輻照技術在消毒與蟲害防制行業中的應用

梁興

（奧肯生物科技有限公司，北京 100071）

在新冠病毒的大流行中，多個國家都通過核技術以達到對醫用個人防護用品的消毒。在食品安全領域，已有 60多個國家出臺了法規，允許對食品進行輻照殺菌。在害蟲防制領域，核技術用于通過昆蟲不育技術（SIT）來控制昆蟲種群，已取得了階段性進展，在非洲、拉丁美洲的多個國家取得了大幅度降低本地蠅類和蚊類密度的效果。在醫院滅菌消毒領域，核技術在醫療用品中的應用以其無污染、無殘留、有效、易操作、方便、無二次污染、對產品的直接包裝材料無特殊要求等優點，得到了廣泛的應用。

1.應用進展

輻照滅菌是利用電離輻射原理殺死大多數物質上的微生物的一種有效方法。其作用原理是通過X射線或γ射線等特定的方式控制微生物生長或殺死微生物。X射線和γ射線能使其他物質氧化或產生自由基（OH?H）再作用于生物分子，或者直接作用于生物分子，打斷氫鍵、使雙鍵氧化、破壞環狀結構或使某些分子聚合等方式，來破壞和改變生物大分子的結構，從而抑制或殺死微生物。輻照滅菌通過殺死食品中的細菌[1]，昆蟲不育技術（SIT）控制昆蟲種群，以及對醫療產品和用品進行消毒等技術來廣泛應用于消毒及蟲害防制行業。近兩年，隨著新冠病毒全球大流行，輻照技術用于對抗新冠病毒的技術正在緊密研發，并取得了一定效果。

2.應用效果

輻照技術在以下這4個方面的應用都取得了一定效果：

2.1 輻照技術在蟲害防制中的應用

輻照技術用于通過昆蟲不育技術（SIT）控制昆蟲種群，該技術首先在美國開發并已成功使用60多年。目前，SIT技術已應用于6個大洲。自該技術推出以來，SIT技術已成功控制了許多種類昆蟲的種群，包括：蚊子、飛蛾、螺旋蠅蛆、采采蠅和各種果蠅（地中海果蠅[Mediterranean fruit fly]、墨西哥果蠅[Mexican fruit fly]、東方果蠅[oriental fruit fly]和瓜蠅[melon fly]等），這項技術是通過飼養大量接受過輻照（γ射線或 X 射線）的昆蟲，并將它們引入自然種群。通過SIT技術處理過的昆蟲保持良性競爭的優勢，但不能產生后代。SIT 技術對環境無害，在大規模使用殺蟲劑也無法根除的害蟲的情況下，它也被證明是一種有效的害蟲管理手段。SIT技術不同于傳統的生物控制，它展示出了一系列有益的差異：（1）引入的昆蟲不能產生后代，因此不能在自然環境中建立種群；（2）僅影響目標害蟲的繁殖，因此具有物種特異性，不會影響其他物種；（3）不涉及將非本地物種引入生態系統。目前，IAEA、FAO、WHO以及相關國際組織正在一些國家推動新的SIT計劃。

在美國南部、墨西哥、中美洲和巴拿馬，SIT在根除螺旋蠅蛆方面取得了非常成功的效果。螺旋蠅蛆是一種對溫血動物有潛在致命性的寄生昆蟲。1998 年，在利比亞首次發現螺旋蠅蛆，為防止其傳播到世界其他地區，通過SIT技術成功根除此種害蟲。

1981年，墨西哥宣布使用SIT技術成功對抗地中海果蠅，同時，在阿根廷和智利北部也開展了此類行動：1994—1995年在阿根廷的兩個水果種植區通過SIT技術實現了地中海果蠅的根除；智利同樣實現了消滅95%地中海果蠅的成功。目前，該計劃已推廣到南美洲所有地區和部分非洲地區。

SIT技術已證實對南部非洲的地中海果蠅有效，現在正被應用于損害柑橘類作物的蘋果蠹蛾。IAEA和FAO正在評估使用SIT技術防制甘蔗螟蟲以及蘋果蠹蛾，用于增加蘋果和梨的產量。

SIT技術在抗擊農業疾病傳播害蟲方面有重要應用。據 IAEA稱，采采蠅的存在阻礙了撒哈拉以南非洲近2/3的畜牧業的發展，每年造成約40億美元的經濟損失，然而，SIT技術與常規蟲害防制相結合，正在開始改變這一切。1997年，坦桑尼亞的桑給巴爾島宣布已無采采蠅。在IAEA的支持下，埃塞俄比亞建立了世界上最大的采采蠅群體飼養基地。SIT技術的最近一次備受矚目的應用是在巴西以及更廣泛的拉丁美洲和加勒比地區用來對抗致命的寨卡病毒。

2.2 輻照技術在新冠疫情中的應用

隨著冠狀病毒（Covid-19）的全球大流行，輻照技術具有助于對抗冠狀病毒的醫療應用。在俄羅斯，截至2020年4月28日底，輻照設施已對7853480個醫用口罩，以及151000套便攜式實驗室套件成功進行了消毒。

在中國，中核集團開展冷鏈食品中新冠滅活模擬工藝研究，通過3個多月的研究，利用2種模擬新冠病毒開展了一系列輻照滅活工藝試驗，模擬表明：較低的輻射吸收劑量就可以達到滅活效果，且對食品安全不構成影響。

2.3 輻照技術在食品安全中的應用

全世界大約25%～30%的食物在食用前因變質而損失。食品輻照技術是將食品通過γ射線以殺死可引起食源性疾病的細菌來延長食品保質期的過程[2]。在世界范圍內，已有60 多個國家出臺了法律或法規，允許對包括香料、谷物、水果、蔬菜和肉類在內的食品進行輻照。雖然食品輻照技術在研究和應用中一直被證明是安全的，但消費者對輻照的擔憂在很大程度上限制了其使用。

2.4 輻照技術在醫院滅菌中的應用

高能電子束輻照技術已用于對醫療產品和用品進行消毒，例如，利用輻照技術對注射器、手套、衣服和儀器的消毒會防止因熱消毒而產生的損壞。如今，許多醫療產品都通過來自鈷 60 源的γ射線進行消毒，這種技術通常比蒸汽加熱消毒更便宜且更有效[3]。隨著新冠疫情的爆發，世界范圍內對消毒的需求大大增加。如何提供安全、有效、快速的消毒行為已成為世界范圍內的研究方向。在中國，在疫情暴發期間，通過高能電子束輻照技術為醫用防護材料提供了輻照滅菌，然后將其送往疫區，大大提高了疫區對物品消毒的效率。輻照滅菌在醫療用品中的應用以其無污染、無殘留、有效性、易操作、方便、無二次污染、對產品的直接包裝材料無特殊要求等優點得到了廣泛應用。

3.輻照技術應用于消毒和蟲害行業中的不足

（1）致物變性。過量的輻照會使物品變性，例如高分子材料中的聚丙烯受到輻照后會產生游離自由基和過氧自由基，從而變黃。

（2）基建投資較大。建設電子加速器、消毒配套及其輻射防護設備投資昂貴，考慮到其運行成本，目前僅用于大批量物品的集中消毒。

4.應用標準

在標準制定方面，由于核技術在消毒與蟲害防制領域的應用還處于發展中的階段，除已相對成熟的針對食品輻照殺菌消毒行業已在60多個國家出臺了相關法律法規外，其他應用還沒有相關行業標準的制定。

5.結語

輻照技術目前已被廣泛應用在農業、工業、蟲害、醫藥等行業。在消毒領域具有無殘留無污染且良好的經濟效益，以后會越來越受到重視，應用也會越來越廣泛。