作成： 1998/12/01 古田 雅一
データ番号 ：020098
放射線分解ガスによる照射食品の検知
目的 ：照射食品の検知
放射線の種別 ：ガンマ線
放射線源 ：1-30kGy, 10 kGy/h
線量（率） ：60Co
利用施設名 ：大阪府立大学先端科学研究所ガンマ線照射施設
照射条件 ：空中照射、室温
応用分野 ：食品照射、食品衛生
概要 ：
食品に含まれる有機成分から放射線分解により生成したH2ガス、COガスが60Coガンマ線照射コショウ中に残存していることを初めて見いだし、これらを回収、定量することにより照射コショウのみならず、シナモン、クミン、米、麦の検知が可能であることを見いだした。さらに冷凍肉類、冷凍魚介類を照射後、気密な容器内で解凍し、ヘッドスペースのガスを分析することにより上と同様に放射線照射の検知が可能であった。
詳細説明 ：
食品照射の実用化を進めるためには、安全性に対する疑問に答えるだけでなく、照射食品の照射工程や流通を適切に管理するための放射線照射の検知法の開発が重要である。食品を放射線照射すると、分子の励起、イオン化が生じ、これが引金となって炭素鎖の切断や、炭素鎖からの水素原子の引き抜き反応、脱カルボニル反応など、種々の化学反応が生じることが知られている。その結果、最も多量に生成する分解産物は水素、メタン、一酸化炭素等のガスや低分子の炭化水素である。しかしながら、これらのガスの照射後の保存期間中の挙動についてはほとんど研究されていなかった。我々は、大気中濃度の低い水素ガスと一酸化炭素ガスを対象にしてコショウを照射した場合のガス発生についてガスクロマトグラフィーにより検討したところ、60Coガンマ線照射されたコショウ種実内部に水素ガスと一酸化炭素ガスが長期間残存していることを初めて見い出し、ガスの採取可能な気密な粉砕容器を考案することにより、終日の粉砕によりこれらのガスの回収及び定量に成功した。
これらの残存ガスが照射の有無の検知および線量の推定の指標となり得ることを以下の実験によって確かめた。まずコショウの殺菌に最低限必要な10kGyから米国における許可の上限である30kGyまでを照射してガス残存量の線量依存性を調べたところ、線量に比例してガス量が増加することを確認した。つぎに10〜30kGy照射した試料を温度25℃、湿度50%で保存した場合の経日変化を調べた。照射後の水素量は保存日数に対して指数関数的に減少し、2ヶ月を越えると検出不能となった。それに対して一酸化炭素の減少はよりゆるやかであり、10日以降はほとんど変化しなかった。以上の結果から水素では2ヶ月程度の検知が可能であり、一酸化炭素を用いれば1年以上の検知が可能であることが見出された(図1)。
図1 Decrease of stocked CO gas in comparison with H2 within the black pepper grains after 10-kGy irradiation. Samples were stored in the paper bags. The storage temperature and relative humidity are 25℃ and 50%, respectively.（原論文2より引用。 Reproduced from data source 2 with kind permission from American Chemical Society, (C) 1995, Washington D.C. 20036, USA ）
他の香辛料や乾燥食品に対する本方法の適用を試みたところ、照射後の水素の残存期間は短く、長期間の検知は不可能であったが、シナモン、クミン、米、麦には一酸化炭素が比較的長く残存しており、2ヶ月程度の検知が可能であった(表1)。
表1 Level of CO retained in the irradiated spices and cereals after 2 months of storage（原論文2より引用。 Reproduced from data source 2 with kind permission from American Chemical Society, (C) 1995, Washington D.C. 20036, USA）
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CO contents (μL/g)
irradiation ------------------------------------------
(kGy) allspice cinnamon cumin rice wheata
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0 0.12 0.20 0.09 0.02 0.07
10 0.22 0.39 0.44 0.10 2.64
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a 42 days of storage.
冷凍食品の場合もコショウと同様に照射により生じたガスは凍結した組織の内部に保持されていることが予想され、ガス分析をおこなうことにより、香辛料と同様に照射の検知が可能であると考えられた。そこで60Coガンマ線照射した冷凍肉類を気密な容器の中で解凍させ、ヘッドスペースのガス分析を試みた。-20℃で凍結した牛肉、豚肉、鶏肉について検討したところ、試料5gを水10mlに加えたガスサンプリング用バイアルをマイクロウェーブで15秒間約50℃に加熱することにより、照射試料から一酸化炭素ガスが線量に比例して定量的に検出されることを見いだした。ガス分析の結果、照射直後の試料からは水素と一酸化炭素の両方が検出されたが、水素は保存中に急速に減少し、1ヶ月以上の保存で検出されるのは主に一酸化炭素であった。一酸化炭素の量は線量の増加に依存し、貯蔵期間を長くしてもガス量はほとんど減少せず、照射後1年以上たっても十分検知が可能であった(図2)。さらに冷凍魚介類としてムキエビ、カキ、タラについても検討を行ったところ、１ヶ月程度の保存でも水素が十分残存し、水素と一酸化炭素の両方による検知が可能であることが分かった。
図2 CO contents(_l/g) within irradiated frozen chicken(Graph A), beef(Graph B) and pork(Graph C) after ca. 50 day's and ca. 1 year's storage as a function of doses.
The amounts of CO are expressed in terms of the volume of CO at 25℃ and 1 atm liberated from one gram of frozen sample. Error bars depict 1 standard deviation calculated from three measurements. CO contents within non-irradiated samples after each storage period were indicated at 0 kGy in each graph. （原論文3より引用。 Reproduced from data source 3 with kind permission from American Chemical Society, (C) 1992, Washington D.C. 20036, USA ）
コメント ：
本法は試料の粉砕とガスクロマトグラフを用いた簡便な測定のため、コストや実用性の点ですでに提案されている検知法に比肩するものであり、食品の放射線照射の安全管理や放射線照射食品の流通管理をおこなう上で有力な技術となることが期待できる。冷凍食品について再現性のよい結果を得るためにはできるだけ加熱時間を短くし、試料中の残存菌の活動や熱分解によると思われるガス発生を防ぐこと、食品ごとに適切な最終加熱温度を選ばなければならない。放射線分解ガスが食品中に残存する機構に関しては、香辛料、穀類の場合、その組織構造が、冷凍食品の場合は食品組織の周りに存在する氷がバリアーになっていることが予測される。今後これらについての研究が進むことにより、本法の適用範囲の拡大、及び信頼性の向上が期待できる。
原論文１ Data source 1：
DETECTION OF IRRADIATED FROZEN DEBONED SEAFOOD WITH THE LEVEL OF RADIOLYTIC H2 AND CO GASES AS A PROBE.
M. Furuta, T. Dohmaru, T. Katayama, H. Toratani and A. Takeda**
Research Institute for Advanced Science and Technology, Osaka Prefecture University, Gakuen-cho, Sakai, Osaka, Japan. ** Health Research Foundation,Tanakamonzen-cho, Sakyo-ku, Kyoto, Japan
J. Agric. Food Chem. 45, 3928-3931 (1997).
原論文２ Data source 2：
RETENTION OF RADIOLYTIC CO GAS IN IRRADIATED PEPPER GRAINS AND IRRADIATION DETECTION OF SPICES AND DRY GRAINS WITH THE LEVEL OF STOCKED CO GAS.
M. Furuta, T. Dohmaru, T. Katayama, H. Toratani and A. Takeda**
Research Institute for Advanced Science and Technology, Osaka Prefecture University, Gakuen-cho, Sakai, Osaka, Japan. ** Health Research Foundation,Tanakamonzen-cho, Sakyo-ku, Kyoto, Japan
J. Agric. Food Chem. 43, 2130-2133 (1995))
原論文３ Data source 3：
DETECTION OF IRRADIATED FROZEN MEAT AND POULTRY USING CARBON MONOXIDE GAS AS A PROBE.
M. Furuta, T. Dohmaru, T. Katayama, H. Toratani and A. Takeda**
Research Institute for Advanced Science and Technology, Osaka Prefecture University, Gakuen-cho, Sakai, Osaka, Japan. ** Health Research Foundation, Tanakamonzen-cho, Sakyo-ku, Kyoto, Japan
J. Agric. Food Chem. 40, 1099-1100 (1992).
原論文４ Data source 4：
IDENTIFICATION OF IRRADIATED PEPPER WITH THE LEVEL OF HYDROGEN GAS AS A PROBE.
T. Dohmaru, M. Furuta, T. Katayama, H. Toratani and A. Takeda**
Research Institute for Advanced Science and Technology, Osaka Prefecture University, Gakuen-cho, Sakai, Osaka, Japan. ** Health Research Foundation, Tanakamonzen-cho, Sakyo-ku, Kyoto, Japan
Radiation Research 120, 552-555 (1989).
参考資料１ Reference 1：
DETECTION OF IRRADIATED DRY GRAINS, FROZEN MEAT AND POULTRY USING RADIOLYTIC H2 AND CO GASES AS A PROBE.
Masakazu Furuta, Takaaki Dohmaru, Tadashi Katayama, Hirokazu Toratani, Atsuhiko Takeda**
Research Institute for Advanced Science and Technology, Osaka Prefecture University Gakuen-cho, Sakai, Osaka, Japan. ** Health Research Foundation Tanakamonzen-cho, Sakyo-ku, Kyoto, Japan
Recent Res. Devel. in Agricultural and Food Chem. 1, 161-169 1997).
キーワード：食品照射、検知法、放射線分解ガス、一酸化炭素ガス、水素ガス、香辛料、冷凍肉類、冷凍魚介類
food irradiation, detection method, radiolytic gases, CO gas, H2 gas, spices, frozen meats, frozen fishes
分類コード：020404