基于ESR技術(shù)建立農(nóng)產(chǎn)品輻照檢測(cè)方法的研究.pdf

1、近年來，輻照技術(shù)在食品行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，輻照食品特別是農(nóng)產(chǎn)品國(guó)際貿(mào)易不斷發(fā)展和擴(kuò)大。輻照食品已涉及到人們生活的各個(gè)方面，國(guó)際上同時(shí)也把輻照技術(shù)作為國(guó)際貿(mào)易壁壘的重要手段。輻照食品的大量出現(xiàn)伴隨而來的是一系列與食品衛(wèi)生安全性相關(guān)的問題，并引起了消費(fèi)者的關(guān)注和政府部門的重視。
　　 本文以油脂農(nóng)產(chǎn)品（黃豆，花生，黑芝麻）為研究對(duì)象，采用電子自旋共振波譜(ESR)分析技術(shù)，通過檢測(cè)從0.3到11.5 kGy不同梯度下的輻照劑量的E

2、SR波譜特征，揭示同類食品不同劑量與ESR波譜強(qiáng)度的對(duì)映關(guān)系和不同的樣品在同一劑量下ESR波譜線的特征異同。通過對(duì)輻照食品的ESR信號(hào)強(qiáng)度的影響因素分析，對(duì)樣品輻照在不同儲(chǔ)藏溫度，儲(chǔ)藏時(shí)間，以及自由基信號(hào)與熱力學(xué)特性變化，揭示輻照劑量與ESR信號(hào)強(qiáng)度之間的關(guān)系，以及信號(hào)影響因素進(jìn)行探究。本研究首次對(duì)輻照對(duì)含油脂的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)生的自由基的類型進(jìn)行探究，并對(duì)自由基的熱力學(xué)和衰減動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析，并且對(duì)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的儀器參數(shù)和性能方面進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)試，

3、為輻照食品的原始劑量的估計(jì)和輻照過程產(chǎn)生自由基的類型的預(yù)測(cè)以及儲(chǔ)存期的各種影響因素提供了理論依據(jù)。論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　 對(duì)儀器的設(shè)置參數(shù)的調(diào)試和優(yōu)化。ESR波譜儀的調(diào)試主要是儀器工作參數(shù)的選擇，優(yōu)化信噪比，提高分辨率和提高靈敏度，它主要包括微波頻率、微波功率、磁場(chǎng)設(shè)置、調(diào)制幅度和頻率以及掃描時(shí)間，通過不同儀器相作參數(shù)的選擇對(duì)波譜儀的靈敏度、分辨率和穩(wěn)定性確定和分析，達(dá)到樣品圖譜的最優(yōu)化。
　　 對(duì)輻照劑量

4、為0.3～11.5 kGy的三種含油脂農(nóng)產(chǎn)品ESR檢測(cè)，將樣品通過粉碎機(jī)打成粉末過20目篩子，將粉末樣品裝入自封袋，常溫下進(jìn)行輻照，通過ESR檢測(cè)圖譜可以觀察到不同樣品所產(chǎn)生的自由基種類和數(shù)量各不相同，0.5kGy劑量輻照處理，常溫(293 K)的條件下儲(chǔ)存6個(gè)月仍然能夠檢測(cè)到ESR信號(hào)。三種含油脂農(nóng)產(chǎn)品（黃豆，花生，黑芝麻）的ESR信號(hào)強(qiáng)度隨吸收劑量的增加而增加，在一定劑量范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，并具有較好的線性擬合。將輻照后的樣品分別置于

5、常溫(293 K)，冷藏(278 K)和冷凍(258 K)三種溫度下儲(chǔ)藏5后天進(jìn)行檢測(cè)樣品的ESR信號(hào)。從三種不同儲(chǔ)藏溫度的三個(gè)ESR圖譜可以看出，冷藏溫度的自由基ESR信號(hào)強(qiáng)度處在常溫和冷凍溫度之間，冷凍溫度相對(duì)有利于樣品信號(hào)保存，輻照劑量越大，不同樣品的ESR信號(hào)強(qiáng)度差異越明顯。這主要是由于，輻照劑量越大，自由基本底濃度越高，低溫有利于自由基數(shù)量的保存。實(shí)驗(yàn)選取的三種樣品的主要成分是由不飽和脂肪酸的碳鏈斷裂產(chǎn)生的與中心碳原子α或β連

6、接的有機(jī)自由基。
　　 通過改變微波功率可以看到黃豆樣品ESR圖譜由單峰，三重峰疊加在一起，g因子為2.005是碳原子中的未成對(duì)電子的自旋所產(chǎn)生的。由于不同峰的電子弛豫時(shí)間不同，飽和性能也不同，所以通過改變微波功率可以將一個(gè)完整的ESR的吸收曲線的進(jìn)行分解。
　　 三種樣品中，黃豆樣品的ESR圖譜有明顯的六重峰，所以對(duì)其中的對(duì)應(yīng)的金屬錳離子進(jìn)行熱力學(xué)分析。將輻照后的黃豆樣品室溫(本部分實(shí)驗(yàn)中室溫均為293 K)儲(chǔ)藏，在不

7、同溫度下來研究自由基信號(hào)和錳離子信號(hào)的動(dòng)力學(xué)特征。選取輻照劑量10 kGy（1day后）的黃豆樣品先預(yù)處理加熱到313，323，343，363，373 K和383 K，保持一定的時(shí)間為3，6，10，15，25，40，60，90分鐘后降到室溫來ESR采集譜線，分別測(cè)量Mn2+和自由基的ESR信號(hào)強(qiáng)度。為了研究溫度的變化對(duì)黃豆樣品的影響，選取未經(jīng)過輻照的空白樣品，進(jìn)行相同的處理。從退火實(shí)驗(yàn)可以看出，溫度越高，自由基信號(hào)越不穩(wěn)定。原因可能是輻

8、照時(shí)產(chǎn)生自由基的主要來源，最初低溫的加熱，水分不斷減少，表皮的破壞使自由基數(shù)量減少。并且退火溫度越高，自由基的信號(hào)衰減越明顯。當(dāng)溫度上升到323 K的時(shí)候，大豆樣品的不飽和脂肪酸開始出現(xiàn)了鏈的斷裂產(chǎn)生新的有機(jī)自由基，溫度升高的時(shí)候，錳連接的蛋白質(zhì)中的氮和氧原子的數(shù)量變化將Mn2+逐漸氧化成+3或者更高價(jià)態(tài)。
　　 樣品輻照后置于293 K下儲(chǔ)藏，儲(chǔ)藏期的時(shí)間設(shè)置為1、5、10、15、20、25、30、40、60、90、120、1