随着人们对健康饮食的要求越来越高，部分食品如固体饮料和压片糖果通过添加药食同源成分来达到保健的预期，以迎合消费者需求。为了延长原料及成品的保质期，一些企业选择了辐照技术[1]，包括水产品[2]、中药[3]、果蔬[4]、肉类[5]等企业。国家对食品中辐照残留量有相关规定，GB 7718—2011《食品国家安全标准预包装食品标签通则》规定电离处理的食品应在食品名称附近标示“辐照食品”，而配料经过辐照处理的食品应在其配料表中标识。2019 年，国务院公布了《中华人民共和国食品安全法实施条例》，要求对食品进行辐照加工，应当遵守食品安全国家标准，并按照食品安全国家标准的要求对辐照加工食品进行检验和标注。这些法律法规的出台，目的是落实辐照标识标签法规的执行、保障消费者权益、维护辐照产业健康有序发展。
目前，国内外的研究者们利用光释光（photostimulated luminescence，PSL）法，对药食同源、贝壳类和香辛料的辐照情况进行检测，大部分可以准确检测其是否受过辐照处理。张立雯等[6]研究发现光释光法适用于绝大部分中药材的辐照鉴别，查祎凡等[7]研究发现光释光法可以准确用于牛黄清胃丸的辐照检测，Campagna 等[8]研究发现光释光法可以准确用于贝壳类的辐照检测，Sandeva 等[9-10]研究发现香料和草药的辐照剂量越大，PSL 的响应值越大；其中石英中辐照组分为10%时，可被检测为阳性，辣椒中辐照组分为5%时，可被检测为阳性。Marcazzó 等[11]研究发现肉桂香料的光释光法辐照剂量检出限为0.5 kGy。除了光释光法，研究者们还用热释光法对蜂花粉类、果蔬、茶叶、香料进行辐照情况检测，大部分可以准确地检测其是否受到辐照处理。孙其众等[12]研究发现对于蜂花粉类样品，热释光法可以定性分析，但无法定量检测辐照剂量；康芬芬等[13]研究发现热释光法能够鉴别1 kGy 以下的检疫辐照香蕉；周洪杰等[14]研究发现热释光法可以准确用于茶叶的辐照检测；Marcazzó 等[11]研究发现肉桂香料的热释光法辐照剂量检出限为0.01 kGy。上述两种检测方法作为辐照食品主要的检测方式，各有利弊[15-16]。热释光法虽然灵敏度较高、检测范围广，但是其前处理步骤相对较繁琐[17]。光释光法虽然前处理步骤比较简便，但无法应用于所有的食品种类[18]，受物质光敏度影响，容易出现假阳性[19]。因此，若能通过调节光释光法检测时的光源辐照度、光在线时间、脉冲计数的参数值，来提高光释光法检测压片糖果和固体饮料时的光释光值，可为压片糖果和固体饮料的辐照检测提供一个简单易行、准确度高的方法。目前未见压片糖果和固体饮料辐照检测的相关研究。因此本试验通过优化光释光辐照食品检测仪的检测参数，建立适用于含药食同源成分的压片糖果及固体饮料的辐照检测方法，并应用于市售样品筛查。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
36 批含药食同源成分的固体饮料与压片糖果：市售。
1.2 仪器与设备
PSLFOOD 光释光辐照食品检测仪（含50 mm 测量盘）：德国Radpro 公司；XR1375 微型X 光辐照器：北京金工鸿泰科技有限公司；MS204TS 型万分之一电子天平：瑞士METTLER TOLEDO 公司。
1.3 试验方法
将样品混合均匀，称取3.0 g，均匀铺在50 mm 测量盘底部，测定PSL 计数值，得筛查PSL 测定值。经筛查PSL 测定后的样品，盖上测量盘盖子，以防样品污染，将该样品置于1 kGy 辐照剂量下照射后，室温避光保存12 h，再次测定PSL 计数值，得校正PSL 测定值，平行测定3 次，整个过程在较弱的室内光条件下进行。
试验结果根据GB 23748—2016《食品安全国家标准辐照食品鉴定筛选法》判定样品是否受过辐照，即筛查PSL 值小于700 时，为阴性结果时，可判定样品未经辐照；筛查PSL 值和校正PSL 值均在700～5 000 之间，同为可疑结果时，判定样品接受过辐照；筛查PSL值大于5 000 时，为阳性结果时，可判定样品接受过辐照。阴性记为“-”，阳性记为“+”。
1.4 试验设计
1.4.1 测量参数单因素试验
1.4.1.1 脉冲时间对PSL 值影响的单因素试验
称取混合均匀样品3.0 g，均匀铺在测量盘底部，保持其它因素不变，分别用0.2、0.6、1.0、1.4、1.8、2.2、2.6 s 的脉冲时间测量同一样品。平行测定3 次，记录PSL 值。
1.4.1.2 脉冲计数对PSL 值影响的单因素试验
称取混合均匀样品3.0 g，均匀铺在测量盘底部，保持其它因素不变，分别用10、15、20、25、30、35、40 的脉冲计数测量同一样品。平行测定3 次，记录PSL 值。
1.4.1.3 光源辐照度对PSL 值影响的单因素试验
称取混合均匀样品3.0 g，均匀铺在测量盘底部，保持其它因素不变，分别用5、8、11、14、17、20、23、26 mW/cm2 的光源辐照度测量同一样品。平行测定3 次，记录PSL 值。
1.4.2 测量参数正交试验优化
根据单因素试验的结果，对影响PSL 值的主要因素：脉冲时间（A）、脉冲计数（B）、光源辐照度（C）进行L9（33）正交试验。正交试验因素水平如表1 所示。
表1 正交试验因素水平
Table 1 Factors and levels in orthogonal test
水平 因素A 脉冲时间/s B 脉冲计数 C 光源辐照度/（mW/cm2）1 0.2 10 11 2 1.0 20 17 3 1.8 30 23
1.4.3 重复性、对掺、盲样、稳定性及筛查试验
1.4.3.1 重复性试验
分别对空皿和混合均匀样品，各自平行测定10 次，并记录PSL 值。
1.4.3.2 对掺试验
将阳性样品掺到阴性样品中，混合均匀，阳性样品比例分别为1%、3%、5%、7%、10%、30%、50%、70%、90%，每次取3.0 g，每个点平行测定3 次，并记录PSL 值。
1.4.3.3 盲样试验
20 批次样品随机编号M01～M20，形成盲样，检测筛查PSL 值和校正PSL 值，每个样品平行测定3 次。记录PSL 值。
1.4.3.4 稳定性试验
在1 月、3 月、5 月、7 月对同一阳性样品进行检测，平行测定3 次，记录PSL 值。
1.4.3.5 筛查试验
对收集的36 批样品用光释光法进行检测，对于在可疑区间的样品进行校正试验，根据结果记下每个样品的PSL 值以及校正PSL 值，根据GB 23748—2016，判定样品的阴阳性。
1.5 数据处理
试验数据处理及图表绘制采用SPSS 23.0 和origin 9.2 软件。
2 结果与分析
2.1 测量参数单因素试验结果与分析
2.1.1 脉冲时间对PSL 值影响的单因素试验
脉冲时间对PSL 值的影响如图1 所示。
图1 脉冲时间对PSL 值的影响
Fig.1 Effect of pulse time on PSL response
不同字母表示存在显著性差异，P＜0.05。
由图1 可知，PSL 值随着脉冲时间的增加出现下降的趋势。当脉冲时间达到2.6 s 时，PSL 值最低，且与临近时间点1.8 s 和2.2 s 的数值没有统计学差异（P＞0.05）。这是因为，本辐照检测系统激发光为红外脉冲光源，一次脉冲方波的宽度和间隔相同，即一次脉冲过程包含的光在线时间和光离线时间相同。若脉冲时间增加，光的在线时间和离线时间同时增加。在测量时，红外线光源开启同时，光子计数器开始计数，累积来自样品的PSL 信号以及系统背景的计数。在光源关闭时，测量背景噪音信号计数，并将其从总计数中扣除。在一次脉冲计数中，若脉冲时间增加，光在线时间测量的样品PSL 值增加，同时光离线时间测量的背景噪音响应值也会随着脉冲时间增加相应增加，而光在线时间测量的样品PSL 值会有损耗，增加逐渐减缓，所以二者差值会减少，即最终响应值会随着脉冲时间的增加有下降趋势[20]。因此，选取脉冲时间0.2、1.0、1.8 s进行正交试验。
2.1.2 脉冲计数对PSL 值影响的单因素试验
脉冲计数对PSL 值的影响如图2 所示。
图2 脉冲计数对PSL 值的影响
Fig.2 Effect of pulse counting on PSL response
不同字母表示存在显著性差异，P＜0.05。
由图2 可知，随着脉冲计数的增大，PSL 值呈现增加的趋势。当脉冲计数为30、35、40 时，PSL 值趋于饱和，且这3 组检测点数据无显著性差异（P＞0.05）。可能的原因为，脉冲计数增加，样品中接受辐照所吸收的能量逐渐释放，PSL 值升高。而样品接受辐照所吸收的能量有限，当脉冲计数达到30 之后，样品吸收的能量释放趋于饱和，PSL 值不会随脉冲计数增加而升高。因此，选取脉冲计数10、20、30 进行正交试验。
2.1.3 光源辐照度对PSL 值影响的单因素试验
光源辐照度对PSL 值的影响如图3 所示。
图3 光源辐照度对PSL 值的影响
Fig.3 Effect of light source irradiance on PSL response
不同字母表示存在显著性差异，P＜0.05。
由图3 可知，当光源辐照度增加时，PSL 值会随之升高，而光源辐照度到达23 mW/cm2 时，PSL 值不再随着光源辐照度增加而增加，且与临近检测点数值没有统计学差异（P＞0.05）。分析可能是因为光源辐照度增加，样品受辐照所吸收的能量逐渐释放，PSL 值逐渐升高。而当光源辐照度达到23 mW/cm2 时，样品能量释放趋于饱和，所以，PSL 值不再随着光源辐照度升高而增加。因此，选取光源辐照度11、17、23 mW/cm2 进行正交试验。
2.2 正交试验结果与分析
依据正交试验设计分别测定阳性样品在不同测量参数组合下的PSL 值，结果见表2。
表2 正交试验结果
Table 2 Results of orthogonal test
序号 A B C PSL 值1 1 1 1 60 170±1 984 2 2 2 1 31 654±414 3 1 21 319±1 067 4 3 2 2 20 371±975 5 2 1 2 26 943±1 187 3 3 2 98 984±4 030 7 3 1 3 17 416±608 6 1 3 3 90 059±2 899 9 2 3 3 33 385±265 8 1 2 K1 249 213 104 529 113 143 K2 91 982 142 084 146 298 K3 59 106 153 688 140 860 R 190 107 49 159 33 155
对正交试验结果用SPSS 23.0 进行方差分析，结果如表3 所示。
表3 PSL 值方差分析
Table3 Variance analysis of PSL response
注：P＜0.05 表示影响显著。
?
由表2 可知，影响PSL 值因素的主次顺序为A＞B＞C，即脉冲时间＞脉冲计数＞光源辐照度。根据分析，脉冲时间P＜0.05，说明脉冲时间对PSL 值有显著影响，因此为了节约检测所用的时间，脉冲时间选用0.2 s。由表2 可知，最优组合为A1B3C2，与试验6 结果相同，经验证试验，PSL 值为99 210±5 789，与试验6 结果基本一致，最终确认最优工艺参数为脉冲时间0.2 s、脉冲计数30、光源辐照度17 mW/cm2。
单次测量时间由脉冲时间和脉冲计数组成，优化前的脉冲时间为0.6s，脉冲计数为33，因此优化后的单次测量时间得到减少。除此之外，优化前阳性样品PSL 值为50 022，优化后PSL 值为98 984，比优化前提高了约98%，优化后的信号明显高于优化前。
暴露的矿物质种类和数量也会影响最终PSL 值，从而导致同一批样品的测量值不一样，因此，每次试验的称样量均为3.0 g。既可以保证不同样品均能平铺于玻璃皿底部，又能保证测量面积大小一定。除了样品量一定，多次测量也可以有效减少误差发生，所以每次试验均做3 次。
2.3 重复性、对掺、盲样、稳定性及筛查试验结果与分析
2.3.1 重复性试验结果与分析
对空皿、阳性样品分析进行10 次重复测试，具体结果如表4 所示。
表4 重复性试验结果
Table 4 Results of reproducibility test
序号 空皿PSL 值 阳性样品PSL 值1-611 121 647 2-582 104 278 3-513 105 299 4-625 104 186 5-525 108 100 6-639 120 949 7-686 115 651 8-671 111 737 9-670 123 993 10 -672 118 271标准偏差 61.95 7 678.21均值 -619.4 113 411.1相对标准偏差 10.00% 6.77%
根据表4 可知，空皿和阳性样品的PSL 值的相对标准偏差分别为10.00%、6.77%。重复性试验结果显示，正交试验所选出来的参数所测量的结果能满足鉴别要求。
2.3.2 对掺试验结果与分析
对掺试验结果如图4 所示。
图4 对掺试验结果
Fig.4 Results of mixing test
不同字母表示存在显著性差异，P＜0.05。
由图4 可知，随着阳性样品比例逐渐增加，混合样品PSL 值也随之增加。当阳性样品比例达到3%时（筛查PSL 值为8 153±405），可以直接测定样品为阳性。阳性样品比例为1%时（筛查PSL 值为3 134±319），通过校正PSL 值（校正PSL 值为2 914±330）在可疑区间内（700～5 000），也可正确鉴别。因此，掺合比例低至1%的样品也能正确识别，即可判定为阳性。
2.3.3 盲样试验结果与分析
盲样试验结果如表5 所示。
表5 盲样试验结果
Table 5 Results of blind sample test
注：-表示阴性，+表示阳性，/表示未检测。
?
由表5 可知，在可疑区间的样品经过校正PSL 检测均能判定其阴阳性。所有样品的判定结果均与样品实际情况完全一致，筛查正确率可达100%。
2.3.4 稳定性试验结果与分析
稳定性试验结果如表6 所示。
表6 稳定性试验结果
Table 6 Results of stability test
注：+表示阳性，/表示不涉及。
?
由表6 可知，3 月PSL 值降低至1 月PSL 值的83.4%，5 月PSL 值降低至1 月PSL 值的75.5%，7 月PSL 值降低至1 月PSL 值的70.3%。由此可见，样品PSL 值会随着储存时间推移而降低。但是降低的PSL值并没有影响样品本身阴阳性的判断，因此，对于初始PSL 值为远高于阈值的阳性样本，经过6 个月的储存，用此方法测定仍能准确鉴别其阴阳性。
2.3.5 筛查试验结果与分析
36 批样品筛查试验结果如表7 所示。
表7 筛查试验结果
Table 7 Results of screening test
编号 配料表所含药食同源成分 保质期 生产日期 PSL 值 校正PSL 结果T-1 沙棘粉 24 个月2021.2.25 -360±19 / -T-2 罗汉果粉、胖大海粉 24 个月2020.1.02 144±12 / -T-3 蛹虫草粉 12 个月2020.6.23 209±16 / -T-4 山药粉 24 个月2020.6.10 1 154±102 1 660 072±46 689 -T-5 圆苞车前子壳粉 18 个月2020.9.07 72 434±6 464 / +T-6 马齿苋 24 个月2020.4.10 118 909±4 489 / +T-7 桑叶、葛根、玉竹 24 个月2020.3.12 4 988±424 4 936±325 +T-8 决明子、金银花、陈皮 18 个月2019.10.05 1 820±172 4 258±337 +T-9 苦瓜粉 24 个月2019.9.09 4 478±239 4 810±279 +T-10 枸杞粉、葛根粉、苦瓜粉、山药粉 24 个月2019.9.22 402±21 / -T-11 人参肽粉 24 个月2019.8.09 566±26 / -
续表7 筛查试验结果
Continue table 7 Results of screening test
注：-表示阴性，+表示阳性，/表示未检测。
?
由表7 可知，在所筛查的36 个含药食同源成分样品中，阳性样品共12 个，占比33.3%。
3 结论
研究表明，优化后的光释光辐照食品检测仪的检测参数为脉冲时间0.2 s、脉冲计数30、光源辐照度17 mW/cm2，测得阳性样品的PSL 值为99 210±5 789，虽然通过优化测量参数使得样品PSL 值升高，可能造成原本阴性的样品变为可疑样品，但结合校正PSL 值来判定，就可以适用于大多数的固体饮料和压片糖果的辐照情况筛查。筛查的市售36 批样品中，有12 批样品为阳性。本研究为市场监管部门关于固体饮料和压片糖果类食品辐照残留情况摸底调查提供技术支撑，为食品生产企业进行药食同源原料把关提供技术参考，为进一步规范食品标签标识给出建议。
[1] 张立雯,江英桥,林彤,等.中药辐照检测研究现状概述[J].中药材,2011,34(3):482-487.ZHANG Liwen, JIANG Yingqiao, LIN Tong, et al. Overview of research status of irradiation detection of traditional Chinese medicine[J].Journal of Chinese Medicinal Materials,2011,34(3):482-487.
[2] 冯叙桥,徐方旭,刘诗扬,等.水产品辐射保鲜技术研究进展[J].食品与生物技术学报,2013,32(2):113-118.FENG Xuqiao,XU Fangxu,LIU Shiyang,et al.Research progress on radiation preservation technology of aquatic products[J]. Journal of Food Science and Biotechnology,2013,32(2):113-118.
[3] 林彤,毕福钧,吕渭升,等.中药的辐照灭菌现状与监管[J].中国药学杂志,2019,54(17):1442-1447.LIN Tong,BI Fujun,LÜ Weisheng,et al.Status and control of radicidation of traditional Chinese medicine[J].Chinese Pharmaceutical Journal,2019,54(17):1442-1447.
[4] GRACHEVA A Y,ZAV＇YALOV M A,ILYUKHINA N V,et al.Enhancement of efficiency of storage and processing of food raw materials using radiation technologies[J].Physics of Atomic Nuclei,2016,79(14):1682-1687.
[5] 曹宏,蒋云升,赖宏刚,等.辐照综合保鲜对冷鲜鸡货架期的影响[J].核农学报,2017,31(9):1746-1752.CAO Hong, JIANG Yunsheng, LAI Honggang, et al. Effect of synthetic preservation of irradiation on the shelf life of cold fresh chicken[J].Journal of Nuclear Agricultural Sciences,2017,31(9):1746-1752.
[6] 张立雯,林彤,毕福钧,等.辐照中药光释光鉴别法的建立与评价[J].中药新药与临床药理,2013,24(1):91-96,107.ZHANG Liwen,LIN Tong,BI Fujun,et al.Establishment and evaluation of photostimulated luminescence methods for detection of irradiated Chinese medicine[J]. Traditional Chinese Drug Research and Clinical Pharmacology,2013,24(1):91-96,107.
[7] 查祎凡,聂黎行,王赵,等.基于对照制剂和光释光法检测牛黄清胃丸60Co-γ 射线辐照情况[J].中国药师,2018,21(11):1898-1900.ZHA Yifan,NIE Lixing,WANG Zhao,et al.Detection of 60Co-γ irradiated Niuhuang Qingwei pills based on reference drug and photostimulated luminescence method[J].China Pharmacist,2018,21(11):1898-1900.
[8] CAMPAGNA M C,DI SCHIAVI M T,FALCONI G,et al.Irradiated shellfish: Identification by photostimulated luminescence[J]. Italian Journal of Food Safety,2014,3(2):1653.
[9] SANDEVA I,SPASEVSKA H,GINOVSKA M,et al.Effects of radiation doses on the photostimulated luminescence response of certain herbs and spices[J].Metrology and Measurement Systems,2017, 24(1):143-151.
[10] SANDEVA I,SPASEVSKA H,GINOVSKA M,et al.Detection of irradiated components in mixtures of herbs and spices by thermoluminescence[J].Radiation Physics and Chemistry,2020,171:108738.
[11] MARCAZZÓ J,SANCHEZ-BARRERA C E,URBINA-ZAVALA A,et al. Photostimulated luminescence detection and radiation effects on cinnamon (Cinnamomum zeylanicum) spice[J]. Applied Radiation and Isotopes: Including Data, Instrumentation and Methods for Use in Agriculture,Industry and Medicine,2015,104:29-33.
[12] 孙其众,燕瑾,张悦,等.蜂花粉类辐照食品的热释光鉴定探究[J].辐射研究与辐射工艺学报,2015,33(4):57-60.SUN Qizhong,YAN Jin,ZHANG Yue,et al.Research on the identification of irradiated bee pollen food using thermoluminescence assay[J]. Journal of Radiation Research and Radiation Processing,2015,33(4):57-60.
[13] 康芬芬,林炜,程瑜,等.检疫辐照香蕉的热释光鉴别技术研究[J].植物检疫,2014,28(1):41-47.KANG Fenfen,LIN Wei,CHENG Yu,et al.Application of thermoluminescence measurement to identify irradiated banana[J]. Plant Quarantine,2014,28(1):41-47.
[14] 周洪杰,王锋,哈益明,等.茶叶辐照的热释光分析研究[J].食品科学,2010,31(20):386-388.ZHOU Hongjie, WANG Feng, HA Yiming, et al. Thermo luminescence for qualifying irradiated tea[J]. Food Science, 2010, 31(20):386-388.
[15] 孙睿婷.辐照食品检测鉴定方法[J].科技创新与应用,2016(28):299.SUN Ruiting.Detection and identification method of irradiated food[J].Technology Innovation and Application,2016(28):299.
[16] 程瑜,杨菲,魏亚东,等.辐照食品热释光检测法[J].食品研究与开发,2013,34(8):134-136.CHENG Yu,YANG Fei,WEI Yadong,et al.Review of thermoluminescence detection method of irradiated food[J].Food Research and Development,2013,34(8):134-136.
[17] 蓝碧锋,刘宗敏,白婵,等.不同剂量辐照对鲈鱼调理品保鲜效果的研究[J].食品科技,2020,45(5):118-122.LAN Bifeng,LIU Zongmin,BAI Chan,et al.Effect of different doses of irradiation on preservation of sea bass products[J]. Food Science and Technology,2020,45(5):118-122.
[18] 程瑜,魏亚东,张瑞峰,等.辐照食品光释光检测法[J].食品研究与开发,2013,34(2):111-114.CHENG Yu, WEI Yadong, ZHANG Ruifeng, et al. Photostimulated luminescence in detection of irradiated food[J]. Food Research and Development,2013,34(2):111-114.
[19] 冯敏,朱佳廷,杨萍,等.利用光释光法检测辐照食品[J].江苏农业科学,2012,40(8):301-302.FENG Min, ZHU Jiating, YANG Ping, et al. Detection of irradiated food by photoluminescence method[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2012,40(8):301-302.
[20] 周虹,毛建霏,罗玲,等.光释光法快速筛查辐照方便食品香辛料及脱水蔬菜[J].西南农业学报,2011,24(6):2355-2358.ZHOU Hong,MAO Jianfei,LUO Ling,et al.Fast screening of irradiated spices and dried vegetables of instant food by photo-stimulated luminescence analysis[J]. Southwest China Journal of Agricultural Sciences,2011,24(6):2355-2358.