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辐照法快速鉴别海水和淡水珍珠粉

2021-08-16 11:40          伽马射线
摘要:采用钴60-γ射线(装源100万居里)对海水珍珠粉和淡水珍珠粉进行辐照处理3h、6h、9h、12h和15h,观察珍珠粉颜色的变化,并检测实际辐照吸收剂量。结果表明,实际吸收剂量分别为3kGy、6kGy、9kGy、12kGy和15kGy。经过辐照处理,淡水珍珠粉的颜色由灰白色转变为深灰色,而海水珍珠粉的颜色不发生变化。据此,可以快速准确地鉴别海水珍珠粉和淡水珍珠粉。

《中华人民共和国药典》记载:珍珠具有安神定惊、明目消翳、解毒生肌和润肤祛斑的功效,主治惊悸失眠、惊风癫痫、目赤翳障、疮疡不敛和皮肤色斑,历来都是传统的中药材,在医药领域得到了广泛应用[1]。珍珠按照生长水域分为海水珍珠和淡水珍珠,将珍珠粉碎、磨细可制成珍珠粉,珍珠粉广泛用于化妆品、保健品和医药行业。海水珍珠粉和淡水珍珠粉中的微量元素与氨基酸组成不同[2-3],海水珍珠粉中富含Na、Sr、K、Mg和B元素,而淡水珍珠粉中富含Mn、Ba、Fe和Cr元素。相对于淡水珍珠,海水珍珠中酪氨酸的含量较高。从美容药用功效来说,海水珍珠粉优于淡水珍珠粉[4],海水珍珠粉的价格也大大高出淡水珍珠粉。但目前市场上珍珠粉商品混杂不清,大多未标明是海水还是淡水珍珠粉,政府市场监管缺乏鉴别标准依据,不利于珍珠粉的应用推广。

十多年来已有许多淡水和海水珍珠粉鉴别方法的研究,包括性状形貌观察、元素的测定、氨基酸的测定、方解石含量测定和光谱分析等鉴别方法,但这些鉴别方法需要专用设备,实施成本高或者耗时较多[5-6],难以满足目前市场监管的需要。因此,亟需开展海水和淡水珍珠粉鉴别方法的科学研究,提出更快速、有效的鉴别方法。

钴60-γ射线辐照处理是一种普遍的、安全可靠的消毒灭菌和改变材料性能的辐照处理方法,目前已在农业科研和农产品加工中得到广泛应用[7]。钴60-γ射线辐照处理具有穿透力强、节能价廉、快速均匀和绿色高效等优点,不会对处理物产生污染和形成残留,世界卫生组织WHO、国际粮农组织FAO和国际原子能机构IAEA等国际组织认为:钴60-γ射线辐照处理是一种安全的加工处理方法[8]。自1988年以来许多学者采用辐照处理对淡水珍珠的改色、珍珠蚌贝壳板材色泽优化等开展了一些研究,结果表明,钴60-γ射线辐照可以改变淡水珍珠及其贝壳板材的色泽[9-12],但目前尚无采用钴60-γ射线辐照技术对海水和淡水珍珠粉进行鉴别的报道。

本研究以常见海水和淡水珍珠粉为对象,通过钴60-γ射线辐照处理,进行珍珠粉颜色变化的对比观察,以期为海水和淡水珍珠粉的快速、简便、准确的鉴别提供依据。

1 材料与方法

本实验在广州辐锐高能技术有限公司进行,辐照源为钴60-γ射线,装源为100万居里。实验材料:海水珍珠粉,源于广东湛江市流沙湾的马氏珠母贝生产的海水有核珍珠;淡水珍珠粉,源于浙江诸暨市山下湖镇的三角帆蚌生产的淡水无核珍珠。

对于淡水无核珍珠采用FW80微型高速万能试样粉碎机(北京市永光明医疗仪器厂,下同)粉碎后,再放入玛瑙研钵中研磨,过120目标准筛(筛孔孔径0.125mm),备用;对于海水有核珍珠,先去掉珠核,再采用FW80微型高速万能试样粉碎机粉碎后,再放入玛瑙研钵中研磨,过120目标准筛(筛孔孔径0.125mm),备用。

实验方法:随机取海水珍珠粉和淡水珍珠粉各0.5g,用白色透明塑料袋包装,由自动系统送进上述钴60-γ辐照装置中,分别辐照3h、6h、9h、12h和15h,采用重络酸钾(银)剂量计检测其实际辐照吸收剂量。分别取样观察海水珍珠粉和淡水珍珠粉的颜色变化情况,采用VIVO Y3型数字手机进行拍照,并与未辐照的珍珠粉样品进行对比。

2 结果与分析

经过重络酸钾(银)剂量计检测,辐照3h、6h、9h、12h和15h后,海水和淡水珍珠粉的实际吸收剂量分别为3kGy、6kGy、9kGy、12kGy和15kGy。

钴60-γ射线辐照明显改变淡水珍珠粉的颜色,辐照3h~15h后,淡水珍珠粉颜色变深,由灰白色转变为深灰色,如图1所示。同样条件下,钴60-γ射线辐照3h~15h后,海水珍珠粉颜色没有发生变化,如图2所示。


图 1 淡水珍珠粉辐照前后示意图

(从左至右依次为未辐照,辐照 3h、6h、9h、12h 和 15h)


图 2 海水珍珠粉辐照前后示意图

(从左至右依次为未辐照,辐照 3h、6h、9h、12h 和15h)

在室内室温环境下,将完成辐照处理后的海水珍珠粉和淡水珍珠粉保存6个月,其颜色无变化。

3 结论与讨论

从图1和图2可见,采用钴60-γ射线(装源为100万居里)对海水珍珠粉和淡水珍珠粉进行辐照处理3h~6h,淡水珍珠粉颜色由灰白色转变为深灰色,而海水珍珠粉的颜色没有变化。从辐照剂量来看,接受钴60-γ射线辐照剂量3kGy~6kGy时,淡水珍珠粉颜色变化明显,大多呈现深灰色。而海水珍珠粉接受辐照剂量3kGy~6kGy时,其颜色无变化。据此,可以快速鉴别海水珍珠粉和淡水珍珠粉。

已有研究证实,相对于海水珍珠粉,淡水珍珠粉中富集Mn、Fe、Cr元素[3,13]。在钴60-γ射线辐照下,淡水珍珠粉中的低价Mn、Fe、Cr转化为深灰色的高价Mn、Fe、Cr,同时珍珠粉中有机质的结构构象也会发生改变而呈现一定的颜色,随着辐照剂量加大,淡水珍珠粉的颜色会变暗、变黑[9-12]。由于不同种类珍珠粉的Mn、Fe、Cr元素和有机质含量存在差异,因此辐照处理时珍珠粉颜色会呈现不一致的表现。

本方法用于鉴别海水珍珠粉和淡水珍珠粉,具有以下特点:鉴别快速,3h~6h内可获得准确的鉴别结果;样品不需经过前处理,流程简单;费用低廉,每个样品的鉴别费用仅5元~10元;按照WHO、FAO、IAEA等国际组织和我国目前辐照安全标准,辐照剂量低于10kGy时,不会有放射性污染或残留,没有毒理学上的危险,本方法实际辐照剂量在6kGy以下,操作过程安全可靠;辐照技术稳定,重现性好,且我国各地都有辐照加工机构可供选择。

近年来为了快速鉴别海水珍珠粉和淡水珍珠粉,童银洪等采用X荧光光谱仪对海水和淡水珍珠粉开展了元素检测研究,从锶钙计数比来看,海水珍珠粉在0.2以上,而淡水珍珠粉在0.2以下,据此,可以无损地鉴别海水和淡水珍珠粉[15]。这是一种无损的鉴别方法,但是需要X荧光光谱仪和熟练的操作技术人员。本文涉及的方法操作简便,但是需要专门辐照装置,而且会改变淡水珍珠粉的颜色,属于一种有损的鉴别方法。上述两种方法各有优势和不足,可根据实际情况进行选择和应用。

辐照技术作为一种新型的绿色非热加工技术,具有环保、安全、便捷、高效等特点,已得到广泛应用。本文鉴别方法是采用辐照技术快速鉴别海水珍珠粉和淡水珍珠粉,具有良好的应用价值和市场前景。笔者建议将辐照方法与X荧光光谱方法结合,相互验证,制定海水珍珠粉和淡水珍珠粉的鉴别方法标准,用以规范珍珠粉市场,保障生产厂家和消费者的利益,促进我国珍珠产业的健康发展。


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