Irradiación de alimentos

 Desde mediados del siglo XIX, con el descubrimiento de la física nuclear hubo una gran actividad científica relacionada con la posibilidad del uso de las radiaciones en diversos campos de la ciencia como la física, la química y la biología.

Minck en 1896 y Lieber en 1905 sugirieron el uso de radiaciones ionizantes para destruir microorganismos en alimentos.

        En 1905 J. Appley y A. J. Banks obtienen la patente 1609, proponen la irradiación de alimentos, básicamente cereales y sus derivados, mediante una exposición de los alimentos a las radiaciones procedentes del radio o de cualquier otra sustancia radiactiva. Consideran entre las ventajas: la sustitución de cualquier compuesto químico para la conservación de los alimentos y la “naturalidad” del método (lo consideraban una imitación de la naturaleza).

  Debido a las grandes pérdidas económicas provocadas por el Lesioderma serricone en el transporte y almacenaje del tabaco, en 1929 la American Tobaco Company decide aplicar la radiación ionizante con una máquina que producía rayos X, que resultó poco operativa para procesos continuos de irradiación.

En 1947, Brash y Huber, los inventores de un acelerador de electrones plantean la posibilidad de utilizarlo para “irradiar carnes, huevos, leche y artículos de uso común” aunque podrían producir algunos cambios organolépticos, éstos podrían ser evitados con ausencia de aire y con baja temperatura al momento de la irradiación.

        En el periodo 1950-1960 investigan la aplicación de la radiación para la conservación de alimentos en Bélgica, Canadá, Francia, Países Bajos, Polonia, URSS, República Federal Alemana y España. La primera irradiación de alimentos con fines comerciales se realiza en Alemania en 1957, irradiaron especias para mejorar las cualidades higiénicas con un acelerador Van de Graff pero en 1959 la legislación alemana prohibió el tratamiento de los productos alimenticios con radiaciones ionizantes.

        Bajo el patrocionio de la International Atomic Energy Agency (IAEA) en Viena, la Food and Agriculture Organization (FAO) y la Organization for Economic Cooperation and Developement (OECD), más tarde la World Health Organization (WHO) y 24 países más unen esfuerzos para realizar estudios serios que permitan establecer los horizontes y límites de esta técnica.

En noviembre de 1980, diversos Comités de Expertos de la IAEA, FAO, WHO (OMS) concluyen que “la irradiación de cualquier tipo de alimento hasta una dosis de 10 kGy no presenta riesgo para la salud humana” También que “tal tratamiento no plantea especiales problemas nutricionales y/o microbiológicos”. Entre las consideraciones se citan:

-Todos los estudios toxicológicos llevados a cabo en un gran número de alimentos distintos no han mostrado la existencia de efectos adversos como resultado de la irradiación.

- Los estudios de la química de la irradiación han mostrado que los productos radiolíticos de los principales componentes de los alimentos son idénticos, sean cuales fueran los alimentos de que deriven. Además, para los principales componentes de los alimentos, la mayoría de los productos radiolíticos se habían identificado también en alimentos sujetos a otros tipos de procesamiento alimentario aceptados. Conocida la naturaleza y la concentración de estos productos radiolíticos, nada indica que exista un peligro toxicológico.

- También está ausente de todo tipo de efecto adverso resultante de alimentar con piensos irradiados a los animales de laboratorio, el uso de alimentos irradiados en la producción de ganado y la práctica de mantener a pacientes inmunológicamente bajos con dietas irradiadas.

Las radiaciones gamma evitan el crecimiento del moho en naranjas, tomates y pan. Destruyen a los parásitos de la triquina que hacen muy peligroso el consumo de carne de cerdo. La exposición de alimentos a los rayos gamma aumenta la “vida de refrigeración” de salchichones, mariscos, fresas y de ensaladas preparadas.

        Como los rayos gamma no producen radiactividad, los alimentos tratados con esas radiaciones pueden comerse sin riesgo y como tampoco producen calor, no hay pérdidas del contenido vitamínico.

Algunas legumbres, frutas y carnes sometidas a tratamiento con radiación gamma intensa se conservan frescas y comestibles durante meses y hasta años, sin refrigeración.

Las radiaciones gamma de alta intensidad proporcionan a algunos alimentos un sabor o un olor peculiar que no les gusta a algunas personas. A veces, la carne cambia de color y de contextura.

Algunas ventajas del uso de la irradiación

El proceso de irradiación es quizá el método de conservación de alimentos más cuestionado por los consumidores, aunque todos ellos tienen límites, ventajas y defectos.

El método de conservación de alimentos por irradiación evita o reemplaza a los tratamientos químicos porque los productos químicos utilizados en la tecnología de alimentos están siendo prohibidos o están en vías de serlo debido a los efectos secundarios que se están encontrando.

Una de las indudables ventajas de la irradiación es la sustitución de tratamientos químicos y físicos en los procesos de cuarentena para evitar la invasión de insectos que acompañan a los productos que importan los países. El transporte de insectos de un sitio a otro, rompe el equilibrio de control natural y en consecuencia el desarrollo de una especie en un sitio libre de competencia o control (se provoca el desequilibrio). Son ejemplos, la abeja africana y la mosca mediterránea.

El uso del proceso de irradiación está ampliamente fundamentado para frutas y verduras, ya que el uso de bajos niveles de radiación (1 kGy, aproximadamente) es suficiente para eliminar moscas y otros insectos. También puede aplicarse a un gran número de productos, en variedad de condiciones como a productos enlatados precocinados, productos enlatados, envasados al vacío, a baja temperatura, etc.

La irradiación no aumenta la temperatura, por lo que  puede aplicarse a productos congelados reduciendo el número de microorganismos patógenos como la Salmonella. También aumenta las condiciones de seguridad para el consumo de  alimentos, por ejemplo, evita la salmonelosis. Facilita desparasitar frutas, hierbas y especias.

 
Algunos inconvenientes del uso de la irradiación de alimentos

1. No se puede usarse para todos los productos.

2. Pérdidas de vitaminas, particularmente la A y en menor escala la B y la E.

De los diversos estudios realizados para conocer el efecto de la radiación en los alimentos parece haber acuerdo en que:

a) Ciertos productos son sensibles a la radiación y como consecuencia puede producir pérdida de vitaminas.

b) Los trabajos realizados hasta la fecha no son tan concluyentes como parecen y a veces son contradictorios.

No obstante, y para iniciar el análisis del problema hay que recordar que la radiación no actúa de manera semejante en todo tipo de productos y el grado de destrucción de las vitaminas depende de la composición y del porcentaje de agua del alimento, del tiempo trascurrido entre la irradiación y el análisis, de las condiciones de almacenaje previas y posteriores a la irradiación, de la dosis de radiación y de la tasa de dosis, de la naturaleza y concentración de la vitamina, del tipo de atmósfera, de la temperatura y otras variables.

Efecto de la radiación gamma sobre la vitamina A en frutas y verduras.

a)      Dependiendo de las condiciones de enlatado.  b)  Dependiendo de la atmósfera.

c)      Dependiendo de la variedad.

Con relación a las verduras, las zanahorias irradiadas con 0.08 kGy para prevenir el rebrote, pierden el 30 % de vitamina A, sin embargo, las pérdidas se reducen notablemente cuando el producto está seco.

La pérdida de vitamina A en los productos enlatados depende de las condiciones de enlatado, del tipo de producto, de condiciones adicionales (prsencia/ausencia de aire, temperatura de almacenamiento, etc.).

Por ejemplo, las pérdidas de vitamina A en el huevo en polvo se reducen hasta un 7 % cuando la irradiación se aplica a la temperatura de –80^oC y a un 6 % si se hace al vacío.

Efecto de la radiación gamma sobre la vitamina A en productos de origen animal.

La irradiación de copos de avena en presencia de aire provoca una pérdida de vitamina E del 20 % y una pérdida del 40 % después de 8 meses de la irradiación. Sin embargo, si la irradiación se hace en paquetes protegidos de la luz y en atmósfera de nitrógeno, la pérdida es inapreciable después de un periodo similar.

Muestras de copos de avena irradiados tienen mayor pérdida de vitamina B₁ después de un calentamiento durante 10 minutos a 100^oC. No obstante, no se debe generalizar estos resultados, ya que también se han encontrado efectos contrarios a estos. La combinación de la irradiación y el tratamiento térmico puede mejorar la retención de vitamina B₁ en carnes y legumbres.

A dosis bajas (1 kGy) de radiación no se han observado cambios significativos en el contenido de vitamina C en naranjas, plátanos, mangos y papayas.

        La irradiación de alimentos puede variar el contenido vitamínico de un alimento, pero esta variación puede minimizarse controlando algunos factores como la temperatura, la atmósfera, el tiempo de almacenaje, etc.

3. Formación de radicales libres.

La radiación ionizante (gamma, beta, X) al incidir sobre un alimento provoca la absorción de energía y la formación de iones o radicales libres, los que reaccionan formando productos radiolíticos estables. Los investigadores estiman que una dosis del orden de 1 kGy podría romper 10 enlaces químicos por cada 10⁶ enlaces químicos presentes. Cifras semejantes se producen por otros procesos como el cocinado, iluminación con luz infrarroja o ultravioleta. Sin embargo, una proporción tan baja puede ser de gran importancia cuando ocurre en moléculas como el ADN, ya que como consecuencia las células pierden su capacidad reproductora. Por otra parte, este efecto resulta de gran importancia para la destrucción de insectos, desactivar parásitos, retrasar procesos de maduración y para evitar procesos de rebrote.

Ventajas e inconvenientes de la irradiación de alimentos

En 1981, la OMS, Comité de Expertos sobre Alimentos Irradiados de la FAO/OIEA/OMS dijeron que: “Estudios de radioquímica han demostrado que los productos radiolíticos de la mayor parte de los componentes de los alimentos son idénticos, independientemente del alimento del cual derivan. No obstante, para los componentes mayoritarios de los alimentos, la mayoría de estos productos radiolíticos han sido también identificados en alimentos sujetos a otros tipos de procesado de alimentos. El conocimiento y concentración de estos productos radiológicos indican que no existe evidencia para un efecto toxicológico”.

    Como se puede ver, la irradiación de los alimentos es un método de conservación que busca alargar la vida media del producto y aumentar las cualidades higiénico-sanitarias del alimento.son diversos los propósitos de la irradiación de alimentos y se clasifican en función de la dosis media requerida para lograr el propósito. 

La dosis media o dosis total media es el valor aritmético promedio de todas las lecturas dosimétricas en una sesión de irradiación dada a un producto determinado. Para determinar la dosis media se distribuye al azar un número adecuado de dosímetros en el alimento mientras se expone a la irradiación.

Al principio de la irradiación de los alimentos, los tratamientos que buscaban eliminar la acción de los microorganismos se clasificaban en dos grupos: la radiación para esterilización (busca proporcionar la mayor estabilización posible mediante la destrucción parcial o total de los microorganismos presentes en el alimento) y la radiación para  pasteurización (busca destruir sólo parte de la población microbiana o incluso retrazar el recrecimiento de esporulados o eliminar un grupo particular de organismos nocivos para la salud humana).

Irradiar un alimento significa exponerlo a una fuente emisora de rayos gamma (usualmente cobalto-60, ⁶⁰Co y cesio-137, ¹³⁷Cs), de electrones acelerados o rayos X con el propósito de esterilizarlos o alargar la vida de su conservación (retrasando los procesos de maduración o putrefacción por microorganismos, etc.). Cuando la energía de estas radiaciones es suficiente para que los átomos o las moléculas pierdan electrones se producen iones , se dice que se presenta el proceso de ionización y a la radiación que se produce se le llama radiación ionizante. Este fenómeno se presenta cuando se irradia al alimento.

        Gray (Gy). Unidad de radiación que en el Sistema Internacional sustituye al rad. Es la cantidad de energía absorbida por el sistema irradiado, que equivalente a un joule/kilogramo de material irradiado (1J/kg de sustancia irradiada).

Un kiloGray = 1 kGy = 1000 Grays = 1000 Gy.

 
Rad. Es la cantidad de radiación necesaria para proporcionar una energía media de 100 ergios a un gramo de masa del sistema irradiado. (1rad= 100 ergios/g de material irradiado).

 1 Gy = 100 rad.

 I. Dosis bajas. Dosis menores a 1 kiloGray (kGy).

 1. Inhibe la germinación de las papas, cebollas, etc. y permite el almacenamiento a largo plazo sin el uso de inhibidores químicos.

2. Causa la muerte o esterilización sexual de insectos por lo que previene las pérdidas causadas por insectos en el almacenamiento de cereales, harinas, frutos secos, nueces, legumbres, sin el uso de fumigantes químicos. También  como esteriliza los huevos y las larvas de los insectos impide la propagación de pestes de insectos.

        3. Destruye a parásitos en la comida, como el protozoario que causa la disentería amibiana (Entamoeba hystolylica), el protozoario que causa la toxoplasmosis (Toxoplasma gondii), el parásito que causa la triquinosis (Trichinella spiralis), etc.

        4. Retrasa el proceso de maduración en los frutos.

 
II. Dosis medias. Dosis de 1 a 10 kGy.

 1. Reduce las poblaciones de bacterias (Salmonellas, lactobacillus, etc.), mohos y levaduras presentes tanto en la superficie como en el interior del alimento, mejorando de esta manera las posibilidades de almacenamiento.

2. Evita la producción de sustancias tóxicas de organismos patógenos como la salmonela.

 
III. Dosis altas. Dosis de 10 a 45 kGy.

 1. Destruye o reduce las poblaciones de organismos patógenos, por ejemplo, bacterias (Gram negativas como la Salmonella, algunos estafilococos y lactobacilos, incluyendo esporulados como el Clostridium botulinum)  y virus.

2. Esteriliza alimentos envasados, precocinados, congelados, etc.

 
Radapertización. La dosis requerida es de 25 a 45 kGy y es el tratamiento de los alimentos con una dosis de radiación suficiente para reducir el nivel de microorganismos de acuerdo a los aspectos de la esterilización, de tal manera que prácticamente no se detecte ningún microorganismo excepto virus (se estima una reducción del 99 % de los microorganismos) en el alimento tratado.

Raditización. La dosis requerida es de 2 a 8 kGy y es el tratamiento de los alimentos con una dosis de radiación ionizante suficiente para reducir el nivel de organismos patógenos no esporados, incluyendo parásitos, hasta un nivel no detectable por cualquier método.

Radicidación. La dosis requerida es de 0.4 a 10 kGy. Es el tratamiento de los alimentos con una dosis de radiación ionizante suficiente para alargar la vida útil de los alimentos mediante la reducción de los microorganismos.
 

  
Irradiación de diversos alimentos en diferentes países.

     Actualmente la United States Atomic Energy Comissión y la Armada investigan la utilidad de la radiación gama en la irradiación de alimentos con cobalto-60 y determinar los efectos sobre los alimentos.

     En 1983, la Comisión del Código Alimentario (Codees Alimentarius Comisión, CAC) adoptó como norma de carácter mundial las conclusiones del Comité Mixto de Expertos sobre la comestibilidad de Alimentos Irradiados (CMEAI) y elaboró un Protocolo General para Alimentos Irradiados y un Código de Recomendaciones Internacionales sobre la Práctica para la Operación en el Uso de Radiación para el Tratamiento de Alimentos.

     El control y regulación de las plantas de irradiación de alimentos lo hace el gobierno de cada País que lo autorice y los intereses del mercado mismo. Se estima que se irradian y comercializan más de 500 000 toneladas/año y cada año se incrementa esta cifra.

Irradiación de alimentos en diferentes Países

 
    Se irradia gran variedad de alimentos, a veces para consumo interno y otras con fines de exportación. En 28 países (entre desarrollados y en vías de desarrollo) se comercializan alimentos irradiados.
    México cuenta en el Instituto Nacional de Investigaciones Nuclerares (ININ) con el equipo necesario para brindar el servicio de radiación gamma. Con él se esterilizan gran variedad de bienes de consumo como cosméticos, medicinas, material quirúrgico, polvos, pomadas, frascos, contenedores, tejidos sintéticos de aplicación quirúrgica, materiales de curación y quirúrgicos, alimentos procesados, semillas, entre muchos otros.

    En las instalaciones se dispone de un Irradiador Industrial JS-6500 (600 000 Curies [Ci] de Co-60), un Irradiador de investigación Gammacell-220 (320 Ci) y un Irradiador de investigación Vickrad-2000 (12Ci).  La capacidad máxima de fuente de Co-60 es de 1,000,000 de Ci.
    La producción es de 8,300 toneladas de diferentes productos a una dosis de 10 KGy ( 1Gy=100 rad).