LE TRAITEMENT IONISANT DES DENREES ALIMENTAIRES. Efficacité et absence de risques pour l'homme. Louis SAINT-LEBE - Jacques RAFFI - Yves HENON

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CEA.R-S162

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2 COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE

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1982

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LE TRAITEMENT IONISANT DES DENREES ALIMENTAIRES

Efficacité et absence de risques pour l'homme

par

Louis SAINT-LEBE - Jacques RAFFI - Yves HENON

Département de Biologie

Cwilr* d ' I t u d u N u c U a i m d» Cadarach*

RAPPORT CEA.R-5162

SERVICE DE DOCUMENTATION

C.E.N SACLAY B.P. n ' 2 , 91 190 • GIF-sur-YVETTE • France

PLAN DE CLASSIFICATION DES RAPPORTS ET BIBLIOGRAPHIES CEA (Classification du système international de documentation nucléaire SIDON/INIS)

Physique théorique

Physique atomique et moléculaire Physique de l'état condensé

Physique des plumas et réactions thermonucléaires Astrophysique, cosmologie et rayonnements cosmiques Conversion directe d'énergie

Physique des basses températures Physique des hautes'énergies

Physique neutronique et physique nucléaire Analyse chimique et isotopique

Chimie minérale, chimie organique et physico-chimie Radiochimie et chimie nucléaire

Chimie sous rayonnement Corrosion

Traitement du combustible

Métaux et alliages (production et fabrication) Métaux et alliages (structure et propriétés physiques) Céramiques et cermets

Matières plastiques et autres matériaux Effets des rayonnements sur les propriétés physiques des matériaux

B 30 Sciences de la terre

C 10 Action de l'irradiation externe en biologie C 20 Action des radioisotopes et leur cinétique

A 11 A 12 A 13 A 14 A IS A 16 A 17 A 20 A 30 B 11 B 12 B 13 3 14 B 15 B 16 B 21 B 22 B 23 B 24 B 25

C 30 Utilisation des traceurs dans les sciences de la vie C 40 Sciences de la vie : autres études C 50 Radioprotection et environnement D 10 Isotopes et sources de rayonnements D 20 Applications des isotopes et des rayonnements E 11 Thennodymmique et mécanique des fluides E 12 Cryogénie

E 13 Installations pilotes et laboratoires E 14 Explosions nucléaires

E IS Installations pour manipulation de matériaux radioactifs

E 16 Accélérateurs E 17 Essais des matériaux E 20 Réacteurs nucléaires (en général) E 30 Réacteurs nucléaires (types) E 40 Instrumentation

E S0 Effluents et déchets radioactifs F 10 Economie

F 20 Législation nucléaire F 3d Documentation nucléaire F 40 Sauvegarde et contrôle

F 50 Méthodes mathématiques et codes de calcul F 60 Divers

Rapport CEA-R-5162 Cote-matiire de ce rapport : C.43

DESCRIPTION-MATIERE (mots clefs extraits du thesaurus SIDON/INIS) en français an anglais ALIMENTS

IRRADIATION RADURISATION RADAPPERTISATION RADICI DATION RADIOLYSE RADICAUX

EFFETS BIOLOGIQUES DES RAYONNEMENTS TOXICITE

COMESTIBILITE

CONSERVATION DES DENREES IFIP

CHIMIE SOUS RAYONNEMENT

FOOD IRRADIATION RADURIZATION RADAPPERTIZATION RADICIDATION RADIOLYSIS RADICALS

BIOLOGICAL RADIATION EFFECTS TOXICITY

WHOLESOMENESS PRESERVATION IFIP

RADIATION CHEMISTRY

• Rapport CIA-R-S162 >

Centre d'Etudes Nucléaires de Cadarache Département de Biologie Service de Radioagronomie Groupe de Radioconservation des Denrées

LE TRAITEMENT IONISANT DES DENREES ALIMENTAIRES

Efficacité et absence de risques pour l'homme

par

Louis SAINT-LEBE - Jacques RAFF/ - Yves HENON

MARS I N 2 -

CEA-R-5162 - SAINT-LEBE Louis, RAFFI Jacques, HENON Yves

LE TRAITEMENT IONISANT DES DENREES ALIMENTAIRES. EFFICACITE ET ABSENCE DE RISQUES POUR L'HOMME.

Sommaire. - Ce document f a i t le point sur les possibilités d'applications des traitements ionisants dans l'industrie agro-al1menta1re.

Dans les deux premières parties se trouvent définies les caractéristiques des trois types de rayonnements Ionisants utilisables (rayonnement gamma émis par le cobalt 60 ou le ceslui 137, rayons X, electrons accélérés) ainsi que leur node d'action Jur les al .'nents et sur les organismes responsables de leur dété- rioration.

La troisième partie rend compte des recherches toxlcoîogiques réalisées, où l'on distingue las deux voles complémentaires représentées par les expérimenta- tions sur animaux et l'étude des produits de radlolysc. I l est montré pourquoi les experts internationaux considèrent désormais que le traitement Ionisant des .denrées ne présente aucun risque d'ordre toxicologique pour les consommateurs.

Enfin dans une quatrième partit sont évoqués les problèmes que pose la détection du traitement et les modalités de contrôles.

Les auteurs Indiquent en conclusion les masures qui, selon eux, permettraient un démarrage Industriel du procédé" en France.

1962 196 p.

Commissariat a l'Energie Atomique - France CEA-R-5162 - SAINT-UBÊ Louis. RAFFI Jacques, HENON Yves RADIATION PRESERVATION OF FOOD. EFFICIENCY AND HHOLESDMENESS.

Summary. - This document reviews the applications of Ionizing radiations In the food industry*

The two f i r s t chapters feature the characteristics of the three types of Ionizing radiations that can be used (gamma rays from cobalt 60 and caesium 137. X rays, electron beams) and their action on foodstuff and the food spoilage organisms.

The third chapter 1s a review of toxlcologlcal studies based on two complementary approaches : animal assays and studies on the radiolysis products. I t provides the evidences that lead the international experts to regard irradiated food as safe for human «sumption.

In the fourth chapter, the problems of identification of Irradiated food and the possible controls are exposed.

The authors conclude by suggesting the measures that would allow commercial application 1n France.

1962 196 p.

Commissariat â l'Energie Atomique - France

Ce document est l'oeuvre d'une equips en place au Commissariat à l'Energie Atomique depuis 18 ans, et dont le programme de travail a été réalisé en collaboration notamment avec lt Dr A. GUILBOT (INRA), le Professeur H. BEERENS (Institut Pasteur de Lille) et les Dis B. COQUET et J.L. ROUAUD (Institut Mérieux).

Nous remercions tout particulièrement les Professeurs R. TRUHAUT et R. FERRANDO qui ont participé dès le début a la définition du programme. Nous remercions aussi le Dr P. ELIAS (Directeur du Projet International en Matière dirradiation deiDenréea Alimentaires) pour les nombreux documents qu'il nous a fournis.

LE TRAITEMENT IONISANT DES DENREES ALIMENTAIRES

PREFACE INTRODUCTION

I CONSIDERATIONS GENERALES 1.1 HISTORIQUE

1.2 LES DIVERS TYPES DE RAYONNEMENTS IONISANTS A Rayonnement gamma

B Electrons accélérés C Rayons X

13 MISE EN OEUVRE INDUSTRIELLE DU TRAITEMENT IONISANT A Scliéma d'une installation

B Caractéristiques du traitement ionisant 1.4 DOMAINES D'APPLICATIONS

1.5 COMITES MIXTES D'EXPERTS AIEA/FAO/OMS A Comité de 1969

B Comité de 1976 C Comité de 1980

1.6 AUTORISATIONS ET DEMANDE INDUSTRIELLE A Les autorisations

B La demande industrielle

II MODE D'ACTIONS ET EFFETS DES RAYONNEMENTS IONISANTS 11.1 MODE D'ACTION DES RAYONNEMENTS IONISANTS

A Principe

B Formation des produits de radiolyse

24 26

3S 36

1

II.2 EFFETS DES RAYONNEMENTS IONISANTS A Conséquences biologiques

B Effets SUT les micro-organismes C Effets sur les insectes CONCLUSION

m EVALUATION TOXICOLOGIQUE ET NUTRITIONNELLE 1II.J ESSAIS SUR ANIMAUX

A Essais sur animaux nourris avec une ration renfermant l'aliment traité B Essais sur animaux nourris avec une ration entièrement traitée C Essais sur animaux nourris avec des produits de radiolyse D Conclusion

III2 RADIOCHIMIE

A Action des traitements ionisants sur les nutriments B Possibilités d'extrapolation

C Conclusions

IV CONTROLE DU TRAITEMENT IONISANT ET DES PRODUITS TRAITES 1V.1 DETECTION DES ALIMENTS AYANT SUBI UN TRAITEMENT IONISANT

A Caractéristiques physiques B Caractéristiques cliimiques C Caractéristiques biologiques D Conclusion

- 5 -

IV.2 POSSIBILITES DE CONTROLE DU TRAITEMENT AUTREMENT QUE SUR L'ALIMENT LUI-MEME

A Contrôle des installations de traitement ionisant B Contrôle de la dose

C Dispositions relatives au commerce des denrées traitées par les rayonnements ionisants

D Conclusion

CONCLUSION GENERALE ANNEXE 1

BIBLIOGRAPHIE

- 7 -

PREFACE

Lors d'un Symposium organisé aux Etats-Unis fin Septembre 1980 sur le thème «La viande en nutrition et dans la santé» nous avions noté que de nombreuses inconnues subsistent dans la connaissance de la composition de cet aliment essentiel. Nous avions souligné qu'il s'élabore de multiples composés au cours de préparations classiques, comme une banale cuisson. Quelques unes de ces substances présentent même un panorama chimique inquiétant.

Alors que rien, ou presque rien, n'avait été fait jusqu'à ce jour pour étudier leurs incidences possibles sur la santé des consommateurs on a consacré, depuis 1943, d'importantes recherches sur d'éventuelles répercussions du traitement ionisant des denrées alimentaires. Telle est la conséquence d'une suspicion originelle qui s'attache, les auteurs le sou- lignent dès les premières pages de leur intéressant ouvrage, à un traitement réalisé à ses débuts par des organismes publics civils et militaires rattachés au nucléaire. Ce seul mot éveille automatiquement la crainte, même chez des gens que leur culture scientifique devrait mettre à l'abri de toutes réactions émotionnelles irréfléchies.

Bien qu'il n'y ait pas plus de risques, provenant de la radappertisalion, de contamination radioactive que n'en présente, au point de vue electrocution, un aliment cuit au four électrique, certains s'obstinent à le croire et à le faire croire.

La lecture de ce traité montre que des produits analogues à ceux de radiolyse se forment au cours d'autres traitements, en particulier, lors de la cuisson de nos aliments. Ces composés de pyrolyse mis en évidence dans le riz bouilli, les fruits de mer, la sauce de soja seraient mutagènes *. L'homme consomme de tels produits depuis qu'il découvrit le feu. Les composés identifiés ayant la potentialité toxique la plus importante s'élaborent d'ailleurs au cours du chauffage en bien plus grande quantité qu'au cours de l'irradiation. Au point de vue de la qualité nutritionnellc des aliments, les traitements ionisants n'entraînent pas plus, et souvent même moins, de conséquences néfastes que les autres procédés couramment utilisés jusqu'à ce jour.

Le nombre des expérimentations effectuées sur plusieurs espèces animales est considérable, comme le prouve une bibliographie étendue et le détail récapitulatif des divers essais. L'importance de ces études s'explique d'abord par cette suspicion automatique et viscérale soulevée par le mot nucléaire dont nous parlons plus haut, ensuite parle fait d'avoir, au départ, assimilé les divers types de rayonnements ionisants aux .raiteinents par additif chimique.

C'est une importante erreur d'appréciation. Il est en effet impossible d'obtenir ici les coefficients de sécurité habituels adoptés pour les produits chimiques. Le désir d'aboutir à de telles analogies, dans les protocoles adoptés pour l'exper- tise toxicologique des denrées irradiées, est peu rationnel. Il en trame un retard dans la généralisation d'une technique qui permettrait pourtant d'éliminer l'usage de nombreux additifs chimiques, tout en abaissant le coût de divers traite- ments. Cette démarche erronée semble maintenant reconnue. Les prises de position vis-à-vis du traitement ionisant, d'organismes internationaux, comme les Comités Mixtes FAO - OMS ou nationaux, sont rassurantes. Elles se basent sur de multiples résultats favorables. Un seul point demeure à résoudre : le contrôle des produits ayant subi un traite- ment ionisant. Celui-ci, c'est tout à son avantage, n'induit pas de modifications aisément détectables par des moyens biologiques, chimiques ou physico-chimiques habituels et permettant des vérifications de routine. C'est la principal, difficulté de leur réglementation. Si elle peut être pour l'instant résolue par la surveillance des installations autorisées au niveau national, elle n'est guère possible quand il s'agit d'aliments provenant de pays étrangers.

La lecture de ce travail, fort bien documenté sur tous les aspects que nous venons de résumer, s'avère d'un grand intérêt. U renseigne sur les différents traitements ionisants des denrées alimentaires depuis les modalités de leurs mises en oeuvre jusqu'aux détails des résultats acquis. La démonstration est faite de l'efficacité de ces méthodes et de leur absence totale de risques pour les consommateurs. Tous ceux qui s'occupent d'hygiène publique, et dont les décisions concernent cet important secteur, doivent lire cet ouvrage. Il permettra également une expansion plus importante de ^os techniques à l'étranger. Il est en effet paradoxal de voir que plusieurs pays y font appel et dévelop- pent leurs applications alors que, chez nous, leur utilisation demeure encore très limitée, disons même marginale.

L'usage, après une longue période probatoire, des aliments radappertisés pour animaux de laboratoire, autorisé définitivement après avis favorable des Commissions compétentes, du Conseil d'Hygiène Publique de France et de l'Académie Nationale de Médecine est une nouvelle preuve de l'innocuité du traitement ionisant.

* SHJMIZU H. and al, Nippon Eiseigaku Zasshi., 1980,35,774-781

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n

Il est temps de le considérer avec objectivité et de baser les décisions qui concernent son extension d'emploi non plus sur des réactions émotionnelles mais sur des éludes scientifiques dont les résultats furent évalués avec rigueur.

La ptéclsion des informations du travail, que nous avons l'honneur de présenter, permettra d'atteindre enfin ce but.

Professeur R. FERRANDO Dir*' j r honoraire de l'Ecole Nationale V .maire d'Alfort

Membre de l'Académie Nationale de Médecine

LE TRAITEMENT IONISANT DES DENREES ALIMENTAIRES EFFICACITE ET ABSENCE DE RISQUES POUR L'HOMME

Louis SAINT-LEBE. Jacques RAFFI et Yves HENON Service de Radiongronomie - Département de Biologie

Centre d'Etudes Nucléaires de Cadarache B.P. N° I

13115 SAINT-PAUL-Iez-DURANCE

Un certain nombre d'événements récents ont démontré la nécessité de faire le point sur l'innovation technologique que représente pour les industries agro-alimentaires l'emploi des traitements ionisants. On peut citer en particulier :

— le changement d'attitude des toxicologues et du législateur vis-à-vis des additifs chimiques et notamment de l'oxyde d'éthylène ;

— les conclusions encourageantes du dernier Comité Mixte d'Experts AIEA/FAO/OMS, qui s'est tenu à Genève du 27 Octobre au 3 Novembre 1980, et a estimé que le traitement ionisant des denrées alimentaires ne pose pas de problème pour la santé de l'homme pourvu que la dose moyenne appliquée n'excède pas 10 kGy * :

— le démarrage à l'échelle industrielle du procédé pour de nombreuses denrées alimentaires dans les pays de la Comma nauté Européenne (Belgique, Pays-Bas. Grande-Bretagne, Italie et bientôt, à un degré moindre, la République Fédérale Allemande).

Au surplus, la catégorie d'aliments pour laquelle le traitement ionisant apporte une solution avantageuse (meilleure efficacité, diminution du risque toxique) est celle des produits intermédiaires qui sont habituellement traites à l'oxyde d'éthylène. Bon nombre d'entre eux sont des matières premières agricoles importées telles que : épices, aromates, plantes à infusions, plasma sanguin, colorants alimentaires naturels, légumes deshydratés ou secs, petits fruits secs, gommes végétales naturelles, alginates et carraghénates, fèves de cacao . . .

Le présent document a été rédigé précisément avec le souci d'alléger la procédure conduisant à l'autorisation de traiter cette catégorie de produits à laquelle il conviendrait d'ajouter celle des produits à hauts risques hygiéniques (petits crustacés, escargots, cuisses de grenouille) et la nourriture pour les animaux familiers. Pour chacun d'entre eux, il devrait alors suffire de présenter un dossier démontrant l'efficacité du traitement, complété si nécessaire, par les infor- mations les plus récentes en matière d'évaluation toxicologique.

soit 2,4 calories absorbées par gra.<":: v d'aliment (cf. I3.A)

rr ... ~i

C H A P I T R E I

CONSIDERATIONS GENERALES

- 1 2 -

I. CONSIDERATIONS GENERA LES

Le traitement qui consiste à soumettre des aliments à l'action du rayonnement y (cobaJt 60 ou césiunr 137J, des électrons accélérés ou des rayons X est désigné dans ce qui suit, sous l'appellation de traitement ionisant. C'est un procédé nouveau et original de conservation et d'assainissement des aliments.

Dans tous les pays, un tel traitement n'est autorisé pour un produit que sur autorisation expresse. C'est notamment le cas en France où «le commerce des marchandises irradiées susceptibles de servir à l'alimentation de l'homme et de l'animal» est régi par le Décret N° 70 392 du 8 Mai 1970 (J.O.du 12Mail970,p. 4466). Les autorisations sont dé- livrées par Arrêté du Ministère de la Consommation après examen d'un dossier précisant l'intérêt du traitement et dé- montrant la non toxicité du produit irradié, sur avis du Conseil Supérieur d'Hygiène Publique de France, de l'Académie de Médecine et de la Commission Interministérielle des Radioéléments Artificiels. C'est h première fois depuis la Loi du 1er Août 1905 sur la répression des fraudes, que Ton demande à des industriels d'apporter autant de preuves à l'occasion de la mise en oeuvre d'un procédé physique nouveau.

Dans la majeure partie des cas, le traitement ionisant sera utilisé comme un traitement barrière conduisant à un assainis- sement bactérien ou à une- stérilisation réalisée dans la masse du produit et sans élévation notable de la température.

Il remplacera parfois le traitement thermique, «énergivore» et responsable d'un certain nombre d'altérations des principes nutritifs. Mais surtout, il se substituera aux traitements par additifs chimiques dont la nocivité est de plus en plus reconnue et dont le champ d'application, notamment dans le cas de l'oxyde d'éthylène. commence à être réduit parle législateur.

Il est cependant nécessaire de souligner que l'efficacité de ce traitement ne doit pas dispenser des précautions habituelle- ment prises pour assurer la meilleure qualité possible aux produits.

1.1 HISTORIQUE

Les toutes premières recherches effectuées dans le domaine de l'irradiation ont été l'oeuvre de l'allemand REIDER, qui démontrait en 1898 l'action létale des rayons X, et de l'américain GREEN, qui précisait en 1904 les propriétés stérilisâmes du radium. Cependant les travaux significatifs sur ce procédé n'ont vraiment démarré qu'après la seconde gu-'rre mondiale, c'est-à-dire, lorsque les biologistes ont pu disposer de radio-isotopes ou d'accélérateurs d'électrons construits pou. les besoins de la recherche en physique nucléaire.

Ce démarrage est donc associé, avec toutes les conséquences néfastes qui en découlent, au décollage du nucléaire caractérisé par la prédominance initiale des applications militaires sur les applications pacifiques. La première radîostérilisation d'un aliment a eu lieu en 1943 dans la première pile atomique d'OAK RIDGE.

Les travaux réalisés depuis l'ont etc par les grands organismes publics chargés du nucléaire ou par les militaires intéressés par les avantages du procédé, très rarement par les industriels eux-mêmes. Ceci est un lait nouveau qui n'a pas non plus contribué à effacer la suspicion originelle qui s'attache à ce traitement. A souligne aussi que c'est la première fois qu'un tel volume de recherches est realise avant la mise en oeuvre même modesie. voire partielle, du procédé. C'est là également une caractéristique générale du nucléaire. Les travaux tfoni toutefois pas été menés avec la même cinétique ni avec les mêmes moyens que dans le cas de ceux qui ont débouche dans le secteur médical sur la radiothérapie et dans le secteur industriel sur la reticulation ou lit stëriltalion des matières plastiques.

Entre 1945 et 1980 on peut distinguer trois périodes délimitées par deux événements majeurs : démarrage du grand programme de l'US Army (1960), retrait parla F.D.A. (Food and Drug Administration) de l'autorisation pour la commercialisation du bacon irradié (23 Septembre 1968).

La première période ( 1945 -1960) a été la période des «grandes espérances». Les recherches ont peut-être été menées trop hâtivement, avec pour objectif davantage une application à court terme qu'une meilleure compré- hension des effets sur les aliments du rayonnement ou des électrons accélérés. II s'agissaii surtout de préciser les conditions d'application du traitement, la partie nulritionnelle et surtout to.xicologique étant abordée de tac.»"

sorrrnaire. avec les techniques et les moyens de l'époque.

La deuxième période (I960 - 1968) se caractérise par un vaste effort dans le domaine de l'évaluation toxieo- logique. Cet effort sans précédent, n'a pas été couronné de succès suite à la volte face ( 23.09.196K) île la Food and Drug Administration, pour deux raisons essentielles :

• le procédé ayant été assimilé à un traiteme.it par additif chimique, les autorités de santé uni retenu pour l'irradiation les mêmes critères d'évaluation to.xicologique que pour les addirilV ("était une erreur puisque les expérimentateurs étaient en l'oceurence dans l'impossibilité d'appliquer un facteur de sécurité : d'où contestations possibles et faciles selon l'intérêt économique ou politique du moment.

• l'absence d'une pression suffisante de l'industrie agro-alimentaire, pas assez struelurce à l'époque et surtoul peu attirée en cette période d'expansion rapide par une innovation se traduisant à la fois par une mini- révch'tion technique et par de gros investissements alors que croissance rapide et rentabilité à couri icrme sont souvent frères jumeaux. Le 23 Septembre 1968 aurait pu constituer ie point final au développement du procédé.

La troisième période (1968 - 1980) se caractérise par une lente remontée de l'intérêt apporté au procédé, ciné- tique plus réalisce liée à une étude plus approfondie des problèmes, notamment en ce qui concerne les effets du rayonnement sur les principes nutritifs et les conséquences du traitement sur les potentialités cancérigènes et mutagènes des aliments irradiés. Elle a été également marquée par la mise en place dès 1 ' "2, sous l'égide de la division mixte FAO/AIEA.d'un vaste projet international en matière d'irradiation (KARLSRUHK). Patronné par l'OCDE et financé par 24 pays, ce projet a ouvert deux possibilités : d'une part lancer un important programme d'évaluation toxicologique par le biais d'expérimentations à long terme.sur des animaux nourris avec ties poissons, des céréales, des fruits ou des légumes irradiés ; d'autre part, coordonner l'activilc de recherche fondamentale d'un certain nombre de laboratoires situés en Europe (au CEA pour la France), aux Ftais-Unis, au Japon et en Afrique du Sud et intéressés par l'étude de l'action du rayonnement sur les principes nutritifs des aliments. Ce dernier mode d'approche a abouti à une quantification du risque toxique en apportant des informations précises sur la nature et la concentration des produits formés au cours du traitement. Pour longue qu'elle puisse paraître, l'étude du mécanisme d'action du rayonnement sur 1« s substances alimentaires est la seule à garantir tour à la fois que le traitement est efficace et n'induit pas de potentialités toxiques pour l'homme.

La mise en place de ce Projet International a élé un acte déterminant car son programme comprenait à la lois une activité de recherche toxicologique dans des domaines et selon les critères énoncés par le précédent Comité Mixte d'Experts (Janvier 1969) et une activité de collecte des informations scientifiques pour alimenter le fut'ir Comité Mixte d'Experts (Genève -1976). C'était une façon élégante de faire progresser la recherche sur les traitements ionisants e;i qualité et en volume, de la canaliser et d'en connaître rapidement les résultats.

- 1 4 -

LES DIVERS TYPES DE RAYONNEMENTS IONISANTS A. Rayonnement gamma

Les noyaux radioactifs naturels (potassium 40 du corps humain) ou artificiels (cobalt 60 u césium ] 37 pour les applications envisagées dans ce texte) sont constitues de nucléons (protons et neutrons) en équilibre instable ; ils se réorganisent spontanément pour former un noyau stable avec émission de rayonnements a , 0 ou 7 selon une loi mathématique traduisant le caractère aléatoire du proces- sus de désintégration (Figure 1.1 ) :

N { 0 = N

e "

N

e - <

) H r

où N représente le nombre de noyaux radioactifs à l'instant t e' T la période de l'isotope, c'est-à- dire le temps au bout duquel la moitié des noyaux radioactifs se sont désintégrés : S,24 ans pour le cobalt et 30 ans pour le césium.

Si les rayons a:(noyaux d'hélium) et J3 (électrons) sont arrêtés facilement par la matière, il n'en est pas de même des rayons y : il s'agit d'un rayonnement électromagnétique de même nature que la lumière visible ou les ondes radio,mais de fréquence et donc d'énergie beaucoup plus grande (Tableau I.I). Comme il n'y a ni possibilité de contact entre la source radioactive et l'aliment, ni pos- sibilité de «transport de radioactivité» par le rayonnement gamma, il ne peut y avoir contamination radioactive de l'aliment.

Certains rayonnements peuvent par contre induire de la radioactivité : il suffit pour cela que leur énergie soit supérieure à un seuil qui se situe vers 10a 13 millions d'électronvolts(Mev). Aussi a-t-on choisi des isotopes radioac ifs qui émettent des rayons gamma d'énergie bien inférieure à ce seuil : 1,17 et 1,33 Mev pour le cobalt 60,0,66 Mev pour le césium 137, valeurs imposées par les processus de désintégration (Figure 1.2) donc par la nature même des isotopes : ce choix interdit tout risque de formation de radioactivité induite.

Alors que le cobalt 60 est obtenu en bombardant dans un réacteur nucléaire du cobalt 59 avec des neutrons, le césium 137 est un produit de fission de l'uranium 235. Le premier est un mp'ïal usiné et le second une poudrejnais tous deux sont commercialisés et utilisés sous forme de plaquettes ou de barreaux protégés par une double enveloppe étanche, scellée sous argon, d'acier inoxydable. Le cobalt est actuellement moins cher et de ce fait plus utilisé que le césium malgré l'inconvénient d'une période nettement plus courte.

B. Electrons accélérés

La distinction est souvent faite entre les électrons à basse énergie (inférieure à 3 Mev) produits et accélérés par des appareils tels que les Van de Graaff, dynamitrons et transformateurs de résonance et les électrons à haute énergie (au-delà de 3 Mev) issus d'accélérateurs linéaires.

Les accélérateurs de basse énergie sont essentiellement constitués d'une source d'électrons, d'une colonne accélératrice (par l'action d'une très haute tension) et d'un système de balayage répartissant le faisceau à travers une fenêtre de métal mince perméable aux électrons. Les accélérateurs de haute énergie diffèrent essentiellement par le remplacement de la très haute tension par une multitude de tensions alternatives synchronisées avec le passage des électrons. A une vitesse voisine de celle de la lumière, ces derniers voient la somme des tensions alternatives comme une seule tension continue ; mais les problèmes d'isolement électrique étant plus simples à résoudre, il est plus facile d'obtenir des énergies supérieures.

« M i ^ M M H r t

Figure 1.1

Décroissance exponentielle du nombre N de noyaux radioactifs en fonction du temps

n

E

l ,

A

l ,

1 0 - ' ° e V 10 km

France Inter ³

1 0 " 8 eV (Grandes Ondes) ïj 100 m 1 0 " 6 eV

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1 m

10 ~ 4 tV

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1 0 - 2 eV

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UV = 1,6 10 ^{1 9 .}

1 0_ 2 = I/100 , 1 0 "1 0 -= 1/10000000000 UV = rayonnement ultraviolet

IR = rayonnement infrarouge

Energk (E) et Longueur ri'onde (X) de divers rayonnements électromagnétiques

2ème niveau excité J er niveau excité

27 Co 5,2 ans

2.505 Mev

1.33. 3 Mev t

! 1,172 Me-

P 93.5 Cf.

Figure J.2

Processus de désintégration du cobalt 60 et du césium 137

Les électrons émis par les accélérateurs constituent un faisceau mono-énergétique mais, pour éviter les problèmes de radioactivité Induite déjà évoqués plus haut, l'énergie de ces faisceaux est volon- tairement limitée à la valeur de 10 Mev(l 1).

C. Rayons X

Les rayons X (ou Roentgen) sont de nature électromagnétique tout comme les rayons gamma . (Tableau 1.1) mais leur origine est différente. Des électrons accélérés frappent une cible dont les

atomes excités se réorganisent en émettant un spectre de rayons X . Leur énergie est variable et dé- pend delà cible (spectre de raies) et surtout de l'énergie du faisceau d'électrons (spectre continu, dit de freinage) qui donne la valeur maximale du rayonnement.

Pour les applications dans le domaine alimentaire, les appareils seront conçus pour ne pas dépasser la limite de S Mev recommandée par le Comité Mixte d'Experts A1EA/FAO/OMS de Genève ( 12).

MISE EN OEUVRE INDUSTRIELLE DU TRAITEMENT IONISANT A. Schéma d'une installation

Un irradiateur industriel (Figure 1.3 et 1.4) est composé d'une casemate de béton assurant !a protec- tion biologique et renfermant une source de rayonnement (gamma, X ou électrons) près ou autour de laquelle défilent tes produits à traiter. Une installation pour le traitement ionisant des aliments est essentiellement caractérisée par la nature et la puissance de sa source, une autre donnée à prendre en considération étant l'énergie reçue par l'aliment.

La puissance d'un accélérateur d'électrons ou d'un générateur de rayons X est mesurée en wau*

comme celle de tout appareil électrique. Pour ce qui concerne les sources radioactives, on parle plu- tôt d'activité : celle-ci est mesurée par le nombre de désintégrations par seconde (becquerel) correspondant à l'émission de deux photons pour le cobalt 60 et d'un seul pour le césium 137. En pratique, l'unité utilisée est le curie :

l'Ci'«3,7 1 01 0b q

L'énergie absorbée par l'aliment, couramment dénommée dose d'irradiation, a pour unité légale le gray. Un gray correspond à une absorption d'un joule par kilogramme. Outre les multiples du gray, on utilise couramment et depuis longtemps le rad et ses multiples :

1 Gy - 100 rad - 1 J/kg - 0,239 cal/kg

Les accélérateurs d'électrons et les générateurs de rayon X étant des appareils électriques, il suffira de couper le courant pour être en mesure de pénétrer sans danger dans la chambre d'irradiation ; dans le cas d'une source gamma, il faudra au contraire pouvoir la stocker, le plus souvent dans une piscine.

La géométrie de la source comme celte du convoyeur étant fixe, la dose d'irradiation reçue dépendra de la vitesse de défilement de l'aliment devant la source. Les débits de dose dépendent des sources utilisées : les ordres de grandeur sont 10 kGy.li"1 pour le gamma, 10 kGy-mn"1 pour les X et 10 kGy.s"1 pour les électrons. Les temps de passage seront donc très différents mais il a été vérifié que ceci ne cïiangeait ni la nature ni l'ampleur des modifications. A titre d'exemple, le Tableau 1.2 montre que l'action bactéricide est identique quel que soit le débit de dose dans la gamme étudiée.

~1

Unite de hulayage du faiM'cau JYiectm

e a a T

Tableau de contrôle J sécurité I

N

Commar.de

accélérateur

°-^l£S

-a g g a - o ,

CommandeJ convoyeur

- B - B a a ^

Cellule de traitement

P H P

Wagonnet transportant les produits

Aimant dcvi.-mi le fuiscoati à W

Figure 1.3 Schéma d'un irradialtur à électrons

( d ' a p r è s ••..• ;•

- J O -

1

Mut de béton Convoyeur à balancelles N° 2

Zone de

déchargement

Y

/ Convoyeur à balancelles N° 1

— - / ; ,

Zone de

«largement

Figure 1.4 Schéma d'un irradiateur gamma (d'après l'installation de Dagneux (Société Conservatome) )

Nature et Sources de Rayonnements

Conditions d'exposition

Débit de dose Mrad/lt

Efficacité biologique : DI0*

Nature et Sources de Rayonnements

Conditions d'exposition

Débit de

dose Mrad/lt B. Pumilus B. Sphaericus cobalt 60

Piscine -POSEIDON 200 000 Ci -GAMMA

par cycles en dynamique

0,18 0,32 1,14

cobalt 60

Panoramique - PAGURE 20000 C- GAMMA

continue en statique

0 3 0 0 3 3 1,16

Accélérateur électrostatique Van de Graaff-VULCAIN 3 kW-3 Mev-ELECTRONS

continue en dynamique

1.103 0,34 1,14

Accélérateur linéaire CGRMev-CIRCE 7 kW - 6 Mev - ELECTRONS

impulsion en dynamique

1.8.I06

(1.8.103)

0 J 2 1,15

Les traitement ont été effectués en gamma et en électrons sur 4 installations totalement différentes :

• gamma (Installation du CAPRI-CEA-CENS)

source piscine POSEIDON = 200 000 Ci de cobalt 60 source panoramique PAGURE = 20 000 Ci de cobalt 60

• électrons (Installations CAPR1 et CARIC-SRTI) accélérateur électrostatique VULCAIN = 3 kW - 3 Mev accélérateur linéaire CIRCE-CGR Mev = 7 kW - 6 Mev

* DI0 : dose de réduction décimale

Tableau 1.2

Radiosensibiliié de deux bactéries en fonction des conditions d'irradiation (d'après ]S )

B. Caractéristiques du traitement ionisant

Les caractéi t i q u e s essentielles du traitement ionisant des aliments sont pour la plupart communes aux trois types de rayons, la principale exception étant la pénétration ; nous allons les détailler en notant au besoin les différences :

a) Reproductibilité du traitement et précision de la dosimetric

La géométrie de l'ensemble source gamma • aliment étant figée, la valeur de la dos? - ^ue résultera le plus souvent, l'activité de la source ayant été corrigée, de la mesure d'un temps, ce qui facilite la dosimetric et conduit à une très bonne reproductibilité du traitement. Les réglages sont plus délicats dans le cas des X et des électrons d'où une moins bonne reproductibilité.

b) Simplicité du traitement

Le traitement consistera * placer les échantillons * une distance de h source prédéterminée pen- dant un temps connu ou à les faire défiler à une vitesse uniforme et définie contrôlable.

c) Absence d'élévation significative de ia température

•

II en résulte une moindre altération des principes nutritifs, notammert par l'absence de réaction de Maillard *, des perspectives techniques nouvelles, la possibilité d'utiliser des emballages souples et légers.

11 peut y avoir, dans le cas des faisceaux d'électrons, une augmentation de température locale un peu plus importante que pour les rayons X et y, mais qui ne remet pas en question cette conclusion.

d) Pénétration

La pénétration dépend de l'énergie du rayonnement et de la densité de l'aliment traversé. Les lois el 'os «distances de pénétration» sont toutefois différentes selon les rayonnements (voir aussi II.1.A) :

- les photons X et gamma sont progressivement absorbés par la matière selon une loi exponen- tielle.

Plus la densité est élevée et plus l'absorption d'énergie est grande, ce qui rend la protection possible, ti faut retenir de ce point ae vue la grande tranf-arence des aliments dont (a densité est souvent inférieure à 1. Cette né*.' *ation garantit l'homogénéité et donc l'efficacité du traitement, ce qui n'est pas toujoui l : par exemple de la chaleur ; elle autorise aussi le traitement en épaisseur ou à l'intérieur d'un emballage. La tendance actuelle, pour diminuer les frais de manutention, est de concevoir des installations gamma autorisant i» traitement par palettes, ou par conteneurs dans le cas des produits en vrac.

- les électrons seront complètement arrêtés si l'épaisseur et la densité du matériau sont suffi- santes. La pénétration«e»est directement proportionnelle à l'énergie des électrons et est inversement proportionnelle à la densité moyenne du produit.

* Réaction des groupements amino des aminoacides, peptides ou protéines sur les groupements Uydroxyles des sucres entraînant par le biais de réactions secondaires complexes la formation de pigments bruns, le blocage de l'assimilation des protéines et parfois la formation de produits mutagènes.

- 2 3 -

• en traitement monoface (simple passage sous le faisceau d'électrons)

e ( c m )- 0 , 3 5 x ( E M e v ) densité

• en traitement biface c'est-à-dire exposition du produit sous ses deux faces par deux passages sous le faisceau avec retournement intermédiaire :

e ( c m )_ 4 8 x E ( M e v ) densité

Ainsi à 10 MeV énergie maximale autorisée par la réglementation, les valeurs de pénétration (Tableau 13) montrent que si les électrons accélérés ne doivent pas ~ue réservés qu'aux traite- ments de surface, ils n'auront tout de même pas les mêmes créneaux d'application que les gamma, d'autant que le coût est une fonction directe de l'énergie.

Produits Densité

Epaisseurs en traitement

monoface Matériel médico-chirurgical, fournitures de laboratoire

et emballages en matière plastique * 0,15 23 à 53 cm

Produits pulvérulents d'origine biologique (lyophilisé)

et végétale (Epices . . . ) # 0.5 7 à 16 cm

Poudres minérales, produits en grains (céréales) et

granulés # 0,7 5 à 11 cm

Liquides, solutions et produits assimilables à de l'eau # 1,0 3,5 à 8 cm Conditionnements métalliques Aluminium

Acier

# 2.7

# 8,0

1 3 à 3 cm 0,4 à 1 cm

Tableau 13

Pénétration (cm) d'électrons accélérés d'une énergie de 10 Mev dans divers produits (d'après 15 )

Débit de dose

Le débit de dose permet de calculer le temps d'exposition pour une dose déterminée ; celui-ci s'exprime généralement en heures lorsqu'il s'agit de rayonnement gamma, en minutes pour les rayons X et en secondes pour les électrons accélérés.

Economie d'énergie

A titre d'exemple, dans le cas des viandes stockées pendant 4 semaines, les quantités d'énergie consommée pour la préparation du produit, la construction, le fonctionnement et l'entretien des équipements nécessaires, le transport, le stockage industriel et ménager sont mentionnées dans le Tableau 1.4.

Le traitement thermique correspond à une dépense supplémentaire de l'ordre de 50 % et la congélation consomme plus de trois fois plus d'énergie que la ndappertisation. Cette différence serait d'autant plus en défaveur de la congélation que la durée du stockage serait plus grande.

Radurisation + réfrigération et réfrigération consomment des quantités d'énergie voisines, l'avantage des traitements ionisants se situant au niveau de l'amélioration des qualités hygiéniques (élimination des pathogènes).

Traitement E (U/kg) E %

Réfrigération

Radurisation * et réfrigération

17.760 17.860

125 Congélation

Traitement thermique Radappertisation *

46.600 20.180 14.260

327 142 100

Tableau 1.4

Energie consommée au cours de différents traitements de la viande (d'après 16)

En fin de compte, les seules caractéristiques vraiment différentes existant entre les divers traite- ments ionisants sont le débit de dose et la profondeur de pénétration. Il faut signaler également deux inconvénients majeurs des installations gamma, à savoir la production continue de rayonne ment par la source, ce qui contraint à avoir des installations à facteur de charge élevé, et la dif- ficulté d'orienter les photons qui conduit, pour avoir un rendement acceptable, à concevoir des passeurs d'échantillons sur deux ou trois épaisseurs. Pour être rentables, ces installations devront être forcément de grandes dimensions, de l'ordre du million de curies de cobalt 60.

Le choix des industriels sera donc pour l'essentiel un choix teclinologique et économique dé- pendant' de divers paramètres : épaisseur et densité du produit à traiter, dose requise, tonnage annuel et (éventuellement) répartition saisonnière, implantation géograplu'que ... En aucun cas, il ne s'agira d'un choix dicté par des considérations toxicologjques puisque nous verrons (II) que, sur ce plan, les trois types de traitements ionisants sont strictement identiques.

1.4 DOMAINES D'APPLICATION

Le traitement ionisant n'a pas pour vocation de remplacer tous tes procédés actuellement employés. Il n'est pas possible de dresser une liste exhaustive prévoyant les secteurs de l'agro-alimentaire où ce procédé a des chances de déboucher à court ou à moyen terme au stade industriel. Il faudra effectuer un bilan des effets positifs (efficacité, performances ...) et négatifs (altérations organoleptiques, potentialité toxique ...) des traitements en concurrence et prendre en compte des paramètres tels le coût, la localisation et éventuelle- ment l'absence ou la présence de procédés rivaux.

Les pays industrialisés chercheront surtout à obtenir, par irradiation, des denrées présentant une meilleure qualité et une sécurité maximum sur le plan hygiénique, ou la prolongation de la période de consommation des produits frais. Les pays en cours d'industrialisation en retireront pour l'essentiel une amélioration des conditions de stockage des denrées, c'est-à-dire une augmentation de la quantité d'aliments disponibles.

Il y a des créneaux ou le traitement ionisant n'a que des perspectives réduites. C'est par exemple le cas des produits laitiers liquides où la nature et la quantité des acides gras présents constituent un obstacle, leur oxydation pouvant conduire à de mauvais goûts et de mauvaises odeurs.

* Voir la définition de ces termes page 47

- 2 5 -

Dans d'autres créneaux, le traitement ionisant viendra s'ajouter à des traitements classiques notamment le traitement thermique et la congélation. Son développement sera fonction de la conjoncture : le jour où le coût de l'énergie sera proliibitif, l'irradiation "eroi s'ouvrir le champ très large où !'appert isat ion donne à l'heure ac- tuelle entière satisfaction : aliments pour animaux familiers, semi-conserves, conserves de viandes et produits carnés, charcuterie ... c'est-à-dire la majeure partie du «secteur conserve» des produits carnés et peut être celui des plats cuisinés. Il en sera de même pour ce qui concerne certains produits congelés dont le coût énergétique apparaîtra un jour exagéré. La raison de cette ouverture peut ne pas être exclusivement d'ordre économique ; en effet le législateur pourra, incité par l'hygiéniste on le nutritioniste, ne plus tolérer dans certains cas la pré- sence de microorganismes nuisibles pour la santé de l'homme (par exemple Salmonelles dans les poulets éviscérésl ou !s dégradation de certains principes nutritifs consécutive à l'utilisation de températures de stérilisation beau- coup trop élevées (cas des protéines du lait dans les desserts en boite).

Il y a aussi des créneaux où le traitement ionisant apparaît ci'ores et déjà soit comme le meilleur procédé, soil même comme le seul.

Le premier cas concerne essentiellement les produits deshydratés pour lesquels l'assainissement ou la stérilisation par la chaleur présente des inconvénients (mauvaise pénétration, altération des principes nutritifs consécutive à l'utilisation obligatoire de températures élevées, emballages rigides coûteux et de faible capacité ...) et ceux où l'utilisation d'additifs chimiques est de plus en plus controversée et parfois interdite. On peut ranger, dans cette première catégorie, les rations pour animaux de laboratoires et certaines farines dites diététiques, et dans la seconde les épices, condiments, farines, fruits et légumes secs couramment traités avec de l'oxyde d'éthylènc.

Dans le second cas, beaucoup plus général, il y a ,'ieu de distinguer plusieurs secteurs :

• Produits frais (viandes et charcuterie plus particulièrement, mais aussi volaille, poissons, crustacés, légumes et fruits) où l'irradiation reste associée à la réfrigération ( 4° C à 7° {') et pour lesquels l'objeclif est selon le cas :

- la destruction de la microflore pathogène, par exemple dans le cas des poulets et des ovoproduits pour éliminer les Salmonelles à la dose de 3 kGy ou celui des crustacés i2 à 4 kGy).

- la destruction partielle de la microstore contaminante pour augmenter la durée de conservation et allonger ainsi les circuits commerciaux. Cest le cas notamment des fraises (3 kGy), du poulet (7 kGy), et des poissons (2,2 kGy).

- la destruction des insectes pour éviter la dégradation des fruits ou leut mise en quarantaine qui ferme beaucoup de marchés aux pays africains et notamment le marché Nord-américain : mangues (0,7 kGyl papayes ( 1 kGy).

- la destruction de parasites comme Tricliinella spiralis (0,7 kGy) de la viande de porc.

- l'inhibition de la germination de bulbes et tubercules (pommes de terre, oignons, aulx, échalotes) qui est réalisée pour l'instant dans certains pays par l'utilisation d'isopropyl-N-pliényl carbamate pour les pommes de terre et d'hydrazide maléique pour les oignons et aulxde premier traitement est autorise on France, le second y est interdit) produits chimiques dont l'efficacité est moindre, voire nulle dans certains pays chauds.

• Viandes et produits à base de viande lorsque l'objectif visé est le stockage à la température ambiante pour une durée indéterminée. C'est un problème qui intéresse les militaires pour des raisons de logistique, certains commerçants pour la régulation des marchés à des fins spéculatives (c'est ce qui se passe depuis quelques années sur le marché des céréales et du soja à la suite des progrès en matière de gestion par ventilation contrôlée de grands silos qui ont conduit à des coûts de stockage minimes), mais aussi les gouvernements dans les périodes d'incertitude ou pour assurer des approvisionnements réguliers. Il s'agit ici d'une technologie très sophistiquée consistant à traiter le produit à forte dose (40 à 65 kG> ), à la température de — 40° C pc'ïr limiter les modifications organoleptiques, voire technologiques et i d é o - logiques, en présence d'un minimum d'additifs, dans un emballage léger (triplex en papier d'aluminium) ou lourd (type conserve) en vue d'un stockage de longue durée à la température ambiante.

- 2 6 -

RECOMMANDATIONS DES COMITES MIXTES AIEA/FAO/OMS D'EXPERTS

L'évolution des recherches et des essais dans le domaine toxicologjque a été largement influencée, et continue à l'être, par les recommandations des Comités Mixtes AIEA/FAO/OMS d'Experts en matière d'irradiation des aliments qui se sont réunis périodiquement depuis 1969, à Genève.

A. Comité de 1969 ( 8 - 1 2 Avril) (17)

Ce Comité a demandé de reconsidérer les essais sur animaux qui avaient été réalisés jusqu'alors dans n'importe quelles conditions ; il a apporté une codification en la matière et conseillé en outre une approche radiocliimique du problème bien que cette dernière voie apparaissait à l'époque comme très difficile voire impossible.

B. Comité de 1976 (3! Août - 7 Septembre) (11)

Pour l'essentiel, ce sont les résultats du Projet International constitué pour répondre aux questions soulevées en 1969, qui ont été examinés. Le Comité a approuvé le traitement des produits suivants : pommes de terre (0,15 kGy), blé et farine de blé (1 kGy), papayes (1 kGy), fraises (3 kGy), poulets éviscérés (7 kGy). Des études complémentaires ont été demandées dans le cas du riz ( 1 kGy), des poissons (2,2 kGy) et des oignons (0,15 kGy). Les membres de ce Comité ont reconnu, en s'appuyant sur les résultats des études radioclûmiques entreprises dans divers pays, que le traitement ionisant, vu la nature et la faible quantité de produits identifiés, ne devait plus être assimilé à un traitement par additifs chimiques mais reconnu comme un procédé. C'est un pas capital qui a alors été franchi ; il a incité les cliimistes à accélérer leurs travaux afin d'arriver par exemple à faire admettre que conseiller le traitement ionisant du riz, conduit obligatoirement à reconnaître que celui d'autres céréales comme le blé ou le mais est sans danger pour l'homme. Plus généralement le Comité a recon- nu que :

- l'étude des modifications radioclûmiques constitue une approche féconde pour le toxicologue car elle permet d'évaluer le risque toxique tout en facilitant l'extrapolation à l'homme des résultats obtenus sur l'anima),

- le seul contrôle efficace, en l'absence de test d'identification des aliments traités par les rayon- nements ionisants, est celui qui peut être réalisé à proximité de l'installation,

- la pathogénicité des bactéries, des levures et des virus n'est pas modifiée après traitement.

C. Comité de 1980 (27 Octobre - 3 Novembre) (12)

Après avoir accepté les conclusions des Comités précédents le Comité de 1980 a complété la recom- mandation adoptée quatre ans auparavant à propos de la répétition des doses : il a admis que «le traitement doit s'effectuer normalement en une seule séance mais il conçoit que dans certaines cir- constance la répétition puisse être justifiée». Pour cela il s'est appuyé sur (es points suivants : - la concentration des produits de radiolyse est une fonction linéaire de la dose

- la concentration de certains de ces produits de radiolyse décroit considérablement et rapidement après le T^tement.

- il est possible aujourd'hui de définir une dose en-decà de laquelle on est pratiquement sur qu'il n'y a pas de dangers pour l'homme.

- Parmi les conclusions auxquelles sont parvenus les experts, la plus importante est la suivante :

«L'IRRADIATION DE TOUTE DENREE ALIMENTAIRE JUSQU'A UNE DOSE GLOBALE MOYENNE DE 10 kGy NE PRESENTE AUCUN RISQUE D'ORDRE TOXICOLOGIQUE ; IL S'ENSUIT QUE L'EXAMEN TOXICOLOGIQUE DES ALIMENTS AINSI TRAITES N'EST PLUS NECESSAIRE,» Cette conclusion est basée sur les résultats suivants :

- évaluation toxicologique par des essais sur animaux d'un grand nombre de denrées irradiées (ce qui explique que le Comité ait formulé des recommandations aliment par aliment pour ceux ayant fait l'objet d'une monographie prouvant l'absence d'effet cancérigène, tératogène et mutagène),

- essais comparatifs sur animaux de laboratoire nourris avec une ration soit traitée à des doses comprises entre 10 et 44 kGy. soit autoclavée (120° C. 20 minutes) : les seuls.effcts enre- gistrés sont favorables aux régimes irradiés ce qui peut être attribué plutôt à un effet néfaste de l'auteelavage qu'à une action bénéfique des traitements ionisants,

- études des produits formés au cours du traitement ionisant des principaux constituants des alin\ents, et mécanisme d'action des rayonnements. Les produits formés le sont en quantités minimes:! à 2 mg.kg à 10 kGy ; ils sont de même nature que ceux qui apparaissent après un traitement thermique ; ils ne présentent pas à ces concentrations le isques toxiques comme l'ont montré des essais réalisés sur animaux. De plus, les résultats sont extrapolables à l'intérieur d'une même famille d'aliment et il est souvent possible de prévoir dans certains aliments la nature et la quantité des produits qui seront radioformés.

Ces deux derniers points sont confirmés par les études radicalaires qui montrent que les rayonnements ionisants induisent des réactions radiolytiques similaires dans les divers constituants (protéines.

lipides, glucides, eau . . . ) d'aliments différents.

De plus, le Comité reconnaît l'efficacité des rayons X. Il limite leur énergie à 5 Mev, celle des électrons accélérés à 10 Mev. Il s'est également rendu compte que les aliments ainsi traités seraient soumis aux règlements qui s'appliquent aux denrées alimentaires en général ; «il n'y a donc pas lieu, pî'ir des motifs scientifiques, d'envisager de normes spéciales relatives à la qualité, à la salubrité et à l'étique- tage des aliments soumis a un traitement par les rayons gamma ou X ou par des électrons accélérés».

Une recommandation nouvelle à souligner concerne la dose globale moyenne * : il est apparu plus raisonnable «de stipuler une valeur moyenne plutôt que d'essayer qu'aucune portion de denrée ne reçoive une dose inférieure à un minimum ou supérieure à un maximum. Si l'on tient compte du rap- port dose maximale / dose minimale absorbée par la denrée (c'est-à-dire du coefficient d'uniformité de la dose) dans les installation: pilotes et les installations commerciales actuelles, l'application de la dose moyenne montre qu'une toute petite fraction de la denrée reçoit une dose maximaie augmentée de 507*».

«La dose globale moyenne est la moyenne arithmétique de toutes les lectures dosimétriques effectuées au cours d'une opération d'irradiation donnée. Pour la déterminer, il faut répartir au liasard, dans les denrées, un nombre approprié de dosimètres. Le nombre d'appareils est jugé suffisant lorsqu'il permet l'estimation de la distribution de la dose dans chaque portion des substances alimentaires de densité différente et lors- que les mesures sont représentatives de te tes les fluctuations de doses et de densité se produisant au cours d'une opération classique».

AUTORISATIONS ET DEMANDE INDUSTRIELLE

Bien que de nombreuses autorisations aient été données dans le monde pour le traiter* nt ionisant de denrées alimentaires le plus souvent à titre provisoire ou à des fins d'expérimentation - elles n'ont jamais été suivies pur un débouché significatif au stade industriel, sauf au Japon (irradiateur de 300.000 Ci de cobalt 60 de la Shihoro Agricultural Cooperative installé dans Pile d'Hokaido où sont traitées 30.000 tonnes par an de pommes de terre depuis 1974 au prix de 30 à 45 F la tonne). On ne peut considérer que les traitements ionisants ont atteint le stade industriel en France en prenant pour prétexte que l'inhibition de germination de 2 à 300 tonne-: d'oignons est réalisée tous les ans depuis 1978 et que 200 tonnes de rations pour animaux de laboratoire ont été stérilisées depuis 3 ans à la dose de 44 kGy. Sur le plan économique, il aurait fallu que de nombreuses autorisations soient simultané- ment accordées dans différents pays pour assurer une rentabilité acceptable aux capitaux à investir dans des installations qui, pour être viables, doivent être forcément de grandes dimensions, de l'ordre (la million de curies de cobalt 60.

A. Les autorisations

Les autorisations ont été délivrées dans de nombreux pays (Tableau 1.5), surtout dans le cas des pommes de terre, des oignons et des aulx (60 % des pays). La plupart du temps, le choix relève davantage de la tactique que d'une analyse économique. En effet, bulbes et tubercules ont été retenus parce qie leur traitement nécessite de très faibles doses, ce qui rendait fort improbable l'induction de potentialités t jxiques, d'où l'attitude bienveillante, il y a plus de dix ans. des ins- tances de santé publique et par voie de conséquence du législateur. Mais :

• L'intérêt technique du traitemenl varie avec les pays : les pays industrialisés, pour la plupari en zone tempérée, maîtrisent bien le stockage de ces produits et ont, si nécessaire, les moyens de les importer en toutes saisons. Les pays non industrialisés, en général en zone chaude, doivent avoir recours à des concentrations beaucoup plus importantes, parfois sans succès, de produits «germicides» et ils ne veulent surtout pas être les premiers à consommer des aliments irradiés.

Il y a cependant des exceptions, par exemple la France, qui n'autorise pas l'emploi d'hydrazide maléique pour le stockage des oignons et qui a très logiquement autorisé leur traitement ionisant en l'absence de tout autre procédé de conservation.

• Ces matières premières agricoles, produites en très grande quantité mais pendant des périodes courtes (4 à 6 semaines ) , nécessitent la construction d'installations importantes ayant un facteur de cliarge très faibl ;. Shihoro au Japon est une exception car Tirradiaieur est construit au centre d'une zone récemment et spécialement aménagée pour la seuffi culture de la pomme Je terre.

B. L-r demande industrielle

Il est a souligner que peu de demandes d'autorisations dans le monde ont été le fait des industriels de l'agro-alimentaire. Ce sont presque toujours des «prestataires de traitement ionisant», qui avaient construit des installations surtout pour la stérilisation de matériel médical, qui ont déposé les dos- siers sur des aliments afin d'améliorer la rentabilité de It'irs équipements par l'ouverture de nouveaux créneaux. II s'est agi plus rarement d'organismes officiel* comme l'Armée aux Etats-Unis ou le CEA en France. Dans ce dernier cas, le dossier concernait le traitement ionisant des rations pour animaux de laboratoire, et la demande a été présentée sur incitation du Ministère de l'Agriculture qui craignait une concurrence déloyale d'une firme anglaise appliquant ce traitement depuis plusieurs années.

Cependant, depuis 1976, les industriels manifestent notamment en Europe, en Afrique du Sud et au Japon, un plus grand intérêt et les organismes publics leur apportent une aide non négligeable.

2 9 -

Cela s'est traduit par un grand nombre d'autorisations au cours des quatre dernières années alors - que le mouvement était pratiquement stoppé depuis une décennie (Tableau 1.6).

En France, l'évolution s*est concrétisée par la mise en place du «Club traitements ionisants» qui regroupe actuellement 16 industriels intéressés par les possibilités de cette nouvelle technique : il s'agit d'un Club APR1A * créé avec le support scientifique du CEA.

La Belgique est certainement le pays qui a délivré le plus d'autorisations depuis 1976 (Tableau 1.6). D'autres dossiers sont déjà déposés (poulet, crustacés importés, crus ou cuits, congelés et dé- cortiqués) ou en cours de rédaction (aliments pour animaux de ferme, plasma sanguin atomisé, papai'ne, légumes deshydratés, poudre de cacao dégraissée, pattes de grenouilles, thé et plantes méd icinales). L'irradiateur gamma installé à Fleuras a traité 1200 tonnes.Mrad de produits alimen- taires en 1980 ; il en traitera 2500 en 1981,4500 en 1983 et 7000 en 1984.

Plus pragmatiques, les Hollandais ont entrepris la construction de gros irradiateurs posant leur candidature pour être les premiers fournisseurs d'Europe dans le domaine des traitements ionisants.

L'irradiateur actuel de 1.000.000 Ci de cobalt 60 fonctionne au maximum de sa capacité depuis Septembre 1979. La Société Gammaster qui l'exploite a mis en chantier deux installations d'une capacité de 3.000.000 de curies chacune, qui seront consacrées en bonne partie à des activités agro alimentaires. L'une sera implantée à Ede (Pays-Bas) et sera opérationnelle à la fin de l'année 1982 ; l'exploitation de l'autre démarrera à Munich en 1983.

Enfin, aux Etats-Unis, une procédure a été engagée en Mars i981 par la Food and Drug Administra- tion pour réviser, en tenant compte des évolutions récentes, la législation concernant les possibilités d'application des traitements ionisants pour les produits alimentaires.

APRLA : Association pour la Promotion Industrie-Agriculture

I - 30 - I f

f

f TapUiiuj.5 v Produits alimentaires destinés à la consommation humaine

pour lesquels le traitement ionisant tit autorisé Liste par pays établie en Avril 1981 (18)

D Définitif X Lots expérimentaux XX Provisoire XXX Malades hospitalisés '. XXXX Essais de commercialisation c - Sous conditions

PREMIERE

PAYS PRODUIT STATUT ANNEE

D'AUTO­

RISATION

Afrique du Sud Pommes de terre D 1977

Oignons D 1978

Aulx D

-

Poulets D

-

Papayes D

-

Mangues D

-

Fraises D

-

Bananes séchées

_

Avocats

-

Australie Crevettes congelées

-

Belgique Pommes de terre XX 1980

Fraises XX

_

Oignons

- -

Aulx

- -

Echalottes

_ _

Paprika

- -

Poivre noir

- -

Gomme arabique

-

Bulgarie Pommes de terre X 1971

Oignons X 1972

Aulx X

-

Céréales X

_

Concentrés secs X

_

Fruits secs X

_

Fruits frais X

-

Canada Pomîues de terre D I960

Oignons D 196'

Farine de blé D i c . y

Poulets XXXX 1973

Filets de morue et haddock XXXX

-

- 3 1 -

PREMIERE

PAYS PRODUIT STATUT ANNEE

D'AUTO- RISATION

Chili Pommes de terre X 1974

Danemark Pommes de terre D 1970

Espagne Pommes de terre D 1969

Oignons D 1971

Etats-Unis Blé et farine de blé D l«63

Pommes de terre D 1964

France * Pommes de terre XX 1972

Oignons XX 1977

Echalottes XX

Aulx XX

Grande-Bretagne Tout aliment pour malade nécessitant un régime stérilisé

XXX 1969

Hongrie Pommes de terre XXXX 1969

Oignons X 1973

Fraises XXXX

Epices X :974

Ingrédients pour viandes en boites X 1976

Israël Pommes de terre D 1967

Oignons D 1968

Italie Pommes de terre D 1973

Oignons D

Aulx D

Japon Pommes de terre D 1972

Pays-Bas Asperges X 1969

Fèves de cacao X

Fraises XXXX

-

Champignons D

Repas congelés XXX

Pommes de terre D 1970

Pomme de terre pelées XXXX 1976

Crevettes X 1970

Oignons D 1975

Poulets D 19->6

Filets de poisson XXXX

_

Légumes frais XXXX 1977

Cuisses de grenouilles congelées XX 197S

Riz et farine de riz XX 1979

Pain de seigle

-

Epices XX

-

Philippines Pommes de terre XX 1972

République Fédérale Repas congelés X,XXX 1972

Allemande Pommes de terre X 1974

~1

PREMIERE

PAYS PRODUIT STATUT ANNEE

D'AUTO- RISATION

Tchécoslovaquie Pommes de terre X 1976

Oignons X

-

Grampignons X

-

Thaïlande Oignons D •) 1973

URSS Pommes de terre D 1958

«relies D 1959

Fruits et légumes frais X 1964

Produits carnés sous plastique X

-

Fruits secs D 1966

Concentrés secs D

-

Poulets X

-

Préparations culinaires carnées X 1967

Oignons D 1973

Uruguay Pommes de terre D 1970

OMS/FAO/AIEA Pommes de terre XX 1969

Pommes de terre D 1976

Oignons

- -

Papayes D

-

Fraises D

-

Blé et farine de blé XX 1969

Blé et farine de blé D 1976

Riz

- _

Poulets D

-

Morues et sébastes Tout aliment jusqu'à une dose

supérieure moyenne de 10 kGy D 1980

Le traitement ionisant des épices sera autorisé prochainement-

Far ailleurs, une autorisation a été délivrée en 1975 pour les aliments composés pour animaux de laboratoire, aucune demande de reconduction de l'autorisation de traiter les pommes de terre n'a encore été faite.