THỰC PHẨM - PHÁT HIỆN THỰC PHẨM CHIẾU XẠ
BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ ESR ĐỐI VỚI LOẠI THỰC PHẨM CHỨA XENLULOZA
Foodstuffs - Detection of irradiated food containing cellulose by ESR spectroscopy
Lời nói đầu
TCVN 7411 : 2004 hoàn toàn tương đương với EN 1787 : 2000;
TCVN 7411 : 2004 do Tiểu ban kỹ thuật TCVN/TC/F5/SC1
Thực phẩm chiếu xạ biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành.
THỰC PHẨM - PHÁT HIỆN THỰC PHẨM CHIẾU XẠ
BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ ESR ĐỐI VỚI LOẠI THỰC PHẨM CHỨA XENLULOZA
Foodstuffs - Detection of irradiated food containing cellulose by ESR spectroscopy
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp phân tích phổ cộng hưởng spin điện tử (ESR), còn được gọi là phổ cộng hưởng điện tử thuận từ (EPR) để phát hiện thực phẩm chiếu xạ đối với loại thực phẩm chứa xenluloza đã được xử lý bằng bức xạ ion hóa [1] đến [13].
Các nghiên cứu liên phòng thí nghiệm đã thực hiện thành công trên vỏ quả hạch [14] đến [18], ớt bột [19], [20] và quả dâu tây tươi [21].
Các tài liệu viện dẫn sau là rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm ban hành thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm ban hành thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi.
TCVN 4851 - 89 (ISO 3696 : 1987), Nước dùng để phân tích trong phòng thí nghiệm. Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử.
Dùng phương pháp quang phổ ESR để phát hiện các tâm thuận từ (ví dụ, các gốc tự do). Chúng có thể được tạo ra do chiếu xạ hoặc do sự có mặt các hợp chất khác. Cường độ từ trường bên ngoài mạnh tạo ra sự chênh lệch giữa các mức năng lượng của spin điện tử ms = + 1/2 và ms = - 1/2, dẫn đến sự hấp thụ cộng hưởng sóng cực ngắn trong máy đo quang phổ. Phổ ESR được biểu thị quy ước là sự hấp thụ đầu tiên liên quan đến từ trường áp dụng.
Độ lớn của trường và giá trị tần số phụ thuộc vào sự phân bố thực tế (kích cỡ mẫu và giá đỡ mẫu), trong khi đó tỷ số của chúng (tức là giá trị g) là đặc tính thực của tâm thuận từ và sự phối hợp vị trí của nó. Các thông tin khác [1] đến [13].
Các gốc tự do được sinh ra trong quá trình chiếu xạ có thể phát hiện được trong chất rắn và các thành phần khô của thực phẩm. Cường độ của tín hiệu thu được tăng dần theo nồng độ của các hợp chất thuận từ và do đó tăng theo liều áp dụng.
Sử dụng các thiết bị, dụng cụ phòng thử nghiệm thông thường và các loại sau đây:
4.1. Máy đo quang phổ ESR băng-X có sẵn trong thương mại, bao gồm nam châm, cầu sóng ngắn, bảng điều khiển trường và kênh tín hiệu, có hốc hình trụ hoặc hình chữ nhật.
4.2. Ống ESR, đường kính trong khoảng 4,0 mm (ví dụ: các ống thạch anh Suprasil®[1])).
4.3. Cân phân tích, có thể cân chính xác đến 1 mg (tùy chọn).
4.4. Tủ sấy chân không của phòng thử nghiệm hoặc tủ làm khô.
4.5. Máy trộn bằng điện.
4.6. Giấy lọc.
4.7. Dao mổ.
4.8. Nước, đạt chất lượng cấp hạng 3 của TCVN 4851-89 (ISO 3696:1987).
5.1. Chuẩn bị mẫu
5.1.1. Quả có vỏ và quả có hạt
Dùng dao để lấy phần vỏ hoặc phần hạt quả với kích thước thích hợp (khoảng 50 mg đến 100 mg, có đường kính từ 3,0 mm đến 3,5 mm). Đối với hạch quả thì việc làm khô [ví dụ trong tủ làm khô hoặc trong tủ sấy chân không (4.4) để ở nhiệt độ 40 0C] là không cần thiết, nhưng nên làm khô đối với các loại quả có hạt.
5.1.2. Gia vị
Sử dụng phần mẫu thử khoảng 150 mg đến 200 mg. Việc làm khô [trong tủ làm khô hoặc trong tủ sấy chân không (4.4) để ở nhiệt độ 40 0C] thường là không cần thiết.
5.1.3. Quả dâu tây
Đối với các mẫu quả dâu tây thì nên phân tích ngay sau khi nhận được mẫu. Nếu chưa thực hiện thì cần bảo quản mẫu ở nhiệt độ - 180C cho đến khi phân tích.
Đối với phép đo ESR, cần khoảng 200mg hạt (quả bế) quả dâu tây. Để có được 200mg hạt có thể cần đến khoảng 80 g quả dâu tây.
Có thể tách lớp vỏ rồi tách các hạt nhỏ ra khỏi phần thân quả (nên dùng ở trạng thái đông lạnh) hoặc sử dụng cả quả (không có cuống và lá). Đồng hóa quả dâu tây trong máy trộn bằng điện (4.5). Thêm 500 ml nước vào phần thịt quả và khuấy kỹ. Để yên cho phần hạt lắng xuống và gạn bỏ phần thịt quả lẫn nước. Lặp lại quy trình này một đến hai lần để loại bỏ hết phần thịt quả còn sót lại.
Cho phần hạt qua giấy lọc để loại hết nước còn dính vào hạt. Sấy hạt trong tủ làm khô hoặc sấy ở nhiệt độ khoảng 40 0C trong tủ sấy chân không của phòng thử nghiệm (4.4), ví dụ, sấy trong 2 giờ.
Không nghiền hạt vì nếu nghiền sẽ làm giảm tỷ số tín hiệu của tỷ lệ tạp nhiễm và có thể làm biến đổi hình dạng của phổ ESR.
Các mẫu được bảo quản trong trạng thái đông lạnh sẽ không ảnh hưởng đến việc phát hiện xử lý bằng chiếu xạ.
5.2. Đo quang phổ ESR
5.2.1. Cài đặt máy đo quang phổ
Sử dụng hằng số thời gian và tốc độ quét thích hợp đối với một tín hiệu ESR có chiều rộng giữa 2 pic khoảng 0,8 mT. Ví dụ: cài đặt máy đo quang phổ ESR như sau cho thấy thích hợp:
Bức xạ sóng cực ngắn: 9,78 GHz[2]), nguồn cấp 0,4 mW (đối với quả hồ trăn), đến 0,8 mW (đối với ớt bột và quả dâu tây)[3])
Từ trường: tâm trường 348 mT; độ rộng quét 20,0 mT;
Kênh tín hiệu: điều tần 50 kHz hoặc 100 kHz, điều biên từ 0,4 mT đến 1,0 mT, hằng số thời gian từ 100 ms đến 200 ms[4]); tốc độ quét 5mT min-1 đến 10mT min-1 hoặc tích tụ từ 3 phổ đến 5 phổ ở tốc độ quét cao hơn và hằng số thời gian ngắn hơn;
Hệ số khuyến đại: giữa 104 và 106;
Nhiệt độ: nhiệt độ môi trường.
5.2.2. Phân tích mẫu
Phân tích mẫu thử đã chuẩn bị trong 5.1 trong ống ESR (4.2).
Một tín hiệu đơn C (xem hình A.1 và A.3) quan sát được trong phổ ESR của tất cả các loại thực phẩm chứa xenluloza, kể cả các mẫu không chiếu xạ. Trong trường hợp các mẫu đã chiếu xạ, thì cường độ của tín hiệu này thường rất mạnh, ngoài ra còn xuất hiện hai vạch phía bên trái (tại trường yếu) và phía bên phải (tại trường mạnh) của tín hiệu trung tâm.
Cặp vạch này là do các gốc xenluloza tự do được tạo thành bởi bức xạ ion hóa. Khoảng cách giữa cặp tín hiệu này khoảng 6,0 mT và là dấu hiệu của việc xử lý bằng bức xạ ion hóa (xem A.2 và A.4).
Trong một số loại thực phẩm, ngoài các tín hiệu đề cập ở trên còn quan sát được các vạch chính có cường độ thấp do các ion Mn2+. Tuy nhiên, vị trí của chúng trong từ trường là khác nhau và khoảng cách giữa hai vạch mangan nằm vào khoảng 9,0 mT (hằng số ghép) khác với khoảng của các tín hiệu điển hình chiếu xạ.
Giới hạn phát hiện và độ ổn định bị ảnh hưởng bởi hàm lượng xenluloza tinh thể và độ ẩm của mẫu thử. Việc nhận biết dương tính các gốc xenluloza tự do là bằng chứng của việc chiếu xạ nhưng khi không có tín hiệu này thì cũng không chứng minh được rằng mẫu không qua chiếu xạ.
Việc phát hiện hạt hồ trăn đã chiếu xạ được công nhận đối với các liều lớn hơn hoặc bằng 2 kGy và giới hạn này không ổn định đối với việc phát hiện chiếu xạ ít nhất là 1 năm sau khi xử lý.
Việc phát hiện chiếu xạ đối với ớt bột đã được công nhận đối với các liều lớn hơn hoặc bằng 5 kGy. Độ ổn định của các gốc xenluloza tự do trong ớt bột phụ thuộc nhiều vào các điều kiện bảo quản (đặc biệt là độ ẩm) và có thể ngắn hơn hạn sử dụng của sản phẩm.
Việc phát hiện chiếu xạ đối với quả dâu tây đã được công nhận đối với các liều lớn hơn hoặc bằng 1,5 kGy. Việc phát hiện chiếu xạ đối với quả dâu tây đã được phân tích đối với các liều lớn hơn hoặc bằng 0,5 kGy. Việc phát hiện bị hạn chế đặc biệt 3 tuần đầu sau khi chiếu xạ. Độ ổn định của các gốc xenluloza tự do trong quả dâu tây phụ thuộc vào các điều kiện bảo quản và có thể ngắn hơn hạn sử dụng của sản phẩm.
Tiêu chuẩn này dựa trên hai phép thử liên phòng thí nghiệm với quả hồ trăn [14] đến [18], một phép thử với ớt bột [19], [20] và một phép thử với quả dâu tây [21].
Trong phép thử liên phòng thí nghiệm do BCR thực hiện [17], [18], gồm 21 phòng thí nghiệm tham gia nhận biết các mẫu quả hồ trăn đã mã hóa gồm các mẫu chưa chiếu xạ hoặc đã chiếu xạ với các liều 2 kGy, 4 kGy hoặc 7 kGy (xem bảng 1).
Bảng 1 - Các dữ liệu của liên phòng thí nghiệm
Sản phẩm | Số mẫu | Sai số âm 1) | Sai số dương 2) |
Quả hồ trăn | 84 | 15 | 2 |
1) Sai số âm là các mẫu thử đã chiếu xạ nhưng được nhận dạng là không chiếu xạ 2) Sai số dương là các mẫu thử không chiếu xạ nhưng được nhận dạng là đã chiếu xạ. | |||
Sau khi cải tiến thủ tục đầu tiên, trong một phép thử liên phòng thí nghiệm do Tổ chức Y tế Liên bang Đức thực hiện [16], gồm 17 phòng thí nghiệm tham gia nhận biết các mẫu quả hồ trăn đã được mã hóa gồm các mẫu không chiếu xạ hoặc đã chiếu xạ với liều 4 kGy hoặc 6 kGy (xem bảng 2).
Bảng 2 - Các dữ liệu của liên phòng thí nghiệm
Sản phẩm | Số mẫu | Sai số âm 1) | Sai số dương 2) |
Quả hồ trăn | 68 | 0 | 1 |
1) Sai số âm là các mẫu thử đã chiếu xạ nhưng được nhận dạng là không chiếu xạ 2) Sai số dương là các mẫu thử không chiếu xạ nhưng được nhận dạng là đã chiếu xạ. | |||
Trong một phép thử liên phòng thí nghiệm do Tổ chức Y tế Liên bang Đức thực hiện [19], [20], gồm 20 phòng thí nghiệm tham gia nhận biết các mẫu ớt bột đã được mã hóa gồm các mẫu không chiếu xạ hoặc đã chiếu xạ với liều 5 kGy hoặc 10 kGy (xem bảng 3).
Bảng 3 - Các dữ liệu của liên phòng thí nghiệm
Sản phẩm | Số mẫu | Sai số âm 1) | Sai số dương 2) |
Ớt bột | 160 | 0 | 1 |
1) Sai số âm là các mẫu thử đã chiếu xạ nhưng được nhận dạng là không chiếu xạ 2) Sai số dương là các mẫu thử không chiếu xạ nhưng được nhận dạng là đã chiếu xạ. | |||
Trong một phép thử liên phòng thí nghiệm do Viện nghiên cứu Bảo vệ người tiêu dùng và Y học thú y của Liên bang Đức (BgVV) thực hiện [21], gồm 23 phòng thí nghiệm tham gia nhận biết các mẫu quả dâu tây đã được mã hóa gồm các mẫu không chiếu xạ hoặc đã chiếu xạ với liều 1,5 kGy hoặc 3 kGy (xem bảng 4).
Bảng 4 - Các dữ liệu của liên phòng thí nghiệm
Sản phẩm | Số mẫu | Sai số âm 1) | Sai số dương 2) | Số kết quả không xác định |
Quả dâu tây | 184 | 7 | 0 | 2 |
1) Sai số âm là các mẫu thử đã chiếu xạ nhưng được nhận dạng là không chiếu xạ 2) Sai số dương là các mẫu thử không chiếu xạ nhưng được nhận dạng là đã chiếu xạ. | ||||
Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm ít nhất các thông tin dưới đây:
a) thông tin về nhận biết mẫu thử;
b) viện dẫn tiêu chuẩn này;
c) kết quả thu được;
d) ngày lấy mẫu và quy trình lấy mẫu (nếu biết);
e) ngày nhận mẫu;
f) ngày thử nghiệm;
g) bất kỳ điểm ngoại lệ nào quan sát được trong khi thực hiện phép thử;
h) bất kỳ thao tác nào không quy định trong phương pháp hoặc tùy ý có thể ảnh hưởng đến kết quả.
(quy định)
Hình A.1 - Phổ ESR của quả hồ trăn không chiếu xạ (C) = tín hiệu ESR tâm không đặc thù | Hình A.2 - Phổ ESR của quả hồ trăn đã chiếu xạ với liều 4,0 kGy, có cặp vạch đặc thù của gốc xenluloza tự do, khoảng cách 6,05 mT ± 0,05 mT |
Hình A.3 - Phổ ESR của hạt quả dâu tây không chiếu xạ (C) = tín hiệu ESR tâm không đặc thù | Hình A.4 - Phổ ESR của hạt quả dâu tây đã chiếu xạ với liều 3,5 kGy, có cặp vạch đặc thù của gốc xenluloza tự do, khoảng cách 6,05 mT ± 0,05 mT |
(tham khảo)
Các thông tin về khả năng áp dụng
Kinh nghiệm của phòng thử nghiệm cho thấy phương pháp này có thể áp dụng cho các loại mẫu thử nghiệm dưới đây:
- quả mâm xôi, quả việt quất (lạnh hoặc đông lạnh), quả mận, quả dừa, quả hạnh và quả óc chó;
- một danh mục về thực phẩm được thử nghiệm đã được ban hành [22].
[1] Suprasil® là một ví dụ về sản phẩm phù hợp sẵn có. Thông tin đưa ra thuận lợi cho người sử dụng tiêu chuẩn và không ấn định phải sử dụng sản phẩm này.
[2] Các giá trị này chỉ đối với tần số sóng cực ngắn và từ trường đã quy định; nếu tần số cao hơn (hoặc thấp hơn) thì cường độ từ trường sẽ cao hơn (hoặc thấp hơn).
[3] Nếu có nghi ngờ sự bão hòa thì cần phải giảm năng lượng sóng, xem [10]
[4] Các giá trị này chỉ dùng cho tốc độ quét đã quy định.