CONSERVAQÁO DE ALIMENTOS PELO EMPREGO DE RADIAQÁO IONIZANTE

O emprego de radiaqáo ionizante na conservado de alimentos foi patenteado nos Estados Unidos em 1929. No entanto, só nos últimos 30-40 anos é que os dentistas de muitos países comecaram, realmente, a dar maior atenqáo a esse método.

A radiado pode ser definida como sendo a emissáo e a propagado da energía ou partículas através do espaqo ou da matéria.

O espectro eletromagnético encontra-se representado na Fig. 7.5 com as várias radiaqoes separa­ das com base em seus comprimentos de onda. Interessam á conservado de alimentos as radiaqoes com comprimentos de onda mais curtos por serem as mais nocivas aos microrganismos. De interesse especial sao as radiaqoes ionizantes, que apresentam comprimento de onda de 2 . 0 0 0 Ángstrons ou menos. Exemplos: os raios gama emitidos por 60Co, as partículas beta, as partículas alfa, os raios X e os raios cósmicos. Como destrói o microrganismo, sem haver um aumento apredável de temperatura, o processo é denominado “esterilizado a frió”.

Irradiado é o processo de aplicado de energía radiante a um alvo qualquer, no caso, um determinado alimento.

Alguns conceitos devem ser considerados ao se irradiar um alimento:

— roentgen é urna unidade de medida usada para expressar a dose de exposigáo aos raios X ou radiado y;

— curie é a unidade de atividade radioativa e corresponde a 3,7xl010 desintegragóes por segundo; — RAD (Radiation Absorbed Doses) é a unidade de dose absorvida equivalente á absordo de

lOOergs/g de matéria. Os múltiplos dessa unidade sao quilo-rad (krad) = l.OOOrad e mega-rad (Mrad)-1.000.000rad;

— Gray (Gy) é a unidade mais recente, sendo lGy=100rad=lJoule/kg. As características das radiaqoes de interesse na conservado de alimentos sáo:

Raios Ultravioleta (luz UV). Essa radiado é um poderoso agente bactericida, com o com­ primento de onda mais eficiente encontrando-se ao redor de 2.600Á. A célula bacteriana é destruida devido a mutaqóes letais no DNA, com formado de dúneros de nucleotídios que sao os produtos mais estáveis e abundantes. Essas radiaqoes inibem a síntese de DNA, bem como, em menor extensáo, a de RNAe de proteínas.

Por apresentar um baixo poder de penetraqao, a radiado UV tem seu emprego limitado na conservagáo de alimentos. É usada principalmente na superficie dos alimentos, podendo, no entanto, catalisar reagóes indesejáveis como oxidado de lipídios produzindo rancificagao e descoloragáo superficial de vegetáis. Alguns usos da radiado UV em alimentos sáo: na esterilizagáo do ar e superficie de paes e outros produtos de panificagao antes de serem embalados, para minimizar a deteriorado por bolores; na esterilizagáo da camada superficial de tanques de xaropes; na esterilizagáo de embalagens como sacos plásticos de baixa espessura e permeáveis á radiaqáo; na destruigáo de esporos de Bacillus stearothermophilus em agúcar; na redudo da contaminagáo superficial de carnes mantidas em cámaras de refrigerado.

Partículas p. As partículas p sáo elétrons emitidos por fontes radioativas. Apresentam baixo poder de penetrado. Essas partículas podem ser aceleradas, em aparelhos denominados aceleradores de partículas, adquirindo maior energía. É nesse estado que podem ser utilizadas na irradiado de alimentos.

Tabela7.12

Apllcagoes da Radiagáo na Conservado de Alimentos e Dose Empregada*

Apficagáo Geral ‘ Exemplos Específicos Dose

(Mrad) Descontaminagáo de ingredientes Inativagáo de Saimonella Diversos condimentos Cebóla em pó Corantes Suplemento mineral X

Came bovina e de frango Produtos á base de ovos Camaráo

Farinha de carne e peixe

0,3-1,0 1,0

Morango

Para aumentar o tempo de armazenamento de frutos Manga 0,2-0,5 Papaia

Támara

Inibiqáo de germinado ou cresdmento

Batata Cebóla Alho jCogumelo

0,01-0,3

*Dose abaixo do limite recomendado (1Mrad) pelo Comité da FAO/íAEA/WHO. Fonte: Ley (1983).

Raios y. Sao radiagóes eletromagnéticas emitidas pelo núcleo excitado de elementos radioativos, sendo os de importancia na conservado de alimentos o 60Co e o 137Cs. E a forma mais barata para aplica§áo em alimentos, urna vez que sao subprodutos da fissáo do uranio. Apresentam excelente poder de penetrado, ao contrário dos raios UV e partículas p. A meia-vida do ^C o é de cinco anos e a do 137Cs é de, aproximadamente, 37 anos.

ATabela 7.12 apresenta alguns exemplos de aplicares da radiado em alimentos e as respectivas doses utilizadas. A dose necessária para se obter o efeito desejado está diretamente relacionada á atividade do radioisótopo. Devido á lim itado na penetrado de elétrons nos alimentos, os equipamen- tos mais adequados para as operadas na linha de processamento envolvem o tratamento de em- balagens individuáis com espessura nao superior a poucos centímetros.

Alguns cuidados devem ser tomados com o alimento antes de ser submetido á irradiado: — seledo dos alimentos: estes devem estar em bom estado de frescor e qualidade, devendo ser

evitados aqueles com deteriorad0 incipiente;

— limpeza dos alimentos: qualquer sujidade ou partícula deve ser removida. Esse cuidado diminuirá o número de microrganismos presentes;

— embalagem: deve proteger o alimento da contaminado pós-processamento. Os vidros de cor clara podem ter sua cor alterada, quando expostos a doses próximas de lOKGy, resultando era cor indesejável;

— branqueamento ou tratamento térmico: enzimas do alimento nao sao destruidas pelas doses utilizadas na irradiado de alimentos (Fig. 7.5). Portanto, é necessário destruí-las antes do processo, pois caso contrário poderáo ser responsáveis pela deteriorado postérior do alimento. O branqueamento de vegetáis e o tratamento térmico moderado de carnes sao os melhores métodos.

Ef e it od a Ra d ia q á o So b r eo s Mic r o r g a n is m o s

A eficiencia de urna determinada dose de radiaqáo sobre os microrganismos depende dos seguintes fatores:

1) Radiorresisténcia do microrganismo: como outros agentes antimicrobianos, a resposta da célula microbiana á radiagáo ionizante está relacionada á natureza e á quantidade do daño direto produzido em seu alvo vital, ao número, natureza e longevidade dos radicáis químicos induzidos pela radiaqáo e á habilidade inerente á célula em tolerar ou reparar o daño e influencia dos meios extra e intracelular. Dessa forma, qualquer tentativa em se classificar ou comparar a radiorresisténcia dos microrganismos somente tem significado quando todas as condigóes forem bem definidas e compreendidas.

Entre os microrganismos existem diferengas entre os géneros e mesmo entre cepas de urna mesma espécie. A faixa da radiorresisténcia microbiana é ampia, embora náo tanto quanto a variagáo que ocorre na termorresistencia.

As bactérias Gram-negativas, tanto as deteriorantes como as patogénicas, sao geralmente mais sensíveis do que as células vegetativas das bactérias Gram-positivas. Os esporos de Bacillus e Cbstridium sáo mais resistentes do que os anteriores.

Entre as formas vegetativas, existem algumas espécies altamente radiorresistentes como o Deinococcus radiodurans, D. radiophilus, D, proteolyticus, Deinobacter granáis, Acinetobacter radioresistens e Rubrobacter radiotolerans. Os Deinococcus sáo cocos Gram-positivos, os Deinobac­ ter bacilos Gram-negativos, Acinetobacter cocos Gram-negativos e Rubrobacter bacilos Gram-posi­ tivos. O mecanismo de resisténcia dessas bactérias ainda náo está esclarecido. Supóe-se que a presenga de envelope celular mais complexo possa ser um fator. Além disso, todos apresentam pigmentos e contém vários carotenóides que sugerem alguma relagáo com a alta radiorresisténcia. Outro fator parece estar relacionado á presenga de um eficiente mecanismo de reparo de seus ácidos nucléicos.

Entre as mais sensíveis á radiagáo podem ser citadas as pseudomonas e flavobactérias. Micror­ ganismos radiossensíveis parecem ser incapazes de superar o efeito deletério causado pela formagáo de radicáis livres e peróxidos provenientes da radiólise da água.

Em relagáo aos fungos, as leveduras sáo mais resistentes do que os bolores, sendo os dois geralmente mais resistentes do que as bactérias Gram-positivas. Com excegao dos endosporos e das espécies extremamente resistentes, a radiorresisténcia de modo geral é semelhante á encontrada na termorresisténda bacteriana. Os virus sáo mais resistentes do que os esporos bacterianos.

2) Número de microrganismos: quanto maior o número de microrganismos presente, maior será a dose necessária para a sua destruigáo.

3) Composigáo do alimento: o meio em que o microrganismo se encontra tem influénria sobre a radiorresisténcia. Os microrganismos em meios protéicos sáo mais resistentes do que aqueles que se encontram em solugáo-tampáo. As proteínas exereem efeito protetor contra as radiagoes, de maneira análoga ao que ocorre no tratamento térmico (Tabela 7.13).

4) Presenga ou ausencia de oxigénio: a ausénda de oxigénio toma o microrganismo mais resistente á radiagáo. A adigáo de substándas redutoras ao meio, por exemplo, compostos com radicáis sulfidrilas, tem o mesrao efeito, elevando a radiorresisténcia, como um ambiente anaerobio.

5) Estado físico do alimento: células desidratadas sáo mais resistentes á radiagáo do que as no estado normal. Esse efeito é, provavelmente, conseqüéncia da radiólise da água pelas radiagoes ionizantes. Em relagáo á temperatura, células microbianas congeladas sáo mais resistentes do que as náo congeladas (Tabela 7.13).

6) Condigáo do microrganismo: os microrganismos tendem a ser mais resistentes á radiagáo quando na fase lag imediatamente antes da divisáo celular ativa. As células tomam-se mais sensíveis conforme progridem na fase logarítmica, atingindo o mínimo de sensibilidade no fim dessa fase.

Tabela 7.13

Influencia do Meló e Temperatura na Radlorresisténcia de Salmonella Typhimurium ______________________ Expressa em Valor Dio (Krad)

Meio Valor D10 (Krad)

Temperatura Ambiente -15°C Tampáo fosfato 20,8 39,1 Pó de caolim 21,0 — Carne 55,8 96,3 Ovo 63,2 68,0 Comed beef 80,0 — Farinha de osso 91,0 — Coco desidratado 158,0 — Fonte: Ley (1983). Ef e it od a Ra d ia c a o So b r eo Al im e n t o

As doses de radia§áo altas o suficiente para esterilizar um alimento também podem produzir, através de reagóes secundárias, efeitos indesejáveis em muitos alimentos, causando alterares de cor, sabor, odor ou mesmo de outras propriedades físicas.

Essas altera§óes podem ser causadas diretamente pela irradiagáo ou indiretamente por reagóes pós-irradiagao. Quando irradiada, a água sofre radiólise segundo a reagao:

3H20 radiólise -*■ H + OH + H202 + H2

Em conseqüencia, sao formados radicáis livres que reagem entre si conforme ocorre a difusáo. Esses radicáis, altamente reativos, podem reagir com outras moléculas presentes no meio. Ao se irradiar em anaerobiose, os sabores e odores desagradáveis sao minimizados devido á falta de oxigénio para formar peróxidos. Airradiagao em temperaturas abaixo da de congelamento também minimiza a produgao de sabores desagradáveis porque reduz a radiólise.

As proteínas e outros compos tos nitrogenados parecem ser sensíveis á irradiagáo. Entre os compostos formados podem ser citados o NH3, hidrogénio, C 02, H2S, amidas e carbonitas. Os aminoácidos com anel aromático tendem a ser mais sensíveis do que os outros, sofrendo alteragoes no anel.

Os lípides e gorduras também podem soffer alteragoes, pois carbonilas e outros produtos da oxidagao sao formados tais como peróxidos, principalmente quando airradiagao e/ou o armazenamen- to subseqüente é feito na presenga de oxigénio. 0 efeito organoléptico é o desenvolvimento de rancidez.

Em carnes tem sido observado o aparecimento de odores estranhos devido á produgao de compostos voláteis. Entre esses compostos já foram identificados carbonilas, compostos contendo S em suas moléculas, hidrocarbonetos, etc.

Em relagáo as vitaminas do grupo B, foi constatada a destruigáo parcial de tiamina, niadna, piridoxina, biotina e Bi2. A riboflavina, ácido pantoténico e ácido fólico, por sua vez, tiveram seu conteúdo aumentado, provavelmente, devido á liberagáo de vitaminas a eles ligadas.

Em frutas e vegetáis, além do desenvolvimento de odor e sabor desagradáveis, outras alteragoes ocorrem, sendo urna das principáis o amolecimento desses produtos causado pela degradagao da pectina e da celulose, que sao responsáveis pela estrutura das plantas.

Es t a b il id a d ed o s Au m e n t o s Ir r a d ia d o s Du r a n t eo Ar m a z e n a m e n t o

Os alimentos que sofreram esterilizagáopor altas doses de radiagáo (radapertizagáo) podem sofrer deterioragao pós-processamento caso suas enzimas nao tenham sido destruidas por outro processo.

Os que foram subraetidos a doses menores, ocorrendo apenas a pasteurizagáo (radicidagáo ou radurizagao), seráo deteriorados pela microbiota sobrevivente quando armazenados em temperaturas adequadas para o cresdmento desses microrganismos.