儲(chǔ)糧害蟲(chóng)物理防治-電離輻射防治

物理防治一、電離輻射防治的概念電離輻射防治是利用高能射線或加速器產(chǎn)生的粒子束流照射儲(chǔ)藏物，通過(guò)射線與物質(zhì)的相互作用，達(dá)到使食品得以保鮮和殺死其中害蟲(chóng)的目的。（一）研究應(yīng)用概況電離輻射防治儲(chǔ)藏物害蟲(chóng)，始于20世紀(jì)初。Runner在1916年發(fā)表煙草甲經(jīng)a射線處理后產(chǎn)生不孕后代的報(bào)告，幾十年來(lái)，特別是20世紀(jì)50年代鈷-60和銫-137等放射性同位素輻射源解決后，世界各國(guó)對(duì)此項(xiàng)工作的研究從未間斷過(guò)。電離輻射可用于糧食、農(nóng)畜副產(chǎn)品、中草藥、圖書(shū)欄案、煙草、工藝品等的殺蟲(chóng)消毒，以及商品檢疫等方面。目前世界上已經(jīng)有約半數(shù)國(guó)家進(jìn)行了開(kāi)發(fā)性的研究，截止1990年，全世界已有37個(gè)國(guó)家批準(zhǔn)76種輻照食品投放市場(chǎng)，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。第四節(jié)電離輻射防治（一）研究應(yīng)用概況我國(guó)利用電離輻射防治儲(chǔ)藏物害蟲(chóng)的研究始于20世紀(jì)50年代末，于70年代達(dá)到研究高峰。先后對(duì)糧食、農(nóng)產(chǎn)品、動(dòng)物飼料、圖書(shū)檔案及工藝品進(jìn)行了殺蟲(chóng)和滅菌研究，并取得了良好的處理效果，同時(shí)發(fā)現(xiàn)對(duì)被處理的儲(chǔ)藏物品質(zhì)沒(méi)有不良影響。經(jīng)過(guò)40多年世界性的研究證明，電離輻射保藏食品是一種安全有效的技術(shù)。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)輻照食品的研究和應(yīng)用，步伐明顯加快，前蘇聯(lián)是世界上第一個(gè)批準(zhǔn)照射食品供人食用的國(guó)家，其次是加拿大，第三是美國(guó)，但荷蘭后來(lái)居上，已處于世界領(lǐng)先地位，現(xiàn)在已有越來(lái)越多的國(guó)家批準(zhǔn)輻照食品投放市場(chǎng)。第四節(jié)電離輻射防治（二）電離輻射防治的特點(diǎn)電離輻射產(chǎn)生的能量比非電離輻射的能量至少大兩個(gè)數(shù)量級(jí)，表10-9是不同射線能量的比較。電離輻射殺蟲(chóng)可采用的輻射能有X射線、γ射線和電子束。從對(duì)赤擬谷盜的輻射試驗(yàn)結(jié)果看，三種射線都有很好的致死效果，差異并不大。在儲(chǔ)藏物害蟲(chóng)的電離輻射殺蟲(chóng)中較常用的是γ射線。這是因?yàn)棣蒙渚€的穿透能力在三種射線中最強(qiáng)，而且γ射線也容易從同位素Co60中獲得，還可以將其制成固定式或移動(dòng)式的輻射源裝置，便于操作使用。近年來(lái)，利用電子加速器產(chǎn)生電子束防治儲(chǔ)藏物害蟲(chóng)，在國(guó)外也得到了廣泛的研究和應(yīng)用。第四節(jié)電離輻射防治（二）電離輻射防治的特點(diǎn)放射性同位素Co60的半衰期為5.3年，在其衰變過(guò)程中伴隨著1.17和1.33MeV雙γ射線的釋放；Cs137的半衰期為33年，衰變過(guò)程中放出的是單一的γ射線，能量為0.662MeV。第四節(jié)電離輻射防治射線類(lèi)型典型頻率（MHz）能量（eV）γ射線3.0×10141.24×106X射線3.0×10131.24×105紫外線1.0×1094.1可見(jiàn)光6.0×1082.5紅外線3.0×1060.012微波24500.0016無(wú)線電波1.04.0×10-9（二）電離輻射防治的特點(diǎn)電離輻射的處理劑量單位通常用特殊的能量吸收或單位質(zhì)量能量的吸收表示，我國(guó)的法定計(jì)量單位為戈瑞（Gy），習(xí)慣上也有用拉德（rad）的（1Gy=100rad）。以前也有用照射量表示處理劑量的，法定計(jì)量單位為庫(kù)侖每千克（C/kg）或倫琴（R）（1R=2.58×10-4C/kg）。第四節(jié)電離輻射防治（二）電離輻射防治的特點(diǎn)利用電離輻射防治有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）較高的劑量對(duì)各種害蟲(chóng)和各個(gè)蟲(chóng)期都有很好的致死效果；較低的劑量則能引起害蟲(chóng)的生理阻礙，導(dǎo)致不育現(xiàn)象。（2）γ射線具有很強(qiáng)的穿透能力，能殺死各種包裝的糧食、干鮮果品中及糧粒內(nèi)部的害蟲(chóng)。（3）可以連續(xù)處理大批量的糧食。（4）處理后的儲(chǔ)藏物不會(huì)產(chǎn)生高溫或較大的化學(xué)變化、變質(zhì)及污染。（5）耗能低。第四節(jié)電離輻射防治二、電離輻射對(duì)害蟲(chóng)的影響和處理效果電離輻射對(duì)害蟲(chóng)的致死作用與傳統(tǒng)的殺蟲(chóng)劑十分不同，后者是典型的胃毒劑、神經(jīng)毒劑或呼吸毒劑，而電離輻射沒(méi)有選擇性，并且作用是瞬間的。電離輻射可損壞害蟲(chóng)的細(xì)胞，其細(xì)胞核的敏感性要明顯大于其周?chē)脑|(zhì)；分裂活躍的細(xì)胞，如生殖細(xì)胞對(duì)輻射的敏感性要明顯大于其他組織細(xì)胞。低劑量的輻射可抑制生殖細(xì)胞的形成過(guò)程，導(dǎo)致害蟲(chóng)不育；而較高劑量的輻射處理可直接殺死害蟲(chóng)。電離輻射處理還可以使卵和幼蟲(chóng)不能發(fā)育為正常的成蟲(chóng)。第四節(jié)電離輻射防治二、電離輻射對(duì)害蟲(chóng)的影響和處理效果研究資料表明，用3~5kGy的劑量照射可以立即殺死儲(chǔ)藏物害蟲(chóng)；1kGy的劑量照射，害蟲(chóng)在幾天內(nèi)死亡；100~200Gy的劑量照射，害蟲(chóng)可在幾周內(nèi)死亡。以160Gy的劑量照射，可使玉米象、谷象、赤擬谷盜、雜擬谷盜和谷蠢完全不育；其中玉米象谷象和雜擬谷盜100%死亡，其他害蟲(chóng)的死亡率也在90%以上的死亡率（表10-10）。第四節(jié)電離輻射防治二、電離輻射對(duì)害蟲(chóng)的影響和處理效果儲(chǔ)藏物害蟲(chóng)不同的蟲(chóng)種和蟲(chóng)期對(duì)電離輻射的敏感性存在一定的差異。通常蛾類(lèi)比甲蟲(chóng)的抵抗能力更強(qiáng)。同一蟲(chóng)種蛹和成蟲(chóng)的抵抗力要比卵和幼蟲(chóng)強(qiáng)，如致死99.9%的赤擬谷盜卵、幼蟲(chóng)、蛹和成蟲(chóng)的輻照劑量分別為：109Gy、105Gy、250Gy和215Gy。有的昆蟲(chóng)經(jīng)一定輻照量處理后很快死亡，而有的昆蟲(chóng)可延緩很長(zhǎng)一段時(shí)間才死亡。在一般情況下，昆蟲(chóng)受到致死劑量照射后，活動(dòng)能力明顯下降，取食減少，表現(xiàn)出各種病態(tài)，隨后慢慢死去。不育劑量對(duì)害蟲(chóng)雄、雄兩性的生殖細(xì)胞都有不良影響。一項(xiàng)研究表明，經(jīng)不育劑量輻照后，象蟲(chóng)的種群增長(zhǎng)在數(shù)月內(nèi)一直維持較低的水平。第四節(jié)電離輻射防治二、電離輻射對(duì)害蟲(chóng)的影響和處理效果通常認(rèn)為，電離輻射導(dǎo)致昆蟲(chóng)不育是由以下四個(gè)原因引起：一是雄蟲(chóng)喪失交配能力；二是精子缺乏或精子無(wú)活力；三是雌蟲(chóng)無(wú)產(chǎn)卵能力；四是射線引起細(xì)胞的致死。幾百戈瑞的輻照劑量便可使儲(chǔ)藏物害蟲(chóng)不育，包括蛾類(lèi)害蟲(chóng)，而在短期內(nèi)徹底殺死所有蟲(chóng)期的害蟲(chóng)輻照劑量可能要提高到1kGy。所以在實(shí)際防治中，使用不育劑量輻照比用致死劑量更經(jīng)濟(jì)和實(shí)用。第四節(jié)電離輻射防治二、電離輻射對(duì)害蟲(chóng)的影響和處理效果在輻照劑量一定的情況下，集中一次照射比長(zhǎng)時(shí)間照射的效果更好。對(duì)儲(chǔ)藏物害蟲(chóng)的輻照效果與環(huán)境溫度無(wú)關(guān)，特別是在害蟲(chóng)正常發(fā)育的溫度范圍內(nèi)。在電離輻射防治儲(chǔ)藏物害蟲(chóng)的研究中，未發(fā)現(xiàn)對(duì)殺蟲(chóng)劑產(chǎn)生抗藥性的害蟲(chóng)對(duì)電離輻射產(chǎn)生交互抗性。第四節(jié)電離輻射防治三、電離輻射的安全性電離輻射對(duì)昆蟲(chóng)和其他動(dòng)物包括人類(lèi)都有很強(qiáng)的損傷作用。糧食、干鮮果品等供人和畜禽食用的食品，經(jīng)輻照后是否會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)，是否符合衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)，是人們普遍關(guān)心的問(wèn)題。1970年聯(lián)合國(guó)專(zhuān)門(mén)成立了輻照食品衛(wèi)生安全性國(guó)際合作計(jì)劃和機(jī)構(gòu)（IFIP），有24個(gè)國(guó)家參加，全面深入地開(kāi)展輻照食品衛(wèi)生安全性的研究，并由聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）、國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）、世界衛(wèi)生組織（WHO）組成輻照食品衛(wèi)生安全性聯(lián)合專(zhuān)家委員會(huì)，評(píng)價(jià)輻照食品的安全性。第四節(jié)電離輻射防治三、電離輻射的安全性1980年審查了專(zhuān)家委員會(huì)的研究結(jié)果及各國(guó)安全性研究數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)了13種輻照食品，結(jié)論是：“任何食品總體平均吸收劑量高達(dá)10kGy沒(méi)有毒理學(xué)危險(xiǎn)，用此劑量輻照的食品，可以不再要求進(jìn)行毒理學(xué)試驗(yàn)，同時(shí)在營(yíng)養(yǎng)學(xué)和微生物學(xué)上也是安全的”。1980年12月4日，就上述結(jié)果正式發(fā)表了公告，并遞交世界食物法規(guī)委員會(huì)，獲得了該委員會(huì)的認(rèn)可。所謂10kGy輻照劑量，就是人們通常所說(shuō)的“國(guó)際安全線”。這一結(jié)論，推動(dòng)了世界各國(guó)對(duì)輻照食品的研究、批準(zhǔn)和商業(yè)化。利用電離輻射殺蟲(chóng)所用的劑量基本上都在10kGy以下即可達(dá)到完全殺死害蟲(chóng)的目的，因此更不必要為輻射食品的安全性而擔(dān)心。經(jīng)輻照后的食品不會(huì)對(duì)人畜帶來(lái)危害，完全可以食用。第四節(jié)電離輻射防治四、電離輻射在儲(chǔ)藏物害蟲(chóng)防治中的應(yīng)用（一）輻照劑量和工藝要求。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)和補(bǔ)充試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，確定了谷物制品輻照殺蟲(chóng)加工工藝規(guī)范的工藝參數(shù)和技術(shù)要求。包括輻照前處理和適宜輻照時(shí)期、殺滅害蟲(chóng)的最低有效劑量、不影響谷物品質(zhì)的最高耐受劑量及工藝劑量，可作為參考。第四節(jié)電離輻射防治四、電離輻射在儲(chǔ)藏物害蟲(chóng)防治中的應(yīng)用（一）輻照劑量和工藝要求1.輻照前要求對(duì)于成品糧及食品包裝前應(yīng)進(jìn)行風(fēng)選、篩選，使產(chǎn)品中無(wú)蛹和成蟲(chóng)期害蟲(chóng)，篩選后應(yīng)立即包裝。為保證輻照產(chǎn)品不受害蟲(chóng)的再侵染和產(chǎn)品的含水量不受外界環(huán)境的影響。輻照前產(chǎn)品必須包裝。對(duì)目前小包裝谷類(lèi)制品使用的包裝材料的調(diào)查分析認(rèn)為，使用食品級(jí)聚氯乙烯復(fù)合膜包裝最適宜，其密封性能好，是國(guó)家批準(zhǔn)的可直接接觸食品的包裝材料，同時(shí)輻照后不會(huì)產(chǎn)生任何有害物質(zhì)。為保證徹底殺滅儲(chǔ)糧中的各種害蟲(chóng)，包括螨類(lèi)，規(guī)定儲(chǔ)藏糧食含水量為12%以下。第四節(jié)電離輻射防治四、電離輻射在儲(chǔ)藏物害蟲(chóng)防治中的應(yīng)用（一）輻照劑量和工藝要求2.輻照時(shí)期在生長(zhǎng)條件適宜的情況下老齡幼蟲(chóng)會(huì)很快變成蛹，為防止產(chǎn)品中存在蛹期害蟲(chóng)，包裝后應(yīng)立即輻照。3.最低有效劑量最低有效劑量為達(dá)到殺蟲(chóng)目的的最低工藝劑量下限值。國(guó)內(nèi)外大量資料表明，250Gy可使鞘翅目各發(fā)育階段的害蟲(chóng)和螨類(lèi)、鱗翅目的卵和幼蟲(chóng)在幾周內(nèi)全部死亡?？紤]到產(chǎn)品中劑量分布的不均勻度，確定300Gy為殺滅卵和幼蟲(chóng)期的各種害蟲(chóng)的最低有效劑量。第四節(jié)電離輻射防治4、糧食食品最高耐受劑量最高耐受劑量為不影響谷物食用品質(zhì)和功能特性的最高工藝劑量上限值。有關(guān)研究表明，用1kGy輻照小麥面粉對(duì)其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、烘烤品質(zhì)均無(wú)明顯影響；大于2kGy輻照面粉可以增加加工面包的膨松程度。中國(guó)、日本和埃及的試驗(yàn)表明，輻照大米的極限劑量為500Gy，大于此劑量食用品質(zhì)下降，表現(xiàn)為口感和出飯率下降。根據(jù)我國(guó)飲食習(xí)慣，確定最高耐受劑量分別為：小麥及面粉1.0kGy，大米500Gy、玉米碴1.0kGy、燕麥片800Gy、高粱米：800Gy、小米800Gy、黃米800Gy。5.工藝劑量工藝劑量的設(shè)置原則是大于最低有效劑量，小于最高耐受劑量，故各種谷物制品的輻照工藝劑量分別定在300Gy與各種谷類(lèi)制品的最高耐受劑量之間。第四節(jié)電離輻射防治（二）輻射殺蟲(chóng)技術(shù)的應(yīng)用我國(guó)對(duì)于利用電離輻射防治儲(chǔ)藏物害蟲(chóng)的研究已有40多年的歷史。但由于種種原因，電離輻射殺蟲(chóng)在糧食儲(chǔ)藏過(guò)程中還未得到生產(chǎn)性的應(yīng)用。但在其他一些領(lǐng)域的儲(chǔ)藏物害蟲(chóng)防治中已得到了部分應(yīng)用。禽畜及實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的飼料，經(jīng)常遭到蟲(chóng)害及沙門(mén)氏菌污染，用藥物處理，對(duì)人、畜會(huì)造成不良后果，而用熱處理又會(huì)損失大量維生素，甚至降低賴(lài)氨酸和甲硫氨酸的含量。如果采用電離輻射處理，殺蟲(chóng)滅菌徹底，又可降低維生素和氨基酸的分解。第四節(jié)電離輻射防治（二）輻射殺蟲(chóng)技術(shù)的應(yīng)用大量試驗(yàn)證明，經(jīng)輻照過(guò)的飼料長(zhǎng)期飼養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，生長(zhǎng)良好，發(fā)育正常。因此，西歐各國(guó)從南部國(guó)家進(jìn)口的骨粉、魚(yú)粉和混合飼料，在進(jìn)口港均進(jìn)行輻照消毒，收到了良好的效果。我國(guó)有不少單位曾用Co60γ射線直接殺死板栗、棗、葡萄干、豆腐粉、煙草等的害蟲(chóng)進(jìn)行了大量的研究，取得了很好的效果，有的已通過(guò)正式技術(shù)鑒定。經(jīng)處理的板栗，蛋白質(zhì)、粗脂肪、淀粉、可溶性糖的含量都無(wú)明顯變化，僅維生素C含量略有減少。第四節(jié)電離輻射防治（二）輻射殺蟲(chóng)技術(shù)的應(yīng)用利用電離輻射處理中藥材，殺滅其蟲(chóng)害，是近年來(lái)取得的又一項(xiàng)極有前途的保存中草藥的措施。用電離輻射消滅檔案、圖書(shū)的害蟲(chóng)，是一種快速、安全、徹底和行之有效的方法。世界上已有不少?lài)?guó)家采用輻照殺蟲(chóng)來(lái)保全檔案圖書(shū)。我國(guó)四川省檔案館、四川大學(xué)圖書(shū)館、四川省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所等8個(gè)單位，對(duì)近30萬(wàn)卷（冊(cè)）生蟲(chóng)的圖書(shū)檔案進(jìn)行了輻照殺蟲(chóng)處理，均取得了預(yù)期效果，且處理費(fèi)用低于其他方法。第四節(jié)電離輻射防治（二）輻射殺蟲(chóng)技術(shù)的應(yīng)用電離輻射用于植物檢疫方面已引起世界各國(guó)的重視，它是阻止危險(xiǎn)害蟲(chóng)入境的一個(gè)有效措施。它包括兩方面的內(nèi)容：一方面是直接殺死進(jìn)出口農(nóng)產(chǎn)品中帶有的害蟲(chóng)，另一方面可以作為一種監(jiān)測(cè)手段來(lái)檢驗(yàn)種子和苗木中是否帶有害蟲(chóng)。用波長(zhǎng)1?~2.5?的X射線能夠檢查出種子和苗木內(nèi)部是否侵入害蟲(chóng)，比用解剖的方法方便、快速、正確、而且不損壞被檢的種子和苗木。采用輻照處理，消滅進(jìn)出口物品中的害蟲(chóng)，不僅方法簡(jiǎn)便易行，滅蟲(chóng)徹底，而且可在原包裝的情況下進(jìn)行。但輻照殺蟲(chóng)時(shí)，要考慮被輻照包裝物內(nèi)部的物品種類(lèi)和害蟲(chóng)種類(lèi)，以便采用不同的照射劑量。如對(duì)一些非食用的工藝品等可適當(dāng)提高照射量。第四節(jié)電離輻射防治（二）輻射殺蟲(chóng)技術(shù)的應(yīng)用美國(guó)和前蘇聯(lián)兩國(guó)的糧食貿(mào)易協(xié)定中，就明確規(guī)定了接受對(duì)方經(jīng)過(guò)輻照的谷物。美國(guó)加利福尼亞州的柑橘、南非的芒果、法國(guó)的香料等都考慮用輻照作為病蟲(chóng)害的檢疫措施。從1980年開(kāi)始，烏克蘭的Odessa港口一直采用一種電子束殺蟲(chóng)裝置處理染蟲(chóng)的谷物。該裝置是一個(gè)20kW×1.4keV的電子加速器，安裝在糧食經(jīng)提升機(jī)提升后下流的途中。以206-400Gy的輻照劑量處理下，每小時(shí)可處理糧食400t，糧食流速6m/s，糧流厚度7~9mm。第四節(jié)電離輻射防治（二）輻射殺蟲(chóng)技術(shù)的應(yīng)用在美國(guó)，Nablo等人