辐照食品检测技术

辐照食品检测技术主要内容一、食品辐照的现状及辐照食品的检测原理（一）背景（二）检测的基本原理二、检测方法介绍（一）GB/T21926-2008《辐照含脂食品中2-十二烷基环丁酮测定气相色谱/质谱法》（二）GB/T23748-2009《辐照食品的鉴定DNA彗星试验法筛选法》（三）其他方法三、实际案例第一部分：食品辐照的现状及检测原理（一）背景•什么是辐照（Irradiation）？辐照是指将电子加速器（0.2MeV~10MeV）产生的电子线或放射性同位素（137Cs或60Co）产生的γ射线的能量转移给被辐照物质，通过控制辐射强度，达到人们所需要的目标:◆使被辐照物质的物理性能和化学组成发生变化（突变育种、材料改性）◆使生物体受到不可恢复的损失和破坏（灭菌、杀虫）。辐照效应（一）辐照物理学效应◆射线与物质的作用光子、光电子、康普顿散射等◆电子射线的作用库仑散射、轫致辐射、契连科夫效应等辐照的化学效应•水——产生羟自由基,氢自由基——H2O2•蛋白质——导致二硫键、氢键、盐键和醚键等的断裂——促使蛋白质的一级结构发生变化——发生脱氨基作用、脱羧作用和氧化作用•糖类——有明显的降解作用和辐解产物形成•脂类——氧化不饱和脂肪酸，出现脱羧、氢化、脱氨等•维生素——脂溶性维生素（最敏感：维生素A和E；稳定：维生素D）；水溶性维生素（最敏感：维生素B1和C）辐照效应（二）辐照效应（三）辐照的生物学效应食品辐照的生物学效应与生物机体内的化学变化有关•微生物——直接控制或杀灭食品中的腐败性微生物及致病微生物（细菌、酵母与霉菌、病毒）•虫类——昆虫、寄生虫•果蔬——抑制呼吸高峰、改变果蔬中的化学成分、影响新鲜蔬菜代谢反应根据2003年9月7～12日在美国芝加哥召开的国际第十四届国际辐射加工年会提供的信息★食品辐照45%★灭菌：医疗保健用品21%、药品4%、包装材料灭菌11%★聚合物改性6%★仿形部件2%★烟道气处理7%★天然植物化学功能食品5%辐照技术在各行业的应用•为什么要对食品进行辐照处理？1.灭菌\除虫——消灭食品中的微生物，寄生虫食品中往往存在造成食品腐败和引起食源性疾病的生物，而辐照产生的r射线具有极强的穿透性和电离能力，可以通过直接或间接的作用(自由基)破坏细胞的结构分子以及DNA，导致微生物/寄生虫死亡。实例：——辐照后的粮食3年内不会生虫；——肉禽类食品经过辐照处理，可全部消灭霉菌、大肠杆菌等腐败性和致病性微生物；——一般真空包装下,2～4℃时鲜肉的保质期是5-7天，而利用辐照处理后，在2～4℃下保质期为30天。2.抑制发芽,延缓成熟蔬菜、水果在采摘后有一段休眠期，休眠期过后又会恢复生长，发芽，有些农产品一旦发芽，就不能食用或丧失原有的食用价值。如土豆（产生剧毒的龙葵素）、大蒜、洋葱（无原先的食用价值）等。辐照通过破坏酶赖以生存的附着水环境，降低或钝化酶的活性，从而抑制上述农产品发芽，延长保质期。实例：一般土豆常温保存40天，发芽率100%；而吸收0.1kGy辐照剂量后，常温保存300天，无发芽现象。•水果采收后仍是活得有机体，继续进行着一系列生理生化过程（后熟），很多营养成分被消耗掉。•辐照——酶，受体蛋白——250-350Gy对未成熟的香蕉照射，可使成熟期推迟16天；用250Gy照射芒果，使成熟期推迟16天；用2kGy或更高的剂量照射草莓，使草莓在5摄氏度下，延长货架时间5-8天。3.其它作用：降解食品中残留的农兽药——氯霉素（河虾、蜂蜜），菊酯，氨基甲酸酯（苹果汁）改善食品品质——加速陈化（酒）；肉质鲜嫩可口（牛肉）；消化吸收（大豆）；缩短复水时间（脱水食品）；改进烘烤质量（面粉）实例：用0.8kGy和1.3kGy剂量辐照的两种白兰地酒，存放3月后品尝鉴定，其酒质相当于3年老酒。•水果采收后仍是活得有机体，继续进行着一系列生理生化过程（后熟），很多营养成分被消耗掉。•辐照——酶，受体蛋白——250-350Gy对未成熟的香蕉照射，可使成熟期推迟16天；用250Gy照射芒果，使成熟期推迟16天；用2kGy或更高的剂量照射草莓，使草莓在5摄氏度下，延长货架时间5-8天。辐照目的与效果及相对应的剂量范围辐照目的采用剂量/kGY被照食品控制生长发育抑制发芽，生根推迟成熟促进成熟防止开伞特定成分的积累0.05-0.150.2-0.810.2-0.53马铃薯，大蒜，葱香蕉，木瓜，番薯桃子，柿子蘑菇，松藤辣椒的类胡萝卜素杀虫杀灭谷物中害虫杀灭果蝇干制食品的杀螨杀灭寄生虫0.1-0.30.250.5-0.70.5大米，麦子，杂粮桔，橙，芒果香辛料，脱水蔬菜猪肉（旋毛虫）辐照生物学效应杀菌耐藏辐照杀菌辐照巴氏杀菌辐照阿氏杀菌1-35-830-50禽肉，畜肉及其制品，鱼贝类，果蔬畜肉及蛋中的沙门氏菌肉制品，发酵原料，饲料，病人食品辐照化学效应改良食品品质高分子物质改性改进食品组织食品品质改善提高加工适应性提高酶的分解性100105050100淀粉，蛋白质干制食品的复杂性酒类的陈化面粉制面包的加工性发酵原料，饲料食品辐照技术的特点1.节能•据国际原子能机构（IAEA）统计：每吨冷藏食品能耗为3.2*108J；热杀菌法能耗1.1*109J；辐照法为2.2*107J，比常规方法节能十几倍到几十倍。2.冷加工常规的热杀菌、微波、气流式过热蒸汽等常常造成食品内部分子热运动加剧，丧失食品原有的色香味甚至营养成分。（如香辛料、冷藏/冻肉、新鲜蔬菜等）辐照方法属于冷加工，可以在常温或者低温下进行，在食品辐照过程中一般升温很小。如0.1-1kGy辐照大多数蔬菜，水果，通常升温最高不超过1℃。食品辐照技术的特点3.穿透力强，灭杀彻底•多数食品的病原性细菌，经80℃短时间巴氏消毒后仍能生长；药剂处理则只对食品表面的杀菌有效，深层病菌无法杀灭。•辐照具有较强的穿透力，如60Co的r射线在水中的半减弱层为11cm水层，因而可以在包装下以及不解冻情况下辐照食品，并深入到食品内部，杀灭隐藏很深的病菌，害虫，寄生虫和微生物，达到长期保存目的。食品辐照技术的特点4.无化学残留•常规熏蒸（环氧乙烷、溴甲烷）、添加防腐剂等方法会有化学药剂和添加剂的残留导致食品品质改变。•辐照不需化学添加剂，不存在残留毒性，也不会产生感生放射性，不污染环境。食品辐照技术的特点食品辐照的安全性评价（一）•不会诱发放射性：射线能量〉诱发阈能——〉诱发放射性；60Co---1.25MeV；137Cs---0.66MeV，电子线---10Mev；食品辐照的安全性评价（二）•毒理学没有问题国际食品辐照卫生安全评价联合专家委员会、国际食品法典委员会于1980年、1999年和2003年宣布：用10kGy以下剂量处理的任何食品，不会产生毒理学上的问题，且超过10kGy剂量的辐照食品也是卫生安全的，无需再进行毒理学实验。•有争议部分：辐照后食品可能有基因突变的风险，但科学家们各执一词，没有定论。所以，食品辐照技术已经在很多国家获得广泛的应用，也成为世贸组织（WTO）认可的食品加工技术。（中国国门时报，2010.10.23）截至目前，世界上已有42个国家正式批准了240多种辐照食品的标准，有些国家则严格禁止辐照食品进口。世界主要国家关于辐照食品的法规欧盟允许辐照食品种类及辐照剂量国别允许辐照食品种类允许辐照剂量欧盟草药、香料和植物调味料最高10kGy法国猪肉、大蒜、洋葱、虾（含冷冻）、鱼（含冷冻）、香料、脱水蔬菜、家禽肉荷兰大蒜、洋葱、虾（含冷冻）、马铃薯、家禽肉、蛋白英国豆类、猪肉、大蒜、洋葱、虾（含冷冻）、鱼（含冷冻）、香料、脱水蔬菜、木瓜、草莓、马铃薯、大米、小麦、无菌食品日本允许辐照食品种类及辐照剂量国别允许辐照食品种类允许辐照剂量日本土豆150Gy（且不允许重复照射）2000年日本香辛料协会申请香辛料允许辐照，但现在还未获批准澳大利亚、新西兰允许辐照食品种类及辐照剂量国别允许辐照食品种类允许辐照剂量澳大利亚、新西兰栗子、水果类、南美番荔枝、荔枝、龙眼、芒果、山竹果、番木瓜、红毛丹150Gy-1kGy药草、香辣调味料2kGy-30kGy药草萃取物（新鲜、干燥或发酵的叶、花或植物的其他部分制造的饮料，茶除外）3kGy-10kGy美国允许辐照食品种类及辐照剂量国别允许辐照食品种类允许辐照剂量美国新鲜、未加热处理过的猪肉0.3kGy～1kGy干燥或脱水酶制剂10kGy干燥或脱水香料30kGy新鲜、冷冻或生的禽肉3kGy冷冻包装肉类(仅美国国家航空航天局)44kGy冷冻生肉4.5kGy冷冻生肉制品7kGy新鲜蛋类3kGy种子8kGy新鲜或冷冻的软体甲壳类动物5.5kGy新鲜水果蔬菜1kGy加拿大允许辐照食品种类及辐照剂量国别允许辐照食品种类允许辐照剂量加拿大土豆、洋葱——小麦、面粉和全麦粉——香料和脱水调味品——芒果0.25～1.5kGy新鲜禽肉1.5～3.0kGy冷冻禽肉2.0～5.0kGy鲜、干或预处理的虾1.5～3.0kGy冷冻的虾1.5～5.0kGy鲜牛肉1.5～4.5kGy冷冻牛肉2.0～7.0kGy我国的辐照情况•我国于1958年开始建造研究用辐照装置（五五期间开始动物实验、六五期间进一步研究），90年代以后辐照技术逐步向食品工业转移。•到2005年，我国设计装源能力30万居里（11.1PBq）以上的商用γ辐照装置已达84座，功率5kw以上的电子加速器为83台；2007年辐照加速器达100台，在建33台，平均每年以15%的速度递增。•2005年，辐照食品产值达35亿元，产量达14.5万吨，占世界辐照食品产量(40万吨)的36%，居世界首位，其中辐照香辛料、脱水蔬菜、大蒜及大蒜制品是主要产品，其直接产值超过20亿元，社会效益巨大，近几年又有了进一步的发展。•所以，从辐照食品的种类和数量而言，我国是世界上辐照食品应用最多的国家之一。我国辐照食品安全规定允许辐照食品种类允许辐照剂量标准适用商品熟畜禽肉类低于8kGyGB14891.1-1997猪肉、牛肉、鸡鸭肉花粉类低于8kGyGB14891.2-1994玉米、荞麦、高梁、芝麻、油菜、向日葵、紫云英的蜜源的纯花粉及混合花粉干果果脯类0.4～1.0kGyGB14891.3-1997花生仁、桂圆、空心莲、核桃、生杏仁、红枣、桃脯、杏脯、山楂脯及其他蜜饯类香辛料类低于10kGyGB14891.4-1997所有品种新鲜水果、蔬菜低于1.5kGyGB14891.5-1997土豆、洋葱、西红柿、苹果等17种猪肉低于0.65kGyGB14891.6-1994鲜猪肉冷冻包装畜禽肉类低于2.5kGyGB14891.7-1997预包装的猪肉、牛肉、鸡鸭肉豆类、谷类及其制品豆类低于0.2kGy谷类0.4～0.6kGyGB14891.8-1997豆类、谷类及其制品薯干酒低于4kGyGB14891.9-1994薯干酒•此外，与国际上的规定一样，我国自1996年出台《辐照食品卫生管理办法》，到后来的《食品辐照通用技术要求》以及2007年实施的《食品召回管理规定》和2008年新修订的《食品标识管理规定》法规标准中都有明确指出，凡是经过电离辐射或者电离能量处理过的农产品及食品都要进行标签标注,凡未贴标识的辐照食品一律不准进入国内市场。食品辐照设施防护非常重要——尤其是升降源•保障辐照食品安全性的前提条件1、辐照剂量和辐照时间监控的需要目前各国普遍认可的剂量是10kGy以下，而高于这个剂量是否会产生一些不安全因素还存在争议。2、非法辐照的监管需要监控辐照灭菌的单位，对其灭菌的品种和操作进行监控——违法辐照、重复辐照3、标识管理的需要尽管国家早就对此进行了相关规定，但在目前销售的食品上很少会发现有标注辐照食品字样的。给消费者知情和选择的机会是很有必要的，所以这方面的相关监督应该要加强。为什么要对辐照食品进行检测（一）为什么要对辐照食品进行检测（二）4.进出口贸易的需要——由于各国的历史、生活习惯及法规差异，目前世界各国允许辐照的食品种类仍差别较大，需要判别出口产品是否满足进口国要求我国辐照产品在国外被通报的部分情况•2005-2006年，我国出口食品先后10次被欧盟食品预警系统通报非法