mini|Das internationale „Radura-Symbol“ deutet an, dass Lebensmittel durch Bestrahlung behandelt wurden.
Die Lebensmittelbestrahlung ist ein Verfahren zur Konservierung (im weitesten Sinn) von Lebensmitteln mit Hilfe von ionisierenden Strahlen.Food Irradiation – A technique for preserving and improving the safety of food. WHO, Genf 1991; deutsche Übersetzung: Bundesgesundheitsamt, Berlin, SozEP-Hefte 1 (1991), S. 1–100.Lebensmittelbestrahlung – Fragen und Antworten. In: aid-Heft 1424/2000, Auswertungs- und Informationsdienst für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten, BonnLebensmittelbestrahlung. In: AID Spezial 8 (Heft Nr. 3274), 1994, Auswertungs- und Informationsdienst für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten, Bonn.D.A.E. Ehlermann, H. Delincée (Bearb.): Die Strahlenkonservierung von Lebensmitteln. 8. Auflage. Bundesforschungsanstalt für Ernährung, Karlsruhe 1998.
Verwendet werden Elektronenstrahlung und Bremsstrahlung (Röntgenstrahlung) aus Teilchenbeschleunigern sowie Gammastrahlen aus dem Zerfall von 60Co oder 137Cs.
Die Lebensmittelbestrahlung verfolgt eine Reihe von Zielen, die durch unterschiedlich hohe Bestrahlungsdosen erreicht werden:
Hemmung der Keimung und der Reifung Bekämpfung von Insekten und Parasiten Erhöhung der Haltbarkeit Eliminierung von krankheitserregenden Mikroorganismen (siehe auch Krankheitserreger) Sterilisierung
Die Geschichte der Lebensmittelbestrahlung ist eng mit der Erforschung der Radioaktivität und der ionisierenden Strahlung verbunden; erste Vorschläge erfolgten bereits vor 1900, intensivere Forschungen im Zusammenhang mit der Konservierung von Lebensmitteln im Zweiten Weltkrieg. Eine großtechnische Anwendung war allerdings erst mit der Entwicklung geeigneter Beschleuniger in den 1950er Jahren und der Verfügbarkeit größerer Mengen von radioaktiven Strahlenquellen möglich. Auch wenn die grundsätzliche Freigabe durch internationale fachliche Gremien seit längerem vorliegt, beschränkt sich die Anwendung im Lebensmittelbereich aufgrund politischer Vorgaben innerhalb der Europäischen Union derzeit hauptsächlich auf Gewürze. Die Sterilisierung durch Strahlung im technischen und medizinischen Bereich ist demgegenüber weiter fortgeschritten und etabliert. In anderen Ländern ist die Bestrahlung bestimmter Lebensmittel nicht nur zugelassen, sondern faktisch vorgeschrieben, da aufgrund landwirtschaftlicher Quarantäneregeln der Import bzw. Export gewisser Obst- und Gemüsesorten im „frischen“ (unverarbeitet und nicht hitzebehandelt) Zustand ausschließlich nach Abtötung allfälliger Keime durch ionisierende Strahlung zulässig ist.
Methode und verwendete Strahlung Die Wirkung der Bestrahlung beruht auf der Zerstörung des Genoms und damit der Fortpflanzungs- und Überlebensfähigkeit der bestrahlten Organismen. Die hierfür wichtige DNA ist wegen der Größe ihres Moleküls bedeutend strahlenempfindlicher als kleinere Moleküle. Die sonstigen Eigenschaften, die Zusammensetzung und insbesondere die sogenannte Identität (z. B. roh) des Lebensmittels ändern sich deshalb durch die Bestrahlung nicht, anders als bei anderen Konservierungsmethoden.J.F. Diehl: Safety of Irradiated Foods. Marcel Dekker, New York 1995.
Von den verschiedenen Arten ionisierender Strahlung kommen Gammastrahlen sowie mit Elektronenbeschleunigern erzeugte Elektronenstrahlen und Bremsstrahlung (Röntgenstrahlung) zur Anwendung.
In Großbestrahlungsanlagen wird meist Gammastrahlung von radioaktivem 60Co eingesetzt; Bremsstrahlung hat etwa dasselbe Durchdringungsverhalten. Es können ganze Paletten auf einmal bestrahlt werden. Bestrahlung mit Elektronen ist dagegen wegen der geringeren Eindringtiefe nur für einzelne Packungen geringer Dicke geeignet.
Die Energie der Strahlung ist nach oben durch Vorschriften beschränkt, um eine Aktivierung der Lebensmittel auszuschließen: bei Elektronen meist auf 10 MeV, bei Photonen meist auf 5 MeV, in den USA 7,5 MeV. Die Energie der häufig verwendeten Photonenstrahlungen von 60Co (1,17 und 1,33 MeV) und von 137Cs (0,66 MeV) ist zu gering, um eine Aktivierung auszulösen. Kobalt-60 wird in Kernreaktoren eigens erzeugt (das anisotope natürliche Kobalt-59 wird durch Neutroneneinfang zum gewünschten Radionuklid) während Caesium-137 als Spaltprodukt aus abgebrannten Brennstoff extrahiert werden kann. In beiden Fällen findet die Erzeugung der Nuklide oft in Forschungsreaktoren statt, jedoch ist gerade im Bereich Kobalt-60 der kanadische Schwerwasserreaktor vom Typ CANDU, welcher hauptsächlich der Erzeugung elektrischer Energie dient, für einen erheblichen Anteil der Weltproduktion verantwortlich.
Bestrahlungsanlagen Bestrahlungsanlagen sind im Regelfall nicht ausschließlich auf Lebensmittel zugeschnitten. Oft bieten unabhängige Dienstleister die Bestrahlung zu unterschiedlichsten Zwecken an.
Auf Hawaii gibt es eine spezielle Anlage mit Röntgenstrahlen, die für Quarantänezwecke wie beispielsweise der Abtötung von Insekten wie der Fruchtfliege eingesetzt wird, um frische Früchte ohne chemische oder thermische Behandlung in die Kontinental-USA verbringen zu können. Eine Gammaanlage in Mulberry dient vornehmlich der Bestrahlung von Fleisch- und Geflügelprodukten, um gesundheitlich gefährliche Mikroorganismen abzutöten. In Sioux City dient ein Elektronenbeschleuniger praktisch ausschließlich der Bestrahlung von Hackfleisch für Hamburger. In Berric gibt es einen Elektronenbeschleuniger, mit dem Geflügelfleisch aus Separatoren bestrahlt wird, um gefährliche Mikroorganismen zu eliminieren und die allgemeine mikrobiologische Belastung zu reduzieren.
Es wird geschätzt, dass es weltweit etwa 200 Großbestrahlungsanlagen mit im Mittel je 56 PBq (1,5 MCi) 60Co, entsprechend einer Gesamt-Strahlungsleistung von rund 4,5 MW, und etwa 1000 Beschleunigeranlagen von 25 kW bis circa 700 kW, entsprechend einer Gesamt-Strahlungsleistung von rund 50 MW, gibt. Die Menge der weltweit bestrahlten Lebensmittel wird auf über 500.000 t geschätzt, wovon die Hälfte Gewürze sind. Zulassungen bestehen in über 60 Ländern.T. Kume et al.: Status of food irradiation in the world. In: Radiat.Phys.Chem., 78, 2009, S. 222–226J. Farkas et al.: History and future of food irradiation. In: Trends Food Sci. Technol., 22, 2011, S. 121–126
Tabellarische Geschichte der Lebensmittelbestrahlung 1895 Röntgen entdeckt die Bremsstrahlung 1896 Antoine Henri Becquerel entdeckt die natürliche Radioaktivität; Minck schlägt therapeutische Anwendung ionisierender Strahlung vorF. Minck: Zur Frage über die Einwirkung der Röntgen’schen Strahlen auf Bacterien und ihre eventuelle therapeutische Verwendbarkeit. In: Münchener Medicinische Wochenschrift, 43 (5), 1896, S. 101–102. 1904 Samuel Prescott untersucht bakterizide Wirkung bei Studien am Massachusetts Institute of Technology (MIT)S.C. Prescott: The effect of radium rays on the colon bacillus, the diphtheria bacillus and yeast. In: Science, XX, 1904, no. 503, S. 246–248 1906 Appleby & Banks: brit. Patent zur Nutzung radioaktiver Isotope zur Bestrahlung pulverförmiger LebensmittelJ. Appleby, A. J. Banks: Improvements in or relating to the treatment of foodstuffs, more especially cereals and their products. British patent GB 1609 (January 4, 1906). 1918 Gillett: US-Patent zur Nutzung von Röntgenstrahlung zur Lebensmittel-KonservierungD.C. Gillet: Apparatus for preserving organic materials by the use of x-rays. US-Patent no. 1,275,417 (13. August 1918). 1921 Schwartz beschreibt Trichinen-BekämpfungB. Schwartz: Effect of X-rays on Trichinae. In: Journal of Agricultural Research, 20, 1921, S. 845–854. 1930 Wüst: franz. Patent zur LebensmittelbestrahlungO.Wüst, Procédé pour la conservation d’aliments en tous genres, Brevet d’invention no.701302 (17. Juli 1930). 1943 Intensive Forschungen am MIT zur Lebensmittelhaltbarmachung für Nahrungsmittelkonserven der US-ArmyMarcus Karel, Daryl B. Lund: Physical Principles of Food Preservation. CRC Press, 2003, ISBN 0-8247-4063-7, S. 462 ff. 1951 US Atom-Energie-Kommission koordiniert Forschungsprogramme 1955 Beginn der Forschungen an der früheren Bundesforschungsanstalt für Lebensmittelfrischhaltung (BfL), später Bundesforschungsanstalt für Ernährung (BfE), heute Max Rubner-Institut (MRI), Karlsruhe 1958 Kommerzielle Gewürzbestrahlung in Stuttgart; welterste industrielle Anwendung (Van-de-Graaff-Beschleuniger)K.F. Maurer: Zur Keimfreimachung von Gewürzen. In: Ernährungswirtschaft, 5, 1958, Nr. 1, S. 45–47. 1958 Lebensmittelgesetz in der Bundesrepublik verbietet ionisierende Bestrahlung 1966 Einweihung des Instituts für Strahlentechnologie der Lebensmittel an der Bundesforschungsanstalt für Lebensmittelfrischhaltung, heute MRI, Karlsruhe; 1. Internationaler Kongreß über Lebensmittelbestrahlung in KarlsruheFood Irradiation. Proceedings of a symposium, IAEA, Vienna 1966. 1970 Gründung des Internationalen Projekts auf dem Gebiet der Nahrungsmittelbestrahlung (IFIP), Sitz an der BfL, Karlsruhe 1980 FAO/IAEA/WHO Joint Expert Committee on Food Irradiation befürwortet die Zulassung allgemein bis 10 kGy 1981/1983 Auflösung des IFIP nach Erreichung seiner Ziele 1983 Codex Alimentarius General Standard for Irradiated Foods: alle Lebensmittel, Dosisobergrenze 10 kGy (Durchschnitt) 1984 Gründung der Nachfolgeorganisation zum JECFI >> International Consultative Group on Food Irradiation (ICGFI); Zulassung in der DDR, Rechtsverordnung über die Durchführung 1989 mit dem Beitritt der Fünf Neuen Länder zur Bundesrepublik endet in der DDR die Zulassung der Lebensmittelbestrahlung 1997 FAO/IAEA/WHO Joint Study Group on High-Dose Irradiation befürwortet die Abschaffung der Dosis-Obergrenze 1999 EG-Richtlinie zur Lebensmittelbestrahlung 2000 Umsetzung der Richtlinie in Deutschland 2003 Codex Alimentarius General Standard for Irradiated Foods: Aufhebung der Dosisobergrenze 2004 ICGFI beendet
Gesundheitliche Beurteilung Kein anderes Verfahren der Be- und Verarbeitung von Lebensmitteln wurde jemals derart gründlich untersucht, in mehr als 50 Jahren Forschung wurde in zahlreichen Versuchen an Testsystemen, an Tieren und an menschlichen Freiwilligen keine nachteilige Wirkung festgestellt. Seitens internationaler Gremien, so 1980 durch einen gemeinsamen Ausschuss von FAO, IAEA und WHO (JECFI), wurde bestätigt,Wholesomeness of food. WHO, Genf 1981, Technical Report Series 659. dass Lebensmittel jeglicher Art bis zu einer ‚mittleren Überalles-Dosis‘ von 10 kGy ohne Bedenken bestrahlt werden können.
Innerhalb der Europäischen Gemeinschaft wurde 1986 durch das SCF (Scientific Committee on Food, deutsch: Wissenschaftlicher Lebensmittelausschuss; seit 2004 durch das EFSA [European Food Safety Authority] ersetzt) Stellung genommen und für die acht damals zur Zulassung empfohlenen Lebensmittelgruppen – bis auf Gewürze – jeweils niedrigere Dosiswerte als 10 kGy festgelegt. In den Folgejahren wurde 1992 und 1998 empfohlen, weitere Lebensmittel zuzulassen; eine völlige Dosisfreigabe, wie 1997 vom JSGHDI vorgeschlagen,High-Dose Irradiation: Wholesomeness of food irradiated with doses above 10 kGy. World Health Organization, Geneva 1999, WHO Technical Report Series 890. wurde aber 2003 abgelehnt. Das SCF behielt sich auch weiterhin Einzelfallprüfungen für noch nicht zugelassene Lebensmittel vor, im Widerspruch zum Befund des JECFI von 1980 und des JSGHDI von 1997. Diese Haltung wurde 2011 durch zwei Arbeitsgruppen der EFSA ausdrücklich bestätigt.an., Statement summarizing the Conclusions and Recommendations from the Opinions on the Safety of Irradiation of Food adopted by the BIOHAZ and CEF Panels, EFSA Journal 2011; 9(4):2107 ff. efsa.europa.eu.