Introduction
Les radiations ionisantes, ou rayonnements ionisants, correspondent à des rayonnements électromagnétiques ou particulaires possédant une énergie associée supérieure à 10 eV (électron-Volt). En-dessous de cette valeur en énergie, les radiations sont dites « non ionisantes » et on y classe notamment les rayonnements, infrarouge, ultra-violets ou encore les champs électromagnétiques de très basse fréquence (micro-onde).
Grâce à l’énergie qui leur est associée, les radiations ionisantes sont capables de déplacer les électrons des atomes et molécules et de les convertir en ions, d’où le terme de « radiations ionisantes ». Le terme « rayonnements ionisants » est aussi utilisé pour désigner ce type de traitement.
Les radiations ionisantes sont appliquées aux aliments dont le but d’améliorer leur conservabilité. Les aliments ayant subi un traitement aux radiations ionisantes sont dites « irradiés ». Ils ne sont nullement « radioactifs ».
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Types de rayonnements ionisants
L’irradiation des denrées alimentaires peut être réalisée par trois types de rayonnements ionisants :
- Rayons X : Les rayons X sont produits par des appareils fonctionnant à un niveau d’énergie égal ou inférieur à 5 MeV.
- Electrons accélérés : Les électrons accélérés sont obtenus par des systèmes fonctionnant à un niveau d’énergie égal ou inférieur à 10 MeV.
- Rayons γ : Les rayons γ sont obtenus par des isotopes radioactifs (radionucléides) ; il s’agit soit du cobalt 60, soit du césium 137.
Dose d’irradiation et débit de dose
Dose d’irradiation
La dose d’irradiation est la quantité d’énergie absorbée par l’aliment par quantité de masse. En unité S.I, la dose d’irradiation s’exprime en Gray (ou Gy) ; 1 Gy correspondant à l’absorption d’une quantité d’énergie d’un Joule par kg d’aliment. L’ancienne unité, le rad est encore couramment utilisé :
1 rad = 10-2 Gy
Un jargon interne à ce type de traitement classe l’irradiation en trois catégories, suivant la dose appliquée :
- La radappertisation (20 à 50 kGy) : Détruit la totalité des microorganismes. On parle aussi de « radiostérilisation ».
- La radicisation (10 kGy ou moins) : Détruit la totalité des germes pathogènes non sporulés. On parle aussi de « radiopasteurisation ».
- La radurisation (5 kGy ou moins) : Réduit la charge microbienne sans altérer le produit.
En 1980, le comité mixte F.A.O. (Food and Agriculture Organisation) / O.M.S. (Organisation Mondiale de la Santé) / A.I.E.A. (Agence Internationale de l’Energie Atomique) a reconnu, suite à de nombreuses études toxicologiques, l’innocuité de l’ionisation pour des doses inférieures à 10 kGy (10.000 Gy). Plus récemment, en 1997, ces mêmes organismes ont conclu qu’aucune dose maximale ne devait être retenue. Cependant, la norme générale Codex pour les denrées alimentaires irradiées (CODEX STAN 106-1983, REV. 1-2003) précise que la dose maximale absorbée pour une denrée alimentaire ne doit pas être supérieure à 10 kGy, sauf si cela est nécessaire pour obtenir un résultat technologique légitime.
Débit de dose
Le débit de dose est défini par la dose absorbée par l’aliment, par unité de temps d’exposition. Il s’agit donc de la puissance absorbée que l’on peut exprimer en kW par kg d’aliment ou en kGy par unité de temps.
La dose d’irradiation et le débit de dose sont liés par la formule suivante :
D = D’.t
D : Dose d’irradiation
D’ : Débit de dose
t : Temps d’exposition de l’aliment à la source d’irradiation
Effet des radiations ionisantes sur la conservation des aliments
L’effet des radiations ionisantes sur les microorganismes est dû surtout à des modifications chimiques de l’ADN et l’ARN qui entraînent une inhibition de la croissance, voir la mort des cellules. En dehors de ces effets directs des radiations ionisantes, viennent s’ajouter les effets indirects liés à la présence des produits de radiolyse comme l’eau oxygénée.
La cinétique de destruction des microorganismes par les radiations ionisantes est directement liée à la dose appliquée suivant une loi exponentielle de type :
N = N0.10-(D/D10) = N0.10-[(D’.t)/D10]
N0 : Nombre initiale de microorganismes.
N : Nombre de microorganismes survivants après application de la dose d’irradiation D.
D’ : Débit de dose
t : Temps d’exposition de l’aliment à la source d’irradiation
D10 : Dose correspondant à la destruction de 90% des cellules de microorganismes.
Il est évident que pour une dose de radiations donnée, l’efficacité du traitement sera d’autant plus faible que le nombre de microorganismes présents initialement dans le produit sera élevé. Ce traitement ne remet donc nullement en question les mesures habituelles d’hygiène. De plus les radiations ionisantes, aux doses habituellement utilisées, ne permettent pas de détruire les toxines déjà produites par les microorganismes avant le traitement.
Le facteur D10 caractérise la radiorésistance des microorganismes, mais il est loin de constituer un facteur intrinsèque d’une espèce donnée, comme il est dans le cas des traitements thermiques. En effet, plusieurs études ont montré que, en plus de l’espèce, D10 dépend de plusieurs autres facteurs comme le débit de la dose, la nature des rayonnements ionisants utilisés et la température du traitement.
D’une manière générale, on peut dire que les espèces les plus radiorésistantes sont les bactéries sporulées, suivies des bactéries gram+, lesquelles sont résistantes que les gram-. Les moisissures se situent dans la zone des formes végétatives des bactéries. Quant aux levures, elles sont aussi résistantes que les bactéries les moins radiosensibles.
Les effets des radiations ionisantes ne se limitent pas aux microorganismes présents dans le produit : elles permettent également de désinsectiser les aliments (céréales, légumes secs p.ex.) et de retarder la maturation et/ou la germination des fruits et légumes frais en perturbant le mécanisme enzymatique endogène responsable de la maturation et/ou de la germination.
Différentes applications du traitement par rayonnements ionisants
Le traitement ionisant n’a pas pour objectif de remplacer tous les procédés de conservation actuellement employés. L’autorisation de l’application de ce traitement varie selon les pays. Le traitement des épices est de plus en plus répandu. En effet, ces denrées sont très fortement contaminées et il n’existe pas beaucoup d’autres possibilités pour les décontaminer (la fumigation à l’oxyde d’éthylène est maintenant interdite en raison de sa toxicité).
En Belgique, les produits qui peuvent être irradiés sont : pommes de terre, fraises, oignons, ail, échalote, paprikas, poivre, gomme arabique, épices et aromatisants, légumes, produits destinés à la préparation d’infusions, crevettes, cuisses de grenouille, viande de volaille congelée et machinalement désossée. L’étiquette d’un aliment irradié ou contenant des ingrédients irradiés doit faire mention du traitement.
En France, une quinzaine de denrées et ingrédients alimentaires peuvent être soumis à un traitement par irradiation : épices, herbes aromatiques séchées ou surgelées, oignons, ail, échalotes, légumes et fruits secs, corn flakes et muesli, viande de volaille, cuisses de grenouilles, crevettes, etc.
Au Canada, l’irradiation des aliments est reconnue depuis 1989 non plus comme un additif mais comme un procédé de traitement conformément à un règlement de la Loi sur les aliments et drogues. On en autorise l’utilisation aux fins suivantes : ralentir la germination des pommes de terre et des oignons, tuer les insectes qui infestent le blé et sa farine, ou réduire le nombre de microbes dans les épices et les assaisonnements déshydratés.
Effet indésirables de l’irradiation des aliments
L’irradiation est une technique de conservation autorisée pour certaines denrées alimentaires. Elle est efficace et permet de remplacer des conservateurs chimiques dangereux pour la santé. Cependant, son utilisation doit être optimisée de telles sortes à profiter pleinement de ses avantages sans que le consommateur soit victime de ses effets indésirables.
Parmi les effets indésirables de l’irradiation des aliments on peut citer :
- La destruction d’une grande partie des vitamines et des nutriments présents dans les aliments.
- L’irradiation bloque les processus de dégradation microbiens et enzymatiques des aliments : une denrée alimentaire comme une fraise ou une crevette, peut paraître plus fraîche qu’elle ne l’est en réalité (Cette denrée paraît fraîche mais elle ne l’est pas ; elle peut avoir perdu beaucoup de ses principes nutritionnels). Le consommateur peut ainsi être induit en erreur parce que l’aspect de la denrée ne correspond pas à l’aspect qu’aurait un fruit non traité ayant le même « âge ».
- L’irradiation des aliments conduit à la formation des radicaux libres, produits très réactifs, qui réagissent en formant des produits de radiolyse mal connues, provoquant parfois l’altération des caractéristiques organoleptiques de l’aliment. L’effet indésirable des produits de radiolyse sur la santé humaine n’est pas à écarter, quoiqu’elle ne soit pas encore prouvée.
- L’irradiation des aliments fait appel aux technologies de nucléaire ce qui pose toutes les questions environnementales relatives au recours à ces technologies.
Afin d’informer le consommateur sur les aliments irradiés, la norme Codex pour l’étiquetage des denrées alimentaires préemballées (CODEX STAN 1-1985), impose que l’étiquette de tout aliment qui a été traité par des rayonnements ionisants, ou contenant des ingrédients irradiés, doit porter une mention écrite à cet effet. L’emploi du symbole international d’irradiation des aliments, indiqué ci-après, est facultatif, mais lorsque celui-ci est utilisé, il doit figurer à proximité immédiate du nom de l’aliment.
