辐照食品安全卫生性

辐照食品安全卫生性辐照食品的卫生安全性（一）辐照食品的卫生安全性食品辐照能够杀灭害虫、腐败微生物和病原菌，延长货架期。从这一角度看，辐照处理能够提高食品的卫生安全性。但辐照与其他食品保藏方法一样，可能对所处理的食品带来一定的生物、化学和物理变化。这些变化有无潜在的毒性和是否符合食品营养和卫生标准，是否涉及到对健康的未知危害，直接关系到消费者的健康和辐照食品的发展前途。因此，需要考虑辐照食品在营养学、微生物学与毒理学的卫生安全性和有无感生放射性的问题。现就辐照食品的卫生安全性问题分述如下。 一、辐照食品卫生安全性概述卫生是指一种食品具有可接受的营养价值，并且在毒理学和微生物学上对人类的消费都是安全的。严格说来，没有一种食品在所有情况下是完全安全的，食品的安全性只是存在的风险极小，并且能被有利的效益所平衡。从另一角度来讲，安全性的证据就是确保危害的不存在。为了确定辐照食品的卫生性，各国科学家在食品的辐射化学、营养学、微生物学与毒理学方面进行了大量细致的研究，积累了很多数据。在早期的辐照食品卫生评价工作中，通常对每一种辐照食品分门别类地进行评估。随着食品辐射化学研究的不断发展，越来越多的证据表明，尽管特定的辐射效应可能与具体的食品相关，但成分类似的食品对辐射具有共同的、绝大部分是非特异的反应。因此，现在认为已没有必要分门别类地评估每一种食品的卫生安全性。辐射化学的研究结果表明，辐射产物的量，即使在辐射灭菌的剂量下也是很少的。表2-3的数据表明在辐射灭菌的牛肉中各类挥发性辐射分解化合物的总量大约是30mgkg。在一定剂量和辐照温度下，实际生成数量随着牛肉中成分，尤其是脂肪含量而变化。在辐射完全灭菌的牛肉中已经鉴定出大约65种不同挥发性化合物，每一种化合物的数量都很小。随着辐照剂量的增加，辐射分解产物的数量也增加。不同剂量下形成同样的辐射产物，但数量不同。辐照分解产物的量很小也可从食品辐照所用的能量大小推理出来。所以在评价辐照食品的卫生性时，可从一个剂量外推至另一个剂量。食品在大于实际使用的剂量下进行辐照的卫生性试验是不可取的，因为过量的辐射有可能改变食品的感官接受性，使食品不适合人类消费，也会在动物喂养试验中造成困难。 表2-3辐照完全灭菌牛肉的挥发物含量化合物挥发物含量(mgkg)化合物挥发物含量(mgkg)链烷 链烯 烷醛 硫化合物12141.51.0烷酮 烷基苯 酯0.40.10.1合计30在动物喂养实验中所用的方法就是将辐照食品投放给试验动物，观察动物的生物学反应和行为。在使用标准毒理学和药理学程序评价辐照食品的卫生性时，一个难点是不可能按超过正常摄取的规定食物水平喂养实验动物，以达到评价一种单一物质所必需的程度。食品喂养的最大量仅能控制在实验动物能忍受的水平，并且不引起营养问题或改变生物学反应。 多代和长期喂养实验需要大量的动物，这些研究一般都需多年才能完成，并伴有大量的辅助工作，如病理检查，既昂贵，又由于物质含量低、毒性小而难以检测出微小的损伤，所以人们寻找更好的、时问更短的评价方法。现已发展了几种可行方法，尤其是用于预测致癌和致突变的方法。致癌和致突变试验结果解释的有效性和相关性一直受到关注。所有的动物喂养试验都有从实验室动物种属向人类外推的含义，但这种外推由于某些试验采用体外(in vitro)程序或非哺乳动物种属而引起更大的关注。尽管存在这些问题，各种实验结果的积累被认为对卫生评价仍然是有帮助的。辐照食品的卫生评价涉及一般毒理学、畸胎学、营养学、感生放射性、致癌、致突变、微生物学、包装等方面。评估方法包括化学、物理学方法、动物研究或适当的微生物测定。二、辐照食品的毒理学评估辐照食品的安全性从食品辐照技术的开始就成为人们关注的问题。人们采用动物喂养实验，研究辐照食品对动物生长、食品摄入、存活、血液学、临床化学、毒性、尿分析、生殖、致畸与致突变、整体和组织病理学方面的影响，以评估辐照食品对动物的生物学、营养学和遗传学效应。饲喂试验动物一定数量的辐照农产品或其制品，并经过几代时间，若没有发现引起慢性或急性疾病和致癌、致畸、致突变，就可以作为预测人类消费时安全评价的有力依据。根据动物喂养研究取得的数据来推断辐照食品对人类消费的安全性，是评价辐照食品的毒理学效应的一种常用方法。一些国家还进行了辐照食品的人体食用实验。国内外科学家通过大量长期与短期动物饲喂试验，观察临床症状、血液学、病理学、繁殖及致畸等指标，没有发现辐照农产品及其制品致突变现象出现，将辐照的饲料用于家畜饲养以及免疫缺陷的动物长期食用辐照的农产品及其制品，也未发现有任何病理变化。动物喂养试验和部分人体食用实验的结果均未显示出人类消费辐照食品在剂量达到10kGy时会出现任何健康危害。早在1926年德国就进行了辐照食品的动物饲喂实验。自从20世纪40年代以来，世界上许多国家进行了辐照食品的动物饲喂实验。在动物饲喂实验中，美国Raltech实验室进行了长期的实验并得出了在统计学上有说服力的结果。该实验室研究了60Co产生的射线和机械源产生的电子束辐照鸡肉的毒理学，实验的剂量最高时达到58kGy，研究内容为辐照食品对小鼠和狗的喂养实验的畸形学和致突性实验，共计使用了134t的鸡肉，并比较了高剂量辐照和热处理灭菌的鸡肉的毒理学。该研究的结果认为高剂量辐照的鸡肉对小鼠和狗没有引起任何的副作用，并在20世纪80年代中期由美国食品和药物管理局(FDA)公布了这一研究成果。在过去40多年中，许多国家还对辐照食品的大鼠、小鼠和其他动物的喂养实验进行了广泛的研究，结果表明辐照食品对实验动物不构成任何危害。奥地利、澳大利亚、加拿大、法国、德国、日本、瑞典、英国和美国的食品和药物及相关研究机构进行了2550kGy的辐照食品喂养实验动物实验，没有发现辐照食品对实验动物有致畸、致突变和致癌作用。20世纪70年代，中国国家科学技术委员会组织开展了全国范围的辐照农产品及其制品动物毒理试验研究项目，在此期问完成了慢性毒性试验、多代繁殖试验、致畸试验和诱变试验等。实验选用大鼠和狗两个不同属的动物，检测多种辐照农产品及其制品(大米、马铃薯、猪肉香肠、蘑菇等)的生物效应，没有发现与辐照农产品及其制品相关的有害作用。中国华西医科大学研究了60Co射线辐照处理的鲜猪肉饲喂亲代(Po)大鼠的效应，结果表明饲喂26kGy和52kGy辐照鲜猪肉的各代大鼠健康状况良好，体态活泼，体重增长持续上升；各代动物受孕、活产率、哺乳存活率及平均产仔数与对照组无显著差异；组织病理检查，其心、肝、肺、肾、脑、肠、睾丸、子宫等组织病理形态不具特殊性，病理变化无显著的分布差异；摄食辐照食物与畸胎无关，无显著致死性、致突变作用，也不会引起微核异常改变。江苏省农业科学院等单位研究了60Co射线辐照的捆蹄的生物毒性，结果表明饲喂经8kGy和12kGy辐照的捆蹄，大鼠、小鼠雌雄两性的急性毒性LD50均大于15 000mgkg，属实际无毒食物类范围；小鼠微核试验阴性，小鼠精子畸变试验阴性，微粒酶系统(Ames)试验呈阴性。食品辐照化学及各种动物的毒理学研究结果均证明了辐照食品的卫生安全性。在动物实验的基础上，一些国家进行了辐照食品的人体食用实验。美国陆军纳蒂克(Natick)实验室19551959年间除进行一些小动物试验外，还进行了短期人体食用实验，由志愿者对54种辐照食品，其中包括肉类11种、鱼类5种、水果9种、蔬菜14种、谷物制品9种及其他6种食品分别进行了人的食用试验。膳食中辐射食品的总热量卡数为32100。受试者经过全面的医学检查，包括临床检查以及各种生理检查，结果无一例出现毒性反应。中国在20世纪60年代末进行了食用辐照马铃薯的人体试食实验，检测指标包括体重、血液指标和一些血浆酶活性，结果表明食用辐照马铃薯实验组与食用未辐照马铃薯的对照组之问没有显著差异。辐照食品的安全性也可从一些病人食用辐照食品的反应得到说明。对手一些严重病人，例如一些化疗和器官移植的病人，对细菌和病毒感染非常敏感，需要提供完全灭菌的食品。美国和英国的一些医院对病人提供辐照灭菌的食品数周或几个月，可以为病人提供营养、卫生和美味的食物，没有发现不良反应。美国Fred Hutchinson癌症研究中一心在20世纪70年代中期对病人提供了几年的辐照灭菌食品，均表现出很好的效果。印度国立营养研究所(NIN)在20世纪70年代中期曾连续发表数篇研究报告，报道喂食经0.75kGy剂量辐照的小麦(辐照后20d内)12周后，能够增加营养不良的儿童、小鼠、大鼠和猴子骨髓中的细胞多倍体，并认为该现象与食用辐照小麦有关。但该实验报告在统计分析上存在明显的缺陷，在统计细胞多倍体时仅观察了100个细胞，而要得到具有统计意义的结果则需要观察几千个细胞。该报告发表后立即引起了世界范围内的关注。印度政府委托印度盂买原子研究中心(BARC)成立一个专家委员会，研究和评估印度国立营养研究所(NIN)的报告。该委员会经过实验和分析认为，NIN的实验结果不能说明食用辐照小麦与细胞多倍体增加之间的关系，并且经实验发现即使食用45kGy辐照的小麦的大鼠，在统计了3000个细胞时，没有观察到食用辐照小麦能使细胞多倍体增加的现象。与此同时，澳大利亚、加拿大、丹麦、法国、英国和美国的一些国立研究机构开展了辐照食品与细胞多倍体关系的研究，他们的研究结果认为印度国立营养研究所(NIN)的研究结果是完全无法接受的，不能说明辐照食品能够增加细胞多倍体。中国于1982年开始了以短期人体试验为主的辐照食品卫生安全性研究，共有29个研究所参加了这项工作。该项研究到1985年底共完成了8次短期的人体食用辐照食品实验，供试的辐照食品包括大米、马铃薯、蘑菇、花生、香肠等，所用的最高辐照剂量为8kGy(猪肉香肠)，辐照食品食用量为全饮食量的6066，试验连续时间为715个星期，参加试验辐照食品的志愿者达439人次。经详细体检后的各项指标表明，食用辐照食品对人体未产生任何有害的影响，尤其证明了染色体没有明显改变，进一步否定了印度国立营养研究所(NIN)报道的人或动物食用辐照食品后可能引起多倍体增加这一说法。国际辐射应用委员会(CRA)于1986年8月发表了“多倍体：中国的研究结束了争论”的文章，肯定了中国关于辐照食品毒理学研究结果的作用和意义。辐照食品不是一种简单的化学物质，而是一个多成分的复杂系统，因此主要依靠动物饲喂实验研究辐照食品的毒理学。评价辐照食品毒理学安全的另一个方法就是食品辐射化学的研究，通过应用高灵敏度的分析技术鉴定出食品的辐射分解产物。只要辐射分解产物被鉴定出来并被测定，就可以对其毒理学作用进行评价。基于辐射化学研究取得的信息用来评价辐照食品毒理学安全性的方法，称为“化学准许(chemiclearance)”，是一种很有价值的评估辐照食品安全性的方法。关于辐照降解产物的毒理学问题，大量研究表明辐照并未形成具有足够量的具有毒理作用的任何物质。美国麻省理工学院的Ari Beynjolfsson博士曾于1985年发表了一篇权威性评论，认为辐照加工与热加工相比辐解产物的量很少。各国的动物饲喂试验并未发现有任何有害的作用。美国陆军纳蒂克(Natick)实验室和其他各国著名实验室的分析结果，都证明辐射降解产物是无毒的，是食品主要成分的正常分解产物。即使在很高剂量辐照下产生的苯，也只有十亿分之几，与热加工相比大体上处于相同水平。动物喂养实验和化学准许方法在评估辐照食品的毒理学研究中互相支持，互为补充。动物喂养实验能够全面评估辐照食品的生物学、生理学和遗传学效应，而采用鉴定所形成的特定化合物以及测量每种化合物的数量的辐射化学方法非常灵敏。因此利用这些方法能够对辐照食品的毒理学进行有效的评价。综上所述，多年来通过大量的毒理试验，均未发现辐照食品对动物和人体有不良影响。适宜剂量照射的食品供人类食用是安全的。辐照农产品及其制品，在进行动物实验中均未发现有异常现象，就是发生一些变化，也都不至于产生危害和损伤，也没有观察到发生致癌、致畸、致突变以及遗传性的改变。FAOWHOIAEA联合专家委员会分别在1964年、1969年、1976年和1980年召开会议，评估辐照食品的毒理学和其他问题，认为食用辐照食品不会产生任何毒理学问题。世界卫生组织(WHO)的一个独立专家组，于1992年评估了1980年以来有关辐照食品安全性的材料和数据，进一步确认食用辐照食品的安全性。FAOWHOIAEA联合专家组1997年在瑞士日内瓦举行的会议上，专家组得出“从毒理学的角度考虑，高于10kGy的辐照剂量将不会导致对人体健康产生危害的食品成分的变化”。三、辐照食品的营养安全辐照食品的营养价值可根据辐照后食品中维生素稳定性和生理有效性；脂肪含量、质量与基本脂肪酸的组成；蛋白质质量；食品中脂肪、糖类和蛋白质组分的消化特性及其潜在生物能的有效性；是否存在抗代谢物；食品感官品质变化等方面进行评估。本章第二节介绍了辐照对食品中主要营养成分的影响，碳水化合物、蛋白质、脂肪在辐照过程中仅发生微小的变化，维生素、必需氨基酸和矿质元素的变化也很小。辐照对食品中一些营养成分的影响可以通过化学分析加以评价，但综合评价所有营养成分的最好方法是通过喂养实验，研究诸如生长、繁殖、食品消耗和利用效率，以及出现个体异常性等项目。国内外大量的动物喂养实验和一些人体食用实验也证明了辐照食品营养的安全性。根据国内外辐照食品的营养价值的大量研究结果，辐照食品保持了其宏观营养成分 (蛋白质、脂类和糖类的正常营养价值。在某些辐照食品应用中可能发生维生素损失，然而这种损失很少，而且同其他普通食品加工过程类似。动物喂养和人体食用实验证明，辐照对食品营养价值的影响很小。同时，由于辐照食品在食物中占的比例很小，对食物的吸收和利用几乎没有影响。因此辐照食品具有可接受的营养价值。联合专家委员会根据对大量有关辐照食品的营养和其他内容的研究报告的综合评估，于1980年提出食品辐照不会导致任何营养上的特殊问题。在1997年IAEA联合专家组在瑞士日内瓦举行的会议上，专家组讨论了高剂量辐照对食品营养和其他方面的影响，并得出高于10kGy的辐照剂量“将不会使营养损失达到对个人或群体的营养状态产生任何危害影响的程度”。四、辐照食品的微生物学安全性辐照食品微生物学安全性是指食品辐照后能够抑制或消灭致病或致腐微生物，保证食品的安全，同时不产生新的食品安全问题。食品灭菌的要求随灭菌处理类别而异。对于消毒产品，使用的剂量必须能够破坏所有腐败微生物或使其失活。高水分、低盐、低酸食品易使肉毒杆菌芽孢萌发，必须有足够的剂量使孢子数量减少到10-12，也就是说需要使用12D10的剂量。值得注意的是，对于最耐辐射的A型肉毒杆菌，要求剂量大约为45kGy。为了保证食品的绝对安全，通常应用一种“接种包研究 (inoculatedpackstudy)”的方法，即在受怀疑的特定食品中接种一定的肉毒杆菌芽孢，经几种不同剂量辐照处理后，将食品放在允许芽孢萌发的条件下储存，观察肉毒杆菌芽孢生长及毒性的产生与辐照剂量的关系，找出防止肉毒杆菌生长与毒性产生的最低剂量。对于应用低于消毒剂量的辐照控制微生物腐败的食品，则存在另外一些微生物学上的考虑。辐射能消除或抑制食品中常见微生物的正常过分生长，同时可能导致另一种不同微生物的过分生长和腐败类型。因此必须鉴定这一新的类型，并确定它能否对食品消费者产生健康危害。食品中出现正常过分生长类型的一个原因，是具有过分生长类型特征的细菌对辐射的敏感性往往高于其他微生物，它们在一定剂量辐照后，不管其他细菌存在与否，都可能失活，在随后的生长中那些辐照后存活下来的细菌就会成为优势微生物。在一些特定食品 (如鲜肉)中已经观察到这种受到改变的过分生长的机理。改变食品中微生物过分生长类型的另一种机理可能是辐射诱发细菌的突变，产生具有较大的辐射抗性的微生物类型，但食品中的细菌污染物由于辐射诱变改变其正常特性而导致消费者受到健康危害的事至今尚未观察到。在应用低于辐射消毒的剂量辐照食品时，仅鉴定出一种细菌对健康造成的潜在危害。例如，某些受型肉毒杆菌的辐射抗性非常强， D10大约为1.31.4kGy，它在低于消毒剂量时不会失活，即使在3.3的低温下也能生长并产生毒性。因此，受E型肉毒杆菌感染的海洋或淡水动物产品，辐照后若温度和时问等储存条件不当，就有可能产生毒素。在适合肉毒杆菌生长的食品中，用低于消毒剂量进行处理后般的腐败微生物可能已经失活，不会发生食品腐败，消费者可能对含有肉毒杆菌毒素的食品缺乏警惕而出现中毒。避免出现这种危害的补救办法是将食品辐照后储存于3.3以下的条件下，并且避免处于缺氧的环境中。需要指出的是，采用其他非完全消毒处理的食品也有类似的问题，这些食品若温度和时间等储存条件不当也会导致芽孢病原体的生长而使食品产生对消费者健康的危害。五、辐照食品与放射性在讨论辐照食品与放射性问题时，应明确辐照食品与放射性食品的严格区别。放射性食品是指在食品生产加工过程中受到放射性物质污染的食品。例如， 1986年原苏联切尔诺贝利核电站事故后使周边地区和一些欧洲国家的农产品中放射性成分超标，在一些核试验的周边地区的农产品也可能存在放射性污染的问题。但辐照食品与放射性食品完全是风马牛不相及的两码事。在食品辐照过程中，作为辐照源的放射性物质密封于钢管内，管内的物质不能散发出来，只是透过钢管壁后的射线照射到受照的食品上，食品辐照都是在原包装的情况下进行，并没有和放射源直接接触。因此，食品经过辐照后不存在放射性污染问题。人们关心的另一个问题是辐照食品的感生放射性问题。事实上，我们生活的环境包括食品中均含有一定的天然放射性物质，食品中的天然放射性来自食品中的40K、32P、226Ra等放射性元素。食品中的天然放射性很低，一般为150200Bq/kg，其含量与食品的来源和种类有关。在食品辐照中产生任何附加的放射性都是不期望的，也是不允许的。在辐射化学中，只有辐射能级达到一定的阈值后才能使被照射物质产生感生放射性。食品中基本元素感生核反应需要的临界能见表2-4，由表可见组成农产品的基本元素C(碳)、O(氧)、N(氮)、P(磷)、S(硫)等变成放射性核素，需要10MeV以上的高能射线的照射。食品中含有可能或“容易”生成放射性核素的其他微量元素，如锶(Sr)、锡(Sn)、钡(Ba)、镉(Cr)和银(Ag)等，这些元素在受到照射后，有可能产生寿命极短的放射性核素，但是只要控制射线的能量，就能做到绝对不引起感生放射性。美国陆军纳蒂克(Natick)实验室的RIBerket博士在一份交给世界卫生组织的报告中指出，即使应用能量级为16MeV的电子加速器辐照食品，所产生的感生放射性也可以忽略；即使有,其寿命也非常短。表2-4食品中基本元素感生核反应需要的临界能元素种类核反应临界能MeV生成物的半衰期12C 16O14N31P32S9Be2H7Li39K40Ca54Fe23Na127I53Cu26Mgr.nr.nr.nr.nr.nr.nr.nr.nr.nr.nr.nr.nr.nr.nr.n18.815.510.512.3514.81.672.29.813.215.913.92.69.310.916.220.39min2.1min9.961min2.5min2.61min极短 0.85min7.636s0.88s8.53min2.6年 13d10min11.26s因此，FAOWHOIAEA食品辐照联合专家小组在审议辐照食品的安全性时提出了食品辐照源和剂量的规定，在国际食品法典委员会的国际食品辐照通用标准中规定了照射辐照食品的射线能量，其中机械源产生的加速电子能量在10MeV或小于10MeV；X射线和射线小于5MeV。在上述能量范围内，即使使用高辐照剂量，产生的感生放射性的核素的寿命也很短，放射性仅为0.001Bq，是食品中的天然放射性的15万至20万分之一。目前食品辐照使用的60Co射线的能量为132Mev和117Mev，137Cs的射线能量仅有0.66MeV；低能量电子束辐照的能量也在10MeV以下。由于这些辐射源产生辐射的能量水平均低于诱发食品中元素产生显著放射性所需的能量水平，辐照食品不可能产生感生放射性问题。例如，日本在辐照马铃薯后立即测量辐射马铃薯的放射性，未发现任何感生放射性的产生。1977年四川省原子核应用技术研究所在进行猪肉辐照(19114kGy)后立刻测定，未见感生放射性。1980年四川省工业卫生研究所用1219kGy的剂量照射大曲酒后同刻测定a射线、射线、射线，均未见产生感生放射性。因此，受辐照食品是否产生感生放射性是完全没有