ESR/EPR電子順磁共振對于輻照食品的作用

?輻照(zhao)食品鑒定

1.什么是輻照食品(pin)

輻(fu)照又(you)稱(cheng)食品(pin)輻(fu)射，用于(yu)殺菌。是利(li)用一定(ding)劑量的波長極短 的電離射線(xian)對(dui)食品(pin)進(jin)(jin)行(xing)殺菌（包括(kuo)原材(cai)料），放射線(xian)同(tong)位素 鈷60 、銫157 產生的γ-射線(xian)或低能加速器放射出的β-射線(xian) 對(dui)包裝食品(pin)進(jin)(jin)行(xing)輻(fu)照處理(li)。延遲新鮮(xian)食物某些生理(li)過(guo)程（發(fa)芽和成熟）的發(fa)展，或對(dui)食品(pin)進(jin)(jin)行(xing)殺蟲、消毒(du)、殺菌、防霉(mei)等處理(li)，可以延長保藏時間，穩定(ding)并(bing)提高食品(pin)質量。

歐(ou)洲聯盟(歐(ou)盟)指令明確規定(ding)，輻(fu)照食(shi)品(pin)以及含有(you)輻(fu)照成分(fen) 的食(shi)品(pin)。(無論其百分(fen)比如(ru)何)都必(bi)須貼上輻(fu)照標(biao)簽。

食品輻照(zhao)符號“radura”

2.為什(shen)么輻射(she)食品

• 殺滅草藥(yao)和香料中的微生(sheng)物；

• 在干燥的(de)食(shi)物(wu)中給昆蟲消毒；

• 用(yong)于制藥和草藥提(ti)取(qu)物的殺菌(jun)；

• 抑制發(fa)芽(ya)和發(fa)芽(ya)；

• 通(tong)過殺滅肉類/家禽/魚類的微生物來延長保(bao)質期；

• 延緩(huan)果實的成熟、成熟和(he)衰(shuai)老(lao)；

• 水果和蔬菜的(de)植物衛生檢疫。

3.食品(pin)輻射檢測的原(yuan)因(yin)

• 平衡食物(wu)輻(fu)射的益處；

• 國家的(de)具體立法規定(ding)，什么(me)食物是允許被輻射的(de)；

• 法(fa)律要求。

?檢測(ce)方法

1.電(dian)子順磁共振波譜儀(yi)檢測輻(fu)照(zhao)食品原理

當食品經電(dian)離輻射照射后(hou)，會(hui)產生一(yi)(yi)定數量自由基。對自由基施加一(yi)(yi)定外(wai)加磁(ci)場,激發(fa)電(dian) 子自旋(xuan)(xuan)共(gong)振。電(dian)子自旋(xuan)(xuan)共(gong)振波譜儀檢測電(dian)子自旋(xuan)(xuan)共(gong)振現(xian)象,并記錄電(dian)子自旋(xuan)(xuan)共(gong)振波譜線(xian)。

在輻(fu)(fu)照食(shi)品(pin)領域，電子(zi)自旋共(gong)振(zhen)法(fa)依賴對(dui)(dui)長壽(shou)命自由基的(de)檢測判(pan)斷(duan)其是否(fou)接受(shou)了輻(fu)(fu)照處 理。含纖(xian)維素(su)和含骨食(shi)品(pin)中的(de)自由基擴散難(nan),通(tong)常具(ju)有較(jiao)長的(de)壽(shou)命,適(shi)用于電子(zi)自旋共(gong)振(zhen)法(fa) 檢測。當ESR圖譜上出(chu)現典型的(de)不(bu)對(dui)(dui)稱信號(分裂峰),可作為食(shi)品(pin)接受(shou)輻(fu)(fu)照的(de)判(pan)定依據。

2.釋光檢測輻照食品

熱釋光(TL)法用于輻照食品檢測的可行性：

先分(fen)離出食(shi)品中的(de)(de)硅酸鹽(yan)類礦物(wu)(wu)質,然后在加熱條件(jian)下(xia)測(ce)量(liang)硅酸鹽(yan)類礦物(wu)(wu)質中由(you)輻照(zhao)而蓄積的(de)(de)并以光(guang)子形式(shi)釋放的(de)(de)能量(liang),從而判斷食(shi)品是否(fou)經過輻照(zhao)。

光釋光(PSL/OSL)法用于輻照食品檢測的可行性:

富含(han)硅酸鹽類樣品通過一定波長的光(guang)(guang)(guang)(guang)再次(ci)激發照(zhao)射產生光(guang)(guang)(guang)(guang)釋放光(guang)(guang)(guang)(guang)信號。利用光(guang)(guang)(guang)(guang)釋光(guang)(guang)(guang)(guang)檢測(ce)儀測(ce)試(shi)光(guang)(guang)(guang)(guang)信號的強度(du),比較不同光(guang)(guang)(guang)(guang)信號強度(du)的大小,從(cong)而(er)判斷(duan)食品是否經過輻照(zhao)。

?ESR電子順磁共振(zhen)波譜(pu)儀(yi)

EN 1786-1996含骨輻射食(shi)品的檢測 .ESR法

EN 1787-2000食(shi)物.ESR光譜(pu)法檢測含纖(xian)維素經過輻(fu)射的食(shi)品;代替EN 1787-1996

EN 13708-2001 食品(pin).采用ESR光譜法檢(jian)測含結晶糖的輔照(zhao)食品(pin)

ESR5000

我(wo)們的(de)臺式 ESR5000 波譜儀(yi)(yi)是一(yi)種緊(jin)湊(cou)型高性(xing)能(neng)儀(yi)(yi)器，其靈敏度和可靠(kao)性(xing)足可勝任EPR 波譜領域的(de)苛刻應用。

*而廣泛：

EPR（電子(zi)順磁共振(zhen)）波譜技(ji)術是能(neng)明確地檢測(ce)和(he)定量含(han)有未配對電子(zi)的(de)物(wu)質的(de)技(ji)術。這些(xie)材料中含(han)有自由(you)基、各種(zhong)過渡金屬以及(ji)缺(que)陷。

EPR 的(de)應用范圍十分廣泛，多功能(neng)且為無損檢(jian)測

在(zai) EPR 波譜(pu)中(zhong)，樣(yang)品可以(yi)(yi)(yi)是固體(ti)、液(ye)(ye)體(ti)、有色溶液(ye)(ye)、混(hun)濁溶液(ye)(ye)，甚至可以(yi)(yi)(yi)是細胞懸 液(ye)(ye)。在(zai) EPR 測量(liang)中(zhong)，樣(yang)品不會受到損失(shi)，因此可以(yi)(yi)(yi)保存下(xia)來(lai)供進(jin)一(yi)步分析。

使用簡單：

EPR 是(shi)一種很容易接(jie)觸的波譜。它所需要的樣(yang)品制(zhi)備是(shi)少的，不管樣(yang)品是(shi)固體、 液體，只需把(ba)樣(yang)品放在一個試管中(zhong)就可以了。

電(dian)子順磁共(gong)振波譜儀(yi)（ESR/EPR） ESR5000

?釋光

1.概(gai)念(nian)

釋(shi)光就是礦物(wu)晶體受到(dao)環境電(dian)離輻(fu)射(she)作用而積蓄起來的(de)能量(liang)在受到(dao)熱或激(ji)發時(shi)，以光 子的(de)形式釋(shi)放(fang)能量(liang)的(de)一種(zhong)物(wu)理現象。

礦(kuang)物結晶形(xing)(xing)成后，因晶體結構(gou)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)缺(que)陷(xian)或者雜質的(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)而(er)形(xing)(xing)成陷(xian)阱(jing)(jing)，來自周圍環(huan)境中(zhong)(zhong) 的(de)(de)(de)(de)電(dian)離輻(fu)射(she)會在(zai)(zai)晶體中(zhong)(zhong)產生輻(fu)射(she)損傷，并(bing)在(zai)(zai)晶體中(zhong)(zhong)生成電(dian)子(zi)(zi)-空穴(xue)對，部(bu)(bu)分電(dian)子(zi)(zi)被陷(xian)阱(jing)(jing) 俘獲，在(zai)(zai)較(jiao)深的(de)(de)(de)(de)陷(xian)阱(jing)(jing)內的(de)(de)(de)(de)電(dian)子(zi)(zi)很穩(wen)定，累積的(de)(de)(de)(de)電(dian)子(zi)(zi)數與輻(fu)射(she)的(de)(de)(de)(de)劑(ji)量成正比，只有(you)在(zai)(zai)受 到外部(bu)(bu)能(neng)量的(de)(de)(de)(de)刺激（加熱(re)或光(guang)(guang)(guang)照）時(shi)，電(dian)子(zi)(zi)才可能(neng)逃出“陷(xian)阱(jing)(jing)”，逃出的(de)(de)(de)(de)電(dian)子(zi)(zi)與空穴(xue) 復合(he)，部(bu)(bu)分能(neng)量以光(guang)(guang)(guang)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)式釋(shi)放，受光(guang)(guang)(guang)照激發(fa)的(de)(de)(de)(de)釋(shi)光(guang)(guang)(guang)稱(cheng)為光(guang)(guang)(guang)釋(shi)光(guang)(guang)(guang)（Photo  Stimulate Luminescence ，簡稱(cheng)PSL)，而(er)受熱(re)激發(fa)的(de)(de)(de)(de)釋(shi)光(guang)(guang)(guang)稱(cheng)為熱(re)釋(shi)光(guang)(guang)(guang)（Thermoluminescence 簡稱(cheng) TL）。

2.Lexsygsmart

Lexsygsmart vs. Risø TL/OSL食(shi)品.用(yong)熱釋光法檢測輻照后(hou)的食(shi)品

優勢：TL版本(不需要OSL單元)、自動操作多達40個樣品、可集成X射線管、兼容Tlstudio軟件以及加熱器溫度可達 500°C。

TL 信號--辣椒

3.光釋光(Photo stimulated Luminescence,PSL) 

富含硅(gui)(gui)酸鹽類(lei)樣(yang)品俘獲(huo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)輻(fu)射能(neng)(neng)量(liang)經(jing)一定(ding)波長(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)激發后,以光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)式釋(shi)放出來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)現象。富含硅(gui)(gui)酸鹽類(lei) 物質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)樣(yang)品能(neng)(neng)夠儲存射線能(neng)(neng)量(liang)。通過一定(ding)波長(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang) 再次激發照射,樣(yang)品中儲存的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)可以釋(shi)放,產生光(guang)(guang)(guang)(guang) 釋(shi)放光(guang)(guang)(guang)(guang)信號(hao)。利用(yong)光(guang)(guang)(guang)(guang)釋(shi)放光(guang)(guang)(guang)(guang)檢測(ce)儀測(ce)試光(guang)(guang)(guang)(guang)信號(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強 度,比較不同光(guang)(guang)(guang)(guang)信號(hao)強度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)小,判(pan)定(ding)樣(yang)品是否(fou)經(jing)過 輻(fu)照。

閾值設定

香料和調味品(pin)的閾值設定(ding)為(wei):T1=700counts/min,T2=5000counts/min。甲殼類動物的閾值設定(ding)為(wei):T1=1000counts/min,T2=4000counts/min。

結果判斷

根據與閾值的比較,樣品(pin)測量結(jie)果可分(fen)為陰(yin)性(xing)、可疑、陽性(xing)三種情況,分(fen)別進行判定。

GB 23748-2016 食品安全國家標準(zhun) 輻(fu)照食 品鑒定 篩選法

4.熱釋光(Thermoluminescence, TL)

• GB 31643-2016 食品(pin)安全國家標準含 硅(gui)酸(suan)鹽輻照食品(pin)的鑒定 熱釋光法

• 黏著在食(shi)品表(biao)面的硅(gui)酸(suan)鹽(yan)礦物(wu)質(zhi)在接受電 離輻射時,能(neng)(neng)夠通過電荷捕(bu)獲方式儲存輻射 能(neng)(neng)量。這些硅(gui)酸(suan)鹽(yan)被(bei)分離出來后置于一定 的高溫環境,就會以(yi)光的形式釋放儲存的能(neng)(neng) 量,這種現象(xiang)被(bei)稱為熱釋光。

• 測量并(bing)記錄熱釋(shi)光信號形(xing)成熱釋(shi)光曲線。

• 熱釋光法（TL）輻(fu)照食品檢測理論上適用(yong)于(yu)所有可以(yi)提取(qu)到(dao)硅酸鹽等礦物質的樣品，與其(qi)種類無關。

• 熱(re)釋(shi)光(guang)強度可用熱(re)釋(shi)光(guang)曲線的面(mian)積積分(fen)值表示。硅(gui)酸鹽(yan)礦物質的種類和數量不(bu)同(tong),產生的熱(re)釋(shi)光(guang)信號也(ye)不(bu)同(tong)。

• 為了消除硅酸鹽(yan)種類的(de)差別,需對樣品(pin)進行兩次(ci)(ci)熱(re)釋光(guang)測(ce)定(ding)。以G1 表(biao)示樣品(pin)硅酸鹽(yan)的(de)熱(re)釋光(guang)一次(ci)(ci)發光(guang)曲(qu)線面積積分(fen)值(zhi)(zhi);給予樣品(pin)確(que)定(ding)劑量的(de)輻照后,再次(ci)(ci)測(ce)定(ding)樣品(pin)的(de)熱(re)釋光(guang),并且用(yong)G2 表(biao)示二(er)次(ci)(ci)發光(guang)曲(qu)線的(de)面積積分(fen)值(zhi)(zhi),終用(yong)G1/G2 值(zhi)(zhi)判(pan)定(ding)樣品(pin)是(shi)否(fou)經過輻照。

熱釋光檢測過程

• 發光曲線 Glow Curve 1 的(de)測量：70°C -> 6°C/s -> 350-500°C

• 用(yong)電離(li)輻射源(yuan)給予特定劑(ji)量(liang)的輻照 (香(xiang)辛(xin)料和脫水(shui)(shui)蔬菜類(lei)產(chan)品的參(can)比劑(ji)量(liang)為1.0kGy,新 鮮(xian)水(shui)(shui)果和蔬菜類(lei)產(chan)品的參(can)比劑(ji)量(liang)為0.5kGy)

• 進行第二次測量(liang),記錄發光曲線 Glow Curve 2

5.信(xin)號比(bi)較(jiao)

積分面積比(bi)值按下式計(ji)算(suan): f =G1/G2

香辛料和脫水蔬菜

• 若f≥0.10,則判定樣(yang)品已(yi)經過輻照處理(li);

• 若f<0.10,則(ze)判定樣品未(wei)經過(guo)輻照(zhao)處理(li)。

新鮮水果和蔬菜

• 若f≥0.10,則(ze)判定樣品已經(jing)過輻照處(chu)理;

• 若f<0.07,則(ze)判定樣(yang)品(pin)未(wei)經過輻照處理;

• 若0.07≤f<0.10,則不可判(pan)定樣品是否經過 輻照處理。