UNIVERSITATEA DE STIINTE AGRONOMICE SI MEDICINA VETERINARA BUCURESTI

FACULTATEA DE ZOOTEHNIEMASTER I:

BIOSECURITATEA PRODUSELOR ALIMENTARE

SANATATE PUBLICA SI SIGURANTA ALIMENTARA

GRUPA 5:Ciortan Elena Ramona

Fintoiu Alina MariaOpincaru Maria Georgiana

Paun Daniel DumitruPana Catalin

1

PROCESAREA PRODUSELOR ALIMENTARE PRIN RADIAŢII IONIZANTE

1. Introducere

Dintre factorii fizici, radiatiile ionizante reprezintã cea mai mare importantã sursa de poluare a ali-mentelor de origine animala . Omul a fost expus întotdeauna acţiunii radiaţiilor ionizante provenind din di-verse surse naturale. Una din caracteristicile distincte ale iradierii naturale este aceea că implică întreaga populaţie a globului şi a fost suportată de aceasta într-un ritm relative constant de-a lungul unei perioade îndelungate de timp. Gradul de expunere la fondul natural de radiaţii diferă în funcţie de poziţia geografică şi poate varia chiar local, de exemplu în interiorul aceleiaşi clădiri ( Brodsky, 1982).

Unele alimente sunt supuse iradierii, pentru a se menţine mai mult timp proaspete. Iradierea alimentelor înseamnă tratarea lor cu radiaţii ionizate şi este o metodă veche de conservare a unor alimente. S-a experimentat iniţial pe legume şi fructe, apoi metoda s-a extins şi la alte produse, cum sunt condimentele, carnea, făina, cafeaua, etc. În unele ţări, pentru ca oamenii să ştie ce cumpără, pe alimentele supuse iradierii se aplică un marcaj prin care se spune acest lucru. La noi în ţară, deşi acest lucru este prevăzut de legislaţia în vigoare, rareori se aplică. În mod normal, pe alimentele în cauză ar trebui să fie inscripţionate "iradiat" sau "tratat cu radiaţii ionizante". Dacă se face corect, respectând proporţiile, iradierea nu dăunează calităţilor nutritive ale alimentelor. Nu de puţine ori, însă, auzim că oamenii se plâng cum că unele mâncăruri de la fast food nu prea ţin de foame. La fel se întîmplă şi cu unele alimente din magazine. Arată bine, dar lumea se plânge că sunt fără gust şi nu se satură cu ele.

Folosirea radiaţiilor ionizante pentru conservarea produselor alimentare a fost sugerată pentru prima oară în 1916 şi a fost patentată în Statele Unite în 1921 şi în Franta în 1930. Totuşi, metoda nu a fost folosită imediat la scară comercială, datorită imposibilităţii de a obţine cantităţile necesare de radiaţie ionizantă la costuri rezonabile. Din anii 50, iradierea produselor alimentare a constituit un subiect de interes ştiinţific, politic şi public şi a fost aplicată unui domeniu larg de produse alimentare, incluzând peşte, moluşte, pui, fructe de mare, cereale, fructe şi legume, nuci şi condimente. În 1981, au fost adoptate principalele documente privind iradierea alimentelor şi includerea acestui procedeu în Codex Alimentarius. Comitetul de experiţi convocat de Organizaţia Mondială a Sănătăţii (WHO) a concluzionat că orice aliment iradiat cu o doză medie de cel mult 10 kGy este sănătos pentru consum şi prin urmare poate fi aprobat fără testări suplimentare. Cercetările din ultimii 40 de ani au arătat că iradierea poate fi folosită pentru: distrugerea insectelor şi paraziţilor din cereale, păstăi uscate, fructe şi legume uscate, carne şi fructe de mare, inhibarea încolţirii la recolte cum ar fi cartofii şi ceapa, întârzierea maturării fructelor şi legumelor proaspete, scăderea numărului de microorganisme din alimente. Scopurile acestei procesări sunt prelungirea duratei de păstrare şi comercializare a alimentelor şi asigurarea unei calităţi microbiologice

2

corespunzătoare (asigurarea securităţii alimentare). Există însă rezerve în legătură cu acest procedeu, care nu distruge numai organismele nedorite, dar afectează şi alimentul în sine, concomitent cu distrugerea mecanismelor interne de reparare. Alte dezavantaje ale metodei includ modificările chimice ale alimentului, pierderile de vitamine şi imposibilitatea eliminării toxinelor bacterine, chiar dacă organismul care le-a produs a fost inactivat.

2. Conservarea fructelor şi legumelor prin ionizare

Pieţele din România sunt invadate de ani buni de tot felul de legume şi fructe din import care par, mai curând, decupate din cărţile cu poveşti.

Ardei graşi imenşi, viu coloraţi, căpşuni uriaşe, mere gigant şi struguri ale căror boabe cât o prună te fac să-ţi lase gura apă se îngrămădesc pe tarabe la preţuri pe măsură. Proaspete săptămâni în şir, toate aceste trufandale, multe dintre ele modificate genetic, sunt expuse şi la radiaţii ionizante pentru a-şi păstra prospeţimea cât mai multă vreme. În România, 99% din fructele importate sunt iradiate.

Procesul de conservare cu radiaţii ionizante distruge vitaminele, mineralele şi văduveşte hrana de gust sau miros. Metoda are beneficiul că vegetalele rămân „proaspete" timp îndelungat.

Alimentele iradiate sau ionizate nu trebuie confundate cu alimentele contaminate. Hrana contaminată presupune prezenţa nedorită a unor particule radioactive, pe când legumele sau fructele iradiate sunt supuse deliberat unui tratament destul de periculos cu raze ionizante pentru a fi conservate. Acest tratament presupune expunerea alimentului la un flux de raze ionizante ce pot fi generate de o sursă radioactivă. Efectele obţinute sunt, pe lângă degradarea produsului, distrugerea microorganismelor şi a insectelor care se strecoară în fructe ori în cereale sau eliminarea paraziţilor de tot felul.

Primele alimente supuse iradierii au fost fructele şi legumele. Americanii au observat, cu aproape 80 de ani în urmă că, în urma expunerii la radiaţii ionizante, fructele şi legumele îşi păstrează prospeţimea

3

timp îndelungat, iar insectele şi microorganismele ce se dezvoltă în mod natural în ele sunt distruse. Deşi au apărut proteste din partea multor cercetători care au încercat, şi la vremea aceea, să tragă un semnal de alarmă în legătură cu eventualele consecinţe nocive asupra sănătăţii, Administraţia alimentelor şi medicamentelor din SUA a aprobat, în 1963, iradierea alimentelor ca mijloc de conservare.

Ionizarea alimentelor este dăunătoare sănătăţii

Unii dintre specialişti susţin că alimentele iradiate nu sunt periculoase, alţii sunt însă de altă părere. Alimentele pot fi iradiate cu raze gama sau cu raze X. Tehnologia prin iradiere cu raze gama foloseşte substanţe radioactive, 60Co sau 137Cs. Un raport dat publicităţii de către o organizaţie ecologistă internaţională, care se opune iradierii alimentelor, precizează că studiile efectuate pe termen scurt pe copiii din India, hrăniţi o perioadă cu alimente iradiate, au indicat distrugeri ale cromozomilor acestora. Testele au fost făcute şi pe un eşantion de câini care au mâncat, un timp, numai carne de vită iradiată. Veterinarii au constatat, în urma examenelor clinice, că toţi câinii care primiseră carne iradiată, în perioada experimentelor ştiinţifice, aveau splina mărită. Cancerul, bolile de rinichi, imunotoxicitatea nu sunt decât unele dintre bolile deosebit de grave care pot fi declanşate în urma consumului de alimente tratate cu raze ionizante, mai susţin cercetătorii.

Ionizarea este preferată chimizării

În România există un act normativ, emis în anul 2001, care reglementează producţia, importul şi comercializarea alimentelor şi a ingredientelor alimentare tratate cu radiaţii ionizante. Acest act normativ obligă Ministerul Sănătăţii să emită şi să actualizeze lista produselor alimentare ce pot fi iradiate şi dozajul de iradiere, în conformitate cu o listă similară care este valabilă în Comunitatea Europeană.

Românii, însă, preferă tratarea alimentelor pe cale chimică, iar mulţi dintre producători, din dorinţa de a vinde cât mai repede şi cât mai mult, nu respectă timpul de pauză (perioada în care fructele şi legumele sunt tratate chimic).  Alimentele ar trebui puse în vânzare abia după 18-21 de zile din momentul în care sunt tratate chimic, dar nimeni nu poate controla cu stricteţe dacă, într-adevăr, producătorul îndeplineşte sau nu această cerinţă. Din acest punct de vedere, specialiştii susţin că iradierea alimentelor este mai indicată decât tratamentul chimic făcut necorespunzător.

Folosirea acestui procedeu de conservare a alimentelor face înconjurul lumii şi asistăm, în prezent, la o adevărată explozie a numărului de instalaţii de iradiere a alimentelor în numeroase state.

China, care, în 2003, avea şapte instalaţii de iradiere a hranei, a ajuns la 50 în 2006, iar India şi-a propus, până în 2012, să construiască 25 de instalaţii în plus faţă de cele existente pe teritoriul său. Mexicul nu se lasă mai prejos şi promite să aibă cea mai mare instalaţie de iradiere a alimentelor din lume.

În condiţiile în care tehnologiile de conservare a alimentelor cu ajutorul razelor ionizante se dezvoltă vertiginos, comercianţii nu au decât de câştigat, iar teama producătorilor de a rămâne cu marfa nevândută nu se mai justifică.

Dar medicii şi cercetătorii se întreabă totuşi care ar putea fi efectele nocive ale hranei conservate astfel, pe o perioadă îndelungată asupra organismului uman. Riscurile pe care le prezintă alimentele iradiate nu au fost încă identificate cu precizie, iar rarele studii pe această temă au fost deseori discreditate.

Organizaţiile ecologiste şi numeroşi oameni de ştiinţă susţin însă că pericolul nu este de ignorat, căci consecinţele asupra sănătăţii consumatorilor, deşi nu sunt vizibile imediat, ar putea, pe termen lung, să se dovedească dezastruoase.

4

Pericolele centralelor de iradiere sunt evidente

Conservarea alimentelor cu ajutorul razelor ionizante favorizează delocalizarea producţiilor agricole şi pune în pericol economiile locale şi mediul. Culturile agricole se realizează în condiţii îndoielnice, pentru a grăbi câştigul, iar transportul pe rute foarte mari generează un consum deloc neglijabil de carburanţi.

Centralele de iradiere sunt, la rândul lor, periculoase, deoarece utilizează substanţe radioactive, iar numărul lor a crescut foarte mult în ultimii ani.

Populaţia care se află în preajma acestor uzine de tratare a alimentelor cu raze ionizante nu este avertizată asupra riscului pe care-l reprezintă scurgerea accidentală a substanţelor radioactive sau asupra pericolelor ce ar putea apărea în caz de incendiu. Cât despre alimentele iradiate, acestea îşi pot schimba gustul, mirosul ori consistenţa, iar specialiştii susţin că, în timpul acestui proces de conservare, prin iradiere, sunt distruse multe vitamine, minerale, cât şi bacteriile care contribuie la păstrarea prospeţimii naturale a hranei

3. Regimul radiaţiilor ionizante

Radiaţiile ionizante sunt, prin definiţie, acele radiaţii (electromagnetice sau corpusculare) care au suficientă energie pentru a ioniza atomii (moleculele) substanţei cu care interacţionează.

Pentru a o putea înţelege, este util să înţelegem structura atomului. Un atom se compune dintr-un nucleu (încărcat pozitiv) în jurul căruia orbitează electroni (încărcaţi negativ).

În mod normal, numărul sarcinilor pozitive din nucleu (protonii) este egal cu numărul electronilor din jurul nucleului. Atomul este neutru din punct de vedere electric.

Dacă un electron este expulzat de pe orbita atomului, rezultă un electron negativ liber şi un ion încărcat pozitiv. Radiaţia ionizantă este radiaţia care are suficientă energie pentru ca în urma interacţiei sale cu un atom să poată expulza un electron de pe orbita atomului, formând ioni; de aici şi numele său.

5

4. Protejarea radioactivă a produselor alimentare şi a naturii împotriva radiaţiilor

Radiaţia poate fi definită ca fiind o emisie de propagarea de energie prin spaţiu sau pe un suport material. Cele mai periculoase radiaţii asupra alimentelor sunt cele electromagnetice.Spectrului electromagnetic este prezentat în Figură.

Spectrul electromagnetic

Radiaţiile se clasifică în funcţie de lungimea de undă, în radiaţii cu lungimi de undă mai scurte, acestea fiind cele mai dăunătoare pentru microorganisme.

6

Spectrul radiaţiilor electromagnetice este împărţit după criteriul lungimii de undă în câteva domenii, de la frecvenţele joase spre cele înalte:

radiaţii (unde) radio microunde radiaţii hertziene, radiaţii infraroşii, radiaţii luminoase, radiaţii ultraviolete, radiaţii X (Röntgen), radiaţii "γ"

Toate aceste tipuri de radiaţii au caracteristici diferite. În primul rând capacitatea lor de penetrare variază. Particulele alfa pot fi stopate cu ajutorul unei foi de hârtie sau a câtorva milimetri de aer, în timp ce pentru o radiaţie gama este necesar un perete gros de beton, o anumită zonă de apă sau un alt material care poate fi folosit ca protecţie împotriva acestei radiaţii.

Radiatii (unde) radio. Domeniul de frecvenţă a acestor unde este cuprins între zeci de hertzi până

la un gigahertz (1GHz= 109Hz), adică au lungimea de undă cuprinsă între câţiva km până la 30 cm. Se utilizează în special în transmisiile radio şi TV. După lungimea de undă se subimpart în unde lungi (2 km- 600 m), unde medii (600- 100 m) şi unde scurte (100- 1 cm).

Microundele Sunt generate ca şi undele radio de instalaţii electronice. Lungimea de undă este cuprinsă între 30

cm şi 1 mm. În mod corespunzător frecvenţa variază între 109- 3 . 1011 Hz. Se folosesc în sistemele de telecomunicaţii, în radar şi în cercetarea ştiinţifică la studiul proprietăţilor atomilor, moleculelor si gazelor ionizate. Se subimpart în unde decimetrice, centrimetrice şi milimetrice. Se mai folosesc şi în domeniu casnic. Moleculele oscilează în timp ce se îndreaptă la polii pozitivi şi negativi, frecarea intermoleculară este creată şi se manifestă ca un efect de încălzire. Acest lucru este dat de energia cu microunde. Cele mai multe cercetări alimentare au fost efectuate la două frecvenţe: 915 si 2,450 megacycles. La frecvenţa cu microunde de 915 megacycles moleculele oscilează înainte şi înapoi, de 915 milioane de ori pe secondă

Microundele se află între infraroşu şi porţiuni de frecvenţă radio a spectrului electromagnetic.

Microundele şi undele radio pot fi folosite pe scara industrială pentru pasteurizarea şi sterilizarea alimentelor. Spre deosebire de iradiere, care este un procedeu rece, acţiunea acestora este în esenţă una de natură termică. Prin urmare, încălzirea cu microunde şi unde radio se referă la folosirea undelor electromagnetice de anumite frecvenţe pentru a genera caldură într-un material.

Pasteurizarea şi sterilizarea cu microunde şi unde radio este preferabilă încălzirii convenţionale, pentru că procesarea este rapidă şi este necesar un timp mai scurt pentru a se atinge temperatura dorită. Acest avantaj este mai evident în cazul alimentelor solide şi semisolide, care în încălzirea convenţională depind de procesul lent de difuzie termică. Procesarea rapidă, pe langă efectul de distrugere al microorganismelor, are şi avantajul de a reduce degradarea alimentelor, indusă de procedeele termice convenţionale de conservare.

Datele din figura următoare sunt obţinute din modelele matematice ale unui proces de încălzire convenţională şi a unuia de încălzire cu microunde, într-un solid. Figura arată că domeniul de temperaturi atinse în cele două procese este aproximativ acelaşi la timpii de încălzire indicaţi. Figura b arată că domeniul de

7

valori ale lui F0 (letalitatea acumulată) diferă destul de mult pentru acelaşi aliment încălzit în mod conventional sau cu microunde.

Diferenţa între valorile F0 pentru procesarea convenţională, respectiv cumicrounde (b) chiar atunci când domeniul de temperaturi este aelaşi (a).

Un alt avantaj al sistemelor de încălzire cu microunde şi unde radio constă în faptul că ele pot fi pornite sau oprite instantaneu, iar produsul poate fi pasteurizat dupăîimpachetare. Sistemele de procesare cu microunde şi unde radio sunt de asemenea mai eficiente din punct de vedere energetic.

Radiaţiile hertziene apar datorită oscilaţiei electronilor în circuitele oscilante LC sau în circuitele electronice speciale.

Radiaţia infraroşie . Cuprinde domeniul de lungimi de undă situată între 10-3 şi 7,8 . 10-7 m (3 .

1011- 4 . 1014 Hz). În general sunt produse de corpurile încălzite. În ultimul timp s-au realizat instalaţii electronice care emit unde infraroşii cu lungime de undă submilimetrică.

8

Încălzire conventională40 min la 121°C

Încălzire convenţională 40 min la 121°C

Fracţia de volum

Fracţia de volum

Radiaţiile de interes primar utilizate în conservarea alimentelor sunt radiatii ionizante, definite ca acele radiatii care au lungimi de undă de 2000 A ˚ sau mai puţin, de exemplu, particule alfa, raze beta, raze gamma, şi de raze X.

Cuantumuul lor conţin suficientă energie pentru a ioniza moleculele în căile lor. Pentru că ele distrug microorganisme fară a ridica în mod considerabil creşterea temperaturii, procesul este numit sterilizare la rece.

La aplicarea de radiaţii în produsele alimentare, există mai multe concepte utile care ar trebui să fie clarificate.

Un Roentgen este o unitate de măsură utilizată pentru exprimarea unei doze de expunere de raze X sau de radiaţii gamma. Un milliroentgen este egal cu 1 / 1, 000 de Roentgen.

Un Curie este o cantitate de substanţe radioactive. Din motive practice, 1 g de radiu pur are radioactivitate din 1 Curie de radiu. Unitatea de măsură pentru un Curie este Becquerel (Bq).

Un rad este o unitate echivalentă cu absorbţia de 100 erg / g de materie. Un kilorad (krad) este egal cu 1,000 rad, şi o megarad (mrad) este egal cu 1 milion rad. Unitatea mai nouă este Gray (1 Gy = 100 rad = 11 joule / kg; 1 kGy = 105 rad). Energia acumulată de un electron în mişcare prin intermediul unui V este desemnata de eV (electroni volti).

Un meV este egal cu 1 milion de volţi, de electroni. Atât rad şi eV sunt măsurători ale intensităţii de iradiere.

5. Caracteristicile radiaţiilor utilizate în conservarea alimentelor

Radiaţia ultravioletă.

Lumina ultravioletă poate fi folosită pentru conservarea alimentelor, în special a sucurilor de fructe (suc de mere, cidru). Procesarea cu ultraviolete implică folosirea radiaţiei din regiunea UV a spectrului electromagnetic, în scopul dezinfecţiei. Lungimile de undă din UV sunt cuprinse în intervalul 100-400 nm. Această plajă de valori va fi subdivizată la rândul ei în: UVA 315 - 400 nm, care este responsabilă pentru modificările epidermei umane, conducând la efectul de bronzare, UVB 280-315 nm, care poate cauza cancerul de piele, UVC 200-280 nm, numit şi intervalul germicidal, deoarece are efect de inactivare asupra bacteriilor şi virusilor şi intervalul UV de vid, care include lungimi de undă ce pot fi absorbite de aproape toate substanţele şi prin urmare pot fi transmise doar în vid. Proprieţăţile germicidale ale radiaţiei UV se datorează în principal mutaţiilor genetice induse prin absorbţia radiaţiei UV de către moleculele de ADN. Acest mecanism de inactivare determină o curbă sigmoidală a reducerii populaţiei microbiene. Pentru a obţine inactivarea microbiană, expunerea la radiaţia UV trebuie să fie de cel puţin 400 J/mp în tot volumul produsului. Factorii critici includ: transmisivitatea produsului,

9

configuraţia geometrică a reactorului, puterea, lungimea de undă şi aranjamentul spaţial al sursei UV. Radiaţia UV poate fi folosită în combinaţie cu alte tehnologii alternative de procesare, incluzând diferiţi agenţi puternici de oxidare, cum ar fi ozonul. Aplicatiile metodei includ dezinfectarea resurselor de apă şi a suprafeţelor de contact ale alimentelor. În ultimii ani a crescut interesul pentru folosirea UV la reducerea populaţiilor microbiene în sucuri.

Factori ce influentează inactivarea microbianăPresiunea, temperatura şi pH-ul mediului nu par a avea un efect seminficativ

asupra proprietăţilor de absorbţie. Pe de altă parte, compoziţia produsului, conţinutul în substanţa uscată, culoarea şi in general compoziţia chimică a alimentului influenţează inactivarea microbiană. Un alt factor critic este transmisivitatea materialului cu care este dezinfectat. Dacă materialul este foarte transparent la radiaţia UV, dezinfectarea poate fi mai eficientă. Pe de altă parte, materialele cu densitate optică mare atenuează şi împrăştie radiaţia UV, ceea ce conduce la scăderea ratei de inactivare. Configuraţia geometrică a sistemului este de asemenea importantă, deoarece atenuarea creşte cu drumul parcurs. Un alt factor critic este lungimea de unda a radiaţiei UV, deoarece aceasta afectează inactivarea microbiană.

Mecanisme de inactivare microbianăForma curbei de inactivare. Forma curbei de inactivare microbiană prin tratamente

cu UV este sigmoidală. Platoul iniţial se datorează unei faze de lezare a microorganismului de către radiaţia UV. După acest platou initial, o expunere aditională minimă este letală pentru microorganism şi rata de supravieţuire scade rapid. Partea finală a curbei are o fază staţionară, datorită rezistenţei la UV a microorganismelor, precum şi a componentelor experimentale, cum ar fi solidele suspendate, care pot bloca radiaţia UV. Majoritatea cercetărilor experimentale s-au axat pe dezinfectarea cu radiaţie UV a apei. Datele experimentale sugerează că reducerea logaritmică depinde de expunerea la radiaţia UV (J/mp). Pentru toate microorganismele supuse la o radiaţie UV de 254 nm, s-a constatat o reducere 4-log, la expuneri mai mici de 400J/mp. Unele celule bacteriene prezintă o rezistenţă mai mare la radiaţia UV, datorată unui mecanism de reparare fotoreactivarea, care este intensificat de lumina vizibilă din domeniul albastru (conform tabelului).

Expunerea necesară pentru o reducere de 4-log.

10

Microorganism Expunerea necesara în absenţa

fotoreactivarii

Expuţerea necesară în

prezenţa fotoreactivariiEscherichia coli ATCC 11229 100 280

E. coli ATCC 23958 50 200

E. coli NCTC 5934 90 215

E. coli NCIB 9481 100 180

E. coli wild isolate 110 270

Enterobacter cloacae 100 330

Klebsiella pneumoniae 110 310

Citrobacter freundii 80 250

Yersinia enterocolitica 100 320

Salmonella Typhi 140 190

Salmonella Typhimurium 130 250

Serratia marcescens 130 300

Enterocolitica faecium 170 200

Vibrio cholerae wild isolate 50 210

Pseudomonas aeruginosa 110 190

Mycobacterium smegmatis 200 270

Polio virus (Mahoney) 290 -

Rotavirus SA 11 350 -

Staphylococcus aureus phage A994

380 -

Mecanisme de inactivare. Proprietăţile germicidale ale radiaţiei UV se datorează absorbţiei luminii UV de

către moleculele de ADN, ducând la încrucişări între bazele pirimidinice alăturate (timina şi citozina) din acelaşi lanţ de ADN. Din această cauza, este impiedicată formarea de legături de hidrogen cu bazele purinice din lanţul opus. Prin urmare este blocată transcrierea şi replicarea ADN-ului, ceea ce conduce la compromiterea funcţiilor celulare şi în ultimă instanţă la moartea celulei. Numărul de încrucişări este

11

proporţional cu expunerea la radiaţia UV. Dacă numărul de încrucişări depăşeşte o anumită valoare limită, acestea nu mai pot fi reparate şi survine moartea celulară. Acest fenomen este reflectat în forma curbei de inactivare; valoarea limită corespunde punctului de scădere rapidă a ratei de supravieţuire.

Perspective de cercetareÎn viitor este necesară clarificarea următoarelor aspecte:

1. efectul parametrilor individuali cum ar fi concentraţia solidelor suspendate şi dizolvate

2. identificarea patogenilor rezistenţi la radiaţia UV3. dezvoltarea de metode de validare care să asigure eficacitatea metodei4. dezvoltarea de modele cinetice5. studii de optimizare a factorilor critici.

Lumina pulsatorieTratamentul cu lumină pulsatorie este o metodă de conservare a produselor

alimentare care implică folosirea de pulsuri intense şi de scurtă durată de lumină dintr-un domeniu larg de lungimi de undă, de la UV până la IR apropiat. Materialul tratat este expus la cel puţin un puls de lumină, având o densitate de energie la suprafaţă din domeniul 0,01-50 J/cmp. Distribuţia de lungimi de undă este aleasă astfel încât cel puţin 70% din energia elctromagnetică este în intervalul 170-2600 nm. Materialul care urmează să fie sterilizat este expus la cel puţin un puls de lumină (în mod obişnuit 1-20 flash-uri/secundă).

În majoritatea cazurilor, aplicarea câtorva flash-uri într-o fracţiune de secundă determină o rată mare de inactivare microbiană. Această tehnologie este aplicabilă în principal în sterilizarea sau reducerea populaţiilor microbiene de la suprafaţa materialelor de ambalare, a produselor farmaceutice transparente sau a altor suprafeţe. Lumina pulsatorie poate fi folosită pentru a reduce sau elimina necesitatea folosirii dezinfectanţilor şi conservanţilor chimici. Tehnologia poate fi de asemenea folosită pentru a extinde durata de viaţă comercială sau pentru a îmbunătăţi calitatea produselor.

Factori criticiDin cauză că lumina nu poate penetra suprafeţele opace şi neregulate, lumina

pusatorie inactivează microorganismele într-o masură mai mică decât alte tehnologii. Caracteristicile luminii (lungime de undă, intensitate, durată şi număr de pulsuri), proprietăţile ambalajului şi ale produsului alimentar (tip, transparenţă şi culoare) constituie factori critici care influenţează procesul de inactivare. În cazul unui aliment fluid, factorii critici sunt transparenţa şi înălţimea coloanei de fluid. Deşi lumina pulsatorie are o eficacitate minimă în cazul alimentelor opace, cercetările au arătat că aceasta are totusi capacitatea de a reduce populaţiile microbiene din oua cu aproximativ 1- 4 cicluri logaritmice.

Mecanisme de inactivareCapacitatea de inactivare a luminii pulsatorii depinde de lungimea de undă.

Prin urmare, pentru tratarea produselor alimentare poate fi folosit întregul spectru sau numai anumite lungimi de undă. Lungimile de undă care duc la formarea unor produşi indezirabili în alimente sunt eliminate prin filtre de sticlă sau lichide.

12

Pulsurile de lumină induc în alimente reacţii fotochimice sau fototermice. Lumina bogată în radiaţie UV cauzează modificări fotochimice, în timp ce lumina din domeniile VIS şi IR determină schimbări fototermice. Efectele antimicrobiene sunt în principal mediate de absorbtţia de către sistemele de legături duble carbon-carbon înalt conjugate din proteine şi acizi nucleici.

Modul de acţiune al luminii pulsatorii este atribuit efectelor unice ale flash-urilor (energie mare într-un timp scurt şi spectru larg de lungimi de undă). Ţinta celulară primară o constituie acizii nucleici. Inactivarea se produce prin câteva mecanisme, incluzând modificări chimice şi ruptura ADN-ului. Acţiunea asupra proteinelor, membranelor şi a altor componente celulare are loc probabil concomitent cu distrugerea acizilor nucleici.

Totuşi, în cazul oricarui agent fizic cu acţiune letală este dificil de determinat secvenţa reală a evenimentelor, datorită posibilităţii existentei unui efect "domino". Experienţă sugerează că lungimile de undă mai mici din domeniul UV de 200-320 nm sunt mai eficiente în ceea ce priveşte inactivarea decât lungimile de undă mai mari, datorită energiei mai mari. Deoarece ADN-ul este o moleculă ţintă pentru aceste lungimi de undă din UV, se presupune că principala cauză a inactivării microorganismelor este modificarea structurală a acestuia. Tratamentul cu UV afecteaza ADN-ul în principal prin mecanisme reversibile în anumite condiţii experimentale. Experimentele efectuate pentru a testa mecanismele de reparare enzimatică ale ADN-ului au arătat că această reparare nu apare după tratamentul cu lumină pulsatorie. Este posibil ca deteriorarea cauzată de lumină pulsatorie să fie prea mare pentru ca mecanismele de reparare să fie eficiente sau ca însuşi sistemul de reparare să fie inactivat odata cu alte funcţii enzimatice.

În concluzie, se presupune că energia şi intensitatea luminii pulsatorii amplifică mecanismele de distrugere a componentelor celulare de către fiecare lungime de undă; în plus, spectrul larg de lungimi de undă al luminii pulsatorii cauzează deteriorări ireversibile ale ADN-ului, proteinelor şi a altor macromolecule.

Perspective de cercetarePentru ca lumina pulatorie să poată fi folosită la scară industrială, sunt

necesare cercetări în urmatoărele domenii, în care informaţia relavantă lipseşte:1. identificarea factorilor critici şi studierea efectului acestora asupra

inactivării microbiene2. studierea eficacitătii metodei în cazul alimentelor solide şi a lichidelor

opace, unde adâncimea de penetrare e critică.3. studierea rezisţenţei patogenilor comuni la tratamentul cu lumină

pulsatorie4. studierea diferenţelor dintre această tehnologie şi cea obisnuită (cu

lumină UV de 254 nm)5. investigarea mecanismelor de inactivare microbiană pentru a

determina dacă acestea diferă semnificativ de cele propuse pentru lumina UV

6. înţelegerea mecanismelor şi evaluarea avantajelor atribuite luminii pulsatorii.

Ultrasunetele

13

Ultrasunetele reprezintă unde sonore cu frecvenţe de cel putin 20000 de vibraţii/secundă. Această tehnologie are o varietate de aplicaţii în industria alimentară, incluzând testarea nedistructivă a calităţii alimentelor, uscarea şi filtrarea, inactivarea microorganismelor şi a enzimelor, dezagragarea celulelor, accelerarea transferului de caldură şi intensificarea oricarui proces ce depinde de difuzie.

Factori criticiFactorii care par să afecteze în mod semnificativ distrugerea

microorganismelor de către ultrasunete sunt: amplitudinea undelor ultrasonore, expunerea/timpul de contact, tipul de microorganism, volumul alimentului procesat, compoziţia alimentului şi temperatura tratamentului. Când ultrasunetele sunt folosite în combinaţie cu alte procese, trebuie luaţi în considerare şi factorii critici de proces ai acestor metode. De exemplu, prezentă dezinfectanţilor sau a unor conservanţi şi presiunea statică, iradierea sau energia electrică sunt factori critici de proces în abordarea hurdles.

Mecanisme de inactivareEfectul bactericid al ultrasunetelor este în general atribuit apariţiei cavităţiilor

intracelulare. Se presupune că socurile micromecanice sunt create prin formarea şi spargerea cavităţilor microscopice induse de presiunile fluctuante apărute datorită acţiunii ultrasunetelor. Aceste socuri deteriorează componentele funcţionale şi structurale ale celulei, ducând în ultimă instanţă la liza acesteia.

Pentru spori, mecanismul nu este complet elucidat. Cavităţile joacă cu siguranţă un rol, dar acesta este secundar, deoarece ultrasunetele singure nu au nici un efect asupra sporilor, ci numai în combinaţie cu alte tratamente, având un rol de potenţare a acestora.

Mecanismele de inactivare prin tehnica ultrasonării combinată cu alte tratamente nu sunt înţelese. De asemenea, nu este certă existenţa unor mecanisme de reparare şi nu există metode de a prevedea evoluţia post-tratament a alimentelor depozitate.

În stadiul actual al cercetărilor privind folosirea ultrasunetelor la conservarea produselor alimentare se consideră că această tehnică poate avea un rol de potenţare a eficacităţii altor metode de procesare. Nu a fost încă formulat nici un model matematic de inactivare a microorganismelor.

Perspective de cercetareEste evident că sunt necesare cercetări ulterioare pentru a determina

fezabilitatea şi utilitatea ultrasunetelor ca metodă de conservare a produselor alimentare sau ca metodă auxiliară de tratament. Principalele domenii de cercetare includ:

1. determinarea efectului pe care îl au ultrasunetele asupra inactivării microbiene, atunci când sunt folosite în combinaţie cu alte tehnologii de procesare (presiune înaltă, căldură, etc)

2. identificarea mecanismelor de inactivare microbiană atunci când ultrasunetele sunt folosite în combinaţie cu alte tehnologii

3. identificarea factorilor critici atunci când ultrasunetele sunt folosite în abordarea "hurdles" (obstacole)

14

4. evaluarea influenţei proprietăţilor produsului alimentar asupra inactivarii microbiene.

Raze Beta Razele Beta pot fi definite ca fluxuri de electroni emişi de substanţe radioactive. Razele catodice

sunt aceleaşi cu excepţia cazului în care acestea sunt emise de la catod de un tub. Aceste raze posedă o putere de penetrare mai mică. Printre sursele comerciale de raze catodice sunt generatoarele, Van de Graaff şi acceleratoare liniare. Acestea din urmă par a fi mai potrivite pentru protecţia produselor alimentare utilizate. Există unele raze care pot fi utilizate fără a induce radioactivitate în anumite componente de produse alimentare.

Raze gamma (" γ ")

Razele gamma sunt unde electromagnetice de frecvenţe foarte înalte produse de interacţiuni între particule subatomice. Acestea sunt radiaţiile electromagnetice emise de nucleu.. Aceasta este cea mai ieftină formă de radiaţie pentru conservarea alimentelor, deoarece sursa de elemente sunt fie produşi de fisiune atomică sau produse de deşeuri atomice. Razele gamma au putere de penetrare excelentă, spre deosebire de razele beta 60Co are un timp de înjumătăţire de aproximativ 5 ani şi jumătate de viaţă pentru 137Cs este de aproximativ 30 de ani.

Puterea relativă de penetrare a diferitelor radiaţii creşte cu creşterea energiei particulei, dar, în comparaţie cu fotonii radiaţiei γ, fascicolul de electroni îşi disipează energia într-un strat subţire de la

15

suprafaţa materialului ţintă. De aceea, fascicolul electronic este corespunzător ratării obiectelor mici sau stratului superficial al unora mari, căci rata dozei nu se atenuează strict exponenţial: mai întâi creşte, atingând un maxim pentru grosimea stratului de apă de 4 mm, după care scade repede.

Penetrarea radiaţiilor ionizante γ este uniformă, omogenă şi importantă, mergând până la 25+30 cm. În figură sunt redate comparativ puterile relative de penetrare pentru radiaţii γ emise de 60Co şi un fascicol de electroni de energie 2 MeV.

Puterea relativă de penetrare pentru radiaţiile γ produse de 60Co (a) şi de un fascicol de electroni de 2 MeV (b)

Raze X (Röntgen),

Radiaţiile X sunt radiaţii electromagnetice penetrante, cu lungime de undă mai scurtă decât a luminii şi rezultă prin bombardarea unei ţinte de tungsten cu electroni cu viteză mare. Au fost descoperite întâmplător în anul 1895 de fizicianul german Wilhem Conrad Roentgen, în timp ce făcea experimente de descărcări electrice în tuburi vidate, respectiv el a observat că din locul unde razele catodice cădeau pe sticla tubului răzbeau în exterior raze cu însuşiri deosebite; aceste raze străbăteau corpurile, impresionau plăcuţele fotografice, etc. El le-a numit raze X deoarece natura lor era necunoscută. Ulterior au fost numite raze (radiaţii) Roentgen, în cinstea fizicianului care le-a descoperit.

16

Natura radiaţiilor XPrimul tub care a produs raze X a fost conceput de fizicianul William Crookes. Cu un tub de

sticlă parţial vidat, conţinând doi electrozi prin care trece curent electric. Ca rezultat al ionizării, ionii pozitivi lovesc catodul şi provoacă ieşirea electronilor din catod. Aceşti electroni, sub forma unui fascicul de raze catodice, bombardează pereţii de sticlă ai tubului şi rezultă razele X. Acest tub produce numai raze X moi, cu energie scazută.

Un tub catodic îmbunătăţit, prin introducerea unui catod curbat pentru focalizarea fasciculului de electroni pe o ţinta din metal greu, numită anod, produce raze X mai dure, cu lungimi de undă mai scurte şi energie mai mare. Razele X produse, depind de presiunea gazului din tub. Următoarea îmbunătătire a fost realizată de William David Coolidge în 1913 prin inventarea tubului de raze X cu catod încălzit. Tubul este vacuumat iar catodul emite electroni prin încălzire cu un curent electric auxiliar. Cauza emiterii electronilor nu este bombardarea cu ioni, ca în cazurile precedente. Accelerarea procesului de emitere a electronilor se face prin aplicarea unui current electric de înaltă tensiune, prin tub. Cu cât creşte voltajul, scade lungimea de undă a radiaţiei. Fizicianul american Arthur Holly Compton, laureat al Premiului Nobel, prin studiile sale a descoperit asa numitul effect Compton în anul 1922. Teoria sa demonstrează că lungimile de undă ale radiatiilor X şi gama cresc atunci când fotonii care le formează se ciocnesc de electroni. Fenomenul demonstrează şi natura corpusculară a razelor X.

Tubul lui William Crookes

17

Cum funcţionează tubul de raze Proprietăţiile radiaţilor X

Radiaţiille X impresionează soluţia fotografică, ca şi lumina. Absorbţia radiaţiilor depinde de densitatea şi de greutatea atomică. Cu cât greutatea atomică este mai mică, materialul este mai usor pătruns de razele X. Când corpul uman este expus la radiaţii X, oasele, cu greutate atomică mai mare decât carnea, absorb în mai mare măsură radiaţiile şi apar umbre mai pronunţate pe film. Radiaţiile cu neutroni se folosesc în anumite tipuri de radioagrafii, cu rezultate total opuse: părţile întunecate de pe film sunt cele mai uşoare.

Radiatiile X provoacă fluorescenţa anumitor materiale, cum ar fi platinocianidul de bariu şi sulfura de zinc. Dacă filmul fotografic este înlocuit cu un ecran tratat cu un asemenea material, structura obiectelor opace poate fi observată direct. Această tehnică se numeste fluoroscopie. Altă caracteristică importantă este puterea de ionizare, care depinde de lungimea de undă. Capacitatea razelor X monocromatice de a ioniza, este direct proportională cu energia lor. Această proprietate ne oferă o metodă de măsurare a energiei razelor X. Când razele X trec printr-o cameră de ionizare se produce un curent electric proporţional cu energia fasciculului incidental. De asemenea, datorită capacităţii de ionizare, razele X pot fi văzute într-un nor. Alte proprietăţi: difracţia, efectul fotoelectric, efectul Compton şi altele.

Aplicaţiile radiaţiilor X Principalele utilizări: cercetări ştiinţifice, industrie, medicină.

Studiul radiaţiilor X a jucat un rol vital în fizică, în special în dezvoltarea mecanicii cuantice. Ca mijloc de cercetare, radiaţiile X au permis fizicienilor să confirme experimental teoria cristalografiei. Folosind metoda difracţiei, substanţele cristaline pot fi identificate. Metoda poate fi aplicată şi la pulberile care nu au structură cristalină, dar care au structură moleculară regulată. Prin aceste mijloace se pot identifica compuşi chimici şi se poate stabili mărimea particulelor ultra-microscopice. Prin spectroscopie cu raxe X se pot identifica elementele chimice şi izotopii lor. În afară de aplicaţiile din fizică, chimie, mineralogie, metalurgie şi biologie, razele X se utilizează şi în industrie, pentru testarea nedestructivă a unor aliaje metalice. Pentru asemenea radiografii se utilizeaza 60Co şi 137Cs. De asemenea prin radiaţii X se testează anumite faze de producţie şi se elimină defectele. Razele X ultramoi se folosesc în determinarea autenticităţii unor lucrări de artă sau la restaurarea unor picturi. În medicină, radiografele sau fluoroscoapele sunt mijloace de diagnosticare. În radiotarapie se utilizează în tratamentul cancerului. Aparatul computerizat, tomograful axial (scanner CAT sau CT) a fost inventat în 1972 de inginerul eletronist Godfrey Hounsfield şi a fost pus în aplicare pe scară largă după anul 1979.

18

Cum se produce o radiografie

Secţiune printr-o radiografie

6. Principiile care stau la baza distrugerii de microorganisme prin iradiere

Factori care influenţează inactivarea microbianăSporii bacterieni sunt mai rezistenţi la radiaţia ionizantă decât celulele

vegetative, bacteriile gram-pozitive sunt mai rezistente la iradiere decât cele gram-negative. În general, bacteriile care produc spori sunt mai rezistente decât cele care nu produc spori.

Dintre bacteriile care produc spori sunt larvele Paenibacillus care par să aibă un grad mai mare de rezistenţă decât majoritatea celorlalte bacterii producatoare de spori aerobici. Sporii de tip Clostridium botulinum par a fi mai rezistenţi din toti spori de tip Clostridium.

În afară de o specie extrem de rezistentă, Enterococcus faecium R53, micrococci, precum şi lactobacilli homofermentativi sunt printre cei mai rezistenţi non-spori care formează bacterii. Cele mai sensibile la radiaţii sunt pseudomonas şi flavobacters (inclusiv genurile noi create prin delimitarea acestor

19

genuri).Rezistenţa drojdiilor şi a fungilor variază considerabil, dar în general ele sunt

mult mai rezistente decât majoritatea bacteriilor; Doza de iradiere pentru diverse aplicaţii. Sursa: Adaptat de la Grunewald.

În tabel sunt prezentate dozele aproximative letale de radiaţie ionizantă

pentru diferite tipuri şi specii de microorganisme:

Doze aproximative letale de iradiere în Kiloray (kGy).

Organism Doza letală aproximativă (kGy)

Insecte 0.22 - 0.93

Virusi 10 - 40

Drojdii fermentative 4 - 9

Drojdii 3.7- 18

Fungi 1.3 -11

Bacterii patogene:

Mycobacterium tuberculosis

Staphylococcus aureus

Cornybacterium diphtheriae

Salmonella spp.

1.4

1.4 -7.0

4.2

3.7 -4.8

Bacterii saprofite:

Gram-negative:

20

Escherichia coli

Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas fluorescens

Enterobacter aerogenes

1.0 -2.3

1.6 - 2.3

1.2 -2.3

1.4 -1.8

Gram-positive

Lactobacillus spp.

Streptococcus faecalis

Leuconostoc dextranicum

Sarcina lutea

0.23-0.38 1.7

- 8.8

0.9

3.7

Sporii:

Bacillus subtillus Bacillus

coagulans Clostridium botulinum

(A) Clostridium botulinum (E)

Clostridium perfringens

Putrefactive anaerobe 3679

Bacillus stearothermophilus

12 -18

10

19 - 37

15 - 18

3.1

23 - 50

Numărul de microorganisme prezente initţal. Eficacitatea unei doze date scade cu creşterea numărului de microorganisme

prezente.

Compoziţia alimentului. Unii compuşi prezenţi în aliment pot juca rol de protectori, alţii de

sensibilizatori. Din prima categorie fac parte proteinele, catalazele şi substanţele reducatoare: nitriţi, sulfiţi şi compuşi sulfhidrici, iar din a doua - compuşi care se combină cu grupările SH.

Prezenţa sau absenţa oxigenului. Efectul oxigenului liber variază în funcţie de organism, de la nici un efect până

la sensibilizarea organismului respectiv. Prezenţa oxigenului poate intensifica anumite reacţii secundare nedorite.

Parametrii fizici ai alimentului în timpul iradierii. Atât umiditatea, cât şi temperatura, afectează microorganisme în moduri

diferite.

Parametrii microorganismului. Vârsta, temperatura de creştere şi sporulare şi starea vegetativă sau sporulată

pot afecta sensibilitatea microorganismului.

Doze si efecte ale iradierii. Modificări induse în alimente

21

Dozele de iradiere permise variază în funcţie de tipul de aliment şi de acţiunea dorită.

Astfel, dozele de tratament aprobate de FDA sunt următoarele:1. Doze mici (sub 1 kGy) pentru: dezinfestarea cerealelorinhibarea încolţirii la cartofi, ceapă şi usturoi întarzierea senescenţei fructelor şi legumelorreducerea încărcăturii microbiene şi a contaminării cu insecte la fructe şi

legume proaspete2. Doze medii (1-10 kGy) pentru:inactivarea populaţiilor de Salmonella, Shigella, Campylobacter şiYersinia din

carne şi peşteprelungirea duratei de păstrare, comercializare a capşunilor şi a altor fructe prin întârzierea dezvoltării fungilor

3. Doze mari (peste 10 kGy) pentru:inactivarea microorganismelor şi insectelor din condimentesterilizarea comercială a alimentelor, prin distrugerea tuturor

microorganismelor care afectează securitatea alimentară (sterilizarea la acelaşi nivel cu sterilizarea termică)

Când radiaţia este absorbită de aliment, apar o serie de reacţii fizice şi chimice la nivelul acestuia. Cantitatea de energie poate fi controlată pentru a obţine efectele dorite din punct de vedere al conservării, păstrând în acelaşi timp calitatea, securitatea şi proprietăţile nutritive ale alimentului. Trebuie subliniat faptul că prin iradiere alimentul în sine nu devine radioactiv.

Alimentele perisabile iradiate cu doze până în 10 kGy trebuie totuşi refrigerate, iradierea neînlocuind depozitarea la temperaturi joase. Microorganismele sunt distruse mai usor de radiaţii decât enzimele care produc deteriorarea alimentelor (de exemplu modificările de culoare, gust şi textură). Multe enzime supravieţuiesc dozelor curente de procesare prin iradiere, deşi refrigerarea poate încetini multe modificâri induse de enzime. În plus, nu toate microorganismele sunt distruse. Procesarea prin iradiere nu protejează alimentul impotriva reinfestării sau contaminării. Prin urmare, alimentele perisabile iradiate sunt în continuare considerate perisabile.

Modificări induse în alimente. Iradierea alimentelor este un proces nontermic, de vreme ce temperatura

alimentului creşte foarte puţin în timpul procesării. Există foarte puţine modificări în aspectul exterior al alimentelor iradiate, spre deosebire de alimentele conservate prin metode convenţionale (pasteurizarea termică, conservarea în ambalaje metalice, congelare). Apar totuşi modificări ale calităţii alimentului în cazul produselor din carne (anumiţi produşi de radioliză pot produce modificări de miros şi gust, lucru care poate fi parţial controlat prin mentinerea unei temperaturi scăzute în timpul iradierii) şi al unor fructe proaspete, cum ar fi: piersici, nectarine, unele citrice, pere, prune, avocado şi pepene (înmuierea ţesutului).

Când alimentele sunt expuse unei radiaţii ionizante cu doză admisă nu se observă o modificare semnificativă a calităţii nutritive a proteinelor, lipidelor şi carbohidraţilor. De asemenea, iradierea nu afectează vitaminele într-o măsură mai mare decât alte metode de conservare a produselor alimentare. S-a constatat o

22

reducere a cantităţii de vitamina C, dar acest lucru este atribuit transformării acidului ascorbic în acid dehidroascorbic, modificare ce nu afectează valoarea nutritivă a alimentului. Tocopherolul pare a fi foarte sensibil la iradiere în prezenţa oxigenului. Vitamina K este relativ stabilă. Aceste efecte adverse ale iradierii pot fi reduse prin excluderea oxigenului şi a luminii din mediul de iradiere şi prin menţinerea alimentului la o temperatură joasă în timpul iradierii. Aceste condiţii sunt îndeplinite prin iradierea alimentelor ambalate în vid, la temperaturi de sub 0C.

Tabelul următor exemplifică modificarea nesemnificativă a valorii nutritive la carnea de puiiradiată:

Conţinutul în vitamine la 1 kg carne de pui preparată

Vitamina Proba neiradiată Proba iradiată

Vitamina A(unităţi internaţionale)

2200 2450

Vitamina E

(miligrame)

3.3 2.15

Tiamina

(miligrame)

0.58 0.42

Riboflavina

(miligrame)

2.10 2.25

Niacin

(miligram)

58.0 55.5

Vitamina B6

(miligrame)

1.22 1.35

Vitamina B12

(miligrame)

21 28

Acid pantotenic

(miligrame)

13 17

Integritatea alimentelor iradiate. Evaluarea integrităţii alimentelor iradiate implică în principal patru aspecte:

1. securitatea radiologică2. securitatea microbiologică3. valoarea nutritivă4. securitatea toxicologică.Dupa analizarea unei cantităţi impresionante de date experimentale, comitetul

reunit de experţi FAO/ IAEA/WHO a concluzionat în 1981 că iradierea oricărui aliment cu o doză de până la 10 kGy nu prezintă nici un pericol toxicologic şi nu are efecte negative din punct de vedere nutritional şi microbiologic. De asemenea, în 1992,

23

WHO a elaborat un document cu privire la alimentele iradiate, în care stabileşte că acestea pot fi considerate sigure şi corespunzătoare din punct de vedere nutritiv deoarece:

1. procesul de iradiere nu induce în compoziţia alimentului modificări care să aibă un efect advers din punct de vedere toxicologic asupra sănătaţii umane,

2. procesul de iradiere nu determină modificări ale microflorei produsului alimentar, care să crească riscul microbiologic pentru consumator,

3. procesul de iradiere nu cauzează pierderi nutritive în compoziţia alimentului.

7. Radappertizarea, Radicitatea şi Radurizarea produselor alimentare

Radappertizarea

RADAPPERTIZAREA reprezintă sterilizarea prin iradiere sau iradierea alimentelor cu doze suficiente pentru reducerea numărului sau activităţii oricăror microorganisme în limitele admise şi recunoscute pentru sterilizare.

Radappertizarea este o formă de iradiere ce poate fi realizată prin aplicarea corespunzătoare a dozei de radiaţie ionizantă, suficientă pentru a reduce numărul şi activitatea de microorganisme viabile. Doza necesară este, de obicei, cuprinsă în intervalul de 25-45 kiloGrays. În tabel sunt indicate dozele minime de radiaţie pentru nouă produse din carne şi produse din peşte, în kGy, fiecare produs tratat la - 30 ° C până la +10° C, cu excepţia baconului (iradiat la temperatura mediului ambiant).

Produse Doze minime de radiaţie (kGy)

Bacon 23

Carne de vită 47

Pui 45

Şuncă 37

Carne de porc 51

Creveţi 37

Peşte 32

Conserve de vită 25

Cârnaţi de porc 24–27

24

Efectul de radiere din tulpinide tip Clostridium botulinum la 30˚C în trei produse din carne, pe D valori

D(kGy)Nr. tulpinii Preparate din peşte Conserve de vită Cârnaţi de porc

33A 2.03 1.29 1.09

77A 2.38 2.62 0.98

41B 2.45 1.92 1.84

53B 3.31 1.83 0.76

Pentru a realiza 12 D tratamente de iradiere la carne, tratate la temperaturi de aproximativ 30˚C sunt necesare următoarele doze de radiaţie: carne de vită şi de pui 41.2- 42.7 kGy; suncă si produse din peşte 31.4-31.7 kGy; carne de porc 43.7 kGy; conservă de vită şi cârnaţi de carne de porc 25.5-26.9 kGy. Aceste tratamente de iradiere nu fac produsele alimentare radioactive. Rezistenţa radiaţiilor de spori Clostridium botulinum, în mass-media, a fost studiată de către Roberts şi Ingram, şi astfel, aceste valori sunt considerabil mai mici decât cele obţinute din produsele din carne. La trei tulpini de tip A, D variază între 1.0 - 1.4; pe două tulpini de tip B, D variază între 1.0-1.1; pe două tulpini de tip E, D variază între 0.8-1.6, şi o tulpină de tip F, D arată o valoare de aproximativ 2.5 kGy. Toate tulpinile au fost iradiate la 18-23 ˚C şi o rată exponenţial cu moartea a fost asumată în calculele D. În ceea ce priveşte efectul radiaţiilor asupra lui C. perfringens, fiecare dintre cele cinci tulpini diferite (tip A, B, C, E şi F) au luat valori D cuprinse între 1,5 şi 2,5 kGy într-un mediu apos. Valorile D12 pentru 8 tulpini ale acestui organism s-au găsit că se situează între 30.4 şi 41.4 kGy, în funcţie de tulpina şi metoda de calcul. Valorile radiaţilor D10 pentru Listeria monocytogenes în brânză mozzarella şi îngheţată s-au dovedit a fi cuprinse între 1.4 şi 2.0 kGy, respectiv, tulpina Scott A iradiază la 78 ˚C. Respectiv, calculate, valorile D12 iau valori între 16.8 şi 24.4 kGy. Pentru a radappertiza îngheţata şi iaurtul congelat 40 kGy sunt suficienţi, dar nu şi în cazul mozzarelei sau brânzei Cheddar. Doza necesară pentru Bacillus cereus în brânză şi îngheţată a fost cuprinsă între 40-50 kGy.

Viruşii sunt considerabil mai rezistenţi la radiaţii decât bacteriile. Enzimele sunt, de asemenea, extrem de rezistente la radiaţii, precum şi o doză de 20-60 kGy care a

fost găsită că distruge numai până la 75% din activitatea proteolitică a cărnii de vită. Când albirea la 64 sau 70 ˚C a fost asociată cu doze de radiaţii de 45 -52 kGy, cu toate acestea, cel puţin 95% din activitatea proteolitică a cărnii de vită a fost distrusă.

Principalele dezavantaje la aplicarea de radiaţii la anumite produse alimentare sunt modificările de culoare şi / sau a producţiei de arome. Prin urmare, aceste produse alimentare care sunt supuse unor schimbări relativ minore: culoare şi aromă, au primit cea mai mare atenţie pentru radappertizarea comercială.

Valorile lui D la Coxsackievirus B-2

D (kGy)Suspendarea Menstrum -30˚C -90˚C

25

Mediul minim esenţial + 2% ser 6.9 6.4

Apă distilată - -5.3

Preparate din carne de vită 6.8 8.1

Carne de vită 7.5 6.8

Baconul este un produs care suferă doar mici modificări de culoare şi de aromă. Radappertizarea

baconului este un mod de a reduce nitrozaminele. Când baconul conţine 20 ppm Na NO + 550 ppm ascorbat de sodiu este iradiat cu 30 kGy, rezultă că nivelurile de nitrozamine au fost similare cu cele din baconul fară nitriţi.

De la o revizuire a 539 de valori D obţinute de la 39 de lucrări publicate, cele mai rezistente la radiaţii care produc spori au fost Geobacillus stearothermophilus şi Clostridium sporogenes, în timp ce cele mai rezistente la radiaţii care nu produc spori au fost Enterococcus faecium, Alcaligenes spp., precum şi Moraxella- Acinetobacter group. În ansamblu, bacteriile gram-negative au fost mult mai sensibile decât cele gram pozitive din rapoartele publicate.

Radiaţiile raportate la D valori

Organismul/Substanţa D (kGy) Referenţă

BacteriiAcinetobacter calcoaceticus 0.26 87

Aeromonas hydrophila 0.14 60

Spori Bacillus pumilus, ATCC 27142 1.40 87

Arcobacter butzleri 0.27 10

Bacillus cereus 1.485 42

Campylobacter jejuni 0.175–0.235 7

C. jejuni 0.19 10

Clostridium botulinum, sporii de tip E 1.1–1.7 19,46

C. botulinum, tipe E Beluga 0.8 48

C. botulinum, spori de tip 62A 1.0 48

C. botulinum, spori de tipA 2.79 27

C. botulinum, spori de tip B 2.38 27

C. botulinum, spori de tip F 2.5 48

C. botulinum, toxina A din carne 36.08 73

Spori C. bifermentans 1.4 48

Spori C. butyricum 1.5 48

26

C. perfringens, spori de tip A 1.2 48

Spori C. sporogenes (PA 3679/S2) 2.2 48

Spori C. sordellii 1.5 48

Enterobacter cloacae 0.18 87

Escherichia coli 0.20 87

E. coli 0157:H7 (Carne de vită, -20˚C) 0.98 80

E. coli 0157:H7 (Carne de vită, 4˚C) 0.39 80

E. coli O157:H7 0.241–0.307 7

Klebsiella pneumoniae 0.183 42

Listeria monocytogenes 0.42–0.55 61

L. monocytogenes 0.35 32

L. monocytogenes Carne de vită 5˚C Carne de vită 0˚C Carne de vită -20˚C

0.42–0.43 1~0.44 830.45 831.21 83

Moraxella phenylpyruvica 0.86 62

M. osloensis 0.191 42

Pseudomonas putida 0.08 62

P. aeruginosa 0.13 87

Salmonella Typhimurium 0.50 61

S. Enteritidis, în carnea de pasare, la 22˚C 0.37 54

Oua albe, la 15˚C 0.33 54

Salmonella sp. 0.13 87

Salmonellae spp. 0.621–0.800 7

S. Mbandaka 20˚C 0.98 81

Staphylococcus aureus (carne de vită, 0˚C) 0.51 80

S. aureus (carne de vită, -20˚C) 0.88 80

Staphylococcus aureus 0.16 87

S. aureus ent., toxina A din carne 61.18; 208.49 73

Yersinia enterocolitica, carne de vită, 25˚C 0.195 16

Y. enterocolitica, carne de vită, 30˚C 0.388 16

Fungi

Spori Aspergillus flavus 0.66 70

A. flavus 0.055–0.06 75

A. niger 0.042 75

27

Penicillium citrinum, NRRL 5452 0.88 70

Penicillium sp. 0.42 87

Virusuri

Adenovirus (4 tulpini) 4.1-4.9 50

Coxsackievirus (7 tulpini) 4.1–5.0 50Echovirus (8 tulpini) 4.4–5.1 50

Herpes simplex 4.3 50

Poliovirus (6 tulpini). 4.1–5.4 50

Radicitatea

RADICITATEA reprezintă tratamentul prin iradiere a alimentelor cu o doză suficientă pentru diminuarea numărului de microorganisme patogene nesporulate specifice în limitele admise (de ex. Salmonellae), fără a se realiza sterilizarea.

Unele alimente şi produse alimentare au fost aprobate pentru iradiere de către diferite ţări

Produse Tratamentul Intervalul dintre doze (kGy)

Numărul de ţări

Cartofi Inhibare 0.1–0.15 17

Ceapă Inhibare 0.1–0.15 10

Usturoi Inhibare 0.1–0.15 2

Ciuperci Inhibare 2.5 max

Faină de grâu Deparazitarea insectelor

0.2–0.75 4

Fructe uscate Deparazitarea insectelor

1.0 2

Boabe de cacao Deparazitarea insectelor

0.7 1

Concentrate Deparazitarea insectelor

0.7–1.0 1

28

Carne de pui Radicitate (Salmonellae)

7.0 max 2

Peşte Radicitate 2.0–2.2 1

Condimente Radicitate 8.0–10.0 1

Preparate din carne Radurizare 6.0–8.0 1

Fructe proaspete(piersici, căpşuni, cireşe, struguri)

Radurizare 2.5 6

Asparagus Radurizare 2.0 1

Carne proaspată Radurizare 6.0–8.0 1

Cod file Radurizare 1.5 max 1

Carne de pasăre Radurizare 3.0–6.0 2

Creveţi Radurizare 0.5–1.0 1

Produse din carne preparate culinar Radurizare 8.0 1

Papaya Radurizare 250 Gy -

Ouă Shell Radurizare 3.0 -

Conserve de legume Radappertizare 25.0 min 1

Radurizarea

RADURIZAREA reprezintă tratamentul prin iradiere, care urmăreşte prelungirea duratei de conservare prin reducerea generală a microorganismelor deteriorate specifice, în special a formelor vegetative bacteriene. Termenul de radurizare este echivalent cu pasteurizare (de exemplu pasteurizarea laptelui). El se referă la îmbunătăţirea calităţii de păstrare a unui aliment prin reducerea substanţială a

29

numărului de microbi. Dozele comune sunt de 0.75-2.5 k Gy pentru tipuri de carne proaspătă, carne de pasăre, fructe de mare, fructe, legume şi cereale boabe.

Tratamentele de iradiere prelungesc durata de depozitare a legumelor şi fructelor. Perioada de valabilitate a creveţilor, crabilor şi scoicilor, poate fi prelungită de către radurizatre cu doze de până la 1 - 4 kGy. Rezultate similare pot fi realizate şi pentru peşti şi crustacee.

Într-un studiu, scoicile depozitate la 0 ˚C au avut o durată de depozitare de 13 de zile, dar după doze de iradiere de 0.5, 1.5, şi 3.0 kGy, termenul de valabilitate a crescut până la 18, 23, şi 42 de zile.

Bacteriile gram-negative, care formează tije sunt printre cele mai radiosensitive dintre toate bacteriile, iar acestea sunt principalele organisme dăunătoare pentru aceste produse alimentare. Radurizarea fructelor cu doze cuprinse între 2-3 kGy prelungeşte termenul de valabilitate de cel puţin până la 14 zile. Radurizarea fructelor proaspete, a cărnii şi a fructelor de mare este permisă de cel puţin şase ţări. În general, perioada de prelungire a duratei de viaţă nu este atât de mare pentru fructe radurizate ca şi pentru tipuri de carne şi fructe de mare, deoarece mucegaiurile sunt în general mai rezistente la iradiere decât bacteriile gram-negative care produc alterarea produselor. Când produsele din carne de vită au fost supuse la 2,0 kGy sub vid, au rămas nealterate după 60 de zile, în refrigerator. În ceea ce priveşte agenţii patogeni, din sectorul cărnii de vită, s-a ajuns la concluzia că o doză

aplicată de 2,5 kGy ar fi suficientă pentru a distruge 10 bacterii de E. coli. 0157: H7, 10 bacterii de

salmonella, şi 10 bacterii de Campylobacter jejuni. Ouăle insectelor şi larvelor pot fi distruse de o doză de 1kGy, iar a teniei de carne de porc (Taenia solium) şi a teniei de carne de vită (T. saginata) cu doze mai mici.

8. Efectul produs de radiaţiile ionizante

Produsele alimentare, având, în multe cazuri, un conţinut ridicat de umiditate, generează prin iradiere radicali liberi radioinduşi, ca produşi de radioliză, care au reactivitate deosebită: hidrogen, peroxid de hidrogen, hidroperoxid, ceea ce conduce la modificări chimice foarte importante în tehnologia alimentară. Aceste efecte pot fi avantajoase în privinţa conservabilităţii produsului întrucât procesele vitale care conduc la deteriorarea sa pot fi inhibate. Microorganismele şi insectele prezente pot fi distruse sau le poate fi afectat sistemul de reproducere. În acelaşi timp apar şi modificări nedorite: vitaminele pot fi distruse, se pot dezvolta produşi noi de aromă, etc.

Acţiunea radiaţiilor ionizante, doza 1-10 kGy (recomandare FAO)

Substratul sau transformări Acţiunea

Proteine, glucide stabilitate globală

Vitamine (A, C, E, IC, B2) Distrugere slabă în absenţa aerului; mai semnificativă pentru vitamina E

Lipide lipidele bogate în acizi graşi polinesaluraţi suferă o râncezire accelerată în prezenţa 02

Reacţii Maillard nu sunt incluse

Modificări fizico-chimice uşoare modificări (afectarea unor nutrieţi, schimbări senzoriale)

30

Sintetic, efectul ionizărilor şi excitărilor produse de radiaţiile ionizante sunt prezentate în tabelul următor.

În biotehnologia agroalimentară acţiunea radiaţiilor ionizante vizează radiomutageneza, biostimularea, modificarea funcţională a enzimelor, imobilizarea celulelor şi a enzimelor, influenţarea unor reacţii biochimice, disponibilizarea unor materiale pentru prelucrare biotehnologică.

Efecte produse de radiaţiile ionizante

De o importanţă deosebită este acţiunea radiaţiilor ionizante asupra principalilor componenţi şi proprietăţilor alimentelor ca şi asupra ambalajelor.

Acţiunea radiaţiilor ionizante asupra glucidelor

Prin iradiere glucidele devin mai susceptibile la depolimerizare, la îmbrumare şi la formarea de produşi oxidativi.

Acţiunea radiaţiilor ionizante asupra proteinelorProteinele pot suferi transformări semnificative care le modifică proprietălile fizico-chimice cum ar

fi scăderea solubilităţii, sensibilizarea la variaţiile de temperatură, modificarea vâscozilăţii lor în soluţie, denaturarea, scindarea, polimerizarea, reducerea conţinutului în unii aminoacizi (triplofan, metionină, cisteină), modificarea acţiunii enzimatice. În mediu apos sensibilitatea proteinelor este mai accentuată decât în medii complexe, cum ar fi produsele alimentare, în care proteinele sunt protejate de alţi compuşi biochimici, de exemplu lipide.

La carnea depozitată mai mult de o lună se constată o creştere a azotului solubil, probabil prin formarea de polipeplide solubile rezultate din dezagregarea macromoleculelor proteice. Iradierea aminoacizilor conduce la produşi carbonilici şi peroxidici.

Acţiunea radiaţiilor ionizante asupra lipidelorModificările chimice ale lipidelor iradiate sunt importante, afectând îndeosebi caracteristicile

senzoriale, valoarea nutritivă şi înlocuitatea lor. Transformările suferite sunt influenţate de natura lipidelor şi starea lor, de doza de iradiere, de prezenţa sau absenţa oxigenului şi a antioxidanţilor, ca şi de capacitatea acceptării de radicali liberi.

Sub acţiunea radiaţiilor ionizante lipidele pot suferi oxidări, scindări şi hidroliză, polimerizări, decarboxilări, dehidrogenări, izomerizări, hidrogenări, având ca rezultat foarte mulţi compuşi chimici.

Temperatura mai ridicată, prezenţa apei, contactul cu atmosfera, gradul de nesaturare favorizează procesele oxidative produse la lipide iradiate.

31

Acţiunea radiaţiilor asupra apeiPrezenţa apei favorizează acţiunea radiaţiilor ca urmare a produşilor de radioliza a apei cu

formarea a trei produşi intermediari foarte reactivi: electronul hidratic şi radicalii hidroxil (OH ) şi hidrogen (H )

Acţiunea radiaţiilor asupra vitaminelor şi enzimelorVitamina C este sensibilă la acţiunea radiaţiilor, vitaminele B , B , B şi PP fiind mai rezistente. Vitaminele A, E, K suferă o distrugere slabă în absenţa aerului.Procesul de distrugere a vitaminelor continuă după iradiere, la depozitarea produselor, fiind mai

slab la temperaturi scăzute. La doze mari de iradiere, cum ar fi la radappertizare(25÷50 kGy), pierderile vitaminice sunt similare sterilizarii termice.

Enzimele sunt rezistente, păstrându-şi activitatea chiar şi la doze de 50 kGy, ceea ce permite sterilizarea preparatelor enzimatice prin iradiere, dar din punct de vedere tehnologic, face necesară inactivarea enzimelor înaintea tratamentului prin iradiere, de exemplu prin opărire.

Produşi rezultaţi prin iradierea lipidelor (Banu, 1992)

Acţiunea radiaţiilor asupra ambalajelor produselor alimentareIradierea ambalajelor se poate realiza înaintea ambalării propriu-zise, în scopul ameliorării

proprietăţilor materialului ambalajului sau pentru aseptizare (în cazul ambalării aseptice), sau cu produs cu tot pentru radiosterilizare în vederea unei depozitări îndelungate.

Ambalajele plastice sunt sensibile, modificându-şi proprietăţile şi chiar eliberând compuşi chimici care interacţionează cu produsul alimentar, mai ales dacă au umiditate mare; polistirenul este cel mai rezistent, polietilena cea mai susceptibilă.

32

Sticla este rezistentă, fără modificări semnificative la dozele uzuale de iradiere. Metalelor nu li se induce radioactivitate; de asemenea, răşinile epoxifenolice folosite la vermisare şi materialele termocolanle nu suferă modificări semnificative la iradierea obişnuită.

Materialele celulozice suferă degradări prin distrugerea legăturilor covalente, în cazul dozelor mari de iradiere; până la 10 kGy efectele nu sunt semnificative (Banu, 1992).

Acţiunea radiaţiilor ionizante asupra caracteristicilor senzorial-texturaleIradierea, ca şi tratamentul termic, modifică culoarea, gustul, mirosul şi textura produselor alimentare,

efectul depinzând de doza de iradiere. La doze mici efectele sunt nesemnificative, la doze mari sunt evidente, iar prezenţa oxigenului şi temperatura mai crescută le amplifică.

În cazul iradierii cărnii apar produşi aldehidici şi aminici, alături de H2S şi mercaptani, substanţe cu prag ridicat de percepţie; pentru doze de până la 40 kGy mirosul este modificat, asemănător celui al cerealelor umede, pentru ca peste 100 kGy să devină absolut dezagreabil (Banu, 1992). S-a mai semnalat apariţia mirosului specific de bulion sau de legume răsfierte.

În tabelul următor este prezentată doza mică de ionizare care conduce la apariţia de arome noi (Boisseau, 1991).

Doza mică de ionizare pentru apariţia de arome noi (Boisseau, 1991)

Produsul proaspăt Doza maximă (kGy) Produsul proaspăt Doza maximă (kGy)

Salată verde 0,36. Căpşuni 4,32

Banane 1,44 Mazăre 7,20

Prune 3,60 Cireşe 9,00

Struguri 4,32 Asparagus 18,00

Portocale 4,32 Morcovi 21,60

Modificărilor nedorite, care apar în anumite produse alimentare iradiate pot fi cauzate direct (prin iradiere) sau indirect (ca urmare a reacţiilor de iradiere).

Metode pentru a reduce efectele secundare care apar în produsele alimentare, când sunt expuse la radiaţii ionizante

Metoda Rezultatul

Reducerea temperaturii Imobilizarea de radicali liberi

Reducerea nivelului de tensiune de oxigen Reducerea numărului de radicali liberi oxidativi pentru a activa moleculele

Adăugarea de radicali liberi, necrofagi Competiţia radicalilor liberi, a necrofagilor

Distilarea prin radiaţii Eliminarea precursorilor volatili fără gust şi fără miros

33

Metoda Rezultatul

Reducerea dozei -

Sursa: Goldblith.

Disocierea moleculelor apei prin intermediul activităţii radioactive:

3H2O H + OH + H2O2 + H2

Radicalii liberi apar pe parcursul formării electronilor primari şi reacţionează unii cu alţii. Unele dintre produsele formate de-a lungul liniei de evacuare pot reacţiona şi cu molecule soluţiilor. Prin iradiere, în condiţii anaerobe, "off-aromele" şi "off-mirosurile" sunt oarecum minimalizate din cauza lipsei de oxigen, pentru a forma peroxizi. Una dintre cele mai bune metode de a minimiza "off-aromele" este de a iradia la temperaturi foarte scăzute, de congelare. Efectul temperaturii de congelare este de a reduce sau a opri disocierea moleculelor prin iradiaţie. Alte metode de a reduce reacţiile adverse în produsele alimentare sunt prezentate în Tabelul prezentat mai sus.

34

Proteine şi alţi compuşi cu azot par a fi cei mai sensibili la efectele iradierii în produsele alimentare. Produşii obţinuţi de la aminoacizi, peptide, şi proteine depind de doza de radiaţie, temperatură, cantitatea de oxigen, cantitatea de umiditate prezentă, precum şi de alţi factori. Următorii compuşi chimici se află printre produşii raportaţi: NH , H , CO , H S, amide, şi carbonili. Astfel, aminoacizi, fiind compuşi aromatici tind să fie mai sensibili decât alţi compuşi şi suferă modificări în structură. Printre cele mai sensibile la iradiere sunt metionina, cisteina, histidina, arginina, şi tirozina.

Cel mai sensibil aminoacid la iradiere este cistina. Johnson si Moser au semnalat faptul că aproximativ 50% din aceşti aminoacizi s-au pierdut atunci când carnea de vită a fost iradiată. Triptofanul a suferit o pierdere de 10%, în timp ce aminoacizii au fost raportaţi pentru a fi mai stabili la iradierile gamma, decât să iradiere fasciculul de electroni.

Mai mulţi anchetatori au raportat faptul că iradierea lipidelor, produşii carbonili şi alţi produşi de oxidare, cum ar fi peroxizii iau locul oxigenului. Cel mai vizibil efect organoleptic de iradiere lipidic, în aer, este dezvoltarea râncezirii. S-a observat că în anumite produse alimentare, în special în carne se găsesc niveluri ridicate de plumb. Wick a investigat componentele volatile din carnea de vită iradiată cu 20-60 kGy la temperatura camerei şi a raportat găsirea unui număr mare de compuşi cu miros. Din aproximativ 45 de constituenţi s-au depistat 17 care conţin sulf, 14 hidrocarburi, 9 carbonili, şi 5 care conţin alcool. Nivelul de iradiere este cu atât mai mare cu cât cantitatea de constituenţi volatili în produse este mai mare. Multe dintre aceste elemente constitutive au fost identificate în produsele din carne de vită.

În ceea ce priveşte vitamina B, Liuzzo a constatat că nivelurile de Co iradiate la 2 şi 6 kGy distruge parţial următoarele: tiamina, niacina, piridoxina, biotina, şi B12. Riboflavina, acidul pantotenic, şi acidului folic reportat a crescut prin iradiere, probabil din cauza eliberării de vitamine. Efectele negative care au fost raportate pentru fructele şi legumele iradiate, precum şi în alte produse alimentare sunt schimbările legate de gust, miros, aromă, etc.

Una dintre cele mai grave este degradarea de pectină, celuloză şi polizaharide. Acest efect a fost demonstrat de către Massey şi Bourke, cauzat prin radappertizare. Cantitatea de etilenă în mere este afectată de iradiere, astfel încât acest fruct nu reuşeşte să se maturizeze. În cazul lămâilor verzi, sinteza de etilenă este stimulată prin iradiere, dar se maturizează mai rapid.

Printre produsele radiolitice care se dezvolta pe bază de iradiere sunt cele antibacteriene.

Radiaţii rezistente la microorganisme

Bacteriile cele mai sensibile la radiaţiile ionizante sunt cele gram-negative, cum ar fi pseudomonads, coccobacillary şi acinetobacters şi se numără printre cele mai rezistente bacterii gram negative. Cocci gram-pozitivi sunt cei mai rezistenţi, inclusiv micrococci, stafilococi, şi enterococi.

Înţelegerea mecanismelor de rezistenţă poate duce la identificarea de soluţii de sensibilitate, radiaţii în creştere şi, în consecinţă, la utilizarea unor doze mai mici pentru uz alimentar.

Efectul de oxidare şi de reducere a condiţiilor privind rezistenţa bacteriei Radiodurans Deinococcus, în tampon fosfat a fost studiată şi concluziile sunt prezentate în tabelul următor:

Efecte de oxidare şi de reducere ale condiţiilor privind rezistenţa la radiaţiilebacteriei “Deinococcus radiodurans”

Condiţii Valoare

Tampon, nemodificat -3,11542

35

Oxigen -3,89762

Azot -2,29335

H O (100 ppm) -3,47710

Thioglycolat (0,1 M) -1,98455

Cisteină (0,1 M) -0,81880

Ascorbat (0,1 M) -5,36050

Sursa: Giddings.

Cele mai rezistente specii de bacterii

Cele mai rezistente bacterii care nu formează spori aparţin genului Deinococcus, Deinobacter, Rubrobacter, şi Acinetobacter. Deinococci au fost iniţial atribuiţi genului Micrococcus, dar împreună cu Deinobacter, genul archaebacterial şi Thermus constituie una din cele zece genuri majore bazate pe ARN-ul ribozomal.

Deinococcus radiodurans Deinococcus radiodurans

"Deinococcus radiodurans", numită şi “bacteria roşie” este cea mai rezistenta bacterie de pe Pământ, care poate "mânca" deşeuri nucleare. Pare totuşi mai credibil faptul că anomalia pe care o prezintă Deinococcus radiodurans, prin capacitatea sa de a menţine un nivel al radiaţiilor de 1000 de ori mai mare decât cel care poate provoca moartea omului, este un efect secundar al mecanismului său unic de apărare, apărut în timpul evoluţiei, pentru a ajuta bacteria să facă faţă deshidratării. Profesorul Avi Minsky, de la Institutul Weizmann din Israel, a studiat ADN-ul unic al acestui microb şi a publicat rezultatele cercetărilor sale în revista Science. Importanţa studiului constă în faptul că permite o mai bună înţelegere a modului de supravieţuire a bacteriei în situaţii extreme. În zilele noastre, când infecţiile au devenit una dintre cele mai stringente probleme şi cand bacteria poate fi folosită ca armă, o asemenea întelegere este de importanţă vitală, afirmă Avi Minsky în studiul său.

36

Deinococcus Radiodurans, rezistă la radiaţii ucigătoare, nu se teme de ultraviolete şi rămâne în viaţă la -450˚C, nu se lasa “dezinfectata” cu apă. Aflată în studiu sub microscoapele unei echipe franco-croată Deinococcus Radiodurans se dovedeşte foarte lentă în reproducere, dar foarte dibace în a-şi căuta locuri foarte ferite pentru viaţă, se hraneste cu CO şi expiră oxigen. Deinococcus Radiodurans are o calitate importantă: învie, la numai 3 ore după ucidere. Adică, „distrusă” cu ultraviolete, îşi reface cele 4 molecule de ADN circular care îi compun genomul. Biologii au descoperit că Deinococcus Radiodurans produce mai multe copii ale genomului în cursul ciclului de divizare celulară.

Rezistenţa bacteriei Deinococcus Radiodurans la radiaţii

Câteva organismele extrem de rezistente la radiaţii

Organismul Gram Rx Morf. Pigment Membr. ext.

Deinococcus radiodurans + C Roşu +

37

D. radiophilus + C Roşu +

D. proteolyticus + C Roşu +

D. radiopugnans + C Roşu +

D. murrayi + C Portocaliu +Deinobacter grandis - R Roşu /roz +D. geothermalis + C Portocaliu +

Hymenobacter actinosclerus - R Roşu +

Kineococcus radiotolerans + C Portocaliu -

Kocuria erythromyxa + C Roşu +

Methylobacterium radiotolerans - R Portocaliu +

Rubrobacter xylanophilus + R Roz +

Rezistenţa organismelor la radiaţii

În prezent nu se ştie de ce aceste organisme sunt atât de rezistente la radiaţii. Rezistenţa extremă a deinococcilor la deshidratare este legată într-un fel de radiorezistenţă.

Disocierea moleculelor prin iradiere duce la formarea de radicali liberi şi peroxizi, iar organismele sensibile iradiate par a fi în imposibilitate de a depăşi efectele lor vătămătoare . Câteva dintre evenimentele chimice care au loc în materia organică după iradiere sunt prezentate în Figură.

38

Sursa: Bacq şi Alexander, retipărită cu permisiunea autorilor, Bazele Radiobiologiei, 1961, Pergamon Press.

Fructele si legumele din import sunt iradiate cu raze gamma (mai puternice decât razele X) şi ne pot declanşa boli mortale - cancer. Iradierea alimentelor cu raze gamma modifică structura chimică şi generează radicali liberi responsabili de apariţia cancerului. Foarte multe produse de acest gen din Europa se iradiază, pentru a li se prelungi perioada de garanţie. După iradierea alimentelor cu raze gamma se distrug microbii, dar şi enzimele benefice din produs - generând radicali liberi. Fructa sau leguma este practic omorată şi de aceea rezistă foarte mult ca aspect exterior pe raft şi la transport. Pe de-o parte, mâncăm legume şi fructe care nu mai au proprietăţile iniţiale, iar pe de altă parte, ceea ce este şi mai dureros, ne putem îmbolnăvi foarte grav din cauza lor. Cele mai răspândite boli din cauza acestor iradiaţii sunt cancerul, diabetul şi afecţiunile cardiace.

39

40

BIBLIOGRAFIE

Bacq şi Alexander, retipărită cu permisiunea autorilor, Bazele Radiobiologiei, 1961, Pergamon Press.

Giddings Produşi rezultaţi prin iradierea lipidelor (Banu, 1992) Brodsky, 1982.

41