Radiační hygiena potravin a krmiv

(teze přednášky)

prof. MVDr. Petr Dvořák, CSc.

Vznik radioaktivity v potravinách

1. Kontaminací potraviny radionuklidem

- primárně v potravním řetězci

- sekundárně při výrobě a distribuci 2. Indukovanou radioaktivitou

- především u neutronového záření

- u potravin s vysokým obsahem NaCl

Indukovaná radioaktivita Krátké fyzikální poločasy přeměny 42K 12 h 24Na 15 h 32P 14 dní 13N ; 27Mg velmi krátké 36Cl ; 41Ca dlouhé

Pokles na % původní aktivity v čase1. za 24 h na 45 %2. za 48 h na 8 %3. za 72 h na 3 %4. za 120 h na 1 – 2 %

Indukovaná radioaktivita Maximální hodnoty, kterých je možné u

jednotlivých potravin dosáhnout MBq.kg-1

1. do 37 cukr a mouka

2. do 370 sýry, vejce, maso ryby, luštěniny

3. do 1850 sušené a solené potraviny, chléb, konzervy (včetně obalů)

Nejvyšší přípustné úrovně kontaminace radionuklidy Vyhl. SÚJB č.307/2002 Sb. (499/2005 Sb.) tab. č.4 a 5

tab.č. 5 pro přetrvávající ozáření po černobylské havárii uvádí pro součet aktivit 137Cs a 134Cs limity [Bq . kg-1]

mléko, mléčné výrobky a kojeneckou výživu 370

ostatní potraviny a voda 600 potraviny v tab.č. 6 (koření a přísady) 6000

Směrné hodnoty zásahových úrovní pro regulaci distribuce a požívání potravin a vody

Opatření Rozpětí dávek

Efektivních dávekcelého organismu

Ekvivalentních dávekv jednotlivých

orgánech a tkáních

Regulace požívání radionuklidy

znečištěných potravin, vody a krmiv

5 mSv až 50 mSv 50 mSv až 500 mSv

Přesídlení obyvatelstva 50 mSv až 500 mSv nestanovuje se

Tabulka č. 4 přílohy č. 8

radionuklid Nejvyšší přípustné úrovně radioaktivní kontaminace potravin * pro radiační mimořádné situace

[Bq.kg-1] nebo [Bq.l-1]

potraviny pro

kojeneckou výživu

mléko a mléčné

výrobky

pitná voda a

tekuté potr.

ostatní potraviny

Potraviny uvedené v tab.č.6

izotopy stroncia,zejm. 90Sr

75 125 125 750 7500

izotopy jódu,zejm. 131I

150 500 500 2000 20000

izotopy plutónia a transuranových prvků, emitujících záření alfa,zejm. 239Pu a 241Am

1 20 20 80 800

všechny ostatní nuklidys poločasem přeměnyvětším než 10 dní,zejm. 134Cs a 137Cs kromě 3H, 14C, 40K

400 1000 100 1250 12500

V příloze č. 8, jsou uvedeny přípustné hodnoty zatížení, které vycházejí z doporučení IAEA, WHO, ICRP, tedy směrnic EU č. 87/3954, č. 89/944 a COUNCIL REGULATION (EUROATOM) č. 89/2218 a jsou v souladu s Codex Alimentarius , vydaným FAO/WHO.

Limity zamoření krmiv MBq.kg-1

Druh

krmiva

Konzumace

(dny)Stáří štěpné směsi (dny)

30 100 365

jadrná

30 10,98 3,69 0,74

100 2,22 0,74 0,15

365 1,09 0,37 0,07

Seno,

sláma

30 1,48 0,49 0,09

100 0,37 0,12 0,02

365 0,22 0,07 0,01

Tráva, siláže

okopaniny

30 0,37 0,12 0,02

100 0,11 0,037 0,007

365 0,037 0,011 0,002

Možnosti snižování hmotnostní a objemové aktivity radionuklidů

u kontaminovaných potravin

Snížení aktivity 137Cs v mase divočáka po tlakové tepelné úpravě. Aktivita před úpravou 106 Bq.kg-1

137Cs (Bq.kg-1)

137Cs (Bq.kg-1) 40K (Bq.kg-1) 40K (Bq.kg-1)

137Cs (%

snížení)

n

maso vývar maso vývar maso

1 43 57 84 82 58,3

2 59 69 102 95 42,7

3 67 90 147 129 34,9

4 55 66 122 107 46,6

5 43 63 105 90 58,3

průměr 53 69 112 101 48,2

Opakované lákování masa v roztoku NaCl s přídavkem KNO3 po 7 denních intervalech.

čas[den] n

137Cs[Bq.kg-1]

40K[Bq.kg-1]

snížení 137Cs[%]

0 3 103 286 -

7 3 91 141 12

14 3 48 96 54

21 3 25 87 76

Rozdělení aktivity ve vejcích

Část vejce

Podíl z celkové aktivity

(%)

Gama (Cs, J) Beta (Sr)

Skořápka 81 68

Žloutek 15 23

bílek 4 8

Distribuce aktivity v plnotučném mléce (100 %)

produkt

Podíl aktivity (%)131I 137Cs 90Sr

odstředěné mléko 84 85 92

sladká smetana 16 15 8

podmáslí 12,5 13 6,7

čajové máslo 3,5 2,3 1,3

syrovátka kyselá 79,5 83 86

kasein kyselý 4,6 1,8 6,5

syrovátka syřidlová 82 83 7,4

kasein syřidlový 1,8 1,8 84,6

Snižování aktivity 137Cs v hřibu hnědém tepelnou tlakovou úpravou

 

Před úpravou Po tlakové tepelné úpravě 15 min

Bq.kg-1 Bq.l-1 Bq.kg-1 % snížení

n = 15 hřib hnědý šťáva z hub vyluh. houby vyluhované

houby

průměr 235,8 65,9 83,0 65,3

SD 91,86 29,23 32,06 3,32

Aktivity 137Cs a 40K u hub v nativním stavu vzorky 2, 3 a sušených hub vzorek 1 (Bq.kg-1) po opakovaném výluhu

v 2%-ním roztoku kyseliny octové.

Aktivita(Bq.kg-1)

Vzorek 1 (sušené houby)

Vzorek 2(nativní stav)

Vzorek 3 (nativní stav)

čas (hod)

137Cs 40K 137Cs 40K 137Cs 40K

0 1253 465 708 297 415 233

24 296 145 162 83

48 104 164 61 64

72 226 545 37 166

168 2,4 583

jednorázově o 73 % o 59 % Výluh nelze konzumovat

OZAŘOVÁNÍ POTRAVIN

Prof. MVDr. Petr Dvořák, CSc.

Ozařování potravin ve světě

Přístup konzumentů a technologická dostupnost USA nejrozsáhlejší využití na světě, řídí Food

and Drug Administration (FDA) Belgie, Francie, Holandsko

až 20 000 t ročně Velká Británie, Německo, Rakousko radiofobie

konzumentů, opatrnost odborné veřejnosti SR, ČR, Maďarsko především koření

Ozařování potravin v r. 2005 (svět)

186 000 t; 46%

82 000 t; 20%

88 000 t; 22% 17 000 t; 4%

33 000 t; 8%

koření, suchá zelenina obilí, ovocemaso, plody moře česnek, bramboryostatní

Potraviny ozařované v ČR v roce 2003

Legislativa týkající se ozařování potravin Směrnice č. 2 a 3 1999 Evropského Parlamentu a Rady Evropy. (Safety and Nutritional Adequacy

of Irradiated Food. WHO 1994). Vyhláška Ministerstva zdravotnictví ČR č. 133/2004  Sb. druhy, skupiny, podskupiny potravin které lze ozařovat nejvyšší přípustné absorbované dávky záření   způsob označování ozářených potravin Povolené zdroje záření:

- záření radionuklidů 60Co a 137Cs

- rentgenovo záření o energii nepřevyšující 5 MeV

- urychlené elektrony o energii nepřevyšující 10 MeV

Legislativa týkající se ozařování potravin v ČR:Výběr z povolených druhů potravin a jejich nejvyšší

přípustné absorbované dávky: drůbeží maso 7,0 kGy kachny, krocani, drůbeží droby a separát 5,0 kGy ryby, mořští živočichové 3,0 kGy vaječný bílek 3,0 kGy mlýnské obilné výrobky 1,0 kGy, sušená a čerstvá zelenina 1,0 kGy čerstvé ovoce a houby 2,0 kGy cibulová a kořenová zelenina, brambory a výrobky

z nich 0,2 kGy sušené a zmrazené byliny a koření 10,0 kGy

Hlavní důvody a možnosti využití ozařování potravin:

eliminace patogenních mikroorganismů > snížení rizika vzniku onemocnění z potravin  likvidace mikroorganismů způsobujících kažení > prodloužení doby trvanlivosti využití ozařování k redukci ztrát vznikajících: - předčasným zráním, rašením, klíčením - poškození hmyzem zlepšení senzorických vlastností - např. barvy odstranění alergizujících vlivů mléčných proteinů snížení koncentrace pesticidů sterilizace obalů

V závislosti na dávce dochází k devitalizaci mikroorganismů

Extrémně vysoké dávky 100 kGy a více snižují obsah prionů na 1 %

Vysoké dávky ionizujícího záření 25 kGy sterilizační účely (sterilizace diet pro imunodeficientní pacienty,

potraviny pro armádu, kosmické lety)

Běžné dávky ionizujícího záření do 10 kGy - radicidace výrazné snížení počtu mikroorganimů, ne jejich úplná likvidace

„cold pasteurization“, devitalizace parazitů

Nízké dávky do 1 kGy – radurizace prodloužení trvanlivosti, zamezení klíčení, zpomalení zrání

(retardační metody)

Radiační dávky D10 (kGy) potřebné ke snížení počtu bakterií desetkrát

Jsou závislé na: • druhu mikroorganismu• typu potraviny• teplotě potraviny v době ozáření• přítomnosti kyslíku• obsahu vody

D10 hodnoty vybraných druhů nesporulujících

mikroorganismů ve zmrazených potravinách

bakterie potravina teplota (°C)

atmosféra D10 (kGy)

Campylobacter jejuni

syrové hovězí - 30 vzduch 0,315

syrové krůtí - 30 +/- 10 vzduch 0,293

E.coli syrové hovězí -16 +/-1 vzduch 0,39

Listeria monocytogenes

syrové hovězí -16 +/-1 vzduch 0,558-0,610

Salmonella spp. syrové hovězí - 16 +/-1 vzduch 0,756-0,800

(Farkas, 1998)

Limitující faktory ozařování potravinV závislosti na dávce vznikají s různou intenzitou fyzikální, fyzikálně-chemické a biochemické změny vedoucí: narušení nutriční hodnoty změny senzorických vlastností potravin- negativní aroma z ozáření- barva- změny struktury změny technologických vlastností indukovaná radioaktivita

Radiačně – chemické změny bílkovin:

Ozáření ve vodném roztoku nebo ve směsi s jinými látkami:

> změny aminokyselin působením radikálů vody nebo

radikálů vzniklých z jednotlivých komponent směsi reakce hydratovaných elektronů a hydroxylových

radikálů roztržení peptidického řetězce migrace radikálů do postranních řetězců radiačně

labilních AMK (Cys, Met, Tyr, Phe, His, Trp, Lys)

Radiačně – chemické změny bílkovin:

Změny v peptidickém řetězci:

 deaminace příp. dekarboxylace terminální AMK

 rozštěpení peptidického řetězce

Při těchto reakcích vznikají:

 produkty s amidickou skupinou

 příslušné kyseliny (za nepřítomnosti O2)

 ketosloučeniny (za přítomnosti O2)

Radiačně – chemické změny bílkovin:

Radiační rozštěpení vodíkových a S – S vazeb vyvolává:

 rozvinutí bílkovinné molekuly

ztrátu organizované struktury

Redukce S – S vazeb a oxidace – SH skupin vyvolává:

 zánik vazeb stabilizujících sekundární a terciální strukturu bílkoviny

 vznik vazeb na jiných místech  

> změna konfigurace bílkovin

> radiační agregace bílkovin

Radiačně – chemické změny tuků: autooxidační a hydrolytické reakce (řetězový charakter)

nežádoucí organoleptické změny

ztráty esenciálních mastných kyselin

negativní působení vzniklých peroxosloučenin na vitamíny

vznik 2-alkylcyklobutanonů

Charakter změn závisí na:

 složení ozařovaného materiálu

 typu tuku

 obsahu nenasycených mastných kyselin

Živočišné tuky jsou pro radiační ošetření vhodnější než rostlinné (vyšší odolnost vůči autooxidačním procesům)

Negativní aroma z ozáření

vznik těkavých látek (dimetyldisulfid, dimetyltrisulfid, metylthioetan, karbonylové sloučeniny) závisí na dávce záření, množství O2 a teplotě při ozařování

u běžných dávek pouze dočasný jev u chlazené drůbeže dávky 1,5 – 2,5 kGy a

u mražené drůbeže 3 – 5 kGy nepředstavují žádný negativní efekt (Kiss,1984)

Vliv ionizujícího záření na barvu masaBarva masa závisí na koncentraci tří forem myoglobinu (podle oxidačního stavu molekuly a charakteru ligandu vázaného na železo)

nachový deoxymyoglobin,

červený oxymyoglobin

hnědý metmyoglobin

vystavení povrchu masa působení O2 deoxygenovaná forma myoglobinu oxygenuje na jasně červený oxymyoglobin

účinek radikálů má stejný efekt, vzniká silně oxidativní prostředí, které brání nárůstu tvorby metmyoglobinu

oxidace na oxymyoglobin se působením radikálů uskutečňuje v celé hmotě ozářeného masa

Zaměření našeho pracoviště ověření rozporuplných údajů o vlivu ionizujícího

záření na barvu potravin sledování barvy u různých druhů mas (vepřové,

hovězí, rybí) po ozáření vliv záření na další jakostní parametr masa – ztrátu

masové šťávy sledování vlivu atmosférického kyslíku na změnu

barvy ozářeného vepřového a hovězího masa vliv ionizujícího záření na aktivitu tkáňových enzymů změny u ozářených vajec

PARAMETR BARVY L* a* b*

0 kGy

měření č. 1t = 0 x 52,58 0,95 7,42

měření č. 2t = 1,75 h x 52,28 1,13 7,48

2,5 kGy

měření č. 1t = 0 x 51,60 0,80 6,92

měření č. 2t = 0,88 h x 52,44 2,74 ++ 7,00

5 kGy

měření č. 1t = 0 x 51,90 0,75 7,11

měření č. 2t = 1,75 h x 51,74 3,05 ++ 7,17

x …aritmetický průměr ++..statisticky průkazný rozdíl (α<0,01)

Závislost parametrů barvy vepřového masa na ozáření dávkou 2,5 kGy (při expozici 0,88 h) a 5 kGy (při expozici 1,75 h), (dávkový příkon

2,86 kGy.h-1, n = 15)

Vyšší podíl červené barvy v závislosti na dávce záření.

Ztráta šťávy odkapáním u vepřového masa (n = 30) ozářeného dávkou 5 kGy

(expozice 1,75 h, dávkový příkon 2,86 kGy.h-1)

dávka ztráta šťávy odkapáním [%]

0 kGy x 6,10

5 kGy x 7,21 +++

x …aritmetický průměr +++..statisticky průkazný rozdíl (α<0,001)

t = 3 – 5 oC

Závislost parametrů barvy hovězího masa na ozáření dávkami 1 kGy (při expozici 0,3 h), 2,5 kGy (při expozici 0,75 h) a 5 kGy (při expozici 1,5 h), (dávkový příkon 3,3 kGy.h-1, n = 22)

PARAMETR BARVY L* a* b*

0 kGy

měření č. 1t = 0 x 36,98 10,99 7,03

měření č. 2t = 1,5 h x 37,94 + 11,54 7,43

1 kGy

měření č. 1t = 0 x 37,31 11,24 7,39

měření č. 2t = 0,3 h x 37,92 11,95 7,67

2,5 kGy

měření č. 1t = 0 x 37,09 11,23 7,09

měření č. 2 t = 0,75 h x 38,26 ++ 11,67 8,03 ++

5 kGy

měření č. 1t = 0 x 36,98 11,15 7,40

měření č. 2t = 1,5 h x 38,25 +++ 11,29 7,60

Tendence ke světlejší barvě v závislosti na dávce záření.

Závislost parametru barvy L* u hovězího masa na povrchové působení atmosférického kyslíku 1 hodinu po ozáření (n=20)

22 vzork ů M. lon gissimus lu mboru m et thoracis, odebrán o 1 hod inu post mortem 3 sk.p okusn é (ozářeny, barv a měřena před ozářením a p o ozáření)sk. ko ntrolní (čase před o zářením a v čase p o ozáření)zdroj zářen í 6 0 Codávk y: 1 k Gy, 2,5 kGy, 5 kGyexpo zice 0,3 h , 0,75 h , 1,5 hdávk ový p říkon 3,3 kGy .h -1

I = 0,993

I = 0,994

34,535

35,536

36,5

3737,5

38

38,539

0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180

čas [min]

L*

neozářené ozářené

tmavá

světlá

Závislost parametrů barvy rybí svaloviny na ozáření dávkou 3 kGy, (při expozici 0,9 h, dávkový příkon 3,3 kGy.h-1, n = 55)

PARAMETR BARVY L* a* b*

0 kGy

měření č. 1t = 0

x44,91 0,60 4,98

měření č. 2t = 0,9 h

x46,43 + 0,55 4,82

3 kGy

měření č. 1t = 0

x44,82 0,54 4,74

měření č. 2t = 0.9 h

x46,98 + 0,70 3,69 +

+.....statisticky průkazný rozdíl (α<0,5)

Vyblednutí a zšednutí.

Vliv ozáření dávkami 2,5 kGy (při expozici 0,75 h) a 5,0 kGy (při expozici 1,5 h) na aktivitu enzymů v játrech a v ledvině (dávkový příkon 3,3 kGy.h-1, n = 10)

Dávka 0 kGy 2,5 kGy 5 kGy

L-laktátdehydrogenáza[μ kat/ g rozpust. proteinu]

játra x 20,50 16,10 + 16,00 ++

ledvina x 30,70 27,40 27,30

Kyselá fosfatáza[μ kat/ g rozpust. proteinu]

játra x 0,20 0,18 0,18

ledvina x 0,53 0,51 0,54Alkalická fosfatáza

[μ kat/ g rozpust. proteinu]játra x 0,26 0,27 0,25

ledvina x 5,57 5,46 5,57Aspartátaminotransferáza[μ kat/ g rozpust. proteinu]

játra x 2,38 2,14 2,12ledvina x 2,29 2,19 2,06

Alaninaminotransferáza[μ kat/ g rozpust. proteinu]

játra x 0,57 0,48 0,47ledvina x 1,22 1,13 1,11

+.....statisticky průkazný rozdíl (α<0,5)

++..statisticky průkazný rozdíl (α<0,01)

Ozařování vajecbarva žloutku

0

10

20

30

40

50

60

70

L* a* b*

kontrola 1 kGy 2,5 kGy 5 kGy

Vyblednutí.

Ozařování vajecčíslo kyselosti tuku žloutku

5,5

5,55

5,6

5,65

5,7

5,75

5,8

5,85

5,9

5,95

kontrola 1kGy 2,5kGy 5kGy

ČK

T m

g K

OH

/g t

uk

u