技術資料

ソフトエレクトロン(EB)を利用した種子殺菌技術

光応用事業部 光応用開発部 EB開発課

1．まえがき

ソフトエレクトロンを用いた殺菌技術が近年注目を集めている。
薬剤を使用せず，安全で確実な殺菌方法として期待されている。
ソフトエレクトロンとは低エネルギーEBのことである。

本稿では，ソフトエレクトロンを利用した種子殺菌技術を紹介する。

2．ソフトエレクトロン殺菌の背景

2.1 ソフトエレクトロンとは

「ソフトエレクトロン」という言葉に聞きなじみのない方も多いと思うが，ここ数年ぐらいの間に広まり，使用され始めている言葉である。
ソフトエレクトロンは，加速電圧が300kV(30万ボルト)以下の低エネルギーのEB(電子線)を指す。
特に殺菌や滅菌を目的とする場合にソフトエレクトロンという言葉が用いられている。
EBは加速電圧で大まかに区分されており，加速電圧が300kV以下の低エネルギーから，1MV(100万ボルト)の高エネルギーあるいはそれ以上のEBもある。
岩崎電気及びグループ会社であるESI(Energy Sciences, Inc.)で製作しているEB装置は低エネルギータイプで，まさにソフトエレクトロンを発生する装置そのものである。
ソフトエレクトロンという言葉は造語であるが，低エネルギーのEBを高エネルギーのそれと区別し，「エネルギーの低いEB」という意味を持っている。

2.2 ソフトエレクトロン(EB)による殺菌

EBは工業的な分野で，樹脂や印刷塗膜の硬化(乾燥)，ポリエチレンなどのプラスチックやタイヤの部材に使用されるゴムの架橋(強度向上)などに多く利用されている。
さらに，EBの持つ殺菌作用を利用して医療用具，容器，包装材料の殺菌においても実績がある。
加工食品原料などの殺菌もこの延長にある技術で，EBあるいはガンマ線を用いて殺菌を行う試みがなされてきた。

EBによる殺菌のメカニズムは，簡単に説明すると以下のようである。

EBが照射されると，

1. 目標とする細菌やカビの細胞に直接作用して，DNAなどの生体分子を破壊し，死滅させる。
2. あるいは細胞内に多く含まれる水分子を電離し，間接的に生体分子に障害を起こさせ，死滅させる。

EBによる殺菌効果は確実で，EBが照射された部位の微生物をほぼ完全に死滅させる，滅菌レベルの処理が可能である。
たとえば殺菌しにくいといわれている細菌Bacillus pumilus(spores)を処理する場合でも，わずか15kGyの照射で滅菌レベルに到達する。
実際のEB照射では，1秒とかからない高速処理が可能である。

2.3 ソフトエレクトロンによる種子殺菌

農業，食品工業の現場では，一般に臭化メチルなどが土壌・苗床や土壌消毒剤や検疫くん蒸剤として使用され，雑草，土壌病害虫，土壌伝染病などに対する消毒，殺菌を行っている。
このようなクリーンな土壌環境で穀物，豆類，野菜などが生産される場合，種子などに付着した微生物が，伝染性の病害の原因となりえる。
さらに低農薬，無農薬の食品生産が求められているという現状からも，種子段階で未然に病害原因の防除を図ることが重要な課題となっている。
種子の消毒・殺菌技術として薬剤を用いない方法が模索されており，その一つの手法としてソフトエレクトロン処理が注目されている。

3．ソフトエレクトロン殺菌の特徴

3.1 他の殺菌方法との比較

穀物，種子類あるいはプラスチックフィルム，包装容器などほとんどの乾燥したものは，表面あるいは表層部のみが微生物で汚染されていると考えてよい。
さまざまな殺菌方法がある中で，ソフトエレクトロンが種子類(穀物，豆類を含む)の殺菌で注目されているのは，種子の表層部だけを殺菌できるという，他にはないユニークな効果のゆえである。

図1にソフトエレクトロンの殺菌効果を模式的にあらわした。
種子に各種エネルギー線が作用する様子を示している。高エネルギーEBやガンマ線などのエネルギー線は，種子の表面を透過し，内部にまで達する，あるいは種子そのものを透過してしまう。
このとき，種子表面あるいは表層部の微生物を死滅させるだけでなく，将来植物の発芽，成長のもととなる種子内の胚にもダメージを与えてしまう。
これでは種子の殺菌ができても意味がない。
紫外線では種子の表面を殺菌することができるが，種皮内部に入り込んでいる微生物を殺菌できない。
ソフトエレクトロンは種子の表層部に存在する微生物だけを殺菌することができる。
ソフトエレクトロンほか，高エネルギーEB，ガンマ線，紫外線，薬剤など他の殺菌方法を表1に比較した。

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