Niniejszy wykład i prezentowane slajdy został
opracowany na podstawie danych literaturowych oraz
danych z Internetu.
Jest przeznaczony wyłącznie dla celów dydaktycznych.
Nie jest przeznaczony dla celów komercyjnych.

Promieniotwórczość - to zjawisko samorzutnego rozpadu jąder

połączone z emisją cząstek alfa, cząstek beta, promieniowania

gamma.

Na przemianę jądra nie maja wpływu czynniki zewnętrzne takie jak:

temperatura, pole magnetyczne czy skupienie materiału

promieniotwórczego.

Bekerel, Bq to jednostka miary radioaktywności w układzie SI

Bekerel jest definiowany jako radioaktywność odpowiadająca
jednemu rozpadowi jądrowemu na sekundę.

Na przykład, jeśli jakieś ciało generuje 1000 cząstek alfa na sekundę
w rozpadzie alfa, to jego radioaktywność jest równa 1000 bekereli.

Starą jednostką promieniotwórczości był kiur (Ci). Była to jednostka
znacznie większa od Bq.

1 Ci = 3,7 × 1010 Bq

Jednostką dawki zaabsorbowanej jest jeden gray (Gy).

 

1 Gy = 1J/1kg

 

1 Gy określa średnią wartość energii zaabsorbowanej w

przeliczeniu na jednostkę masy napromieniowanego

produktu. Jednostką większą i częściej używaną jest 1

kilogray (1 kGy).

 

1 kGy = 1000 Gy

 

Gray (Gy) jest jednostką dawki pochłoniętej.

1 Gy odpowiada energii 1 J (dżula) pochłoniętej przez 1

kg materii.

Szczególnie

popularną

technologią

stało

się

napromieniowanie żywności. Stosuje się ją by móc dłużej
przechowywać żywność.

Na podstawie badań okazało się, że żywność utrwalana
radiacyjnie nie jest toksyczna ani też radioaktywna, jednak
podobnie jak i inne procesy utrwalające radiacja powoduje
pewne zmiany chemiczne w żywności. Ich rodzaj i zasięg
zależą

od

chemicznego

składu

produktu,

dawki

promieniowania, temperatury oraz dostępu światła i tlenu
podczas napromieniania.

Pod wpływem promieniowania jonizującego tworzą się
między innymi wolne rodniki i zmniejsza się o 20-60%
zawartość witamin A, B1,C i E. Trzeba jednak pamiętać, że
podobne zmiany zachodzą w żywności pod wpływem
termicznej obróbki lub długotrwałego jej przechowywania.

Małe dawki (do 1 kGy) powodują opóźnienie dojrzewania lub
hamowanie kiełkowania w produktach pochodzenia roślinnego, a
także pozwalają na zwalczanie szkodników i pasożytów.

Zastosowanie tak niskiej dawki (do 0,5 kGy) promieniowania
jonizującego nie niszczy natychmiast wszystkich szkodników,
powoduje jednak sterylizację części z nich.
Sterylne szkodniki łącząc się w pary z osobnikami, które nie
otrzymały dawki promieniowania jonizującego powodującej ich
bezpłodność, lub które zostały wprowadzone do magazynu z nową
partią produktu.

W wyniku takich kopulacji samice składają sterylne jaja, z których
nie rozwijają sie osobniki potomne. A więc pozostające w
przechowywanym produkcie sterylne osobniki niejako "chronią" go
przed ponownym zasiedleniem przez szkodniki

Elektronowolt (eV) - jednostka energii stosowana w fizyce.

Jeden elektronowolt jest to energia, jaką uzyskuje elektron będąc

przyspieszonym różnicą potencjałów równą 1 woltowi:

1 eV = 1 e · 1 V ≈ 1,602 176 53 × 10-19 J

1 J ≈ 6,241 509 47(53) ×1018 eV

Biologiczne działanie promieniowania zależy nie tylko od energii
pochłoniętej przez każdy kilogram ciała, ale też od rodzaju
promieniowania (np. 1 Gy promieniowania  jest 20 razy bardziej

niebezpieczny niż 1 Gy promieniowania lub).

Dlatego też wprowadzono dawkę równoważną.

Jej jednostką jest sievert [Sv].

W przypadku promieniowania ,, X (rentgenowskiego)

współczynnik do przeliczeń jest równy jedności. Czyli 1 Gy
odpowiada praktycznie 1 Sv. W przypadku promieniowania  czy

neutronowego współczynnik jest wyższy i wynosi 10 a nawet 25.
Czyli w tym przypadku odpowiednikiem 1 Sv jest już 1/20 Gy.

Bomba kobaltowa to urządzenie do napromieniowywania
przedmiotów lub organizmów żywych promieniami gamma o energiach
1.17 i 1.33 MeV emitowanymi przez izotop kobaltu 60Co o aktywności
rzędu 1013-1014 Bq.

Ze względu na dużą przenikliwość promieniowania gamma, aktywny
kobalt jest otoczony grubą osłoną biologiczną (warstwą ołowiu), w
której znajdują się kanały wyprowadzające na zewnątrz wiązkę
promieniowania. Bomba kobaltowa może też być wyposażona w
mechanizm umożliwiający zdalną manipulację próbkami bez narażania
otoczenia na promieniowanie.

Bomba kobaltowa jest stosowana w lecznictwie do zwalczania chorób
nowotworowych, w defektoskopii, do sterylizacji żywności oraz w chemii
radiacyjnej do badań procesów fizykochemicznych zachodzących
podczas napromieniowywania wysokoenergetycznymi kawntami
gamma prostych i złożonych układów chemicznych

Kobalt-60 to promieniotwórczy izotop kobaltu sztucznie otrzymywany,
jest wykorzystywany jako źródło promieniowania gamma między innymi
do napromieniowania komórek nowotworowych, gdyż jednemu
rozpadowi towarzyszy emisja dwóch kwantów gamma, a czas
połowicznego rozpadu wynoszący 5,3 roku umożliwia uzyskanie dużego
natężenia promieniowania z małej próbki przy możliwości pracy
urządzenia do kilku lat.
Urządzenie do naświetleń z użyciem radioaktywnego kobaltu, nazywa
się bombą kobaltową.
Podczas rozpadu tego izotopu uwolnione zostają dwa kwanty gamma o
energii 1,17 i 1,33 MeV.
Izotop ten odgrywa on ważną rolę w technice i medycynie. Stosuje się
go również w innych dziedzinach, m.in. do sterylizacji żywności.

Lampa rentgenowska
Im większa różnica napięć tym szybciej
poruszają się elektrony i tym większą
energie mają promienie rentgenowski

Oznaczenia:
h - stała Plancka;
C - prędkość światła;
U - różnica potencjałów w lampie rentgenowskiej
(obwód z wysokim napięciem);
e - ładunek elementarny.

Akceleratory liniowe są jednymi z najprostszych przyśpieszaczy cząstek.
Naładowane cząstki (protony, elektrony) rozpędzane są najpierw w
innych przyśpieszaczach (np. w generatorze Van de Graaffa), a
następnie wstrzykiwane do długiej próżniowej rury. Wiązka cząsteczek
przebiega przez szereg pustych metalowych cylindrów połączonych na
przemian z generatorem częstości radiowych. Tak więc cząsteczki są
przyśpieszane przez pole elektryczne fali elektromagnetycznej
poruszającej się wraz z nią wzdłuż akceleratora. Każdy kolejny cylinder
musi być dłuższy, ponieważ cząstka zwiększa swoją prędkość.

Budowa i zasada działania akceleratora liniowego. Aby przyspieszyć
cząstki, przykłada się na poszczególne rury dryfowe zmienne napięcie. W
czasie jego zmiany cząstki przelatują wewnątrz rur dryfowych, są zatem
ekranowane.
Ponieważ napięcie w obszarach przyspieszania pomiędzy rurami
dryfowymi nie może być dowolnie duże, łączy się w akceleratorach
liniowych wiele umieszczonych jeden za drugim obszarów
przyspieszających. Aby w obszarach tych działała na cząstki maksymalna
wartość pola, trzeba odpowiednio dopasować długości rur dryfowych do
osiągniętych przez cząstki prędkości. Wewnątrz rury dryfowej cząstki są
ekranowane, nie są więc hamowane przy zmianie kierunku pola. Rozwój tej
metody doprowadził do zastosowania fal elektromagnetycznych zamiast
zmiennego napięcia.

Akcelerator do napromieniania żywności jest aparatem
maksymalnej energii przyspieszonych elektronów 10
MeV spełnia wszystkie wymagania związane ze
sterylizacją produktów żywnościowych. Jego moc wiązki
użytecznej na poziomie 1 kW pozwala na sterylizację na
skalę półprzemysłową nie tylko produktów
żywnościowych, ale również innych wyrobów w tym
wyrobów materiałów medycznych

Z kolei średnie dawki (do 10 kGy) inaktywują mikroorganizmy
(bakterie, grzyby - pleśnie i drożdże, mikroflorę patogenną) co
znacząco wydłuża okres przechowywania żywności. Taki proces
przeprowadzony dla łatwo psującej się żywności, o dużej
zawartości wody, przedłuża jej trwałość tylko na pewien okres
(np. na czas transportu), a napromieniowane produkty powinny
być przechowywane w warunkach chłodniczych

Duże dawki (do 50 kGy) stosowane są do sterylizacji produktów
spożywczych (tzw. radapertyzacja). Radapertyzacja polega na
całkowitym zniszczeniu mikroflory zarówno wegetatywnej, jak i
przetrwalnikowej w wyniku działania promieniowania
jonizującego. Przeprowadza się ją dla produktów spożywczych w
hermetycznych opakowaniach. Produkty te mogą być następnie
przechowywane w temperaturze pokojowej.

Cel

Dawka

[kGy]

Produkty

Raduryzacja (dawki do 1 kGy)

zahamowanie

kiełkowania

0,015 - 0,05

ziemniaki, cebula, czosnek

niszczenie owadów i

pasożytów

0,15 - 0,50

świeże i suszone owoce, suszone ryby i

mięso, świeża wieprzowina

spowolnienie

dojrzewania

0,50 - 1,0

świeże owoce i warzywa

Radycydacja (dawki 1 - 10 kGy)

przedłużanie okresu

przydatności do spożycia

1,5 - 3,0

truskawki, świeże ryby,

świeże i mrożone owoce morza, mięso, drób

niszczenie

drobnoustrojów

2,0 - 5,0

poprawa właściwości

technologicznych

2,0 - 7,0

winogrona (większy uzysk soku)

Radapertyzacja (dawki 10 -50 kGy)

sterylizacja (w

połączeniu z wysoką

temperaturą)

30 - 50

mięso, drób, owoce morza, przyprawy,

żywność dla szpitali wojska i astronautów

odkażanie dodatków do

żywności

10 - 50

przyprawy

Approval

Food

Purpose

1963

Wheat flour

Control of mold

1964

White potatoes

Inhibit sprouting

1986

Pork

Kill Trichina parasites

1986

Fruit and

vegetables

Insect control

Increase shelf life

1986

Herbs and spices

Sterilization

1990 - FDA

1992 -

USDA

Poultry

Bacterial pathogen

reduction

1997 - FDA

1999 -

USDA

Meat

Bacterial pathogen

reduction

In addition, irradiation is widely used to sterilize a variety of
medical and household products, such as joint implants,
band-aids, baby pacifiers, cosmetic ingredients, wine and
bottle corks, and food packaging materials.

Increasing concerns over foodborne diseases
Foodborne diseases pose a widespread threat to human health
and they are an important cause of reduced economic
productivity. Studies by the US Center for Disease Control in 1999
estimated that foodborne diseases cause approximately 76 million
illnesses, 325,000 hospitalizations, and 5,000 deaths in the United
States each year. Economic losses associated with such foodborne
diseases are high-estimated between US $6.5 billion and $33
billion.

The FAO has estimated that about 25% of all worldwide food
production is lost after harvesting to insects, bacteria and spoilage.
Economic losses due to insects and microbes have been estimated to
fall between $5 and $17 billion yearly in the US alone. Food
irradiation can help reduce these losses and can also reduce our
dependence on chemical pesticides, some of which are extremely
harmful to the environment (e.g. methyl bromide).

Dlaczego napromienienie?

Table 2. Typical radiation resistances of some bacteria in
non-frozen foods of animal origin (Farkas, 2001b)
Bacteria D10 value (kGy)

Vegetative cells
Aeromonas hydrophila 0.14–0.19
Bacillus cereus 0.17
Brucella abortus 0.34
Campylobacter jejuni 0.08–0.20
Clostridium perfringens 0.59–0.83
Escherichia coli (incl. O157:H7) 0.23–0.35
Lactobacillus spp. 0.3–0.9
Listeria monocytogenes 0.27–1.0
Moraxella phenylpyruvica 0.63–0.83
Pseudomonas putida 0.06–0.11
Salmonella spp. 0.3–0.8
Streptococcus faecalis 0.65–1.0
Staphylococcus aureus 0.26–0.6
Vibrio spp. 0.03–0.12
Yersinia enterocolitica 0.04–0.21
Bacterial spores
Bacillus cereus 1.6
Clostridium botulinum types A and B 1.0–3.6
Clostridium botulinum type E 1.25–1.40

Trends in Food Science & Technology 17 (2006) 148–152

The increase in price for irradiated fruits and vegetables is estimated
at 2 to 3 cents per pound.

Irradiated poultry and meat products are expected to cost 3 to 5 cents
a pound more than non-irradiated meat.

The price is likely to decline as irradiated foods become more widely
available.

ROZPORZĄDZENIE

MINISTRA ZDROWIA1)

z dnia 20 czerwca 2007 r.

w sprawie napromieniania żywności promieniowaniem

jonizującym2)

(Dz. U. z dnia 6 lipca 2007 r.)

Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 15 stycznia 2003 r.
w sprawie warunków napromieniania środków spożywczych,
dozwolonych substancji dodatkowych lub innych składników
żywności, które mogą być poddane działaniu promieniowania
jonizującego, ich wykazów, maksymalnych dawek napromieniania
oraz wymagań w zakresie znakowania i wprowadzania do obrotu
(Dz. U.  z  4 marca 2003 r. Nr 37, poz. 327)
Na podstawie art. 8 ust. 3 ustawy z dnia 11 maja 2001 r. o warunkach
zdrowotnych żywności i żywienia (Dz. U. Nr 63, poz. 634 i Nr 128, poz. 1408
oraz z 2002 r. Nr 135, poz. 1145 i Nr 166, poz. 1362) zarządza się, co
następuje:

§ 11. Środki spożywcze mogą być poddane działaniu promieniowania

jonizującego pochodzącego z następujących źródeł:

1) promieniowanie gamma z radionuklidów 60Co lub 137Cs;

2) promieniowanie rentgenowskie wytwarzane w urządzeniach

pracujących na poziomie energii nominalnej do 5 MeV;

3) elektrony wytwarzane w urządzeniach pracujących na poziomie

energii do 10 MeV.

§ 12. 1. Sumaryczna dawka średnia pochłonięta przez środki

spożywcze poddane napromienianiu nie może przekraczać 10

kGy.

§ 1. Napromienianie żywności dopuszczalne jest wyłącznie w celu:

1) eliminacji lub redukcji drobnoustrojów chorobotwórczych do poziomu

zapewniającego bezpieczeństwo jej konsumpcji;

2) zapobiegania psuciu się żywności poprzez eliminację bakterii, pleśni,

grzybów i pasożytów powodujących jej rozkład;

3) przedłużenia okresu składowania świeżych owoców i warzyw poprzez

hamowanie naturalnych procesów biologicznych związanych z
dojrzewaniem, kiełkowaniem czy starzeniem się tych środków
spożywczych.

§ 4. Żywność poddaje się napromienianiu w przypadku, gdy:

1) istnieje uzasadniona potrzeba przeprowadzenia napromienienia;
2) napromienione środki spożywcze nie będą stanowić zagrożenia dla

zdrowia ludzi, a napromienienie zostanie przeprowadzone we
właściwych warunkach;

3) napromienianie nie zastępuje praktyk higienicznych i zdrowotnych

bądź prawidłowej praktyki produkcyjnej lub rolniczej.

Rodzaj artykułu Cel napromienienia

Dawka*

kGy

1. Ziemniaki

Hamowanie kiełkowania

0,025 -

0,10

2. Cebula

Hamowanie kiełkowania

do 0,060

3. Czosnek

Hamowanie kiełkowania

0,030 -

0,15

4. Pieczarki

Zahamowanie wzrostu i starzenia się

grzybów

1,0 - 2,5

5. Przyprawy

suche

Obniżenie zanieczyszczeń biologicznych 5,0 - 10,0

6. Pieczarki

suszone

Obniżenie zanieczyszczeń biologicznych 5,0 - 10,0

7. Suszone

warzywa

Obniżenie zanieczyszczeń biologicznych 5,0 - 10,0

Załącznik nr 1

WYKAZ ŚRODKÓW SPOŻYWCZYCH, KTÓRE MOGĄ BYĆ PODDANE

DZIAŁANIU PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO ORAZ JEGO

MAKSYMALNE DOPUSZCZALNE DAWKI

2. Rozporządzenia nie stosuje się do:

1) środków spożywczych wystawionych na działanie promieniowania
jonizującego powstałego na skutek zastosowania urządzeń pomiarowych
lub kontrolnych pod warunkiem, że wchłonięta dawka nie przekracza
poziomu 0,01 Gy dla urządzeń kontrolnych, w których wykorzystuje się
neutrony, oraz 0,5 Gy w innych przypadkach przy maksymalnym
poziomie energii promieniowania wynoszącym:

a)10 MeV w przypadku promieni rentgenowskich,
b)b) 14 MeV w przypadku neutronów,

c) 5 MeV w innych przypadkach;

2) napromieniania żywności przygotowywanej dla pacjentów
wymagających diety o sterylnej czystości.

Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej
Sprawozdanie Komisji dotyczące napromieniania żywności za
rok 2007

(2009/C 242/02)

1.

Irradiation
had a greater eVect in extending the shelf life of chicken as
compared to MAP. Sensory evaluation showed that the
combination of irradiation at 4 kGy and MAP (70% CO2/
30% N2) resulted in the highest shelf-life extension by
12 days compared to the air packaged samples.

Eur Food Res Technol (2008) 226:877–888

This work is mainly concerned with the effect of g-irradiation on
amino acids content of a manufactured baby food that was
irradiated with a gamma cell (Co-60) at dose levels of 0.5, 1.5, 6,
10, 30, 50kGy at room
temperature and in the presence of air.

The samples were analyzed immediately after irradiation. The
methods for hydrolysis of proteins, the derivatization of amino acids
with phenylisothiocyanate, the separation and quantitation of the
resulting phenylthiocarbamyl derivatives by reverse phase high
performance liquid chromatography are described.

The destruction pattern of amino acids in this formulated food
(whose ingredients were: wheat starch, skim milk powder, sugar,
vegetable oils, vitamins, minerals, essences) was not very different
from whole foods.

Journal of Food Composition and Analysis 17 (2004) 133–139