Rola promieni jonizujacych w przechowywaniu żywnosci

Promieniowanie jonizujące jest to krótkofalowe promieniowanie elektromagnetyczne
(promieniowanie rentgenowskie lub gamma) oraz każde promieniowanie składające się z cząstek jonizujących bezpośrednio lub pośrednio. Cząstki jonizujące bezpośrednio są to cząstki naładowane (elektron, proton), mające wystarczającą energię, aby wywołać jonizację atomu przez zderzenie. Cząstki jonizujące pośrednio są to cząstki nie naładowane (neutron, foton), które mogą wyzwolić w ośrodku cząstki jonizujące lub wywołać przemianę jądrową.
Roczny obrót w handlu międzynarodowym napromieniowaną żywnością , głównie przyprawami szacuje się na ok. 450 tys. ton, w Polsce - ok. 250 ton. Ponad 20 krajów stosuje na skalę przemysłową napromieniowanie żywności.
Kraje UE uzgodniły, iż najdalej do 2005 r. zrezygnują ze stosowania tlenku etylenu do wyjaławiania przypraw ze względu na jego kancerogenność.
W Instytucie Chemii i Techniki Jądrowej wybudowano Stację Radiacyjnego Utrwalania Płodów Rolnych we Włochach pod Warszawą. Stacja wyposażona jest w dwa urządzenia radiacyjne. Są to liniowe akceleratory elektronów "Pilot" i "Elektronika".
Akcelerator Pilot o energii elektronów 8-10 MeV (megavolt) i średniej mocy wiązki 1 kW jest urządzeniem o małej mocy i przewidziany jest do prób modelowych z napromienianiem produktów w małej skali.
Akcelerator Elektronika posiada dużą moc. Pozwala uzyskać wiązkę elektronów o energii 10 MeV i o mocy średniej 10 kW. Parametry te pozwalają na prowadzenie procesu w skali komercyjnej. Promieniowanie jonizujące znalazło praktyczne zastosowanie w wielu krajach do utrwalania i higienizacji żywności. W 1976 r. Zespół Ekspertów ds. Napromieniowania Żywności (FAO) zarekomendował metodę radiacyjną do stosowania w praktyce przetwarzania żywności, a w 1980 r. ogłosił tzw. normę ogólną dla napromieniowanej żywności - standard światowy.
W UE produkty utrwalane radiacyjnie są etykietowane.

- W Polsce, podobnie jak w wielu krajach, ze względu na znaczny stopień zanieczyszczenia mikrobiologicznego najczęściej obróbce radiacyjnej poddawane są przyprawy, które przyjeżdżają na nasz rynek z krajów zamorskich.
Na zlecenie przemysłu rolno-spożywczego w stacji pod Warszawą poddaje się działaniu promieniowania elektronowego lubczyk, tymianek, kminek, cząber, seler, paprykę czerwoną i zieloną. By wyjałowić je z bakterii, zapobiec kiełkowaniu i aby wyeliminować starzenie się grzybów.
W Danii, Finlandii i Norwegii napromieniowywane są nie tylko przyprawy, ale też zioła i suszone owoce (które są często zanieczyszczone drobnoustrojami).
W krajach przodujących pod względem napromieniowania żywności na skalę przemysłową - w Holandii, Belgii, Francji, Izraelu, USA, Kanadzie, Japonii, ostatnio w Chinach - działaniu promieniowania poddawane są warzywa, owoce, dania mrożone, przyprawy i masy jajeczne.
Lista produktów, które mogą być poddane radiacji, obejmuje 40 pozycji i stale się powiększa. Należą do nich ponadto drób, krewetki i niektóre "owoce morza", ryby, truskawki, owoce jagodowe, a także ziarno kakaowe, ryż i pszenica.
Nie we wszystkich krajach wolno napromieniać wszystkie te produkty. Najmniej wątpliwości co do napromieniania budzą zioła i przyprawy.
Zagrożenie skutkami promieniowania zależy od wartości dawki pochłoniętej. Miarą dawki pochłoniętej przez materię jest energia pochłonięta przez tę materię w procesie napromieniowania, w przeliczeniu na jednostkę masy. Jednostką dawki pochłoniętej jest Grej [Gy] (ilość promieniowania, która przekazuje jednemu kilogramowi materii energię 1 J ; 1 Gy=1J/1kg .
Na podstawie badań okazało się, że żywność utrwalana radiacyjnie nie jest toksyczna ani też radioaktywna, jednak podobnie jak i inne procesy utrwalające radiacja powoduje pewne zmiany chemiczne w żywności. Ich rodzaj i zasięg zależą od chemicznego składu produktu, dawki promieniowania, temperatury oraz dostępu światła i tlenu podczas napromieniania. Pod wpływem promieniowania jonizującego tworzą się między innymi wolne rodniki i zmniejsza się o 20-60% zawartość witamin A, B1,C i E. Trzeba jednak pamiętać, że podobne zmiany zachodzą w żywności pod wpływem termicznej obróbki lub długotrwałego jej przechowywania.

Zakres dawek dla różnych zastosowań napromieniowania produktów rolno – spożywczych

Cel napromieniowania Dawka (Gy) Produkty
1. Hamowanie kiełkowania 0,05 – 0,15 Ziemniaki, cebula, czosnek
2. Zwalczanie szkodników i pasożytów (dezynsekcja) 0,15 – 0,50 Ziarno zbożowe, warzywa strączkowe, suszone owoce
3. Opóźnienie procesów fizjologicznych (np. dojrzewania) 0,50 – 1,0 Świeże warzywa i owoce
4. Przedłużenie okresu przechowywania 1,0 – 3,0 Świeże ryby, truskawki, pieczarki, itd.
5. Inaktywacja mikroorganizmów patogennych i powodujących psucie się żywności 1,0 – 7,0 Świeże i mrożone produkty morskie, świeży lub mrożony drób, mięso, pasze dla drobiu, itd
6. Obniżenie zawartości mikroorganizmów (wyjaławianie) 2,0 – 10,0 Przyprawy i zioła, preparaty białkowe i enzymatyczne, żelatyna, kazeina, glukoza, plazma krwi, guma arabska



Poza tym utrwalana radiacyjnie żywność może być napromieniana w trwałym opakowaniu, co skutecznie zapobiega jej wtórnemu skażeniu. Zastosowanie odpowiednich opakowań pozwala napromieniać żywność w różnych warunkach, między innymi w atmosferze beztlenowej, w próżni i niskiej temperaturze. Dobierając odpowiednio warunki w jakich dokonuje się proces napromieniania można np. zmniejszyć straty witaminn lub uniknąć niekorzystnych zmian smakowych w produktach o dużej zawartości tłuszczów. Do napromieniania żywności wykorzystuje się promieniowanie g, przyspieszone elektrony, a niekiedy promieniowanie X.
Najkrócej rzecz ujmując promieniowanie jest to wysyłanie i przekazywanie energii na odległość. Promieniowanie dzieli się na dwie zasadnicze grupy: jonizujące oraz niejonizujące. Do tej ostatniej możemy zaliczyć promieniowanie radiowe, mikrofalowe, podczerwone, a także światło widzialne. Promieniowanie jonizujące natomiast powstaje gdy od niestabilnego atomu odłączają się niektóre nukleony przy jednoczesnym wydzieleniu się energii. Nie każdy jednak pierwiastek jest zdolny do takiego rozpadu. Taką cechę posiadają jedynie izotopy, o nieodpowiedniej liczbie neutronów w jądrze.
Jednostki fizyczne charakteryzujące promieniowanie.
Jedną z cech substancji promieniotwórczej jest jej intensywność promieniowania zwana aktywnością promieniotwórczą. Aktywność materiału promieniotwórczego jest równa co do wartości liczbie jąder atomowych, które ulegają rozpadowi w czasie 1 sekundy. Jednostką aktywności jest bekerel [Bq]. (Wcześniej używaną jednostką był kiur Ci. Określano jego wartość przyjmując za wzorzec aktywność 1g radu, co odpowiada 3,7 * 1010 rozpadów promieniotwórczych w ciągu sekundy). Przykłady: 1 litr mleka- ok. 60 Bq, 1 gram radu-37 mld Bq, pięcioletnie dziecko-ok. 600 Bq, dorosły człowiek o wadze 70 kg-ok. 10 tys. Bq, 1 tona skały granitowej-ok. 7 mln Bq, 1 litr wody morskiej-ok. 12 Bq.
Zagrożenie skutkami promieniowania zależy od wartości dawki pochłoniętej. Miarą dawki pochłoniętej przez materię jest energia pochłonięta przez tę materię w procesie napromieniowania, w przeliczeniu na jednostkę masy. Jednostką dawki pochłoniętej jest Grej [Gy] (ilość promieniowania, która przekazuje jednemu kilogramowi materii energię 1 J ; 1 Gy=1J/1kg . Wcześniej używaną jednostką był rad rd. Odpowiada on 100 ergom (10-5 J) energii pochłoniętej przez 1g substancji ).
Biologiczne działanie promieniowania zależy nie tylko od energii pochłoniętej przez każdy kilogram ciała, ale też od rodzaju promieniowania (np. 1 Gy promieniowania a jest 20 razy bardziej niebezpieczny niż 1 Gy promieniowania b lub g). Dlatego też wprowadzono dawkę równoważną. Jej jednostką jest sievert [Sv]. W przypadku promieniowania b, g, X (rentgenowskiego) współczynnik do przeliczeń jest równy jedności. Czyli 1 Gy odpowiada praktycznie 1 Sv. W przypadku promieniowania a czy neutronowego współczynnik jest wyższy i wynosi 10 a nawet 25. Czyli w tym przypadku odpowiednikiem 1 Sv jest już 1/20 Gy.

Autor: Tomasz Przepióra ([email protected])