Irradiación de Alimentos TCA PDF

TEMA 3: IRRADIACIÓN DE ALIMENTOS 1.- INTRODUCCIÓN 1.1.- ANTECEDENTES Se lleva conociendo que la irradiación de alimentos puede llevar a alargar la vida Un hito importante fue en 1983, surge la Comisión del Código Alimentario de la útil y conservar los alimentos. Lleva más de 100 años....

TEMA 3: IRRADIACIÓN DE ALIMENTOS 1.- INTRODUCCIÓN 1.1.- ANTECEDENTES Se lleva conociendo que la irradiación de alimentos puede llevar a alargar la vida Un hito importante fue en 1983, surge la Comisión del Código Alimentario de la útil y conservar los alimentos. Lleva más de 100 años. OMS, protocolo general para alimentos irradiados. Esto lleva a dos Códigos: La primera patente viene de 1905 de unos científicos británicos. Primera patente - Código Estándar General para Alimentos Irradiados (CODEX STAN 106- como método de conservación de alimentos. 1983) Hasta 1921 que se utiliza por primera vez en Estados Unidos para la inactivación - Código Internacional recomendado para la práctica del procesado de del parásito de Trichinella spiralis. alimentos para radiación (CL 2001/34-FAC) En los años 20-30 comienza la investigación sobre la aplicación y efectos en Dificultad en evolución: alimentos. Cuestionamiento de la seguridad de esta tecnología En los años 40 se empieza a intensificar la investigación, medio de proporcionar Exigencia de datos exhaustivos que sostengan la salubridad de alimentos alimentos seguros al ejército en áreas remotas. irradiados. Procedimientos regulativos prolongados en conceder la aprobación para En 1950, disposición de grandes cantidades de radioisótopos artificiales y alimentos o procesos. económicos, aceleradores de electrones. Falta de información, confusión. Necesarias amplias campañas de información exigidas por la OMS. En 1957, primera irradiación con finalidad comercial en Alemania en las Metodología para identificar alimentos irradiados. Son métodos especias. complejos. Bastante particulares. Otro problema que tenían. En 1963, aprobación en Estados Unidos para el control de insectos en trigo y en Regulación de los productos irradiados no armonizada. harina de trigo. La NASA en 1972 adopta la irradiación para esterilizar alimentos. Además, se implementan muchas exigencias de demostración de su seguridad ya que es una tecnología de conservación más estudiada. De la irradiación de alimentos se sabe mucho más que de cualquier otro método convencional como la esterilización, pasteurización… Por ello, la OMS concluye en: 2.- OBJETIVOS DE LA IRRADIACIÓN DE ALIMENTOS Conclusión OMS 1992: el alimento irradiado producido en las condiciones 1.- Reducción de la carga microbiana y eliminación de bacterias patógenas: adecuadas se debe considerar seguro y nutricionalmente adecuado debido a que forma de pasteurización en frío el proceso no introducirá: - Ejemplo: Salmonella, E. coli, Yersinia… en pescado fresco, carne fresca, a) Cambios en la composición del alimento que supongan efecto para la huevos. salud. b) Cambios en la microbiota del alimento que afecte al consumidor. 2.- Eliminación de insectos. c) Pérdidas de nutrientes que afecten al consumidor. - Ejemplo: cereales, productos en grano, frutas secas. 3.- En productos cosechados, ayuda al retraso de maduración. Conclusión OMS 1997: Confirmación de la inocuidad e idoneidad nutricional de los alimentos irradiados con dosis de hasta 10 kGy. Irradiados a altas dosis son tan 4.- Inhibe la germinación: ampliación de vida de almacenamiento de productos inocuos como los esterilizados mediante tratamiento térmico. cosechados. a. Sin acumulo de radioactividad ni sustancias tóxicas. - Previene la formación de brotes en patatas y cebollas. b. Sin efecto en el valor nutricional significativo. 5.- Tratamiento de envases: c. Sin efectos teratogénicos, cardiogénico o mutagénico. d. Coste competitivo con otros métodos. - Eliminación/inhibición de microorganismos del envase. - Mejora de las propiedades de los polímeros del material de envasado: mejora resistencia a tensión, impactos, abrasión, temperatura… La mayor dificultad para que avance son las campañas en contra, la falta de información, confusión…. Además, mejora la vida útil y la calidad higiénica. 3.- TECNOLOGÍA DE LA IRRADIACIÓN DE ALIMENTOS Espectro conocido de ondas electromagnéticas: Más longitud de onda, menos energía. 3.1.- FUNDAMENTO Menos longitud de onda, más energía. Método físico de procesado de alimentos que supone la exposición de productos Cuando se trata de longitudes de onda corta y por tanto con más energía, son alimenticios a radiaciones ionizantes. ondas ionizantes. Radiación = mecanismo de transferencia de energía en forma de ondas Una radiación ionizante es una forma de radiación que posee la suficiente electromagnéticas o partículas subatómicas. energía como para romper enlaces de moléculas y átomos transformándolos en Radiación electromagnética: combinación de campos eléctricos y iones por eliminación de electrones. magnéticos oscilantes que se propagan a través del espacio - Ejemplo: rayos X, rayos gamma, parte del espectro de la radiación UV. transportando energía. Las ondas electromagnéticas se caracterizan por la energía que se transmite y por la longitud de onda. Las de longitud de onda corta transfieran más energía, más en menos tiempo. Transferencia de Radiación Material energía a ionizante biológico electrones Electrones pasan Electrón escapa a estado de Ión positivo de la molécula mayor energía: estado excitado Cambios fisicoquímicos en el material biológico. Cambios fisicoquímicos en el material biológico: Directos: material genético, macromoléculas. Indirectos: agua intracelular, radiolisis (ruptura de molécula de agua por radiación), generamos radicales libres y hay daño a estructuras celulares. Radicales muy estables. Se empiezan a propagar reacciones radicalarias dañando estructuras celulares. Fases: 1.- Fase física = ionización o excitación 2.- Fase química = radiolisis y formación de radicales libres. 3.- Fase molecular o bioquímica = radicales libres se combinan y se forman moléculas tóxicas o anormales, se produce estrés oxidativo lo que equivale a peroxidación lipídica, oxidación proteica, alteraciones oxidativas de DNA, inactivación de enzimas… 4.- Fase biológica = mecanismos de reparación celular. - Si daño leve: reparación del material genético dañado, la célula puede volver a reproducirse. - Si daño moderado: cambios fisiológicos permanentes, la célula sobrevive, pero se tiene daño genético que no permite la reproducción. - Si daño grave: daño genético irreparable, concentración de sustancias reactivas alta. No hay capacidad de reproducción, muerte. 3.2.- FACTORES QUE AFECTAN A LA EFICACIA 3.2.2.- FACTORES PROPIOS DEL MICROORGANISMO 3.2.1.- FACTORES TECNOLÓGICOS Sensibilidad del microorganismo → especie, cepa… (Bacterias > esporas > virus) El grado de daño celular dependerá de la energía absorbida. Fase durante el ciclo de crecimiento 1.- Dosis absorbida: Energía media absorbida por unidad de masa. Unidades de Número de microorganismos presentes. kilograys (kGy) Se debe tener cuidado ya que la radiosensibilidad es mayor cuanto más complejo 1 Gy = Absorción de energía de 1 J/kg es el organismo: (1 Gy = 100 rad) ADN → gran tamaño, cantidad y complejidad mayor en mamíferos. 2.- Tasa de dosis: Dosis absorbida por unidad de tiempo (kGy/s) Virus → baja complejidad, recubrimientos capsulares, alto grado de deshidratación. 3.- Condiciones ambientales: Composición química del alimento. Contenido en agua. Permeabilidad del alimento a la radiación. pH Temperatura Oxígeno del medio 3.3.- TIPOS DE RADIACIONES IONIZANTES EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA La dosis aplicada en alimentos dependerá de las características de cada producto y del objetivo perseguido: 1.- Radiación electromagnética Para ambas, los efectos y cambios son similares. Dosis aplicada Aplicación Rayos X Baja: < 1 kGy Inhibición de la germinación de tubérculos. Rayos γ: 60Co y 137Cs Las distintas potencias de penetración Eliminación de insectos, larvas y huevos, parásitos. tendrán distinta capacidad para 2.- Partículas cargadas: Electrones Control de la maduración de frutas y hortalizas. irradiar alimentos según las acelerados Media: 1 – 10 kGy Muerte de insectos dimensiones/densidad del alimento. Radicidación: eliminación de patógenos. Radurización: pasteurización Alta: > 10 kGy Radapertización: esterilización. La radiación gamma de 60Co y los electrones acelerados son los más utilizados. La seguridad ha sido probada hasta 10 kGy. 3.4.- PLANTAS DE IRRADIACIÓN DE ALIMENTOS Estas plantas tienen prestaciones multipropósitos (artículos médicos + envases + alimentos…). Todo en la misma instalación. Estructura de una planta de irradiación: 1.- Zona de tratamiento: aquí los alimentos se disponen en contenedores que se introducen en la celda cerrada de hormigón de ≥ 2 m de grosor en caso de rayos gamma. Dentro se encuentra la fuente de irradiación. La fuente de irradiación puede ser: Acelerador de electrones: emisión de haz de electrones en vertical que impactan sobre el producto. Las cintas trasportadoras circulan bajo el haz de electrones el producto. Núcleo radiactivo: barras de Co o Cs dispuestas en vertical. Las cintas transportadoras hacen recorrido giratorio dentro de la zona para garantizar dosis homogénea. Por ello, la dosis total recibida dependerá de la velocidad de la cinta transportadora = tiempo de residencia. Es importante la colocación de dosímetros en distintas posiciones geométricas Planta de irradiación por aceleradores de electrones dentro de los contenedores para monitorizar la dosis. Así, aseguramos que el producto recibe dosis de forma homogénea. 2.- Sala de refrigeración: compuesta por: Circuito de enfriamiento del acelerador de electrones Piscina para el almacenado de las fuentes de Co o Cs → cuando no se utilizan se sumergen en agua desionizada situada bajo tierra a profundidad mínima de 4 m. 4.- EFECTO DE LA IRRADIACIÓN DE ALIMENTOS 4.3.- EFECTOS EN PROTEÍNAS 4.1.- EFECTO SOBRE EL AGUA Tienen una gran resistencia en general, se necesita una potencia de 40-50 kGy para producir cambios organolépticos. La desnaturalización se produce en menor El agua es el principal constituyente por lo que será el principal punto de medida que en los tratamientos térmicos. interacción con la radiación ionizante. Las enzimas prácticamente no se ven afectadas por la radiación (hasta 60 kGy La radiación produce ionización, excitación y radiolisis, lo que produce productos para inhibición), pero se debe tener cuidado ya que los alimentos irradiados sí radioinducidos los cuales reaccionan entre sí o con otras moléculas del medio y que se ven degradados por alteración enzimática por lo que se necesitará un produciendo sustancias radioinducidas. tratamiento complementario. Estas sustancias radioinducidas son similares a las que se forman en otros procesos por acción de enzimas, oxidación lipídica, degradación de vitaminas y pigmentos… MICRONUTRIENTES La irradiación, por lo tanto, es más efectiva en productos de disponibilidad de Vitaminas agua baja como los deshidratados, congelados, especias… 4.4.- EFECTO EN VITAMINAS Son los componentes más radiolábiles al igual que en los tratamientos térmicos. MACRONUTRIENTES Cuando se aplican radiaciones menores de 1 kGy, las pérdidas son insignificantes. Lípidos Las vitaminas más radiolábiles son: A, E, C, K y B1. Proteínas 4.2.- EFECTO EN LÍPIDOS Se produce la peroxidación lipídica (sustancias radioinducidas) hacia compuestos de oxidación secundaria (volátiles). Estos son similares a los que se forman en otros procesos de tratamiento de alimentos. A dosis de más de 20 kGy, se producen malos olores. Control de la oxidación lipídica→ irradiación en ausencia de oxígeno, antioxidantes. 4.5.- PARTICULARIDADES SOBRE ALGUNOS ALIMENTOS Cereales, semillas y legumbres: Los insectos en estos alimentos son responsables de grandes pérdidas durante el Frutas y hortalizas frescas: su principal aplicación es la inhibición de la almacenamiento. Objetivo: Inhibir la infección de plagas por germinación, la eliminación de insectos y el retraso del proceso de maduración insectos. Según la dosis tendremos un efecto diferente: La irradiación es un método muy efectivo para el control de plagas siendo una buena alternativa a fumigantes perjudiciales. En más de 20 países han aprobado su uso de al menos un tipo de semilla o cereal, siendo el arroz el más común. Se deberá tener especialmente cuidado a las dosis de eliminación de insectos ya que éstos pueden impedir que la semillas y los cereales broten. Carnes: la irradiación en carnes elimina alterantes por lo que extiende la vida útil de carne fresca durante semanas ya que se eliminan patógenos (Salmonella, Campylobacter, Yersinia, E. coli) con una irradiación de 1-3 kGy (muy eficiente). Cambio más importante → textura y apariencia → factor limitante de la dosis a Los efectos sobre el producto no son mayores que a la de otros métodos de aplicar. conservación tradicionales (color, olor, sabor). En la carne fresca de vacuno o cerdo con dosis < 2,5 kGy es suficiente para evitar oxidación lipídica. La dosis efectiva es que sea la más baja posible más un control de temperatura, O2, luz, conserva las mismas características que un material sin tratar y sin conservantes. Pescados y mariscos: la irradiación es eficiente en la eliminación de la mayoría de patógenos y alterantes, hasta 5kGy sin pérdida de calidad (excepto si son altos en Especias y condimentos: la contaminación por bacterias, lípidos). En general, extiende la vida útil durante semanas. mohos y levaduras se han tratado siempre por tratamiento Se debe tener cuidado ya que a dosis insuficientes no se eliminan C. botulinum y térmico o químico. las toxinas de S. aureus, por lo que se necesita combinar con refrigeración o Como alternativa se puede utilizar la irradiación la cual ha congelación. sido autorizada en muchos países por las ventajas que supone. A dosis altas, no hay cambios organolépticos ni propiedades de las especias y el nivel de contaminación reducido mucho mejor que con cualquier Productos lácteos: la leche fue de los primeros productos irradiados pero tiene otro tratamiento. poco uso debido a la pérdida de vitaminas y oxidación lipídica (malos olores). Los quesos en cambio tienen mayor tolerancia a la irradiación. 5.- VENTAJAS Y DESVENTAJAS 6.- ESTADO LEGISLATIVO Ventajas Desventajas 6.1.- A NIVEL EUROPEO Se tiene un control de los No todos los alimentos son adecuados microorganismos alterantes para el tratamiento por radiación. Hay La situación es muy variable entre los distintos países. Hay países donde sí lo resistentes como son las bacterias algunos que no funcionan bien. Un tienen autorizado y otros no. Es difícil el comercio de alimento irradiados ya que patógenas, levaduras, mohos e ejemplo es la leche. la irradiación puede estar admitida, admitida solo excepcionalmente o no insectos. Su estabilización es admitida. comparable a la pasterización térmica. En algunos alimentos se producen alteraciones organolépticas como 6.1.1.- DIRECTIVA 1999/2/CE Permite reemplazar a tratamientos ablandamiento, decoloración, Directiva 1999/2/CE del Parlamento Europeo y del Consejo relativa a la químicos donde se hace uso de aparición de aromas y sabores no aditivos, fumigantes… naturales. Depende de su límite de aproximación de las legislaciones de los estados miembros sobre alimentos e dosis. ingredientes alimentarios tratados por radiaciones ionizantes. Aseguramiento del tratamiento en el Qué condiciones hay que reunir para la autorización de la irradiación de centro del producto. Dosis bajas no destruyen esporas productos alimentarios. bacterianas. Por ejemplo, Clostridium Controla muy bien otras causas de botulinum sobrevive a las dosis Tipos de fuentes de radiaciones ionizantes permitidas deterioro como son la maduración, máximas aprobadas. Metodología para medir la dosis recibida por los alimentos senescencia, y formación de brotes de Condiciones de etiquetado. frutas y hortalizas. Alta dosis es necesaria para la esterilidad comercial. No produce residuos tóxicos 6.1.2.- DIRECTIVA 1999/3/CE perjudiciales, aunque se generan Se producen pérdidas de vitaminas. sustancia radio inducidas. Directiva 1999/3/CE del Parlamento Europeo y del Consejo relativa al No se produce inhibición enzimática. establecimiento de una lista comunitaria de alimentos e ingredientes alimentarios Mantiene el valor nutritivo y tratados por radiaciones ionizantes. organoléptico general. La desventaja más grande de irradiación de alimentos es su Cambios fisicoquímicos reducidos. nombre. El rechazo que genera el nombre. Versatilidad: alimentos en envases pequeños o a granel, en estado congelado o fresco. Tiempos cortos de procesado. 6.1.3.- AUTORIDAD EUROPEA DE SEGURIDAD ALIMENTARIA 2002 Primero que se tenga una instalación para irradiar alimentos. Predomina Alemania y Francia, hasta 5 cada uno de ellos, seguidos por España. Hay países Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria 2002 donde regulan las que tienen o una o ninguna. condiciones para la autorización de la irradiación de productos alimenticios. Cuándo puede autorizarse: - Cuando esté justificada y sea necesaria desde el punto de vista tecnológico. - Cuando no presente peligro para la salud y se lleve a cabo de acuerdo con las condiciones propuestas. - Cuando sea beneficiosa para el consumidor. Que no presente un peligro para la salud. - Cuando no se utilice como sustituto de medidas de higiene y sanitarias, ni de procedimientos de fabricación o agrícolas correctos. Siempre y cuando no se pretenda utilizar como sustituto a medidas de higiene (equipos, La siguiente gráfica representa el volumen de alimentos irradiados. No los países superficies…) que tienen más instalaciones son los que más producción de alimentos hace. Bélgica con una instalación es el mayor productor. Para qué fines puede autorizarse: - Para reducir riesgos de enfermedades causadas por alimentos mediante la destrucción de patógenos. - Para reducción del deterioro de alimentos, frenando el proceso de descomposición y destrucción de alterantes. - Para reducción de pérdida de alimentos debida a procesos de maduración, germinación o aparición de brotes. - Para eliminación de organismos nocivos en plantas y productos vegetales alimenticios (sobre todo a las plagas por insecto) En cambio, Alemania tiene muy poquita producción al tener cinco instalaciones Además de esto, tiene que cumplir todo lo anterior. autorizadas. Tipos de alimentos autorizados en Europa (2015): 6.2.- A NIVEL DE ESPAÑA - Ancas de rana congeladas (54,75 %) 6.2.1.- RD 348/2001 - Hierbas aromáticas, especias y condimentos vegetales (secos) (16,10%) - Aves de corral (15,46%): como método de conservación y aumento de la RD 348/2001 por el que se regula la elaboración, comercialización e importación vida útil. de productos alimentarios e ingredientes alimentarios tratados con radiaciones - Hortaliza y frutas desecadas (8,53%) ionizantes. - Sangre, plasma y coagulados, deshidratados (4,19%) Incorpora las disposiciones mundiales y europeas - Gambas congeladas, peladas o decapitadas Establece las dosis máximas autorizadas de ionización → 10 kGy - Clara de huevo Delimita los productos alimenticios que podrán recibir este tipo de Principal razón: es que la mejor manera de garantizar la higiene, calidad, de estos tratamientos: hierbas aromáticas secas, especias y condimentos productos y alargar la vida útil, es la irradiación. vegetales. Requisitos de autorización de las instalaciones de tratamiento de los productos alimenticios Cómo se realiza luego el seguimiento y control de los alimentos irradiados Regula la importación de otros países. No todos los países están autorizados para irradiar todos los alimentos mencionados. Países que están autorizados para irradiar: Bélgica el que más irradia, irradia: ancas de rana, aves de corral, sangre, plasma y coagulados, deshidratados y hierbas aromáticas, especias y condimentos vegetales. 6.3.- ETIQUETADO 6.4.- DETECCIÓN DE ALIMENTOS IRRADIADOS Símbolo Radura Verde: hay países que lo exigen y que no. No había antes métodos específicos sobre la irradiación de alimentos. A nivel mundial. - Exigido en algunos países. Luminiscencia foto estimulada (LFE). EN 13751: Hierbas aromáticas, infusiones, - Se puede acompañar sólo o junto con palabras: “irradiado”, “tratado con setas, hortalizas deshidratadas, semillas. radiación”, “radura”, “protegido con ionización”, “tratado por Termoluminiscencia (TL). EN 1788: Alimentos en los que se puede extraer irradiación”. silicatos. Por ejemplo: hierbas aromáticas, infusiones, setas, hortalizas deshidratadas, semillas. En Europa: En la etiqueta de todo alimento irradiado que contenga uno o varios Espectroscopía de resonancia electrónica (ESR). EN 1786: Alimentos de origen ingredientes alimentarios que hayan sido irradiados debe figurar la mención animal que contengan huesos o espinas. “irradiado” o “tratado con radiación ionizante”. En Europa no hay obligación de utilizar el símbolo, tampoco lo prohíbe. Debe de ir si o si la mención, aunque sólo Espectroscopía de resonancia electrónica (ESR). EN 1787: Alimentos que un alimento haya sido irradiado. contienen celulosa. Por ejemplo: frutos secos de cáscara dura, curry, cebolla y grupo capsicum. Espectroscopía paramagnética electrónica (ESR). EN 13708: Alimentos irradiados que contienen azúcar. Por ejemplo: uvas pasas. En España: - Producto destinado a consumidor final o colectividades: o Producto o ingrediente en envase individual → “irradiado” o “tratado con radiación ionizante” o Producto o ingrediente a granel → cartel o letrero encima o al lado del recipiente que lo contenga. Si alguna de esas especias o condimentos ha sido irradiado, tiene que poner un letrero encima o al lado que informe de ello. - Producto no destinado a consumidor final o colectividades: Además de lo anterior (“irradiado” o “tratado con radiación ionizante”) hay que indicar la identidad y dirección postal de la instalación que haya practicado la irradiación o el nº de referencia de la misma.