SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V

NITRE

FAKULTA BIOTECHNOLÓGIE A POTRAVINÁRSTVA1130720

VPLYV IONIZAČNÉHO ŽIARENIA NA BEZPEČNOSŤ

POTRAVÍN

2011 Mária Bobušová

SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V

NITRE

FAKULTA BIOTECHNOLÓGIE A POTRAVINÁRSTVA

VPLYV IONIZAČNÉHO ŽIARENIA NA BEZPEČNOSŤ

POTRAVÍN Bakalárska práca

Študijný program: Bezpečnosť a kontrola potravín

Študijný odbor:4170700 Spracovanie poľnohospodárskych

produktov

Školiace pracovisko: Katedra hygieny a bezpečnosti potravín

Školiteľ: Ing. Jozef Čapla, PhD.

Nitra 2011 Mária Bobušová

Čestné prehlásenie

Podpísaná Mária Bobušová čestne prehlasujem, že som bakalársku prácu na tému

„Vplyv ionizačného žiarenia na bezpečnosť potravín“ napísala samostatne, pod odborným

vedením školiteľa Ing. Jozefa Čaplu, PhD. na základe vlastných teoretických poznatkov a

s použitím literatúry, ktorá je uvedená v zozname použitej literatúry.

V Nitre 15. mája 2011

Mária Bobušová

Poďakovanie

Moje ďakujem patrí v prvom rade môjmu školiteľovi Ing. Jozefovi Čaplovi, PhD.

ktorý svojimi radami a komentármi korigoval odbornosť mojej bakalárskej práce, ďalej

mojím rodičom a priateľom za trpezlivosť a plnú podporu.

Abstrakt

Ožarovanie potravín je spôsob ošetrenia potravín vysokoenergetickým ionizujúcim

žiarením, niekedy sa označuje aj ako „studená pasterizácia“. Používa sa na spracovanie

potravinárskych živočíšnych a rastlinných produktov kvôli požiadavke zabezpečenia

bezpečnosti potravín, patrí sem redukcia patogénnych mikroorganizmov, mikrobiálnej

záťaže, zamorenia škodcami, obmedzenia klíčenia koreňovej zeleniny a predĺženia doby

trvanlivosti rýchlo kaziacich sa potravín. Naša bakalárska práca posudzuje základné

princípy, uplatnenie a potenciálne zdravotné riziká z pozície spotrebiteľov. Získané

poznatky preukázali, že aj keď proces ožarovania vedie k chemickým zmenám a nutričným

stratám, bezpečnosť a nutričná kvalita ožarovaných potravín je porovnateľná

s potravinami, ktoré boli ošetrené inými metódami upravujúce potraviny ako sú ohrievanie,

pasterizácia a konzervovanie, ktoré sú bežne používané. Používané ionizujúce žiarenie je

tvorené časticami nabitými, nenabitými alebo obomi, schopnými priamo alebo nepriamo

ionizovať. Správne zvolené dávky usmrcujú mikroorganizmy vo všetkých vrstvách

materiálu, do ktorého žiarenie preniklo, bez toho aby sa výrazne zvýšila teplota potraviny.

Miestom smrtiaceho zásahu v bunke sú najčastejšie nukleové kyseliny. Mikroorganizmy

preto nemusia okamžite odumrieť, ale stratia možnosť množiť sa. Radiačne vytvorené ióny

sú chemicky veľmi reaktívne, takže toto ožiarenie môže naštartovať celý rad chemických

a fyzikálnych zmien v potravine. V dobe žiarenia musí potravina spĺňať požiadavky na

zdravotnú bezpečnosť, riziko nesmie vzniknúť ani po jej ožiarení a tiež nesmie byť použité

ako náhrada hygienických a zdravotných opatrení.

Kľúčové slová: ionizačné žiarenie, ožarovanie, potraviny.

Abstract

Food irradiation is a method of high-energy treatment of food with ionizing

radiation, sometimes referred to as "cold pasteurization." It is used for processing food of

animal and plant products due to the requirement of ensuring food safety, this includes the

reduction of pathogenic microorganisms, microbial load, pest infestations, restriction

sprout root crops and extending duration of perishables. Our thesis assesses the basic

principles, application and potential health risks from the position of consumers.

Knowledges obtained showed that although the irradiation process leads to chemical

changes and nutrition losses, safety and nutritional quality of irradiated foods is

comparable to food have been treated with other methods of regulating foods such as

heating, pasteurization and canning, which are commonly used. Used ionizing radiation is

formed by charged particles, uncharged, or both, capable of directly or indirectly ionize.

Properly chosen dose kill microorganisms in all layers of material to which leaked

radiation, without significantly increasing the temperature of food. The place of lethal

interference in the cell are the most common nucleic acids. Microorganisms therefore not

immediately die, but lose the opportunity to multiply. Radiation-generated ions are

chemically very reactive, so that irradiation can start a series of chemical and physical

changes in the food. At the time of irradiation must meet food safety requirements on

health, risk may arise even after irradiation and may also be used as a substitute for

hygiene and health measures.

Keywords: ionizing radiation, irradiation, food

Obsah

Obsah..................................................................................................................................8

Zoznam skratiek.................................................................................................................9

Zoznam termínov..............................................................................................................10

Úvod...................................................................................................................................11

1 Legislatívne požiadavky pre ožarovoanie potravín....................................................12

1.1 Požiadavky na ožarovanie v krajinách sveta...........................................................12

1.1.1 Európska únia................................................................................................12

1.1.2 Slovenská republika.......................................................................................13

1.2 Technológia ožarovania potravín..............................................................................15

1.2.1 História ožarovania potravín..........................................................................15

1.2.2 Ionizačné žiarenie...........................................................................................16

1.2.2.1 Výhody ožarovania potravín.....................................................................16

1.2.2.2 Nevýhody ožarovania potravín.................................................................17

1.3 Princípy ožarovania potravín.....................................................................................17

1.3.1 Vplyv dávky radiácie a jej účinnosť...............................................................18

1.3.1.1 Zníženie účinnosti ožarovania...................................................................19

1.3.1.2 Chemické účinky ožarovania....................................................................20

1.3.1.3 Biologické účinky ožarovania...................................................................20

1.4 Ožarovanie potravín a bezpečnosť pre spotrebiteľa.................................................21

1.4.1 Rádiologická bezpečnosť...............................................................................21

1.4.2 Mikrobiologická bezpečnosť.........................................................................22

1.4.3 Toxikologická bezpečnosť.............................................................................22

1.4.3.1 Štúdie toxicity na zvieratách.....................................................................22

1.4.3.2 Humánne klinické štúdie...........................................................................23

1.4.3.3 Chemické toxikologické štúdie.................................................................23

1.4.3.3.1 2-

alkylcyklobutanóny.......................................................................23

1.4.3.3.2 Furán.................................................................................................2

4

1.5 Limity pre ožarovanie potravín.................................................................................25

1.5.1 Použitie žiarenia na potraviny........................................................................25

1.5.1.1 Využitie žiarenia na dekontamináciu........................................................25

1.5.1.2 Využitie žiarenia na predĺženie doby trvanlivosti.....................................25

1.5.1.3 Využitie žiarenia na redukciu patogénnych mikroorganizmov.................26

1.5.1.4 Využitie žiarenia na na dezinsekciu.........................................................26

1.5.1.5 Iné využitie žiarenia..................................................................................27

1.6 Dôvody, ktoré bránia širokému využitiu ožarovania potravín v praxi......................27

1.6.1 Strata vitamínov a nutričných zložiek ...........................................................28

1.6.2 Zmena senzorických vlastností ožarovaných potravín...................................28

1.7 Označovanie ožarovaných

potravín.........................................................................29

1.8 Metódy detekcie ožarovaných potravín....................................................................30

1.8.1 Fyzikálne metódy...........................................................................................30

1.8.2 Chemické metódy...........................................................................................30

1.8.3 Biologické metódy.........................................................................................32

2 Cieľ práce.....................................................................................................................33

3 Metodika práce.............................................................................................................34

Záver....................................................................................................................................35

Zoznam použitej literatúry................................................................................................36

Zoznam skratiek a značiek

Gy Gray - jednotka dávky žiarenia

Co Cobalt, prvok mendelejovej tabulky prvkov 60

J Joul, jednotka v sústave SI patriaca medzi odvodené jednotky

Cs Cézium, prvok mendelejovej tabulky prvkov 137

DNA deoxyribonukleová kyselina

MAP modifikovaná atmosféra obalu

pH záporný dekadický logaritmus aktivity oxóniových katiónov

WHO Svetová zdravotnícka organizácia

2- ACBs 2-alkylcyklobutanony

CAC Codex Alimentarious Commission

FAO Food and agricultural organization

ECSCF Európska vedecká komisia pre potraviny

9

Slovník termínov

Sterilizácia je úprava potravín prevarením, dosiahnutím teploty, pri ktorej sa ničia

choroboplodné a bakteriálne zárodky, či organizmy.

Dekontaminácia je očistenie osôb, predmetov a vzduchu od jedovatých látok,

odmorenie; odstraňovanie mikroorganizmov z ľudského alebo zvieracieho tela a z

okolitého prostredia. Odstránenie nežiaduceho znečistenia surovín, prostredia, zariadení

a výrobkov.

Alimentárne nákazy a otravy z potravín, sú také ochorenia, ktoré vznikajú po

požití potravín a možno ich charakterizovať ako nákazy a otravy, pri ktorých vstupnou

bránou pôvodcu nákazy je tráviace ústrojenstvo.

Žiarenie alebo radiácia je prenos energie a hybnosti priestorom. Môže mať podobu

časticového žiarenia (šírenie sa častíc priestorom) a/alebo vlnového žiarenia (šírenie sa vĺn

priestorom).

10

Úvod

História ožarovania potravín sa dá do určitej miery spájať s objavom röntgenových

lúčov. Wilhelm Konrad Röntgen významný pôvodom nemecký vedec dostal v roku 1901

Nobelovu cenu za tento objav. Prispel tak k rozvoju mnohých vedných disciplín, ktoré vo

svojej podstate využívajú žiarenie či už v spojení s potravinami, humánnou medicínou

alebo iným priemyslom.

Ožarovanie potravín je spracovanie potravinárskych produktov pomocou

ionizačného žiarenia, táto špeciálna úprava potravín bola vyvinutá hlavne pre požiadavku

znižovania počtu pre ľudí nebezpečných potravinových patogénov, ktoré spôsobujú

zdravotné problémy niekedy dokonca až smrť.

Prítomnosť mikrobiálnych patogénov v potravinách je závažným globálnym

problémom, dokonca aj vo vysoko rozvinutej spoločnosti majú potraviny kontaminované

potravinovými patogénmi značný zdravotný a ekonomický dopad. Ide hlavne o baktérie

Escherichia coli O157:H7, salmonely, kampylobaktery a listérie, tiež parazity ako sú

toxoplazmy a trichinely, ktoré sa podieľajú na vzniku alimentárnych ochorení. Ionizačné

žiarenie eliminuje počet mikroorganizmov v celej ožiarenej potravine súčasne, bez jej

zahriatia.

Táto technológia je v súčasnosti využívaná pri potravinách pri ktorých nemožno

použiť iné sterilizačné metódy napríklad pri sušených a dehydratovaných výrobkoch. Pri

ožarovaní sa potravina nezohrieva v protiklade s mikrovlnným ohrevom, ani sa nestáva

rádioaktívnou.

Čoraz častejšie sa však ozývajú hlasy odborníkov z rôznych oblastí, upozorňujúcich

na možné riziká ktoré vznikajú pri ožarovaní potravín. Pochybnosti zahŕňajú toxicitu

uvoľňovaných chemikálii a zmenu v nutričnej kvalite potravinových produktov po

ožiarení.

V prehľade sú uvedené legislatívne záležitosti súvisiace s ožarovaním, vplyv

ionizačného žiarenia na kvalitu výrobkov, oblasti na ktoré sa musí zamerať ďalší výskum,

označovanie ožiarených potravín, postoje verejnosti a ďalšie informácie ktorých cieľom je

priblížiť tento spôsob ošetrenia potravín spotrebiteľom tak, aby sa mohli lepšie rozhodovať

pri výbere potravín, ktoré sú na trhu. Tiež aby sa nemuseli báť, že kúpené potraviny takto

ošetrené by mohli negatívne ovplyvniť ich zdravotný stav. Je preto potrebné podrobovať

tieto potraviny podrobným testom zdravotnej bezpečnosti.

11

1 Legislatívne požiadavky pre ožarovanie potravín

1.1 Požiadavky na ožarovanie v krajinách sveta

Ožarovanie potravín v súčasnosti povoľuje legislatíva 40 štátov sveta. V Belgicku,

Holandsku, Maďarsku a Rusku sa ožarujú iba zemiaky, cesnak, cibuľa a obilie. Väčšina

zmrazených morských produktov v štátoch Beneluxu je ošetrených radiáciou. Spomedzi

európskych krajín je ožarovanie hydinového mäsa povolené iba vo Francúzsku. Na

Slovensku sa podľa platnej právnej legislatívy môžu ionizujúcim žiarením ošetrovať iba

sušené aromatické byliny, korenie a zeleninové dochucovadlá. Toto povolenie sa vzťahuje

aj na dovoz potravín a potravinových prísad na Slovensko (Polakovičová a Labašová,

2005).

V súčasnosti sa v USA okrem korenín radiačne ošetruje aj mäso (najmä mleté),

vajcia, ovocie, predovšetkým sušené, zelenina, obilie, káva, kakao, pivo a konzervované

potraviny ako aj kondenzované mlieko (Lohajová a Staničová, 2004). Ionizujúce žiarenie

dokáže urýchliť aj zrenie koňaku, čo umožňuje výrobcom alkoholických nápojov uviesť na

trh „dvadsaťročný koňak“ už po desiatich rokoch zrenia. Napriek tomu, že odborné

autority z USA tvrdia, že ošetrovanie potravín ionizujúcim žiarením je úplne bezpečné,

v Európskej únii naďalej váhajú nad ďalším rozširovaním sortimentu ožiarených potravín

na svojom trhu. Berú totiž do úvahy aj štúdie, ktoré zistili, že v ožiarených potravinách je

nižší obsah vitamínov v porovnaní s neožiarenými. O to znepokojujúcejšie sú výsledky

výskumov, podľa ktorých je v ožiarenom bravčovom mäse mnohonásobne vyšší obsah

reaktívnych voľných radikálov a peroxidov, ktoré majú mutagénne a karcinogénne účinky

a ako také môžu byť iniciátormi nádorových ochorení (Smith a Pillai, 2004).

1.1.1 Európska únia

V marci 1999 vydala Európska komisia dve smernice (rámcovú a implementujúcu)

týkajúce sa ožarovania potravín. Ich cieľom je harmonizovanie legislatívy v rámci

12

všetkých štátov EU tak, aby sa mohlo s ožiarenými potravinami voľne obchodovať

(Kvasničková, 2006).

Rámcová smernica 1999/2/EC Európskeho Parlamentu a Rady z 22. 2. 1999 o

aproximácii zákonov členských štátov týkajúcich sa potravín a potravinárskych prísad

upravovaných ionizujúcim žiarením obsahuje všeobecné a technické aspekty pre vykonávanie

ožarovania, značenie a podmienky pre schvaľovanie ožarovania potravín.

Stanovuje, že ošetrenie špecifických typov potravín ionizujúcim žiarením môže byť

povolené len vtedy, keď každá ožiarená potravina alebo potravina obsahujúca ožiarenú

potravinársku prísadu musí byť označená. Aby sa špecifická potravinová zložka dostala na

zoznam schválených výrobkov v EÚ, musí byť vydaný priaznivý posudok Vedeckého

výboru pre potraviny (SCF).

Smernica 1999/3/EC Európskeho Parlamentu a Rady z 22. 2. 1999 o zostavení

zoznamu potravín a potravinových prísad Spoločenstva upravovaných ionizujúcim žiarením

obsahuje zoznam povolených výrobkov pre ožarovanie. Dodnes tento zoznam výrobkov

povolených pre ožarovanie v rámci celej EU obsahuje iba jednu kategóriu potravín: „sušené

aromatické rastliny a korenie a koreniace prísady“.

1.1.2 Slovenská republika

Výnos Ministerstva pôdohospodárstva a rozvoja vidieka Slovenskej republiky

a Ministerstva zdravotníctva Slovenskej republiky zo 17. decembra 2003 č. 3757/ 2003-

100, ktorým sa vydáva hlava Potravinového kódexu Slovenskej republiky upravujúca

potraviny a potravinové prísady ošetrené ionizujúcim žiarením.

Ustanovuje požiadavky na výrobu a dovoz potravín a potravinových prísad

ošetrených ionizujúcim žiarením, na manipuláciu s nimi a na ich uvádzanie do obehu. Na

Slovensku môžu byť podľa tohto predpisu ošetrené pomocou ionizačného žiarenia

sušené aromatické byliny a korenie a zeleninové ochucovadlá.Tento právny predpis upravuje ďalej požiadavky na stroje

a ošetrovacie zariadenia, podmienky a hygienické požiadavky na ožarovanie, vymedzuje podmienky balenia, označovania a dovozu týchto potravín a potravinových prísad ošetrených ionizačným žiarením.

13

Tab.1 Skupiny potravín a surovín, ktoré sú povolené ožarovať ionizujúcim žiarením a

najvyššie prípustné celkové priemerné absorbované dávky žiarenia (Lohajová a Staničová,

2004)

Skupina potravín NPD v kGy*

Sušené byliny, korenia, koreniace prípravky 10

Zmrazené byliny 10

Zemiaky 0,2

Cibuľa, šalotka 0,2

Cesnak 0,2

Čerstvé ovocie, čerstvé huby 2

Sušené ovocie 1

Pekárenské obilninové výrobky okrem ryže 1

Vločky a klíčky 10

Ryžová múka 4

Arabská guma 3

Kuracie mäso, hydinové mäso (husy, kačky,

perličky, holuby, prepelice, morky)

7

Hydinové drobky 5

Mrazené žabie stehienka 5

Sušená živočíšna krv, plazma, koaguláty 10

Ryby a ostatné morské živočíchy s výnimkou

kreviet

3

Mrazené krájané alebo dekapitované krevety 5

Vaječný bielok 3

Kazeín, kazeináty 6

Právne akty EÚ sa transponovali do výnosov a vyhlášok jednotlivých krajín

vstupujúcich do spoločenstva 1.5.2004, takže dovtedy platné povolenie v SR len pre

sušené aromatické byliny, korenie a zeleninové ochucovadlá sa rozšíri aj o dovoz za

podmienok publikovaných vo Vestníku Európskych spoločenstiev - Official Journal of

European Communities (Výnos 3753/2003), uvedené v tabuľke 1.

14

1.2 Technológie ožarovania potravín

1.2.1História ožarovania potravínStručný prehľad histórie je zhrnutý v tabuľke 2 zachytávajúci

obdobie od vynájdenia Röntgenových lúčov, jeho prvého komerčného využitia až po súčasnosť.

Tab.2 Historický prehľad ionizačného ožarovania potravín (Dickson, 2001)

1895

1896

1904

1906

1918

1921

1930

1943

1951

1958

1970

1980

1981/1983

1983

1984

1997

Röntgen – objavenie X-lúčov ("brzdné žiarenie“).

Antoine Henri Becquerel - objavenie prirodzenej rádioaktivity;

Minck navrhuje terapeutické použitie.

Samuel Prescott opisuje baktericídne účinky žiarenia na Massachusetts

Institute of Technology (MIT).

Appleby & Banks: UK patent na použitie rádioaktívnych izotopov pre

ožarovanie potravín.

USA Patent na využitie X-žiarenia pre konzerváciu potravín.

Schwartz opisuje odstránenie Trichinella z potravín.

Wuest: francúzsky patent o ožarovaní potravín.

MIT sa stane aktívnou v oblasti konzervácie potravín pre americkú armádu.

USA komisia pre atómovú energiu začne koordinovať národné výskumné

činnosti.

Prvé komerčné ožarovanie potravín (korenie) v Stuttgarte, Nemecko.

Založenie medzinárodného projektu pre ožarovanie (IFIP), ústredím v

Karlsruhe, Nemecko.

FAO / MAAE / WHO Spoločný výbor expertov pre ožarovanie potravín

odporúča schválenie všeobecne do 10 kGy "celková priemerná dávka".

Ukončenie projektu IFIP po dosiahnutí cieľov.

Codex Alimentarius všeobecné normy pre ošetrenie ionizujúcim žiarením:

"celková priemerná dávka" 10 kGy.

Medzinárodná poradná skupina o ožarovaní potravín (ICGFI) sa stáva

nástupcom IFIP.

FAO / MAAE / WHO odporúčajú zrušenie horného limitu dávky ožiarenia.

Codex Alimentarius všeobecné normy pre ožarované potraviny: už žiadny

15

2003

2004

horný limit dávky.

ICGFI končí.

1.2.2 Ionizačné žiarenie

Radiácia je energia šíriaca sa priestorom v podobe elektromagnetických vĺn, ktoré

môžeme považovať za lúče, alebo častice. Ku radiácii potravín sa používa vysoko

energetické ionizačné žiarenie v akejkoľvek osvedčenej podobe: gama lúče, röntgenové

žiarenie alebo lúče elektrónov. Gama žiarenie môže poskytovať niektorý z dvoch

osvedčených zdrojov rádionuklidov (kobalt 60 alebo cézium 137), naopak röntgenové

žiarenie a elektrónové lúče sa získavajú pôsobením elektriny (Stewart, 2001).

Dávka žiarenia je meraná v jednotke SI známa ako Gray (Gy). Dávka žiarenia jeden

Gray (Gy) je rovná 1 joule energie absorbovanej na kg potravinového substrátu (Balog et

al., 2006).

Dávky sa delia do troch tried podľa veľkosti:

- menej ako 1 kGy: malá dávka používaná ku dezinfekcii a predĺženiu trvanlivosti

potravín,

- 1 - 10 kGy (tzv. pasterizačná dávka): používa sa na pasterizáciu mastných

produktov, hydinových produktov a iných potravín,

- viac ako 10 kGy (tzv. vysoké dávky): používajú sa ku sterilizácii, alebo pri redukcii

počtu mikroorganizmov v koreniacich zmesiach (Osterholm a Norgan, 2004).

Žiarenie, rovnako ako ďalšie spracovateľské techniky, vedú k fyzikálno-

chemickým zmenám v potravinárskych výrobkoch. Povaha a rozsah týchto zmien závisí od

druhu potraviny podrobenej dávke žiarenia. Ožiarenie zahŕňa vystavenie potravín, a to buď

balené alebo voľne uložené, na vopred stanovné úrovne ionizujúceho žiarenia (Kumar et

al., 2009).

1.2.2.1 Výhody ožarovania potravín:

Nehľadiac len na zvýšenie bezpečnosti potravín v dôsledku deštrukcie patogénnych

mikroorganizmov, poskytuje ožarovania prospech napr. v predlžovaní doby spotreby mäsa,

ovocia a zeleniny, zlepšenie kvality ovocia a zeleniny a taktiež je alternatívou používania

chemických prostriedkov hlavne na dekontamináciu ovocia a zeleniny. Prináša tiež

ekonomické úspory v dôsledku zníženia prípadov ochorenia z potravín. Napriek týmto

16

výhodám sa táto technológia v potravinárskom priemysle využíva len veľmi obmedzene

(Kvasničková, 2006).

Potraviny, ktoré sú sterilizované žiarením možno skladovať po celé roky bez

chladenia, rovnako ako v konzervách (tepelné sterilizované) potraviny. S ožiarením bude

možné vyvinúť novú skupinu stabilných produktov. Sterilizované jedlo je užitočné v

nemocniciach pre pacientov s ťažkou poruchou imunitného systému, ako napríklad u

pacientov s rakovinou či AIDS. Tieto potraviny môžu byť použité na vojenské účely a pre

lety do kozmu (Sebranek, 2010).

1.2.2.2 Nevýhody ožarovania potravín

Medzi možné nevýhody môžeme radiť hlavne vysokú cenu prístrojov, ktoré sa

používajú na ožarovanie potravín , musia spĺňať množstvo požiadaviek, aby nemohlo dôjsť

ku ožiareniu pracovníkov, ktorí tieto stroje ovládajú. Negatíva použitia ionizačného

žiarenia na potraviny vznikajú pri potravinách s vysokým obsahom tuku, predovšetkým

živočíšneho pôvodu. Ako dôvod je uvádzaný vznik 2-alkylcyklobutanonov, ktoré vznikajú

pri ožiarení tuku a ich toxicita nie je objasnená. (Boyle a Long, 2007).

1.3 Princípy ožarovania potravín

Podľa kódexovej normy pre ožarované potraviny, ionizačné žiarenie je odporúčané

na použitie vo výrobe potravín:

1. Gama lúče produkované izotopmi Kobaltu 60 (60Co) a Cézium 137 (137Cs).

2. Elektrónové lúče a Röntgenové žiarenie generované prístrojmi.

A: Kobalt 60 je vyrábaný v nukleárnom reaktore neutrónovým

bombardovaním vysoko rafinovaného (čistého) kobaltu 59 (59Co). Cézium 137 je

výsledkom štiepenia. Kobalt Co 60 a Cézium 137 vysielajú vysoko prenikavé gama lúče,

ktoré môžu byť použité na ošetrenie potravín v celku alebo v jeho finálnom balení. Kobalt

60 je v súčasnosti rádioizotop najrozsiahlejšie používaný pre gama ožarovanie potravín

(Clark, 2009).

17

B: Elektrónové lúče a Röntgenové žiarenie generované prístrojmi. Najväčšou

výhodou tohto spôsobu ožarovania je, že sa v celom procese nepoužívajú rádioaktívne

substancie. Poháňané elektrinou, elektrónové lúče využívajú lineárne akcelerácie na

produkovanie zrýchlených elektrónových lúčov blízko rýchlosti svetla. Laminujú

penetračnú (permeančnú) silu a sú vhodné len pre potraviny relatívne malej hrúbky

(Centre for Food Safety, 2009).

Obr. 1 Akcelerátor na ožarovanie potravín (Sebranek, 2010)

1.3.1 Vplyv dávky radiácie a jej účinnosť

Ožarovanie potravín je považované za účinnú metódu spracovania potravín, ktorá

môže znížiť riziko ochorení z potravín a konzerváciu bez ujmy na zdraví a s minimálnymi

vplyvmi na nutričnú hodnotu (Arcanitoyannis a Tziatzios, 2010).

Ionizujúce žiarenie poškodzuje nukleové kyseliny a v konečnom dôsledku usmrcuje

mikroorganizmy priamo ale nepriamo (Hudecová a Šimkovič, 2009). V prípade

nepriameho pôsobenia dochádza k poškodeniu nukleových kyslín, keď žiarenie ionizuje

susediacu molekulu, ktorá potom reaguje s genetickým materiálom. Pretože voda je

hlavnou zložkou potravín i mikroorganizmov, je často tou susednou molekulou práve

voda, ktorá vedie v konečnom dôsledku k usmrteniu mikroorganizmu (Dickson, 2001).

Ionizujúce žiarenie spôsobuje, že molekuly vody strácajú elektrón a vzniká H2O a voľný

18

elektrón. Tieto produkty reagujú s ostatnými molekulami vody a vzniká tak množstvo

zlúčenín ako:

- vodíkový a hydroxylový radikál,

- molekulárny vodík,

- peroxid vodíka.

Hydroxylové radikály a peroxid vodíka sú veľmi reaktívne, je známe, že rušia väzby

medzi nukleovými kyselinami vnútri jedného reťazca i medzi protiľahlými reťazcami

DNA. Aj keď biologické systémy majú schopnosť napravovať prerušenie (rozpojenie)

u jednotlivých reťazcov DNA i medzi nimi, poškodenie spôsobené ionizujúcim žiarením je

náhodné a rozsiahle. Preto bakteriálna oprava radiačného poškodenia je takmer nemožná.

Relatívna citlivosť rôznych mikroorganizmov k ionizujúcemu žiareniu je založená na ich

príslušných hodnotách D10 (čo predstavuje dávku potrebnú na zníženie 90 % populácie).

Nižšia hodnota D10 udáva väčšiu citlivosť organizmu (Kvasničková, 2006).

1.3.1.1 Zníženie účinnosti ožarovania

Nedávne štúdie ukázali, že fyziologický stav buniek je kriticky dôležitý, keď

vyhodnocujeme vplyv žiarenia. Rôzne kmene rovnakého patogénneho mikroorganizmu

môžu vykazovať významné rozdiely v citlivosti žiarenia, pravdepodobne ide o odraz ich

fyziologického stavu (Roos, 2010).

Mikrobiálne bunky v období hladovania vykazujú zvýšenú odolnosť proti žiareniu.

Vzhľadom k tomu, hladujúce alebo hynúce bunky majú významne znížený počet DNA

replikačných vidlíc teda počet cieľov na poškodenie DNA je znížený. Stresom indukované

proteíny a ďalšie bunkové komponenty, ako sú lipidy a na proteíny bohaté potraviny môžu

chrániť bunky, alebo zvýšiť možnosť „DNA opravy“ v rámci optimálnych podmienok.

Štúdie tiež ukázali, že oxid uhoľnatý v MAP (modifikovanej atmosfére obalu) a ošetrenie

peroxidom vodíka, môže chrániť mikroorganizmy v ionizačnom žiarení k meniacim sa

stupňom. Presný mechanizmus ochrany alebo opravy musí byť objasnený tak, aby sa mohli

použiť vhodné spôsoby k jeho zamedzeniu (Chmielewski, 2006). Rad ďalších stresových

faktorov, ako je osmotický stres, teplotný stres a alkalický stres môže tiež zvýšiť odolnosť

voči radiácií. Tam, kde sa stanovujú hodnoty D10 pre určité potraviny musí sa zohľadniť

vplyv fyziologického stavu, ktorý môže ovplyvniť následnú účinnosť ožiarenia. Bez

takejto normalizácie, by bolo ťažké porovnávať a analyzovať výsledky ožiarenia.

19

K dispozícií je tiež potreba objektívne charakterizovať a kvantifikovať nepriaznivé alebo

pozitívne zmeny v týchto atribútoch analyticky (Smith a Pillai, 2004).

Keď ionizačné žiarenie prejde cez látku ako je potravina, energiu absorbuje a vedie

k vybudeniu atómov a molekúl zložiek potraviny, a tak dôjde k chemickým a biologickým

zmenám. Účinnosť ionizačného žiarenia, záleží od inaktivácie mikroorganizmov a na

stupni odolnosti kontaminovaných organizmov (Fox, 2002). Radiačná odolnosť je

variabilná medzi rôznymi druhmi baktérii, kvasiniek a vláknitých mikroskopických húb.

Bakteriálne spóry sú obvykle viac rezistentné ako vegetatívne bunky, ktoré sú

prinajmenšom daňou za nižší objem vlhkosti. Kvasinky sú odolné ako žiarenie tolerantné

bakteriálne rody. Vírusy sú vysoko odolné voči žiareniu. Ostatné faktory ako teplota, pH,

prítomnosť kyslíka a koncentrácia roztoku ukázala koreláciu (súvzťažnosť) so stupňom

rádiolytických produktov formovaných v priebehu ožarovania, ktoré striedavo ovplyvňujú

účinnosť ionizačného žiarenia (Redman, 2007).

1.3.1.2 Chemické účinky ožarovania

Vyplývajúce z rozkladu vybudených molekúl a iónov a ich reakcie so susednými

molekulami, ktoré spôsobia kaskádovitú reťazovú reakciu primárna reakcia zahŕňa

izomerizáciu a rozklad vo vnútri molekúl a reakcie so susediacimi formami, aby tak

vyprovokovala sled nových radikálov. Obyčajne voľné radikály uvoľnené v potravinách

majú krátku životnosť. Avšak v sušených alebo mrazených potravinách obsahujúcich tvrdú

súčasť ako je napr. kosť, voľné radikály budú mať obmedzenú pohyblivosť a preto prežijú

dlhší čas (Witney a Rolfes, 2008).

Ešte jedna dôležitá chemická reakcia vyplýva z ionizačnej radiácie a to je rádiolýza.

Hydroxylové radikály a peroxid vodíka uvoľnený na základe ožiarenia molekúl vody, sú

vysoko reaktívne a ľahko reagujú s mnohými aromatickými zložkami, karboxylovými

kyselinami, ketónmi, aldehydmi a tyolmi. Tieto chemické zmeny sú dôležité v pomere ich

účinku na elimináciu živých prímesí v potravinách.

1.3.1.3 Biologické účinky ožarovania potravín

Najväčší dôvod ožarovania potravín je, že môže zapríčiniť zmeny v živých

bunkách. A to otrava mikroorganizmov, redukcia patogénnych mikroorganizmov alebo

bunky živých potravín, aby sa dosiahla lepšia kvalita (Wang, 2009). Biologické účinky

20

ionizačného žiarenia opačne súvisia s veľkosťou a zložitosťou organizmov. Presný

mechanizmus akcie v bunke nie je ešte úplne pochopený. Avšak chemické zmeny popísané

v predošlých bodoch sú známe ako zmeny na štruktúrach bunkovej membrány, redukcia

enzýmovej aktivity, redukcia syntézy nukleovej kyseliny, pôsobenie energie metabolizmu

cez fosforyláciu a obmedzuje kompozičné zmeny v bunkovej DNA (Centre for Food

Safety, 2009).

1.4 Ožarovanie potravín a bezpečnosť pre spotrebiteľa

Bezpečnosť a výhodnosť radiácie potravín hodnotila Svetová zdravotnícka

organizácia (WHO) a Európska vedecká komisia pre potraviny (ECSCF). Štandardný

postup potravinárskeho priemyslu k zaisteniu bezpečnosti potravín pozostáva z rozboru

výrobných postupov a predpokladaných rizík kontaminácie potravín v kritických fázach

výroby a manipulácie s potravinami. Radiácia je účinné opatrenie proti väčšine

bakteriálnych patogénov, vrátane baktérie Escherichia coli O157:H7, salmonelám,

kampylobakterom a listériam, rovnako ako proti parazitom ako sú toxoplazmy a trichinely.

Americké centrum kontroly a prevencie chorôb odhaduje, že keby bolo radiáciou

ošetrených 50 % mäsa a hydiny, ktoré američania zjedia, mali by o 900 000 prípadov

alimentárnych nákaz menej a o 352 úmrtí menej za rok. Pretože veľká časť týchto ochorení

nie je zaznamenaná, skutočný úbytok alimentárnych nákaz by bol ešte väčší. Nemocnice

a liečebne používajú žiarenie ku sterilizácii len v obmedzenej miere k tomu, aby zaistili

pacientom s obmedzenou imunitou mikrobiologicky bezpečné jedlá, ktoré môžu byť

pestrejšie a kvalitnejšie ako jedlá pripravované pomocou sterilizácie teplom. Národný úrad

pre lety do vesmíru použil na sterilizáciu jedál pre kozmonautov žiarenie. Rovnaký postup

sterilizácie sa používa tiež na zaistenie ďalšej požívateľnosti jedál pre vojakov

a cestovateľov (Osterholm a Norgan, 2004).

1.4.1 Rádiologická bezpečnosť

Proces ožarovania znamená prechod potravín cez radiačné pole a čo najrýchlejšiu

kontrolu dávky energie absorbovanej potravinami. Pod podmienkou, že potraviny samotné

neprichádzajú do priameho kontaktu s radiačným zdrojom. Na najvyššom stupni energie,

21

ionizačné žiarenie môže spôsobiť rádioaktivitu niektorých zložiek potravy. Štúdie ukázali,

že indukovaná rádioaktivita bola objavená v hovädzom mäse alebo v popole z neho (X 7,5

MeV elektrónov). Avšak, prijatá aktivita je podstatne slabšia, ako prirodzená rádioaktivita

v potravinách. Povolená ročná dávka je nižšia ako v životnom prostredí. Ohrozenie

jednotlivcov týmto potravinovým ožiarením röntgenovými lúčmi generovaným

z elektrónov s normálnou energiou dosahuje 7,5 MeV, čo je zanedbateľné (Centre for

Food Safety, 2009).

1.4.2 Mikrobiologická bezpečnosť

Vznikajú obavy, že po ožiarení potravín, v ktorých sú mikroorganizmy bude

dochádzať ku úplnej redukcii prirodzenej mikroflóry mikroorganizmov a vznik

rezistentných mutantov z mikroorganizmov, ktoré ožiarenie prežili. Ionizačné žiarenie

značne redukuje populácie autochtónnej mikroflóry v potravinách. Je tu obava, že tieto

čisté potraviny by mohli spôsobiť rýchlejší nárast baktérií v zdravotníctve. Odkedy menšie

populácie autochtónnej mikroflóry by mali menej protichodný efekt na patogénnu baktériu.

Je iba hypotézou, že ožiarené potraviny by mohli byť prístupnejšie k prírastku patogénnych

mikroorganizmov, ak by boli kontaminované po ožiarení. Avšak, štúdie ožiarených

kureniec a hovädzieho mäsa ilustrovali, že nárast niektorých salmonel alebo E. coli

O157:H7 boli v oboch rovnaké pri ožiarenom mäse poukázali, že autochtónna mikroflóra

v týchto produktoch nemá normálny vplyv na vzrast týchto baktérií (Bednáriková a

Sádecká., 2010). Obavy z radiačných mutácii sú významné, pretože ionizačné žiarenie

bolo známe už roky, že dokáže privodiť mutácie. Indukcia radiačne rezistentných

mikrobiálnych populácii nastáva vtedy, keď kultúry sú experimentálne vystavené

opakovaným cyklom radiácie (Lund et al., 1999). Mutácie v baktériách a iných

organizmoch majú za následok väčší, menší alebo podobný stupeň virulencie alebo

patogenity z materských buniek. Hoci zostáva teoretické riziko, nie sú hlásenia o indukcii

zvlášť nových patogénnych mikroorganizmov. Baktérie, ktoré postúpia radiačno- indukčnú

mutáciu sú citlivé na stresy zo životného prostredia, takže radiačno- rezistentný mutant by

mohol byť viac senzitívny na tieto neožiarené rezistentné patogénny (Centre for Food

Safety, 2009).

22

1.4.3 Toxikologická bezpečnosť

1.4.3.1 Štúdie toxicity na zvieratách

Možnosť toxických efektov konzumácie ožiarených potravín sa intenzívne

sledovala od päťdesiatych rokov. Inak sa skúmali zvieratá určené na konzumáciu pre ľudí

a inak ostatné druhy potkany, myši, psy, prepelice, škrečky, kurčatá, prasce a opice.

Informácie z množstva týchto štúdií vyhodnotili FAO/IAEA/WHO a JECFI (Centre for

Food Safety, 2009).

V roku 1976 americká vláda uzavrela zmluvu, kde sa zaviazala vykonávať

komplexné genetické, toxikologické a výživové štúdie ožarovaných potravín. Myši,

škrečky, potkany a králiky boli kŕmené hydinou, ktorá tvorila asi 35-70 % ich stravy. Táto

hydina bola ožarovaná v minimálnej absorbovanej dávke 46 kGy. Psy, potkany a myši boli

kŕmené tiež ožarovanou hydinou (35 % ich stravy) počas viacgeneračných štúdii. Nenašiel

sa žiadny dôkaz genetickej toxicity alebo teratogénne účinky u myší, škrečkov, potkanov

alebo králikov a žiadne súvisiace abnormality alebo zmeny vo viacgeneračných štúdiách

(Smith a Pillai, 2004).

V roku1980 JEFCI vyhodnotilo, že "ožarovanie potravinových produktov do 10

kGy nepredstavuje toxikologické riziko, a preto toxikologické testovanie potravín ďalej

nebude potrebné". Bezpečnosť ožarovaných potravín bola tiež podporená novou štúdiou,

pri ktorej boli potraviny sterilizované ožarovaním. Viaceré zo zvierat kŕmených potravou

ožarovanou od 25 do 50 kGy, teda značne vyššou dávkou, ako sa používa pre ľudskú

stravu, neutrpeli žiadne mutagénne, teratogénne a onkogénické chorobné efekty

predpokladané pri konzumácii ožiarenej potravy (Centre for Food Safety, 2009).

1.4.3.2 Humánne klinické štúdie

Bolo viacero pokusov na ľuďoch, z nich väčšina bola vykonaná americkou

armádou. Subjekty boli podrobené klinickým skúškam kvôli kardiálnym funkciám,

hematologickej, pečeňovej a obličkovej funkcii. Všetky štúdie prebehli v krátkom období.

Neobjavili sa žiadne klinické abnormality do roka od pokusov. Jeden z najznámejších

pokusov sa uskutočnil v r. 1975, keď 15 podvyživených detí v Indii kŕmili potravou

obsahujúcou ožiarenie v dávke 0,75 kGy. Nárast vo frekvencii polypoidov (je stav, pri

ktorom sa v jadre bunky vyskytuje troj-, štvor-, alebo viacnásobok haploidného počtu

23

chromozómov) a množstva abnormálnych buniek počas pokusu. Keď sa prerušilo

podávanie ožarovanej stravy, abnormálne bunky sa vrátili na základnú pôvodnú úroveň.

(Centre for Food Safety, 2009).

1.4.3.3 Chemické toxikologické štúdie

Prítomnosť niektorých zložiek obzvlášť 2-alkylcyklobutanonov a furánu spôsobili

niekoľko pochybností ohľadom bezpečnosti ožarovaných potravín.

1.4.3.3.1 2-alkylcyklobutanony:

Ožarovanie potravín obsahujúcich tuk, vygenerovalo molekuly známe ako 2-

alkylcyklobutanóny (2-ACBs), kde výsledkom radiácie je zničenie triglyceridov. 2-ACBs

boli nájdené len v ožarovaných potravinách obsahujúcich tuk, a doteraz neboli objavené

v neožarovaných potravinách ošetrovaných inými spôsobmi. Teda, tieto zložky boli

považované za jedinečné markery, ukazovatele ožarovania potravín. V ožarovaných

potravinách úroveň 2ACBs je úmerná tuku a absorbovanej dávke žiarenia. Závisle na

absorbovanej dávke, koncentrácia 2-ACBs v ožarovaných potravinách je v intervale od 0,2

do 2ug.g-1 tuku.

1.4.3.3.2 Furán:

Furán je opísaný ako potencionálny karcinogén. Množstvo štúdií poukázalo na

efekty vplyvu gama žiarenia na hladinu furánu v potravinách. To bol dôkaz, že úroveň

furánu stúpa lineárne so vzrastajúcou radiačnou dávkou a že pH koncentrácia substrátu

kladne vplýva na produkciu furánu. Novšie štúdie demonštrovali tiež nízke hladiny furánu

indukovaného ožiarením v plodoch ovocia, ktoré majú vysokú hodnotu jednoduchých

cukrov a nízke pH, ako sú grapefruity a ananás. Avšak, hladina furánu objavená v

ožiarených potravinách zo supermarketu v USA bola omnoho nižšia ako v inak tepelne

upravených potravinách (Centre for Food Safety, 2009).

24

1.5 Limity pre ožarovanie potravín

Keď má spotrebiteľ dostať potravinu, ktorá je hygienicky bezpečná, musí táto

potravina prejsť celým komplexom spracovateľských postupov. V prvom rade je potrebné

zlikvidovať mikroorganizmy (tie sú prítomné vo všetkých potravinách a surovinách),

zabrániť, aby sa ďalšie mikroorganizmy do potraviny dostali, rozmnožili a zapríčinili jej

skazu. Tiež je potrebné deaktivovať enzýmy a zabrániť oxidácii. Enzýmy sú prírodné

látky, ktoré zapríčiňujú rozklad bielkovín, tukov a sacharidov. Keby sme im v tom

nezabránili, skončilo by to rýchlou skazou samotnej potraviny (Šinková, 2004).

Radiácia potravín však nie je všemocná, spóry baktérií sú oveľa odolnejšie voči

žiareniu ako vegetatívne formy baktérií a preto je potrebné použiť podstatne vyššie dávky

ako pri pasterizácii. Tiež inaktivácia vírusov vyžaduje väčšie dávky radiácie ako sú bežné

dávky pre rastlinno-lekárske opatrenia (t.j. snahy o elimináciu alebo sterilizáciu škodcov

v rastlinnej potrave), alebo pre pasterizáciu (Michalová a Dupal, 2009). Žiarenie sa

používa na potraviny, ktoré nemožno pred konzumáciou variť, ani nijako tepelne

opracovať (produkty zo syra). Najdôležitejšia metóda predchádzania alimentárnych nákaz

vírusov po požití týchto produktov je prevencia pred ich fekálnou kontamináciou.

Štandardné dávky žiarenia nelikvidujú toxíny a prióny. Ožiarenie potravín nezabráni ich

neskoršej kontaminácii vo výrobe alebo konzumentmi. Vplyv žiarenia na farbu, vôňu

a štruktúru potraviny je rôzny a závisí na dávke, teplote, množstve prítomného kyslíka

a spôsobu balenia. Pri niektorých chuťových testoch ožiarených potravín konštatovali

zhoršenie ich chuti, farby alebo vône, zatiaľ čo iný skúsený špecialisti uvádzali len malé,

alebo žiadne rozdiely senzorických vlastností medzi ožiarenými a neožiarenými

potravinami. Nové, dokonalejšie techniky radiácie asi zmiernia, alebo úplne vylúčia vplyv

žiarenia na senzorickú kvalitu potravín. Niektoré druhy ovocia a zeleniny a mliečne

výrobky majú po ožiarení kratšiu trvanlivosť a preto sa takto ošetrujú len zriedka

(Osterholm a Norgan, 2004).

1.5.1 Použitie žiarenia na potraviny

1.5.1.1 Využitie žiarenia na dekontamináciu

Korenie, byliny a zeleninové ochucovadlá (prísady) sú vzácne pre ich

charakteristickú chuť, farbu a vôňu. Avšak, sú často kontaminované mikroorganizmami,

25

pretože prostredie a podmienky výroby nie sú postačujúce. Až do začiatku 80-tych rokov,

korenie a bylinky boli dezinfikované dymom, obyčajne sterilnými plynmi ako etylén oxid,

aby sa zničilo kontaminovanie mikroorganizmami. Ale použitie etylén oxidu bolo

zakázané v mnohých krajinách pre jeho dokázanú karcinogenitu. Ožarovanie sa objavilo

ako alternatíva široko používaná v potravinovom priemysle na dekontamináciu suchých

(sušených) potravinových ingrediencií. Po zlepšení hygienickej kvality rôznych potravín,

bolo ožarovanie použité ako metóda na dekontamináciu liečivých byliniek (Han et al.,

2006).

1.5.1.2 Využitie žiarenia na predĺženie doby trvanlivosti

Doba trvanlivosti mnohých druhov ovocia a zeleniny, mäsa, hydiny, rýb a darov

mora môže byť značne predĺžená ošetrením radiáciou. Závisle od množstva aplikovanej

radiačnej energie, ožarovanie produkuje žiadne alebo minimálne organoleptické zmeny na

potravinách, čo je podstatne dôležité pre kontrolu kvality trvanlivosti čerstvých produktov

úpravou normálnych biologických zmien spôsobených zrením, klíčením a starnutím.

Ožiarením malou dávkou radiácie sa dosiahne (demonštruje) spomalenie dozrievania

banánov, manga a pápaje, kontrola hubového hnitia na jahodách a zablokovanie klíčenia

zemiakových hľúz, cibule, sladkých zemiakov a iných klíčivých druhov potraviny (Moy,

2005).

1.5.1.3 Využitie žiarenia na redukciu patogénnych mikroorganizmov

Pretože ožarovanie podstatne nezvyšuje teplotu potraviny (produktu) počas

ožiarenia, má to zásadný význam pre kontrolu chorôb prenášaných potravinami v daroch

mora, čerstvých produktoch, mrazených mäsových výrobkoch a vaječných výrobkoch.

Ionizačná radiácia preukázala redukciu množstva škodlivých baktérií ako je Listeria

monocytogenes, E. coli O157:H7, Salmonella, Clostridium botulinum, Vibrio

parahaemolyticus (Centre for Food Safety, 2009).

Napríklad ionizačné žiarenie bolo použité pri hodnotení majonézy vyrobenej

z vajec ožiarených a neožiarených. Vajcia v škrupine boli ožiarené v dávkach 0,0; 0,5; 1,0

a 1,5 kGy gama žiarenia. Ihneď po ožiarení boli vykonané bakteriálne, fyzikálne a

chemické rozbory vajec a senzorické hodnotenie majonézy pripravenej z ožiareného

vaječného žĺtka. Výsledky ukázali, že všetky dávky gama žiarenia znižujú celkové počty

mezofilných baktérií a celkové koliformné baktérie vajec. Radiačná dávka potrebná na

zníženie záťaže Salmonelly jedným cyklom (D10) vo vajciach bola 448 Gy. Vajcia

26

ožarované s 1,5 kGy môžu byť vhodné pre prípravu mikrobiologicky bezpečnej majonézy.

Neboli zistené žiadne významné rozdiely v nasýtených mastných kyselinách (C14: 0,

C16: 0, C18: 0) ani hodnote thiobarbiturovej kyseliny získanej zo žĺtka lipidov

extrahovaných z ožiareného vajca a neožiareného vajca. Gama žiarenie znižuje viskozitu

vaječných bielkov, no senzorické hodnotenie nepreukázalo, žiadne významné rozdiely

medzi majonézou pripravenou z ožiareného a neožiareného žĺtka (Al-Bachir a Zeinou,

2006).

1.5.1.4 Využitie žiarenia na dezinsekciu

Najväčší problém, s ktorým sa stretáme pri uchovávaní obilných zŕn a obilných

produktov, je zamorenie hmyzom. Ožarovanie obilných zŕn sa ukázala ako vhodná metóda

na účinné odstraňovanie škodcov a tiež ako dobrá náhrada za methylbromid, ktorý bol

donedávna používaný na vydymovanie (fumigáciu). Bola to rovnako účinná metóda, ale

podľa analýz mala negatívny vplyv na ozónovú vrstvu. Dezinsekcia je mierená zameraná

na prevenciu strát spôsobených hmyzom na zásobách obilia, strukov, múky, cereálií,

kávových bôbov, čerstvého a sušeného ovocia orechov a iných suchých potravinových

produktov vrátane sušených rýb. Treba zmieniť, že vlastný obal ožarovaných výrobkov je

potrebný pre prevenciu znovu infikovania hmyzom (Meeks et al., 2009).

1.5.1.5 Iné využitie žiarenia

Okrem zdravotného (hygienického) účinku, ožarovanie bolo predmetom štúdie

kvôli redukcii alebo odstránením nežiaducich alebo toxických materiálov vrátane

potravinových alergénov, karcinogénnych nestálych N- amínov, dusičnanov a biogénnych

amínov. Naproti tomu, ožarovanie sa ukázalo ako zlepšovač farby (málo dusíkatých)

mäsových výrobkov a málo solených fermentovaných potravín. Navyše ionizačné

ožiarenie môže byť využité k deštrukcii chlorofylu B v rastlinnom oleji vyplývajúce

z ochrany oleja pred fotooxidáciou a nežiaducou zmenou farby pri spracovaní oleja a jeho

výrobe (Centre for Food Safety, 2009).

27

1.6 Dôvody, ktoré bránia širokému využitiu ožarovaných potravín

v praxiNa základe rozsiahlych preverovaní toxikologických a iných údajov regulačnými

a zdravotnými orgánmi rôznych krajín Codex Alimentarius Commision (CAC, 1983) a SCF

Európska komisia (2003), stanovili že ožiarenie potravín dávkou 10 kGy je bezpečné.

V roku 1999 FAO (Food and Agricultural Organization), IAEA (International Anatomic

Energy Agency) a WHO (World Health Organization) dospeli k záveru, že potraviny

ožiarené akoukoľvek dávkou vhodnou k dosiahnutiu stanoveného technologického cieľa sú

pre spotrebiteľa bezpečné i nutrične adekvátne a že nie je potrebný horný limit

absorbovanej dávky. Použitie žiarenia je obmedzené na také dávky, ktoré neovplyvňujú

nežiaducim spôsobom senzorické vlastnosti, čím sa vytvára limit asi 50-75 kGy. Správa

z analýzy týchto organizácii zahŕňala všetky relevantné štúdie na zvieratách (spolu 82),

štúdie mutagenity (47 in vitro), rôzne typy potravín a druhy pokusných zvierat. Napriek

tomu že sa u 14 štúdii prejavil určitý vplyv, príčina nebola spôsobená ožiarením, ale

deficitom stravy/nutrientom. Je potrebné spomenúť, že tieto pokusy zahŕňali konzumáciu

stravy obsahujúcu veľké množstvo potravinových zložiek (priemerne 35-100 %)

ožiarených veľmi vysokými dávkami, často až 59 kGy. V štúdiách mutagenity bolo

pozorovaných osem možných účinkov vysokých dávok žiarenia. Dve štúdie zahŕňali

konzumáciu ožiarených olejov, v ktorých ožiarenie spôsobilo vysokú oxidáciu a stratu

karotenoidov. V ostatných šiestich štúdiách boli použité ožiarené roztoky jednoduchých

cukrov (napr. sacharózy, fruktózy, glukózy), o ktorých je v súčasnosti známe, že v nich

dochádza ku tvorbe mutagenov chemickými mechanizmami indukovanými ožarovaním

(Kvasničková, 2006).

1.6.1 Strata vitamínov a nutričných zložiek

Proces výroby potravín a rôzne technologické metódy majú vždy za následok

nutričné straty a ožarovanie potravín nie je výnimkou. Nutričné zmeny v potravinách

spôsobené radiáciou sú podobné ako tie, ktoré spôsobí varenie, konzervovanie,

pasterizácia, predhrievanie a iné formy tepelného spracovania. Všeobecne platí, že

ožarovaním sa znižuje kvalita makronutrientov (proteínov, lipidov a sacharidov).

Najväčšie obavy sa týkajú vplyvu ožiarení na mikronutrienty, z nich hlavne na vitamíny.

28

Väčšina štúdii naznačuje, že aktivita vitamínov sa po ožiarení z veľkej časti zachováva

(Centre for Food Safety, 2009).

Vitamíny A, C a E sú citlivé na ožarovanie, hlavne pri použití vyšších dávok

žiarenia. Napriek tomu sú tieto straty podobné stratám, ku ktorým dochádza pri klasickom

tepelnom ohreve potravín. Vitamín E je z vitamínov rozpustných v tuku najcitlivejší. Pri

jeho ožarovaní v prítomnosti kyslíka dosahuje straty až 50 %. Pri vylúčení kyslíka alebo vo

vákuovom balení činia jeho straty menej ako 10 %. Pri použití vysokých dávok (vyšších

ako sa aplikujú na potraviny) boli zistené významné straty vitamínu A v smotanových

syroch a vitamínu C v ovocí a zelenine. Zo všetkých vitamínov je na ožiarenie najviac

citliví tiamín (vitamín B1). Tento vitamín sa preto používa k demonštrácii najhorších

účinkov ožarovania. K veľkým stratám vitamínu B1 dochádza v ožiarených mastných

výrobkoch. Rozsah týchto strát závisí od výrobných podmienok (teplote a dávke). Je

možné ich minimalizovať použitím vhodných techník balenia (Kvasničková, 2006).

1.6.2 Zmena senzorických vlastností ožiarených potravín

Potraviny ako mlieko, určité druhy syrov, vajcia a niektoré druhy ovocia a zeleniny

nie je možné ožarovať, lebo u nich dochádza k nežiaducim zmenám v organoleptických

vlastností a textúry. Väčšina výskumov v tejto oblasti sa zamerala na potraviny zo

svaloviny. Zistilo sa, že pri ožiarení mletého hovädzieho mäsa s dávkou do 3 kGy

nedochádza ku žiadnym významným zmenám vône, textúry a farby (Smith a Pillai, 2004).

Pri výrobkoch z bravčového mäsa skúsení hodnotitelia nezistili žiadne významné

rozdiely pri použití dávky do 2,5 kGy. Podľa niektorých hodnotiteľov je však hydinové

a bravčové mäso citlivé na zmeny v chuti, vône a farby (príliš ružová farba) a množstvo

štúdii sa preto aktuálne zameriava na tento problém. Hľadajú sa vhodné spôsoby balenia

a použitia antioxidantov, ktoré by zlepšili charakteristické vlastnosti mäsa, napriek tomu že

je známe, že spotrebitelia uprednostňujú „naružovelú“ farbu mäsa. Nízke dávky sa tiež

používajú ako opatrenia proti škodcom v zamorenom ovocí a zelenine ďalej tiež na

predĺženie ich trvanlivosti (Sádecká et al., 2010). U tropického ovocia (napr. papája) sa

ukázala účinná dávka 0,75 kGy (minimálne 0,25 kGy). Vzhľadom na to, že je snaha

obmedzovať používanie chemických prostriedkov sa zdá, že by ožarovanie ovocia

a zeleniny mohlo nájsť v budúcnosti väčšie uplatnenie (Kvasničková, 2006).

1.7 Označovanie ožiarených potravín

29

Podľa Smernice 2000/13/ES Európskeho parlamentu a rady z 20. marca 2000

o aproximácii právnych predpisov členských štátov týkajúcich sa označovania, prezentácie

a reklamy potravín, musí byť akákoľvek potravina, ktorá bola spracovaná za použitia

ionizujúceho žiarenia označená nasledovne:

— v slovenčine:

„ožiarené“ alebo „ošetrené ironizujúcim žiarením“

— v španielčine:

„irradiado“ alebo „tratado con radiación ionizante“

— v nemčine

„bestrahlt“ alebo „mit ionisierenden Strahlen behandelt“,

— v gréčtine

„επεξεργασμένο με ιονίζουσα ακτινοβολία“ alebo

„ακτινοβολημένο“

— v angličtine:

„irradiated“ alebo „treated with ionising radiation“

— v taliančine:

„irradiato“ alebo „trattato con radiazioni ionizzanti“,

Obr. 2 Symbol „Radura“ sa používa pre medzinárodné označenie potravín ošetrených

ionizujúcim žiarením (Kvasničková, 2006).

30

1.8 Metódy detekcie ožiarených potravín

Detekcia ožiarených potravín je založená na fyzikálnych, chemických,

biologických a mikrobiologických zmenách v potravinových výrobkoch, ktoré boli

ožiarené aj keď tieto zmeny boli minimálne. Kontrola žiarením spracovaných potravín je

veľmi dôležitá pre uľahčenie medzinárodného obchodu s týmito potravinami, zvýšenie

dôvery spotrebiteľa i zaistenie celkovej bezpečnosti (Arvanitoyanis, 2010). Analytické

metódy detekcie ožiarených potravín sú dôležité pre vykonávanie potrebnej kontroly

kvality na všetkých úrovniach výroby. Ideálna detekčná metóda by mala zaznamenať

špecifický účinok ktorý je úmerný dávke a nesmie byť ovplyvnená spracovaním

a podmienkami skladovania alebo dobou medzi ožiarením, spracovaním a analýzou.

Detekcia ožiarených potravín je založená predovšetkým na rádiolýze lipidov, modifikácii

aminokyselín, modifikácii DNA, sacharidov, tvorbe voľných radikálov, uvoľnení plynného

vodíka, zmeny v mikrobiálnej záťaže potraviny, merania biologických rozdielov a iné

fyzikálne metódy (Kumar et al., 2009).

Záujem o rozvoj správnych analytických metód na detekciu ožiarených potravín

rastie hlavne preto, že žiarenie neprodukuje prakticky žiadnu zmenu vo vzhľade, tvare

alebo štruktúre výrobku (Ehlermann, 2001). V posledných rokoch takýchto metód bolo

vyvinutých mnoho pretože jedna metóda sa nedá využiť na detekciu žiarenia u všetkých

typov potravín. V závislosti od charakteru zistenia parametra, môžu byť použité metódy

založené na fyzikálnych, chemických a biologických meraniach (Lohajová a Staničová,

2004).

1.8.1 Fyzikálne metódy

Na základe fyzikálnych zmien vyvolaných žiarením v potravinách sa používajú:

- viskozimetre,

- dielektrické metódy,

- ESR (elektrónová spektroskopická rezonancia) spektroskopia,

- luminiscenčné techniky.

31

1.8.2 Chemické metódy

Na základe chemických zmien vyvolaných ožiarením v hlavej zložke potraviny sa

používajú (bielkoviny, lipidy, nukleové kyseliny):

- plynová chromatografia,

- elektrochemické čidlo,

- vysokovýkonná kvapalinová chromatografia,

- imunochemické metódy detekcie,

- elektroforetické techniky.

1.8.3 Biologické metódy

Na základe biologických zmien spôsobených žiarením spracovaných potravín sa

používajú:

- mikrobiologické vyšetrenie (aeróbne mikroorganizmy),

- epi-fluorescenčné filtračné metódy,

- klíčiace štúdie (Lohajová a Staničová, 2004).

32

2 Cieľ práce

Cieľom práce je pochopiť problematiku ožarovania potravín, poskytnúť informácie

o spôsoboch využívania ionizačného žiarenia na úpravu potravín, nežiaducich zmenách

ktoré nastávajú po ich ožiarení a ich možný dopad na ľudské zdravie. Poukazuje tiež na to,

že bez využitia špecifických vlastností ionizujúceho žiarenia a rádionuklidov sa v súčasnej

dobe nezaobídeme.

33

3 Metodika práce

Bakalárska práca na tému „Vplyv ionizačného žiarenia na bezpečnosť potravín“

je kompilačného charakteru, zahŕňa vedecké poznatky, ktoré pochádzajú z uvedených

literárnych zdrojov a informácie o nežiaducich zmenách ktoré nastávajú v potravinách po

ožiarení a ich vplyv na spotrebiteľa.

34

Záver

Aj keď je metóda ožarovania potravín známa už veľmi dlho, dodnes sa jej

uplatnenie v praxi príliš nerozšírilo. V USA je povolené ožarovanie ionizujúcim žiarením

širokého sortimentu potravín. Naopak v EÚ je všeobecne schválené ožarovanie iba jednej

kategórie potravín a to sušené byliny, korenie a koreniace prípravky.

Pri radiačnom ošetrení korenín však môže dochádzať k zmenám v chemickom

zložení ich silicových komponentov v závislosti od použitej dávky žiarenia. To sa môže

nežiaduco prejaviť na organoleptickej kvalite ošetreného produktu, prípadne i tvorbe

zdraviu škodlivých látok. V neposlednom rade je nevyhnutná objektívna kontrola tejto

technologickej operácie s cieľom objektívnej informovanosti spotrebiteľa. Výskum

chemických zmien a detekčných metód na ožiarené potraviny je vysoko aktuálny a venujú

sa mu výskumné tímy jednotlivých krajín.

Väčšina dôkazov získaných z analytických, toxikologických a mikrobiologických

štúdii ktoré boli zhromažďované ukazuje na to, že ožiarené potraviny nepredstavujú

zdravotné riziko pre spotrebiteľov a jeho využívanie vedie dokonca ku zvýšeniu

hygienickej bezpečnosti potravín. Táto technológia bola schválená ako prospešná pre

reguláciu patogénnych mikroorganizmov, ale tiež na zvýšenie stálosti potravín

a zaisťovanie vysokej kvality potravín.

Použitie ožarovania potravín ku zaisteniu bezpečnosti je potrebné zakomponovať

do celkového plánu HACCP. Ožarovanie však nesmie nahrádzať žiadne kontrolné

opatrenia. Súčasný výskum sa zameriava na tvorbu jedinečných rádiolytických produktov,

pretože sa zistilo, že môže existovať spojenie s karcinogenitou.

Hlavným cieľom radiácie je voda, pretože je najväčšou časťou väčšiny potravín

a mikroorganizmov. Cieľový organizmus môže byť inaktivovaný priamym pôsobením na

bakteriálnu DNA, alebo sekundárnou reakciou kedy sa ionizácia prejaví vo vode buniek.

Postoje odbornej i laickej verejnosti v Európe i mimo nej sa postoje ku ožarovaniu

potravín výrazne líšia. To bráni rozšíreniu tejto metódy a následne i medzinárodnému

obchodu s ožiarenými potravinami. V rámci systému rýchleho varovania pre potraviny

a krmiva v EÚ (RASFF) boli zachytené niektoré výrobky z tretích krajín, ktoré boli

ožiarené, pričom táto skutočnosť nebola uvedená na výrobku.

35

Zoznam použitej literatúry

1. AL-BACHIR, M. – ZEINOU, R. 2006. Effect od gama irradiation on some

characteristic of shell eggs and mayonnaise prepared from irradiated egs. In

Journal of food safety, roč. 26, 2006, č. 4, s. 348-360.

2. ARVANITOYANNIS, I, S. – TZIATZIOS, G. 2010. Irradiation of food

commodities. In Sciencedirect [online]. 10. 5. 2010 [cit. 2011-03-19]. Dostupné na:

http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6MC0-50220FX-

9&_user=10&_coverDate=05%2F08%2F2010&_alid=1685067781&_rdoc=1&_fm

t=high&_orig=search&_origin=search&_zone=rslt_list_item&_cdi=1236&_sort=r

&_st=13&_docanchor=&view=c&_ct=1&_acct=C000050221&_version=1&_urlV

ersion=0&_userid=10&md5=c46d8c05ad2b0cb120886a3de86c96a1&searchtype=a

3. ARVANITOYANIS, I, S. 2010. Irradiation Food Commodities: Techniques,

Applications, Detection, Legislation, Safety and Consumer Opinion [online] 2010

[cit. 2011-05-15]. 78 s. Dostupné na:

http://c2.api.ning.com/files/skCbsMg7h45uA0B7YX-

XgaJOjhuys*5BTitJWAzQ8oojnO0MtvAeiUjM4*xfxqYj-

er6OIMFmWzGbDCYX4l6ZvidEmxm334Q/IrradiationofFoodCommodities.pdf

ISBN 978-0-12-374718-1.

4. BALOG, K. – TUREKOVÁ, I. – TURŇOVÁ, Z. 2006. Inžinierstvo pracovného

prostredia. 1. vyd. Bratislava: Vydavateľstvo STU, 2006. 20 s. ISBN 80-227-2574-

9.

5. BEDNÁRIKOVÁ, A. – SÁDECKÁ, J. 2010. Profil aminokyselín v orechovinách

ako potencionálnych komponentov pekárenských zmesí. In Potravinárstvo, roč.4,

2010, č.1, s.6.

6. BOYLE, M – LONG, S. 2007. Personal nutrition. USA: Wadsworth cengage

learning, 2007, 435 s. ISBN 978-0-495-56008-1.

36

7. CENTRE FOR FOOD SAFETY. 2009. Safety of irradiated food. In Risk

assessment studies, 2009, č. 37, s. 2-21.

8. CLARK, J, P. 2009. Case studies in food engineering. USA: Springer, 2009, 139 s.

ISBN 978-1-4419-0419-5.

9. DICKSON, J. 2001. Food irradiation principles and applications. USA: John Wiley

and Sons, 2001. 23 s. ISBN 0-471-35634-4.

10. EHLERMANN, D. 2001. Food irradiation principles and applications. USA: John

Wiley and Sons, 2001. 39 s. ISBN 0-471-35634-4.

11. FOX, A, J. 2002. Influences on Purchase of Irradiated Foods. In Food Technology,

roč. 56, 2002, č.1, s.2.

12. HAN, J. – CASTELL-PEREZ, M, E. – MOREIRA, R, G. 2006. The Influence of

Electron Beam Irradiation on the Effectiveness of Trans-cinnamaldehyde coated

LDPE/ Polyamide Films. In Food Engeneering and Physical Properties. roč.71,

2006, č.5, s. 248.

13. HUDECOVÁ, D. – ŠIMKOVIČ, M. 2009. Mikrobiológia. 1. Vyd. Bratislava:

Vydavateľstvo STU, 2009. 114 s. ISBN 978-80-227-3194-2.

14. CHMIELEWSKI, A, G. 2006. Packaging for food irradiation. 1. Vyd. Warszawa:

Institute of Nuclear Chemistry and Technology, 2006. 15 s. ISSN 1425-7351.

15. KUMAR, R. - NADANASABAPATHY, S. - et al. 2009. Detection methods for

irradiatied foods. In Comprehersive reviews in food science and food safety, 2009,

č. 8, s. 4-14.

16. KVASNIČKOVÁ, A. 2006. Ozařováni potravín. In Informační přehledy ÚZPI.

Praha, 2006, s. 5-18.

37

17. LOHAJOVÁ, Ľ – STANIČOVÁ, J. 2004. Trendy v rádiokonzervácii potravín. In

Zborník rádiologickej konferencie venovaný 55. výročiu založenia Univerzity

veterinárneho lekárstva. Košice: Univerzita veterinárneho lekárstva, 2004. s. 159-

161. ISBN 80-8077-004-2.

18. LUND, B, M. – BAIRD-PARKER, T, C. – GOULD, G, W. 1999. The

Microbiological Safety and Quality of Food. [online] 1999 [cit. 2011-15-05]. 67 s.

Dostupné na:

http://books.google.sk/books?

id=lks9dALNzZAC&pg=PA68&lpg=PA68&dq=akcelerator+MeV+for+ionizing+f

ood&source=bl&ots=OKWhGdn-Mf&sig=vJkMlW_-

FsicoNXDeZkNmvfeEVM&hl=sk&ei=g-zPTYHAJ871-

gaFo_HqCQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=7&ved=0CEsQ6AEwBjg

K#v=onepage&q&f=false ISBN 0-8342-1323-0

19. MEEKS, K. – SMITH,R. et al.. 2009. A Mobile Facility for Food Irradiation.

USA: University of Tennessee, 2009. 12 s.

20. MICHALOVÁ, I – DUPAL, L. 2009. Potraviny ošetřené ionizacií. In Svět

biotechnologií, roč. 2, 2009, č. 12, s. 5.

21. MOY, H, J. 2005. Tropical Fruit Irradiation- From Research to Commercial

Application. 2. Vyd. [online]. 2005. [cit. 2011-05-14]. 4 s. Dostupné na:

http://www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/_Public/40/051/40051969.

pdf#search=food irradiation filetype:PDF

22. OSTERHOLM. M. T. – NORGAN. A. P. 2004. Význam radioaktívneho žiarenia

na zdravotnú bezpečnosť potravín. In The role of irradiation in food safety, č. 198,

s. 2-5.

23. POLAKOVIČOVÁ, I. – LABAŠOVÁ, Z. 2005. Metódy konzervácie potravín. In

Online consumer education [online]. 2005 [cit. 2011-03-11]. Dostupné na:

http://www.dolceta.eu/slovensko/Mod5/spip.php?rubrique44.

38

24. REDMAN, N. 2007. Food safety. USA: ABC-CLIO, 2007. 29 s. ISBN 978-1-

59884-049-0.

25. ROOS, R. 2010. Salmonella outbreak may spark interest in irradiated spices. In

CIDRAP News [online] 29. 1. 2010 [cit. 2011-04-26] Dostupné na:

http://www.cidrap.umn.edu/cidrap/content/fs/irradiation/news/jan2910spices-

jw.html.

26. SÁDECKÁ, J. – KOLEK, E. – KOREŇOVÁ, J. – LOPAŠOVSKÁ, J. 2010.

„Studená sterilizácia“ orechovín ako potencionálnych komponentov pekárenských

produktov. In Potravinárstvo, roč.4, 2010, č.1, s.77.

27. SEBRANEK, J. 2010. Food irradiation. In Food safety from farm to table [online]

6. 9. 2010 [cit. 2011-04-26] Dostupné na:

http://www.cidrap.umn.edu/cidrap/content/fs/irradiation/news/jan2910spices-jw.html.

28. SMITH, Scott – PILLAI, Suresh. 2004. Irradiation and food safety. In Scientific

status summary, roč. 58, 2004, č. 11, s. 48-55.

29. STEWART, E. 2001. Food irradiation principles and applications. USA: John

Wiley and Sons, 2001. 39 s. ISBN 0-471-35634-4.

30. ŠINKOVÁ, T. 2004. Bezpečnosť potravín. In Potravinárska komora slovenska

[online]. 22.12. 2004 [cit. 2011-04-25] Dostupné na:

http://potravinari.sk/page505sk.html.

31. Výnos Ministerstva pôdohospodárstva SR a Ministerstva zdravotníctva SR č.

3757/2003-100, ktorým sa vydáva hlava PK SR upravujúca potraviny

a potravinové prísady ošetrené ionizujúcim žiarením. [online] [cit. 2010-10-14].

Dostupné na: http://www.svssr.sk/sk/pdf/legislativa/3757_2003.pdf.

32. WANG, L. 2009. Energy Efficiency and Management in food Processing

Facilities. 2. Vyd. USA: Taylor and Francis Group, 2009. 287 s. ISBN 978-1-4200-

6339-4.

39

33. WITNEY, E. – ROLFES, S, R. 2008. Understanding nutrition. 11. Vyd. Belmont:

Thomson Higher Education, 2008. 712 s. ISBN 978-0-495-11669-1.

40