JP4113958B2 - Inspection method of irradiated food - Google Patents

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本発明は、殺菌などのため食品に照射されている未知の放射線照射線量を、電子スピン共鳴分光法(以下、「ESR法」と略記する)により求める放射線照射食品の検査方法に関し、更に詳しく述べると、放射線照射線量を変えて、電子スピンの逐次飽和挙動を観測し、放射線照射により食品中に誘導される有機フリーラジカル由来のESR信号強度を求め、外挿法を適用することにより、食品に対して既に照射されていた未知の照射線量を推定する放射線照射食品の検査方法に関するものである。   The present invention relates to a method for inspecting irradiated food by determining an unknown radiation dose irradiated to food for sterilization or the like by electron spin resonance spectroscopy (hereinafter abbreviated as “ESR method”), and more specifically By changing the radiation exposure dose, observing the sequential saturation behavior of electron spins, obtaining the ESR signal intensity derived from organic free radicals induced in the food by irradiation, and applying extrapolation to the food The present invention relates to a method for inspecting irradiated food that estimates an unknown irradiation dose that has already been irradiated.

食品を殺菌して広範囲わたる流通に耐える保存性を獲得するために、放射線照射処理を行う方法が実用化されている。使用する放射線としては電子線やガンマ線があるが、殺菌効果が高いのはガンマ線であることから、食品照射の分野においては、一般にガンマ線が用いられている。このような放射線照射食品については、照射処理による成分変化や放射線誘導物質の健康への影響が危惧される。しかし、WHO(1988)によれば、10kGyまでの照射は安全であると評価されている。健全性が世界的に確認されたことから、現在では照射処理を明記する規制は排除されている。つまり、照射処理は、通常の食品加工における煮る、蒸す、焼くなどの調理操作と同じと見なされている。そこで、照射処理していない食品を区別するために、あえて「Organic 」や「Natura1 」のような表示が行われている(USDA2003)。   In order to sterilize foods and to acquire the preservability that can withstand a wide range of distribution, a method of performing irradiation treatment has been put into practical use. The radiation to be used includes an electron beam and a gamma ray, but the gamma ray is generally used in the field of food irradiation since the gamma ray has a high bactericidal effect. For such irradiated foods, there are concerns about changes in components due to irradiation treatment and the health effects of radiation inducers. However, according to WHO (1988), irradiation up to 10 kGy is evaluated as safe. Since soundness has been confirmed globally, regulations that clearly specify irradiation treatment are now eliminated. In other words, the irradiation treatment is regarded as the same as cooking operations such as boiling, steaming and baking in normal food processing. Therefore, in order to distinguish foods that have not been irradiated, a display such as “Organic” or “Natura1” is intentionally performed (USDA 2003).

このような放射線照射による殺菌法は、極めて簡便で、且つ効果的である。そのため、放射線照射食品の生産量は、ますます増大する傾向にある。そこで、照射食品の品質を評価する検査方法が検討されてきた。その代表的な例が、ESR法による検査方法である。放射線照射されていない食品と照射処理済の食品とでは、ESRスペクトルに違いが生じることがある。例えば、未照射食品の場合には有機ラジカルに由来する信号がシングレットであるのに対して、照射処理済食品の場合にはその信号に関連してサイドピークが現れる。これは、放射線照射により食品中にラジカルが誘導されるためである。従って、ESRスペクトルを見てサイドピークが現れていれば、その食品試料は照射済であることが判定できる。但し、サイドピークが現れていないからと言って、直ちに未照射であることにはならない。測定条件によってESRスペクトルが変わり、サイドピークを観測できないことがあるからである。   Such a sterilization method by irradiation is extremely simple and effective. Therefore, the production amount of irradiated food tends to increase more and more. Therefore, inspection methods for evaluating the quality of irradiated food have been studied. A typical example is an inspection method using the ESR method. There may be a difference in ESR spectra between unirradiated food and irradiated food. For example, in the case of unirradiated food, a signal derived from an organic radical is a singlet, whereas in the case of irradiated food, a side peak appears in relation to the signal. This is because radicals are induced in food by irradiation. Therefore, if a side peak appears by looking at the ESR spectrum, it can be determined that the food sample has been irradiated. However, just because a side peak does not appear does not mean that there is no immediate irradiation. This is because the ESR spectrum varies depending on the measurement conditions, and side peaks may not be observed.

ESR法は、例えばヨーロッパ連合(EU)では公定法(非特許文献1−2参照)として定着している。しかし、分析対象食品は、骨を含む食品または乾燥野菜と乾燥果実に限られている。前者は骨組織に含有される成分を、後者はセルロースが照射処理によってイオン化されたときに生ずる比較的安定な有機フリーラジカルを、ESR法で測定する。このように、限られた食品にだけESR法が適用される理由は、前記のように食品の種類あるいは測定条件などによって特徴のあるESR信号の観測ができない場合があることによる。   The ESR method is established as an official method (see Non-Patent Document 1-2), for example, in the European Union (EU). However, foods to be analyzed are limited to foods containing bones or dried vegetables and dried fruits. The former measures components contained in bone tissue, and the latter measures relatively stable organic free radicals generated when cellulose is ionized by irradiation treatment by the ESR method. Thus, the reason why the ESR method is applied only to limited foods is that, as described above, characteristic ESR signals may not be observed depending on the type of food or measurement conditions.

このように、従来のESR法による放射線照射食品の検査方法は、分析対象食品が限られるばかりでなく、照射の有無を判断する謂わば定性法であり、厳密なる定量法は未だ確立されていない。そのため、任意の分析対象食品について、照射処理時にどれだけの量の放射線照射を受けたか、即ち照射線量を定量的に明らかにすることができない。もし、放射線照射食品の照射線量の定量的な測定が可能となれば、それは、消費者の最重要関心事である食品の安全性評価にとって極めて有用な技術となる。
EN1786 Foodstuffs-detection of irradiated food containing bone-method by ESR spectroscopy, European Committee for Standardization, Belgium (1996) EN1787 Foodstuffs-detection of irradiated food containing cellulose-method by ESR spectroscopy, European Committee for Standardization, Belgium (1996)
As described above, the conventional method for inspecting irradiated food by the ESR method is not only limited to foods to be analyzed, but also a so-called qualitative method for determining the presence or absence of irradiation, and a strict quantitative method has not yet been established. . For this reason, it is not possible to quantitatively clarify how much radiation has been applied to any food to be analyzed during the irradiation process, that is, the irradiation dose. If it is possible to quantitatively measure the radiation dose of irradiated food, it will be an extremely useful technique for food safety assessment, which is the most important concern of consumers.
EN1786 Foodstuffs-detection of irradiated food containing bone-method by ESR spectroscopy, European Committee for Standardization, Belgium (1996) EN1787 Foodstuffs-detection of irradiated food containing cellulose-method by ESR spectroscopy, European Committee for Standardization, Belgium (1996)

本発明が解決しようとする課題は、任意の分析対象食品について、殺菌などのために食品が放射線照射処理を受けたときの照射線量を、該食品をESR法で測定することによって定量的に求めることができるようにすることである。   The problem to be solved by the present invention is to quantitatively determine the irradiation dose when a food is irradiated with radiation for sterilization etc. by measuring the food by ESR method for any food to be analyzed. Is to be able to.

本発明者等は、ESR法を利用した照射食品の検査方法について鋭意研究する過程で、ESR法が限られた食品にしか応用できなかったのはESR信号を正確に観測できていないからであり、その原因はESR測定条件が適切でないためであることを見出した。より詳しく述べると、測定しているマイクロ波強度において、電子スピンの緩和現象により、信号強度がすでに飽和しているために、必要なESR信号が得られない場合があるということである。実際に、照射胡椒を試料としてマイクロ波強度を0.001mWから196mWまで変化させてESR信号を測定した結果、ESR信号はマイクロ波強度によって変化し、マイクロ波強度が196mWになると全く信号は観測されず傾斜基線を呈した。このことは、電子スピンの緩和現象が、正しい信号を観測できないことの原因であることを示している。   The inventors of the present invention have been able to apply the ESR method only to foods that are limited in the process of intensively studying the irradiation food inspection method using the ESR method because the ESR signal cannot be observed accurately. The cause was found to be because the ESR measurement conditions were not appropriate. More specifically, the required ESR signal may not be obtained because the signal intensity is already saturated due to the relaxation phenomenon of electron spin in the measured microwave intensity. Actually, the ESR signal was measured by changing the microwave intensity from 0.001 mW to 196 mW using the irradiated pepper as a sample. As a result, the ESR signal changed with the microwave intensity, and when the microwave intensity reached 196 mW, the signal was completely observed. A slanted baseline was exhibited. This indicates that the relaxation phenomenon of electron spin is a cause of failure to observe a correct signal.

EU公定法でのESR測定条件では、定量性を保証するために、マイクロ波強度を一定の値に指定しているが、それではESR測定条件が必ずしも適切ではないということである。つまり、食品の種類や保存状態などによって、最適なマイクロ波強度は変化するために、マイクロ波強度を一定値として設定できない。そこで本発明者等は、食品試料毎にマイクロ波強度を変化させ、有機ラジカル由来の信号の強度の最大値を与えるマイクロ波強度を最適強度として用いると、食品の種類や保存状態などに左右されず、良好なESR信号が得られることを知得し、その点に着目して本発明を完成させるに至ったものである。   In the ESR measurement conditions according to the EU official method, the microwave intensity is specified to be a constant value in order to guarantee the quantification, but this means that the ESR measurement conditions are not always appropriate. In other words, since the optimum microwave intensity varies depending on the type of food and the storage state, the microwave intensity cannot be set as a constant value. Therefore, the present inventors change the microwave intensity for each food sample and use the microwave intensity that gives the maximum value of the intensity of the signal derived from organic radicals as the optimum intensity, which depends on the type of food and the storage condition. In other words, the present inventors have learned that a good ESR signal can be obtained and have focused on this point to complete the present invention.

即ち、前記の技術的課題を解決できる本発明は、放射線照射によって食品中に誘導される有機フリーラジカルを、ESR法により観測する放射線照射食品の検査方法において、分析対象である食品に対して異なる照射線量で放射線照射を行った試料について、それぞれESR法により電子スピンの逐次飽和挙動を測定することによって、放射線照射により食品中に誘導される有機フリーラジカルに由来するESR信号強度の最大値を求め、放射線照射線量に対する最大ESR信号強度の関係を外挿することにより、食品に対して既に照射されていた未知の放射線照射線量を推定することを特徴とする放射線照射食品の検査方法である。試料を予め複数に分けておき、それぞれ異なる照射線量で放射線照射を行い(照射線量がゼロ、即ち照射しない当初試料も含む)、それぞれについてESR測定を行う方法でもよい。   That is, the present invention capable of solving the above technical problems differs from the food to be analyzed in the method for inspecting irradiated food by observing organic free radicals induced in the food by irradiation by the ESR method. Obtain the maximum value of ESR signal intensity derived from organic free radicals induced in food by irradiation by measuring the sequential saturation behavior of electron spins by ESR method for each sample irradiated by irradiation dose. A method for inspecting irradiated food, characterized in that an unknown radiation irradiation dose that has already been applied to the food is estimated by extrapolating the relationship of the maximum ESR signal intensity to the radiation irradiation dose. A method may be used in which the sample is divided into a plurality of pieces, and irradiation is performed with different irradiation doses (including the initial sample that is not irradiated, that is, the irradiation dose is zero), and ESR measurement is performed for each.

より好ましくは本発明は、放射線照射によって食品中に誘導される有機フリーラジカルを、ESR法により観測する放射線照射食品の検査方法において、
(A)分析対象である食品試料について、ESR法により電子スピンの逐次飽和挙動を測定することによって、放射線照射により食品中に誘導される有機フリーラジカルに由来するESR信号強度の最大値を求める当初試料の測定ステップ、
(B)引き続いて試料に放射線照射を行う照射ステップ、
(C)放射線照射を行った試料について、ESR法により電子スピンの逐次飽和挙動を測定することによって、放射線照射により食品中に誘導される有機フリーラジカルに由来するESR信号強度の最大値を求める照射後試料の測定ステップ、
を具備し、上記(B)と(C)のステップを必要回数繰り返し、各測定ステップで求めた最大ESR信号強度を、放射線照射線量に対する関係としてプロットすることにより、外挿法によって食品に既に照射されていた未知の放射線照射線量を推定することを特徴とする放射線照射食品の検査方法である。
More preferably, the present invention provides a method for inspecting irradiated food by observing organic free radicals induced in the food by irradiation with an ESR method,
(A) Initial determination of the maximum value of ESR signal intensity derived from organic free radicals induced in food by irradiation by measuring the sequential saturation behavior of electron spins by ESR method for food samples to be analyzed Sample measurement step,
(B) an irradiation step for subsequently irradiating the sample with radiation;
(C) Irradiation for obtaining the maximum value of ESR signal intensity derived from organic free radicals induced in food by radiation irradiation by measuring the sequential saturation behavior of electron spins by ESR method for the irradiated sample Post-sample measurement step,
The above steps (B) and (C) are repeated as many times as necessary, and the maximum ESR signal intensity obtained in each measurement step is plotted as a relation to the radiation exposure dose, so that the food is already irradiated by extrapolation. This is a method for inspecting irradiated food, characterized by estimating an unknown radiation dose.

ここで電子スピンの逐次飽和挙動の測定は、マイクロ波強度を徐々に変化させて、放射線照射により食品中に誘導される有機フリーラジカルに由来するESR信号強度を測定することによって逐次飽和曲線を作成することで行い、その逐次飽和曲線での最大ESR信号強度を求める。また、ESR信号強度の算出は、放射線照射により食品中に誘導される有機フリーラジカルに由来するESR信号強度とマンガンイオン由来のESR信号強度との比を求めることにより行い、その信号強度比で信号強度を表すのが好ましい。あるいはESR信号強度の算出は、観測されるESR信号を一度積分し、基線補正をかけ、更に積分することにより行い、面積に比例した有機フリーラジカル濃度で信号強度を表すのも有効である。   Here, the measurement of the sequential saturation behavior of electron spins is performed by gradually changing the microwave intensity and measuring the ESR signal intensity derived from organic free radicals induced in the food by irradiation. The maximum ESR signal intensity in the sequential saturation curve is obtained. The ESR signal intensity is calculated by obtaining the ratio of the ESR signal intensity derived from organic free radicals induced in food by radiation irradiation and the ESR signal intensity derived from manganese ions, and the signal intensity ratio is used to calculate the signal. It is preferred to represent strength. Alternatively, the ESR signal intensity can be calculated by integrating the observed ESR signal once, applying a baseline correction, and further integrating it, and expressing the signal intensity with an organic free radical concentration proportional to the area.

本発明に係る放射線照射食品の検査方法は、異なる既知の照射線量で放射線照射を行った試料について、それぞれESR法により電子スピンの逐次飽和挙動を測定することによって有機フリーラジカルに由来する最大ESR信号強度を求め、放射線照射線量に対する最大ESR信号強度の関係を外挿法で処理するように構成したので、任意の分析対象食品について、殺菌などのための放射線照射処理を受けた時の照射線量を定量的に求めることができる。このように本発明方法では、従来明確にできなかった照射食品の照射線量を数値として把握できるので、消費者が食品に最も求めている安心安全性に対して、科学的な根拠からリスク評価が可能となる。   The method for inspecting irradiated food according to the present invention is the maximum ESR signal derived from organic free radicals by measuring the sequential saturation behavior of electron spins by the ESR method for samples irradiated with different known irradiation doses, respectively. Since the intensity was determined and the relationship of the maximum ESR signal intensity to the radiation exposure dose was processed by extrapolation, the radiation dose when receiving radiation treatment for sterilization etc. for any food to be analyzed It can be determined quantitatively. As described above, the method of the present invention can grasp the irradiation dose of irradiated food, which could not be clearly clarified as a numerical value, so that risk assessment can be performed from scientific basis for the safety and security that consumers most demand for food. It becomes possible.

特に、放射線照射とESR測定を複数回繰り返す方法にすると、同一の試料を用いて繰り返し測定するので測定条件が安定する利点の他、ハンドリングロボットを使用することで簡素化された小型の自動検査システムを構築できる効果も生じる。   In particular, if the method of repeating radiation irradiation and ESR measurement multiple times is used, the same sample is repeatedly measured, so that the measurement conditions are stable, and in addition, a small automatic inspection system that is simplified by using a handling robot. There is also an effect that can be constructed.

本発明に係る検査方法の一例を図1のフローチャートで示す。本発明は、基本的には、放射線照射によって食品中に誘導される有機フリーラジカルを、ESR法により観測する放射線照射食品の検査方法である。典型的には、以下のような手順で検査を行う。
(a)まず、分析対象である食品について、試料を採取・調整する。
(b)その当初試料についてESR法により電子スピンの逐次飽和挙動を測定する。
(c)引き続いて試料に所定照射線量の放射線照射処理を行う。
(d)照射後試料について、ESR法により電子スピンの逐次飽和挙動を測定する。
(e)放射線照射処理が所定の回数に達しているか否かを判定する。必要測定回数に達していない場合には、上記(c)に戻る。
(f)ESR法により測定した電子スピンの逐次飽和挙動から、放射線照射により各試料中に誘導される有機フリーラジカルに由来するESR信号強度の最大値を求める。
(g)それらのESR信号強度の最大値を、放射線照射線量に対する関係としてプロットする。
(i)外挿法によって外挿値を求めることで、食品に既に照射されていた未知の放射線照射線量を推定する。これで検査は終了する。
An example of the inspection method according to the present invention is shown in the flowchart of FIG. The present invention is basically a method for inspecting irradiated food by observing organic free radicals induced in the food by irradiation by the ESR method. Typically, the inspection is performed according to the following procedure.
(A) First, a sample is collected and adjusted for the food to be analyzed.
(B) The sequential saturation behavior of electron spin is measured for the initial sample by the ESR method.
(C) Subsequently, the sample is subjected to radiation irradiation treatment with a predetermined irradiation dose.
(D) For the sample after irradiation, the sequential saturation behavior of electron spin is measured by the ESR method.
(E) It is determined whether or not the radiation irradiation process has reached a predetermined number of times. If the required number of measurements has not been reached, the process returns to (c).
(F) From the sequential saturation behavior of electron spins measured by the ESR method, the maximum value of ESR signal intensity derived from organic free radicals induced in each sample by radiation irradiation is obtained.
(G) Plot the maximum of those ESR signal intensities as a relationship to radiation dose
(I) Estimating an unknown radiation exposure dose that has already been applied to food by obtaining an extrapolated value by extrapolation. This completes the inspection.

食品試料は、その種類や性状などに応じてESR測定に適するように適宜調整する。ESR測定に影響がなければ、粒状でもよいし、粉末化してもよい。異方性の影響を受けるものは、適当な篩(例えば200メッシュ程度)を通すことで粒度を揃えるのがよい。また水分を多く含む試料では、水分含有量による影響を避けるため、凍らせる、もしくは低温にするなど測定温度設定を行う。必要に応じて、減圧下あるいは不活性ガス雰囲気とすることも可能である。   The food sample is appropriately adjusted so as to be suitable for ESR measurement according to its type and properties. If it does not affect the ESR measurement, it may be granular or powdered. For those that are affected by anisotropy, it is preferable that the particle size be made uniform by passing through an appropriate sieve (for example, about 200 mesh). For samples containing a lot of moisture, the measurement temperature is set such as freezing or low temperature in order to avoid the influence of moisture content. If necessary, a reduced pressure or an inert gas atmosphere can be used.

電子スピンの逐次飽和挙動の測定は、マイクロ波強度を徐々に変化させて放射線照射により食品中に誘導される有機フリーラジカルに由来するESR信号強度を測定することにより行い、逐次飽和曲線を作成する。   Sequential saturation behavior of electron spin is measured by measuring the ESR signal intensity derived from organic free radicals induced in food by irradiation by gradually changing the microwave intensity, and creating a sequential saturation curve .

当初試料については、基本的には従来同様、ESR測定によって得られるg値が2の鋭い1本線の信号が強く出ること、更にg値2の信号の近傍に新たな信号が出現することを指標として照射処理の有無を判定できる。この新たな信号はツインピークとして現れる。しかし、低磁場側の信号は不安定であり観測できないことが多いことから、従来、高磁場側の信号を照射の有無の検知に用いることが有用であると報告されているが、ESR測定条件を適切に設定する本発明方法では、この照射誘導信号はツインピークとして観測できる。従って、新たに出現するツインピーク信号の有無で照射処理の有無を判定できる。   As for the initial sample, basically, as in the conventional case, it is an indicator that a sharp single line signal with a g value of 2 obtained by ESR measurement is strong, and that a new signal appears in the vicinity of the signal with a g value of 2. The presence or absence of irradiation treatment can be determined. This new signal appears as a twin peak. However, since the signal on the low magnetic field side is unstable and often cannot be observed, it has been reported that it is useful to use the signal on the high magnetic field side to detect the presence or absence of irradiation. In the method of the present invention in which is appropriately set, this irradiation induction signal can be observed as a twin peak. Therefore, the presence or absence of the irradiation process can be determined based on the presence or absence of a newly appearing twin peak signal.

試料に既知の照射線量で放射線を照射し、その照射後試料についてESR測定を行う。ESR法による電子スピンの逐次飽和挙動の測定は、上記と同様、マイクロ波強度を変化させて放射線照射により食品中に誘導される有機フリーラジカルに由来するESR信号強度を測定することにより行い、逐次飽和曲線を作成する。この放射線照射とESR測定を交互に必要回数だけ繰り返して行う。ここで放射線照射としては、コバルト60によるガンマ線照射が好ましい。このようにして得られた逐次飽和曲線から信号強度の最大値が得られる。なお、逐次飽和曲線において信号強度の最大値が得られるマイクロ波強度は、放射線照射した照射線量によって変動する。   The sample is irradiated with radiation at a known irradiation dose, and ESR measurement is performed on the sample after the irradiation. The measurement of the sequential saturation behavior of electron spin by the ESR method is performed by measuring the ESR signal intensity derived from organic free radicals induced in the food by irradiation with radiation by changing the microwave intensity as described above. Create a saturation curve. This irradiation and ESR measurement are alternately repeated as many times as necessary. Here, as the radiation irradiation, gamma ray irradiation with cobalt 60 is preferable. The maximum value of the signal intensity is obtained from the sequential saturation curve thus obtained. Note that the microwave intensity at which the maximum value of the signal intensity is obtained in the sequential saturation curve varies depending on the irradiation dose irradiated.

前記のように、放射線照射によってg値が2の鋭い1本線の信号強度が強く出る。これは有機フリーラジカルに由来する信号である。その信号強度は、照射線量を増加させるに伴って増加し、50kGy照射までの信号強度を測定した結果、照射線量と信号強度の間には比例関係が得られた。従って、各ESR測定による逐次飽和曲線で求めた最大ESR信号強度を、放射線照射線量に対する関係としてプロットし、外挿法によって外挿値を求めることで、食品に既に照射されていた未知の放射線照射線量を推定することができる。   As described above, the signal intensity of a sharp single line having a g value of 2 is increased by irradiation. This is a signal derived from organic free radicals. The signal intensity increased as the irradiation dose was increased. As a result of measuring the signal intensity up to 50 kGy irradiation, a proportional relationship was obtained between the irradiation dose and the signal intensity. Therefore, by plotting the maximum ESR signal intensity obtained from the sequential saturation curve by each ESR measurement as a relation to the radiation exposure dose and obtaining the extrapolated value by extrapolation, the unknown radiation exposure that has already been irradiated to the food The dose can be estimated.

放射線照射線量に対する関係としてプロットするのに用いる最大ESR信号強度は、観測したスペクトルの信号強度を高さで直接表現したものでもよい。しかし、食品試料では試料中の遷移金属イオン(具体的には植物性食品では必ず現れるマンガンイオン)が信号として観測されるので、該遷移金属イオンをマーカーとして有機フリーラジカルとのピークの高さの比を求めて、それを最大ESR信号強度とする方法が好ましい。このようにすれば、ピーク比は、同一スペクトル上で定義されるので、恒常定数として取り扱えるからである。因みに、EU公定法では、定量性を保証するために、一定のマイクロ波強度を指定しているが、逐次飽和による解析から分かるように、そのような方法では正しい測定は不可能である。   The maximum ESR signal intensity used for plotting as a relationship to radiation dose may be a direct representation of the observed spectrum signal intensity in height. However, since a transition metal ion in the sample (specifically, a manganese ion that always appears in vegetable foods) is observed as a signal in food samples, the peak of the organic free radical with the transition metal ion as a marker is observed. A method of determining the ratio and making it the maximum ESR signal strength is preferred. This is because the peak ratio is defined on the same spectrum and can be treated as a constant constant. Incidentally, in the EU official method, a certain microwave intensity is specified in order to guarantee the quantitative property, but as can be seen from the analysis by sequential saturation, correct measurement is impossible with such a method.

照射食品試料では、前記のように新規誘導有機フリーラジカルがサイドピーク信号として観測されるので、信号強度を高さとして表現することは難しい。そこで、照射誘導有機フリーラジカルを定量する際には、スペクトルとして観測される信号(有機フリーラジカルに由来する信号及びその近傍のサイドピーク信号)を一度積分し、基線補正をかけ、更に積分する。これにより面積として信号強度を表すことができる。面積で信号強度を表すことにより絶対量として捉えることができる。   In irradiated food samples, as described above, new induced organic free radicals are observed as side peak signals, so it is difficult to express the signal intensity as high. Therefore, when quantifying irradiation-induced organic free radicals, a signal observed as a spectrum (a signal derived from an organic free radical and a side peak signal in the vicinity thereof) is integrated once, subjected to baseline correction, and further integrated. Thereby, the signal intensity can be expressed as an area. By expressing the signal intensity by area, it can be grasped as an absolute quantity.

このような手順による放射線照射食品の検査方法は、自動化に適している。検査システムとしては、例えば、ESR測定装置とガンマ線照射装置との間にハンドリングロボットを配置する構成とする。試料を収めた試料管をハンドリングロボットで・み、該試料管をESR測定装置とガンマ線照射装置との間を往復させて出し入れするだけで、検査が完了する。電子スピンの逐次飽和挙動の測定の際に、マイクロ波強度を変化させてESR信号強度を測定することは、ESR測定装置側でプログラム制御により行えるし、ガンマ線照射線量の制御は、ハンドリングロボットで試料管をガンマ線照射装置に挿入している時間を制御することで容易に行えるからである。   The inspection method of irradiated food by such a procedure is suitable for automation. As the inspection system, for example, a handling robot is arranged between the ESR measurement device and the gamma ray irradiation device. The inspection is completed simply by looking at the sample tube containing the sample with a handling robot and moving the sample tube back and forth between the ESR measurement device and the gamma ray irradiation device. When measuring the sequential saturation behavior of electron spin, the ESR signal intensity can be measured by changing the microwave intensity by program control on the ESR measuring device side, and the gamma ray irradiation dose can be controlled by a handling robot. This is because it can be easily performed by controlling the time during which the tube is inserted into the gamma irradiation apparatus.

実施例では、試料として黒胡椒を用いた。粒状の黒胡椒を、薬包紙の間に挾み軽く乳棒で押し潰して粉末化し、それを測定用の試料とした。金属刃を有するミルで粉砕すると、空気中の酸素により酸化され信号強度が強まる恐れがあったためである。この試料300mgを秤量し、ESR試料管(99.9%石英ガラス製)に入れ、ESR測定を行った。ここで、試料管中の空気を除き減圧下もしくは不活性ガス封入処理した場合と、そのような処理をしない場合とで信号に本質的な差異がなかったことから、分析の汎用化のため常圧空気中で試料管に試料を入れ軽く蓋をして分折に供した。   In the examples, black pepper was used as a sample. The granular black pepper was squeezed between medicine wrapping papers and lightly crushed with a pestle to make a powder, which was used as a sample for measurement. This is because, when pulverized by a mill having a metal blade, the signal intensity may be increased due to oxidation by oxygen in the air. 300 mg of this sample was weighed and placed in an ESR sample tube (made of 99.9% quartz glass), and ESR measurement was performed. Here, there was no substantial difference in signal between the case where the sample tube was air-excluded under reduced pressure or filled with inert gas, and the case where such treatment was not performed. The sample was put in a sample tube in compressed air, and lightly capped and subjected to splitting.

ESR測定は、ESR分光器(JES−FE1XG,日本電子株式会社製)を用いて行った。測定に用いたマイクロ波の周波数はXバンド(9.3GHz)である。共鳴磁場は250mTと340mTとした。掃引磁場は500mTである。このように広い測定掃引磁場としたことから、遷移金属イオン及び有機フリーラジカル(自由電子)を綱羅した検出が可能である。   ESR measurement was performed using an ESR spectrometer (JES-FE1XG, manufactured by JEOL Ltd.). The frequency of the microwave used for the measurement is X band (9.3 GHz). The resonant magnetic field was 250 mT and 340 mT. The sweep magnetic field is 500 mT. Since the measurement sweep magnetic field is wide as described above, detection of transition metal ions and organic free radicals (free electrons) is possible.

放射線未照射の試料についてのESRスペクトルの一例を図2に示す。得られたESR信号は3成分であった。第1にP1で示したg値が2.0における鋭く強い信号である。これは有機フリーラジカルである。第2は、P2で示したg=2.0を中心とする六本線の信号である。これは超微細構造定数が約7.4mTであったことからマンガンイオンと同定した。P3で示したg=4.0の信号は鉄イオンである。このように、食品の種類にかかわらず有機フリーラジカルと遷移金属イオンが観測できる。P2のマンガンイオン由来の6本線は、光合成におけるマンガンクラスターに由来するため、植物性食品であればいずれの食品でも観測される。   An example of an ESR spectrum for a sample not irradiated with radiation is shown in FIG. The obtained ESR signal has three components. First, it is a sharp and strong signal when the g value indicated by P1 is 2.0. This is an organic free radical. The second is a six-line signal centered at g = 2.0 shown by P2. This was identified as a manganese ion because its ultrafine structure constant was about 7.4 mT. The signal of g = 4.0 indicated by P3 is an iron ion. Thus, organic free radicals and transition metal ions can be observed regardless of the type of food. Since the six lines derived from manganese ions of P2 are derived from manganese clusters in photosynthesis, any food can be observed as long as it is a vegetable food.

次に照射済みの試料についてのESRスペクトルの一例を図3に示す。得られたESR信号は4成分であった。前記P1、P2、P3の信号の他に、第4としてS1とS2のサイドピーク信号が現れた。このS1とS2は、有機フリーラジカルによるP1の両側(低磁場側と高磁場側)近傍に対称な位置に現れる信号であり、照射試料に特有のスペクトルである。従って、観測されたESRスペクトルにおいてサイドピーク(S1とS2)が現れれば、その試料は照射済みであると判定できる。   Next, an example of the ESR spectrum for the irradiated sample is shown in FIG. The obtained ESR signal has four components. In addition to the signals P1, P2 and P3, side peak signals S1 and S2 appeared as the fourth. S1 and S2 are signals that appear at symmetrical positions in the vicinity of both sides (low magnetic field side and high magnetic field side) of P1 due to organic free radicals, and are spectra specific to the irradiated sample. Therefore, if side peaks (S1 and S2) appear in the observed ESR spectrum, it can be determined that the sample has been irradiated.

なお実施例では、ESR測定はすべて室温(20℃)で行った。磁場変調幅は、値が小さい方がノイズが少なく再現性の高い信号強度が得られると言われるが、食品試料では磁揚変調幅は1×l0Gで充分であった。   In the examples, all ESR measurements were performed at room temperature (20 ° C.). It is said that the smaller the value of the magnetic field modulation width, the less the noise and the more reproducible signal intensity can be obtained. However, in the food sample, 1 × 10 G is sufficient for the magnetic uplifting modulation width.

試料中における電子スピンの逐次緩和挙動を検討するために、マイクロ波強度を1mW〜196mWまで段階的に変化させて測定を行い、有機ラジカルに由来する信号強度を求めた。ここでは、信号強度は、有機ラジカル由来のESR信号の高さを試料中のマンガンイオン強度(高さ)を標準として表した。すなわち、試料信号強度(高さ)÷マンガン信号強度(高さ)=試料信号強度比である。横軸にマイクロ波強度をとり、縦軸に上記の信号強度比をとると、遂次飽和曲線により電子スピンの緩和挙動を求めることができる。   In order to examine the sequential relaxation behavior of the electron spin in the sample, the measurement was performed by changing the microwave intensity stepwise from 1 mW to 196 mW to obtain the signal intensity derived from the organic radical. Here, for the signal intensity, the height of the ESR signal derived from the organic radical is represented by the manganese ion intensity (height) in the sample as a standard. That is, sample signal intensity (height) ÷ manganese signal intensity (height) = sample signal intensity ratio. Taking the microwave intensity on the horizontal axis and the above signal intensity ratio on the vertical axis, the relaxation behavior of the electron spin can be obtained from the successive saturation curve.

図4に試料の遂次飽和挙動の例を示している。マイクロ波強度を変化させると、飽和現象がおこる。例えば、マイクロ波強度によってP1で示した信号が減少することは、その典型例である。図4において、Aのマイクロ波強度1mWでは、P1は鋭く強い信号である。しかし、Bのマイクロ波強度16mWではP1はほぼ半減しており、Cのマイクロ波強度196mWではP1は殆ど観測できない。   FIG. 4 shows an example of the sequential saturation behavior of the sample. When the microwave intensity is changed, a saturation phenomenon occurs. For example, a decrease in the signal indicated by P1 due to the microwave intensity is a typical example. In FIG. 4, at a microwave intensity of 1 mW, P1 is a sharp and strong signal. However, P1 is almost halved at B microwave intensity of 16 mW, and P1 is hardly observable at C microwave intensity of 196 mW.

図5は、逐次飽和曲線の例を示している。マイクロ波強度を変えてP1の信号強度(高さ)を求めていくと、逐次飽和曲線が得られる。このような逐次飽和曲線を、放射線照射線量を変えて複数求めた。本発明では、この逐次飽和曲線から、P1の信号強度の最大値を求める。放射線照射は、コバルト60によるガンマ線を用いた。線源からの距離と照射時間を調整して照射量を決定した。P1の信号強度が最大となる位置(磁場)は、試料によって異なる。このことは、食品試料のESR測定においては適切なマイクロ波強度の設定が必要であることを示しており、本発明では、その適切なマイクロ波強度の設定をP1の信号強度が最大となる位置と決めているのである。   FIG. 5 shows an example of a sequential saturation curve. When the signal intensity (height) of P1 is obtained by changing the microwave intensity, a saturation curve is obtained sequentially. A plurality of such sequential saturation curves were obtained by changing the radiation dose. In the present invention, the maximum value of the signal intensity of P1 is obtained from this sequential saturation curve. For irradiation, gamma rays from cobalt 60 were used. The dose was determined by adjusting the distance from the radiation source and the irradiation time. The position (magnetic field) where the signal intensity of P1 is maximum differs depending on the sample. This indicates that it is necessary to set an appropriate microwave intensity in the ESR measurement of a food sample. In the present invention, the appropriate microwave intensity is set at a position where the signal intensity of P1 is maximized. It is decided.

放射線照射線量が増えると、P1の信号強度の最大値も増大する傾向がある。そこで、放射線照射線量を変えて得られた各逐次飽和曲線について、それぞれP1の信号強度の最大値を求める。ここでは、ESRスペクトルにおけるP1の信号強度(高さ)をマンガン信号強度(高さ)で割った値を最大ESR信号強度とする。この最大ESR信号強度を放射線照射線量に対してプロットし、外挿法により外挿点を求める。外挿法の一例を図6に示す。測定点を直線で結んで延長し、信号強度比がゼロとなる点を求める。図6では、約−25kGyの位置で基線と交差していることから、試料は当初、既に約25kGy照射されていたと推定できる。   As the radiation irradiation dose increases, the maximum value of the signal intensity of P1 tends to increase. Therefore, the maximum value of the signal intensity of P1 is obtained for each successive saturation curve obtained by changing the radiation irradiation dose. Here, the value obtained by dividing the signal intensity (height) of P1 in the ESR spectrum by the manganese signal intensity (height) is defined as the maximum ESR signal intensity. This maximum ESR signal intensity is plotted against the radiation dose, and an extrapolation point is obtained by extrapolation. An example of the extrapolation method is shown in FIG. Connect the measurement points with a straight line and extend to find the point where the signal strength ratio is zero. In FIG. 6, since it crosses the base line at a position of about −25 kGy, it can be estimated that the sample has already been irradiated with about 25 kGy.

黒胡椒以外の食品試料についても同様にして検査を行うことができる。他の実験例を述べると、P3が観測可能な例としては、白胡椒、緑茶(煎茶、抹茶、ほうじ茶)、紅茶、朝鮮人参などがあり、P3が観測不可能な例としては、小麦粉がある(小麦粉は鉄を含有しないためである)。なお、小麦粉のESR測定では、有機フリーラジカル信号は観測できるが信号強度は不安定になりがちである。小麦粉ではg=2.0近傍に幅広い信号が観測されマンガンイオンの6本線と重なって観測される。この幅広い信号はマンガンイオンの構造線に影響するだけでなく、g値2の有機フリーラジカルの信号強度にも影響する。小麦中の結晶構造、すなわち澱粉成分による異方性がESR信号へ及ぼす影響であり、これが信号強度を不安定にしていた要因である。しかし、200メッシュの節を通すことで小麦粉の粒度を揃えたところ再現性のある信号が得られた。   It can test | inspect similarly about food samples other than black pepper. As other experimental examples, examples of observable P3 include white pepper, green tea (sencha, matcha, hojicha), black tea, ginseng, etc., and examples where P3 cannot be observed include flour. (This is because wheat flour does not contain iron). In the ESR measurement of wheat flour, an organic free radical signal can be observed, but the signal intensity tends to be unstable. In wheat flour, a wide signal is observed near g = 2.0, and it is observed overlapping with six lines of manganese ions. This wide signal affects not only the structure line of manganese ions, but also the signal intensity of organic free radicals with a g value of 2. The crystal structure in wheat, that is, the anisotropy due to the starch component, is an effect on the ESR signal, and this is the factor that made the signal intensity unstable. However, a reproducible signal was obtained when the grain sizes of the flour were made uniform by passing through a 200 mesh node.

本実施例では、上記のようにXバンドで測定を行っている。このようなXバンド測定ではg値2周辺の複雑に重なった信号を分離することは不可能である。しかし、Wバンドで測定を行うことによって、g値2周辺の詳細な信号観測が実施できる可能性があり、これによれば、小麦のような幅広い信号を分離してツインピーク観測が可能になると考えられる。   In this embodiment, measurement is performed in the X band as described above. In such an X-band measurement, it is impossible to separate complicated overlapping signals around the g value of 2. However, by measuring in the W band, there is a possibility that detailed signal observation around the g value 2 can be carried out. According to this, it is possible to separate a wide signal such as wheat and perform twin peak observation. Conceivable.

本発明方法の典型例を示すフローチャート。The flowchart which shows the typical example of this invention method. 未照射試料のESRスペクトルの一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the ESR spectrum of an unirradiated sample. 照射済試料のESRスペクトルの一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the ESR spectrum of the irradiated sample. 信号の逐次飽和挙動を示す説明図。Explanatory drawing which shows the sequential saturation behavior of a signal. 逐次飽和曲線の例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the example of a sequential saturation curve. 外挿法の説明図。Explanatory drawing of an extrapolation method.

Claims (1)

放射線照射によって食品中に誘導される有機フリーラジカルを、電子スピン共鳴分光法(ESR法)により観測する放射線照射食品の検査方法において、
(A)分析対象である食品試料について、ESR法により電子スピンの逐次飽和挙動を測定することによって、放射線照射により食品中に誘導される有機フリーラジカルに由来するESR信号強度の最大値を求める当初試料の測定ステップ、
(B)引き続いて試料に放射線照射を行う照射ステップ、
(C)放射線照射を行った試料について、ESR法により電子スピンの逐次飽和挙動を測定することによって、放射線照射により食品中に誘導される有機フリーラジカルに由来するESR信号強度の最大値を求める照射後試料の測定ステップ、
を具備し、
上記(A)と(C)のステップでの電子スピンの逐次飽和挙動の測定では、マイクロ波強度を徐々に変化させて、放射線照射により食品中に誘導される有機フリーラジカルに由来するESR信号強度を、観測されるESR信号を一度積分し基線補正をかけ更に積分することにより算出し、得られるESR信号強度によって逐次飽和曲線を作成して最大ESR信号強度を求めるようにし、
上記(B)と(C)のステップを必要回数繰り返し、各測定ステップで求めた最大ESR信号強度を、放射線照射線量に対する関係としてプロットすることにより、外挿法によって食品に既に照射されていた未知の放射線照射線量を推定することを特徴とする放射線照射食品の検査方法。


In the inspection method of irradiated food, which observes organic free radicals induced in food by irradiation by electron spin resonance spectroscopy (ESR method),
(A) Initial determination of the maximum value of ESR signal intensity derived from organic free radicals induced in food by irradiation by measuring the sequential saturation behavior of electron spins by ESR method for food samples to be analyzed Sample measurement step,
(B) an irradiation step for subsequently irradiating the sample with radiation;
(C) Irradiation for obtaining the maximum value of ESR signal intensity derived from organic free radicals induced in food by radiation irradiation by measuring the sequential saturation behavior of electron spins by ESR method for the irradiated sample Post-sample measurement step,
Comprising
In the measurement of the sequential saturation behavior of electron spins in the steps (A) and (C) above, the ESR signal intensity derived from organic free radicals induced in the food by irradiation by changing the microwave intensity gradually. Is calculated by integrating the observed ESR signal once, applying baseline correction, and further integrating, and sequentially generating a saturation curve from the obtained ESR signal intensity to obtain the maximum ESR signal intensity,
The steps (B) and (C) above are repeated as many times as necessary, and the maximum ESR signal intensity obtained in each measurement step is plotted as a relationship to the radiation exposure dose. A method for inspecting irradiated food, characterized by estimating the radiation exposure dose.


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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6010839B2 (en) * 2012-02-23 2016-10-19 国立大学法人名古屋大学 Sterilization display device and sterilization device
CA2981880A1 (en) * 2015-04-07 2016-10-13 Xyleco, Inc. Monitoring methods and systems for processing biomass
JP7215136B2 (en) * 2018-12-17 2023-01-31 Dic株式会社 PRINTING DEVICE AND PRINTED MATERIAL MANUFACTURING METHOD
CN110398573B (en) * 2019-07-20 2021-12-17 中广核戈瑞(深圳)科技有限公司 Device for facilitating inspection personnel to use food irradiation detection equipment

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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