风险评估研究

第三十七号报告书

辐 照 食 物 的 安 全 性

香港特别行政区政府
食物环境卫生署
食物安全中心
二零零九年五月

通讯处︰
香港金钟道66号
金钟道政府合署43楼
食物环境卫生署
食物安全中心
风险评估组
电子邮箱︰ enquiries@fehd.gov.hk

风险评估研究

第三十七号报告书

辐 照 食 物 的 安 全 性

风险评估研究－

食物辐照处理

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目的

这项研究旨在概述食物辐照技术的基本原理和应用，以及探讨辐照食物的安全性。

引言

2. 食物辐照技术是利用电离辐射加工处理食品，以控制食源性致病菌、减少食物的微生物数量和虫害、抑制块根类农作物发芽，以及延长易腐坏农产品的保质期。¹

3. 根据国际原子能机构的资料，超过50个国家已批准使用辐照技术处理约50种不同种类的食物，并有33个国家在商业上应用这项技术[附件I]。²各国准许进行辐照加工的食品不尽相同，但一般只限于香料、香草、调味料、某些新鲜水果或干果和蔬菜、海产、肉类及肉类制品、家禽，以及蛋类制品。尽管业界数十年来一直使用辐照技术为食物进行消毒，以符合检疫规定，但食用辐照食物对健康的影响仍是备受争议的问题。食品经辐照后产生的化学物是否具有毒性，以及辐照处理会否改变食品的营养价值，都是令人关注的事宜。

食物辐照技术的原理

电离辐射及辐射源

4. 根据食品法典委员会《辐照食品通用标准》，建议用于食品加工的电离辐射是︰(I)放射性核素钴-60(⁶⁰Co)或铯-137(¹³⁷Cs)产生的伽玛射线；以及(II)由机械源产生的电子束(最高能量为10兆电子伏特)和X射线(最高能量为５兆电子伏特)。³

(I) 放射性核素钴-60和铯-137产生的伽玛射线

5. 钴-60由高度精制的钴-59(⁵⁹Co)颗粒在核反应堆中经中子撞击而成，铯-137则由铀裂变产生。钴-60和铯-137发出穿透力强的伽玛射线，可用以处理大件或已包装食物。目前，钴-60是最广泛应用于食物辐照的放射性同位素。⁴

(II) 由机械源产生的电子束和X射线

6. 机械源产生的电离辐射的主要优点是，整个处理系统都不涉及放射性物质。产生电子束的电器装置由电力驱动，以直线加速器将电子加速至接近光速。但这些高能电子束的穿透力有限，只适用于较薄的食物。⁴

7. 以电子束撞击金属靶，可把电子转化为不同能量的X射线。虽然X射线的穿透力较由钴-60和铯-137产生的伽玛射线强⁴，但由于电子转化为X射线的效率一般低于10%，以致机械源辐射的应用一直难以推广。⁵

电离辐射效应

8. 当电离辐射穿过如食物等物质时，能量会被吸收，食物成分的原子和分子会被离子化或激发，引起辐照食物中出现的化学和生物学变化。

食物辐照的化学效应

9. 食物进行辐照时所产生的化学效应，是由于处于激发态的分子及离子分解后，与相邻分子发生反应，而引发的连串相互反应。主要的化学反应包括分子内部出现异构化和分裂，并与相邻分子发生反应，产生连串新化学产物(包括高反应自由基)。食物经辐照后而产生的自由基，通常存在时间很短。不过，在一些干制、冷藏或含坚硬部分(例如骨头)的食物，由于产生的自由基的活动性有限，因此会存留一段较长时间。^4、6

10. 由电离辐射引起的另一个重要化学反应是水辐射分解。水分子经辐照后产生的羟基自由基和过氧化氢属高反应性，容易与大部分芳香族化合物、羧酸、酮、醛和硫醇等发生反应。⁴这些化学变化对消除食物的微生物具有重要作用。不过，如辐照环境条件控制不善，这些化学变化难免会对某些食品造成不良影响(例如失去原有风味)。⁶

食物辐照的生物学效应

11. 食物辐照处理的主要目的是令活细胞产生变化。这些变化既可影响食物的污染微生物，以减少致病微生物，又可影响食物的细胞，以提高食物的质量。电离辐射对生物产生的效应与生物的体积大小和复杂程度成反比，但我们目前仍未完全了解电离辐射令细胞产生变化的确切机理。不过，上文各段所述的化学变化已知会引致细胞膜结构的改变，降低酶活性，减少核酸合成，通过磷酸化影响能量代谢，以及减少细胞脱氧核糖核酸的成分组合变化。⁶

12. 脱氧核糖核酸受到破坏，可能是因为电离辐射随机及直接地射在全部两条或其中一条脱氧核糖核酸链上造成损害所致。如两条链都受到损害，可能会令受辐照的细胞死亡。⁷这种对脱氧核糖核酸造成的直接影响，主要是在干燥的环境进行辐照时出现，辐照干孢子便是一个例子。另外，可能令脱氧核糖核酸受到损害的情况是，辐射使其他分子(特别是水分子)产生自由基，自由基扩散至脱氧核糖核酸，对其造成破坏。⁶

影响食物辐照效能的因素

13. 电离辐射令微生物失活的效能主要视乎辐射剂量和污染微生物的耐辐射性而定。不同种类的细菌、酵母菌和霉菌，其耐辐射性差异很大。细菌孢子的耐辐射性一般较植物细胞高，主要原因之一是细菌孢子的水分含量较低。酵母菌的耐辐射性和其他耐受辐射的细菌相若，而病毒的耐辐射性则相当高。⁸温度、酸碱度、有氧与否及溶质浓度等其他因素，都证实与辐照时产生的辐射分解物数量有关，从而影响电离辐射的最终成效。⁴

食物辐照设备

14. 为深入了解食物辐照技术的实际应用情况，特别是一般辐照规定，以及辐照设施和辐照过程控制的要求，我们实地参观了一所位于广州的辐照厂房。

15. 在辐照过程中，厂方利用钴-60产生的伽马射线作能量源，以提供电离辐射。商用辐照设施的共通之处是设有辐照室，以及用以运送食物进出辐照室的输送系统。辐照厂房跟其他工业设施在结构上的主要分别是，辐照室四周建有混凝土防护围墙(厚度一般为1.5至1.8米)，以防止电离辐射的泄漏。⁵

16. 与一般的伽马辐照器一样，放射性核素源会持续发出辐射。当辐射源不用作处理食物时，会贮存在一个水深约6米的水池内。水可吸收辐射能量，是其中一种最佳的阻隔辐射防护物质之一，将辐射源贮存在水里，可保护须要进入辐照室的工作人员免受辐射照射。⁵

17. 食物辐照设施的输送系统采用路轨设计，用以运送食物通过辐照室进行辐照处理。通过控制辐照的时间和辐照源的能量，就可以调节食品接受电离辐射照射的剂量，以达致特定的目的。

18. 在国内，工业用的食物辐照设施必须领取许可证，并受国家辐射安全及卫生当局的规管及监察。他们亦有参考其他主管当局制定的辐照标准⁹ 和实务守则^10、11、12 。国际原子能机构和联合国粮食及农业组织合作建立了一个食物辐照设施资料库，胪列各国的认可食物辐照设施，供公众参考。¹³

食物辐照技术的应用

减少致病微生物

19. 由于食物的温度在辐照过程中不会大幅提高，所以辐照技术对于控制海产、新鲜农产品和冷藏肉类产品等引起的食源性疾病尤其重要。电离辐射证实可减少不同食品的致病细菌数目(例如李斯特菌 ^14、15、O157:H7大肠杆菌^15、16 、沙门氏菌 ^17、18 、肉毒杆菌 ¹⁹、副溶血性弧菌¹⁸等)，而且食物可在包装内进行电离辐照处理。不过，单靠辐照消毒未必足以减少食物中毒事故，业界必须遵循良好制造规范，以防食物辐照后在加工过程中受到污染。

淨化

20. 香料、香草和蔬菜调味料的价值，在于其独特的味道、颜色和香味。不过，环境及生产过程往往会令这类食品受到微生物污染。⁵在上世纪八十年代以前，香料和香草大多是利用熏蒸方法，并使用环氧乙烷等作为消毒气体进行消毒。不过，由于环氧乙烷已被证实可以引致癌症，多个国家已禁止使用。于是，辐照技术便渐渐取代熏蒸方法，广受食物业界采用以消除干制食物配料中的微生物污染。²⁰ 辐照技术除了可提高不同食物的卫生质量外，还可用来消除草药中的污染微生物。²¹

延长保质期

21. 辐照处理可大大延长多种水果、蔬菜、肉类、家禽、鱼类和海产的保质期。⁵只要电离辐射剂量适当，食物经辐照后在感官上几乎没有或只有轻微变化。因此，利用辐照技术改变农产品在成熟、发芽和老化方面的正常生理变化，对新鲜农产品²² 收割后的品质控制尤其重要。²³ 已证实低剂量辐照可以减慢香蕉、芒果和木瓜的成熟速度、控制草莓因真菌引致腐烂的情况，以及抑制马铃薯、洋葱球、番薯及其他会发芽的食用植物萌芽。^24、25

杀虫

22. 保存谷物及谷物制品面对的最大问题是虫害。辐照技术证实能有效解决这些产品的虫害问题，还可取代甲基溴这种最常用的杀虫熏蒸剂。由于甲基溴会破坏臭氧层，现正逐步停用。杀虫的目的是减少虫害对仓存谷物、豆类、麪粉、榖类、咖啡豆、新鲜水果、干果、干坚果及其他干制食品(包括鱼干)所造成的损失。值得一提的是，辐照食物必须妥善包装，以防再有害虫滋生。^5、26

其他可能应用范围

23. 研究指出，辐照处理除了可提高食物的卫生质量外，还可减少或消除不良或有毒的物质，包括食物致敏原 ^27、28 、可致癌的挥发性N-亚硝胺^29、30 以及生物胺³¹ 。另一方面，亦证实辐照处理可改善含低亚硝酸盐肉类制品³² 和低盐发酵食品³³ 的色泽。此外，电离辐射可破坏植物油中的叶绿素b，因此可用于食油加工业，以防止植物油感光氧化及避免食油变色。³⁴

辐照食物的安全性

辐射安全

24. 在辐照过程中，食物按设定速度通过辐照区，藉以控制食物吸收的能量或辐射剂量。在控制的环境下，食物绝对不会直接接触辐射源。³⁵

25. 高能量的电离辐射会令食物的某些成分带放射性。²³研究显示，碎牛肉或牛肉碎屑经7.5兆电子伏特电子产生的X射线照射后，能检测到感生放射性。不过，辐照产生的感生放射性远低于食物的天然放射性。相应的年剂量比环境中的辐射量要低几个数量级。因此，即使食物经能量高达7.5兆电子伏特电子产生的X射线照射后，对人类来说食用风险也是极低。³⁶

26. 国际原子能机构的研究显示，如以平均剂量低于60千戈瑞的钴-60或铯-137伽马射线、10兆电子伏特的电子束或能量低于5兆电子伏特电子束产生的X射线照射食物，人类食用这些辐照食物，所引致的本底辐射量上升幅度很微，可以说是近乎零。³⁷

27. 食品法典委员会根据世界卫生组织、联合国粮食及农业组织和国际原子能机构的实验结果，订定食物的最高辐射吸收剂量不得超过10千戈瑞，并把机械源产生的X射线和电子的最高能量水平分别定为5兆电子伏特和10兆电子伏特，订出这个限量水平的原因之一是避免辐照食物产生感生放射性。³

微生物安全

28. 以辐照方法处理食物的微生物令人关注到两个问题，就是天然微生物菌羣减少对致病菌存活的影响，以及产生耐辐射突变体的可能性。

29. 电离辐射会大幅减少食物的原生微生物菌羣数目。有人担心这些"清洁"食物更有利影响健康的细菌迅速滋生，因为原生微生物羣数目减少，对致病细菌的拮抗作用会下降。³⁸ 此外，有人提出，若食物经辐照后受到污染，会更容易滋生食源性致病菌。³⁹ 不过，有关辐照鸡肉和碎牛肉的研究显示，无论是沙门氏菌(鸡肉及牛肉)抑或O157:H7大肠杆菌(牛肉)，在辐照和非辐照肉类的滋生速度相同。由此可见，无论肉类是否经过辐照处理，其原生微生物羣一般不会影响这两种细菌的生长参数。^40、41

30. 由于多年前已发现电离辐射能诱发突变，所以辐射突变的问题备受关注。⁴²实验显示，培养菌经多轮辐照后，能诱发耐辐射微生物羣的出现。⁴³细菌及其他微生物发生突变后，其毒性或致病性可能较母菌强或弱，也可能与母菌相若。虽然辐照食物理论上可能会引致新致病菌的产生，但没有报告指食物经辐照后出现这种情况。^44、45 由于细菌经辐照诱发突变后较易受外界环境因素影响，所以耐辐射突变体较其非耐辐射母菌容易受加热影响。^8、45

毒理学安全

以动物进行毒性研究

31. 食用辐照食物可能产生的毒性影响，自上世纪五十年代以来一直被广泛研究。⁴⁶ 为评估辐照食物的毒理学安全，研究机构把不同的实验膳食和食物成分给人和多种动物(包括大鼠、小鼠、狗、鹌鹑、仓鼠、鸡、猪和猴子)进食作餵饲测试。⁸

32. 动物餵饲试验包括对动物进行终生和多代的研究，以确定动物会否因进食不同种类的辐照食物而出现生长、血液化学、组织病理学或生殖方面的变化。由联合国粮食及农业组织∕国际原子能机构∕世界卫生组织共同组成的辐照食物卫生安全联合专家委员会评估过多项研究的数据后，于一九八零年作出结论："用低于10千戈瑞以下剂量辐照处理的任何食品，不会引起毒理学上的危害，因此用这样的剂量所照射的食品不再需要作毒理性测试。" ⁴⁵近期就辐照消毒的膳食进行实验研究亦证实，辐照食物是安全的。以辐照剂量介乎25至50千戈瑞(远高于辐照人类膳食所用的剂量)的食物餵饲数代实验动物，这些动物的身体并没有因进食辐照食物而出现基因突变、畸型及肿瘤等毛病。⁴⁷

人体临床研究

33. 在人体进行的试验相对较少，而相关研究大部分都是由美国军方进行。这些临床研究对受试者的心脏、血液和肝肾功能作出评估，这些研究全属短期性质。在试验进行后一年内，并无发现受试者有任何临床异常情况。⁴⁸

34. 其中最广为人知的人体膳食试验在一九七五年进行，15名营养不良的印度儿童接受试验，食用含辐照小麦(剂量为0.75千戈瑞)的食物。在试验期间，发现受试儿童的多倍性频率和异常细胞数量增加，而在他们停止食用辐照膳食后，异常细胞便回复到基础水平。有关研究报告的作者认为上述情况是由于食用辐照食物所致。⁴⁹ 不过，如果我们仔细阅读报告内容，就会知道有关研究所计算的，只是每组五名儿童每人体内的100个细胞。基于这样少的样本数目，不足以作出结论。⁵

35. 辐照食物对健康的影响引起多方面的关注，其中有人批评毒理学安全体外研究的设计和实施方法。这些研究利用食物汁液、提取物和消化物，用取自哺乳类动物、细菌和植物的细胞进行基因突变测试，结果大都呈阴性反应。虽然研究报告指出，有染色体变化和细胞毒性影响的情况出现，但由于食物含有许多化合物，可能有碍测试，因而令测试结果不能作准。⁵⁰ 有人关注到，世界卫生组织发表了有关剂量高于10千戈瑞的辐照食物卫生安全报告中，忽略了五份经同行评核，指出辐照食物具毒性的试食试验报告。⁴⁶此外，亦有人指出，食物会否致癌通常需时数十年才能证实，现时所有动物研究都为期太短，不足以揭示辐照食物的致癌性。⁵¹

化学毒理学研究

36. 辐照食物含有多种化合物，其中以2-烷基环丁酮和呋喃的安全性最令人关注。

2-烷基环丁酮

37. 在辐照过程中，辐射会令含脂肪食物的三酸甘油酯分解，产生一组分子，即２-烷基环丁酮。⁵² 目前发现，２-烷基环丁酮只于经辐照的含脂肪食物中存在，以其他食物加工方式处理的非辐照食物则检测不到。^53、54 因此，这种化合物被视为辐照食物的独有物质。辐照食物的２-烷基环丁酮含量，与其脂肪含量和辐照吸收剂量成正比。⁵⁵ 辐照食物的２-烷基环丁酮浓度视乎辐照吸收剂量而定，由每克脂肪0.2至2微克不等。⁵⁶

38. 过去研究每日让老鼠服用高纯度2-烷基环丁酮溶液，并为老鼠注射致癌物质氧化偶氮甲烷，结果在注射六个月后，发现同时服用2-烷基环丁酮的老鼠结肠肿瘤总数，比只注射氧化偶氮甲烷一组老鼠多出三倍，而且只有同时服用2-烷基环丁酮和注射氧化偶氮甲烷的老鼠体内才验到中型和较大的肿瘤。这一点证明只于含脂肪的辐照食物中出现的2-烷基环丁酮，可能会令注射化学致癌物质的动物较易患上结肠癌，但亦显示单纯2-烷基环丁酮不会引发结肠癌。不过，值得注意的是，这项研究所用的2-烷基环丁酮剂量，远高于一个人从日常含辐照食物的膳食中摄取的2-烷基环丁酮的分量。

呋喃

39. 呋喃是国际癌症研究机构认为可能会致癌的物质。⁵⁷ 有关方面已进行多项研究，探讨伽马辐照对食物内呋喃含量的影响，结果显示，食物的呋喃含量会随着辐照剂量增加而按比例上升，而且食物的酸碱度和底物浓度会影响辐照产生的呋喃量。⁵⁸ 近期研究亦显示，单糖含量高而酸碱度低的水果(例如葡萄和菠萝)经辐照后会产生少量呋喃。⁵⁹ 不过，从美国超级市场购买的辐照食物检测到的呋喃含量，普遍远较一些经加热处理的食物为低。^60、61

对营养成分的影响

40. 食品加工和配制通常会令部分营养素流失，以辐照方法处理食物也不例外。辐照令食物产生的营养成分变化，与烹煮、装罐、巴士德消毒、焯及其他加热处理方式类似。⁶² 辐照引致食物的营养价值改变取决于多项因素：辐照剂量、食物种类、辐照时的温度及空气环境、包装和贮存时间。一般来说，常量营养素(蛋白质、脂质和碳水化合物)不会因辐照而质量受损⁸，矿物质亦证实在辐照后保持稳定。⁶²不过，令人关注的是维他命在辐照过程中流失的情况，并对多种不同食物进行相关详细研究。

41. 不同种类的维他命对辐照的敏感性各有不同。部分维他命如核黄素、菸酸和维他命D的耐辐照性相当高，但维他命A、B1(硫胺素)、E和K则对辐照较敏感。维他命对辐照的敏感度要视乎食物的复杂性、维他命属水溶性抑或脂溶性，以及辐照时的空气环境而定。一般而言，低剂量辐照（不高于1千戈瑞)对食物的营养价值影响甚微，但在有空气的环境进行中等剂量辐照(1至10千戈瑞)则影响可能较大。高剂量辐照(10千戈瑞以上)可能会令对辐照敏感的维他命(例如硫胺素)大量流失。不过，如采取保护措施，例如在低温和真空的环境加工处理和贮存食物，可减少维他命流失。由于辐照食品通常只占日常饮食的一部分，所以食用辐照食物对个别营养素的总摄取量影响轻微。⁴⁵

食物辐照技术的管制

国际情况

42. 由联合国粮食及农业组织、国际原子能机构和世界卫生组织共同组成的食品辐照联合专家委员会，对食品辐照技术在国际上的发展至为重要。该委员会由一羣科学家组成，致力研究辐照食品的卫生安全，并提供有关食品辐照的安全事宜的关键建议。食品法典委员会根据专家委员会的意见，制订并通过《辐照食品通用标准》3及相关的《国际食品处理辐照设施应用推荐操作规程》^12、63 ，分别订明食物辐照程序的一般规定和技术要求，以及提供指引，确保安全正确地进行食物辐照加工。

43. 食品法典委员会亦制订了一套辐照食物标籤指引。《预包食品标识法典通用标准》⁶⁴ 载有辐照食品标籤的条文，规定以电离辐射处理过的食品标籤上，在食品名称附近以文字说明这种处理。此外，下图所示的国际食品辐照标志亦可供选用(非强制性)。⁶⁴

44. 如食品的配料经过辐照，亦应在配料表予以说明。此外，如以辐照过的原料制作食品的配料，产品标籤应附有原料经辐照处理的说明。⁶⁴根据上述标准，各国已自行制订辐照食品标籤规例[附件II]。

香港的情况

45. 虽然本港目前没有食物辐照处理设施，但《公众卫生及市政条例》(第132章)《食物及药物(成分组合及标籤)规例》载有辐照食物标籤规定，订明所有贮存经辐照食物的容器均须清晰用英文大楷列明"IRRADIATED"或"TREATED WITH IONIZING RADIATION"及用中文列明"辐照食品"。

46. 当局现时会进行定期检查，监察辐照食物标籤是否符合规定。有关部门在进口和零售两个层面收集食品样本，检查经电离辐射处理的食品是否已加上适当标籤。

47. 二零零零年，当局抽取了69个食物样本，进行电离辐射检测，其中六个样本呈阳性反应。由于这些食品没有适当的辐照标籤，当局向有关销售商发出警告信，要求他们从市面回收这些产品或在产品加上适当标籤。有关食品已全部回收。其后进行的监察行动(二零零一至二零零八年)，并无发现不符合规定的食品。

48. 政府化验所恒常用以测试辐照食品的其中一种方法是电子自旋共振技术。这技术可用以检测辐射产生的自由基，以确定某些食物是否经辐照处理。⁶⁵

结论

49. 食物业界使用电离辐射进行食物加工，有助控制食物的致病细菌和寄生虫，减少收成后的食物损耗，以及延长易腐坏食物的保质期。各地已进行多项研究，评估辐照食物的安全性和营养充足程度。虽然有证据显示辐照加工会引致化学变化和营养素流失，但如食物按照建议的方法进行辐照加工，而且加工过程符合良好制造规范，辐照食物的安全性和营养素质量，与用其他传统食物加工方法(例如加热、巴士德消毒和装罐)处理的食物相若。

给业界的建议

给市民的建议

参考文件

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⁶³ Molins RA. Introduction. In: Molins RA editor. Food Irradiation: Principles and Applications. New York: John Wiley & Sons, Inc.; 2001. p.1-21.

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http://www.codexalimentarius.net/download/standards/32/CXS_001e.pdf

⁶⁵ Stewart EM. Detection methods for irradiated foods. In: Molins RA editor. Food Irradiation: Principles and Applications. New York: John Wiley & Sons, Inc.; 2001. p.347-86.

附件I
主要国家批准进行辐照处理的食物

^#低剂量辐照 — 不高于1千戈瑞；中剂量辐照 — 介乎1至10千戈瑞；高剂量辐照 — 10千戈瑞以上⁵。

附件II

主要国家标籤辐照食物的惯常做法