Instituto Peruano de Energía Nuclear “Aplicaciones de la Tecnología de Irradiación en la Agricultura, Alimentación y Agroexportación” Lic. Johnny Vargas Rodríguez jvargas@ipen.gob.pe

FAO: Seguridad Alimentaria La seguridad alimentaria existe cuando todas las personas tienen, en todo momento, acceso físico y económico a suficientes alimentos inocuos y nutritivos para satisfacer sus necesidades alimenticias y poder llevar así una vida activa y sana.

Introducciòn Además del problema de la conservación de los alimentos Las enfermedades de transmisión alimentaria (ETAs) constituyen una de las amenazas más extendidas para la salud del hombre y una causa importante del descenso de la productividad.

Introducción El Perú es uno de los países con mayor diversidad biológica y de ecosistemas, tiene innumerables especies nativas de calidad por ejemplo en la Sierra : Quinua, kiwicha, maca, mashua, yacón, papa, maíz, lúcuma, achiote, tarwi, cúrcuma, cochinilla (carmín), tara, tuna, sauco, granada, tumbo, palta, olluco, camote, oca, etc, en la Selva aguaymanto, uña de gato, sangre de grado, sacha inchi, camu camu, cocona, etc.

Introducción También otros productos foráneos, que debido a las condiciones de suelo, clima y a la tecnificación ha logrado altos rendimientos y calidad sensorial, gozando de las preferencias en otras latitudes, tal es el caso de las espárragos, mangos, uvas, plátanos, alcachofas, etc.

Perú : Calidad de Alimentos Vs el Mundo Trigo Arroz Aceite de Oliva Naranja Ginseng Papa Maíz Perú Quinua Kiwicha Aceite de Sacha inchi Camu camu Maca Papas Nativas Maíz Gigante Cusco Maíz morado

Introducción Las aplicaciones de la energía nuclear, en la vida cotidiana son variadas, como en la generación de energía eléctrica, en la salud para el diagnóstico y la terapia, en la industria, hidrología y ambiente mediante los radiotrazadores, además de la gammagrafía para el control de calidad de gasoductos, oleoductos, etc. 7

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Aplicación de la Energía Nuclear en la Alimentación y Agricultura En la descontaminación microbiana, garantizando alimentos inocuos. En la inhibición del brotamiento de tubérculos y bulbos Retardo de la maduración y/o senescencia en frutas y hortalizas

Aplicación de la Energía Nuclear en la Alimentación y Agricultura Eliminación de hongos causantes de pudriciones post-cosecha Eliminación de parásitos patógenos Cisticerco Diphyllobothrium pacificum Anisakis sp Desinfestación de insectos en granos cereales, menestras, frutos secos, harinas

Técnica del insecto estéril (TIE) Para la erradicación de plagas Aplicación de la Energía Nuclear en la Alimentación y la Agricultura llalaAgricultura Como tratamiento cuarentenario para solucionar problemas fitosanitarios causadas por las plagas reemplazando fumigantes perjudiciales para la salud y el medioambiente Técnica del insecto estéril (TIE) Para la erradicación de plagas

Aplicación de la Energía Nuclear en la Alimentación y la Agricultura Inhibición de germinación en semillas nativas exportables, para evitar su reproducción en los países importadores protegiendo nuestros recursos genéticos biodiversos Mutación inducida por radiación gamma para la obtención de nuevas variedades mejoradas.

Mejora de propiedades tecnológicas Incremento de jugo de uvas y berries (bayas)

Erosión:Distribuición de 137Cs en suelo

Fósforo -32 Radiotrazador en Agricultura Para determinar la cantidad necesaria de fertilizantes

Determinación del contenido de agua La sonda de neutrones es un instrumento no destructivo utilizado para la determinación del contenido en agua del suelo. Las principales ventajas del método son: permitir la obtención de datos de humedad del suelo en el mismo punto a lo largo el tiempo, presentando además la posibilidad de alta periodicidad de medición, así como de lecturas continuas en el campo

Aplicación de la Tecnología de Irradiación en Material Médico Farmacéutico, Cosméticos y Tejidos Biológicos Mediante la Tecnología de Irradiación para la esterilización de diversos materiales para la salud y cosmética

Tecnología de Irradiación en otros materiales

Tipos de Radiaciones

Tipos de Radiaciones

ENERGIA 0.1 MeV 10.0 MeV - ACELERADORES DE ELECTRONES TIPOS - MAQUINAS DE RAYOS X - IRRADIADORES DE RADIOISOTOPOS () - COBALTO 60 (1,17 y 1,33 MeV) FUENTES Vida media 5,27 a - CESIO 137 (0,66 MeV) Vida media 30 a

Rayos Cósmicos: 0,001- 0,000001 nm Rayos Gamma: 0,1-0,001 nm Rayos X :10 – 0,1 nm Ultravioleta:10 –380 nm Visible: 380 - 780 nm Infrarojo:780 – 300 000 nm Microonda: 300 000 – 1 000 000 000 nm Ondas de Radio: 1 000 000 000 – 1 000 000 000 000 nm

Rayos X :en Hospitales, Clínicas dentales, Aeropuertos Radiación Ultravioleta: para esterilizar aire, superficies en hospitales y laboratorios además de superficies en alimentos. Descontaminación del agua. Formación de Vitamina “D”, Rayos infrarrojos: Acción calorífica, origina dilatación de vasos sanguíneos, mayor irrigación, terapia lumbago, distensión y articulaciones. Microondas. Ondas de telecomunicaciones

Gammacell 220

LA IRRADIACION ES UN TRASPASO DE ENERGIA Radiación Gamma PRINCIPIO DEL PROCESO PRODUCTO FUENTE RADIACION IONIZANTE EMISION ABSORCION LA IRRADIACION ES UN TRASPASO DE ENERGIA

Dosimetría DOSIMETRÍA Sistema utilizado para determinar la dosis absorbida, consta de dosímetros o instrumentos de medición. La unidad de dosis absorbida es el Gray 1 Gray = 1 Joule/Kg. de Materia

CONCEPTO La irradiación de alimentos es un método físico de conservación, comparable a otros que utilizan el calor o el frío. Consiste en exponer el producto a la acción de las radiaciones ionizantes durante un cierto tiempo.

Características o Ventajas de la Radiación Gamma Es un proceso físico Alta penetrabilidad No tiene efecto residual Es un proceso en frío

Introducciòn Además del problema de la conservación de los alimentos Las enfermedades de transmisión alimentaria (ETAs) constituyen una de las amenazas más extendidas para la salud del hombre y una causa importante del descenso de la productividad Otros problemas en la producción de alimentos son la escasez del agua, cambio climático, erosión de suelos, etc.

LA IRRADIACION ES UN TRASPASO DE ENERGIA Radiación Gamma PRINCIPIO DEL PROCESO PRODUCTO FUENTE RADIACION IONIZANTE EMISION ABSORCION LA IRRADIACION ES UN TRASPASO DE ENERGIA

Cilindro de Irradiaciòn

NASA: Alimentos Irradiados

CONSERVACION DE ALIMENTOS ENCURTIDO CONGELADO AZUCARADO ADITIVOS QUÍMICOS ENVASADO SECADO SALADO AHUMADO ALMACENAJE EN FRIO Y SECO FERMENTADO IRRADIACIÓN RÁPIDO SENCILLO CONTINUO EFICAZ ECONÓMICO NO DEJA RESIDUOS PENETRANTE PROCESO FISICO EN FRÍO METODO

Radiación Gamma Proceso Físico en Frío de Alta Penetrabilidad x Reduce Población Microbiana y Hongos Elimina Microbios y Parásitos Patógenos Elimina Insecto Inhibe Germinación Retarda Maduración

Irradiación de Alimentos Más de 50 años de estudios Viabilidad técnica y económica Garantía de inocuidad de los alimentos Mejora la conservación, la calidad higiénica sanitaria de los alimentos, almacenamiento y distribución de los alimentos. Reemplaza conservantes y fumigantes químicos Permite llegar a mercados exigentes y lejanos. El OMS, la FAO, el OIEA recomiendan que los alimentos deben ser tratados por medios físicos como el calor, congelación, refrigeración e irradiación.

Legislación Internacional El Comité Mixto FAO/OIEA/OMS de Expertos sobre la comestibilidad de los Alimentos Irradiados 1980 : La irradiación de cualquier alimento con una dosis promedio de hasta 10 kGy no presenta riesgos toxicológicos, no introduce problemas especiales desde el punto de vista nutricional y microbiológico. El Grupo de estudio FAO/OIEA/OMS sobre irradiación de Altas Dosis (1999) :Alimentos tratados con dosis superiores a 10 kGy pueden considerarse seguros y nutricionalmente adecuado, cuando se producen bajo condiciones de BPM. NIMF Nº 18: Directrices para utilizar la irradiación como medida fitosanitaria. FAO, Roma.

Legislación Nacional DECRETO SUPREMO N° 009-89-EM/IPEN NTP 209.500:2001: IRRADIACIÓN DE ALIMENTOS–REQUISITOS, NTP 209.501:2001: ALIMENTOS IRRADIADOS –ETIQUETADO, NTP209.502:2005: CÓDIGO DE PRÁCTICAS PARA EL TRATAMIENTO DE LOS ALIMENTOS POR IRRADIACIÓN. NTP 209.503:2005: CODIGO DE BUENAS PRACTICAS DE IRRADIACION PARA LA DESINFESTACION DE INSECTOS DE GRANOS DE CEREALES NTP 209.504:2006: CÓDIGO DE BUENAS PRÁCTICAS DE IRRADIACIÓN PARA EL CONTROL DE PATÓGENOS Y OTRA MICROFLORA EN ESPECIAS, HIERBAS Y OTROS SAZONADORES VEGETALES. NTP 209.505:2006: CÓDIGO DE BUENAS PRÁCTICAS DE IRRADIACIÓN PARA LA DESINFESTACIÓN DE INSECTOS DE FRUTAS FRESCAS NTP 209.506:2007: CÓDIGO DE BUENAS PRÁCTICAS DE IRRADIACIÓN PARA LA INHIBICIÓN DEL REBROTE DE BULBOS Y TUBÉRCULOS. NTP 209.507:2007: CÓDIGO DE BUENAS PRÁCTICAS DE IRRADIACIÓN PARA PROLONGAR LA VIDA ÚTIL DE PLÁTANOS, MANGOS Y PAPAYAS. NTP 209.508:2008: CÓDIGO DE BUENAS PRÁCTICAS DE IRRADIACIÓN PARA EL CONTROL DE PATÓGENOS Y/O PROLONGAR LA VIDA ÚTIL DE CARNES DE AVES Y CARNES EMPACADAS.

Organizations That Support Food Irradiation American Dietetic Association American Council on Science and Health American Medical Association American Veterinary Medical Association Council for Agricultural Science and Technology Food and Drug Administration U.S. Dept of Agriculture Health Physics Society International Atomic Energy Agency International Food Information Council (IFIC) Scientific Committee of the European Union United Nations Food and Agriculture (FAO) World Health Organization (WHO) National Food Processors Association New England Journal of Medicine UK Institute of Food Science & Technology Institute of Food Technologists American Farm Bureau Federation National Fisheries Institute American Feed Industry Association American Meat Institute National Meat Association Animal Health Institute National Pork Producers Council Apple Processors Association National Turkey Federation Chocolate Manufacturers Association Northwest Horticulture Association Florida Fruit and Vegetable Association Produce Marketing Association Food Distributors International U.S. Chamber of Commerce United Egg Producers Millers' National Federation United Egg Association National Cattlemen's Beef Association United Fresh Fruit & Vegetable Association National Confectioners' Association Western Growers Association Grocery Manufacturers of American

Diferentes Dosis en la Irradiación de Alimentos A. NIVELES BAJOS DE DOSIS 0.01 - 1.0 kGy Inhibición de brotes (bulbos y tubérculos) 0.02 - 0 .15 kGy - Retardamiento de maduración y/o senescencia (frutas y hortalizas) 0.1 - 1.0 kGy B. NIVELES MEDIOS DE DOSIS 0.1 - 10 kGy - Reducción de la población microbiana (carnes rojas, pescado, frutas, vegetales deshidratados, especias) 0.4 -10 kGy - Eliminación de parásitos y microorganismos patógenos 0.1 - 1.0 kGy (carnes - cisticerco) 2.0 - 8.0 kGy (carnes, vegetales desh.- m.o. patógenos) Desinfestación de Insectos (Cereales menestras, frutos secos) Tratamiento cuarentenario (Frutas y hortalizas) 0.1 - 1.0 kGy C. NIVELES ALTOS DE DOSIS 10.0 - 50.0 kGy - Esterilización (alimentos diversos) 25 kGy

Inhibición de la Germinación Permite conservar hasta 10 meses de almacenamiento al ambiente TUBÉRCULOS: Papa Olluco BULBOS: Ajo Cebolla

Planta de Hokaiddo - Japón

Efecto de la Irradiación en Frutas y Hortalizas Retardo de la maduración Mango, Plátano, Mandarina, tomates, etc. Descontaminación de hongos (Podredumbre) Fresas, higos, tomate, cítricos Eliminación de Insectos(Trat.Cuarentenario) Mango (Ceratitis capitata) Espárragos (Copitarsia sp)

Efecto de la Radiación Gamma en Frutas y Hortalizas Retardo de la maduración en mangos Investigaciones realizadas en el IPEN en mangos Haden irradiados (0,75 kGy) y almacenados en refrigeración (temperatura: 10° C y 85-90 % de humedad relativa), lograron extender su conservación hasta 42 días, comparados con los mangos no irradiados del control, que solo se conservaron por 24 días, bajo las mismas condiciones de almacenaje.  

Efecto de la Radiación Gamma en Frutas y Hortalizas Prolongación de la senescencia en espárragos En otros experimentos ejecutados en el IPEN, dosis de Radiación gamma a 1,0 kGy logró extender considerablemente por un periodo de 20 días, espárragos verdes manteniendo su calidad a una temperatura de 1-2°C (90-95% de H.R.), el control pudo conservarse 10 días.

Efecto de la Radiación Gamma en Frutas y Hortalizas Eliminación de hongos causantes de las pudriciones post-cosecha en fresas. Experiencias realizadas en el IPEN, demuestran que a dosis de 2 kGy extienden la vida media de Fresas almacenadas a 10°C por 23 días, comparado con las Fresas no tratadas (Control) que logran conservarse solo por 7 días.

Descontaminación de Bacterias y Hongos por Radiación Gamma en Fresa y Tomate

Reducción de la Población Microbiana EFECTO REDUCCIÓN DE LA POBLACIÓN MICROBIANA RESULTADOS MENOR CONTAMINACIÓN DE LOS ALIMENTOS MAYOR PERIODO DE CONSERVACIÓN DE LOS ALIMENTOS PREVENCIÓN DE INTOXICACIONES ALIMENTARIAS

Alimentos que se Irradian Alimentos deshidratados: Harinas de maca, yacón plátano, lúcuma, espárrago Plantas medicinales :uña de gato, pasuchaca, muña, sangre de grado, sen, diente de león Especias : Pimienta, comino, orégano, palillo Hierbas aromáticas : Manzanilla, anís, hierba luisa Carnes, productos congelados : Camarones, langostinos, téntaculos de pulpo, hueveras de lisa Colorantes naturales : Carmín, cúrcuma, bixina, azafrán

Agresiva cepa O104:H4 de la bacteria Escherichia coli enterohemorrágica (EHEC). En sólo cinco décadas, Alemania consiguió resurgir de los escombros de la Segunda Guerra Mundial para convertirse en la locomotora económica de Europa, su potencia más industrializada y uno de los mayores símbolos de progreso por antonomasia a escala mundial. Sin embargo, en apenas un mes, un diminuto microorganismo, la Escherichia coli enterohemorrágica (EHEC), ha acabado con 34 vidas en Alemania y otra en Suecia y ha infectado a tres millares de personas ante la mirada impotente de autoridades y científicos, dañando seriamente el icono de perfección atesorado y exportado durante décadas por Alemania, la primera potencia de la Unión Europea.

Panel de pacientes inmunocomprometidos

Seguridad Alimentaria Actualmente el mundo globalizado exige calidad e inocuidad en los alimentos, algo difícil de conseguir en algunos procesos de la industria alimentaria. La calidad de las productos peruanos puede verse afectada por el medio ambiente, cultivo, métodos de recolección o cosecha, transporte y prácticas de almacenamiento, comprometiendo la inocuidad y la calidad de los productos agro exportables.

Alimentos Contaminados Muchos productos deshidratados en el Perú están contaminados no cumpliendo con las especificaciones microbiológicas exigidas por los países importadores, esto es debido a que no se siguen unas buenas prácticas agrícolas y de recolección (BPAR) y durante su proceso, no se cumple con las buenas prácticas de manufactura (BPM) o plan HACCP (ISO 22000).

Alimentos Contaminados Por ejemplo se ha encontrado en productos procesados deshidratados poblaciones microbianas de aerobios mesófilos en el orden de 108 UFC/g, siendo las especificaciones más exigentes entre 103 y 102 UFC/g, los productos vienen del campo, por lo que la contaminación se produce durante el cultivo, la cosecha, y el procesamiento.

Alimentos Contaminados El secado disminuye la contaminación de microorganismos, las operaciones posteriores de molido, mezcla envasado, almacenamiento, tipo de producto y la humedad, aumentan nuevamente la población de microorganismos.

Análisis microbiológico en páprika molida

Análisis físico – químico en páprika molida

Análisis sensorial en páprika molida

Análisis Microbiológico

Lúcuma (Pouteria lucuma) 79

Aplicación de la Energía Nuclear en la Alimentación y Agricultura 80

Huevera congelada Anchoas

Eliminación de Parásitos Patógenos

Eliminación de Parásitos Patógenos EFECTO PREVENCIÓN DEL CRECIMIENTO Y REPRODUCCIÓN DE LOS PARÁSITOS TRANSMITIDOS POR LOS ALIMENTOS RESULTADOS PREVENCIÓN DE ENFERMEDADES PARASITARIAS: CISTICERCOSIS DIPHYLLOBOTRIUM ANISAKIS TRIQUINOSIS

Inhibición de la Germinación en Semillas Nativas

Inhibición de la Germinación También utilizando la Energía Nuclear mediante la tecnología de irradiación se ha procesado semillas con la finalidad de inhibir su germinación y evitar su reproducción en los países importadores, tal es el caso de las semillas de sacha inchi (aceites omega–proteínas), molle (perfumería), semillas en mazorca del maíz gigante Blanco Urubamba (alimentación), semillas de boliche (higiene personal–detergente), huito (colorante), mucuna y huairuro (ornamentos). Dosis entre 0.5 y 2 kGy se requieren para inhibir la germinación.

Inhibición de la Germinación SEMILLAS : SACHA INCHI MOLLE MAÍZ GIGANTE TARA BOLICHE HUITO MUCUNA HUAIRURO

Mutación Inducida Radiación Gamma

Mutación Inducida por Radiación Gamma Según Slavko Borojevic (1984) la aparición de mutaciones espontáneas son ínfimas alrededor de 1 en un millón, sin embargo con la mutaciones inducidas puede incrementarse hasta 1 en 100. La tecnología de irradiación, a través de la mutación inducida por radiación ha logrado obtener variedades mejoradas en cebada y kiwicha, obtenido por el Programa de Cereales de la Universidad Nacional Agraria, actualmente se esta aplicando la irradiación para obtener variedades mejoradas en quinua, kiwicha y arroz, se ha tenido avances exitosos en algodón y flores, habiendo un potencial en Tarma, Huaraz y Majes por lo que la tecnología en este campo podría ser una alternativa para acrecentar la calidad de los productos agroexportables. Además se han realizado trabajos en otros productos como trigo, ajos, tarwi, fríjol, Dosis menores a 0.5 kGy son ideales para conseguir estos efectos.

Mutación Inducida por Radiación Gamma MUTACION CEREALES:Quinua Cebada, trigo, kiwicha, arroz. LEGUMINOSAS Tarwi, frijol Ajos Algodón Flores RESULTADOS Rendimiento Resistencia a enf. y plagas Precocidad Resistencia a heladas Salinidad Finura Color, etc

Introducción Exitosa de una Nueva Variedad En el libro Crop Variety Improvement and Its Effect on Productivity del 2003, el porcentaje de arrozales dedicados a variedades producidas con ayuda de la irradiación en 1998 fue de al menos 28% en Tailandia, 19% en Lao y 14% en Vietnam. En el Japón, los investigadores estiman que las variedades vegetales producidas mediante mutaciones inducidas por radiaciones tienen una participación en el mercado de 804 millones de dólares según se informó en la edición de Octubre del 2002 del Journal of Nuclear Science and Technology. En el Pakistán el 25% de la plantación de la zona algodonera está constituído por un cultivar de mutantes de alto rendimiento inducidos mediante el uso de rayos gamma. Se estima que ese cultivar ha aportado más de 3000 millones de dólares en producción algodonera.

Conclusiones Queremos que el Perú exporte alimentos de calidad, no solo debido a la calidad intrínseca del producto debido por su sabor , color, tamaño, nutrientes, antioxidantes, etc. Sino que permita superar las barreras sanitarias de higiene, contra la población microbiana, hongos, microorganismos patógenos, parásitos patógenos.

Conclusiones Que permitan superar las barreras fitosanitarias de plagas de insectos dípteros, lepidópteros, coleópteros, etc, como tratamiento cuarentenario demostrando su eficacia, además de reemplazar fumigantes químicos perjudiciales para la salud y el a sus productos de nutrientes y antioxidantes

La 1ª Aplicación de la Energía Nuclear Destructora Devastadora - Tanta Energía mal Utilizada

No a la Energía poderosa para la destrucción Si a la Energía poderosa bondadosa para la Vida

Instituto Peruano de Energía Nuclear Gracias !!!! jvargas@ipen.gob.pe www.ipen.gob.pe Telf. 4885050 - 223