輻照食品標(biāo)志物及其檢測技術(shù)研究進(jìn)展*

胡娟，汪美鳳，趙國華，2

1(西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶，400715)2(重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶，400715)

輻照技術(shù)作為現(xiàn)代食品加工技術(shù)被廣泛應(yīng)用于食品的保鮮、抑制發(fā)芽、殺菌和材料改性處理中［1］。和轉(zhuǎn)基因食品一樣，輻照食品當(dāng)前雖沒有明確的證據(jù)表明其不安全，但其安全性仍一直是社會和科技關(guān)注的重點(diǎn)［2］。為保障消費(fèi)者的知情權(quán)和避免潛在的食品安全問題，包括我國在內(nèi)的眾多國家都要求輻照食品在其包裝上必須要有明顯的標(biāo)識。同時(shí)有調(diào)查發(fā)現(xiàn)，輻照食品的消費(fèi)者接受性明顯低于普通食品［3－4］。因此，為擴(kuò)大市場，部分食品加工企業(yè)隱瞞食品輻照的事實(shí)。為進(jìn)一步保障消費(fèi)者對輻照食品的知情權(quán)，開發(fā)輻照食品身份鑒別或篩選技術(shù)迫在眉睫。當(dāng)前對輻照食品的鑒別技術(shù)都是基于對輻照導(dǎo)致的食品中化學(xué)性或物理性標(biāo)志物的測定。各國也相繼推出了有關(guān)輻照鑒別的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和方法，這為輻照食品的監(jiān)管提供了良好的技術(shù)保障。我國輻照食品標(biāo)志物鑒別和篩選的研究起步較晚，為推動我國這方面研究的快速進(jìn)步，本文對國內(nèi)外輻照食品標(biāo)志物篩選及檢測技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的綜述。

1 輻照食品化學(xué)性標(biāo)志物及檢測技術(shù)

1.1 脂肪降解輻照標(biāo)志物及其檢測技術(shù)

2-烷基環(huán)丁酮(2-ACBs)同系物是含脂食品輻照后由脂肪降解形成的一類特征性化合物，而未經(jīng)輻照的食品中不存在此類化合物［5－6］。在2-ACBs中2-十二烷基環(huán)丁酮(2-DCB)的含量最高、穩(wěn)定性最強(qiáng)，是廣泛被用于鑒別含脂食品的輻照標(biāo)志物。2-DCB的形成途徑如下圖1所示。

圖1 輻照食品中2-DCB的形成途徑

2-DCB檢測常用的方法是氣質(zhì)聯(lián)用(GC/MS)。該法可用正己烷萃取、超臨界萃取［7］或固相微萃?。?］分離樣品中的目標(biāo)物質(zhì)，再經(jīng)冷凍離心過濾、過氣相色譜柱凈化處理后用質(zhì)譜進(jìn)行定性和定量。常用的氣相色譜柱有歐盟EN1785標(biāo)準(zhǔn)推薦的Florish柱和我國NY/T 1390－2007標(biāo)準(zhǔn)推薦的DB-5MS柱。而最新的GB/T 21926－2008中推薦檢測模式為選擇離子檢測方式(SIM)或選擇離子儲存方式(SIS)，定性檢測離子為(m/z):98、55、112，定量檢測離子為(m/z):98。該法的檢測準(zhǔn)確度與食品中脂肪酸的含量有關(guān)，可用于雞肉、牛肉、豬肉、蛙腿、雞蛋、奶酪、鱷梨、木瓜、芒果等含脂量大于1%的食品的輻照鑒定。但有研究表明，輻照形成的2-DCB會隨食品貯藏的溫度、時(shí)間、包裝形式等的變化而變化［9］，因此還需要開展詳細(xì)的有關(guān)2-DCB在輻照食品不同貯藏條件下的變化的深入研究。

1.2 蛋白質(zhì)降解輻照標(biāo)志物及檢測技術(shù)

含蛋白質(zhì)的食品在輻照時(shí)，蛋白質(zhì)分子中的苯丙氨酸會與產(chǎn)生的羥基自由基加合而轉(zhuǎn)化成鄰、間、對位3種異構(gòu)體的色氨酸(Tyr)［10］，其中鄰-Tyr和間-Tyr在未輻照食品中不存在，為輻照的特征性標(biāo)志物。而與間-Tyr相比，鄰-Tyr因其產(chǎn)量高、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)勢常作為含蛋白質(zhì)食品輻照的標(biāo)志物。輻照過程中鄰-Tyr形成的途徑見圖2。

鄰-Tyr常用的檢測方法為高效液相色譜檢測法(配熒光檢測器)［11］。樣品經(jīng)脫脂、除糖之后，其中的蛋白質(zhì)(含鄰-Tyr)于110℃下用6mol/L的鹽酸完全水解后。水解液用4-氟-7硝基苯并呋喃試劑柱前衍生后進(jìn)入高效液相色譜系統(tǒng)進(jìn)行檢測。該法可用于鑒別10kGy以上劑量輻照的冷凍肉品。

圖2 輻照食品中鄰-Tyr的形成途徑

1.3 自由基輻照標(biāo)志物及其檢測技術(shù)

食品在受到輻照時(shí)，其中的水等物質(zhì)會發(fā)生脫氫或降解而形成大量的自由基(見圖3)。因此，檢測自由基的數(shù)量可輔助鑒別食品的輻照狀況。由于輻照形成自由基非常不穩(wěn)定，在一般的食品中會自由擴(kuò)散而發(fā)生反應(yīng)后消除。因此本法只適用于堅(jiān)硬的或相對干燥的食品或含有硬組織(如骨頭、鈣化的表皮、硬果殼、子、核等)的食品。這類食品中自由基擴(kuò)散受阻，消除緩慢，壽命較長(接近、甚至超過食品的貨架期)。

圖3 輻照食品的自由基形成反應(yīng)

自由基檢測通用的方法是電子自旋檢測法(ESR)。但食品中自由基的檢測受到很多因素的影響。Henery等［12］發(fā)現(xiàn)食品輻照所致的自由基的ESR信號與食品的種類、狀態(tài)、貯藏條件直接相關(guān)。Parlato等［13］發(fā)現(xiàn)，輻照后10d內(nèi)食品的ESR信號強(qiáng)度急劇下降到輻照結(jié)束時(shí)的70% ～80%，且下降幅度與食品的貯藏條件有關(guān)。唐建華等［14］的研究表明，ESR信號強(qiáng)度隨輻照劑量增加而增加。輻照后的食品在室溫下貯存(98d)過程中ESR信號強(qiáng)度逐漸減弱，但仍處于可檢測水平。譚瑗瑗等［15］成功地用ESR法鑒別了輻照的含淀粉類食品(玉米粉、小麥粉和糯米粉)。同時(shí)，萬小娟等［16］用ESR方法對含纖維素食品的研究發(fā)現(xiàn)輻照劑量與ESR信號強(qiáng)度呈正相關(guān)。

1.4 DNA輻照標(biāo)志物及其檢測檢測技術(shù)

食品在受到輻照時(shí)，其中含有的雙鏈DNA分子會發(fā)生雙螺旋解旋和裂解而形成單鏈DNA分子或DNA片段(圖4)?；诖耍藗兘⒘嘶贒NA分子化學(xué)變化的輻照食品鑒定技術(shù)［1，17］。

常用檢測DNA裂解片段的方法對輻照食品進(jìn)行鑒別。以瓊脂糖凝膠電泳為基礎(chǔ)的DNA彗星法是最為常用的方法。該方法基于輻照對細(xì)胞膜的損傷和在電場的作用下完整的雙螺旋DNA分子無法轉(zhuǎn)移至細(xì)胞外而DNA片段可以遷移至細(xì)胞外。輻照的細(xì)胞經(jīng)電泳后著色可形成“彗星”狀圖像。另外，本法可以利用是否能觀察到不具“彗星”狀圖像的完整細(xì)胞來區(qū)別輻射導(dǎo)致的DNA裂解和其他因素導(dǎo)致的DNA裂解。輻照后的組織中觀察不到不具“彗星”狀圖像的完整細(xì)胞。Park等人［18］利用彗星實(shí)驗(yàn)技術(shù)對發(fā)現(xiàn)輻照牛肉貯藏時(shí)間的延長或反復(fù)凍融會使DNA短裂程度增加。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)根據(jù)“彗星”形狀可以估計(jì)輻照食品的吸收劑量。

圖4 輻照誘導(dǎo)的食品中DNA分子變化

2 輻照食品物理性標(biāo)志物及檢測技術(shù)

研究發(fā)現(xiàn)，食品在受到輻照時(shí)，其中的礦物質(zhì)(尤其是硅酸鹽類或無機(jī)鈣)可以作為載體對輻照能量進(jìn)行積累。據(jù)此，可以通過對比未輻照食品與檢測樣品中礦物質(zhì)的電荷密度來判斷食品是否經(jīng)過輻照。常用的測量食品中礦物質(zhì)輻照電荷能量的檢測技術(shù)包括激光成像檢測方法(PSL法)和熱釋光(TL)分析法。PSL法［1，17］是通過激光致使輻照食品中的礦物質(zhì)釋放輻照積累的電荷轉(zhuǎn)化成光量子而產(chǎn)生激發(fā)光譜，檢測PSL信號就可以判斷食品是否經(jīng)過輻照。一般經(jīng)過輻照的食品的PSL信號大于5 000光子/min，而未經(jīng)輻照的食品的PSL信號低于700光子/min。該方法可實(shí)現(xiàn)無損檢測，但其靈敏度與樣品中礦物含量和種類有關(guān)［19］，可以用于甲殼類動物制品、草藥、香料和調(diào)料的輻照檢測。TL法［20－21］是分離輻照食品中的礦物質(zhì)經(jīng)加熱釋放輻照積累的電荷轉(zhuǎn)化成光量子，測定其發(fā)光強(qiáng)度(G1)。同時(shí)取相同組分的標(biāo)準(zhǔn)礦物制經(jīng)1kGy輻照測定熱釋光強(qiáng)度(G2)。一般來說經(jīng)過輻照的食品G1/G2≥0.10，而未經(jīng)輻照的食品G1/G2＜0.10時(shí)。但對新鮮水果和蔬菜的研究發(fā)現(xiàn)G1/G2≥0.10或＜0.07可肯定判定樣品是輻照過的或未經(jīng)過輻照的。而當(dāng)G1/G2比值在0.07和0.10之間時(shí)則無法判斷。熱釋光法可用于中草藥、脫水或半干蔬菜、香辛料、馬鈴薯、新鮮或半干水果、小蝦、對蝦等食品的輻照檢測。

3 輻照食品標(biāo)志物聯(lián)測技術(shù)

目前，輻照食品的檢測方法對樣品的判定還存在很大的不確定性，因此有人研究更為精確、方便的檢測方法，或者是2種及其以上方法的聯(lián)測技術(shù)。Cutrubinis等［22］對不同原料及不同國家出口食品用DNA彗星法、TL法和ESR法檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有方法的單一使用都會導(dǎo)致很大的不確定性。Elahi等［23］發(fā)現(xiàn)，PSL法和TL法聯(lián)用可以更準(zhǔn)確地判斷食品是否經(jīng)過輻照，這是由于當(dāng)PSL法出現(xiàn)陰性或假陽性結(jié)果時(shí)，可用TL法進(jìn)行進(jìn)一步的檢測，從而減少錯(cuò)誤結(jié)果的出現(xiàn)，反之亦然。另外Sanyal等［24］研究電子順磁共振(EPR)譜法和TL法檢測，其中EPR法信號短暫、有不對稱性和劑量依賴性，可為輻照后立即檢測提供重要信息，而TL法檢測時(shí)剛好可彌補(bǔ)EPR法信號短暫這一缺點(diǎn)，試驗(yàn)證實(shí)即使經(jīng)過長時(shí)間存儲，通過TL法也可清晰地分辨輻照與非輻照大米。除此之外還有超臨界流體萃取(SFE)技術(shù)和GC/MS的聯(lián)用等，其他方法的聯(lián)用技術(shù)還未有報(bào)道。

4 展望

經(jīng)過多年的發(fā)展，輻照食品檢測技術(shù)已取得了巨大的進(jìn)步。但當(dāng)前的檢測技術(shù)仍有很多不足與待完善之處，如輻照脂肪降解物2-DCB隨儲藏條件的變化規(guī)律、輻照蛋白質(zhì)降解物鄰-Tyr含量與食品蛋白質(zhì)種類和含量的關(guān)系、PSL法中貯藏條件(溫度、時(shí)間等)與食品基質(zhì)對信號強(qiáng)度的影響規(guī)律、輻照致DNA裂解的規(guī)律及與其他儲存方式導(dǎo)致DNA裂解的區(qū)別等，這一系列的基礎(chǔ)研究還需加強(qiáng)。在技術(shù)應(yīng)用的角度，單一技術(shù)的缺陷不可否認(rèn)，多種技術(shù)并用的聯(lián)測技術(shù)將是今后研究發(fā)展的重點(diǎn)。

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