Radiační hygiena potravin a krmiv (teze přednášky)

1. Radiační hygiena potravin a krmiv(teze přednášky) prof. MVDr. Petr Dvořák, CSc.

2. Vznik radioaktivity v potravinách • 1.Kontaminací potraviny radionuklidem - primárně v potravním řetězci - sekundárně při výrobě a distribuci • 2. Indukovanou radioaktivitou - především u neutronového záření - u potravin s vysokým obsahem NaCl

3. Indukovaná radioaktivita • Krátké fyzikální poločasy přeměny 42K 12 h 24Na 15 h 32P 14 dní 13N ; 27Mg velmi krátké 36Cl ; 41Ca dlouhé • Pokles na % původní aktivity v čase • za 24 h na 45 % • za 48 h na 8 % • za 72 h na 3 % • za 120 h na 1 – 2 %

4. Indukovaná radioaktivita • Maximální hodnoty, kterých je možné u jednotlivých potravin dosáhnout MBq.kg-1 • do 37 cukr a mouka • do 370 sýry, vejce, maso ryby, luštěniny • do 1850 sušené a solené potraviny, chléb, konzervy (včetně obalů)

5. Nejvyšší přípustné úrovně kontaminace radionuklidy Vyhl. SÚJB č.307/2002 Sb. (499/2005 Sb.) tab. č.4 a 5 • tab.č. 5 pro přetrvávající ozáření po černobylské havárii uvádí pro součet aktivit 137Cs a 134Cs limity [Bq . kg-1] • mléko, mléčné výrobky a kojeneckou výživu 370 • ostatní potraviny a voda 600 • potraviny v tab.č. 6 (koření a přísady) 6000

6. Směrné hodnoty zásahových úrovní pro regulaci distribuce a požívání potravin a vody

7. Tabulka č. 4 přílohy č. 8 V příloze č. 8, jsou uvedeny přípustné hodnoty zatížení, které vycházejí z doporučení IAEA, WHO, ICRP, tedy směrnic EU č. 87/3954, č. 89/944 a COUNCIL REGULATION (EUROATOM) č. 89/2218 a jsou v souladu s Codex Alimentarius , vydaným FAO/WHO.

8. Limity zamoření krmiv MBq.kg-1

9. Možnosti snižování hmotnostní a objemové aktivity radionuklidů u kontaminovaných potravin

10. Snížení aktivity 137Cs v mase divočáka po tlakové tepelné úpravě. Aktivita před úpravou 106 Bq.kg-1

11. Opakované lákování masa v roztoku NaCl s přídavkem KNO3 po 7 denních intervalech.

12. Rozdělení aktivity ve vejcích

13. Distribuce aktivity v plnotučném mléce (100 %)

14. Snižování aktivity 137Cs v hřibu hnědém tepelnou tlakovou úpravou

15. Aktivity 137Cs a 40K u hub v nativním stavu vzorky 2, 3 a sušených hub vzorek 1 (Bq.kg-1) po opakovaném výluhu v 2%-ním roztoku kyseliny octové.

16. OZAŘOVÁNÍ POTRAVIN Prof. MVDr. Petr Dvořák, CSc.

17. Ozařování potravin ve světě • Přístup konzumentů a technologická dostupnost • USA nejrozsáhlejší využití na světě, řídí Food and Drug Administration (FDA) • Belgie, Francie, Holandsko až 20 000 t ročně • Velká Británie, Německo, Rakousko radiofobie konzumentů, opatrnost odborné veřejnosti • SR, ČR, Maďarsko především koření

18. Ozařování potravin v r. 2005 (svět)

19. Potraviny ozařované v ČR v roce 2003

20. Legislativa týkající se ozařování potravin Směrniceč. 2 a 3 1999 Evropského Parlamentu a Rady Evropy. (Safety and Nutritional Adequacy of Irradiated Food. WHO 1994). Vyhláška Ministerstva zdravotnictví ČR č. 133/2004Sb. • druhy, skupiny, podskupiny potravin které lze ozařovat • nejvyšší přípustné absorbované dávky záření   • způsob označování ozářených potravin • Povolené zdroje záření: - záření radionuklidů 60Co a 137Cs - rentgenovo záření o energiinepřevyšující 5 MeV - urychlené elektrony o energii nepřevyšující 10 MeV

21. Legislativa týkající se ozařování potravin v ČR: Výběr z povolených druhů potravin a jejich nejvyšší přípustnéabsorbované dávky: • drůbeží maso 7,0 kGy • kachny, krocani, drůbeží droby a separát 5,0 kGy • ryby, mořští živočichové 3,0 kGy • vaječný bílek 3,0 kGy • mlýnské obilné výrobky 1,0 kGy, • sušená a čerstvá zelenina 1,0 kGy • čerstvé ovoce a houby 2,0 kGy • cibulová a kořenová zelenina, brambory a výrobky z nich 0,2 kGy • sušené a zmrazené byliny a koření 10,0 kGy

22. Hlavní důvody a možnosti využití ozařování potravin: • eliminace patogenních mikroorganismů >snížení rizika vzniku onemocnění z potravin •  likvidace mikroorganismů způsobujících kažení >prodloužení doby trvanlivosti • využití ozařování k redukci ztrát vznikajících: - předčasným zráním, rašením, klíčením - poškození hmyzem • zlepšení senzorických vlastností- např. barvy • odstranění alergizujících vlivů mléčných proteinů • snížení koncentrace pesticidů • sterilizace obalů

23. V závislosti na dávce dochází k devitalizaci mikroorganismů Extrémně vysoké dávky 100 kGy a více • snižují obsah prionů na 1 % Vysoké dávky ionizujícího záření 25 kGy • sterilizační účely (sterilizace diet pro imunodeficientní pacienty, potraviny pro armádu, kosmické lety) Běžné dávky ionizujícího záření do 10 kGy - radicidace • výrazné snížení počtu mikroorganimů, ne jejich úplná likvidace „cold pasteurization“, devitalizace parazitů Nízké dávky do 1 kGy – radurizace • prodloužení trvanlivosti, zamezení klíčení, zpomalení zrání (retardační metody)

24. Radiační dávky D10 (kGy) potřebné ke snížení počtu bakterií desetkrát • Jsou závislé na: • druhu mikroorganismu • typu potraviny • teplotě potraviny v době ozáření • přítomnosti kyslíku • obsahu vody

25. bakterie potravina teplota (°C) atmosféra D10 (kGy) Campylobacter jejuni syrové hovězí - 30 vzduch 0,315 syrové krůtí - 30 +/- 10 vzduch 0,293 E.coli syrové hovězí -16 +/-1 vzduch 0,39 Listeria monocytogenes syrové hovězí -16 +/-1 vzduch 0,558-0,610 Salmonella spp. syrové hovězí - 16 +/-1 vzduch 0,756-0,800 D10 hodnoty vybraných druhů nesporulujících mikroorganismů ve zmrazených potravinách (Farkas, 1998)

26. Limitující faktory ozařování potravin V závislosti na dávce vznikají s různou intenzitou • fyzikální, fyzikálně-chemické a biochemické změny vedoucí: • narušení nutriční hodnoty • změny senzorických vlastností potravin • negativní aroma z ozáření • barva • - změny struktury • změny technologických vlastností • indukovaná radioaktivita

27. Radiačně – chemické změny bílkovin: Ozáření ve vodném roztoku nebove směsi s jinými látkami: >změny aminokyselin působením radikálůvody nebo radikálů vzniklýchz jednotlivých komponent směsi •  reakce hydratovaných elektronů a hydroxylových radikálů •  roztržení peptidického řetězce •  migrace radikálů do postranních řetězců radiačně labilních AMK (Cys, Met, Tyr, Phe, His, Trp, Lys)

28. Radiačně – chemické změny bílkovin: Změny v peptidickém řetězci: •  deaminace příp. dekarboxylace terminální AMK •  rozštěpení peptidického řetězce Při těchto reakcích vznikají: •  produkty s amidickou skupinou •  příslušné kyseliny (za nepřítomnosti O2) •  ketosloučeniny (za přítomnosti O2)

29. Radiačně – chemické změny bílkovin: Radiační rozštěpení vodíkových a S – S vazeb vyvolává: •  rozvinutí bílkovinné molekuly • ztrátu organizované struktury Redukce S – S vazeb a oxidace – SH skupin vyvolává: •  zánik vazeb stabilizujících sekundární a terciální strukturu bílkoviny •  vznik vazeb na jiných místech   >změna konfigurace bílkovin >radiační agregace bílkovin

30. Radiačně – chemické změny tuků: • autooxidační a hydrolytické reakce (řetězový charakter) • nežádoucí organoleptické změny • ztráty esenciálních mastných kyselin • negativní působení vzniklých peroxosloučenin na vitamíny • vznik 2-alkylcyklobutanonů Charakter změn závisí na: •  složení ozařovaného materiálu •  typu tuku •  obsahu nenasycených mastných kyselin Živočišné tuky jsou pro radiační ošetření vhodnější nežrostlinné(vyššíodolnost vůči autooxidačním procesům)

31. Negativní aroma z ozáření • vznik těkavých látek (dimetyldisulfid, dimetyltrisulfid, metylthioetan, karbonylové sloučeniny) závisí na dávce záření, množství O2 a teplotě při ozařování • u běžných dávek pouze dočasný jev • u chlazené drůbeže dávky 1,5 – 2,5 kGy a u mražené drůbeže 3 – 5 kGy nepředstavují žádný negativní efekt (Kiss,1984)

32. Vliv ionizujícího záření na barvu masa Barva masa závisí na koncentraci tří forem myoglobinu (podle oxidačního stavu molekuly a charakteru ligandu vázaného na železo) • nachový deoxymyoglobin, • červený oxymyoglobin • hnědý metmyoglobin • vystavení povrchu masa působení O2 deoxygenovaná forma myoglobinu oxygenuje na jasně červený oxymyoglobin • účinek radikálů má stejný efekt, vzniká silně oxidativní prostředí, které brání nárůstu tvorby metmyoglobinu • oxidace na oxymyoglobin se působením radikálů uskutečňuje v celé hmotě ozářeného masa

33. Zaměření našeho pracoviště • ověření rozporuplných údajů o vlivu ionizujícího záření na barvu potravin • sledování barvy u různých druhů mas (vepřové, hovězí, rybí) po ozáření • vliv záření na další jakostní parametr masa – ztrátu masové šťávy • sledování vlivu atmosférického kyslíku na změnu barvy ozářeného vepřového a hovězího masa • vliv ionizujícího záření na aktivitu tkáňových enzymů • změny u ozářených vajec

34. PARAMETR BARVY L* a* b* 0 kGy měření č. 1 t = 0 x 52,58 0,95 7,42 měření č. 2 t = 1,75 h x 52,28 1,13 7,48 2,5 kGy měření č. 1 t = 0 x 51,60 0,80 6,92 měření č. 2 t = 0,88 h x 52,44 2,74 ++ 7,00 5 kGy měření č. 1 t = 0 x 51,90 0,75 7,11 měření č. 2 t = 1,75 h x 51,74 3,05 ++ 7,17 Závislost parametrů barvy vepřového masa na ozáření dávkou 2,5 kGy (při expozici 0,88 h) a 5 kGy (při expozici 1,75 h), (dávkový příkon 2,86 kGy.h-1, n = 15) x …aritmetický průměr ++..statisticky průkazný rozdíl (α<0,01) Vyšší podíl červené barvy v závislosti na dávce záření.

35. dávka ztráta šťávy odkapáním [%] 0 kGy x 6,10 5 kGy x 7,21 +++ Ztráta šťávy odkapáním u vepřového masa (n = 30)ozářeného dávkou 5 kGy(expozice 1,75 h, dávkový příkon 2,86 kGy.h-1) x …aritmetický průměr +++..statisticky průkazný rozdíl (α<0,001) t = 3 – 5 oC

36. PARAMETR BARVY L* a* b* 0 kGy měření č. 1 t = 0 x 36,98 10,99 7,03 měření č. 2 t = 1,5 h x 37,94 + 11,54 7,43 1 kGy měření č. 1 t = 0 x 37,31 11,24 7,39 měření č. 2 t = 0,3 h x 37,92 11,95 7,67 2,5 kGy měření č. 1 t = 0 x 37,09 11,23 7,09 měření č. 2 t = 0,75 h x 38,26 ++ 11,67 8,03 ++ 5 kGy měření č. 1 t = 0 x 36,98 11,15 7,40 měření č. 2 t = 1,5 h x 38,25 +++ 11,29 7,60 Závislost parametrů barvy hovězího masa na ozáření dávkami 1 kGy (při expozici 0,3 h), 2,5 kGy (při expozici 0,75 h) a5 kGy (při expozici 1,5 h), (dávkový příkon 3,3 kGy.h-1, n = 22) Tendence ke světlejší barvě v závislosti na dávce záření.

37. Závislost parametru barvy L* u hovězího masa na povrchové působení atmosférického kyslíku 1 hodinu po ozáření (n=20) • 22 vzorků M. longissimus lumborum et thoracis, odebráno 1 hodinu post mortem • 3 sk.pokusné (ozářeny, barva měřena před ozářením a po ozáření) • sk. kontrolní (čase před ozářením a v čase po ozáření) • zdroj záření 60Co • dávky: 1 kGy, 2,5 kGy, 5 kGy • expozice0,3 h, 0,75 h, 1,5 h • dávkový příkon 3,3 kGy.h-1 světlá tmavá

38. PARAMETR BARVY L* a* b* 0 kGy měření č. 1 t = 0 x 44,91 0,60 4,98 měření č. 2 t = 0,9 h x 46,43 + 0,55 4,82 3 kGy měření č. 1 t = 0 x 44,82 0,54 4,74 měření č. 2 t = 0.9 h x 46,98 + 0,70 3,69 + Závislost parametrů barvy rybí svaloviny na ozáření dávkou 3 kGy, (při expozici 0,9 h, dávkový příkon 3,3 kGy.h-1, n = 55) +.....statisticky průkazný rozdíl (α<0,5) Vyblednutí a zšednutí.

39. Dávka 0 kGy 2,5 kGy 5 kGy L-laktátdehydrogenáza [μ kat/ g rozpust. proteinu] játra x 20,50 16,10 + 16,00 ++ ledvina x 30,70 27,40 27,30 Kyselá fosfatáza [μ kat/ g rozpust. proteinu] játra x 0,20 0,18 0,18 ledvina x 0,53 0,51 0,54 Alkalická fosfatáza [μ kat/ g rozpust. proteinu] játra x 0,26 0,27 0,25 ledvina x 5,57 5,46 5,57 Aspartátaminotransferáza [μ kat/ g rozpust. proteinu] játra x 2,38 2,14 2,12 ledvina x 2,29 2,19 2,06 Alaninaminotransferáza [μ kat/ g rozpust. proteinu] játra x 0,57 0,48 0,47 ledvina x 1,22 1,13 1,11 Vliv ozáření dávkami 2,5 kGy (při expozici 0,75 h) a 5,0 kGy (při expozici 1,5 h) na aktivitu enzymů v játrech a v ledvině (dávkový příkon 3,3 kGy.h-1,n = 10) +.....statisticky průkazný rozdíl (α<0,5) ++..statisticky průkazný rozdíl (α<0,01)

40. Ozařování vajecbarva žloutku Vyblednutí.

41. Ozařování vajecčíslo kyselosti tuku žloutku

42. Děkuji za pozornost