如何檢測鑒定輻照？EPR技術(shù)在輻照領(lǐng)域應(yīng)用廣泛

8月24日，日本無視國際社會的強烈質(zhì)疑和反對，單方面強行啟動福島核污染水排海，引發(fā)了全社會對可能到來的放射性污染物的擔(dān)憂。據(jù)了解，核污水中含有多種放射性元素，如氚、鍶、鈷和碘等，由于生物富集效應(yīng)，這些放射性污染物最終可能會隨著各類海產(chǎn)品進入人們的口中。

EPR技術(shù)與輻照檢測

在日常生活中，可控、低劑量的輻照具有廣泛應(yīng)用，例如食品輻照、中藥輻照、醫(yī)療器械輻照。那么，我們該如何判斷食品或藥品是否被放射性物質(zhì)輻照？被輻射的劑量有多大？

在國標(biāo)中，電子順磁共振波譜儀就是重要的檢測方法之一。電子順磁共振波譜（Electron Paramagnetic Resonance，EPR），亦稱“電子自旋共振” (ESR)，長期以來被用作研究輻射效應(yīng)的定量工具，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有ISO/ASTM 51607，GB/T 16639-2008等。

EPR譜儀的工作原理是測量可變磁場中特定共振頻率下未配對電子的能級躍遷。電離輻射可在許多形式的物質(zhì)中產(chǎn)生自由基，比如丙氨酸CH3CH(NH2)COOH會形成自由基，這些自由基可以被EPR光譜儀定量地檢測出來。

EPR技術(shù)與核應(yīng)急醫(yī)療

核技術(shù)作為一種高科技技術(shù)，已應(yīng)用到工業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍事等領(lǐng)域，但是人類利用核能技術(shù)的同時也增加了核事故、輻射事故等潛在威脅。2011年3月11日的福島核事故與昨日日本福島排放核污水事件，再一次使人們清醒地認識到，在核事故發(fā)生后，快速有效的劑量重建可以對人群的受照水平進行篩查，從而進行合理有效的醫(yī)學(xué)應(yīng)急處理。

核事故產(chǎn)生的電離輻射除了使受照者的骨髓、胃腸系統(tǒng)損傷外，還會誘導(dǎo)身體的鈣化組織、角質(zhì)層產(chǎn)生自由基，而且在這些組織中的自由基遠比在其它生物組織中的自由基壽命長,如在常溫下,電離輻射產(chǎn)生的CO2-自由基在牙齒化石中能存活107年?；诖?，電子順磁共振技術(shù)可檢測電離輻射誘導(dǎo)產(chǎn)生的自由基，作為一種成熟的輻射劑量測定技術(shù)，可在較短時間內(nèi)（≤10 min）得到吸收完成生物樣品的劑量測量與重建。

EPR技術(shù)的優(yōu)勢

現(xiàn)有研究表明EPR在牙齒、指甲和頭發(fā)等生物樣品的輻射劑量重建中應(yīng)用廣泛，此外在其它物品的附屬物上的劑量重建也有一定應(yīng)用。例如EPR技術(shù)可以對口腔內(nèi)未處理過的牙齒樣本進行測量，這使在體輻射劑量評估成為可能。其優(yōu)勢在于可以適用于急性輻射損傷人員的快速劑量估算，并可以適用于“潛在顯著照射”（≥2. 0 Gy ）。目前，EPR在不同樣品的輻射劑量重建中的準(zhǔn)確性仍需進一步研究。

EPR技術(shù)與食品輻照

食品輻照是利用電離輻照（60Co或137Cs放射源產(chǎn)生的γ射線、電子加速器產(chǎn)生的電子束或5 MeV以下的X射線）對食品或其他農(nóng)副產(chǎn)品進行加工處理。由于射線具有穿透力強的特點，可以在不破壞農(nóng)產(chǎn)品原包裝的情況下直接進行輻照加工處理，從而達到殺蟲滅菌、防止霉變、延緩成熟和抑制發(fā)芽的目的。

《輻照食品通用標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定輻照處理的安全劑量在10 kGy以下，這也是各國長期以來在進行食品輻照處理中所遵循的安全劑量。高于10 kGy的劑量可以完全殺菌，產(chǎn)品需要再進行氣密性處理防止再次污染，并在常溫下存儲。歐洲聯(lián)盟（歐盟）指令明確規(guī)定，輻照食品以及含有輻照成分的食品（無論其百分比如何）都必須貼上輻照標(biāo)簽。

為了更好地加強輻照食品的規(guī)范管理，選擇一種合適的輻照食品的檢測方法顯得尤為重要。食品在電離輻射作用下會使得內(nèi)部化合物的共價鍵發(fā)生均裂而產(chǎn)生大量自由基，輻照食品的物理檢測方法主要檢測在輻照食品產(chǎn)生的自由基或者被固體物質(zhì)俘獲的電子，在不產(chǎn)生自由基和激發(fā)電子的前提下估計輻照吸收的劑量?；诖?，電子順磁共振技術(shù)就是強有力的檢測手段。EPR技術(shù)能依靠檢測輻照產(chǎn)生的長壽命自由基來對輻照食品進行鑒定，是被歐盟認可的檢測輻照食品的有效方法，并有根據(jù)各種輻照食品制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

輻照食品相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)或地方標(biāo)準(zhǔn)如下：

根據(jù)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 輻照食品鑒定 電子自旋共振波譜法》，針對于含骨類動物食品，當(dāng)g1=2.002±0.001，g2=1.998±0.001時，可判定樣品經(jīng)過輻照處理（g1和g2 分別指示EPR圖譜上出現(xiàn)的不對稱信號）。當(dāng)g=2.005±0.001時,無法判定樣品是否經(jīng)過輻照處理。

下圖所示為國家標(biāo)準(zhǔn)GB 31642-2016中的某豬排在輻照前后的EPR波譜對比圖。

（a）未輻照豬排的EPR波譜圖，（b）輻照1.0 kGy豬排的EPR 波譜圖（選自國家標(biāo)準(zhǔn)GB 31642-2016）

EPR技術(shù)與中藥輻照

中藥輻照加工是核技術(shù)應(yīng)用的重要領(lǐng)域，與食品輻照加工類似，均利用電離輻射射線與物質(zhì)作用產(chǎn)生的物理效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)和生物效應(yīng)達到殺蟲滅菌、防止霉變、保持營養(yǎng)品質(zhì)及延長貨架期等目的。自從輻照滅菌法被納入國家藥典，輻照滅菌法就快速成為了我國中藥原藥材、飲片、輔料、中成藥制劑生產(chǎn)企業(yè)的青睞對象。

目前，針對輻照后的中藥及其制劑進行檢測的規(guī)范方法僅有國家食品藥品監(jiān)督管理總局于2015年公布的《中藥輻照滅菌技術(shù)指導(dǎo)原則》，其中使用的檢測技術(shù)是參考輻照食品的光釋光法和熱釋光檢測方法。而EPR技術(shù)是檢測輻照后產(chǎn)生的長壽命自由基的有效方法，并且操作簡單、檢測迅速、具有較高重現(xiàn)性，值得在中藥輻照檢測領(lǐng)域做檢測技術(shù)的補充推廣。下圖所示為某中草藥在輻照前后的EPR波譜對比圖。

某中草藥在輻照前后的EPR波譜對比圖

EPR技術(shù)與輻照劑量鑒定

EPR技術(shù)可檢測丙氨酸劑量計（輻照劑量標(biāo)準(zhǔn)品)中的丙氨酸自由基，從而有效鑒定其所受輻照劑量。如：輻照廠商可使用丙氨酸劑量計對輻照劑量進行質(zhì)控鑒定;醫(yī)院放射科或輻照站工作人員可長期隨身配置丙氨酸劑量計，使用EPR檢測長期所受輻照劑量，研究該行業(yè)職業(yè)病與輻照關(guān)系，為職業(yè)病防治奠定基礎(chǔ)。

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《使用丙氨酸-EPR劑量測量系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)方法》（GB/T 16639-2008），丙氨酸-EPR劑量測量系統(tǒng)提供了一種可靠的吸收劑量測量方法，依賴于丙氨酸晶體受電離輻射照射后產(chǎn)生的特有的穩(wěn)定自由基。用EPR波譜法測量自由基的濃度是一種非破壞性的分析方法。丙氨酸劑量計能反復(fù)測讀，可用于劑量檔案保存。

丙氨酸劑量計輻照6kGy吸收劑量的EPR波譜

丙氨酸EPR劑量測量系統(tǒng)可作為參考標(biāo)準(zhǔn)和傳遞標(biāo)準(zhǔn)。也可作為輻射應(yīng)用中(包括：醫(yī)療保健產(chǎn)品和藥品的滅菌消毒、食品輻照、聚合物改性、醫(yī)學(xué)治療和材料的輻射損傷研究等方面)的工作劑量測量系統(tǒng)。

國儀量子電子順磁共振波譜儀

國儀量子目前已推出具有核心自主知識產(chǎn)權(quán)，商用化的X波段電子順磁共振波譜儀全系列產(chǎn)品：X波段脈沖式電子順磁共振波譜儀EPR100、X波段連續(xù)波電子順磁共振波譜儀EPR200-Plus、臺式電子順磁共振波譜儀EPR200M；并向前沿高端技術(shù)的高頻譜儀進軍，研發(fā)出了W波段脈沖式電子順磁共振波譜儀EPR-W900。在化學(xué)、環(huán)境、材料物理、生物醫(yī)療、食品、工業(yè)領(lǐng)域有著重要而廣泛的應(yīng)用。