radiación ionizanteradiación ionizante
Definición: Se llama radiación ionizante a una emanación de fotones con la energía suficiente para desplazar electrones de las moléculas sobre las que incide. Se denomina Irradiación al proceso de aplicar energía radiante sobre un dado objetivo, el cual puede ser un alimento.
Los tipos más comunes de radiación son:
1. Radiación * (rayos catódicos): Electrones cargados negativamente originados durante la desintegración de ciertos isótopos radiactivos o en generadores como los aceleradores lineales. Por lo general, se utiliza para tratamientos superficiales o de capas delgadas de alimentos.
2. Rayos X: Se producen por los rayos catódicos concentrados en un tubo al vacío. Poseen gran energía y un buen poder de penetración. No se utilizan en el tratamiento de alimentos. 3. Radiación * : Radiación de muy alta energía con gran poder de penetración, originada durante la desintegración de isótopos radiactivos. El isótopo más utilizado es el 60Co, el cual libera radiación capaz de tratar un alimento con más de 40 cm de espesor.
La radiación ionizante se caracteriza por poseer un alto contenido de energía, gran poder de penetración y acción letal debida a su liberación a nivel celular. La aplicación práctica de la radiación ionizante para destruir microorganismos en productos comerciales (principalmente farmacéuticos) solo se desarrolló en las últimas tres décadas. Con la excepción de los rayos X, los métodos para la producción de radiaciones ionizantes en forma económica, controlada y con la intensidad precisa para poderlas utilizar en la industria en gran escala, estuvieron a punto recién después de la Segunda Guerra Mundial y solo en los últimos años, el interés se extendió a la irradiación de alimentos.
Cuando una radiación de alta energía incide sobre los átomos, los excita, provocando la separación de electrones y la formación de pares de iones constituidos por electrones con carga negativa y por el resto del átomo con carga positiva. La ionización puede prolongarse cuando los electrones desprendidos interaccionan con otros átomos, dando origen a una reacción en cadena que termina cuando la energía de las partículas desciende a un nivel bajo. El agua se ioniza fácilmente y puede ser la fuente primaria de ionización en los alimentos con efectos secundarios en otras moléculas, posiblemente más como efecto de la ionización del agua que como por una acción directa. En presencia de oxígeno, pueden producirse productos muy reactivos, tales como H2, H3O+ y H2O2 . La radiación, a los niveles de energía utilizados para los alimentos (<2 MeV) no produce radiactividad inducida. El efecto esterilizante de la radiación se relaciona con la capacidad de ionización y por lo tanto con la energía de la radiación o más concretamente con la energía absorbida por el alimento. La radiación se cuantifica en términos de "dosis de radiación", la cual puede expresarse como dosis absorbida (rad). En la práctica, la dosis absorbida es la medida más común utilizada con los alimentos. Un rad se define como la dosis absorbida equivalente a 100 ergios por gramo de producto. Con una fuente de intensidad conocida, la dosis que se aplica es directamente proporcional al tiempo de exposición.
La radiación ionizante presenta ventajas en comparación con otros procedimientos en lo que se relaciona con la destrucción de bacterias en los alimentos:
1. Es altamente letal, pero la dosis puede ajustarse para producir efectos pasteurizantes o esterilizantes.
2. A niveles bajos (<0,5 Mrad), no produce cambios organolépticos detectables en el producto.
3. Incluso con dosis altas (>1 Mrad) los cambios químicos totales producidos en el alimento son pequeños.
4. No deja residuos que no pertenezcan al alimento.
5. Se produce muy poco calor, por lo que los productos crudos mantienen las características del alimento fresco, pudiéndose incluso tratar los alimentos previamente congelados.
6. La penetración de la radiación es instantánea, uniforme y profunda, permitiendo un control preciso del procedimiento.
También existen inconvenientes:
1. Normalmente no se inactivan las enzimas cuando se utilizan dosis bactericidas, por lo que pueden permanecer activas en los alimentos durante el almacenamiento.
2. Los cambios químicos, aunque pequeños en su totalidad, pueden dar lugar a alteraciones organolépticas inaceptables en ciertos alimentos sensibles o en alimentos sometidos a dosis altas. Estos cambios se asocian generalmente con la presencia de radicales libres, los que a su vez pueden actuar también como un factor bactericida secundario.
3. Algunos estudios han sugerido que la irradiación de alimentos puede inducir a la formación de factores mutagénicos, teratogénicos, cancerígenos o simplemente tóxicos, aunque juicios recientes y autorizados, sugieren ahora que tales afirmaciones eran muy infundadas.
4. Las dosis utilizadas para destruir microorganismos son varias veces superiores que las precisas para matar a un hombre y por lo tanto deben tomarse medidas de seguridad muy estrictas para proteger a los obreros y a los manipuladores de alimentos. Esto obliga a utilizar una fuerte protección alrededor de la fuente radiactiva y a controlar continuamente al personal y a la zona de trabajo.
La muerte de los microorganismos es consecuencia de la acción ionizante debida a la radiación de alta energía. La mayoría de los estudios indican que una causa primordial de letalidad es la alteración sufrida por el ADN microbiano, lo que da lugar a una pérdida de la capacidad reproductora, pero también puede tener lugar la alteración de otras moléculas sensibles e importantes (por ejemplo, en las membranas). La resistencia de los microorganismos a los efectos letales de la irradiación, aumenta en ausencia de oxígeno, lo que sugiere que tienen importancia las reacciones de oxidación que se originan como consecuencia de la irradiación. También aumenta la resistencia de los microorganismos a la radiación ionizante en ausencia de agua.
Utilización de radiaciones ionizantes en alimentos
Se pueden determinar claramente dos clases de procedimientos.
El primero pretende producir un alimento que no tiene peligro y que puede mantenerse indefinidamente libre de alteraciones debida a causas microbianas; se destruyeron todos los microorganismos y el alimento es estéril. O bien los pocos gérmenes supervivientes permanecen inactivos debido a las condiciones con las que se ha operado; es lo que se llama "esterilidad comercial". Un segundo procedimiento más modesto, intenta mejorar la calidad microbiológica por un tratamiento más débil que el "esterilizante"; es decir, aumentar la seguridad mediante la eliminación de las formas patógenas, o prolongar la vida comercial reduciendo el número de microorganismos productores de deterioro. El tratamiento térmico que alcanza dichos fines, se llama "pasteurización".
Estas dos clases de objetivos se identifican en los tratamientos por irradiación, bajo las denominaciones generales de "pasteurización por radiación" cuando se utilizan dosis bajas que dejan numerosos supervivientes, y "esterilización por radiación" con un tratamiento basado en de dosis altas que persigue obtener productos estables. Sin embargo, en estos momentos se utilizan otros nombres. Los tratamientos basados en dosis bajas se denominan según sea el objetivo perseguido: si éste pretende prolongar la vida comercial, al proceso se le llama radurización; si lo que se persigue es eliminar ciertas formas patógenas, se le llama al proceso radicidación. La distinción es arbitraria, ya que un determinado tratamiento de irradiación produce los mismos efectos como quiera que se le llame.
Un tratamiento con fines de radurización destruirá también formas patógenas y mejorará la seguridad, mientras que la radicidación tiene un efecto secundario por el que se destruyen muchos microorganismos productores de deterioros, prolongando la vida comercial (lo mismo ocurre, con los correspondientes tratamientos por el calor).
Con tratamientos con dosis altas, con frecuencia, la finalidad es producir una sensación de esterilidad más que una esterilidad verdadera, por esto, la palabra radapertización se prefiere a la frase "esterilización por radiación", puesto que apertización es el nombre francés con el que se conoce al correspondiente tratamiento por el calor, por ser su inventor Luis Appert.
Ambas formas de tratamiento presuponen algún tipo de envase dentro del cual se esterilizó el alimento, manteniéndose de acuerdo con los requisitos que impiden la reinfectación y con una protección a largo plazo contra las alteraciones químicas. Esto exige generalmente la eliminación del aire en un envase "hermético" equivalente a una lata. Los requerimientos son menos estrictos para alimentos pasteurizados. Para prevenir una recontaminación importante se necesitan envases capaces de mantener las ventajas de la radurización, ya que los microorganismos causantes de deterioro están prácticamente siempre presentes. En general se tiene en cuenta que:
1. Las bacterias frecuentes en el deterioro de alimentos ricos en proteínas mantenidos en régimen de frío (p. ej., pseudomonas) son relativamente sensibles, por lo cual se puede prolongar la vida comercial de los alimentos perecederos refrigerados, con dosis de irradiación relativamente pequeñas (del orden de 100 Krad).
2. Lo anterior se puede aplicar a hongos, como mucor o botrytis, que son causantes de frecuentes deterioros en alimentos secos o ácidos.
3. Las bacterias patógenas importantes, como salmonella o staphylococcus, se pueden eliminar prácticamente con dosis ligeramente más altas (del orden de 250-500 Krad); especialmente cuando se encuentran en pequeña cantidad en los alimentos. Como sucede en el tratamiento por el calor, los grupos bacterianos que sobreviven con tales tratamientos intermedios, son las formas esporuladas y los estreptococos fecales.
4. Lo anterior se puede aplicar a hongos patógenos como aspergillus flavus y aspergillus parasiticus, los cuales no son mucho más resistentes que muchos hongos comunes saprofitos.
5. La especie con esporas más resistente es el Clostridium botulinum, por lo que lo primero que tienen en cuenta los tratamientos "esterilizantes" es dicha especie (sobre todo en alimentos donde este riesgo puede existir). El concepto 12 D se puede aplicar como un criterio de seguridad tanto para alimentos irradiados como para los tratados por el calor. 6. En los alimentos en los que el clostridium botulinum se anula de otra forma, la dosis de irradiación necesaria, puede ser más baja. Esto sucede con alimentos donde la acidez inhibe al desarrollo de las esporas.
7. En forma semejante, en alimentos curados, la mayor parte de las esporas supervivientes a la irradiación, son incapaces de desarrollarse en presencia de sal y nitrito, por lo que las dosis pueden ser más bajas de lo que serían en ausencia de estos productos; la intensidad de dosis estará en función de la concentración de sales y de la temperatura de almacenamiento.
19.may.1999
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Glosario de Carlos von der Becke.