辐照食品标志物及其检测技术研究进展*

胡娟，汪美凤，赵国华，2

1(西南大学食品科学学院，重庆，400715)2(重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆，400715)

辐照技术作为现代食品加工技术被广泛应用于食品的保鲜、抑制发芽、杀菌和材料改性处理中［1］。和转基因食品一样，辐照食品当前虽没有明确的证据表明其不安全，但其安全性仍一直是社会和科技关注的重点［2］。为保障消费者的知情权和避免潜在的食品安全问题，包括我国在内的众多国家都要求辐照食品在其包装上必须要有明显的标识。同时有调查发现，辐照食品的消费者接受性明显低于普通食品［3－4］。因此，为扩大市场，部分食品加工企业隐瞒食品辐照的事实。为进一步保障消费者对辐照食品的知情权，开发辐照食品身份鉴别或筛选技术迫在眉睫。当前对辐照食品的鉴别技术都是基于对辐照导致的食品中化学性或物理性标志物的测定。各国也相继推出了有关辐照鉴别的技术标准和方法，这为辐照食品的监管提供了良好的技术保障。我国辐照食品标志物鉴别和筛选的研究起步较晚，为推动我国这方面研究的快速进步，本文对国内外辐照食品标志物筛选及检测技术进行了详细的综述。

1 辐照食品化学性标志物及检测技术

1.1 脂肪降解辐照标志物及其检测技术

2-烷基环丁酮(2-ACBs)同系物是含脂食品辐照后由脂肪降解形成的一类特征性化合物，而未经辐照的食品中不存在此类化合物［5－6］。在2-ACBs中2-十二烷基环丁酮(2-DCB)的含量最高、稳定性最强，是广泛被用于鉴别含脂食品的辐照标志物。2-DCB的形成途径如下图1所示。

图1 辐照食品中2-DCB的形成途径

2-DCB检测常用的方法是气质联用(GC/MS)。该法可用正己烷萃取、超临界萃取［7］或固相微萃取［8］分离样品中的目标物质，再经冷冻离心过滤、过气相色谱柱净化处理后用质谱进行定性和定量。常用的气相色谱柱有欧盟EN1785标准推荐的Florish柱和我国NY/T 1390－2007标准推荐的DB-5MS柱。而最新的GB/T 21926－2008中推荐检测模式为选择离子检测方式(SIM)或选择离子储存方式(SIS)，定性检测离子为(m/z):98、55、112，定量检测离子为(m/z):98。该法的检测准确度与食品中脂肪酸的含量有关，可用于鸡肉、牛肉、猪肉、蛙腿、鸡蛋、奶酪、鳄梨、木瓜、芒果等含脂量大于1%的食品的辐照鉴定。但有研究表明，辐照形成的2-DCB会随食品贮藏的温度、时间、包装形式等的变化而变化［9］，因此还需要开展详细的有关2-DCB在辐照食品不同贮藏条件下的变化的深入研究。

1.2 蛋白质降解辐照标志物及检测技术

含蛋白质的食品在辐照时，蛋白质分子中的苯丙氨酸会与产生的羟基自由基加合而转化成邻、间、对位3种异构体的色氨酸(Tyr)［10］，其中邻-Tyr和间-Tyr在未辐照食品中不存在，为辐照的特征性标志物。而与间-Tyr相比，邻-Tyr因其产量高、稳定性强等优势常作为含蛋白质食品辐照的标志物。辐照过程中邻-Tyr形成的途径见图2。

邻-Tyr常用的检测方法为高效液相色谱检测法(配荧光检测器)［11］。样品经脱脂、除糖之后，其中的蛋白质(含邻-Tyr)于110℃下用6mol/L的盐酸完全水解后。水解液用4-氟-7硝基苯并呋喃试剂柱前衍生后进入高效液相色谱系统进行检测。该法可用于鉴别10kGy以上剂量辐照的冷冻肉品。

图2 辐照食品中邻-Tyr的形成途径

1.3 自由基辐照标志物及其检测技术

食品在受到辐照时，其中的水等物质会发生脱氢或降解而形成大量的自由基(见图3)。因此，检测自由基的数量可辅助鉴别食品的辐照状况。由于辐照形成自由基非常不稳定，在一般的食品中会自由扩散而发生反应后消除。因此本法只适用于坚硬的或相对干燥的食品或含有硬组织(如骨头、钙化的表皮、硬果壳、子、核等)的食品。这类食品中自由基扩散受阻，消除缓慢，寿命较长(接近、甚至超过食品的货架期)。

图3 辐照食品的自由基形成反应

自由基检测通用的方法是电子自旋检测法(ESR)。但食品中自由基的检测受到很多因素的影响。Henery等［12］发现食品辐照所致的自由基的ESR信号与食品的种类、状态、贮藏条件直接相关。Parlato等［13］发现，辐照后10d内食品的ESR信号强度急剧下降到辐照结束时的70% ～80%，且下降幅度与食品的贮藏条件有关。唐建华等［14］的研究表明，ESR信号强度随辐照剂量增加而增加。辐照后的食品在室温下贮存(98d)过程中ESR信号强度逐渐减弱，但仍处于可检测水平。谭瑗瑗等［15］成功地用ESR法鉴别了辐照的含淀粉类食品(玉米粉、小麦粉和糯米粉)。同时，万小娟等［16］用ESR方法对含纤维素食品的研究发现辐照剂量与ESR信号强度呈正相关。

1.4 DNA辐照标志物及其检测检测技术

食品在受到辐照时，其中含有的双链DNA分子会发生双螺旋解旋和裂解而形成单链DNA分子或DNA片段(图4)。基于此，人们建立了基于DNA分子化学变化的辐照食品鉴定技术［1，17］。

常用检测DNA裂解片段的方法对辐照食品进行鉴别。以琼脂糖凝胶电泳为基础的DNA彗星法是最为常用的方法。该方法基于辐照对细胞膜的损伤和在电场的作用下完整的双螺旋DNA分子无法转移至细胞外而DNA片段可以迁移至细胞外。辐照的细胞经电泳后着色可形成“彗星”状图像。另外，本法可以利用是否能观察到不具“彗星”状图像的完整细胞来区别辐射导致的DNA裂解和其他因素导致的DNA裂解。辐照后的组织中观察不到不具“彗星”状图像的完整细胞。Park等人［18］利用彗星实验技术对发现辐照牛肉贮藏时间的延长或反复冻融会使DNA短裂程度增加。同时也发现根据“彗星”形状可以估计辐照食品的吸收剂量。

图4 辐照诱导的食品中DNA分子变化

2 辐照食品物理性标志物及检测技术

研究发现，食品在受到辐照时，其中的矿物质(尤其是硅酸盐类或无机钙)可以作为载体对辐照能量进行积累。据此，可以通过对比未辐照食品与检测样品中矿物质的电荷密度来判断食品是否经过辐照。常用的测量食品中矿物质辐照电荷能量的检测技术包括激光成像检测方法(PSL法)和热释光(TL)分析法。PSL法［1，17］是通过激光致使辐照食品中的矿物质释放辐照积累的电荷转化成光量子而产生激发光谱，检测PSL信号就可以判断食品是否经过辐照。一般经过辐照的食品的PSL信号大于5 000光子/min，而未经辐照的食品的PSL信号低于700光子/min。该方法可实现无损检测，但其灵敏度与样品中矿物含量和种类有关［19］，可以用于甲壳类动物制品、草药、香料和调料的辐照检测。TL法［20－21］是分离辐照食品中的矿物质经加热释放辐照积累的电荷转化成光量子，测定其发光强度(G1)。同时取相同组分的标准矿物制经1kGy辐照测定热释光强度(G2)。一般来说经过辐照的食品G1/G2≥0.10，而未经辐照的食品G1/G2＜0.10时。但对新鲜水果和蔬菜的研究发现G1/G2≥0.10或＜0.07可肯定判定样品是辐照过的或未经过辐照的。而当G1/G2比值在0.07和0.10之间时则无法判断。热释光法可用于中草药、脱水或半干蔬菜、香辛料、马铃薯、新鲜或半干水果、小虾、对虾等食品的辐照检测。

3 辐照食品标志物联测技术

目前，辐照食品的检测方法对样品的判定还存在很大的不确定性，因此有人研究更为精确、方便的检测方法，或者是2种及其以上方法的联测技术。Cutrubinis等［22］对不同原料及不同国家出口食品用DNA彗星法、TL法和ESR法检验，发现现有方法的单一使用都会导致很大的不确定性。Elahi等［23］发现，PSL法和TL法联用可以更准确地判断食品是否经过辐照，这是由于当PSL法出现阴性或假阳性结果时，可用TL法进行进一步的检测，从而减少错误结果的出现，反之亦然。另外Sanyal等［24］研究电子顺磁共振(EPR)谱法和TL法检测，其中EPR法信号短暂、有不对称性和剂量依赖性，可为辐照后立即检测提供重要信息，而TL法检测时刚好可弥补EPR法信号短暂这一缺点，试验证实即使经过长时间存储，通过TL法也可清晰地分辨辐照与非辐照大米。除此之外还有超临界流体萃取(SFE)技术和GC/MS的联用等，其他方法的联用技术还未有报道。

4 展望

经过多年的发展，辐照食品检测技术已取得了巨大的进步。但当前的检测技术仍有很多不足与待完善之处，如辐照脂肪降解物2-DCB随储藏条件的变化规律、辐照蛋白质降解物邻-Tyr含量与食品蛋白质种类和含量的关系、PSL法中贮藏条件(温度、时间等)与食品基质对信号强度的影响规律、辐照致DNA裂解的规律及与其他储存方式导致DNA裂解的区别等，这一系列的基础研究还需加强。在技术应用的角度，单一技术的缺陷不可否认，多种技术并用的联测技术将是今后研究发展的重点。

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