Le traitement des aliments par irradiation Introduction Le mot irradiation est très général il désigne toutes les interactions avec la matière venant soit des particules (, (- ou électrons), neutrons positons) et rayons . On désigne par le mot rayonnement aussi bien les particules que les rayons capables d’interagir avec les noyaux et de rendre les atomes radioactifs. et les rayonnements sont Mais dans le cas précis de l’irradiation des aliments on utilise que les rayons et les électrons ,et leur énergie individuelle est limitée de façon à ce qu’il n’y ait aucune espèce d’interaction avec les noyaux donc aucune création de radioactivité dans les aliments(voir plus loin) L’ionisation par contre a lieu. C’est le phénomène à l’issue duquel un atome se voit le plus souvent arracher un électron et est ainsi transformé en ion positif. Les rayonnements sont appelés rayonnements ionisants car ils peuvent ioniser les atomes lorsque leur énergie est supérieure à l’énergie de liaison des électrons du cortège périphérique Historique de l’ionisation dans le domaine alimentaire. Peu de temps après la découverte des rayons X par Roentgen en 1896 (les rayons X sont des rayons ), un autre allemand, Reider met en évidence l’effet léthal des rayons X sur les micro-organismes En 1921 l’administration américaine accorde l’autorisation de détruire de Trichinella spiralis dans la viande et en France un brevet est pris intitulé « De la nourriture de toute sorte, conditionnée en boîtes métalliques scellées et soumise à l’action de rayons Roentgen durs, de haute intensité, pour tuer les bactéries » 1943 radiostérilisation d’un hambuger à Oak Ridge par un professeur du Massachussets Institute of Technology 1953 mise au point l’armée américaine par ionisation de rations de combat carnées avec pour objectif l’obtention d’un produit parfaitement stable et de qualité supérieure à celle des conserves classiques. 1958 1959 L’ex URSS accorde une autorisation de traitement ionisant aux pommes de terre et aux céréales 1964 création d’un comité conjoint d’experts pour l’irradiation alimentaire (JEFCI) groupant des représentants de l’OMS et de l’AIEA 1972 lancement d’un programme toxicologique international pour étudier sur des animaux nourris avec des aliments irradiés les effets des rayonnements ionisants sur les principes nutritifs 1976 suite à ce programme les 13 experts de 11 pays proposent - limitation à 10 Mev de l’énergie des électrons - limitation à 5 Mev de l’énergie des rayons Ceci pour qu’il n’y ait aucun risque de radioactivité induite dans les aliments limitation à 10 KGy de la dose totale pour traiter les aliments 1980 le comité mixte OMS/FAO/AIEA conclut à l’absence de risque pour la santé de tout aliment irradié dans les conditions recommandées 1984 création d’un groupe consultatif international(( ICGFI) chargé d’harmoniser les règlementations nationales Actions des rayonnements ionisants sur les organismes vivants . Avant d’examiner l’effet de l’ionisation en agro alimentaire examinons le cas plus général de l’effet des rayonnements ionisants sur les organismes vivants L’action des rayonnements ionisants sur les organismes vivants s’exerce soit par effet direct, c'est-à-dire par rupture de liaisons des biomolécules, soit par effet indirect dû aux produits de radiolyse del’eau et des constituants des organismes vivants. Il serait irréaliste de vouloir décrire en quelques lignes les changements biochimiques radio-induits en raison de l’extrême complexité des phénomènes. Les effets sont si graves que toute une réglementation doit être respectée lors de l’usage des rayonnements à des fins médicales. Pour ne s’en tenir qu’à l’éffet léthal on attribue en général la mort cellulaire aux altérations d’une molécule particulièrement fragile : l’ADN. Bien d’autres dommages sur la matière vivante sont provoqués par les rayonnements ionisants : inactivation enzymatique désorganisation structurale des lipoprotéines de la membrane cellulaire. Chez l’homme adulte la dose léthale est de l’ordre de 5 Gy chez l’embryon cette dose est lus faible chez les organismes plus rustiques tels que les insectes elle se situe à 1 kGy alors que pour les virus elle varie de 10kGy On peut dresser un tableau de la dose décimale notée D10 qui permet de réduire d’un facteur 10 la population d’un micro-organisme donné Dose de réduction décimale de quelques micro-organismes Micro- organismes D10 (kGy) Moisissures 1,3 + Bactéries gram 8 Bactéries gram 3,7 Virus fièvre aphteuse Virus poliomyélite 4,8 14 Applications de l’ionisation en agro-alimentaire La précédente description est relative aux effets des rayonnements sur la matière vivante. Il faut raison garder. La cuisson provoque tous les dommages que nous avons décrits. (ne pas oublier que les enzymes sont détruits à 60°) L’ionisation des aliments vise d’abord à détruire les parasites vivants présents dans les aliments. D’autre part les végétaux sont beaucoup plus résistants que les animaux Enfin les intensités des rayonnements utilisés sont suffisamment faibles pour qu’aucune altération des noyaux n’ait lieu comme dans les cas général de l’irradiation de la matière vivante Différents traitements sont suivis en fonction du but poursuivi Inhibition de la germination Des doses < 0,15 Gy sont utilisées. Ce traitement est plus couteux que la méthode des additifs chimiques. Au Japon une unité industrielle est opérationnelle. La sévérité accrue de la réglementation à l’encontre de certains additifs chimiques offre des perspectives plus favorables à l’irradiation. Désinsectisation Les pertes occasionnées par de multiples espèces dont les charançons (graines) les pyrales (farine) les tei. gnes (riz cacao) sont considérables on peut soit stériliser ces parasites avec des doses faibles (0,2 kGy) soit appliquer des doses léthales <1kGy Au port d’Odessa une application à très grande échelle a lieu (300 Gy pour traiter 400000 Tonnes de grains d’importation) Prolongation de la comestibilité des produits frais Des doses <3kGy permettent d’allonger la période de consommation de certains fruits et légumes frais en réduisant les populations parasitaires et en retardant la maturation. Des résultats intéressants ont été obtenus avec les fraises les champignons les mangues Autres procédés Comme nous l’avons indiqué différentes voies sont possibles selon l’objectif poursuivi En France par exemple une société industrielle (société Protéines industrielles) exploite depuis 20 ans un accélérateur d’électrons pour irradier à 3kGy 50 tonnes par jour de viandes de volailles dans le but d’éliminer les salmonelles. Le procédé s’applique à d’autres produits comme les crustacés surgelés. On peut aussi avec es doses<10 kGy réduire sensiblement la charge microbienne. Il s’agit en somme d’une sorte de pasteurisation à froid ainsi applicable aux légumes déshydratés, fruits secs, épices, condiments, aromates, thé etc Autres applications des rayonnements ionisants On peut stériliser certaines fournitures médicales en particulier au travers d’éventuels emballages ce qui donne à cette méthode un intérêt évident. Je ne développe pas ici. Radiohygiénisation et contexte écologique L’irradiation constitue un moyen particulièrement approprié pour détruire les micro-organismes présents dans les boues résiduelles des stations dépuration d’eaux usées Le traitement des déchets en général Pose de nombreux problèmes. La possibilité d’agir en quelque sorte à distance avec les rayonnements est prometteuse.