长期昆虫监测和设施级风险评估，以支持果汁制造厂中的综合害虫管理

《Applied Food Research》：Long-term insect surveillance and facility-level risk assessment to support integrated pest management in a fruit juice manufacturing facility

　　摘要：长期昆虫监测是食品制造设施中工业害虫管理的关键组成部分。本研究评估了2023年1月至2025年6月在泰国帕图姆塔尼一家果汁工厂实施的综合害虫管理（IPM）计划的有效性。整个工厂每周使用28个昆虫光诱捕器和粘性板进行监测，捕获数据按月汇总。为了减少季节性变化的干扰，通过同期半年对比来分析时间趋势。双翅目昆虫（尤其是果蝇）占主导地位（85.7%），其次是半翅目（包括前同翅目）（7.9%）、膜翅目（1.7%）和鞘翅目（1.3%）。其他昆虫的出现频率非常低，占总捕获量的不到1%。使用同期半年对比的时间分析显示，捕获量分别减少了19.1%、28.0%和12.6%，并在2025年趋于稳定；2023年11月由于采取了雾化、光照管理和门控等纠正措施，捕获量出现了显著下降。该研究的响应遵循了逐步的IPM框架，仅在必要时加强控制措施。空间分析显示，2号楼和员工食堂的捕获量高于1号楼。风险分类结果显示，大多数陷阱下的昆虫数量仍在可接受范围内，而2号楼的10号、18号和19号陷阱持续处于3级风险。这些结果表明，在实施的IPM计划下，连续监测期间的昆虫捕获量逐渐减少，随后稳定在较低水平。该研究提供了长期数据集和实用框架，用于设施级别的昆虫风险评估，支持工业环境中的基于证据的害虫管理。

1. 引言
食品安全和质量标准（如HACCP、GMP和ISO）已成为确保食品安全、完整性和全球竞争力的不可或缺的框架。对于泰国这个主要加工食品出口国来说，遵守这些标准对于保护消费者安全和食品行业的经济效益至关重要。2023年，泰国的加工食品出口额约为265亿美元，占该国农业出口总额的一半以上，凸显了其在国家经济发展中的重要作用（美国农业部，2024年）。在大规模食品加工系统中，昆虫污染是一个持续存在的操作风险，可能破坏产品完整性和合规性。这些标准支撑了消费者信心，促进了进入高价值国际市场的机会，并维护了泰国食品产品的全球声誉。先前的食品安全管理研究表明，HACCP等系统的有效性在很大程度上依赖于生产过程中的持续监测、记录和验证（Ackah等人，2018年；Jubayer等人，2022年）。在此背景下，害虫监测是保持卫生生产条件的关键控制活动。验证研究还强调，识别关键控制点和建立预防措施对于维持一致的产品质量和确保符合国际标准至关重要。尽管取得了一定进展，但违反卫生标准（特别是昆虫污染）仍然是一个反复出现的挑战。食品制造设施中的昆虫侵扰可能导致产品直接损失、违规以及出口被拒。操作报告显示，与害虫相关的事故会干扰生产连续性，增加合规风险，并产生巨大的纠正成本（Bharathi等人，2017年；Centre for Economics & Business Research & Rentokil Initial plc.，2015年；Ollinger & Houser，2020年；Weaver等人，2017年）。在泰国，由于昆虫污染偶尔会导致水果加工产品被拒收，这突显了有效、可持续的害虫管理系统的迫切需求。最新研究表明，卫生实践、人员培训和记录方面的缺陷会显著增加食品加工环境中微生物和物理污染的可能性（Gebru等人，2024年）。这些发现强调了将害虫和环境监测整合到更广泛的食品安全和质量计划中的重要性，以防止交叉污染并加强预防控制系统。传统上，食品工厂的害虫控制主要依赖化学农药，虽然能够立即抑制害虫，但可能会带来监管、环境和职业健康方面的问题（Laohaudomchok等人，2021年）。这种依赖使得遵守严格的食品安全要求变得更加复杂，加工企业面临越来越大的压力，需要依赖专业的害虫控制公司（PCOs）进行常规干预。PCOs通常使用一系列传统的害虫控制方法（如杀虫剂喷洒、熏蒸、诱饵投放和机械诱捕）来抑制害虫侵扰。尽管这些策略可以暂时减少害虫数量，但常常因未能解决根本原因和提供有限的长期预防效果而受到批评（Deguine等人，2021年）。相比之下，综合害虫管理（IPM）强调预防措施、系统监测、精确记录和符合国际安全标准的针对性干预。在工业食品设施中，IPM框架优先考虑持续监控和基于风险的决策，以维持卫生的生产环境。IPM旨在通过整合生态理解、行动阈值和决策框架来最小化化学农药的使用，并确保长期可持续性（Deguine等人，2021年；美国环境保护署，2024年）。基于先前研究强调监测、验证和纠正措施反馈在食品安全管理中的作用（Ackah等人，2018年；Jubayer等人，2022年），本研究将这些原则应用于食品加工环境中的昆虫风险管理。尽管食品制造设施中普遍进行常规昆虫监测，但将长期监测数据集与设施级别风险评估和基于阈值的IPM决策支持相结合的研究仍然有限。本研究通过结合30个月的监测数据、空间风险分类和可操作的阈值解释，为工业害虫管理提供了实用的基于证据的框架。本研究以一家果汁制造设施的IPM实施案例为例，重点关注三个关键要素：监测、记录和风险评估。通过整合这些组成部分，该研究评估了系统监测和记录如何支持工业IPM计划中的操作性害虫抑制和决策制定，同时有助于符合ISO、HACCP和GMP等食品安全标准。

2. 材料与方法
2.1. 研究地点
研究在泰国帕图姆塔尼省Thanyaburi区的一家果汁制造设施进行。该工厂包括两栋生产楼（1号楼和2号楼），内有原材料储存室、混合室、超高温灭菌（UHT）灌装室、卸垛和堆垛区以及办公室，还有独立的员工食堂。1号楼和2号楼以及员工食堂共安装了28个昆虫光诱捕器（ILTs）。此外，根据历史监测记录和操作风险评估，在选定的高风险区域（如UHT灌装室和混合室）额外放置了粘性板陷阱，以提高监测灵敏度。图1展示了昆虫光诱捕器的布局和风险区（高、中、低）的分类。该示意图涵盖了1号楼、2号楼和员工食堂，总共安装了28个ILTs和补充的粘性板。

2.2. 害虫监测与IPM实施
2.2.1. 诱捕器设计与放置
诱捕器的放置遵循GMP/HACCP规定的卫生分区原则，单元位于距地面约1.5-2.0米的高度，并根据房间大小和卫生分区要求进行分布。在选定的高风险加工区域额外部署了监测单元以增强监测灵敏度。

2.2.2. 监测周期
监测从2023年1月持续到2025年6月。每周收集ILTs和粘性板捕获的昆虫，必要时进行更换。样本从诱捕器中取出、计数后送往实验室进行鉴定。

2.2.3. 害虫鉴定
捕获的昆虫在立体显微镜下鉴定到目级别（如双翅目、鞘翅目、鳞翅目、蜚蠊目、膜翅目）。对于关键害虫（如果蝇（Drosophilidae）、家蝇（Muscidae）和蟑螂（Blattellidae），尽可能进行进一步鉴定到科或物种级别。为确保准确性，10%的样本由第二位受过培训的昆虫学家重新核对。

2.3. 综合害虫管理（IPM）框架
害虫管理计划根据适用于食品制造设施的IPM框架进行构建。五个主要步骤包括预防与排除、监测与识别、评估与阈值、控制措施和评估与记录。每个步骤都有系统的文档记录以支持审计合规性。表1总结了IPM实施和数据/文档管理的情况。在整个监测期间一直采用这种逐步的IPM框架，而具体纠正措施的强度根据监测结果和风险阈值进行调整。

表1. 食品制造设施中的IPM实施框架和数据管理
**实施（方法）**
**数据与文档管理**
1. 预防与排除
• 在门和窗户安装防虫屏风和空气帘
• 密封结构缝隙、裂缝和管道进出口
• 合理管理废弃物和食物残渣
• 增加高风险区域（如食堂、原材料储存区）的清洁频率
• 卫生检查清单
• 密封/维修维护日志
• 标准操作程序（SOP）：清洁与卫生计划

2. 监测与识别
• 使用紫外线光诱捕器和粘性板进行每周害虫监测
• 在生产线、混合区和食堂战略性放置诱捕器
• 将捕获的昆虫鉴定到目/科级别
• 每周和每月汇总报告
• 带照片的监测日志
• 每周和每月计数数据库
• 趋势分析报告（图表摘要）

3. 评估与阈值
• 将监测结果与行业标准（HACCP、GMP阈值）进行比较
• 识别害虫数量超过阈值的热点区域
• 为特定区域制定纠正措施
• 记录比较计数与行动阈值
• 纠正措施请求（CAR）文档
• 风险评估报告供管理层审查

4. 控制措施
• 物理方法：紫外线光诱捕器、粘性板
• 卫生改进：减少食物残渣和积水
• 员工接受卫生和害虫预防培训
• 仅在超过阈值且符合GMP/HACCP要求时使用局部化学处理（诱饵投放或定点喷洒）
• 诱捕器使用和化学品应用的SOP
• 员工参与培训记录

5. 评估与记录
• 每周、每月和每年记录监测和控制措施
• 通过比较行动前后的害虫数量来评估效果
• 向管理层提交年度害虫管理报告
• 使用数据进行内部和外部审计（HACCP、ISO、BRCGS）
• 每月汇总和年度报告
• 仪表盘/图表显示害虫趋势
• 审计合规性的管理审核记录

2.4. 数据分析
数据分析侧重于昆虫数量的时间和空间趋势，以及基于空间诱捕器分类和阈值水平的设施级别风险评估。进行了年度和半年对比（2023年、2024年及2025年1-6月），以评估害虫数量的变化。采用同期半年对比来最小化季节性影响，未应用统计测试，因为目的是评估监测趋势而非推断性比较。

3. 结果与讨论
2023年1月至2025年6月捕获的昆虫种类分布见图2和图3。在整个研究期间，双翅目昆虫（尤其是果蝇）占捕获量的最大比例，而家蝇的数量较低。其他类群（包括膜翅目、半翅目、鞘翅目、鳞翅目和蜚蠊目）的数量远低于果蝇（图2）。2023年11月昆虫总数达到峰值，之后持续下降。2023年11月峰值之后，通过逐步的IPM响应加强了纠正措施。初步措施集中在物理检查和结构评估上，发现损坏的开口和不完全关闭的门是飞虫的主要入口点。立即采取的纠正措施包括密封结构缝隙和加强正确的关门实践。随后使用了一次针对性的室外化学处理作为补充措施，之后昆虫数量恢复到可接受水平，不再需要进一步化学处理。2024年的月度总数低于2023年，2025年上半年的数量也低于基线年份。空间分析（图3）显示，2号楼和员工食堂的昆虫捕获量始终高于1号楼。尽管存在这些差异，但从2023年到2025年中期，所有监测区域都显示出下降趋势。这一总体上的时间趋势进一步得到了图3中总月捕获量的线性趋势线的支持（y = ?517.45x + 38,551，R2 = 0.2504），表明在监测期间平均每月减少了大约517只昆虫。下载：下载高分辨率图像（530KB）下载：下载全尺寸图像

图2. 2023年1月至2025年6月期间不同昆虫目之间的相对比例及月总数。下载：下载高分辨率图像（490KB）下载：下载全尺寸图像

图3. 2023年1月至2025年6月期间果汁制造设施内1号楼、2号楼及员工食堂的月捕获昆虫数量。

图3中线性趋势线的负斜率进一步支持了整个设施内昆虫压力总体下降的解释。虽然R2值（0.2504）表明时间进程解释了观察到的变化的大约25%，但剩余的变化可能反映了季节性波动、卫生干预措施以及生产环境中的操作因素。昆虫捕获量的持续减少（图2、图3）与实施的综合害虫管理（IPM）框架下的操作效果一致，结合了系统性的监测。双翅目昆虫，特别是果蝇，在整个研究期间占主导地位，这与它们偏好潮湿残余物（如生物膜和常见的含糖基质）有关（Deutscher等人，2019年）。2023年11月的急剧峰值可能是季节性压力造成的，而非管理失误，因为没有检测到卫生问题的发生。采取的纠正措施——包括加强检查、针对具体来源的治理以及在必要时使用最少的化学物质——在12月显著减少了昆虫数量，并在此后持续下降。

2023年1月至2025年6月期间捕获的昆虫数量和百分比总结在表2中。研究期间共记录了915,834只昆虫。双翅目昆虫，尤其是果蝇，占捕获总数的85.7%，其次是半翅目（包括前同翅目）（7.9%）、膜翅目（1.7%）和鞘翅目（1.3%）。其他类群，包括鳞翅目、等翅目、蜻蜓目、蜉蝣目和蜚蠊目，合计占比不到1%。使用相同时期的半年比较进行的时序分析显示，数量分别减少了19.1%（2023年第一季度至2024年第一季度）、28.0%（2023年第二季度至2024年第二季度）和12.6%（2024年第一季度至2025年第一季度）（图4）。总体而言，这些结果表明昆虫捕获量在连续时间段内逐渐减少，并在最后监测期间稳定在相对较低的水平。

表2. 2023年1月至2025年6月期间果汁制造设施中按目分类捕获的昆虫数量和百分比

图4. 2023年1月至2025年6月期间果汁制造设施内半年时间段内总昆虫捕获量的时间趋势。

果蝇（双翅目）占捕获昆虫总数的85.7%，表明它们是需要重点监测的主要昆虫类群，而其他类群（如半翅目（包括前同翅目）（7.9%）和膜翅目（1.7%）的数量要少得多。通过半年间隔进行的时间分析（图4）揭示了明显的同期下降趋势（?19.1%、?28.0%、?12.6%），这使得能够及时发现高峰值（例如2023年11月的爆发），并采取相应的纠正措施，这些在年度汇总数据中可能被掩盖。这些发现强调了在害虫监测中同时考虑物种组成和时间分辨率的重要性，这与先前强调食品设施中时空监测的研究结果一致（Arthur & Campbell, 2008; Boina & Subramanyam, 2012; Campbell et al., 2002）。

如图5所示，1号楼、2号楼和员工食堂中的大多数昆虫监测陷阱被归类为可接受范围内（1级至2级），而持续处于3级的陷阱主要集中在2号楼生产区的UHT灌装线和混合区域附近的10号、18号和19号陷阱。相比之下，1号楼和员工食堂的陷阱始终呈现较低的风险水平，反映了更稳定的卫生条件。从时间上看，3级陷阱数量在2023年第二季度达到峰值，2024年第二季度大幅减少，2025年第一季度进一步下降，表明整个设施内昆虫捕获量呈现出持续下降的趋势。1级至3级分类的阈值是根据基线监测记录和内部GMP/HACCP标准制定的操作标准（King, 2019）。

图5. 2023年1月至2025年6月期间果汁制造设施内昆虫监测点的空间风险分布，基于风险区域分类。1号楼：1号至8号陷阱；2号楼和员工食堂：9号至28号陷阱。

这种高风险分类的空间集中与文献中关于含糖加工环境中昆虫聚集的现象一致（Arthur & Campbell, 2008; Campbell et al., 2002）。相比之下，1号楼和食堂的风险始终较低。从2023年第二季度到2025年第一季度高风险事件的减少表明，局部纠正措施和持续监测有助于降低害虫压力，这与先前关于食品设施中有针对性卫生策略的报告一致（Arthur & Campbell, 2008）。

总体而言，时间趋势、物种优势以及空间风险模式的综合证据支持了综合害虫管理（IPM）计划在工业食品环境中的实际应用价值。通过整合系统监测、有针对性的纠正措施和时空分析，本研究展示了如何应用IPM框架来减轻害虫风险，同时符合国际食品安全标准（如HACCP和GMP）（Arthur & Campbell, 2008; Boina & Subramanyam, 2012; Campbell et al., 2002）。这些发现强调了在企业HACCP验证计划中纳入结构化IPM监测作为预防控制策略的潜在价值。

4. 结论

本研究记录了2023年1月至2025年6月期间果汁制造设施中IPM的应用情况。监测显示果蝇（双翅目）占捕获总数的85.7%，而其他类群的数量要少得多。昆虫数量在半年间隔内持续减少，采取纠正措施后明显下降。空间评估确定2号楼和员工食堂为高风险区域，而1号楼和储存区则保持在可接受范围内。这些发现表明，IPM的实施与较低的昆虫捕获量、改善的空间风险控制以及加强的基于证据的科学害虫管理相关。这些发现表明，将长期昆虫监测与设施级风险评估相结合，为食品制造设施提供了一个实用的IPM决策支持框架。尽管这些发现来自单一的工业案例研究，但该框架为未来多设施验证和整合环境变量以增强预测性IPM决策支持提供了坚实的基础。

**资金**

本研究未获得外部资助。

**披露**

作者承认使用了ChatGPT（OpenAI, USA）来改进英文表达。所有科学内容，包括研究设计、数据分析和结论，均为作者的原创工作，并由作者单独负责。

**数据可用性**

支持本研究发现的数据可向Corresponding Author索取。

**伦理声明**

本研究未涉及人类参与者或活体脊椎动物。研究在工业食品设施中进行，重点是作为常规害虫管理操作的一部分的环境昆虫监测。没有进行任何涉及人类或动物的实验程序，因此不需要伦理批准。

**作者贡献声明**

Chaiamon Chantarapitak：写作——审阅与编辑、验证、资源、方法论、调查、正式分析、数据管理、概念化。
Jarongsak Pumnuan：写作——初始草稿、可视化、验证、资源、方法论、调查、正式分析、数据管理、概念化。
Chaiwat Chanpitak：写作——审阅与编辑、验证、资源、方法论、调查、正式分析、数据管理。
Somsak Kramchote：写作——审阅与编辑、验证、正式分析。