К настоящему моменту безопасность и преимущества продуктов питания, обработанных ионизирующим излучением, хорошо изучены и задокументированы. Подготовка достоверной научной информации по вопросам, представляющим наибольший общественный интерес по данной теме, ведется специально созданной Международной Консультативной группой по облучению пищевых продуктов под эгидой Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО), Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) и Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ), в состав которой входят представители 46 стран.
На сегодняшний день обработка продуктов питания ионизирующим излучением одобрена более чем в 40 странах. В список допущенных к облучению входят более 60 различных продуктов включая специи, зерновые культуры, куриное мясо, говядину, различные фрукты, зелень и овощи и т.д. В 1983 году Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций (ФАО), Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) и Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ) разработан и введен в действие международный стандарт, регулирующий облучение пищевых продуктов - Кодекс Алиментариус. К 1997 году Международная Консультативная группа по облучению пищевых продуктов на основе многолетних исследований влияния ионизирующего излучения на продукты питания выпустила ряд заключений о безопасности облучения пищевых продуктов различными дозами как до, так и свыше 10 кГр.
Научно-технические основы
Облучение пищевых продуктов заключается в их обработке определенными типами излучения. Процесс облучения тщательно контролируется путем соблюдения параметров и времени обработки в целях достижения определенных результатов. Процесс обработки ионизирующим излучением не может увеличить нормальный уровень радиоактивности продуктов, независимо от того, сколько времени продукт подвергается воздействию излучения, или сколько энергии им поглощается.
Обработка ионизирующим излучением помогает предотвратить размножение микроорганизмов, вызывающих порчу пищевых продуктов, таких как бактерии и плесень, воздействуя на их молекулярную структуру. Она также может замедлить созревание определенных фруктов и овощей посредством изменения физиологических процессов в тканях продуктов растительного происхождения.
Для облучения продуктов питания используется три типа излучения: гамма-излучение, рентгеновское излучение и ускоренные электроны.
Эти типы излучения также называются ионизирующими, поскольку их энергии достаточно, чтоб выбивать электроны из атомов и молекул материи и преобразовывать их в электрически заряженные частицы, называемые ионами. Гамма-излучение и рентгеновское излучение, как и радиоволны, микроволновое излучение, ультрафиолетовое излучение и видимый свет, относятся к электромагнитному спектру. Воздействие трех типов ионизирующего излучения на материю носит принципиально одинаковый характер. Разница между ними заключается в первую очередь в источнике их происхождения.
Гамма-излучение с определенной энергией возникает в результате распада различных радионуклидов (радиоизотопов). Для облучения пищевых продуктов применяется радиоизотоп Кобальт-60 (период полураспада ~5,37 лет), реже Цезий-137.
Пучок электронов высокой энергии, напротив, генерируется искусственным образом, за счет использования линейных ускорителей электронов. Это оборудование, способное ускорять заряженные частицы до скоростей, близких к скоростям света.
Рентгеновское излучение, в свою очередь, возникает за счет бомбардировки металлической мишени (например – танталовой) пучком ускоренных электронов.
Для обработки пищевых продуктов используется электронное излучение с максимальной энергией частиц до 10 МэВ (миллионов электронвольт) и рентгеновское излучением с энергией частиц до 5 МэВ. Эти энергии ускоренных частиц являются слишком низкими, чтобы способствовать возникновению наведенной радиоактивности в обрабатываемых продуктах, в том числе пищевых.
Основной отличительной особенностью воздействия перечисленных видов излучения на продукты является их проникающая способность. Наибольшей проникающей способностью обладает гамма- и рентгеновское излучение, в то время как проникающая способность электронного пучка значительно ниже, что делает его применимым для обработки продуктов в относительно тонкой упаковке или сыпучих продуктов, например, зерна.
Главным параметром обработки, который характеризует степень воздействия излучения на продукцию, является поглощенная доза ионизирующего излучения. Под поглощенной дозой понимают количество энергии, которое поглотил продукт за время нахождения его под действием излучения. Единицей измерения поглощенной дозы является Грей (Гр), в ранних работах встречается единица измерения дозы рад (1 Гр = 100 рад, 1 кГр).
Преимущества обработки пищевых продуктов ионизирующим излучением
Предотвращение порчи пищевых продуктов, и борьба с их заражением различными микроорганизмами была одной из главных задач человека на протяжении веков. В наши дни повсеместно используются технологии заморозки или пастеризации продукции. Можно ожидать, что облучение пищевых продуктов также будет широко использоваться в ближайшем будущем, о чем говорит все более массовое применение данной технологии в последние годы.
Облучение пищевых продуктов можем предложить широкий спектр преимуществ для пищевой промышленности и потребителя. С практической точки зрения, есть три общих группы задач, которые решаются при помощи обработки продуктов ионизирующим излучением:
Низкие дозы облучения - до 1 кГр: задержка созревания и прорастания; дезинсекция; дезактивация паразитов.
Средние дозы облучения от 1 до 10 кГр: снижение количества гнилостных бактерий и болезнетворных микроорганизмов.
Высокие дозы облучения - свыше 10 кГр: снижение численности микроорганизмов до уровня стерильности.
Подавление патогенных микроорганизмов
Среди выделенных задач в отношении повышения безопасности пищевых продуктов наибольшим публично значимым эффектом обладает возможность облучения подавлять пищевые патогенные микроорганизмы, такие как cальмонелла (Salmonella), кишечная палочка (E.Coli), листерия (Listeria), вибрионы (Vibrio) и другие микроорганизмы, с которыми связано наибольшее количество пищевых отравлений. Эти микроорганизмы встречаются в наиболее распространенных продуктах питания, таких как замороженные и свежие мясные продукты, курица, рыба, моллюски, другие морепродукты и т.д. Облучение позволяет снижать присутствие в продукте данных микроорганизмов за счет воздействия на их молекулярную структуру (разрыв цепочек ДНК) до состояния стерильности.
Деконтаминация
Специи, травы и растительные приправы ценятся за их отличительные вкусовые и ароматические свойства. Тем не менее, они часто сильно загрязнены микроорганизмами из-за экологических условий, в которых они производятся и обрабатываются. Таким образом, прежде чем они могут быть безопасно включены в процесс приготовления других пищевых продуктов, микробную нагрузку необходимо уменьшить. Поскольку термическая обработка может привести к значительной потере вкуса и аромата, облучение является идеальным вариантом деконтаминации таких продуктов. До недавнего времени большинство специй и трав обрабатывались при помощи процесса фумигации стерилизующими газами, такими как этиленоксид. Однако использование окиси этилена было запрещено в Европейском союзе (ЕС) в 1991, как и в ряде других стран, по причине канцерогенной опасности этого газа. Облучение с тех пор является наиболее эффективной альтернативой использования этиленоксида, позволяя получать травы и специи более высокого качества по сравнению с обработанными окисью этилена. Облучение специй в коммерческом масштабе практикуется в более чем 40 странах. Глобальное производство пряностей, трав и сухих ингредиентов с применением облучения в 2005 году составило более 100 000 тонн.
Продление сроков хранения
Срок хранения многих фруктов, овощей, мяса, домашней птицы, рыбы и морепродуктов можно значительно увеличить путем применения комбинации облучения низкими дозами и охлаждения. Например, облучение свежего куриного мяса, производимого в соответствии со стандартом GMP (good manufcaturing practices), дозой 2,5 кГр будет достаточно, чтобы подавить сальмонеллу и большинство гнилостных бактерий, что позволит удвоить срок его хранения при температуре ниже 5 градусов Цельсия.
Очень важным, а иногда решающим рыночным фактором, является продление сроков жизни многих коммерчески значимых продуктов растительного происхождения. Воздействие низкими дозами радиации может замедлить созревание некоторых фруктов, контролировать возникновение грибковой гнили в одних и созревание в других овощах, тем самым расширяя их срок годности. Например, созревание бананов, манго, папайя может быть отложено при облучении дозами от 0,25 до 1 кГр. Клубника часто поражается плесневым грибком Botrytis. Воздействие дозой от 2 до 3 кГр с последующим хранением при 10 С может привести к увеличению срока ее годности до 14 дней. Однако, получаемый результат будет зависеть от исходного качества свежих продуктов, которое должно быть как можно выше.
Не все фрукты и овощи подходят для облучения по причине возможных нежелательных изменений цвета или текстуры. Кроме того, разные сорта одного и того же фрукта или овоща могут иначе реагировать на облучение. Время сбора урожая и физиологическое состояние также влияет на реакцию фруктов и овощей на облучение. Например, если клубника облучена, прежде чем она созреет, ее цвет не будет насыщенно красным при созревании. В свою очередь, для задержки созревания большинства фруктов важно облучать их до начала созревания.
При высоких дозах облучения (> 25 кГр), продукты стерилизуются, как это происходит при консервировании. Стерилизованные продукты можно хранить при комнатной температуре почти до бесконечности. Радиационно-стерилизованные продукты даются больничным пациентам с поражениями иммунной системы, требующими стерильной диеты. Стерилизованные при помощи облучения продукты используются в космических программах НАСА из-за их высокого качества, безопасности и разнообразия.
Дезинсекция
Одной из основных проблем при сохранении зерна и зерновых продуктов является заражение насекомыми. Облучение является эффективным методом борьбы с вредителями и хорошей альтернативой бромистого метила, наиболее широко используемого фумиганта для борьбы с насекомыми, применение которого постепенно сокращается во всем мире по причине токсичности и озоноразрушающих свойств. Преимущества облучения перед фосфином, другим основным фумигантом, используемым для предохранения зерна от вредителей, заключаются в значительно более высокой скорости обработки и независимости его эффективности от температуры. Облучение способно уничтожать либо подавлять размножение в том числе устойчивых к воздействию фосфина вредителей.
Дезинсекция может быть также направлена на предотвращение потерь, вызываемых насекомыми в закладываемых на хранение крупах, бобовых, муке, кофе в зернах, сушеных фруктах, орехах и в других сухих пищевых продуктах, включая сушеную рыбу. Необходимо учитывать, однако, что для предотвращения повторного заражения насекомыми, облученные продукты должны упаковываться и храниться надлежащим образом.
Радиационная дезинсекция используется в целях карантинного контроля в международной торговле. В первую очередь это касается свежих фруктов, таких как цитрусовые, манго, папайя, которые часто являются источником насекомых-вредителей карантинного значения. Во многих странах запрещен импорт таких фруктов, не прошедших соответствующую карантинную обработку. Ряд способов карантинной обработки, разрешенных в прошлом, были недавно запрещены. Фумигация этилендибромидом является наиболее ярким примером. Низкие дозы ионизирующего излучения, между 0,15 и 0,3 кГр, позволяют очень эффективно контролировать распространение плодовой мухи и других проблемных насекомых. В США обработка облучением в качестве карантинной меры против распространения большинства видов фруктовой мухи установлена USDA (Департаментом сельского хозяйства) как обязательное требование к ввозимым в страну экзотическим фруктам папайе, карамболе и личи.
Подавление прорастания
Для того, чтобы обеспечить потребителей круглогодичными поставками картофеля, лука, и других прорастающих сельскохозяйственных продуктов, производителю необходимо хранить их в течение многих месяцев. Долгосрочное хранение возможно с помощью охлаждения, которое является очень дорогостоящим способом, особенно в субтропических и тропических регионах. Для многих подобных культур желаемые ингибирующие эффекты могут быть получены с использованием химических ингибиторов. Эти химические вещества, однако, могут быть неэффективны в условиях тропического климата или приводить к возникновению токсичных остатков в продукции. Доза ионизирующего излучения 0,15 кГр или менее тормозит прорастание продуктов, таких как картофель, ямс, лук, чеснок, имбирь, и каштаны. Облучение не оставляет следов и позволяет хранить продукты при более высоких температурах.
Вопросы и ответы. Безопасность облученных продуктов
Вопрос: Делает ли процесс облучения пищу радиоактивной?
Ответ: Нет.
Облучение не делает продукты радиоактивными. Все окружающие нас объекты, включая пищу, содержат небольшое содержание радиоактивности. Это означает, что естественная радиоактивность таких элементов, как калий, является неизбежной составляющей нашей повседневной диеты. Процесс облучения всегда строго контролируется и включает прохождение продуктов через поле излучения с заданной скоростью, точно определяя количество энергии или дозы, поглощенной продуктом. Сам пищевой продукт никогда не вступает в непосредственный контакт с источником излучения. Максимально допустимые энергии для электронов и рентгеновских лучей, которые могут использоваться, составляют 10 миллионов электрон-вольт (МэВ) и 5 МэВ, соответственно. Даже тогда, когда продукты подвергаются воздействию очень высоких доз радиации из этих источников, максимальный уровень радиоактивности будет достигать тысячных долей беккерелей на килограмм пищи. Это в 200 000 раз меньше, чем уровень радиоактивности, который естественным образом присутствует в пище. Продукты, проходящие процесс облучения, становятся не более радиоактивными, чем багаж, проходящий через рентгеновский сканер в аэропорту, или зубы, с которых был сделан рентгеновский снимок.
Вопрос: Может ли облученная пища стать токсичной?
Ответ: Нет.
Тщательные исследования возможной токсикологической опасности облученных продуктов с 1940-х годов проводятся в целом ряде стран, включая Китай, Германию, Индию, Японию, Таиланд, Великобританию и США.
В рамках деятельности организаций ООН (ФАО, МАГАТЭ и ВОЗ) в 1964, 1969, 1976 и 1980 годах проводились конвенции Совместной экспертной комиссии в целях оценки безопасности облученных продуктов питания. Полученные оценки, совместно с результатами независимых исследований, проведенных национальными экспертными группами в Дании, Франции, Нидерландах, Японии, Великобритании и США подтверждают отсутствие токсикологических эффектов в результате потребления облученных продуктов питания. Результаты данных исследований впоследствии неоднократно подтверждались, в том числе в отношении обработки пищевых продуктов высокими дозами радиации. Ссылки на официальные документы, обобщающие результаты проведенных исследований можно найти в приложении к настоящему документу.
За последние 20 лет миллионы мышей, крыс и других лабораторных животных были выращены исключительно на диетах из облученных продуктов, при этом не наблюдалось никаких генетических дефектов, которые можно было бы отнести к потреблению облученных продуктов.
Вопрос: Проводились ли какие-либо исследования безопасности потребления облученных продуктов питания на людях?
Ответ: Да.
В начале 1980-х, восемь исследований с использованием несколько облученных продуктов питания, в том числе облученной пшеницы, были проведены в Китае с использованием добровольцев. Более 400 человек потребляли облученные продукты в контролируемых условиях от 7 до 15 недель. Одним из направлений исследований было определение возможности возникновения хромосомных изменений. Семь из восьми экспериментов исследовали наличие хромосомных аберраций у 382 человек. Существенной разницы между числом хромосомных аберраций в контрольных и опытных группах не было обнаружено ни в одном из экспериментов.
Стоит также отметить, что радиационно-стерилизованные продукты используются на сегодня в рационе тяжело больных пациентов. Ряд лечебных учреждений в США и Великобритании используют облученные продукты питания для пациентов, которые должны находиться в полностью стерильной среде из-за их чувствительности к бактериальной или вирусной инфекции. Пациенты, проходящие химиотерапию или пациенты по пересадке органов, которые получают иммуносупрессоры, могут потреблять только стерилизованные продукты в течение нескольких недель или даже месяцев.
Вопрос: Влияют ли свободные радикалы, возникающие в процессе облучения, на безопасность пищи?
Ответ: Нет.
Тот факт, что облучение вызывает образование свободных радикалов (которыми с научной точки зрения являются атомы или молекулы с непарным электроном), часто упоминается в качестве причины особой осторожности при облучении сухих продуктов. Тем не менее, свободные радикалы образуются также как при других видах обработки, таких как жарка, и сублимационная сушка, так и во время нормальных процессов окисления в продуктах питания. Свободные радикалы непрерывно взаимодействуют с веществами с образованием стабильных продуктов и исчезают в результате реакции друг с другом или в присутствии жидкости, такой как слюна во рту. Следовательно, их проглатывание не создает никаких токсикологических или других вредных последствий. Данный факт был подтвержден долгосрочным исследованием, проведенным Федеральным научно-исследовательским центром в области питания в г.Карлсруэ, Германия.
Вопрос: Может ли облучение отрицательно сказываться на питательной ценности пищи?
Ответ: Не более, чем любые другие методы обработки пищевых продуктов, которые используются для достижения тех же целей.
Поскольку облучение является холодным процессом, то есть, несущественно повышает температуру обрабатываемого продукта, потери питательных веществ невелики и часто значительно меньше, чем потери, связанные с другими методами, такими как консервирование, сушка и тепловая пастеризация.
Изменение питательной ценности, вызываемое облучением, зависит от ряда факторов: дозы облучения, типа продукта питания, упаковки и условий обработки, таких как температура во время облучения и хранения.
Проводимые в предметной области исследования показали, что углеводы, белки и жиры, изменяются незначительно даже при облучении дозами более 10 кГр. Точно так же, незаменимые аминокислоты, минералы, микроэлементы и большинство витаминов не несут значительных потерь.
Чувствительность витаминов к облучению зависит от сложности структуры продукта и их растворимости в воде. Облучение витаминов в чистых растворах приводит значительному разрушению этих соединений, таким образом, некоторые источники в научной литературе переоценили их потери при облучении. Например, витамин В1 (тиамин) в водном растворе показал потерю 50% после облучения в 0,5 кГр, в то время как облучение сухого целого яйца в той же дозе вызывало менее 5% потерь того же витамина.
В целом, влияние облучения на питательную ценность продуктов минимально, и эти наблюдения подтверждаются результатами многих исследований, которые были проведены для оценки качества облученных продуктов.
Заключение
Облучение, наряду с тепловой пастеризацией, химической фумигацией, является эффективным методом дезинсекции или подавления микробной контаминации продуктов питания.
Действительно ли использование этой технологии необходимо? Аналогичный вопрос задавался в отношении пастеризации, когда она была впервые предложена в качестве технологии повышения безопасности молока. Пастеризованное молоко было безопасным, практичным и нужным для большинства потребителей продуктом. Оно было очень похоже на вкус и цвет на свежее молоко и не требовало никаких изменений при потреблении или использовании в приготовлении. Тем не менее, пастеризация молока не была коммерческой реальностью в течение многих лет после своего появления в начале 1900-х.
Аналогичная ситуация существует в отношении облученных продуктов питания. Хотя безопасность и выгоды от облучения пищевых продуктов тщательно изучены и задокументированы, коммерческое применение процесса затруднено из-за общего заблуждения широкой общественности относительно безопасности технологии и консервативной позиции игроков в пищевой промышленности.
Другие процессы, такие как химическая и термообработка также могут убить насекомых, плесень и микроорганизмы, в том числе и патогенов в пищевых продуктах. Тем не менее, использование химических веществ может приводить к появлению в пище их токсичных остатков, а нагревание пищи, например, при консервировании, меняет ее текстуру, цвет и аромат и преобразует ее в приготовленный продукт.
Облучение, с другой стороны, достигает своего эффекта без значительного повышения температуры пищи, оставляя продукт ближе к натуральному виду. В отличие от фумигантов, используемых для дезинсекции и карантинных целей, например, оксида этилена, фосфина и бромистого метила, облучение не оставляет следов в пище и безопаснее в использовании.
Облучение является уникальным методом в силу его способности инактивировать патогенные микроорганизмы, такие как Salmonella, E.coli O157: H7 и Campylobacter, в пище в замороженном состоянии, в частности в пищевых продуктах животного происхождения.
Облучение пищевых продуктов играет важную роль в производстве безопасной, здоровой пищи. В то время, когда потребитель ищет более безопасных и качественных продуктов, а применение фумигантов постепенно сокращается, существенные преимущества технологии облучения пищевых продуктов становятся очевидными.
Список литературы:
С большой радостью сообщаю, что РЗН выдал регистрационное удостоверение № РЗН 2024/21946 от 31.01.2024 г. на набор ИГРА-ТБ! Огромное спасибо вам за профессионализм, ...
В рамках форума AMTEXPO Директор по развитию ГК «АКЦЕНТР» Кузнецов Антон Александрович принял участие в панельной дискуссии «Полимерные материалы - импортозамещение и перспективы развития» c докладом о применении электронно-лучевой обработки полимерных материалов с целью улучшения физико-механических и других свойств материалов для различных отраслевых применений.
В рамках международной научно-практической конференции «Косметическая индустрия: взгляд в будущее» Директор по развитию ГК «АКЦЕНТР» Кузнецов Антон Александрович принял участие с докладом на тему «Решение проблем микробиологической безопасности парфюмерно-косметической продукции» ...
