Nippon Shokuhin Kagaku Kogaku Kaishi, 62(8), 382-393, 2015 Copyright 2015, Japanese Society for FoodScience andtechnology doi : 10.3136/nskkk.62.382 http://www.jsfst.or.jp 報 文 長期貯蔵した照射香辛料の ESR,PSL,TL 法による検知 亀谷宏美 *, 齊藤希巳江, 萩原昌司, 等々力節子 国立研究開発法人農業 食品産業技術総合研究機構食品総合研究所 Detection of Gamma-irradiated Spices after Long-term Storage by ESR, PSL andtl Methods Hiromi Kameya *, Kimie Saito, Shoji Hagiwara andsetsuko Todoriki National FoodResearch Institute, National Agriculture andfoodresearch Organization, 2-1-12 Kan-nondai, Tsukuba-shi, Ibaraki 305-8642 In this study, electron spin resonance (ESR) techniques were employed for the detection of gamma-irradiated spices after long-term storage. Results obtainedby the two methods were comparedwith respect to measurement conditions anddetermination criteria. Method1 was basedon EN1787. In method2, the measurement conditions were appropriate for the detection of S signals (S 1 ands 2 ), which are radiation-induced radicals. Determination criteria for irradiation were characterized by the S 1 signal intensity at lower magnetic fieldandits distance to the main signal. When the same sample was assessedby the two methods, method2 exhibiteda higher accuracy for irradiated sample detection. Moreover, while the S signals decayed during storage, the method was capable of detecting gamma-irradiatedblack pepper andcumin storedfor 4 years. Thus, the ESR technique can be usedfor these screening tests. On the other hand, the PSL technique could detect irradiated basil, parsley, oregano, coriander, andcumin but not black andwhite peppers. The ESR andpsl techniques as screening tests were foundto complement each other for the detection of maladaptive samples. In particular, as a confirmed inspection method for irradiatedspices, the TL technique was foundto be applicable. (ReceivedFeb. 18, 2015 ; AcceptedMay 13, 2015) Keywords : electron spin resonance spectroscopy, photo stimulated luminescence, thermoluminescence, spice, radiation detection method キーワード : 電子スピン共鳴分光法, 光刺激ルミネッセンス法, 熱ルミネッセンス法, 香辛料, 照射検知法 食品や農産物の放射線照射処理 ( 食品照射 ) は, 殺菌, 殺虫, 芽止め処理技術として有用である.1980 年に国連食糧農業機関 (FAO), 国際原子力機関 (IAEA), 世界保健機関 (WHO) の合同専門家委員会が 10 kgy 以下の線量を照 1) 射した食品の安全性と栄養適性に問題はないという勧告を出している. 以来, 食品照射を認可する国は増え, 現在 2) 50 カ国以上がなんらかの食品照射を許可, 照射食品は商業規模で流通している. 照射食品の流通に伴い, 表示を義務づけ管理することはコーデックス委員会の定める 照射食品の一般規格 3) にもある国際的な合意事項である. 欧州委員会は適正な表示を担保するための検知法の確立が重要として, ヨーロッパ標準分析委員会 (Comité Européen de Normalisation:CEN) に権限を与え,10 種類の CEN 標 4) 準分析法を定めた. コーデックス委員会は CEN 標準分 4) 5) 析法のうち 9 種類をコーデックス標準分析法として採 6) 択した. 日本国内では食品衛生法第 11 条に基づき, 馬鈴薯の発芽抑制を目的とした場合を除き, 食品への放射線照 射は認められていない. 国内市場に, 国外で照射された食品が流通することを防ぐためには輸入品の照射の有無を検査する必要がある. 厚生労働省は 放射線照射された食品の検知法 7) として, 平成 19 年に熱ルミネッセンス (Thermoluminescence:TL) 法, 平成 22 年にアルキルシクロブタノン法, さらに, 平成 24 年に電子スピン共鳴 (Electron Spin Resonance:ESR) 法を通知した. 香辛料への放射線照射は国外では盛んに行われていて流 i) 通量も多い. 日本は年間 10 万 t 以上の香辛料を輸入しているため, 国外の照射香辛料が国内に流通することがないよう, 多くの輸入品を検査する必要がある. そのため, 国外の照射香辛料に対する検知法の精度, 検査効率の向上は重要と考える. 7) 現在, 日本では, 通知法のうち TL 法を用いて香辛料を対象とした輸入食品のモニタリング検査をしている. TL 法は食品に付着した土壌由来の鉱物が放射線のエネルギーを吸収することで自由電子の一部が励起して準安定状 305-8642 茨城県つくば市観音台 2-1-12 * 連絡先 (Corresponding author),hkameya@affrc.go.jp
(19 ) 亀谷 他 : 照射香辛料の検知 383 態となり, 熱を加えることにより電子が安定状態に戻る際の発光に由来する測定法で, 標準照射の工程があることか 7) ら結果が判明するまでに時間がかかる. また, 通知法には採用されていないが, 香辛料への簡易なスクリーニング法として光励起ルミネッセンス (Photo StimulatedLuminescence:PSL) 法がある.PSL 法も TL 法と同様に食品に付着する鉱物などを測定対象とし, これらに蓄積されたエネルギーを赤外光で光励起させたときに放出される発光を検出する方法である.TL 法や PSL 法はマトリクスそのものを測定していないため, 試料中の混入鉱物が少なければ測定が難しくなる.ESR 法は照射により誘導される食品成分由来のラジカルを直接計測する. 複雑な試料調製は 7) 必要なく, 測定時間は数分と短い. 日本の通知法で ESR 法は,CEN 標準分析法で定めた骨を含む食品 (EN1786) 8) および糖結晶を含む食品 (EN13708) 9) を測定対象としている. 香辛料は照射によってセルロースラジカルが誘導されるため,ESR 法による検知が可能である. しかし, 照射セルロースラジカル由来の信号は弱く, 貯蔵条件によって信号強度が低下すること 10) 14) から, 照射検知が困難な場合がある. 照射食品の検知の精度と検査効率の向上のためには, 異なる原理の複数の手法による検知結果を取りまとめ, 香辛料の種類に応じたスクリーニングと確定検査法の組み合わせを見つけることが重要である. 本研究では,7 種の香辛料を対象に,ESR 法による照射検知の可否について検討した. その際,CEN 標準分析法で定めるセルロースを含む食品の測定 (EN1787) 15) の測定条件での計測に加えて, 弱い照射セルロースラジカル由来の信号をより明瞭に観測できる測定条件の検討を行った. さらに, 放射線照射した香辛料を長期貯蔵し, 照射によって誘導されたセルロースラジカルの安定性を詳細に検討した. また, 同一試料を TL 法や PSL 法を用いて計測し, 判別精度を比較検討した. 実験方法 1. 試料市販の香辛料, オレガノ, バジル, パセリ, コリアンダー, 白コショウ, 黒コショウ, クミンを使用した. 試料は, 室温 (24 ) 暗所にて保管した. 2. 照射処理照射処理は, ガンマ線を ( 独 ) 農研機構食品総合研究所内のコバルト 60 を線源としたガンマセル 220(NORDION 社製 ) を用いて室温で行った. 吸収線量は 1 および とし, 線量測定は標準アラニン線量計を用いた. 香辛料への照射線量は国ごとに許可されている最大線量が若干異なるが, 実用化されている香辛料への照射では, 一般的に衛生化を目的とした線量の 5 10 kgy が利用されている 16). また, 殺虫目的の最大線量は 17) であることから, 本研究では 1, を照射線量とした. 3. ESR 測定と照射判定 ESR 測定に用いる試料は,100 mg を石英製の ESR 試料管 ( ラジカルリサーチ株式会社製 ) に詰めてパラフィルムで封じた.ESR 分光器は X-bandの EMX-plus( ブルカーバイオスピン株式会社製 ) を用いた. 磁場を安定に保つため, 電磁石は水循環装置により 17 22 に保った.ESR を起動させ, 磁場を安定化させるために 30 分間経過してから測定を開始した. 試料が測定範囲内にセットされるよう, スケール ( 日本電子株式会社製 ) で試料管を挿入する深さを決定し, シリコンキャップを取り付けた. 共振器に試料管をシリコンキャップの部分まで挿入した. ESR 測定は, 測定条件および照射判定法の違う2つの測 15) 定法で行った. まず,EN1787 の測定条件 ; マイクロ波パワー 0.8 mw, 中心磁場 3 515 G, 掃引幅 200 G, 変調強度 10 G, 時定数 160 ms, 掃引時間 75 G/min, 積算なしで測定した ( 測定法 1の測定条件 ). 次いで, 香辛料ごとにマイクロ波パワー, 変調強度, 時定数, 掃引時間の最適条件について検討し, 最も信号強度が大きく, 線幅が狭く鋭い信号が観測される条件を選定し 18) た. マイクロ波パワーの条件は, 鵜飼らの方法に準じて逐次飽和挙動を検討し, バジル, パセリ, オレガノ, コリアンダー, クミンは 4 mw, 白コショウ, 黒コショウは 8 mw とした. また, すべての香辛料で変調強度 4G, 時定数 20 ms, 掃引時間 50 G/min, 積算回数 5 回とした. その他のパラメーターは, 前項の測定法 1 で示した EN1787 の 15) 条件と同じにした ( 測定法 2の測定条件 ). 測定法 1, 測定法 2 ともに 1 つの検体について 4 反復の試料を測定した. 照射判定は照射セルロースラジカル由来のサテライト信 15) 号 (S 1,S 2 ) の検出に基づいた.EN1787 の判定条件には S 1,S 2 信号の検出基準が記されていないため, 本研究では, S 1,S 2 信号の検出判定を次のような条件に設定した. まず, マンガンマーカーと 50 Gy のアラニンペレットを同時に測定し, アラニンペレットで観測される g=2.00 の信号強度と, マンガンマーカーで観測される6 本線のうち低磁場側から 3 本目の信号 (M3) 強度が同じになるよう, マーカーを設定した. 次いで, 設定したマンガンマーカーとともに試料を測定した. 試料で観測されるS 1,S 2 信号強度が, 設定したマンガンマーカー M3 信号との強度比 0.1 以上であったとき S 1,S 2 信号は検出できたと判定した. 15) 測定法 1 の照射判定は EN1787 の判定条件に従い,S 1, S 2 信号が検出され,2 つの S 信号距離が約 60 G のとき照射 () と判定した. 測定法 2は, 平成 21 年度厚生労働科 19) 学研究費補助金研究報告書の判定基準に基づき, 検出されたS 1 信号のトップから Main signal(ms) までの距離が 31±3Gのとき照射 () と判定した (Fig. 1). また,4 反復した測定結果のうち,1 回でも判定条件を満たした検体は照射 () と判定することとした.
384 日本食品科学工学会誌第 62 巻第 8 号 2015 年 8 月 (20) Fig. 1 ESR spectra of irradiated cellulose showing the different criteria The left andright spectra show the criteria of EN1787 andthe optimal detection method, respectively. 20) 4. PSL 測定 試料をステンレスシャーレ ( 径 50 mm, 深さ 15 mm) の底表面を覆うように入れ,PSL 測定装置 ( 日本放射線エンジニアリング ( 株 ) 製 ES-7340A 型 ) の試料室に装着し,2 分間の暗順化を行った. 測定開始後, 自家発光を 10 秒間記録した後, 近赤外光を照射しながら 90 秒間のフォトンカウント ( 発光量 ) を 0.1 秒間隔で記録した. 測定した発光量について, 自家発光分を差し引いた赤外光照射時の正味発光量 ( 発光積算量 ) を算定した.1 つの検体について 4 反復の試料を測定した. 7) 5. TL 測定 TL 測定の試料調製は, 粒状と粉末状で異なる処理を行った. 粒状の検体 ( オレガノ, バジル, パセリ, クミン ) は,50 g を鉱物試料の分離に用いた. 脱イオン水を入れたビーカーに浸漬し, 超音波処理 (15 分 ) により付着鉱物を洗い落として得た沈殿物を粗試料とした. 粉末状のコリアンダー, 白コショウ, 黒コショウは,5 g から試料調製を行った. 粒状の粗試料と粉末状試料は, それぞれポリタングステン酸ナトリウム溶液 ( 比重 =2.0) を加えて定法に従った比重分離により鉱物を精製した. 測定試料は各検体 4 反復ずつ調製した. 測定装置は HARSHAWQS-3500 を用いた. 試料室は窒素ガス雰囲気 (2 L/min) とし, 温度条件は開始温度 70, 終了温度 400, 昇温速度は6 /s で測定した. なお,TL 測定装置の温度校正として,0.5 Gy を照射した TLD-100 ディスク (Thermo 製 3.5 0.10 mm) を試料皿に移して記録した発光曲線の最大ピークは,226.9±5.0 (n=10) であった. 精製した鉱物試料は, 試料皿に移し 50 で16 時間アニールした後, 最初の TL 発光量 (Glow 1) を測定した. 連続して同一試料について TL 測定を行い, バックグラウンドの発光量 Glow 1 B(blank) を測定した. 第一発光は Glow 1=Glow 1 Glow 1 B として求めた. その後, 発光量の標準化のために 250Gy のガンマ線を再び照射し,50 で16 時間アニール後, 再度, 発光量 Glow 2 および Glow 2 B(blank) を測定し, Glow 2=Glow 2 Glow 2 B を求めた.TL 発光比 (Glow 1/Glow 2) は 150 250 の積算温度範囲で発光量を積分して求めた. 実験結果および考察 1. ESR スペクトル Fig. 2 に測定法 1, 測定法 2の条件で測定した (a) 非照射,(b) 照射 24 時間後,(c) 照射 6ヶ月後のクミンのスペクトルをそれぞれ示した. 非照射, 照射に関わらず全ての試料で g 値が約 2.00 の位置に, 有機フリーラジカル由来の鋭い 1 本線信号 (MS) が観測された.Table 1 に測定法 1と測定法 2による非照射および照射 24 時間後試料の MS の g 値と線幅を示した.MS は従来の照射食品 10) 14)20) で報告された 1 本線信号と同じ g 値であることから, 照射誘導ラジカルのほか, ハイドロキノン類やタンパク質などの有機ラジカルすなわちカーボンセンタードラジ 21) カルに由来する信号と考えた. 照射したクミンの ESR スペクトルでは,MS の両サイドに 2つの S 信号が観測された. 他の香辛料でも S 信号が観測されるのは照射試料のみで, 非照射試料では観測されなかった.S 信号の超微細結合定数は 60Gであり,Raffi ら 22) 23) が報告した照射セルロースラジカルに起因する信号と同定した.Fig. 3 にオレガノのスペクトルを示した. オレガノは S 信号が非常に小さく観測が困難であった. 特に高磁場側の S 2 信号は照射直後の試料でも観測されなかった. オレガノはセルロース含有量が低く,S 信号の検出が非常に難しいと多く 10) 14)24) 25) の報告がある. セルロース含有量が低いと照射により誘導されるセルロースラジカル濃度が低くなるため, 信号強度が低下して検出が困難となる.S 信号の検出には, 試料が含有するセルロース量が大きな要因の一つに
(21) 亀谷 他 : 照射香辛料の検知 385 Table 1 Average (n=4) of g-values and line width of main signal at g = 2.00. Standard deviations for the g-value and line width were±0.0001 and±1-3 G, respectively. g-value line width (G) oregano 2.0044 2.0041 2.0043 91 90 92 basil 2.0044 2.0043 92 93 92 parsley 2.0042 2.0040 98 104 99 Method1 coriander 2.0045 2.0045 86 88 88 white pepper 2.0042 98 96 98 black pepper 2.0044 2.0044 92 94 92 Fig. 2 ESR spectra of cumin cumin 2.0048 2.0049 91 89 90 なると考えられる. 2. ESR 法による照射判定 Fig. 2 のスペクトル (b),(c) に示す 2 つのS 信号は, セ oregano g-value 2.0044 line width (G) 74 77 76 ルロースを含んだ照射食品で観測される特有の信号で, EN1787 15) では照射食品の検知に利用されている. 実際, セ ルロースを含んだ照射食品で観測される S 信号について 10) 14)18)20)22) 26) は多くの報告がある.Bayram と Delicee 25) は, 照射 3 週間後のトルコ産の唐辛子では の低線量 basil 2.0045 2.0045 72 72 72 でも S 信号を観測できたが, トルコ産黒コショウは 3 kgy 以下で S 信号を検知できなかったと報告している. Bortolin ら 26) は, この結果はセルロース含有量に由来して Method2 parsley coriander white pepper 2.0041 2.0043 2.0050 2.0045 82 85 84 72 72 71 76 76 76 おり, ブラジル産黒コショウは 照射 4 日後でS 信号を検知可能であると報告した. 本研究では, 日本で一般的に購入可能な 7 種の香辛料を試料として,S 信号を利用した照射検知の可否について検討した. まず, 全ての試料を測定法 1と測定法 2の条件でそれぞれ測定した. 照射判定に用いる S 信号の検出基準を満たした試料について,S 信号の g 値, 信号距離,M3 信号との強度比を Table 2 に示した. 実験方法に記述した判定基準 black pepper 68 66 69 に従い,Table 2 の情報から判定した結果を Table 3 に示した. ただし, 非照射試料は測定法 1, 測定法 2のいずれでも S 信号は観測されず, すべての検体で 非照射 と判 cumin n=4 2.0048 78 77 80 定した. 測定法 1での判定結果を考察した. 照射試料は, オレガノ, バジルでは照射 24 時間後で検出基準を満たす S 信号が観測されず, 残りの香辛料で検出された S 信号も
386 日本食品科学工学会誌第 62 巻第 8 号 2015 年 8 月 (22) Fig. 3 ESR spectra of oregano 4カ月以内には検出基準を下回り, 非照射と判定された.5 kgy 照射試料では, オレガノ以外の香辛料で照射 24 時間後は S 信号が観測できたが, バジル, パセリ, コリアンダー, 白コショウでは 6か月以内に S 信号検出基準を下回った. 一方, 黒コショウは6か月後, クミンは 4 年経過しても S 信号による照射判定が可能であった. 測定法 1 の照射判定条件は,S 1,S 2 両方の信号が観測されなくてはならない. しかし, 高磁場側の S 2 信号は信号強度が微小で検出が困難なことや, 線幅が広いMSに覆われて観測できず, 照射試料であっても 非照射 と判定されることが多かった. 測定法 2の測定条件では, の低線量照射試料でも, 照射 24 時間後はすべての試料で検出基準を満たす大きさのS 1 信号が観測された. バジル, パセリ, コリアンダー, 白コショウは照射 2か月後まで, 黒コショウ, クミンはそれぞれ 4か月後,6 か月後でも S 1 信号が検出できた.5 kgy 照射では, 黒コショウ, クミンは 4 年が経過しても S 1 信号強度が検出基準を上回った. 測定法 2は測定法 1と同一試料を計測したが,Table 1,2 に示すように MS および S 信号パラメーターの違いを確認した. 測定法 1は EN1787 15) の測定条件に従ったが, 測定法 2は変調強度を低くするなど, 香辛料ごとに MS の線幅が狭く観測されるよう ESR パラメーターを設定した.S 信号は MSと近い磁場に観測されるため,MS の信号線幅が広いと小さな S 信号, 特に S 2 信号を覆い観測を妨害するためである. さらに測定条件の中でも特にマイクロ波パワーは逐次飽和挙 動による詳細な検討を行った. 測定法 1のマイクロ波パワーは, パワーの増加とともに信号強度が直線的に増加する領域の低い値に設定されている. 高マイクロ波パワーでは線形にひずみが生じて線幅が広がる. しかし, 飽和するパワーまでは線形や線幅は変化せず, 明瞭な信号を観測することが出来る 27) ため, 測定法 2 では, 信号強度が飽和して最大となるパワーに設定している. これらの測定条件検討の結果,Table 1 が示すように, 測定法 2は測定法 1の MS よりも線幅が狭く鋭い信号として観測することができた. 実際,Table 2 に示すように, 測定法 2のほうが S 信号の検出率が高かった. また, 鵜飼ら 18)28) は, 照射黒コショウの逐次飽和挙動を検討し,9 mw で最も大きい信号強度を得たことを報告している. 本研究でも黒コショウは鵜飼ら 18)28) とほぼ同じ 8mWを最適な測定条件と設定した. このことから, 同一試料でなくても, 香辛料ごとに最適な測定条件があることが推測された. また, 測定法 2が測定法 1 より照射の判定精度が高かった理由として, 比較的検出しやすい低磁場側の S 1 信号のみを判定の基準に用いていることがある. そのため, 測定法 1の条件で測定したスペクトルに, 測定法 2の判定条件を適用した場合, 照射判定が可能になる検体もある (Table 2). しかし, 測定法 2でのS 1 信号検出率よりも低く, 測定法 2 と同等の判定精度にはならない. 測定法 1すなわち EN1787 15) の判定精度を上げるためには, 判定条件の前に, S 信号の検出率を上げる測定条件が必要である. 以上から, 同一試料を測定した 2 つの測定法の結果, 測定法 2のほうが測定法 1 より高い精度で照射が判定できた. また, 香辛料は収穫直後に照射処理されたとしても市場に流通するときには処理後 2か月以上経過している場合も想定される. クミンと黒コショウは ESR 法によるスクリーニング検査に利用できる可能性が示されたが, そのほかの試料, 特にオレガノ, バジル, パセリ, コリアンダーは ESR 法による長期の検査には必ずしも適さないと考えられた. これらの結果は, 香辛料ごとに異なる S 信号の強度と減衰速度による.S 信号の強度は前述したように, 試料のセルロース含有量が大きな要因となる. また,S 信号の減衰速度はラジカルの安定性によって異なるため, 香辛 29) 30) 料の水分含有量および成分組成が要因と推測した. ESR 法による食品照射の検査方法, 検知に適した試料は, 香辛料ごとに検討する必要がある. 3. PSL 法の検知結果 PSL 測定で発光の時間経過を記録すると, 非照射試料では発光量の増加は見られなかったが, 多くの照射試料では近赤外光照射により発光が一気に増加し, 徐々に減少してゆく照射試料に特有の PSL 応答が観測された.Fig. 4 に各試料の発光積算量を示した. オレガノ, バジル, パセリ, コリアンダー, クミンでは, 貯蔵による照射試料の発光積算量減少はみられたが, 照射 24 時間後から4 年後まで, 非
(23) 亀谷 他 : 照射香辛料の検知 387 Table 2 Average (n=4) of the g-value, signal distance, and signal intensity ratio of S signals. Standard deviations for the g-value, signal distance, and signal intensity ratio were±0.0002, ±1-3 G, and 0.03, respectively. S 1 g-value S 2 distance (S 1 to S 2 ) signal intensity ratio (S/M3) S 1 S 2 S 1 g-value S 2 distance (S 1 to S 2 ) signal intensity ratio (S/M3) S 1 S 2 oregano basil 1.9810 58 0.16 0.14 2.0200 0.12 parsley 2.0189 1.9815 62 0.15 0.16 2.0208 1.9815 61 0.18 0.16 Method1 coriander 2.0200 1.9810 1.9811 60 61 0.19 0.16 0.16 2.0197 1.9811 62 0.22 0.15 0.14 1.9815 61 0.16 0.14 0.12 white pepper 1.9810 1.9813 61 61 0.18 0.15 0.16 1.9815 60 0.23 0.20 0.17 1.9813 62 0.20 0.16 1.9813 60 0.15 0.13 black pepper 2.0193 2.0196 1.9815 1.9812 61 61 0.21 0.16 0.12 0.18 1.9813 60 0.24 0.26 0.14 1.9814 61 0.23 0.25 2.0197 1.9814 61 0.18 0.17 1.9813 60 0.15 0.14 0.12 cumin 1.9811 1.9813 61 62 0.24 0.18 0.13 0.22 0.19 2.0197 2.0197 2.0197 1.9811 1.9813 1.9811 1.9811 1.9811 1.9815 62 0.27 0.26 60 0.26 0.26 60 0.22 0.25 61 0.20 0.23 61 0.18 0.20 61 0.17 0.19 : S signal from sample undetectable 照射試料と 1, 照射試料の値が重なることはなく, 照射試料を明確に区別することができた. しかし, 白コショウ, 黒コショウは照射 24 時間後から非照射試料と 1,5 kgy 照射試料の発光積算量の値が重なり, 照射試料を判別することはできなかった. 今回の測定に用いた 7 種の香辛料のうち, 白コショウと
388 日本食品科学工学会誌第 62 巻第 8 号 2015 年 8 月 (24 ) Table 2 (Continued) g-value S 1 distance (S 1 to MS) signal intensity ratio (S 1 /M3) g-value S 1 distance (S 1 to MS) signal intensity ratio (S 1 /M3) oregano 29 0.14 2.0200 29 0.14 31 0.12 basil 2.0197 32 32 0.14 0.12 31 0.14 30 0.14 parsley 2.0200 2.0201 33 32 0.16 0.13 2.0189 30 0.15 2.0197 32 0.13 Method2 coriander 28 30 0.21 0.16 2.0197 33 0.19 2.0201 33 0.18 30 0.17 white pepper 2.0197 30 30 0.18 0.16 32 0.20 31 0.17 29 0.16 31 0.12 black pepper 2.0200 31 31 28 0.21 0.17 0.15 27 0.27 31 0.22 2.0197 30 0.23 29 0.20 2.0200 29 0.17 2.0200 32 0.15 cumin 2.0200 30 29 30 31 0.22 0.17 0.17 0.16 2.0197 2.0200 31 0.29 32 0.27 32 0.26 28 0.23 27 0.20 29 0.16 : S signal from sample undetectable 黒コショウは PSL 法による照射検知に不向きだが, その他の香辛料 ( オレガノ, バジル, パセリ, コリアンダー, クミン ) では,PSL 法が照射の有無のスクリーニングに応用できる可能性が示された.PSL 発光は, 香辛料に含まれ るケイ酸塩鉱物の結晶中の電子状態が放射線照射によって変化する現象を観測していると考えられている. そのため, 計測に十分な量のケイ酸塩化合物が含まれていない検体では検知法として適用ができない場合がある 31) 32). 本実
験に用いた白コショウ, 黒コショウも十分なケイ酸塩化合物が含まれていないため, 測定値にばらつきが大きく検知法として適用できなかったと考えた. ただし, 黒コショウは PSL 法には不適応であったが,ESR 法では長期保管後でも判別が可能であった. そこで,ESR 法と PSL 法を使い分けることで, 互いに不適応な試料の検知を補完するスクリーニング法となると考えた. 亀谷 他 : 照射香辛料の検知 389 (25 ) Table 3 Results of the detection of irradiated spices by methods 1 and 2. Method1 coriander parsley basil oregano black pepper white pepper cumin oregano basil parsley Method2 coriander white pepper black pepper cumin Fig. 4 Integrated value of PSL signals from samples
390 日本食品科学工学会誌第 62 巻第 8 号 2015 年 8 月 (26) Fig. 5 TL glow ratio 4. TL 法の検知結果 7) 通知法に従い, 試料調製の全行程ブランク試験を分析期間中に 10 回実施し, 得られた Glow 1 の平均値と標準偏差から,[ 平均値 ± 3 標準偏差 ] を発光量の検出下限 (MDL;Minimum Detectable Level) を求めた. そして, MDL の 10 倍より大きな Glow 2 の発光量が得られない場合は判別を行うのに十分な鉱物試料が分離できていないものとして測定を棄却することとした. 本実験では TL の発光量を発光強度の積分値 (nc) として表記した. 本実験における 10 MDL は, 積分範囲 150 250 で 10.2 nc であった. 実験に用いた全試料の Glow 2 の最低値は 19.64 nc で,10.2 nc を上回った. したがって, 試料から調製した鉱物試料において,Glow 2 は 10 MDL を上回る発光を示し,TL 測定に十分量の鉱物の分離ができたことを確認した. Fig. 5 に TL 比を示した. 貯蔵時間が長いと TL 比は減少するが,1, 照射試料のすべてで照射 24 時間後, さ らに4 年経過しても TL 比は 0.1 を上回り, 非照射との明確な判別が可能であった.Fig. 6 に Glow 1 の極大ピーク温度を示した. すべての香辛料で, 非照射試料の Glow 1 極大温度は 254 327 の範囲であった. 照射 24 時間後の Glow 1 極大温度は 照射試料で 154 179, 照射試料で 157 208 であった. 貯蔵 4 年後の Glow 1 極大温度は 照射試料で 192 210, 照射試料で 198 213 であった. 貯蔵期間が長くなることで発光の減衰が起こり, それに伴ってピーク温度はやや高温側へシフトした. しかし, 非照射試料の温度範囲 (254 327 ) とは明確な区別が可能であった. EN1788 33) は照射の判定基準として Glow 1 の発光曲線の極大温度が 150 250,TL 比がおおむね 0.1 より大きい 7) ものとしている. 日本の通知法では,Glow 1 の発光曲線の極大温度が 250 以下で, 同時に TL 比が 0.1を超えることを判定基準としている. 本研究結果では, これら EN1788 33) 7) および日本の照射判定基準を満たしている.
(27 ) 亀谷 他 : 照射香辛料の検知 391 Fig. 6 The glow 1 peak temperature TL 法は今回検討したすべての試料で非照射試料と 1,5 kgy 照射試料の明確な判別が可能であった. そのため, TL 法は香辛料の確定検査法として, 照射の検知が可能であることが確認された. 要約本研究では, 日本国内で入手可能な7 種の香辛料を長期貯蔵し,ESR を用いた照射セルロースラジカル由来の S 信号検出による照射検知の可否について検討した. その際, CEN 標準分析法が定める EN1787 15) の測定条件と判定基準に拠る方法 ( 測定法 1) と,S 信号の検出に適した測定条件を設定し,S 1 信号の強度とMSまでの距離を判定基準とした方法 ( 測定法 2) を比較検討した.S 1,S 2 信号の強度と距離を判定に用いる測定法 1では, 信号強度が微小な S 1,S 2 信号の検出が困難なことや, 高磁場側の S 2 信号が 線幅の広いMS 信号に覆われて観測することができず, 照射した香辛料であっても 非照射 と判定されることが多かった一方, 最適化した測定条件, 判定基準 ( 測定法 2) により長期貯蔵した 7 種の香辛料の照射検知の可否について検討した結果, ほぼすべての香辛料で照射線量に関わらず 2ヶ月後まで照射と判定できた. さらに, 照射では黒コショウが 4ヶ月後, クミンは 6ヵ月後程度判定できた.5 kgy 照射では, コリアンダー, 白コショウが 4,6ヵ月後, 黒コショウとクミンは 4 年後も照射と判定できた. 各々の香辛料の照射判定結果から, 黒コショウとクミンは照射後長時間経過しても ESR 法によるスクリーニング検査に利用できる可能性が示された. しかし, その他の試料 ( バジル, パセリ, オレガノ, コリアンダー, 白コショウ ) は長期貯蔵後に判定基準となる S 信号の検出が困難なため,
392 日本食品科学工学会誌第 62 巻第 8 号 2015 年 8 月 (28 ) ESR 法による検知には不向きであった. 測定法 2 では, 測定法 1 よりも S 信号検出率が上昇し, より長期間高い精度で照射が判定できた. PSL 法はバジル, パセリ, オレガノ, コリアンダー, クミンの照射判定のスクリーニングに応用できる可能性が示された. しかし,ESR 法で判別可能であった黒コショウは PSL 法には不適応であった. 一方,TL 法は本研究で用いたすべての香辛料に対して4 年を経過しても検知が可能であることを確認した. このように,TL 法は ESR 法,PSL 法に比べて照射判定の精度が高いが, 試料調製や標準照射の工程を合わせると結果の判明まで3 日を要すため, 検査効率の点では劣っている. そこで,TL 法とあわせて, ESR 法と PSL 法のいずれかを香辛料の種類に応じたスクリーニング法として組み合わせることができれば, 照射香辛料の検知精度と検査効率の向上が見込まれる. 香辛料ごとに詳細な検討を要するが, 少なくとも本実験で用いた試料について, クミンと黒コショウの照射検知が可能な ESR 法と, バジル, パセリ, オレガノ, コリアンダー, クミンの照射検知が可能な PSL 法は, 両者を使い分けることで, 互いに不適応な試料のスクリーニング法として補完し合うことができる. 文 1) WHO, Wholesomeness of Irradiated Food, Report of a Joint FAO/IAEA/WHO Expert Committee, WHO Technical Report Series 659(WHO Geneva), p. 13 (1981). 2) 久米民和, 食品照射 世界の状況と日本の取り組み, 放射線と産業,114,51-54 (2009). 3) FAO, Codex General Standard for Irradiated Foods(CODEX STAN 106-1983, REV. 2003) (2003). 4) Commission of the European Communities: Report From The Commission on FoodIrradiation For The Year 2002 (2004). 5) FAO, Codex General Codex Methods for the Detection of Irradiated Foods (CODEX STAN 231-2001, REV. 2003) (2003). 6) 食品衛生法第 11 条, 食品一般の製造, 加工及び調理基準 ( 厚生省告示第 370 号 ). 7) 食安発第 0706001 号 ( 最終改正 : 平成 24 年 9 月 10 日付食安発 0910 第 2 号 ), 放射線照射された食品の検知法について. 8) EN1786, Foodstuff-Detection of Irradiated Food containing Bone, Methodby ESR Spectroscopy, Brussels, Belgium: European Committee for Standardization (1997). 9) EN13708, Foodstuff-Detection of Irradiated Food containing Crystalline Sugar by ESR Spectroscopy, Brussels, Belgium: European Committee for Standardization (2001). 10) Delincee, H., Detection of foodtreatedwith ionizing radiation. Trends Food Sci. Technol., 9, 73-82 (1998). 11) Delincee, H. andsoika, C., Improvement of the ESR detection of irradiatedfoodcontaining cellulose employing a simple extraction method. Radiat. Phys. Chem., 63, 437-441 (2002). 12) Yordanov, N.D., Gancheva, V., Radicheva, M., Hristova, B., Guelev, M. andpenchev, O., Comparative identification of irradiated herbs by the methods of electron paramagnetic 献 resonance andthermoluminescence. Spectrochimica Acta, 54A, 2413-2419 (1998). 13) Yordanov, N. D. and Gancheva, V., A new approach for extension of identification period of irradiated cellulosecontaining foodstuffs by EPR spectroscopy. Appl. Radiat. Is., 52, 195-198 (2000). 14) Raffi, J., Yordanov, N.D., Chabane, S., Douifi, L., Gancheva, V. and Ivanova, S., Identification of irradiation treatments of aromatic herbs, spices andfruits by electron paramagnetic resonance andthermoluminescence. Spectrochimica Acta, 56A, 409-416 (2000). 15) EN1787, Foodstuff-Detection of Irradiated Food containing Cellulose by ESR Spectroscopy, Brussels, Belgium:European Committee for Standardization (2000). 16) 伊藤均, 食品照射の基礎と安全性,JAERI-Review 2001-029, 日本原子力研究所 (2001). 17) 等々力節子, 食品照射の海外動向, 食品照射,40,49-58 (2005). 18) 鵜飼光子, 浜谷成樹, 市井茜, 安部あいか,γ 線照射黒胡椒の電子スピン共鳴法による解析,RADIOISOTOPES,52, 224-230 (2003). 19) 平成 21 年度厚生労働科学研究費補助金研究報告書 放射線照射食品の検知技術に関する研究 ( 分担報告書放射線照射食品の ESR 検知法の試験に関する研究 ). 20) 亀谷宏美, 齊藤希巳江, 菊地正博, 小林泰彦, 鵜飼光子, 等々力節子, 照射ニンニクの電子スピン共鳴法, 光刺激ルミネッセンス法, 熱ルミネッセンス法による検知, 日本食品科学工学会誌,11,472-478 (2010). 21) Ikeya, M., Evaporites;Sulfates andother Minerals, New Application of Electron Spin Resonance, Vol. 8, eds. Zimmerman, M.R. andwhitehead, N., WorldScientific, New Jersey, pp. 218-221 (1993). 22) Raffi, J., Electron Spin Resonance Intercomparison Studies on Irradiated Foodstuffs. BCR-Information. Report(EUR/13630/ en). Luxembourg: Commission of the European Communities (1992). 23) Raffi, J., Stevenson, M.H., Kent, M., Thiery, J.M. and Belliardo, J.J., European intercomparison on electron spin resonance identification of irradiated foodstuffs. Int. J. Food Sci. Technol., 27, 111-124 (1992). 24) Desrosiers, M.F., Current status of the EPR methodto detect irradiated food. Appl. Radiat. Is., 47, 1621-1628 (1996). 25) Bayram, G. and Delincee, H., Identification of irradiated Turkish foodstuffs combining various physical detection methods. Food Cont., 15, 81-91 (2004). 26) Bortolin, E., Bustos Griggin, E., Cruz-Zaragoza, E., De Coste, V. andonori, S., Electron paramagnetic resonance detection of Mxican irradiated spices. Int. J. Food Sci. Technol., 41, 375-382 (2006). 27) Jantsch, W. andwilamowski, Z., Spin coherence andmanipulation in SI/SIGE quantum wells, Frontiers of multifunctional integratednanosystems, eds. Buzaneva, E. V. and Scharff, P., Springer Science, USA, pp. 381-384 (2005). 28) 小川聡子, 加恵田庸子, 亀谷宏美, 中村秀夫, 鵜飼光子, 標準添加法による胡椒の ESR による検知, 食品照射,43, 14-18 (2008). 29) 亀谷宏美, 川内里紗, 加恵田傭子, 小川聡子, 中村秀雄, 鵜飼光子, 下山雄平, 電子スピン共鳴法による照射黒コショウ中に生じた遊離基の異なる水分環境下での緩和挙動の解析,RADIOISOTOPES, 57,485-490 (2008). 30) 石津和彦,ESR の要素, 実用 ESR 入門, 第 1 版, 講談社, 東京,pp. 39-48 (1981). 31) Sanderson, D. C. W., Carmichael, L. A. and Fisk, S., Photo-
(29 ) 亀谷 他 : 照射香辛料の検知 393 stimulated luminescence detection of irradiated shellfish: interlaboratorial trial. J. AOAC Int. 86, 983-989 (2003). 32) Sanderson, D. C. W., Carmichael, L. A. and Fisk, S., Photostimulated luminescence detection of irradiated herbs, spices, andseasonings:international interlaboratory trial. J. AOAC Int., 86, 990-997 (2003). 33) EN1788, Foodstuff-Detection of Irradiated Food from which silicate minerals can be isolated, Method by thermoluminescence, Brussels, Belgium:European Committee for Standardization (2001). 引用 URL ⅰ) http : //www.ansa-spice.com/m06_spicestatistics/spice Statistics.html (2015. 2. 15) ( 平成 27 年 2 月 18 日受付, 平成 27 年 5 月 13 日受理 )