Prospěšná radioaktivita – konzervace potravin ozařováním

Nápad, že by se radioaktivní záření dalo použít ke konzervaci potravin, je starý jako sám průzkum radioaktivity. V době, kdy neexistovaly ledničky, bylo zachování svěžesti potravin životně důležitým úkolem.

První návrhy použití radioaktivity ke konzervaci potravin se tak probíraly už kolem roku 1900. Opravdu hromadné využití bylo ale uvedeno do praxe až o padesát let později,  v době, kdy byly k dispozici větší a výkonnější zdroje ionizujícího záření.

Teoreticky se dá ozařováním potravin dosáhnout různých výsledků. V závislosti na celkové dávce energie, která byla použita, se dá například snížit schopnost klíčení (třeba u brambor), ničení hmyzu a parazitů v potravinách, zvyšování trvanlivosti, ničení mikrobů nebo úplná sterilizace.

Dnes je ozařování potravin v Evropské Unii omezeno politickými úvahami. V podstatě se používá pouze na konzervaci koření. Radioaktivita se oproti tomu poměrně často a úspěšně používá ke sterilizaci lékařských nástrojů.

Jak funguje konzervace potravin ozařováním?

Při ozařování potravin ionizujícím (radioaktivním) zářením se ničí DNA choroboplodných zárodků, virů a bakterií.

Na rozdíl od molekul, ze kterých se naše potraviny skládají, je DNA virů a mikrobů daleko náchylnější k poničením radioaktivitou. DNA je totiž větší a komplikovanější, dá se tedy lépe poškodit a narušit. Jejím poničením se mikroby buď zničí, nebo se naruší jejich rozmnožovací schopnosti.

Protože v samotné potravině přitom neprobíhají žádné změny, nemění se ani její stav. Syrové maso zůstane syrovým. Tím se tato metoda liší od jiných konzervačních způsobů, například nakládání nebo uzení.

Druhy ionizujícího záření, které se dají použít ke konzervaci potravin

Ne každý zdroj radioaktivity je stejně vhodný. Použít se dá jen gamazáření, rentgenové záření nebo proud elektronů. Naprosto se nehodí neutronové zdroje, které by způsobily, že se potravina sama stane radioaktivní.

Ve velkých zařízeních se používají gamazdroje. Většinou se jedná o tzv. „kobaltové bomby“. Nejedná se samozřejmě o skutečné bomby, ale o radioaktivní kobalt-60. Jeho záření pronikne celými paletami potraviny.

Zdroje, které vyzařují svazky elektronů, jsou oproti tomu používány pro ozařování malých balení potravin. Elektrony totiž nepronikají do materiálu tak hluboko jako gama záření.

Energie zdrojů jsou přitom omezené, aby se zabránilo aktivaci samotné potraviny. Cílem je pouhé zničení choroboplodných zárodků. V praxi to znamená, že elektronové záření musí mít energii nižší než 10 MeV, fotony pak pouze 5 MeV.

Může se ozářením stát potravina radioaktivní?

Mám pro vás dobrou zprávu.

Konkrétní kobaltové zdroje vykazují energii 1,17 MeV a podobné zdroje radioaktivního cesia-137 jen 0,66 MeV. Je tedy zřejmé, že nemohou samotné potraviny ovlivnit – a zanechat v nich stopy radioaktivity.

Obrázek: energie záření, kterým se upravují potraviny. Horní hranice pro ionizující záření je 10 MeV (gama záření) a 5 MeV (elektrony). Používané zdroje mají daleko menší energii (kobaltové a cesiové zdroje), nemohou tedy způsobovat radioaktivitu ozářených potravin.

Ozařováním se ničí choroboplodné zárodky, potraviny se ale samy radioaktivní nestanou.

O které potraviny a jaké dávky záření  se konkrétně jedná?

Nízkými dávkami do 0,15 kGy (více o tom, co znamená jednotka Gray si můžete přečíst v jednom z minulých blogů) se snižuje schopnost potravin klíčit. Možné je ozařování brambor, cibule, česneku nebo kořenů – například zázvoru. Vzhledem k tomu, že je ale ozařování ionizujícím zářením relativně drahá záležitost, jsou brambory většinou ošetřovány chemicky.

Na ničení parazitů a hmyzu se hodí dávky kolem 0,15 – 0,75 kGy. Používají se u obilí, luštěnin, čerstvého nebo sušeného ovoce, ryb a masa. Ozářením se i zde dá snížit množství chemikálií, které by se jinak muselo použít k ničení parazitů.

Dávky kolem 0,25 – 1 kGy se používají na zpomalení zrání ovoce a zeleniny. Dají se uplatnit například u manga, papáji, banánů nebo žampiónů.

Střední dávky od 1 – 10 kGy zvyšují trvanlivost čerstvých ryb nebo jahod. Likvidace škodlivých mikroorganismů nastává při dávkách kolem 1 – 10 kGy u syrové drůbeže, vajec, sýra, koření, sušené zeleniny. U syrového masa je důležitost likvidace mikroorganismů zřejmá. Málo známý je možná fakt, že i koření může být kontaminováno mikroorganismy a proto může být nebezpečné. Samo se sice neznehodnotí, protože koření většinou obsahuje jen málo vody – při použití v pokrmech je ale může kontaminovat a způsobit různé nemoci. Ošetření koření je proto nutno věnovat stejnou pozornost, jako ošetření ostatních potravin.

Zajímavý je účinek dávky kolem 2 – 7 kGy na vinné hrozny. Zvyšuje totiž podíl šťávy, která se z nich dá vylisovat. Sušené ovoce se poté, co bylo ozářeno podobnou dávkou ionizujícího záření, lépe hydratuje, přijímá tedy lépe vodu před konečným použitím.

Relativně vysoké dávky záření se používají k průmyslové sterilizaci, například u sterilizovaných nemocničních diet. Dají se jimi také dekontaminovat přísady a koření. U takových vysokých dávek záření ale už v potravinách probíhají chemické změny. Ošetřené potraviny získávají „kovovou“ příchuť. Kromě toho je celá procedura poměrně drahá. Změna chuti se dá potlačit například ozářením v hlubce zmraženém stavu, což ale celou proceduru ještě víc prodražuje. Není proto pravděpodobné, že se s takovými potravinami setkáte, využívají se jen v ojedinělých případech.

Ničí ionizující záření vitamíny?

Odpůrci ozařování potravin se často ohánějí nejen strachem z „neviditelného“ záření. K jejich argumentům patří i fakt, že se radiací v potravinách ničí obsah vitamínů.

Tento fakt je nepopiratelný. Úbytek vitamínů ale není vyšší, než při jiných druzích konzervace, jako argument tedy neobstojí. Pokud chceme zachovat potravinu delší dobu použitelnou, nutně se přitom snižuje obsah některých jejích vitamínů.

Jaké potraviny se smějí v Čechách ošetřovat ozářením?

Evropská Unie přesně určuje, jak a za jakých podmínek se smí na jejím území používat ionizující záření ke konzervaci potravin.

V České Republice platí následující předpisy:

Povoleno je ozáření koření (maximální dávka 10 kGy), brambory, česnek, cibule a šalotky (0,2 kGy), zelenina, luštěniny, obilí, sušené ovoce a zelenina (1 kGy), obilné vločky (1-10 kGy), rýžová mouka (4 kGy), kuřecí maso a drůbež (7 kGy), separátory, vnitřnosti a žabí stehýnka (5 kGy), ryby a mořské produkty (3 kGy), garnáty (5 kGy), bílek (3 kGy) a kasein (6 kGy).