酸、必需脂肪酸、矿物
收稿 日期 ：．2003—10-19
作者筒介：汪海燕(1979一)，女，硕士研究生，主要研究方向为分子与环境生物学。
*通讯作者
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核 农 学 报 l8卷
质和微量元素也不会有太大损失。辐照食品营养卫生和辐射化学的研究结果表明，食品经辐照后，辐射
降解产物的种类和有毒物质含量与常规烹调方法产生的无本质区别。辐照电离作用可直接造成生物学
效应 ，实践证明它能抑止被照食品采后生长(蘑菇)、防止发芽(马铃薯 )、杀虫灭菌、钝化酶 的活性 (一切
食品)，从而达到延长食品的保鲜期或长期贮藏的目的H 。可以认为，食品辐照处理在化学组成上所引
起的变化对人体健康无害，也不会改变食品中微生物菌落的总平衡，亦不会导致食品中营养成分的大量
损失。但是高剂量辐照处理所产生的营养成分及其辐照副产物的产生问题仍未被人类所探测到。因
而，检测技术仍有待于更进一步改进和提高。
以上所有这些问题 的解决 ，都需要对辐照食品进行质量与安全性方面的检测。辐照食 品的检测 问
题一直是研究辐照食品的热点之一，检测方法的完善将有助于通过新的辐照食品的种类和促进辐照食
品的国际贸易。下面对检测技术方法的研究进展进行综述。
据 2000年统计 ，目前 已有 40多个 国家规定上百种食品可用于辐照 。辐照食品 的检测 已成为很
活跃 的研究领域之一。针对食品在辐照过程中产生的独特细微的物理化学变化及微生物迹象 ，人们进
行了大量的分析测试研究；并且提出了一些有效的检测方法和手段，较常用的有热释光分析法、化学光
分析法 、ESR法 、电阻抗法 、DNA裂解产物检测法、粘度测定法、种子发芽抑制法 等，分别用于草药、
香料、脱水蔬菜 、鸡 肉、草莓 、马铃薯 、海产品、柑橘类 、其他水果 等的检测。其 中常用的物理方法分述
如下 ：
1 热释光分析法(The肿o1uminescence)
辐照导致产生的阳离子和 自由电子在干燥食品中相对较稳定 。食品中如果含有或沾染硅酸盐粒子
(如尘埃)，在辐照过程中，硅酸盐粒子吸收能量，分离出的硅酸盐粒子在控制加热的条件下释放出其吸
收的能量，从而放出光(荧光)，这样可测得所谓TL辉光曲线。由于食物中所含的硅酸盐种类不同，矿物
质含量不同。因此在测得分离矿物质的辉光后，需要将同样的样品经固定剂量辐照，再测定其辉光，两者
比较进而得出所需的结论。这一分折法依赖的是食品中的硅酸盐矿物质，而与其食物产品的种类无关。
它常用于香料 以及沾染 了灰尘的食物 ，如水果的辐照鉴定。
该方法已成功应用于多种辐照食品如草药 、香料及混合物 、甲壳类动物如虾 、新鲜蔬菜 、脱水蔬菜和
马铃薯等的检测。理论上来说 ，这种检测方法适用于几乎全部食 品。但是 ，其检测存在一定局限性 ：如
稳定性依赖于样品中的矿物质种类及含量，TL信号主要受控于发光曲线温度，信号越强，温度就越高，
信号多稳定于 200～250~C。非辐照食品中 TL检测信号在发光温度 300~C以上时会出现最大亮度，在
200～250~C之间产生最小亮度，这种现象会严重影响检测结果。这种方法对辐照和非辐照食品检测都
有效。在检测辐照和非辐照食品的混合物时，其分析结果取决于二者成分的相对灵敏度。理论上说，由
于所有暴露于土壤或风沙中的食品都含有矿物残存，几乎所有农产品都可用 TL方法检测，但在检测工
作中由于样品中的硅酸盐含量的限制产生了不少问题 。如由于有限的样品量和有限的矿物质量 ，某一
实验室检测时只得到部分有效结果，如草莓97％、番木瓜83％、蘑菇48％、芒果95％等。实际上，增加检
测的样品量在很大程度上可以克服这些问题。同样的问题出现在新鲜蔬菜和水果的检测中。
2 辐照食品的电子 自旋共振光谱检测法(ESR)
ESR法可用于检测贮存食品中产生的自由基是否稳定。一般来说，自由基的寿命很短，尤其液态下
很不稳定。但如果食品中存在固态或干硬物成分(如骨头或碎骨、纤维素等)，自由基则能为其所捕获而
稳定。当辐照剂量约为6～8kGy时，辐照产生的自由基在固相成分中相当稳定，可采用 ESR法测得。含
有纤维素的食物如坚果、花生、胡桃辐照后可测得 ESR吸收光谱。含有骨或碎骨的禽肉和鱼肉辐照后
在 ESR光谱中能观测到相似的信号。Chawla等 ¨已进行了 ESR信号感应对羊骨辐照结果产生影响的
大量因子的研究，结果表明信号随辐照剂量增加而增强，且样品与处理方法对光谱的吸收峰也有一定影
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2期 辐照食品检测技术的研究进展
响。ESR检测法还可用于含结晶糖辐照食品的检测。辐照后样品中不同的单糖和二糖会显现不同的
ESR谱线，其检测信号的强度随着顺磁性化合物的浓度和辐照剂量的增加而增强。ESR法的检测限和
稳定性受样品中羟磷灰石的矿质化程度和结晶糖影响。通常，大种属动物的骨骼高度矿质化 引¨，辐照
剂量较低“ ，不同种类和个体之间其检测限存在差异。对于低矿质化的鱼骨来说，如果超过了加热干
燥所允许的温度，可能产生较强的干扰信号，影响放射诱导信号的检测。此外，若样品中没有糖晶体，辐
照样品将不会产生 ESR信号。
为了满足辐照食品商业化和国际贸易的需要，建立辐照食品国际化标准检测技术体系很有必要。
依据 IAEA的标准H’” 理想的检测方法应该满足以下要求：(1)不受食品的其它加工方法及贮藏的影响；
(2)具有良好的重现性；(3)能估计并甄别用于食品辐照的可能最小剂量；(4)有较好的应用范围；(5)快
速易操作。要想完全满足上述要求不容易。由于辐照食品不引起化学、物理或感官的重大变化，检测必
须要注意其细微的变化。而仅仅以上几种检测方法不能满足食品辐照检测的需要。近年来，许多研究
部门又在辐照食品中微生物、生物、物理、化学变化大量测试的基础上，提供了一些其它更有效的检测技
术 。
3 辐照食品的微生物计数 比较检测法(DEFT／APC screen method) 。’‘ ]
DEFT／APC技术“” (直接表面荧光过滤器技术，Direct Epifluorescent Filter Technique)与平板计数
(Aerobic Plate Count)]是专门用于验证食品辐照处理的微生物定性的标准方法，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APC法所得结果显然
少于 DEFT法。该检测方法可用于辨别 5kGy的辐射剂量。此项技术 的局 限性是如果辐照前初始污染
很轻，辐射剂量很低，或者辐照是为了延缓成熟而非巴氏杀菌 ，则必须要求对辐照食品进行低温保
藏，在贮藏期内微生物的增殖会影响结果的可靠性 这种方法已成功地用于草药和香料的检测。如果
净化处理使用了烟熏消毒或加热法 ，其 DEFF／APC的计数差异与辐照后得到的计数差异很相似。一
些香料如丁香 、肉桂、大蒜和芥茉等中若含有抗微生物活性的抑制成分则可能会导致 APC计数的下降。
4 辐照食品的高效液相色谱检测法(HPLC)
常用于辐照食品检测的邻位酪氨酸法 ，是高相液相色谱柱前反应在激光照射下通过使用荧光计
的检测系统进行研究的。加入丙酮和氯仿的混合物能用于纯化样品，它可以减少样品中的脂肪和糖类。
然后真空条件下 110℃用盐酸水解纯化蛋白24h，使蛋白水解成氨基酸并用于分析。样品通过 自动吸收
系统与 NBD—F试剂(4一氟．7硝基苯并呋喃)进行反应后注入 HPLC系统 ，进行样品检测。经 10kGy以下
剂量辐照过的鸡肉、猪肉、牛肉和金枪鱼可以被检测出来。lOkGy以上剂量照射的鸡肉和猪肉能成功检
测到，但该剂量下的牛肉和金枪鱼则很难测定。lOkGy辐照的鸡肉在 一20~C保藏 3个月后辐照仍能测
得。目前这种检测法仅用于检测 lOkGy辐照的冷冻肉类，比其他物理化学方法应用较广。
5 辐照食品的激光成像检测方法(photostimulated luminescene PSL) H
这是一种应用激光成像技术检测辐照食品的标准方法。该技术包括用于成像目的的激发光强度初
始获取方法和协助归类的激发光强度的校正方法，保证校正激光的成像结果。多数食品中矿物质残留
尤其是硅酸盐类或无机钙普遍可见。在电离辐射时．这些矿物质会积累电荷载体中的能量。激发光谱
表明矿物质的光子激发释放电荷载体，结果在草药、香料和其他使用激发光的样品中得到同样的光谱
图。PSL方法并不会损伤样品，因此有机和无机物质的混合物均能重复测定。但同一样品重复测会使
PSL信号减弱。成像的信号水平有两大限制：大多数辐照样品产生上限水平以上的强信号，低于下限水
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核 农 学 报 18卷
平的信号表明没有被辐照。位于二者间的信号水平有必要进一步研究调查。使用这两限产生由校正
法、TL法或另一种有效方法支持的成像方法。
该法的校正 ，是初始的 PSL法测定后的样品在确定剂量下辐照，然后再测定。这种辐照处理后辐照
样品的 PSL增效不大 ，然而非辐照样品处理后 PSL信号有大幅度增加。从理论上讲 ，PSL法可用于检测
任何含有矿物残留的食品辐照 。样品的 PSL灵敏度取决于个别样品中矿物含量和种类 。总之 ，PSL校
正方法用于低矿物含量的甲壳类动物和“干净”的香料将避免错误的反面结果。这种方法广泛应用于甲
壳类动物、草药、香料和调料的检测。
6 辐照食品中 DNA裂解产物的检测方法 ·
这是含有 DNA食品的标准筛选方法。由于离子辐照等各种化学和物理方法处理产生 了大量单链
和双链的DNA片段。辐照导致 DNA产生的裂解物可作为辐照处理的标记物，使用一种相对简单的方
法凝胶电泳法进行检测。这种检测方法原则上讲可用于所有含 DNA的辐照食品检测。目前已成功应
用于多种食品，包括动物食品和植物食品。应着重指出的是，这是一种筛选试验，其结果需要用另一种
特定的技术鉴定 ，因为 DNA片段可能是由其他方法得到的：在一种未知样品分析之前 ，任何新食品都
要经过试验检测。为了使 DNA在凝胶中充分转移，其裂解度、处理时间及电泳时间、电场强度都可以改
变。但是目前，对各种食品中的 DNA片段了解有限，这有利于用不同来源的样品检测其多样性的产生
途径，同时还要进一步研究辐照效应及存储参数。此外 ，细胞悬浮是又一重要步骤 ，是检测必备的前提
条件。对某些食品来说，细胞悬浮获得合适的背景可能还需要其它必须步骤。对于其他食品如板栗、香
料、鱼类等可能很难得到正常的细胞；而热处理食品由于热损伤可能没有细胞产生。通常，在发白的或
者煮熟的虾中看不到正常的细胞。另一缺陷是细胞裂解的不充分可能使细胞膜透过 ，这种透过可能使
DNA片段流出细胞核。早期实验中裂解不充分是 由于 SDS浓度只有 0，1％，后来浓度增加为 2．5％时这
个问题就得到了解决。
7 超临界流体抽提法检测低剂量辐照植物食品中的2一十二烷基环丁酮
Horvatovich 等提出用于辐照食品检测的新方法 ，即超I艋界 CO 抽提法。该方法必须对辐照的植
物食品预先用类脂抽提，然后进行选择性的 2．十二烷基环丁酮索氏抽提和进一步对 50Gy辐照豇豆和
100Gy辐照稻米进行气相色谱．质谱联用检测。这些食品中的大多数饱和脂肪酸的辐照分解产物中，只
有2．十二烷基环丁酮能被检测出来。这种方法检测范围小，受制于超I临界抽提。其实验样品的辐照剂
量低(≤100kGy)，为了要得到高浓度 2．十二烷基环丁酮，索氏抽提所用的类脂要在高剂量(100kGy)辐
照的乳酪样品中抽取得到，而且要保持该物质的较高纯度。抽提物必须符合进行气相色谱-质谱(GC—
MS)的条件。根据 GC．MS分析所得到的图谱结果就可以确定食 品的辐照与否。
与其他的国际检测方法 相比，这种食品辐照检测方法的应用可节省大量时间，并且很大程度降
低了分析费用。此外，这种方法检测的最小剂量稍低于其他各种有关的方法。考虑到环境保护和工作
人员的健康，该方法大大减少了有机溶剂的大量使用，将日益引起重视。
8 辐照食品检测技术的展望 卫 9_
LC．Ms及 GC．Ms联用检测技术 、高效液相色谱(HPLC)、核磁共振(NMR)⋯ 、含脂食品的碳水化合
物检测以及含骨食品的电子 自旋共振(ESR)检测方法 ，目前已被国际辐照界认 可。然而 ，上述方法的适
用范围不尽相同，均存在一定的局限性，难以适用于不同种类的辐照食品检测与鉴别。因此，有必要加
强多学科技术合作以发展通用性更好的辐照食品检测技术。通常在食品辐照过程中会产生自由基和生
物大分子碎片(如 DNA碎片等)，依据辐照前后 DNA等生物大分子的分子量变化，可以采用分子排阻色
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Acta AgricuhuraeNucleat．ae Sinica 141
2004，18(2)：137～141
谱、RAPD和 DNA凝胶电泳色谱等方法进行辐照食品检测和鉴别，这些方法仍有待于进一步考证。可以
预见，建立辐照食品检测的通用国际标准，将有助于推动辐照食品的国际贸易，进一步提高其质量控制
和真伪鉴别水平。
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