È permitida para a conservação de alimentos pela destruição microbiana ou inibição de alterações bioquímicas Principais vantagens da irradiação: -

Transcrição

1 IRRADIAÇÃO

2 È permitida para a conservação de alimentos pela destruição microbiana ou inibição de alterações bioquímicas Principais vantagens da irradiação: - alimentos embalados ou congelados podem ser irradiados; - alimentos frescos podem ser conservados em uma única operação e sem o uso de conservantes químicos; - a energia requerida é muito baixa; - alterações no valor nutricional dos alimentos são comparáveis com outros métodos de conservação de alimentos; - o processo é controlado automaticamente

3 TEORIA

4 Raios gama e elétrons são diferenciados de outras formas de irradiação devido a sua capacidade de ionização ( isto é, eles são capazes de quebrar ligações químicas quando absorvidos pelos materiais) Os produtos da ionização podem ser eletricamente carregados (íons) ou neutros ( radicais livres). Estes, então promovem outras reações que causam alterações no material irradiado, conhecidas como radiólise. São essas reações que causam a destruição de m.o., insetos e parasitos durante a irradiação de alimentos

5 Em alimentos que contém alto teor de umidade, a água é ionizada pela irradiação Os elétrons são expelidos das moléculas de água e quebram as ligações químicas. Os produtos então, recombinam-se formando hidrogênio, peróxido de hidrogênio e radicais hidrogênio ( H ), hidroxila (OH ), hidroperoxila ( HO2 ) Fig 8.1

6 Os radicais possuem uma vida extremamente curta ( menos de 10-5 s ), mas suficiente para destruir as células bacterianas. Radicais semelhantes também estão presentes em alimentos não irradiados devido a : -ação de enzimas (por exemplo, lipoxigenases e peroxidases) -oxidação de gorduras e ácidos graxos; - degradação de vitaminas lipossolúveis e pigmentos

7 Além disso, o oxigênio reativo e seus derivados são produzidos nos alimentos por peroxidases, xantina oxidase e aminoácido oxidase Conseqüentemente, compostos lipossolúveis e ácidos graxos essenciais são perdidos durante a irradiação, e alguns alimentos ( por exemplo, produtos lácteos) não são própios para a irradiação devido ao desenvolvimento de odores desagradáveis de ranço

8 A presença de oxigênio acelera esses processos, por isso a carne é irradiada e embalada a vácuo EQUIPAMENTOS

9 Os equipamentos de irradiação consistem de uma fonte de isótopo de alta energia para produzir raios gama ou, com menor freqüência de uma máquina emissora que produz feixes de elétrons de alta energia. A radiação gama a partir de cobalto 60 (60 Co ) ou césio 137 (137 Cs ) é utilizada na maioria das usinas de irradiação comerciais O 60 Co emite raios gama com dois comprimentos de onda que tem energia de 1,17 e 1,33 MeV

10 O tempo de residência do alimento é determinado pela dose requerida ( tab 8.1) e pela força de saída da fonte Uma fonte de isótopos não pode ser desligada, sendo, assim, mantida blindada em um tanque de água localizado abaixo da área de processo para permitir a entrada do pessoal

11 Quando em funcionamento, a fonte é elevada e o alimento embalado é carregado em esteiras transportadoras automáticas que o levam através do campo de irradiação em uma rota circular Isso permite o máximo aproveitamento da irradiação emitida e garante uniformidade da dose As fontes de isótopos necessitam de um sistema de manuseio de materiais mais complexo que o utilizado com a máquina emissora ( Fig 8.2)

12 As máquinas emissoras são aceleradores de elétrons que consistem de um cátodo aquecido para fornecer elétrons e um tubo com vácuo no qual os elétrons são acelerados por um campo eletrostático de alta voltagem Os elétrons são usados diretamente no alimento ou um material alvo adequado é bombeado para produzir raios X

13 As principais vantagens das máquinas emissoras são que elas podem ser desligadas e os feixes de elétrons podem ser direcionados sobre o alimento embalado para garantir a distribuição homogênea da dose Os equipamentos de manuseio são, portanto, relativamente, simples. Entretanto, as máquinas emissoras são de alto custo e relativamente ineficientes na produção de irradiação A radiação está contida dentro da área de processamento por grossas paredes de concreto e uma blindagem de chumbo

14 Aberturas na blindagem, para a entrada de alimentos ou funcionários, devem ser cuidadosamente construídas para evitar o vazamento de irradiação Uma dose de 5 Gy é suficiente para matar um operador Dessa forma, é essencial que, mesmo utilizando a menor dose comercial ( 0,1 KGy), rigorosos procedimentos de segurança sejam mantidos para evitar que a fonte seja exposta quando os funcionários estiverem presentes e para impedir a entrada durante o processamento

15 O 60 Co tem uma meia vida de 5,26 anos, e, portanto, requer a substituição de 12,3% da atividade a cada ano para conservar a média de saída da usina (exemplo, tabela 8.2)

16 DISTRIBUIÇÃO DA DOSE

17 A penetração da radiação gama depende da densidade do alimento e da energia dos raios Como a irradiação é absorvida ao passar pelo alimento, a parte externa recebe uma dose maior que a parte interna

18 Em uma densidade de 1000 Kg/ m3, a metade dos raios é absorvida em 11 cm. Dividindo-se essa densidade pela metade, duplica-se a penetração. Para cada alimento, portanto, há um limite de dose máxima permitida na superfície externa ( D Max ), estabelecida tanto pelas alterações sensoriais quanto pela legislação, e um limite mínimo ( D mim ), para garantir o efeito desejado na destruição dos microrganismos A uniformidade de distribuição da dose pode ser expressa pela relação ( D Max : D mim )

19 Para os alimentos sensíveis a irradiação, como frango, essa relação deve ser a menor possível e nunca maior que 1,5 Outros alimentos, como cebolas, toleram uma relação em torno de 3 sem alterações inaceitáveis A distribuição da dose pode ser controlada pelo ajuste da espessura do alimento embalado e irradiando-se ambos os lados

20 Os dosímetros são distribuídos por toda a embalagem para determinar a dose recebida e garantir que a relação ( D Max : D mim ) seja alcançada Os elétrons de alta energia possuem menor penetração que os raios gama e não são, portanto, adequados para alimentos a granel. Eles são utilizados para embalagens finas ou para o tratamento de superfícies A escolha da fonte de irradiação depende, assim, do tipo de produto e sua densidade, dimensões da embalagem e o objetivo do tratamento

21 EFEITOS NOS MICRORGANISMOS

22 Os íons reativos produzidos pela irradiação dos alimentos (fig 8.1) danificam ou destroem os m.os. imediatamente, alterando a estrutura da membrana celular e afetando a atividade de enzimas metabólicas A sensibilidade do m.o. á radiação é expressa como o valor D 10 ( a dose de irradiação que reduz a população microbiana a 10% de sua quantidade inicial) em analogia a destruição térmica

23 Teoricamente espera-se uma redução logarítmica do número de m.os. com o aumento da dose; da mesma forma que em outros métodos de conservação de alimentos, a velocidade de destruição varia com a espécie de m.o. Conseqüentemente, a velocidade de destruição não é linear á dose recebida (fig 8.3) Uma regra simples é aquela em que quanto menor e mais simples o m.o., maior é a dose de irradiação necessária para sua destruição. Os vírus são muito resistentes a irradiação e pouco provavelmente serão afetados pelas doses utilizadas comercialmente Exemplos de valores D para patógenos tabela 8.3

24 APLICAÇÕES A dose de irradiação aplicada em um alimento depende da resistência dos organismos presentes e do objetivo do tratamento A dose máxima recomendada para alimentos é de 15 KGy, com a dose média não excedendo 10 KGy Os tipos de processos de irradiação podem ser divididos pela intenção do processamento e dose utilizada

25 ESTERILIZAÇÃO (ou radapertização) Limite de 10 KGy Para carnes a dose deve ser de 48 KGy, portanto não é utilizada É bastante utilizada para temperos e especiarias os quais são contaminados por bactérias esporulantes resistentes ao calor

26 Podem ser esterilizados com doses entre 8 a 10 KGy (tab 8.1), que reduzem a carga de m.os. a um nível aceitável sem perda significativa de óleos voláteis, sua principal característica de qualidade A maior vantagem da irradiação de especiarias é a substituição da esterilização química com óxido de etileno, que foi banido pela União Européia desde 1991, como resultado da preocupação com os resíduos no produto e a segurança dos que trabalham com o gás

27 REDUÇÃO DE PATÓGENOS (ou radicidação) Bactérias responsáveis por toxinfecções alimentares ( como a Salmonella typhimurium ) são menos resistentes á irradiação do que, por exemplo, Clostridium botulinum, e doses de 3 a 10 KGy são suficientes para sua destruição Esta é a mais importante aplicação da irradiação de alimentos, considerando-se que a incidência de toxinfecções alimentares vem aumentando constantemente em diversos países

28 As carcaças frescas de frango irradiados com doses de 2,5 KGy ficam praticamente livres de Salmonella spp, e sua vida de prateleira é duplicada quando mantida abaixo de 5 C Altas doses, de mais de 10 KGy, podem ser aplicadas em frango ou crustáceos congelados (- 18 C ) para destruir Campylobacter sp, sem causar as alterações sensoriais inaceitáveis que ocorrem na carne fresca

29 AUMENTO DA VIDA DE PRATELEIRA (ou radurização) Doses relativamente baixas (tabela 8.1) são necessárias para a destruição de leveduras, fungos, e bactérias não esporulantes

30 Esse procedimento é utilizado para aumentar a vida de prateleira por meio da redução geral das células vegetativas As bactérias que sobrevivem á irradiação são mais suscetíveis ao tratmento térmico. A combinação desse processo com o aquecimento é mais interessante pois causa uma maior redução do número de m.os. do que a aplicação desses tratamentos isoladamente

31 EFEITO NOS ALIMENTOS VALOR NUTRICIONAL E SENSORIAL Em doses comerciais, a irradiação ionizante tem pouco ou nenhum efeito na digestibilidade de proteínas ou composição de aminoácidos essenciais Em dose mais altas, a quebra do grupo sulfidrila de aminoácidos sulfúricos nas proteínas causa alterações no aroma e sabor dos alimentos

32 Os carboidratos são hidrolisados e oxidados a compostos mais simples e, dependendo da dose recebida, podem ser despolimerizados, tornandose mais suscetíveis a hidrólise enzimática No entanto, o grau de utilização dos carboidratos não é alterado, não havendo redução do valor nutricional O efeito nos lipídeos é semelhante ao da auto oxidação, produzindo hidroperóxidos que resultam em alterações desagradáveis no aroma e no sabor

33 Esse efeito é reduzido com a irradiação de alimentos congelados, mas os alimentos com alta concentração de lipídeos são, impróprios para a irradiação As vitaminas hidrossolúveis apresentam variada sensibilidade a irradiação; o grau de sua perda também depende da dose recebida e do estado físico do alimento sob análise

34 A ordem de sensibilidade é registrada como: Tiamina ácido ascórbico piridoxina riboflavina ácido fólico cobalamina ácido nicotínico A ordem de sensibilidade de vitaminas lipossolúveis Vitamina E vitamina A Vitamina K vitamina D