程 瑜，張瑞峰，楊 菲，康芬芬，黃慶林，魏亞東

（天津市出入境檢驗(yàn)檢疫局，天津300461）

隨著我國對外貿(mào)易的迅猛發(fā)展，進(jìn)出境植物產(chǎn)品的種類和數(shù)量也快速增長，隨植物產(chǎn)品傳播有害生物的風(fēng)險(xiǎn)性也顯著提高。植物檢疫輻照技術(shù)作為一種新興的檢疫處理方法，與傳統(tǒng)的化學(xué)熏蒸處理以及冷、熱處理相比，具有處理速度快、不改變貨物溫度、環(huán)保安全以及無化學(xué)殘留等優(yōu)點(diǎn)，受到檢疫部門的重視，其在提高進(jìn)出境植物產(chǎn)品安全和促進(jìn)國際貿(mào)易中具有重要的作用。植物檢疫輻照是利用γ射線、電子束或X射線照射植物上攜帶的有害生物，使其死亡、不能成功發(fā)育、無力繁殖、滅活和失活，從而達(dá)到防止有害生物傳播、蔓延和擴(kuò)散的目的[1-2]。常用輻照源有放射性同位素（60Co或137Cs）產(chǎn)生的γ射線、機(jī)械源產(chǎn)生的電子射線（最高10 MeV），或 X射線（最高7.5 MeV）[1]。每單位質(zhì)量的被照射物質(zhì)吸收的平均輻照能量，稱為吸收劑量，其國際計(jì)量單位為Gray（ Gy）（ 1 Gy相當(dāng)于 1 kg的物質(zhì)吸收 1 J的能量）。大量研究表明，輻照處理技術(shù)是化學(xué)熏蒸的首選替代途徑和有效的補(bǔ)充，是21世紀(jì)最有前途的檢疫處理技術(shù)，擁有廣闊的應(yīng)用前景和優(yōu)勢[3]。

1 植物檢疫輻照處理應(yīng)用的發(fā)展和現(xiàn)狀

最早關(guān)于植物檢疫輻照處理的報(bào)道出現(xiàn)在1930年，Koidsumi建議使用X光對水果和蔬菜進(jìn)行檢疫處理[3]。在此之后，科學(xué)家們進(jìn)行了大量的檢疫輻照處理研究，為商業(yè)化運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。國際組織在推動(dòng)輻照處理的應(yīng)用和推廣上發(fā)揮了重要的作用。1970年，聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）和國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）經(jīng)過聯(lián)合評估后認(rèn)識到，檢疫輻照處理可以作為一種有效的方法用于果蔬的檢疫處理[3]。1980年，世界衛(wèi)生組織（WTO），F(xiàn)AO和IAEA宣布，用小于10 kGy劑量輻照過的食品沒有毒理學(xué)危險(xiǎn)，在營養(yǎng)學(xué)和微生物學(xué)上也是安全的[4]。輻照檢疫劑量通常在幾百Gy，因此，經(jīng)輻照檢疫處理的植物產(chǎn)品對人類健康無害。1991年，在FAO，IAEA和WTO支持下成立的國際食品輻照咨詢小組（ICGFI）認(rèn)定，檢疫輻照處理是一種有效、廣譜的檢疫處理方法。1991年，ICGFI根據(jù)當(dāng)時(shí)收集到的有限數(shù)據(jù)，推薦采用150 Gy作為處理實(shí)蠅科卵和幼蟲的最低吸收劑量，300 Gy作為處理沒有達(dá)到成熟期害蟲的最低吸收劑量[5]。大量的科研數(shù)據(jù)，特別是FAO和IAEA在幾十年來實(shí)施的幾個(gè)聯(lián)合項(xiàng)目證明，150 Gy可作為處理實(shí)蠅科昆蟲的通用劑量[6]。1994年，ICGFI第17號文件《新鮮水果和蔬菜輻照檢疫處理》提出了新鮮水果和蔬菜輻照檢疫的推薦標(biāo)準(zhǔn)。2003年，國際植物保護(hù)公約（IPPC）下設(shè)的國際植物檢疫措施委員會(huì)（ICPM）制定了第18號國際植物檢疫措施標(biāo)準(zhǔn)《輻照用作植物檢疫措施的準(zhǔn)則》（ISPM 18），批準(zhǔn)輻照可以作為檢疫處理的措施。2007年制定的《限定性有害生物的植物檢疫處理準(zhǔn)則》（ISPM 28）的附件中，共收錄了14種害蟲的輻照處理劑量。

除國際組織以外，一些地區(qū)性組織和國家政府也積極行動(dòng)，將輻照列為植物檢疫處理的方法。1989年，北美植物保護(hù)組織（NAPPO）將輻照列入檢疫處理方法[7]。1992年召開的區(qū)域性植保組織技術(shù)咨詢會(huì)上，輻照作為新鮮園藝產(chǎn)品的檢疫處理方法得到歐洲植保組織（EPPO）、亞太地區(qū)植物保護(hù)委員會(huì)（APPPC）、南錐體區(qū)域植物保護(hù)組織（COSAVE）和中美洲區(qū)域國際農(nóng)業(yè)衛(wèi)生組織（OIRSA）等在IPPC框架下運(yùn)行的區(qū)域植保組織認(rèn)可[8]。我國在2008年頒布了國家標(biāo)準(zhǔn)《植物檢疫措施準(zhǔn)則：輻照處理》（ GB/T 21659—2008），該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了對限定性有害生物或物品采用電離輻照技術(shù)進(jìn)行輻照處理的具體程序和技術(shù)準(zhǔn)則。

國內(nèi)外科研人員在檢疫輻照領(lǐng)域進(jìn)行了大量的研究，為檢疫輻照的實(shí)際應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。至2012年為止，IAEA的官方網(wǎng)站中的IDIDAS數(shù)據(jù)庫收集了337種害蟲和螨蟲的檢疫處理劑量，方便檢疫工作人員的使用和參考[9]。自20世紀(jì)90年代起，我國科學(xué)家在輻照檢疫處理領(lǐng)域開展了大量的研究，確定了谷斑皮蠹幼蟲、柑橘大實(shí)蠅、橘小實(shí)蠅、光肩星天牛、松墨天牛老齡幼蟲、舞毒蛾、芒果實(shí)蠅老熟幼蟲、芒果果實(shí)象甲、芒果果肉象甲、荔枝蒂蛀蟲、荔枝中昆士蘭石蠅、蓮霧中橘小實(shí)蠅等的檢疫處理劑量[10]。

目前，一些國家和地區(qū)已將檢疫處理應(yīng)用于進(jìn)出境檢疫工作。為了控制番木瓜上的實(shí)蠅科害蟲，1989年美國政府正式頒布了“批準(zhǔn)輻照處理的夏威夷番木瓜作為有條件出口的政府指導(dǎo)文件”。目前，美國已經(jīng)允許從印度、越南和泰國進(jìn)口經(jīng)輻照檢疫的特定水果品種。2001年2月，澳大利亞和新西蘭批準(zhǔn)可對芒果、番木瓜、荔枝、龍眼、面包果等9種水果進(jìn)行劑量不超過1 kGy的檢疫輻照處理。近年來，新西蘭農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)允許從澳大利亞進(jìn)口芒果、番木瓜和荔枝。2007—2010年澳大利亞共有1 669 t水果經(jīng)輻照檢疫出口至新西蘭。2009—2010年澳大利亞共出口經(jīng)輻照檢疫處理的芒果263 t到馬來西亞[11]。

2 植物檢疫輻照處理的生物學(xué)效應(yīng)

檢疫輻照對有害生物的生物學(xué)效應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要經(jīng)歷一系列性質(zhì)不同而又相互關(guān)聯(lián)的物理、化學(xué)和生物學(xué)變化，最終導(dǎo)致生物分子損傷。

生物分子自由基與生物分子損傷存在密不可分的關(guān)系。自由基是指一些化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，壽命短，獨(dú)立存在的，帶有一個(gè)或多個(gè)不成對電子的原子、分子、基團(tuán)或離子。生物分子自由基產(chǎn)生后迅速起化學(xué)反應(yīng)，2個(gè)自由基不配對，電子相互配對，或是不配對電子轉(zhuǎn)移給另一個(gè)分子，造成分子化學(xué)鍵的變化，引起生物分子損傷[12]。自由基由2種方式產(chǎn)生：（1）直接作用。輻照直接作用于生物大分子（如DNA分子、酶和蛋白質(zhì)），引起電離和激發(fā)，對生物大分子產(chǎn)生一定的損傷，并產(chǎn)生生物分子自由基。（2）間接作用。輻照作用于生物分子周圍的水分子，形成水解自由基。水解自由基再與生物分子發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，生成生物分子自由基[13]。生物分子損傷主要由間接作用引起。

生物分子損傷可造成分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的變化[14]，從而引起功能和代謝的障礙。同時(shí)，輻照后機(jī)體攝取食物減少，加劇蛋白質(zhì)分解代謝。生物分子功能和代謝的障礙最終可導(dǎo)致昆蟲死亡、壽命縮短、羽化延遲、不育、孵化減少、發(fā)育遲緩、取食減少和呼吸障礙[4]。

3 影響植物檢疫輻照處理的因素

3.1 輻照對象的耐受性

輻照對象的耐受性是指不引起任何外部和內(nèi)部損傷的情況下，產(chǎn)品所能耐受的最高劑量。制訂植物檢疫輻照處理方案時(shí)，首先應(yīng)考慮輻照對象的耐受性，特別是新鮮植物產(chǎn)品的耐受性。適當(dāng)劑量的輻照處理不會(huì)破壞果蔬營養(yǎng)成分和外形，并會(huì)保持其原有風(fēng)味。

就水果而言，耐受性與其成熟程度成正比[3]。輻照能對新鮮植物產(chǎn)品表皮細(xì)胞的電子傳遞產(chǎn)生影響，從而使細(xì)胞膜滲透性遭到破壞，受破壞程度與表皮細(xì)胞對輻照的耐受程度和輻照劑量有關(guān)[4]。一般來說，在劑量小于1 000 Gy時(shí)，輻照對果蔬表皮的傷害有限[15]。不同果蔬對劑量小于1 000 Gy輻照的相對耐受程度如表1所示。

表1 不同果蔬對劑量小于1 000 Gy輻照的相對耐受程度[16]

3.2 檢疫處理劑量

檢疫處理劑量是指使產(chǎn)品中的昆蟲數(shù)目達(dá)到控制水平（99.996 8%的死亡率或不育率）所需的劑量。輻照對細(xì)胞的輻照效應(yīng)與昆蟲細(xì)胞的分裂活動(dòng)成正比，而與分化程度成反比，因?yàn)槔ハx在卵的胚胎發(fā)育期、羽化前和化蛹后的一段時(shí)期，是細(xì)胞分裂的活躍期，此時(shí)的細(xì)胞對輻照是敏感的。在幼蟲期，很少有細(xì)胞分裂。成蟲細(xì)胞的分化程度最高，且除了性腺細(xì)胞外，極少有細(xì)胞分裂，所以，性腺細(xì)胞對輻照最敏感，較低的劑量即可使昆蟲不育或產(chǎn)生遺傳紊亂的配子[17]。因此，對同一種昆蟲來說，不育劑量＜不發(fā)育劑量＜致死劑量。不育和不發(fā)育劑量遠(yuǎn)低于死亡劑量，可以更好地保持商品的品質(zhì)，又可以防止害蟲傳播。因此，一般將不育和不發(fā)育的劑量作為對害蟲的檢疫處理劑量。不育包括完全不育；僅有一種性別具有有限的繁殖力；產(chǎn)卵或孵化，但不進(jìn)一步生長發(fā)育；改變習(xí)性；子一代不育5種情況[2]。

為了方便和規(guī)范檢疫輻照處理操作，Hallman[18]提出了設(shè)置檢疫處理劑量的重要原則：對于卵，劑量應(yīng)阻止其發(fā)育到1齡幼蟲，不完全變態(tài)的幼齡幼蟲應(yīng)阻止其發(fā)育到老齡幼蟲或成蟲，完全變態(tài)的幼齡幼蟲應(yīng)阻止其發(fā)育為老齡幼蟲或化蛹，老齡幼蟲應(yīng)阻止其化蛹或羽化，幼齡蛹應(yīng)阻止羽化或繁殖，老齡蛹和成蟲應(yīng)阻止繁育。

輻照吸收劑量率對輻照處理也有一定的影響。吸收劑量率是單位時(shí)間內(nèi)的吸收劑量。劑量率越高，處理效果越好。一定的輻照劑量下，提高60Co射線的劑量率，被處理的蘋果蠹蛾老熟幼蟲的羽化率明顯降低[18]。進(jìn)行輻照檢疫處理時(shí)還要考慮到輻照的不均勻度。

3.3 檢疫性害蟲

由于害蟲通常以不同種類和發(fā)育階段相混合的群體侵染農(nóng)產(chǎn)品，因此，應(yīng)以抗性最強(qiáng)的種類和發(fā)育階段作為確定檢疫處理劑量的對象。

3.3.1 不同種類的昆蟲 總體上講，不同害蟲對輻照的敏感性不同，敏感性從大到小依次為：雙翅目＞鞘翅目＞蜱螨目＞鱗翅目。雙翅目實(shí)蠅科昆蟲不育的通用劑量為150 Gy。鞘翅目的不育劑量大多數(shù)在200 Gy以下[19]。螨蟲不育需要?jiǎng)┝繛?50 Gy，鱗翅目害蟲的不育劑量一般在500 Gy以上，其中，麥蛾、印度谷螟所需劑量超過1 000 Gy。同翅目、纓翅目、等翅目3目害蟲的不育劑量一般在 100～500 Gy之間[20]。

目前還沒有證據(jù)表明，不同亞種和生物型對輻照的敏感性存在顯著差異；也沒有證據(jù)表明，在不同寄主中以及在天然或人工飼料中進(jìn)行輻照處理，有害生物的敏感性有明顯的差別[21]。

3.3.2 害蟲的不同發(fā)育階段 昆蟲不同的發(fā)育階段對輻照的反應(yīng)不同。昆蟲對輻照抵抗力最強(qiáng)的生命階段是最老熟的階段。例如：低齡卵比高齡卵敏感，低齡幼蟲比高齡幼蟲敏感。雌性比雄性敏感，休眠幼蟲比非休眠幼蟲敏感[22]。對于滯育和非滯育害蟲的敏感性，Nelson和Starford研究表明，非滯育二點(diǎn)葉螨比滯育二點(diǎn)葉螨敏感。但是，高美須等[23]研究表明，相同蟲齡的谷斑皮蠹的滯育性和非滯育性幼蟲，對輻照的敏感性相同。只是由于滯育幼蟲發(fā)育滯后才較晚顯現(xiàn)出輻照效果。就滯育和非滯育害蟲對輻照敏感性的問題還需進(jìn)一步研究和探討。

3.4 環(huán)境因素

3.4.1 溫度 原來認(rèn)為溫度會(huì)影響輻照檢疫的效果。這種影響可能是因?yàn)椋海?）改變了生物體內(nèi)的氧含量；（2）改變了新陳代謝水平；（3）低溫狀態(tài)下，自由基的擴(kuò)散受阻。但是植物檢疫處理技術(shù)小組（TPPT）根據(jù)輻照檢疫處理的經(jīng)驗(yàn)以及對蘋果實(shí)蠅研究所獲得的數(shù)據(jù)認(rèn)為，溫度對輻照效果沒有影響[21]。

3.4.2 大氣壓力 大氣壓力的改變會(huì)降低輻照檢疫處理的效果[2]。

3.4.3 氧 氧氣含量較低時(shí)，輻照處理效果會(huì)受到一定的影響[24]。Hallman[25-26]在缺氧和正常環(huán)境下輻照梨和蘋果幼蟲后發(fā)現(xiàn)，缺氧情況下梨小食心蟲的羽化量和蘋果實(shí)蠅的化蛹量均高于正常環(huán)境下。因?yàn)樵谘鯕獬渥愕沫h(huán)境下，生物分子自由基會(huì)被氧化成過氧化物自由基而難以被修復(fù)。

3.4.4 介質(zhì) 在輻照過程中，若貨物介質(zhì)中存在輻射防護(hù)劑，如含SH基的化合物可減輕自由基反應(yīng)，促進(jìn)損傷生物分子修復(fù)，能減弱輻照效應(yīng)；反之，如含有輻射增敏劑，如親電子和擬氧化合物能增強(qiáng)自由基化學(xué)反應(yīng)，阻止損傷分子和細(xì)胞修復(fù)，提高輻射效應(yīng)。

4 展望

植物輻照檢疫處理的應(yīng)用現(xiàn)狀與其擁有的優(yōu)勢和潛力相比有著巨大的差距。目前植物輻照檢疫處理存在的問題為：（1）植物檢疫輻照處理的投入大，給產(chǎn)業(yè)化發(fā)展帶來一定的困難。（2）相關(guān)的法律、法規(guī)不健全。目前缺乏對輻照處理設(shè)施和輻照檢疫處理操作的認(rèn)證機(jī)制和有效監(jiān)督。（3）對植物輻照檢疫處理的安全性宣傳不夠，消費(fèi)者對輻照產(chǎn)品心存恐慌。（4）目前，對實(shí)蠅輻照檢疫處理的研究比較深入，同時(shí)應(yīng)完善對其他檢疫性害蟲的研究，加強(qiáng)其他種類害蟲的輻照檢疫處理研究，為植物輻照檢疫處理的實(shí)際應(yīng)用提供處理標(biāo)準(zhǔn)。（5）植物經(jīng)檢疫輻照處理后，雖可以滿足檢疫處理效果，但是昆蟲并不立即死亡，而是不發(fā)育或者不育，這給檢疫人員對效果的判斷帶來極大的難度。目前，已有檢驗(yàn)昆蟲是否受到輻照的方法，但是檢驗(yàn)準(zhǔn)確性不高。因此，今后應(yīng)大力開展輻照檢疫處理效果評價(jià)的研究。

［1］中華人民共和國質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB/T 21659—2008 植物檢疫措施準(zhǔn)則 輻照處理[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

［2］ IPPC.ISPM 18 Guidelines for the use of irradiation as a phytosanitary measure[S].Rome:Food and Agriculture Organization of the United Nations，2003.

［3］黃慶林.動(dòng)植物檢疫處理原理與應(yīng)用技術(shù)[M].天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，2008：304-321.

［4］哈益明.輻照食品及其安全性[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006：114.

［5］ ICGFI.Report of the ICGFITask Forceon irradiation as a quarantine treatment of fresh fruits and vegetables[M].Bethesda，Maryland：ICGFI，1991.

［ 6］ FAO，IAEA.Consultantsmeetingon usingionizing irradiation as a phytosanitary treatment[J].Food&Environmental Protection

Newsletter，2004，6（ 2）：7-9.

［7］高美須.輻照作為一種檢疫處理方法的發(fā)展和現(xiàn)狀[J].植物檢疫，2003，17（ 2）：91-94.

［ 8］ FAO.Report of fourth technical consultation among regional plant protection organizations[M].Rome：FAO，1992.

［9］ IAEA.International database on insect disinfestation and sterilization[EB/OL].[2012-10-23].http://nucleus.iaea.org/CIR/CIR/Insect Disinfestation Sterilization.html.

［10］康芬芬，詹國平，黃慶林，等.我國輻照檢疫處理的研究現(xiàn)狀[J].植物檢疫，2010，24（ 2）：51-54.

［11］程廓.亞太地區(qū)熱帶水果輻照檢疫簡介[EB/OL].[2010-03-11].http://www.ifuzhao.cn/post/irradiation-and-quarantine-oftropical-fruits-in-the-Asia-Pacific-region.html.

［12］ FSANZ.Irradiated foods[EB/OL].[2012-09-30].http://www.food standards.gov.au/consumerinformation/food irradiation/irradiated foods.cfm.

［13］邵春林，齊藤真弘，余增亮.電離輻射誘導(dǎo)體外DNA鏈斷裂機(jī)理研究進(jìn)展[J].核技術(shù)，2000，23（ 3）：201-206.

［14］夏克勝，王力，王甲緒，等.輻照檢疫處理技術(shù)簡介[J].檢驗(yàn)檢疫科學(xué)，2001，11（ 3） ：59-61.

［15］ Hutchinson F.Chemical changes induced in DNA by ionizing radiation[J].Progress in Nucleic Acid Research Molecular Biology，1985，32：115-154.

［ 16］ Kader A A.Potential application of ionizing radiation in post harvest handling of fresh fruits and vegetables[J].Food Technol，1986，40（ 5）：117-121.

［17］汪勛清，哈益明，高美須.食品輻照加工技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：32.

［18］ Hallman G J.Food irradiation principles and applications[M].New York：Wiley&Sons，2001：113-130.

［ 19］ Burdit A K.Gamma irradiation as a quarantine treatment for apples infested by colding moth[J].Econ Entomol，1989，82（ 5）：1386-1390.

［20］施陪新.食品輻照加工原理與技術(shù)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2004：218-246.

［ 21］ TPPT.Report of the meeting of the technical panel on phytosanitary treatments[R].Vienna，Austria：IAEA，2006.

［22］樂海洋，李冠雄，喻國泉，等.輻射用于檢疫處理的研究進(jìn)展[J].植物檢疫，1997，11（ 4）：240-244.

［23］高美須，王傳耀，李淑榮，等.輻照對谷物和豆類中谷斑皮蠹的影響[J].植物保護(hù)學(xué)報(bào)，2004，31（ 4）：377-382.

［ 24］ Hallman G J.Expanding radiation quarantine treatments beyond fruit flies[J].Agricultural and Forest Entomology，2000，2（ 2）：85-95.

［25］ Hallman G J.Ionizing irradiation quarantine treatment against Oriental fruit moth（ Lepidoptera：Tortricidae） in ambient and hypoxic atmospheres[J].Journal of Economic Entomology，2004，97（ 3）：824-827.

［ 26］ Hallman G J.Irradiation disinfestation of apple maggot（ Diptera:Tephritidae） in hypoxic and low-temperature storage[J].Journal of Economic Entomology，2004，97（ 4） ：1245-1248.