Глава 9. Увеличение сроков хранения пищевых продуктов путем γ - облучения

В такой важной проблеме, как обеспечение населения полноценными продуктами питания, немаловажное значение имеет не только получение их в достаточном количестве, но и надежное хранение, предупреждение порчи.

По данным Всемирной продовольственной и сельскохозяйственной организации при ООН, более 15% добытых пищевых ресурсов погибает при хранении, а в тропических странах эта цифра возрастает до 30-35%. Часто портятся и не доходят до потребителя морские уловы, ягоды, плоды и фрукты. Прорастает и теряет пищевую ценность картофель в весенне-летние месяцы хранения. Насекомые-вредители портят при хранении зерно, крупу, муку, сухофрукты. Мясные продукты имеют весьма ограниченный срок хранения.

Известно, какие огромные усилия и большие затраты производятся, чтобы продлить сроки хранения ценных продуктов питания. Создана целая холодильная индустрия для предупреждения порчи путем замораживания. Используются (не без вреда для потребителя) многочисленные химикаты, чтобы сохранить от насекомых зерно в элеваторах, продлить хранение картофеля в овощехранилищах, законсервировать те или иные пищевые изделия. Консервная промышленность позволяет хранить после тепловой обработки мясные, рыбные и овощные продукты.

Естественно, когда ионизирующая радиация стала доступным фактором в промышленности, то во многих странах мира стали исследовать возможности применения радиации для увеличения сроков хранения продуктов питания. Введение в пищевую промышленность нового технологического приема требует доказательства его целесообразности, технической осуществимости, экономической рентабельности, сохранения у обработанных продуктов пригодности для питания.

Наиболее быстро и убедительно был решен первый вопрос. Многочисленные исследования, проведенные в СССР, США, Франции и других странах, убедительно показали, что ионизирующее излучение дает подчас значительно лучшие результаты, чем другие химические и физические методы.

Еще в 1955 г. на Первой всемирной конференции по мирному использованию атомной радиации демонстрировался картофель, облученный перед закладкой в овощехранилища ?-лучами в умеренной дозе 8-10 крад. Облученные клубни не прорастали, не тратили свои компоненты на развитие проростков и имели вид полноценного картофеля. Контрольные клубни к этому времени (конференция проходила в августе) проросли и полностью утратили пищевую ценность.

Дальнейшие исследования показали, что при умеренном облучении угнетается лишь прорастание глазков, в то время как структура ткани, содержание крахмала, азотистых веществ, витаминов существенно не меняются. Таким образом, целесообразность применения γ-радиации для сохранения картофеля (а также лука, чеснока) в весенне-летние месяцы не вызывает сомнения.

Несколько большие дозы облучения потребовались, чтобы предупредить размножение насекомых-вредителей в зерне и продуктах его переработки при их хранении. Исследования показали, что взрослые насекомые устойчивы к действию радиации и для их уничтожения нужны очень большие дозы. Личинки на разных стадиях развития весьма радиочувствительны. Дозы в 20-25 крад полностью прерывали размножение насекомых-вредителей: их воспроизводительная функция радиочувствительна. Таким образом, если зерно (или продукты его переработки) облучить перед храпением в этих дозах, то вредители, обычно содержащиеся в нем в малом количестве, не размножаются и не портят продукт в процессе его хранения. Эксперименты с амбарным долгоносиком, мельничной огневкой, рисовым долгоносиком и другими вредителями показали полную целесообразность использования лучевой задержки развития насекомых-вредителей па практике. Применяя более высокие дозы (100-300 крад), можно подвергать дезинсекции сухофрукты, сушеные овощи и пищевые концентраты.

Быстрая порча ягод, плодов и фруктов при хранении вызывается развитием микроорганизмов, в первую очередь, плесени и грибкового мицелия. Если герметически упакованные ягоды или фрукты подвергнуть γ-облучению дозой 200-300 крад, то можно значительно снизить их обсемененность плесневыми спорами и грибковым мицелием и тем самым продлить срок хранения. Так, например, облучение упакованной клубники дозой 250 крад позволяет удлинить сроки хранения (при пониженной температуре) с 5-6 до 12-13 дней, что делает возможным ее транспортировку на значительные расстояния. На 10-15 суток продлевался срок хранения при температуре 22-25° С черешни, мандаринов, апельсинов, томатов, винограда при их облучении в упакованном виде дозами 150-250 крад.

Используя "невидимые лучи", можно значительно продлить сроки хранения фруктовых соков. Обычный метод консервирования - прогревание до 80-100° С - неприемлем: меняется вид и вкус сока. Одно γ-облучение требует высоких доз ввиду сравнительной радиоустойчивости дрожжей, вызывающих брожение и порчу сока при хранении. Радиобиологи предложили использовать свойство живых клеток резко повышать свою радиочувствительность при небольших изменениях температуры. Если прогрев соков до 50° С или их облучение в дозе 500 крад не давали значительного продления сроков хранения соков, то одновременное действие радиации (500 крад) и прогрева (50° С) приводило к прекрасному эффекту: виноградный и яблочный соки после такой обработки могли храниться более года при 20° С.

Хорошие результаты были получены при лучевой обработке упакованной свинины, ветчины, птицы. Жареные продукты при облучении их (600 крад) в пластиковых пакетах могут храниться более года при комнатной температуре.

Многочисленные исследования показали перспективность использования у-облучения для продления сроков хранения продуктов моря: рыбы, креветок, крабов и др. Так, например, облучение в дозах 400-600 крад многих сортов свежей рыбы позволяет продлить ее хранение с 4-7 дней до 6-7 недель при 0-5° С. Усиливающее действие облучения и прогрева было продемонстрировано на многих рыбных продуктах.

Таким образом, в настоящее время на основании обширных исследований стало ясным, что γ-радиация способна существенно продлить сроки хранения многих пищевых продуктов. Во многих странах также продемонстрирована техническая осуществимость лучевой обработки пищевых продуктов. В СССР, Канаде, Франции, Японии и ряде других стран сконструированы и испытаны производственные установки для поточного облучения различных пищевых продуктов: картофеля, зерна, плодов и ягод и др. Используются передвижные установки с цезием-137, смонтированные на автомобиле, снабженные транспортной техникой, перемещающей тару с продукцией через активную зону при дистанционном управлении и соответствующей защите. Существуют мощные стационарные установки с конвейерной подачей материала для облучения, монтируемые за бетонной или земляной защитой.

В настоящее время опытно-промышленные установки, действующие в различных странах, используют в качестве источников радиации более четырех миллионов кюри.

Экономическое обследование использования радиации для продления сроков хранения пищевых продуктов показало рентабельность этого приема при крупномасштабном применении с достаточно высокой производительностью. Так, например, экономические расчеты, проведенные в Канаде, СССР, Нидерландах для крупных промышленных установок, показали экономическую рентабельность их при задержке прорастания картофеля и лука, дезинсекции риса, бобов, кукурузы, пшеницы, муки. Экономическая выгода при хранении продуктов этим методом во много раз превышает затраты на этот процесс. Капитальные затраты на установки при полной их загрузке окупаются в течение двух-трех лет эксплуатации.

И, наконец, последнее, что требовалось для широкого внедрения в практику методов лучевой обработки пищевых продуктов - строгое доказательство возможности использования их для питания, их полноценности и безвредности для населения. Необходимо было также преодолеть и психологический барьер, существующий у населения, наслышанного о вредном действии радиации и в силу этого опасающегося "облученных" продуктов. Все эти вопросы настолько важны, что для их решения производилась многолетняя работа не только отдельными институтами в разных странах, но и в рамках крупных международных проектов, организованных Международным агентством по мирному использованию атомной энергии.

Прежде всего следует отметить, что распространенные среди населения опасения, не могут ли облученные продукты стать источниками радиации, ни на чем не основаны и являются следствием незнания элементарных законов физики. Дело в том, что γ- радиация и ускоренные электроны тех энергий, которые используются для облучения пищевых продуктов, по своим физическим параметрам не могут (при любых дозах) вызвать наведенную радиоактивность. Таким образом, для опровержения таких опасений даже не требовались специальные исследования.

Более серьезен вопрос о сохранении полноценных питательных свойств у облученных продуктов. Большая исследовательская работа показала, что в составе облученных продуктов отмечены очень небольшие изменения. Анализы пищевого картофеля, облученного в дозах 8-10 крад, показали, что в нем значительно лучше сохраняется крахмал, белки, азотистые вещества и витамины по сравнению с необлученным, который уже в весенние месяцы при прорастании начинал расходовать эти вещества. Анализы зерна, облучаемого с целью уничтожения вредителей в дозах 25-100 крад, показали отсутствие изменения в нем содержания белка, крахмала, жира и витаминного комплекса.

Облучение сухофруктов для дезинсекции не только не изменяло их вкус, цвет, запах и питательные свойства, но, напротив, повышало на 15-30% их набухаемость и скорость разваривания при кулинарной обработке, γ-облучение с целью продления сроков хранения кулинарных изделий из мяса, рыбы, битой птицы, свинины, бекона не отражалось на питательной ценности этих продуктов и их органолептических свойствах. Сравнение методов лучевой обработки пищевых продуктов с другими способами консервирования (замораживание или прогревание) показывает значительно лучшее сохранение свежего продукта при действии радиации.

Значительно более сложным оказался вопрос о безвредности пищевых продуктов после лучевой обработки. Первоначально проведенные исследования как у нас в стране, так и в США, Канаде и ФРГ имели целью проследить, не выявятся ли токсические свойства у облученных пищевых продуктов при длительном скармливании подопытным животным. В опыте использовались облученные мясо, рыба, зерно. Обычно более 50% общего рациона подопытных животных состояло из облученных продуктов. Исследования были проведены на крысах, собаках, птице, обезьянах. Длительность эксперимента от 1,5 до 5 лет (в ряде работ охватывалось до 5 поколений крысы). Исследовались дозы облучения продуктов питания от 500-600 крад до 5 мрад. В процессе экспериментов учитывались общее состояние и поведение животных, их вес, продолжительность жизни, заболеваемость, морфология крови, фагоцитарная активность, биохимические показатели обмена, патологоанатомические показатели, воспроизводительные функции. Все эти исследования не позволили выявить каких-либо токсических свойств у облученных продуктов. На их основании органы санитарно-гигиенического контроля ряда стран выдали разрешения на выпуск опытных партий облученных продуктов для употребления человеком.

Однако к концу 60-х годов в печати стали появляться отдельные сообщения об образовании в облученных растительных и животных тканях веществ, обладающих мутагенными свойствами. Так, советские ученые показали, что при облучении клубней картофеля в них возрастает количество хиноидных токсинов, обладающих свойствами мутагена. Аналогичные данные опубликовали индийские и японские исследователи.

По предложению объединенного комитета экспертов трех международных организаций (ФАО, МАГАТЭ и ВОЗ) было решено провести дополнительные исследования мутагенных свойств облученных пищевых продуктов. Исследования облученного мяса в широком масштабе проводились в течение ряда лет в США. Большая программа, финансируемая 23 странами, была выполнена в рамках международного проекта в Карлсруэ (ФРГ) по заданию МАГАТЭ.

В СССР детально исследовались мутагенные вещества, образующиеся в облученном картофеле. При скармливании этих веществ мышам (самцам) выявилось повышение мутировавших клеток в сперме. Но в то же время образующиеся под влиянием облучения мутагены оказались очень нестойкими. Их удавалось обнаружить только немедленно после облучения в сыром картофеле. При хранении мутагенные вещества быстро исчезали, и через 3-4 месяца клубни их уже не содержали. Эти вещества также распадались при нагревании. Сваренный картофель, приготовленный тотчас после облучения, не содержал и следов этих мутагенов.

В 1976 г. Всемирная организация здравоохранения рассмотрела данные международного проекта по исследованию таксичности облученных пищевых продуктов и заключила, что они не более вредны, чем обычные пищевые продукты, содержащие в неуловимо малых количествах мутагены. Действительно, тонкие методы исследования позволили установить образование (в малых количествах) продуктов окисления ненасыщенных жирных кислот, обладающих мутагенными свойствами, при поджаривании продуктов на растительном масле. Все копченые изделия из рыбы и мяса содержат следы мутагенов, образующихся в процессе копчения. Зерно, продаваемое на международном рынке, содержит мутагенные пестициды и средства, которыми окуривали его при хранении на элеваторах для защиты от насекомых-вредителей. Таким образом, в облученных пищевых продуктах не выявлено образования мутагенов в опасных для здоровья количествах.

В настоящее время в 18 странах в промышленном масштабе невидимые лучи используются для продления хранения более 25 видов различных пищевых продуктов. Люди уже начинают привыкать, когда на борту американских самолетов на завтрак они получают бифштекс в пластмассовой упаковке, на которой написано: "Стерильность гарантирована лучевой обработкой". На внутренние и международные рынки поступают куры, гуси, индейки, долго хранящиеся благодаря лучевой консервации.

В Японии в промышленном масштабе облучают и выпускают на рынок картофель. Население покупает его охотнее, так как он лучше сохраняется в жаркое время.

Решение ряда технологических и экономических проблем позволит лучевому методу занять прочное место в пищевой промышленности.