Как обрабатывают продукты с помощью радиации?

Когда я покупаю молоко или рыбу от проверенного производителя, я не задумываюсь о том, что могу подхватить страшную болезнь из-за бактерий. Я знаю, что до того, как попасть на полку, продукты проходят тщательную обработку — например, с помощью ионизирующего излучения. Сегодня вместе с пресс-службой НИИЯФ МГУ мы расскажем, как этот метод работает, и к кому обратиться, если вы хотите заниматься исследованиями в этой области.

Как появился метод радиационной обработки?

Корни этого метода уходят к 1895 году, когда В. Рентген открыл рентгеновское излучение. Вскоре С. Прескотт описал бактерицидное действие этого излучения. В 1942 году в армии США впервые применили радиационную обработку сухих пайков для борьбы с сальмонеллезом, а в 1958 году Минздрав СССР разрешил облучение картофеля и внедрил такой метод обработки сельскохозяйственной продукции на государственном уровне.

В России технологии обработки продуктов ионизирующим излучением активно развиваются с 2017 года. Тогда открылся первый центр технической обработки в городе Обнинск. В нем коллектив ученых из НИИЯФ МГУ под руководством главного научного сотрудника Шведунова В.И. и АО НПП «Торий» разработали и сконструировали ускоритель электронов УЭЛР. Сейчас в России работает уже 6 центров обработки, а НИИЯФ продолжает активные исследования в этой области.

Как работает обработка ионизирующим излучением?

Радиационная обработка пищевых продуктов заключается в их облучении определенными типами излучения. Для достижения нужных результатов процесс облучения тщательно контролируется: соблюдаются параметры и время обработки. Обработка ионизирующим излучением не может увеличить нормальный уровень радиоактивности продуктов, независимо от того, сколько времени продукт подвергается воздействию излучения, или сколько энергии им поглощается — облученная картошка не превратит вас в «человека-картошку».

Используется несколько типов излучения:

• Гамма-лучи из радиоактивных форм кобальта-60 или цезия-137. Гамма-излучение обычно используется для стерилизации медицинских, стоматологических и бытовых изделий, а также для лучевого лечения рака.
• Рентгеновские лучи получают путем отражения высокоэнергетического потока электронов от вещества-мишени (обычно одного из тяжелых металлов). Рентгеновские лучи также широко используются в медицине и промышленности для получения изображений внутренних структур.
• Электронный пучок похож на рентгеновские лучи и представляет собой поток высокоэнергетических электронов, движущихся из ускорителя электронов в пищу.

Зачем нужна радиационная обработка?

Облучение продуктов питания решает сразу несколько задач:

• Эффективно устраняет микроорганизмы, вызывающие болезни пищевого происхождения, например, сальмонеллу и кишечную палочку;
• Уничтожает и инактивирует организмы, вызывающие порчу пищи, и поэтому продлевает срок годности;
• Борется с насекомыми;
• Задерживает прорастание фруктов и овощей (например, картофеля) и замедляет созревание плодов для увеличения срока годности;
• Используется для стерилизации пищевых продуктов, которые затем могут храниться в течение долгого времени без охлаждения.

Безопасность и преимущества продуктов питания, обработанных ионизирующим излучением, изучены и задокументированы — этому посвящены многие научные статьи. Наберите в поисковике Google Scholar «radiation processing of» и название еды на английском, чтобы убедиться самим.

Как исследуют метод радиационной обработки в МГУ?

В НИИЯФ МГУ вопросами радиационной обработки продуктов питания занимается лаборатория пучковых технологий и медицинской физики. Лабораторию возглавляет профессор, заведующий кафедрой физики ускорителей и радиационной медицины МГУ Черняев А.П.

Деятельность лаборатории можно разделить на три направления:

Научный коллектив исследует, как физические характеристики ионизирующих излучений влияют на физико-химические и биохимические процессы в биообъектах после радиационной обработки. Еще одна важная задача — поиск эффективных диапазонов доз обработки отдельных категорий продуктов с использованием апробированных методик биохимического анализа (ГХМС*, ЭПР**). Диапазоны или окна доз — это границы, в которых лежит минимальная и максимальная поглощенная доза облучения в объеме продукта. При обработке с соблюдением окна доз не меняются свойства продуктов, но при этом достигаются поставленные задачи.

Ученые моделируют изменения микробиологических и химических показателей категорий продуктов питания, чтобы предсказать срок хранения после проведения радиационной обработки. Чтобы обработка не превращалась в перебор режимов на большом количестве испытаний, исследователи строят прогнозирующие модели. Модели позволяют визуально определить подходящий из пробных режимов обработки, или подобрать энергетический режим для поставленных целей и установок.

Разработанные методики проверяют сторонние организации: Роспотребнадзор и испытательный холдинг Certification group. Они подтверждают соответствие методик всем ГОСТам.

Еще одно направлений исследований — как можно применить методы радиационной обработки, чтобы подавить заболеваемость сельскохозяйственных культур и повысить урожайность и качество продуктов.

Как проверить, что продукция прошла радиационную обработку?

Короткий ответ — гарантированных способов пока что нет. Однако лаборатория пучковых технологий и медицинской физики занимается поисками потенциальных биохимических маркеров проведения радиационной обработки. Маркировка пищевых продуктов должна проводится в соответствии с гигиеническими нормами и нормами Codex Alimentarius — это свод пищевых международных стандартов. При работе на облучающих установках сотрудники должны документировать процесс, сохранять информацию об обработанных продуктах и об идентифицирующих маркировочных знаках. Пока что это направление находится на стадии научных исследований.

Феликс Студеникин, младший научный сотрудник НИИЯФ МГУ, кандидат физико-математических наук, говорит: «Технология обработки ионизирующим излучением на территории России активно развивается. Будет появляться еще больше центров для радиационной обработки продуктов».

Если вы заинтересовались темой обработки продукции ионизирующим излучением и хотите присоединиться к исследованию, пишите на почту кафедры физики ускорителей и радиационной медицины: kaf-hea@physics.msu.ru

Материал подготовили:

• Никитина Виктория Владимировна, начальник отдела научной информации НИИЯФ МГУ
  nikitina@sinp.msu.ru
• Батуев Илья, сотрудник Медиацентра физического факультета МГУ
  batuev.io18@physics.msu.ru

*ГХМС — Газовая хроматография-масс-спектрометрия — это аналитический метод, который сочетает в себе функции газовой хроматографии и масс-спектрометрии для идентификации различных веществ в исследуемом образце.

**ЭПР — Метод электронно-парамагнитного резонанса.