光激励发光与热释光联用技术在小麦辐照检测中的剂量依赖性灵敏度研究

为解决小麦辐照检测中低剂量（0.2-10 kGy）灵敏度不足的问题，研究人员通过对比光激励发光（PSL）和热释光（TL）技术，发现PSL可有效检测≥0.5 kGy辐照小麦，而TL需作为0.2 kGy极低剂量的补充方法。该研究为粮食辐照监管提供了分级检测策略，发表于《Radiation Physics and Chemistry》。

　　

在粮食储存领域，小麦因虫害和微生物污染导致的损失高达30%，传统化学熏蒸剂如甲基溴虽有效却因环境毒性被禁用。辐照技术作为一种非热力、环保的替代方案，已被证明能有效灭活害虫并延长储存期，但全球监管差异和检测技术局限性成为推广瓶颈。当前，辐照小麦的检测主要依赖物理方法，但针对不同剂量（尤其是<1 kGy极低剂量）的灵敏度差异缺乏系统研究。

为解决这一问题，来自北马其顿的研究团队在《Radiation Physics and Chemistry》发表研究，首次系统评估了光激励发光（Photostimulated Luminescence, PSL）和热释光（Thermoluminescence, TL）技术对不同辐照剂量（0.2-10 kGy）小麦的检测效能。研究发现：PSL对未辐照小麦和高剂量（≥1 kGy）样本具有可靠检出率，但对0.2 kGy极低剂量完全失效；TL虽能补充低剂量检测，但操作复杂且需矿物分离。这一结论为建立分级检测标准提供了关键依据。

关键技术方法
研究采用北马其顿Pelagonia地区2020年产小麦，通过⁶⁰Co-γ射线辐照（0.2-10 kGy），利用PSL测量光子计数（阈值：700-5000 counts/60s）和TL分析矿物晶格电子陷阱释放的"辉光曲线"（Glow 1/Glow 2比值法）。样本队列包含6组×250 g原粒小麦，直接取自田间以避免加工干扰。

研究结果

1. PSL剂量依赖性
• 0.2 kGy组所有样本信号均<700 counts/60s（阴性阈值），无法与未辐照样本区分
• 0.5 kGy组需多次检测，阳性率需>50%才可判定
• ≥1 kGy组信号均>5000 counts/60s（阳性阈值）

2. TL验证必要性
• 0.2 kGy样本通过TL辉光曲线比值（>0.1）可确认辐照，但需复杂矿物分离
• 高剂量组TL与PSL结果一致，验证TL冗余性

3. 矿物敏感性机制
• PSL信号强度与样本中硅酸盐矿物（石英、长石）含量正相关
• TL辉光曲线300°C峰位与辐照剂量存在剂量-效应关系

结论与意义
该研究首次明确了PSL-TL联用技术在小麦辐照检测中的剂量适用边界：PSL可作为≥0.5 kGy的主检方法，而TL仅需用于0.2 kGy极低剂量验证。这一发现不仅解决了欧盟EN 13751标准在低剂量检测的盲区，更为全球粮食贸易中辐照食品的合规性监管提供了技术支撑。作者团队特别指出，未来需开发自动化矿物分离技术以降低TL的操作门槛，同时建议国际组织将0.2 kGy纳入辐照剂量监管体系。研究通过物理检测技术的精准分级应用，推动了辐照技术在可持续农业中的安全落地。