Promieniowaniem jonizującym nazywamy promieniowanie wszelkiego typu, mogące wywołać jonizację, czyli oderwanie co najmniej jednego elektronu w atomie. Promieniowaniem jonizującym może być promieniowanie rentgenowskie, gamma, jak i wszelkie promieniowanie zawierające cząsteczki jonizujące bezpośrednio oraz pośrednio. Do promieniowania jonizującego bezpośrednio zalicza się cząstki naładowane, Np. elektron, proton, które posiadają tyle energii, aby spowodować jonizację atomu w trakcie zderzenia. Za promieniowania jonizujące pośrednio uważa się cząstki nieposiadające ładunku elektrycznego np. neutron, foton; mogą one zainicjować w badanej próbce cząstki jonizujące, czy spowodować przemianę jądrową.

Średni roczny handel międzynarodowy żywnością napromieniowaną wynosi ok. 450 tys. ton, a w Polsce ok. 250 ton. Jest to głównie handel przyprawami. Ponad 20 państw wykorzystuje w przemyśle napromieniowanie żywności.

Kraje UE przyjęły dyrektywę, zgodnie z którą do 2005 r. zaprzestaną używania tlenku etylenu do wyjaławiania przypraw z powodu jego rakotwórczości.

Instytut Chemii i Techniki Jądrowej posiada Stacje Radiacyjnego Utrwalania Płodów Rolnych we Włochach pod Warszawą, wyposażoną w dwa zestawy radiacyjne. Składają się na nie liniowe akceleratory elektronów "Pilot" i "Elektronika".

Akcelerator Pilot przyspiesza elektrony do energii 8-10 MeV (megaelektronowolt), mocy wiązki 1 kW. Urządzenie to zalicza się do akceleratorów niskiej mocy i wykorzystywane jest do testów napromieniowywania produktów w niedużej skali.

Akcelerator Elektronika charakteryzuje duża moc 10 MeV na jeden elektron i średnia moc wiązki ok. 10 kW. Energie te wystarczają do prowadzenia procesów w skali przemysłowej.

Promieniowanie jonizujące wykorzystuje się praktycznie w różnych krajach, głównie do konserwacji oraz higienizacji żywności. W 1976 r. Zespół Ekspertów ds. Napromieniowania Żywności (FAO) zalecił metodę jonizacyjnej obróbki żywności w stosowaniu do przetwarzaniu żywności. Natomiast od 1980 r. obowiązuje tzw. norma ogólna dla napromieniowanej żywności, czyli standard światowy w napromieniowaniu żywności.

Zgodnie z dyrektywą UE produkty sterylizowane radiacyjnie mają obowiązek być oznaczane.

Polska, tak jak wiele innych krajów, w związku ze znacznym stopniem zanieczyszczenia mikrobiologicznego, obróbce radiacyjnej głównie poddaje przyprawy, eksportowane na krajowy rynek z krajów orientalnych.

Na podstawie zamówienia przemysłu rolno-spożywczego w ośrodku pod Warszawą stosuje się promieniowanie elektronowe do wyjaławiania lubczyku, tymianku, kminku, cząbru, selera, papryki czerwonej i zielonej. Zapobiega to także kiełkowaniu i opóźnia starzenie grzybów.

W Danii, Finlandii i Norwegii napromieniowywanie stosuje się też do wyjaławiania ziół i suszonych owoców, w których często występują niepożądane drobnoustroje.

Kraje przodujące pod względem wykorzystania promieniowania w skali przemysłowej to Holandia, Belgia, Francja, Izrael, USA, Kanada, Japonia, ostatnio także Chiny. Promieniowanie jonizujące stosuje się tam także do konserwowania warzyw, owoców, dań mrożonych, przypraw oraz masy jajecznej.

Ogólnie rzecz biorąc promieniowaniu jonizującemu można poddawać ponad 40 produktów spożywczych i lista ta ciągle się powiększa. Zwiera ona miedzy innymi: drób, krewetki i niektóre "owoce morza", ryby, truskawki, owoce jagodowe, a także ziarno kakaowe, ryż i pszenica.

Nie wszystkie kraje zezwalają jednak na napromieniowanie wszystkich tych produktów. Najlepiej zbadane i budzące najmniej wątpliwości jest napromieniowanie ziół i przypraw.

Zagrożenie skutkami napromieniowania zależy od ilości dawki promieniowania pochłoniętej przez dany przedmiot. Miara dawki promieniowania pochłoniętej przez ciało jest energia zaabsorbowana w trakcie napromieniowania w stosunku do masy ciała, na które promieniowane działa. Podstawową jednostką dawki pochłoniętego promieniowana jest Grej [Gy], definiowany jako ilość promieniowania przekazująca jednemu kilogramowi materii energię 1 J, czyli 1 Gy=1J/1kg .

Przeprowadzone badania pokazały, że żywność konserwowana radiacyjnie nie staje się toksyczna ani radioaktywna. Jednak, tak jak inne procesy konserwujące, radiacja powoduje zmiany w składzie chemicznym żywności. Rodzaj oraz zasięg tych zmian zdeterminowany jest przez chemiczny skład produktu, dawkę promieniowania, temperaturę, jak i dostęp światła czy tlenu w trakcie działania promieni jonizujących. Najczęściej promieniowanie jonizujące powoduje powstawanie wolnych rodników oraz zmniejszanie się o 20-60% ilości witamin: A, B1,C i E. Należy jednak zauważyć, że z identycznymi procesami zachodzącymi w żywności mamy do czynienia w wyniku termicznej obróbki lub też długotrwałego przechowywania.

W zależności od produktów, jakie chcemy konserwować promieniowaniem jonizującym dawki tego promieniowania są różne i mogą być zebrane w tabeli:

Cel napromieniowania

Produkty: Przyprawy i zioła, preparaty białkowe i enzymatyczne, żelatyna, kazeina, glukoza, plazma krwi, guma arabska

Dawka (Gy)

Hamowanie kiełkowania

Ziemniaki, cebula, czosnek

0,05 - 0,15

Zwalcza dodatkowo szkodniki i pasożyty (dezynsekcja)

Ziarno zbożowe, warzywa strączkowe, suszone owoce

0,15 - 0,50

Opóźnienia procesy fizjologiczne (np. dojrzewania)

Świeże warzywa i owoce

0,50 - 1,0

Przedłuża maksymalny okresu przechowywania

Świeże ryby, truskawki, pieczarki, itd.

1,0 - 3,0

dezaktywuje mikroorganizmy patogenne oraz powodujące psucie się żywności

Świeże i mrożone produkty morskie, świeży lub mrożony drób, mięso, pasze dla drobiu, itd.

1,0 - 7,0

Obniża zawartości mikroorganizmów

Przyprawy i zioła, preparaty białkowe i enzymatyczne, żelatyna, kazeina, glukoza, plazma krwi, guma arabska

2,0 - 10,0

Należy zauważyć, że najskuteczniej napromieniowuje się żywność już w opakowaniu, zapobiega to wtórnemu jej skażeniu. Stosując odpowiednie opakowania można napromieniowywać żywność w rozmaitych warunkach, np. w atmosferze beztlenowej, próżni czy niskich temperaturach. Także poprzez dobór odpowiednich warunków, w jakich przeprowadza się napromieniowanie, można zmniejszyć straty witamin lub uniknąć niechcianych zmian w smaku produktów o dużym składzie tłuszczów. Najczęściej w procesie napromieniania żywności wykorzystywane są promieniowanie Gamma, wysokoenergetyczne elektrony, a w niektórych przypadkach promieniowanie X.

Najprościej mówiąc promieniowanie to przekazywanie energii na odległość. Promieniowanie dzielimy na dwie podstawowe grupy: jonizujące i niejonizujące. Do drugiej zalicza się fale radiowe, mikrofalowe, podczerwone, jak i światło widzialne. Promieniowanie jonizujące jest wytwarzane, gdy z niestabilnego jądra atomowego odłączają się nukleony lub inne cząstki przy równoczesnym wydzieleniu energii. Nie wszystkie jednak pierwiastki są zdolne do rozpadu. Cechą taką charakteryzują się jedynie izotopy, posiadające zbyt dużą liczbę neutronów w jądrze.

Jednostki fizyczne opisujące promieniowanie.

Aktywność próbki promieniotwórczej określana się jako liczba jąder atomowych ulegających rozpadowi w trakcie 1 sekundy. Podstawową jednostką aktywności w układzie Si jest bekerel [Bq]. Wcześniejszą jednostką był 1 kiuri Ci, czyli ilość przyjmując za wzór aktywność 1g radu, czyli 3,1 x 1010 Bq. Z promieniowaniem mamy do czynienia na co dzień. Np. litr mleka- ok. 60 Bq, pięcioletnie dziecko - ok. 600 Bq, dorosły człowiek o wadze 70 kg - ok. 10 tys. Bq, 1 tona skały granitowej- ok. 7 mln Bq, 1 litr wody morskiej - ok. 12 Bq.

Zagrożenia spowodowane działaniem promieniowania zależą od ilości pochłoniętej dawki. Podstawową jednostką dawki pochłoniętego promieniowania w układzie Si jest 1 Grej [Gy], czyli energia 1 J promieniowania, przekazywana jednemu kilogramowi ciała: 1 Gy=1J/1kg. Używaną jednostką był kiedyś rad rd dla układu CGS. 1rd odpowiada energii 100 gejów promieniowania (10-5 J) zabsorbowanej przez 1kg ciała .

Na biologiczne skutki promieniowania wpływa w szczególności, poza pochłoniętą przez to ciało energią, rodzaj promieniowania, jaki na nie oddziałuje, np. 1 Gy promieniowania Alfa jest około 20 razy bardziej szkodliwy w porównaniu z 1 Gy promieniowania Beta, czy Gamma. Z tego powodu wprowadzono dawkę równowagową promieniowana, którego jednostką jest 1 sievert [Sv]. Dla promieniowania Beta, Gamma, X (rentgenowskiego) wartość współczynnika proporcjonalności wynosi 1, to znaczy, że 1 Gy jest równy 1 Sv. Natomiast dla promieniowania Alfa oraz neutronowego wartość współczynnika oscyluje między 10 a 25. Oznacza to, że 1 Sv jest równy około 1/20 Gy.