MARTIN-NETO, L.

RODRIGUES, H. R.

TRAGHETTA, D. G.

Portuguese

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USO DE RADIA˙ˆO IONIZANTE PARA ESTERILIZARALIMENTOS E DETEC˙ˆO DE FORMA˙ˆO DE RADICAISLIVRES POR EPRLadislau Martin-Neto1Hilda Rosa Rodrigues2Dinis Gomes Traghetta3IntroduçªoA Organizaçªo das Naçıes Unidas para Agricultura eAlimentaçªo (FAO) estima que 25% da produçªo mundial dealimentos se perde pela açªo de insetos, bactØrias e roedores. Nocaso das raízes e tubØrculos, a germinaçªo prematura condena àlata de lixo toneladas de produtos. Baseados nesses dados  e nosestudos que comprovam a eficiŒncia da irradiaçªo no combate aesses males, 37 países jÆ aprovaram a irradiaçªo de 40 tipos dealimentos (englobando especiarias, grªos, carne de frango, frutase legumes), sendo que 24 desse grupo de naçıes o utilizamatualmente com fins comerciais: BØlgica, França, Hungria, Japªo,Países Baixos e alguns países do leste europeu estªo irradiandogrªos, batatas, cebolas e outros produtos em escala industrial. Eoutros países, dentre os quais se incluem Argentina, Bangladesh,Chile, China, Filipinas, Israel e Tailândia, iniciaram projetos-pilotode irradiaçªo de batatas, cebolas e alhos (Giurlani, 1996).No total, cerca de meio milhªo de toneladas de produtos eingredientes alimentícios sªo irradiados por ano no mundo,quantidade ainda pequena  se  comparada ao  volume  total  de1 Físico, PhD. EMBRAPA/CNPDIA, Rua XV de Novembro, 1452, Caixa Postal 741,CEP 13560-970, Sªo Carlos, SP.2 Eng. Química, MSc. EMBRAPA/CTAA, Av. das AmØricas, 29.501, CEP: 23020-070, Guaratiba, RJ.3 Físico, Ph.D. USP/IFSC, Av. Dr. Carlos Botelho, 1.465, Caixa Postal: 369, CEP13560-970, Sªo Carlos, SP.alimentos tratados por outros mØtodos. No processo de irradiaçªo,o alimento nunca entra em contato direto com a fonte de radiaçªo.E mesmo se os produtos ficarem expostos a doses muito elevadasde energia procedentes dessas fontes, o nível mÆximo deradioatividade induzida seria apenas de um milØsimo de Becquerel(unidade de radioatividade equivalente a uma desintegraçªo porsegundo) por quilograma do alimento - valor que Ø 200 mil vezesmenor que o nível de radioatividade natural existente nosalimentos (cerca de 150 a 200 Becquerel). As pesquisas tambØmdemonstram que os macronutrientes (proteínas, carboidratos egorduras) permanecem estÆveis quando os alimentos sªosubmetidos à dose mÆxima de radiaçªo de 10 kGray. JÆ osmicronutrientes (especialmente as vitaminas) podem ser sensíveisa qualquer mØtodo de conservaçªo ou tratamento, inclusive àradiaçªo. Mas essa sensibilidade Ø variÆvel e depende de vÆriosfatores, dentros os quais se incluem a dose de radiaçªo à qual oalimento Ø exposto, o tipo de alimento, sua embalagem e tempode armazenamento.Efetivamente, um dos pontos fortes da irradiaçªo Øjustamente o fato de ela nªo alterar o aspecto físico, sabor ouvalor nutritivo dos produtos.Apesar desses benefícios para os alimentos submetidos, aradiaçªo ionizante geralmente vem acompanhada da formaçªodos chamados radicais livres (Schreiber et al, 1993; Ikeya et al,1989). Esses radicais livres por definiçªo sªo espØcies químicasque contŒm nœmero ímpar de elØtrons e podem estar carregadospositivamente, negativamente ou neutros, e geralmente sªoextremamente reativos e tŒm sido associados aos processos deenvelhecimento e atØ geraçªo de processos cancerígenos (Elias,1989). Portanto, o monitoramento da formaçªo de radicais livresnas partes de alimentos que serªo ingeridos pelo homem Ø umfator importante no uso de radiaçªo ionizante. Por sua vez, empartes sólidas nªo-comestíveis,  como ossos de aves oumamíferos, a formaçªo de radicais livres Ø geralmenteproporcional   à dose de radiaçªo absorvida e Ø uma alternativaimportante de controle para distinguir alimentos irradiados denªo-irradiados (Schreiber et al, 1993).A tØcnica de Ressonância ParamagnØtica Eletrônica (EPR)Ø certamente a mais qualificada para monitorar e quantificar osradicais livres nos alimentos irradiados. As características dessemØtodo sªo: permite anÆlises nªo-destrutivas em amostras sólidas,líquidas e gasosas; alta sensibilidade (limite de detecçªo 1011spins/gr); as anÆlises podem ser conduzidas no mesmo materialmais de uma vez, sem alterar a intensidade ou gerar sinais. EPRtem se mostrado œtil nas anÆlises de componentes de alimentoscom baixo conteœdo de Ægua, como ossos, cartilagens de peixe,pele, sementes, frutas secas e especiarias (Colnago et al, 1996).Neste trabalho, lotes de pimenta do reino contaminadaspor microorganismos foram submetidas a duas doses de radiaçªoionizante e submetidas a anÆlises de EPR para monitorar o nívelde radicais livres formados e comparados com amostras nªo-irradiadas. TambØm foram acompanhados os níveis decontaminaçªo biológica nas diferentes amostras.DesenvolvimentoPreparaçªo das amostras e anÆlises efetuadasOs lotes  de pimenta do reino tinham uma contaminaçªoinicial e foram adicionalmente tratadas com os seguintesmicroorganismos: salmonella, escherichia coli, bacillus cereus,staphylococcus aureus e clostridium perfringens. As amostrasforam incubadas por 2 meses para homogeneizaçªo, antes deserem submetidas a irradiaçªo. As amostras foram submetidas airradiaçªo com doses de 5 e 10 kGy (Fonte de Co 60), no Institutode Radioproteçªo e Dosimetria da Comissªo Nacional  de EnergiaNuclear (CNEN), no Rio de Janeiro.Foram efetuadas as anÆlises dos seguintes microorganismosnas amostras irradiadas e nªo-irradiadas: Bacilluscereus, staphylococus aureus, clostridium perfringens,  salmonella,bactØrias mesófila, bolores e leveduras, coliformes fecais ecoliformes totais.As anÆlises de EPR foram efetuadas em um EspectrômetroVarian, operando em Banda X (9G Hz), pertencente ao Laboratóriode Biofísica do Instituto de Física de Sªo Carlos, Universidade deSªo Paulo. As medidas foram efetuadas a temperatura ambiente,com amostras sólidas trituradas, somente da casca, e somentemiolo da pimenta do reino. Utilizou-se o mØtodo do padrªosecundÆrio para quantificaçªo do nível de radicais livres nasdiferentes amostras de pimenta (Martin-Neto et al, 1994; Colnagoet al, 1996).Resultados e DiscussıesNa Tabela 1 mostra-se o controle microbiológico dasamostras submetidas e nªo-submetidas a irradiaçªo. Verifica-seque as amostras de pimenta irradiadas com 5 e 10 kGy tiveramuma significante reduçªo no conteœdo de todos osmicroorganismos analisados, sendo que em alguns casos adosagem de 10 kGy foi mais eficiente que a de 5 kGy, enquantoem outros casos os resultados sªo semelhantes. Esse resultadomostrou  a eficiŒncia do uso de radiaçªo ionizante na eliminaçªodos microorganismos analisados.Dose (kGy) Contagem de MicroorganismosBolores e leveduras (mÆx. 5x103 LCF/g)MŒs - 0 MŒs - 120 1,2 x 103 1,5 x 1045 < 10 ausente10 <10 ausenteBacillus Cereus  (sem padrªo)MŒs - 0 MŒs - 120 103 ausente5 ausente ausente10 ausente ausenteColiformes Totais (sem padrªo)MŒs - 0 MŒs - 120 >2400 95 43 ausente10 ausente ausenteColiformes Fecais (mÆx. 102 g)MŒs - 0 MŒs - 120 >2400 ausente5 43 ausente10 ausente ausenteContagem Total (sem padrªo)MŒs - 0 MŒs - 120 5,0 x 106 1,3 x 1065 1,7 x 104 3 x 10610 <10 10Tabela 1- Controle microbiológico das amostras de pimentado reino submetidas a diferentes níveis de irradiaçªo ionizante.Sªo apresentados resultados logo após a irradiaçªo (mŒs - 0) eum ano depois (mŒs - 12).AlØm das anÆlises dos microorganismos apresentados naTabela 1, foram monitorados tambØm staphylococcus cureus,salmonella e clostridium, os quais sempre estiveram ausentes nasanÆlises efetuadas.Na figura 1 apresentam-se espectros de EPR de amostrasde pimenta do reino irradiadas e nªo-irradiadas (testemunha).Nos dois espectros o sinal de EPR Ø típico de radical livre, comvalor de g próximo de 2 e largura de linha de 6 Gauss. Observa-setambØm o sinal do padrªo do cristal de rubi com Cr3+ usado paraquantificaçªo do nível de radicais livres.a) radicalradicalb)Cr3+Cr3+Figura 1 - Espectros de EPR de amostras de pimenta doreino triturada mostrando sinal do radical livre e do padrªo comCr3+: a) amostra testemunha - sem irradiar; b) amostra irradiadacom 10 kGy.Na figura 2 sªo apresentados os níveis de radicais livresnas amostras de pimenta do reino moídas, somente na casca esomente no miolo da pimenta.Surpreendentemente, observou-se um nível de radicais livresmuito superior na amostra sem irradiar (testemunha), comparadocom as amostras irradiadasEsse resultado pode ser entendido considerando que ospróprios microorganismos tŒm capacidade de oxidaçªo de lipídeose outros constituintes da pimenta que podem dar origem a radicaislivres. Assim, na testemunha um nível elevado de radicais Øobservado. Quando submetido a irradiaçªo, os microorganismossªo reduzidos em grande extensªo e nªo geram novos radicaislivres e aqueles presentes na amostra sem irradiar tŒm chance dese recombinarem e diminuírem. Isso pode ocorrer, principalmente,se houver quantidade mínima de Ægua na pimenta, o que Øplenamente possível.Observou-se, ainda, que para as amostras irradiadas com10 kGy houve um maior nível de radicais livres do que nas amostrasirradiadas com 5 kGy, o que sugere haver geraçªo de radicaislivres pela radiaçªo tambØm, ainda que em níveis inferiores aosgerados pelos microorganismos na amostra sem irradiar. Esse tipode anÆlise Ø extremamente œtil, pois pode determinar a dose idealde radiaçªo a que a amostra deva ser submetida, combinandoreduçªo no conteœdo de microorganismos e formaçªo de radicaislivres.A distribuiçªo do conteœdo de radicais livres nas diferentespartes da pimenta (miolo, casca e  amostra  triturada) revelouque na casca da pimenta hÆ um conteœdo muito mais elevado deradicais em todas as situaçıes analisadas. Essa informaçªo tambØmØ relevante, pois permite, caso seja de interesse, descartar essaparte da pimenta  no uso como alimento.Figura 2 - GrÆfico do nível de radicais livres, detectadospor EPR, em amostras de pimenta do reino sob diferentes níveisde irradiaçªoConclusıesOs experimentos mostraram a total adequaçªo do uso deradiaçªo ionizante como um mØtodo eficiente e seguro dedescontaminaçªo de pimenta do reino. AtravØs do monitoramentosimultâneo do nível de microorganismos por mØtodos bioquímicose do nível de radicais livres por espectroscopia de EPR, mostrou-se que houve uma reduçªo, quando nªo eliminaçªo completa, demicroorganismos e ainda reduçªo no nível de radicais livres,originalmente presentes nas amostras. A preocupaçªo com aformaçªo de radicais livres estÆ associada ao seu potencial deaçªo como produto cancerígeno. Neste caso, portanto, houveuma situaçªo ideal do uso de radiaçªo ionizante, com reduçªono nível de radicais livres e desinfecçªo das amostras de pimentado reino contaminadas por microorganismos.Um país de clima tropical como o Brasil, onde altastemperaturas e umidade sªo uma constante, hÆ um considerÆvelfavorecimento para o desenvolvimento de microorganismos epatógenos em frutas, sementes e alimentos em geral. O uso deradiaçªo ionizante para reduzir os microorganismos e patógenosse constitui excelente alternativa e deveria ter seu usoincrementado. Nesse momento, no Brasil, a oferta de processosde irradiaçªo estÆ praticamente restrita aos institutos de pesquisa,como por exemplo o CENA/Piracicaba, IPEN/Sªo Paulo, CNEN/Rio de Janeiro, e apenas uma empresa, a EMBRARAD/Sªo Paulo,presta esse serviço de forma comercial e ainda estÆ mais voltadaà esterilizaçªo de materiais cirœrgicos e farmacŒuticos.Contudo, alguns mitos necessitam ser superados antes dairradiaçªo se tornar um mØtodo amplamente aceitÆvel pelo pœblicocomo:- irradiaçªo nªo torna o alimento radioativo;- irradiaçªo nªo destrói nutrientes em maior extensªo que qualqueroutro processo de preservaçªo.ReferŒnciasCOLNAGO, L:A; MARTIN-NETO, L.; BISCEGLI, C.I.; NASCIMENTO,O.R.; BONAGAMBA, T.J.; PANEPUCCI, H.; VIEIRA, E.M.;SEIDEL, P.R.; SPOSITO, G.; OPELLA, S.J.  Aplicaçıes daressonância magnØtica nuclear (RMN) e ressonânciaparamagnØtica eletrônica (EPR).  In: CRESTANA, S.; CRUVINEL,P.E.; MASCARENHAS, S.: BISCEGLI, C.I.; MARTIN-NETO, L.;COLNAGO, L.A.  Instrumentaçªo agropecuÆria: contribuiçıesno limiar do novo sØculo. Brasília: EMBRAPA-SPI, 1996. Cap.1, p.15-50.ELIAS, P.S. New Concepts for Assessing the Wholesomeness ofIrradiated Foods, Food Technology, Estados Unidos, inOverview-oustanding, Symposio in Food Science &Technology, p.81-83, 1989.IKEYA, M.; BAFFA-FILHO, O.; MASCARENHAS, S. Qualityassessment of coffee beans with ESR and gamma-rayirradiation. Application Radiation Isotopes, Londres, v.40, n.10-12, p.1219-1222, 1989.GIURLANI, S. Contra moscas, mosquitos e fome, IRRADIA˙ˆO!Brasil Nuclear, Rio de Janeiro, n.8, p.9-12, 1996.MARTIN-NETO, L.; ANDRIULO, A.E.; TRAGHETTA, D.G.  Effectsof cultivation on ESR spectra of organic matter from soil sizefractions of a Mollisol. Soil Science, Baltimore, v.157, n.6,p.365-372, 1994.SCHREIBER, G.A.; HELLE, N.; SCHULZKI, G.; SPIEGELBERG, A..LINKE, B.; WAGNER, U.; BOGL, K.W.  Intercomparison toevaluate the suritability of gaschromatographic, electron-spin-resonance spectrometric and thermoluminescence methods todetect irradiated foods in routine control. Radiation Physicsand Chemistry, Londres, v.42, n.1-3, p.391-396, 1993.

Uso de radiação ionizante para esterilizar alimentos e detecção de formação de radicais livres por EPR.

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Uso de radiação ionizante para esterilizar alimentos e detecção de formação de radicais livres por EPR.

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