1Doutorando em Ciência e Tecnologia de Alimentos, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, juarezvd@ gmail.com
2Prof. Adjunta, Departamento de Tecnologia de Alimentos, Instituto de Tecnologia, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, tatysal@gmail.com RESUMO
A radiação ionizante embora tenha sido descoberta em tempos muito remotos, somente após a segunda guerra mundial, em meados da década de 1940, é que se percebeu que a radiação afetava os sistemas biológicos, e assim iniciou-se as pesquisas para sua utilização tanto em tratamentos médicos como na conservação de alimentos. O objetivo desta revisão é contemplar aspectos teóricos da técnica de radiação ionizante, tipos de radiação e doses permitidas e sua utilização na indústria como ferramenta para conservação de alimentos.
Termos para indexação:irradiação de alimentos, conservação de alimentos, descontaminação.
Use of ionizing radiation technique on industrialised food.
ABSTRACT
Although the ionizing radiation had been discovered long ago, only after the Second World War, in the mid-1940s, it became apparent that the radiation affected biological systems, and thus began the research seeking to use it in both, medical treatments and in food preservation. The aim of this review is to consider theoretical aspects of the technique of ionizing radiation, radiation types, doses allowed and their use in industry as a tool for food preservation.
INTRODUÇÃO
Desde a descoberta da radioatividade pelo físico frances Antoine Henri Becquerel, que viveu de 15 de dezembro de 1852 até 25 de agosto de 1908, verificou-se que as radiações ionizantes afetam os sistemas biológicos, e assim passaram a ser utilizadas em tratamentos médicos. No entanto, antes de 1945 não se tinha percebido a importancia que esta técnica poderia ter na preservação de alimentos.
Com o crescente aumento da população mundial a demanda comercial de produção e conservação de alimentos sofreu um expressivo aumento. Não se é admissível que em um país de tamanha dimensão e em potencial ascensão industrial como o Brasil, permitimos que alimentos sejam deteriorados em depósitos, silos e indústrias que são constantemente atacados por pragas provocando enormes prejuízos aos setores anualmente, enquanto há pessoas que neste mesmo território passam fome.
A adoção e sem dúvida a otimização de técnicas de processamento e de conservação de alimentos que previnem e até mesmo exterminam potenciais vetores e materiais biológicos causadores de tamanha deterioração, faz-se cada vez mais necessária e oportuna, afim de, contribuir com o aumento da segurança e garantia da qualidade dos produtos.
A irradiação em alimentos tem algumas vantagens frente aos tradicionais métodos de conservação, pois não provoca alterações sensoriais no mesmo, nem modifica as características nutricionais, pois não utiliza calor, não necessita de refrigeração e nem de congelamento no armazenamento do produto para manutenção da sua qualidade.
A FAO juntamente com a Organização mundial da saúde concluíram que o alimento irradiado é seguro e saudável, permitindo a radiação ionizante a 38 países para a conservação de alimentos pela destruição microbiana ou inibição de alterações bioquímicas (FUMENTO, 1994; FELLOWS, 2006). Além de ser considerada um tratamento seguro, eficiente e de relativo baixo custo, a irradiação preserva o alimento sem aumento de temperatura e sem uso
de aditivos químicos (WAGNER, 2000).
Dentre as alterações celulares causadas pela radiação ionizante, as mais importantes são aquelas relacionadas com a membrana celular, afetando a transferência de substâncias entre os meios intra e extracelular como danos às enzimas, efeitos na síntese de DNA e RNA, alterações no metabolismo energético através
da redução da fosforilação e na composição do DNA afetando suas funções, notadamente a reprodução celular. O elemento mais sensível à radiação é o DNA cromossômico, principalmente devido à sua grande extensão e alto nível de complexidade (URBAIN, 1986). A série de fenômenos que podem acarretar graves alterações biológicas, inclusive a morte celular, é iniciada pela excitação ou ionização do ácido nucléico, rompendo ligações químicas e dissociando moléculas de suas bases nitrogenadas, constituindo os efeitos diretos da radiação (DIEHL, 1990).
O tratamento de alimentos por irradiação além de
garantir a qualidade higiênica, prolongando
significativamente a vida útil dos produtos, pode diminuir, ou mesmo dispensar o uso de aditivos químicos (KOOIJ, 1981). Durante sua aplicação, o alimento, já embalado ou a granel, é submetido a uma quantidade apropriada de radiação ionizante durante um tempo específico para alcançarcertosobjetivos(IGCFI,1999b).
MAS O QUE VEM A SER RADIAÇÃO?
É definido como aquilo que irradia, que sai em raios, de algum lugar. Fisicamente refere-se a partículas e campos que se propagam (transferindo energia) no espaço (preenchido ou não por matéria) (UFSC, 2000). A radiação pode ter origem particulada ou ondulatória, quando na forma de partículas é caracterizada por sua massa, carga e velocidade, podendo ser leve, pesada, lenta ou rápida, carregada ou neutra. São exemplos os prótons, nêutrons e elétrons. Já a radiação eletromagnética (ondas) constitui-se de campos elétricos ou magnéticos variando no tempo e no espaço e se caracterizam pela sua amplitude (tamanho) e pela freqüência (comprimento de onda)daoscilação(UFSC,2000).
Essas ondas eletromagnéticas ou ainda partículas que se propagam a uma dada velocidade, podem conter energia elétrica ou então magnética e são geradas por fontes naturais ou até mesmo através de dispositivos construídos pelo homem (FIOCRUZ, 2011).
As radiações eletromagnéticas contemplam a luz, microondas, ondas de rádio, raios laser, raios X, radar e radiação gama. Já as radiações mais conhecidas em forma de partículas com massa, carga elétrica, carga magnética, são os feixes de elétrons, os feixes de prótons, radiação alfa e beta
(FIOCRUZ, 2011).
As radiações nucleares podem ser emitidas nas formas de partículas alfa, beta ou radiação gama. A radiação gama é gerada por um núcleo atômico, quando emite partículas alfa ou beta. Essa liberação “estabiliza” o núcleo, pois ainda há energia em excesso no núcleo atômico com a
na conservação dos alimentos, pois reduz as perdas causadas por brotamento, maturação e envelhecimento, além de reduzir e em certos casos até eliminar a população microbiana, de parasitas e de pragas, sem prejudicar a qualidade do alimento (USP-CENA, 2005).
Figura 1. Ilustração da radioatividade (COUTO & SANTIAGO, 2010).
IRRADIAÇÃO EM ALIMENTOS
Ao contrário do que se parece, a utilização de radiações ionizantes como método de conservação de alimentos (que se dá pela eliminação microbiana, promovendo, portanto o aumento da vida útil de um produto) não é uma tecnologia moderna (CCR, 2001). O descobrimento dos raios X por Roentgen em 1895 e da radioatividade além do estudo do efeito bactericida dos raios X ambos em 1896 indicam o tempo em que a tecnologia é estudada (DOMARCO & WALDER, 2010). Têm-se registros de que as primeiras patentes foram consideradas a partir do ano de 1905 na Inglaterra (CCR, 2001). Nos EUA o uso da radiação para inativação de Trichinella spiralis em carne de porco datam de 1921 (DOMARCO & WALDER, 2010).
Entretanto após quase cinco décadas do seu descobrimento, somente depois da Segunda Guerra Mundial através do programa denominado “Átomos para Paz”, campanha de nível internacional é que a tecnologia teve sua merecida repercussão, com a divulgação de suas pesquisas na área de irradiação de alimentos e uso em
está estabelecido no rótulo de todo produto tratado por energia ionizante deve constar a frase: “alimento tratado por processo de irradiação". De acordo com a ANVISA, seguindo o Codex Alimentarium, é facultativo a inclusão do símbolo internacional do uso da radiação ionizante, a radura, que esta ilustrado na Figura 2. Contudo, o FDA (Food and Drug Administration) americano, desde 1986, tornou compulsório o uso da radura (juntamente com o texto escrito) nos alimentos irradiados que são comercializados nos EUA (COUTO & SANTIAGO, 2010).
A irradiação comercial de alimentos esta autorizada no Brasil desde 1973 e agora não há restrição dos alimentos que podem ser irradiados. Entretanto, a possibilidade de se identificar um alimento que foi irradiado, e as investigações das mudanças induzidas no alimento devido à irradiação são de extrema importância no controle da segurança dos produtos alimentícios, e constituem campo de intensa e atual pesquisa (COUTO & SANTIAGO, 2010).
O processo de irradiação de alimentos (tratamento com radiação ionizante) consiste em submeter os mesmos, embalados ou a granel, a uma quantidade minuciosamente controlada dessa radiação, com tempo e objetivos predeterminados. A irradiação visa impedir a multiplicação de microrganismos que causam a deterioração do alimento, tais como bactérias e fungos, através da alteração da estrutura molecular dos mesmos, além de inibir a maturação de algumas frutas e legumes (alterando o processo fisiológico dos tecidos da planta) (USP-CENA, 2005). O Centro de Energia Nuclear na Agricultura da Universidade de São Paulo (USP-CENA, 2005) classifica as radiações ionizantes como partículas (radiação alfa, beta e nêutrons) e como ondas eletromagnéticas de alta freqüência (radiação gama e raios X).
Ainda de acordo com a mesma instituição a radiação alfa assemelha-se a átomos de Hélio, sem os dois elétrons na camada externa, e não consegue atravessar uma folha de papel. Já radiações beta constituem-se de elétrons
mais penetrantes, porem não ultrapassam uma folha de alumínio, enquanto que a radiação gama é altamente penetrante, podendo atravessar até mesmo um bloco de chumbo (de pequena espessura).
Os nêutrons possuem alta energia e um grande poder de penetração, mas não são utilizados na irradiação de alimentos por poderem produzir elementos radioativos (processo conhecido como “ativação”). Os raios X possuem um menor poder de penetração quando comparado a radiação gama, e o inconveniente do baixo rendimento em sua produção (apenas 3 a 5% da energia que é aplicada converte-se efetivamente em raios X)
(USP-CENA, 2005).
Figura 2.Radura - logotipo utilizado para identificar alimento Irradiado (USP-CENA, 2005).
Tipos de radiações ionizantes
A principal fonte de radiação e também mais utilizada na irradiação de alimentos é a radiação gama o isótopo60Co (Cobalto-60), obtido pelo bombeamento com
nêutrons do metal 59Co em um reator nuclear. Contudo
outros tipos de radiações também podem ser aplicados como os raios X e elétrons acelerados, entretanto. A preferência pelo60Co se dá por sua disponibilidade, custo,
pela sua forma metálica e ser insolúvel em água (o que lhe dá maior segurança ambiental) (EHLERMANN, 1990).
Os tipos de radiações ionizantes usadas para irradiar os alimentos são (DOMARCO & WALDER, 2010):
Radiação gama;
São radiações eletromagnéticas produzidas durante o decaimento de certos radiosótopos, como o60Co
ou 137Ce (Césio-137).
Aceleradores de elétrons;
São equipamentos que produzem feixes de elétrons de alta energia e os aceleram com velocidades muito altas, proporcionando milhões de Gray (Gy) em frações de segundos. Energia máxima permitida - 10 MeV. Raios X;
Esta radiação eletromagnética de energias variadas é produzida por equipamento apropriado. Energia máxima permitida - 5 MeV.
Dose de Irradiação
Quando a radiação ionizante penetra num meio (ou alimento) toda ou parte da energia é absorvida por esse meio. A unidade com a qual a dose absorvida é medida é o Gray (Gy) ou quilogray (kGy). Uma unidade Gy indica absorção de 1 J (Joule)/kg de alimento (USP-CENA, 2007) (DOMARCO & WALDER, 2010).
Desde 1986, a unidade de dose absorvida, no Sistema Internacional, é o Gray (Gy). O Gray substitui a unidade anterior, o rad (radiation absorved dose), que correspondia à absorção de energia por grama de alimento (COUTO & SANTIAGO, 2010).
A quantificação das doses de radiação se faz em função da energia absorvida pelo produto irradiado. A dose utilizada para aplicação em alimentos varia entre 0,1 e 7,0 kGy. Dependendo da dosagem de radiações ionizantes em que submetemos os alimentos, o processo pode receber o nome radapertização, radiciação ou radurização (USP-CENA, 2007).
A radapertização é o tratamento do alimento com uma dose de energia ionizante suficiente para prevenir a decomposição e a toxidez de origem microbiana, sejam quais forem o tempo e as condições de armazenamento do produto, desde que este não seja contaminado novamente. As doses requeridas nesse processo geralmente estão entre 25 a 45 kGy (OMS, 1995; SATIN, 1997). Esta técnica é muito empregada para produtos cárneos (USP-CENA, 2007).
A radiciação é o tratamento do alimento com uma dose de energia ionizante suficiente para reduzir o número de bactérias patogênicas viáveis e não produtoras de esporos, de forma que não sejam detectadas por métodos de análises bacteriológicas nos alimentos tratados. Esse tratamento também inativa parasitas presentes nos alimentos. As doses requeridas nesse processo geralmente estão entre 2 a 8 kGy (OMS, 1995; SATIN, 1997). A radiciação é utilizada na pasteurização de sucos, carnes frescas, massas frescas, etc (USP-CENA, 2007). A radurização pode ser encarada como tratamento semelhante à pasteurzação, causa a redução na contagem de microorganismos deterioradores viáveis. Neste caso geralmente utilizamos outros métodos de conservação associados, como a refrigeração. As doses utilizadas se encontram na faixa entre 0,4 a 2,5 kGy. A radurização pode ser utilizada para prevenir brotamentos em bulbos e tubérculos, retardar o tempo de maturação de frutas, prevenir a deterioracao por fungos em frutas e hortaliças e controle de infestação por insetos e ácaros (USP-CENA, 2007).
2010).
APLICAÇÕES EM ALIMENTOS
Diversas são as aplicações de irradiação em alimentos e podem apresentar objetivos distintos, como técnica de conservação, prolongando a vida de prateleira de um produto em sua embalagem original, ou ainda na inibição de brotamento como é o caso de vegetais, bem como retardando a amadurecimento de frutos são exemplos típicos de aplicações da técnica.
A Figura 3 mostra filés de frango e peito de peru que foram produzidos pela NASA (EUA) e não têm prazo de validade, mesmo em temperatura ambiente, desde que a
embalagem seja mantida intacta.
Figura 3.Filés de frango e peito de peru irradiados pela NASA. Fonte: (USP-CENA, 2007).
A Figura 4 mostra massa de pizza irradiada e não irradiada, do mesmo lote e mantidas sob as mesmas condições por 30 dias. A pizza não irradiada (imprópria
para o consumo) apresenta manchas.
Figura 4.Massas de pizza irradiada e não irradiada. Fonte: (USP-CENA, 2007)
Figura 5. Bananas irradiadas e não irradiadas (controle). Fonte: (USP-CENA, 2007).
Na Figura 6 a irradiação é aplicada para prevenir o brotamento de batatas, tornando aptas ao consumo por um
maior tempo.
Figura 6. Batatas não irradiadas (esquerda) e irradiadas. Fonte: (CTEx, 2006).
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Diante do exposto e considerando ainda a demanda comercial, produção e conservação de alimentos em função do crescente aumento da população mundial, a técnica de conservação via radiação tem como grande vantagem a preservação das características sensoriais e nutricionais de alimentos sejam de origem animal ou vegetal.
A técnica de irradiação de alimentos pode ser uma ferramenta útil e estratégica no combate a fome, no controle da estocagem e distribuição de alimentos em países como o Brasil que o transporte principalmente de vegetais é extensivo, precário e inadequado, pois prolonga a vida útil através de uma efetiva redução ou eliminação microbiológica patogênica e deteriorante e sem necessitar de refrigeração ou congelamento (pós-tratamento) para armazenamento do alimento irradiado.
CENTER FOR CONSUMER RESEARCH (CCR) –Food Irradiation, History of Food Irradiation. Disponível em: <http://ccr.ucdavis.edu/irr/history.shtml>. Acesso em 13/Set/2011.
COUTO, R. R.; SANTIAGO, A. J. Radioatividade e
Irradiação de Alimentos. Revista Ciências Exatas e
Naturais, Vol. 12, nº 2, Jul/Dez, 2010.
CTEx – CENTRO TECNOLÓGICO DO EXÉRCITO.
Irradiação de Materiais. Disponível em: <http://www.ctex.eb.br/irrad_materiais_lp.htm>. Acesso
em 20/Set/2011.
CTEx Notícias.
Informativo do Centro Tecnológico do Exército. Edição 001. 2006. 8p. Disponível em: <http://www.ctex.eb.br/jornal_ctex.htm>. Acesso em 20/Set/2011.DOMARCO, R. E.; WALDER, J. M. M. Processos
normais de conservação e a irradiação de alimentos. Disponível em: <http://www.cena.usp.br>. USP-CENA: Piracicaba – SP, Resumo de aula, 2010. EHLERMANN, D.A.E. Food Irradiation. In: SPIESS, W.E.L.; SCHUBERT, H. (Ed). Engineering and food: Preservation processes and related techniques. London:
Elsevire Applied Sciense, 1990. v.2, p. 760-773.
FUNDAÇÃO OSVALDO CRUZ (FIOCRUZ). Radiação.
Disponível em:
<http://www.fiocruz.br/biosseguranca/Bis/lab_virtual/radia cao.html>. Acesso em 14/Set/2011.
ORGANIZACÃO MUNDIAL DA SAÚDE (OMS).
Inocuidade e idoneidade nutricional de alimentos irradiados
.
Genebra, 1995. 172p.SATIN, M. La irradiación de los alimentos. Zaragoza:
Acribia. 1997. 175 p
SENDRA, E; CAPELLAS, M; GUAMIS, B; FELIPE, X; MOR-MUR, M; PLA, R. Revisión: Irradiación de
Alimentos – Aspectos Generales. Food Science and
Technology International
,
v. 2, p. 1-11, 1996.UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO (USP). Centro de
Energia Nuclear na Agricultura (CENA). Disponível em:
<http://www.cena.usp.br/irradiacao/irradiacaoalimentos.
.htm>. Atualizado em Setembro/2005. Acesso em 13/Set/2011.
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO (USP). Centro de
Energia Nuclear na Agricultura (CENA). Disponível em: <http://www.cena.usp.br/irradiacao/principios.htm>.
Atualizado em Março/2007. Acesso em 13/Set/2011. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA (UFSC). Centro de Ciências Físicas e Matemática –
Departamento de Física. Introdução à Física da
Radioterapia
.
Disponível em:<http://www.fsc.ufsc.br/~canzian/intrort/radiacao.html>. 2000. Acesso em 14/Set/2011.
WAGNER, S. C. Alimentos irradiados: uma tendência com grandes perspectivas. Indústria Alimentícia, v. 30, n. 8, p.
