輻照加工優(yōu)化珍珠蚌貝殼板材色澤的研究

童銀洪 尹國榮 劉永

摘 要：采用鈷60-γ射線（裝源75萬居里）對珍珠蚌貝殼板材進行輻照加工8 h、12 h和16 h，觀察其顏色和光澤的變化，分別檢測其吸收劑量。結(jié)果表明，經(jīng)過鈷60輻照加工，珍珠蚌貝殼板材顏色由銀白色、粉紅色轉(zhuǎn)變?yōu)樯罨疑⒒液谏退{紫色等，光澤增強。珍珠蚌貝殼板材輻照劑量為9.3 KGy時，其顏色和光澤達到最佳狀態(tài)，并呈現(xiàn)明顯的彩虹效應。

關(guān)鍵詞：珍珠貝殼 鈷60 輻照加工

Abstract： After processing pearl shell plate by irradiation technology with 60Co-γ irradiation （0.75 million curies of radiation source） for 8 h，12 h and 16 h， observed its changes in color and luster， and determined its absorbed dose of irradiation. Results showed that the color of pearl shell plate changed from silver white，pink to dark gray，grayish black and purplish-blue， etc.， and its luster increased. When the irradiation dose was 9.3 KGy， the color and luster was at its best， appearing obvious rainbow effect.

Key words： Pearl shell; 60Co; irradiation processing

利用珍珠蚌培育珍珠是我國傳統(tǒng)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，我國擁有豐富的珍珠蚌貝殼資源。珍珠蚌貝殼具有珍珠光澤、晶粒細小、結(jié)構(gòu)致密、抗壓強度高、無毒無污染和機械加工性能良好等特性，利用珍珠蚌貝殼制成的具有規(guī)則幾何外形的板材可用于生產(chǎn)室內(nèi)裝飾材料和工藝品[1-2]，具有很高的觀賞價值。隨著我國人民生活水平的提高和房地產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，高品質(zhì)、多功能的裝飾材料和工藝品需求不斷增長，珍珠蚌貝殼板材的市場前景廣闊[3-4]。

顏色和光澤（即色澤）是影響珍珠蚌貝殼板材品質(zhì)與價格的重要因素。目前，我國珍珠蚌貝殼板材顏色以銀白色和粉紅色為主，顯得比較單一。因此對珍珠蚌貝殼板材進行顏色和光澤優(yōu)化，既能增加珍珠蚌貝殼板材花色品種，而且還可提高其觀賞價值。

輻照加工又稱輻射加工，是指利用電離輻射（目前多指鈷60伽馬射線和電子輻照加速器產(chǎn)生的電子束）與物質(zhì)相互作用所產(chǎn)生的物理、化學和生物效應，對被照射物品進行處理，達到消毒滅菌、改變材料性能等目的的加工處理過程[5]。輻照加工是一種高效、綠色、安全并涉及多門學科的綜合性技術(shù)，已廣泛應用于農(nóng)產(chǎn)品和食品的貯藏保鮮，其安全性早已經(jīng)WHO/FAO/IAEA等國際組織的確認，按照有關(guān)規(guī)范輻照后的產(chǎn)品（大多數(shù)劑量在10 kGy 左右）可以放心使用[6]。

前人自1988年以來，采用輻照加工對淡水珍珠著色和改色等開展了一些研究，結(jié)果表明，鈷60-γ射線可以改變淡水珍珠的色澤[7-9]，但目前尚無輻照加工對珍珠蚌貝殼色澤進行優(yōu)化的報道。

1 材料與方法

實驗設(shè)備：輻照源為鈷60-γ射線輻照設(shè)備（廣州輻銳高能技術(shù)有限公司，裝源75萬居里）

實驗材料：為湛江榮輝珍珠有限公司生產(chǎn)的正方形（銀白色邊長24 cm，粉紅色邊長20 cm）、長方形（長24 cm、寬10 cm）和菱形（邊長24 cm）珍珠蚌貝殼板材，厚度2 mm（圖1-2）。

實驗方法：將珍珠蚌貝殼板材通過自動系統(tǒng)送進上述鈷60-γ輻照裝置中，分別輻照8 h、12 h、16 h，隨機取樣觀察其顏色和光澤的變化，用VIVO Y3型數(shù)字手機進行拍照，與未輻照的樣品進行比較。采用重絡酸鉀（銀）劑量計檢測其實際吸收劑量。

2 結(jié)果與分析

輻照法可以優(yōu)化珍珠蚌貝殼板材色澤，豐富珍珠蚌貝殼板材的顏色，增強珍珠蚌貝殼板材的光澤，提高珍珠蚌貝殼板材的價值。如圖1-2所示。

8 h后，銀白色珍珠蚌貝殼板材變?yōu)榛野咨?，粉紅色珍珠蚌貝殼板材變?yōu)樗{灰色，光澤變化不明顯。經(jīng)檢測，珍珠蚌貝殼板材的實際吸收劑量為6.3 Kgy。

12 h后，銀白色珍珠蚌貝殼板材變?yōu)樯罨疑?，粉紅色珍珠蚌貝殼板材變?yōu)樗{紫色，彩虹色明顯。經(jīng)檢測，珍珠蚌貝殼板材的實際吸收劑量為9.3 Kgy。

16 h后，銀白色珍珠蚌貝殼板材變?yōu)樯詈谏?，粉紅色珍珠蚌貝殼板材變?yōu)楹谧仙?，光澤變昏暗。?jīng)檢測，珍珠蚌貝殼板材的實際吸收劑量為12.4 KGy。

將完成輻照加工后的珍珠蚌貝殼板材，在室內(nèi)室溫環(huán)境下放置保存12個月，其顏色和光澤無變化。

3 結(jié)論與討論

在上述實驗條件下，珍珠蚌貝殼板材輻照12 h，輻照劑量為9.3 KGy時，其顏色和光澤得到最佳優(yōu)化，效果最好。輻照劑量過小，顏色和光澤變化不明顯;輻照劑量過大，顏色會變黑，光澤變暗淡。

鈷60-γ射線輻照優(yōu)化珍珠蚌貝殼板材色澤的機理分析：珍珠蚌貝殼的主要是碳酸鈣（文石）與少量有機質(zhì)（包括殼角蛋白、色素有機質(zhì)等）交互堆積而成。前期研究結(jié)果表明，相對于海水珍珠貝，珍珠蚌貝殼及其淡水珍珠中富集Mn、Fe、Cr元素[10-11]。用一定劑量的鈷-60伽馬射線輻照輻照珍珠蚌貝殼板材，使貝殼板材中的低價Mn、Fe、Cr轉(zhuǎn)化為有顏色的高價Mn、Fe、Cr，同時誘導和促進貝殼板材中的某些有機物大分子間共價鍵的生成和積累，結(jié)構(gòu)構(gòu)象發(fā)生改變而呈現(xiàn)顏色，使顏色變深，彩虹效應增強。其實淡水珍珠與珍珠蚌貝殼具有類似的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和化學組成，上述對輻照優(yōu)化珍珠蚌貝殼板材色澤的機理分析與前人對淡水珍珠輻照著色和改色機理的解釋是一致的[7-9]。

珍珠蚌貝殼是珍珠母蚌逐層分泌碳酸鈣和有機質(zhì)沉積疊加而成，在不同生長季節(jié)，由于水域環(huán)境、珍珠母蚌生理狀態(tài)的不同，各層的Mn、Fe、Cr元素和有機質(zhì)的含量會有差異，因此輻照加工時，珍珠蚌貝殼板材會有色澤呈條帶狀不均勻的表現(xiàn)。

WHO/FAO/IAEA等國際組織聯(lián)合專家委員會認為，總體平均劑量為10 KGy以下輻照的任何食品沒有毒理學上的危險。對珍珠蚌貝殼板材色澤優(yōu)化進行輻照加工，接收9.3 KGy的輻照劑量，低于10 KGy，是安全的。

輻照加工優(yōu)化珍珠蚌色澤，可使珍珠蚌貝殼板材顏由灰白色、粉紅色向深灰色、灰黑色、藍紫色等發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)變，同時增強了虹彩效應，使貝殼板材產(chǎn)生了五彩繽紛的效果，而且放置1年，色澤牢固穩(wěn)定。

由于珍珠蚌貝殼板材在實際生產(chǎn)過程中，由于貝殼原料來源、加工工藝不同，產(chǎn)業(yè)化應用時， 應根據(jù)實際輻照加工效果和市場用戶要求來確定合適的輻照劑量。

總之，輻照加工優(yōu)化珍珠蚌貝殼板材色澤的工藝和流程簡單，安全穩(wěn)定性好，色牢度高，輻照加工機構(gòu)遍布我國珍珠蚌主產(chǎn)區(qū)，而且輻照處理費用低廉，具有良好的應用價值和市場前景。

參考文獻

[1]? ? ? 鄢奉林，盧傳亮，童銀洪.? 珍珠貝殼仿形磨削工藝試驗研究[J]. 農(nóng)業(yè)研究與應用，2016?（3）：52-56.

[2]? ? ? 李鳳敏. 貝殼材料的結(jié)構(gòu)特征和力學性能分析[D]. 大連：大連理工大學，2005.

[3]? ? ? 王帥，劉志東，曲映紅，等.貝殼利用研究進展[J]. 漁業(yè)信息與戰(zhàn)略，2018，33（1）：30-35.

[4]? ? ? 崔童. 貝殼的應用途徑及相關(guān)材料的制備[J].漁業(yè)研究，2019，41（4）：353-358.

[5]? ? ? 韋瑀龍，藍曉慶.? 中藥鈷60 輻照滅菌的應用研究進展[J]. 海峽藥學，2019， 31（8）：4-7.

[6]? ? ? 青莉芳，魏敏，楊平華，等.? γ輻照食品滅菌的機理及微生物檢測[J]. 食品研究與開發(fā)，2016，37（5）：218-220.

[7]? ? ? 沙仁禮，杜安道，董連方，等.? 珍珠的輻照著色研究[J]. 輻射研究與輻射工藝學報，1988，6（4）：54-58.

[8]? ? ? 李立平，陳鐘惠.養(yǎng)殖珍珠的輻照處理[J].? 寶石和寶石學雜志，2002，4（3）：16-21.

[9]? ? ? 李耿，蔡克勤，余曉艷.? 養(yǎng)殖珍珠的輻照改色與鑒定特征[J]. 礦物巖石地球化學通報，2007，26（S1）：184-186.

[10]? ? 張剛生， 謝先德， 溫桂蘭，等.? 珍珠層中的錳及其電子順磁共振譜特征[J]. 海洋科學，?2003， 27（4）：44-48.

[11]? ? 蒲月華，何錦鋒，高振聲，等.? 珍珠粉與珍珠層粉微量元素的對比研究[J]. 食品研究與開發(fā)，2016，37（16）：125-128.