طيف الرنين المغناطيسي.. الكشف عن الشقوق الحرة الناشئة عن تأثير التشعيع في الأغذية

طيف الرنين المغناطيسي

Electron spin resonance

تعتمد هذه الطريقة على الكشف عن الشقوق الحرة الناشئة عن تأثير التشعيع وقد وجد أن جرعة بمقدار 10kGy (الحد الأعلى للجرعة المسموح بها) تنتج 5×10-3 مول من الشقوق الحرة لكل 1كجم/غذاء.

تختفي الشقوق الحرة بسرعة كبيرة في الأغذية لتفاعلها وتحركها السريعين لاحتواء الأغذية على الماء وكذلك لتفاعلها مع بعضها البعض وتفاعلها أيضاً مع مكونات الغذاء.

أما في الأغذية الجافة فتستطيع طريقة طيف الرنين المغناطيسي الكشف عن الشقوق الحرة ولفترة طويلة بعد التشعيع.

وبزيادة نسبة الماء في الغذاء فإن الشقوق الحرة تكون أكثر حركة وأكثر قابلية للتفاعل، لذا فإن إشارة طيف الرنين المغناطيسي والتي يمكنها البقاء فترة طويلة يمكن الكشف عنها في بعض الأغذية المحتوية على الماء شريطة احتواء هذه الأغذية على مكونات صلبة ومركبات بلورية أو شبه بلورية حيث بإمكان هذه المكونات مسك هذه الشقوق الحرة (العظام مثلاً).

تركزت معظم دراسات طيف الرنين المغناطيسي على الدجاج لاحتوائه على العظام عند بيعه، إضافة إلى تلوثه بالسالمونيلا مما يجعله أكثر الأغذية التي يمكن تشعيعها على نطاق تجاري كبير.

أشارت معظم الدراسات التي أجريت إلى وجود علاقة خطية بين إشارة طيف الرنين المغناطيسي والجرعة المستخدمة في التشعيع.

وتعد هذه الإشارة ثابتة خلال فترة الصلاحية المتوقعة للدجاج ومنتجاته ولا يؤثر عليها الطهي إلا تأثيراً طفيفاً.

وبالإمكان الكشف عن هذه الإشارة أيضاً في الدواجن المزال منها العظم نتيجة لبقايا العظام الضئيلة التي تظل في اللحم.

تحتوي إشارة طيف الرنين المغناطيسي على مكونين يختفي أحدهما خلال أيام قلائل بعد التشعيع، أما المكون الآخر فيكون تناقصه بطئ جداً بعد التشعيع.

ويعزى المكون الأول غير الثابت للشقوق الحرة من الكولاجين أما المكون الثابت فمنشأه الشقوق الحرة الناشئة عن المكونات التي تتواجد في أماكن مختلفة من شبكة الهيدروكسي أباتيت البلورية في العظام.

كما عزى بعض الباحثين ذلك أيضاً للمركبات غير الكربونية في الشبكة البلورية من العظام المشععة فإن شدة إشارة طيف الرنين المغناطيسي تعتمد على درجة البلورة في العظام فلقد وجد أن شدة الإشارة أعلى في العظام الصلبة للدجاج الكبير السن مقارنة بصغار الدجاج.

كما وجد أن شدتها أعلى في عظام الخنزير مقارنة بعظام السلمون ولقد وجد بواسطة الأشعة السينية أن عظام الخنزير تحتوي على بلورات أكثر في الهيدروكسي اباتيت مقارنة بالسلمون.

يوضح الشكل رقم (1) قراءة جهاز ESR في حالة سمك الكنعد غير المشعع بينما يوضح شكل رقم (2) قراءة جهاز ESR لسمك الكنعد المشعع عند جرعة 6kGy حيث يلاحظ أن الطيف ESR spectra في السمك غير المشعع مكونة من نمط امتصاص متماثل أو متناسق بسيط small symmetric absorption معبر عنه بقيمة g=2.0049 بينما كان طيف الجهاز في حالة السمك المشعع يوضح امتصاص غير متماثل وغير متناسق asymmetric absorption مكون من قيمتين إحداهما gI=2.0019 والأخرى gII=1.9975 ذلك راجع إلى العيوب التي تحققت بالنظام الشعري في مادة العظام غير العضوية hydroxon patite microciystals من تأثير الجذور والشقوق الحرة free radicals الناتجة عن المعالجة الإشعاعية.

وبالإمكان استخدام طريقة طيف الرنين المغناطيسي للكشف عن الشقوق الحرة الناشئة عن السليلوز في الأغذية ذات المنشأ النباتي التي عرضت للتشعيع حيث يمكن حجز أو مسك هذه الشقوق في الثمار اليابسة Achenes والبذور Pips والنواة Stones المتواجدة في بعض أنواع الفواكه وقشور المكسرات والفواكه والبهارات المجففة وحتى التركيبات الطرية للقشور وبعض الموالح بالإمكان الكشف عنها بهذه الطريقة.

إلا أن الصبغات المتكونة نتيجة لتأثير أشعة الشمس قد تعطي إشارات طيف الرنين المغناطيسي وتكون هذه الإشارات مشابهة لتلك الإشارات الناتجة عن الأشعة المؤينة وهذا يعقد من استعمال طريقة طيف الرنين المغناطيسي في الكشف عن الخضروات والفواكه المشععة.

حاول العديد من الباحثين استخدام طريقة طيف الرنين المغناطيسي لتحديد الجرعة المستخدمة في التشعيع إلا أن عوامل عدة قد تجعل التقدير صعباً من ضمن هذه العوامل: الفترة التي ترك فيها الغذاء بعد التشعيع واحتواء هذه الأغذية على المعادن.

ويمكن التغلب على هذه الصعاب باستخدام طريقة الجرعات المضافة Additive doses وذلك بإعادة تشعيع العينة مرة أخرى بجرعات مختلفة ومحدودة وقياس الإشارة عند كل جرعة وهذا يعطي منحنى تجاوب الجرعة dose-response curve للعينة تحت الدراسة.

إلا أن العقبة الرئيسية لذلك والتي تعد من السلبيات الكبيرة لهذا الأسلوب ضرورة تواجد مصدر للتشعيع في المعامل المسؤولة عن سلامة الأغذية.

تعد طريقة طيف الرنين المغناطيسي من الطرق الرسمية المستخدمة في ألمانيا وبريطانيا للكشف عن الأغذية المشععة ويتوقع أن توافق عليها السوق الأوروبية المشتركة قريباً كطريقة رسمية قياسية للكشف عن الأغذية المشععة.