Продукты под защитой

ТЕХНОЛОГИИ / #1–2_2020
Текст: Надежда КУДРИНА / Иллюстрация: Влад СУРОВЕГИН / Фото: Росатом

В ближайшем будущем в России может стать нормой промышленная обработка продуктов питания. АО «Русатом Хэлскеа» начало переговоры с регионами о строительстве центров облучения, параллельно по его заказу ведется серия экспериментальных исследований, которые позволят определить оптимальные условия радиационной обработки некоторых продуктов. Речь идет о методе, позволяющем защитить овощи, фрукты, мясо, зерно, специи и многое другое от порчи и увеличить срок их хранения.

Защитить от потерь
Технологии радиационной обработки используются в различных целях; с их помощью, например, можно модифицировать свой­ства полимерных материалов для улучшения эксплуатационных характеристик, стерилизовать целый ряд товаров, в частности, медицинские инструменты и изделия: шприцы, хирургические костюмы, салфетки, шовный материал и пр., фармацевтические препараты, гигиенические и косметические средства и многое другое. Таким образом производители добиваются полного обеззараживания продукции, которое в ряде случаев необходимо.

С помощью радиационных технологий можно повысить качество продуктов питания. Подвергая их воздействию нужных доз ионизирующего излучения, можно не только бороться с микроорганизмами, представляющими опасность для потребителя или повреждающими продукт, но и влиять на сроки хранения и скорость созревания сельхозпродукции.

Потери — огромная проблема для сельского хозяйства во всем мире. Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (ФАО) ежегодно публикует доклады о ситуации с продовольствием на планете. Из доклада за 2019 год следует, что годовые потери составляют 1,3 млрд тонн — примерно 30% всех производимых в мире продуктов не доходят до потребителя.

Потери происходят на разных этапах, которые продукт проходит от места выращивания до реализации. Самые проблемные этапы — это хранение и транспортировка: здесь происходит примерно 14% потерь. Наиболее уязвимы в этом плане корнеплоды, клубнеплоды и масличные культуры; например, потери картофеля, моркови, батата, свеклы, капусты, репы и других корнеплодов составляют 25%. Потери овощей и фруктов — 21% от общего количества. Таким образом, проблема сохранения качества и увеличения сроков ­хранения продовольствия стоит достаточно остро. Решить ее можно с помощью комплекса мер, включающего современные технологии сохранения продуктов. Одна из них — радиационная обработка.

Уже в первой трети XX века в разных странах было получено несколько патентов на обработку пищевой продукции. В США технологией обработки продуктов питания с помощью ионизирующего излучения активно занялись в 1950-х годах — главным образом пытаясь приспособить ее для нужд армии. Уже в 1955 году в американском журнале Nucleonics была описана опытная установка для обработки большого количества картофеля.

Тогда же исследования стартовали и в других странах, в том числе в СССР. Здесь в 1958 году впервые обработали картофель. В последующие 30 лет министерство здравоохранения СССР выдало разрешения на обработку еще 12 видов пищевой продукции, от кукурузы и сухофруктов до мясных полуфабрикатов и копченой рыбы.

Несмотря на большое количество научных исследований и практических разработок, в СССР технология осталась экспериментальной и не получила широкого промышленного применения. Однако процесс глобализации, распространившийся на рынок продовольствия, а также пересмотр требований к защите окружающей среды поставили перед производителями продуктов питания новые задачи. В ситуации, когда сельхозпродукция перемещается между странами и континентами, использование химических веществ для ее сохранения сокращается, а санитарно-­карантинные нормы ужесточаются, возникает запрос на способы безопасной и эффективной обработки продуктов. Этим условиям отвечают технологии, применяющие физические методы воздействия, в частности, радиационная обработка.
Темпы роста
В 2017 году глобальный рынок услуг по радиационной обработке пищевой продукции оценивался в $ 200 млн. По экспертным оценкам, уже к середине десятилетия объем рынка может вырасти примерно на 40%.

Высокие темпы роста эксперты объясняют потребительским спросом, возросшим с тех пор, как Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) одобрило радиационную обработку свежих фруктов и овощей. Рост рынка в Азии также связан с одобрением технологии правительственными учреждениями Индии и других стран.
Все решает доза
Для обеззараживания пищевая продукция обрабатывается в гамма-­установке или ускорителе заряженных частиц. Режим обработки зависит от цели. Это может быть микробиологическая безопасность — в таком случае уничтожаются патогенные микроорганизмы и насекомые, деятельность которых может снижать сроки хранения и потребительские качества продукта. При этом речь не идет о полной стерилизации. Продукт все равно будет нуждаться в оптимальных условиях хранения, но его сроки ­увеличатся.

С помощью радиационной обработки нельзя улучшить качество уже испорченной продукции. Однако обработка ионизирующим излучением может замедлить прорастание и созревание клубней и корнеплодов, например, картофеля или лука, что увеличит срок их хранения. Есть и такая задача, как стимулирование всхожести; для ее решения обработке подвергают некоторые виды посевного материала: семена, клубни, зерно и пр. Делается это для получения более богатого и качественного урожая.

От поставленной цели и вида продукта зависит подбор дозы. Например, для увеличения срока хранения рыбы максимальная доза составляет 3 кГр, а для снижения количества патогенных микроорганизмов — 5 кГр. Для улучшения всхожести применяются очень малые дозы в диапазоне 0,003−0,05 кГр, для задержки прорастания — 0,03−0,15 кГр, для увеличения срока хранения — 0,5−3,0 кГр, для подавления развития патогенов — 1,0−7,0 кГр, в некоторых случаях — до 10. Также для определения режима обработки важны чувствительность к ней конкретных микроорганизмов, вид упаковки продукта, его температура и другие критерии.

Еще одно условие содержится в техническом регламенте Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции»: доза должна быть подобрана таким образом, чтобы по показателям пищевой ценности и безопасности обработанный продукт полностью отвечал всем санитарно-­гигиеническим требованиям, предъявляемым к необработанной продукции.
Стандарты радиационной обработки
«Кодекс Алиментариус» — это продовольственный кодекс, который с 1963 года утверждает соответствующая комиссия ФАО/ООН, состоящая из 188 участников. Свод включает документы, распространяющиеся на все категории продуктов и касающиеся всех аспектов, связанных с их производством: гигиенических требований, использования добавок, применения пестицидов и других препаратов, маркировки, сертификации и пр.

В числе прочего он включает стандарты радиационной обработки продуктов. Все изложенное в «Кодексе Алиментариус», однако, носит добровольный характер — обязательными стандарты становятся лишь после закрепления государственным законодательством.
Горбуша с добавкой
Радиационному воздействию можно подвергать довольно широкий ассортимент пищевой продукции. Однако его не применяют для молочных продуктов и некоторых фруктов. Сейчас в мире ионизирующим излучением обрабатывают около сотни видов продуктов, от привычных всем лука, грибов и клубники до экзотических фруктов, лягушачьих лапок и некоторых сортов вина. Что именно обрабатывать, каждая страна решает самостоятельно, в отношении каждого продукта предварительно отрабатывается технологический режим.

Экспериментальные работы, которые сегодня ведутся по заказу РХК, касаются наиболее распространенных продуктов. Определяются оптимальные условия радиационной обработки, например, картофеля, чеснока и лука, которая замедлит их прорастание, и дозы, которые помогут эффективно бороться с насекомыми, повреждающими зерно, муку, сухофрукты и орехи.

Крупнейший сегмент на рынке — обработка специй и сухих трав. Технология широко применяется в странах, являющихся их основными производителями: Индии, Китае, Малайзии, Филиппинах и др. Примерно треть всех специй и приправ, используемых в США, была подвергнута радиационной обработке. Специи невозможно обработать альтернативными способами — паром, газом или химическими веществами. Но при этом обработка необходима, потому что специи, а также орехи и сухофрукты часто поражаются насекомыми-­вредителями.

«Цикл жизни вредителя состоит в том, чтобы забраться внутрь плода или семени, переждать там до следующего года, питаясь им, потом выйти и продолжить развитие, — объясняет доктор биологических наук, профессор Владимир Чуб, директор Ботанического сада МГУ. — Некоторые насекомые, поселившись в одном семени, съедают все вокруг. Получается, что вы храните специю, а внутри нее развиваются вредители, которые могут уничтожить всю партию. Так же и с пряными травами: на сухих листьях могут остаться незаметные глазу яйца вредителей, в какой-то момент из них выйдут личинки и съедят траву. Специи и пряности — дорогой товар, поэтому экономические потери могут быть большими. Выявить насекомых сложно, прогревать или обрабатывать паром такие продукты нельзя, так как теряются душистые вещества, поэтому специи облучают».

Проблема насекомых, в том числе карантинных, распространение которых между государствами и даже на территории одного не допускается санитарными службами, остро стоит и в отношении зерна. В последние годы Российская Федерация вернулась к активному экспорту зерновых. Естественно, вопрос защиты этого вида продукции от вредителей стал актуальным. Обеспечить высокое качество зерна можно с помощью установок для радиационной обработки продукции, сооружаемых прямо в крупнейших зерновых терминалах. В СССР такой опыт был: в 1980 году на Одесском портовом элеваторе была смонтирована и запущена первая промышленная установка для радиационной дезинсекции зерна, разработанная Институтом ядерной физики СО АН РАН и ВНИИ зерна и продуктов его переработки (ВНИИЗ).

Обработку ионизирующим излучением можно применять и для обеззараживания мяса, рыбы, морепродуктов. Например, в случае с мясом опасность представляют трихинеллы — паразиты, вызывающие заболевание, которое поражает самые разные органы и системы человека и может закончиться его смертью. Наибольшему риску заражения подвержено мясо диких животных, однако причиной трихинеллеза могут стать и привычные потребителю мясные продукты, особенно свинина и сало с прожилками. В бытовых условиях обезопасить такое мясо можно лишь длительной, не менее пяти часов, варкой или автоклавированием. Того же эффекта, но намного быстрее и с сохранением всех качеств свежего мяса, позволяет добиться воздействие ионизирующим излучением.

Проблема паразитарных заболеваний остро стоит и в странах, где едят много рыбы и морепродуктов и откуда их активно экспортируют. Например, кальмары, ракообразные и рыба часто становятся промежуточными «хозяевами» паразита, вызывающего анизакидоз. Источником заражения может стать любая рыба, в том числе самая востребованная: треска, сельдь, скумбрия, сардина, горбуша, навага, корюшка и пр. Заражение происходит при употреблении сырых, маринованных, не прошедших термической обработки рыбы и морепродуктов. Радиационная обработка позволяет добиться того же эффекта, что и приготовление при температуре выше 600С, но продукт при этом остается свежим.

Еще в 1980-х годах разрешение на радиационную обработку замороженных креветок, согласно бюллетеню МАГАТЭ, имели Нидерланды и Бангладеш; Чили имела право таким же образом обрабатывать свежие и замороженные рыбу и рыбные продукты. В 1985 году на Кубе и в 1988-м — в Португалии были запущены установки для обработки рыбы, созданные во Всесоюзном научно-­исследовательском институте радиационной техники (ВНИИРТ, сейчас — ­НИИТФА). Сегодня ряд стран Юго-­Восточной Азии подвергают радиационному воздействию как рыбу, так и многие виды морепродуктов — от креветок до устриц — для внутреннего употребления и экспорта.
Проект «Ставрида»
В 1969 году во ВНИИРТе была создана гамма-­установка для обработки свежей рыбы и морепродуктов в условиях лова. Проект получил название «Ставрида». После успешных береговых испытаний в декабре того же года установка была смонтирована на научно-­промысловом судне «Академик Книпович». С января по июль 1970 года, пока траулер находился в плавании, на нем проводились технические испытания установки и отработка техники радиационного консервирования рыбы — в частности, поиск оптимальной дозы облучения.

Испытания показали, что «Ставрида» может работать в любом месте Мирового океана, независимо от климатических и других условий. Несмотря на успешные результаты, проект не получил развития, однако стал ярким примером того, насколько далеко продвинулись советские ученые в использовании радиационных технологий для сохранения качества продуктов питания.
Физика против химии
Объединенный комитет экспертов ФАО, МАГАТЭ и ВОЗ в 1981 году официально признал воздействие на пищевые продукты дозами ниже 10 кГр безопасным для человека. В результате такой обработки продукт не меняется, не приобретает негативных свой­ств и не становится радиоактивным. Это было подтверждено в 2011 году ESFA — Европейским агентством по безопасности продуктов питания.

«Не надо путать радиацию с радиоактивностью. Радиоактивные элементы, излучающие радиацию неконтролируемо и непрерывно, чрезвычайно опасны… Ускорители, созданные в нашем институте, дают радиацию только в нужном месте и в нужный момент; в нерабочем состоянии они так же безопасны, как выключенные рентгеновский аппарат или трансформаторная будка», — рассказал академик Герш Будкер, основатель и первый директор Института ядерной физики СО АН СССР, в статье «Купите ускоритель!», опубликованной в журнале «Огонек» еще в 1969 году. Там же он привел остроумный пример: «Что касается самих обработанных материалов, включая продукты питания, то они не содержат никакой наведенной радиоактивности, пользоваться ими так же безопасно, как держать в руках рентгеновский снимок ваших легких или желудка…»

Облученная пищевая продукция лишена недостатков, появление которых возможно после других видов обработки. Например, для консервирования некоторых продуктов — очищенного картофеля, соков, пюре и других полуфабрикатов — может применяться метод сульфитации, то есть обработка сернистой ­кислотой. Она защищает продукты от порчи, увеличивает срок их хранения, в случае с картофелем препятствует потемнению. Однако клубни после этого нужно вымачивать и промывать из-за токсичности применяемого раствора. Прошедшие сульфитацию продукты по санитарным нормам не разрешается использовать для детского питания.

Для защиты сельхозпродукции на разных этапах применяются химические вещества, например фунгициды. Некоторые из них токсичны, что создает проблемы для окружающей среды и может быть небезопасным для потребителя, если в продукте присутствуют остаточные дозы фунгицидов. Радиационная обработка позволяет использовать меньше консервантов для увеличения срока годности продуктов.

Сотрудник объединенного отдела ФАО/МАГАТЭ по ядерным методам в продовольственной и сельскохозяйственной областях Гай Халльман, анонсируя в 2017 году выход Международной базы данных по устойчивости продукции к обработке, указывал на такое преимущество облучения перед другими методами обработки: «Каждый традиционный метод предназначен только для определенных видов продукции. Например, фумигация метилбромидом эффективна для цитрусовых, винограда и срезанных цветов, но не подходит для большинства тропических фруктов. При этом фрукты и овощи лучше переносят облучение, чем любые другие виды коммерческой фитосанитарной обработки. Это эффективный и безопасный метод».

Упомянутая Г. Халльманом фумигация (окуривание газом) — один из наиболее распространенных сегодня способов промышленной обработки сельхозпродукции. Однако, по словам Айрата Ахметшина, директора проектного офиса «МЦО» АО РХК, многие страны постепенно отказываются от него в пользу облучения: «Это связано, например, с повышенным вниманием к проблеме изменения климата; кроме того, газовый метод достаточно дорог. Преимущество ионизирующего излучения, используемого в линейных ускорителях, в том, что оборудование зависит только от электросетей, оно может работать 24/7 и не требует дополнительных затрат, как, например, в случае с гамма-­установками, где применяется кобальт, который впоследствии нужно утилизировать. Ускоритель нужно просто включить, когда требуется, и выключить, когда работа закончена».

Радиационная обработка не влияет на окружающую среду, ничего не привносит в продукт и, в отличие от термической обработки, не меняет его органолептические свой­ства: вкус, цвет, запах и текстуру. Это так называемый холодный процесс. Кроме того, он дает результат значительно быстрее, чем многие термические способы.

Специалисты отмечают и тот факт, что продукция подвергается обработке, будучи упакованной и помещенной в тару для транспортировки. Таким образом, она защищена от вторичного заражения, которое может происходить в процессе упаковывания. Это актуально для мясных и рыбных продуктов. После радиационной обработки некоторые виды продукции, зависимой от температурного режима (например, мясо птицы), какое-то время могут храниться при комнатной температуре, что упрощает их транспортировку.
Комментарий эксперта

Евгений Пакерманов
президент АО «Русатом Оверсиз»
— С учетом ужесточения мер санитарно-­карантинного контроля во многих странах и вытеснения с рынка традиционных способов обработки сельскохозяйственных продуктов с помощью пестицидов, очевидно, что спрос на технологию радиационной обработки будет расти. Сегодня это один из наиболее экономически целесообразных методов, который позволяет обойтись без использования химических фумигантов. Многие страны, особенно с развитым агропромышленным комплексом, используют эту технологию как для нужд внутреннего рынка, так и для экспорта.

Кроме того, радиационная обработка используется для стерилизации средств индивидуальной защиты и медицинских изделий, убивая всевозможные бактерии и вирусы. Эту технологию применяют и в Многоцелевом центре облучения (МЦО) Центра ядерных наук и технологий (ЦЯНТ). Это инновационный продукт госкорпорации «Росатом», который позволяет использовать радиационные технологии на благо разных отраслей, в том числе сельского хозяйства и медицины. В центре также предусмотрены лаборатории радиобиологии и радиоэкологии, которые обеспечивают идеальный симбиоз с МЦО.

Лаборатории позволяют отработать данную технологию и изучить воздействие ионизирующего излучения на продукцию, в то время как МЦО позволяет применять ее в промышленном масштабе. Сегодня первый референтный проект сооружения подобного центра реализуется в Боливии.
Радиофобия как препятствие
При очевидных преимуществах и большом объеме накопленных наблюдений технология радиационной обработки продуктов до сих пор не применяется повсеместно. Из 69 стран, у которых есть соответствующее разрешение, по данным МАГАТЭ, только 40 используют его на постоянной основе. При этом потери продовольствия стабильно не снижаются.

Специалисты отмечают несколько возможных причин ограниченного применения радиационной обработки продуктов во всем мире, среди которых главная — настороженное отношение в обществе. Оно наблюдается даже в тех странах, где обработанные с помощью изотопов товары широко присутствуют на рынке. Например, в США подвергшийся такой обработке продукт не может считаться органическим. Это прямо указывает на отношение к теме отдельных групп потребителей.

Сложности с восприятием идеи радиационной обработки продуктов отмечались еще в середине 1980-х годов в бюллетене МАГАТЭ: «Наблюдаются значительная путаница и дезинформация об обработанных продуктах. Любое высказывание или заявление, содержащее слово „облученный“ или „облучение“, вызывает страх перед несуществующей опасностью. Это вводит в заблуждение и заставляет потребителя отказываться от продукта». В опубликованном в 1983 году отдельном совместном докладе специалистов ФАО и МАГАТЭ, посвященном изучению реакции рынка и принятию потребителями обработанных продуктов питания, было дано научное обоснование их безопасности (ОКЭОП 1980 г.) и сделан вывод о том, что указание на этикетке о соответствующей обработке не является обязательным.

В 2018 году Минсельхоз выступил за обязательную маркировку всех продуктов, подвергшихся радиационной обработке, на территории Российской Федерации. Таковые попадают на рынок из-за рубежа, на территории нашей страны пищевую продукцию с помощью радиационных технологий в промышленных масштабах пока не обрабатывают.

Совет по модернизации экономики и инновационному развитию при Президенте России еще в 2014 году согласовал план внедрения радиационной обработки сельхозсырья и готовой продукции в агропромышленное производство. Cегодня стоит вопрос урегулирования законодательно-­нормативной базы с учетом международных норм. Например, пока отсутствует система учета обработанной продукции, в том числе при экспорте и импорте. Требуется создание единой системы маркировки, а также системы, которая обеспечит доступ ко всей информации, касающейся обработанной продукции, для производителей и потребителей.

Информационная работа с потребителем, по мнению экспертов, — один из важнейших подготовительных этапов вывода на рынок продукции, прошедшей обработку с применением радиационных технологий. Радиофобия связана не только с негативными событиями прошлых лет, но и с недостатком информации о радиационных технологиях. Наталия Фельдман, координатор специальных проектов Информационного центра по атомной энергии во Владимире (всего у ИЦАЭ 19 центров в разных регионах), считает, что для просветительской работы с населением можно использовать разные площадки и форматы, в зависимости от возраста и интересов аудитории: «У ИЦАЭ много проектов, куда вопрос радиационной стерилизации хорошо интегрируется. В простой форме эту тему мы затрагиваем в интерактивной программе „Горизонты атома“, предназначенной для детей и подростков. Говорить об этом можно в научно-­популярных ток-шоу — например, в устном журнале „Язык Эйнштейна“, где обсуждаются научные новости, или на „Вечере научных страшилок“, где основная тема — развеивание страхов и развенчание мифов, в том числе связанных с радиацией. Мы проводим лекции экспертов в музеях и выставочных залах, куда охотно приходят люди старшего возраста, на местных радио- и телеканалах, где возможен формат прямых эфиров со звонками в студию. Росатом работает в самых разных направлениях, и это для нас большое подспорье: всегда есть примеры повседневного и безопасного использования радиационных технологий, понятные для любой аудитории, даже самой недоверчивой».

По расчетам Айрата Ахметшина, директора проектного офиса «МЦО» РХК, радиационная обработка продуктов питания в России может начаться в ближайшее время: «До конца года должны быть проработаны и внесены все изменения в регламент по обработке продукции, в том числе ЕАЭС, после чего начнется работа маркетологов по продвижению этой идеи. РХК успешно ведет переговоры с регионами о строительстве центров облучения, оснащенных линейными ускорителями, которые будут использоваться для обработки пищевой продукции. Средний цикл строительства, с учетом возведения помещений и производства необходимого оборудования, — 2,5−3 года».

В нашей стране есть все условия и компетенции для успешного применения технологий обработки продуктов питания, в том числе для экспорта: предприятия Росатома выпускают ускорители и радиационные установки, налажено производство радиоизотопов ⁶⁰Co и ¹³⁷Cs, ведется необходимая научная работа, есть запрос от сельхозпроизводителей. При условии активной, целенаправленной и скоординированной работы всех вовлеченных предприятий госкорпорации, Росатом может стать одним из мировых лидеров на рынке как оборудования, так и услуг по радиационной обработке продуктов питания, медицинской продукции и модификации свой­ств материалов.
Radura-logo
Международный символ, используемый для маркировки продуктов, прошедших радиационную обработку, был разработан в середине прошлого века и впервые использован в Вагенингене (Нидерланды), где появилась одна из первых экспериментальных установок для обработки пищевых продуктов. Листочки в центре обозначают сельскохозяйственную продукцию, а круг — упаковку, в которой она подвергается воздействию ионизирующего излучения.

В международной практике логотип появился с подачи Яна Лемхоста, президента компании Gammaster, крупнейшего мирового поставщика услуг по стерилизации и обеззараживанию различных товаров. С логотипом связан и термин «радуризация», который иногда используется как синоним слова «облучение».
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ #1–2_2020