APLICACIONES AGROALIMENTARIAS

APLICACIONES DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA INDICE -Aplicaciones en la agricultura y ganadería -Aplicaciones en el tratamiento de alimentos -¿Se hace necesaria esta técnica? -Historia de esta tecnología -Estado actual -Aplicaciones más importantes -Plantas de tratamiento -Aceptabilidad

M. Magdalena Gálvez Morros .

Prf. Titular de Química Analítica de la U.C.M. A lo largo de los siglos la humanidad ha ensayado todas las formas posibles de aumentar la cantidad y la calidad de su producción agrícola y pecuaria, imprescindible para su subsistencia. La escasez de alimentos ha sido siempre un factor limitante al crecimiento de la población y ha sido la causa de la extinción de prosperas civilizaciones. Febrero 2002

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CRECIMIENTO DE LA POBLACIÓN MUNDIAL 1800-1995 7000 6000

5800

5000 4000 3000 2500 2000 1500

1000

1000

900

1020

0

1800

1820

1850

1900

1950

2000

La. población mundial, que a lo largo de los últimos siglos epidemias y crisis de hambre generalizadas habían mantenido sin crecer en unos 1.000 millones de habitantes, aumenta según estimaciones del Banco Mundial en el último siglo a 5.800 millones. Este aumento, exponencial en los últimos años, que lleva consigo una mejora del nivel de vida, ha sido posible gracias a la Química que ha permitido aumentar, con el empleo de fertilizantes y plaguicidas, el rendimiento de las cosechas, lo que ha hecho posible el aumento de la provisión necesaria de alimentos para mantener esa creciente población.

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Coincidencia en los aumentos de producción de cereales con el uso de fertilizantes y herbicidas 80 5 Rendimiento medio de cada 5 años en Tn/Ha

4,5

70

4 60 3,5 50

3

40

2,5 2

30

1,5 20 1 10

0,5

00

20

90

19

80

19

70

19

60

19

50

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19

30

19

20

19

10

19

00

19

18

90

0

80

0

18

% de Área tratada con fertilizantes y herbicidas

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. la gráfica se observa perfectamente esta variación, pero En para dar un solo dato más concreto de cómo los abonos químicos influyen en la multiplicación de las cosechas, señalaremos que la producción mundial de cereales aumentó desde 830 millones de toneladas en 1960 a 1935 millones de toneladas en 1990 es decir un 235%, mientras que la superficie de tierra cultivada aumentó solo en un 6%.

Ya en 1860 se descubre que el N, P, K son nutrientes esenciales para las plantas, pero la optima aplicación de esos nutrientes se ha hecho solo en el siglo XX, gracias a la investigación de los mecanismos de asimilación de esos nutrientes por las plantas con los isótopos radiactivos

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EN LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA, LOS ISÓTOPOS RADIACTIVOS SE EMPLEAN: • COMO TRAZADORES

Asimilación de Fósforo Asimilación de Nitrógeno Sondas hidricas Nutrición animal y mejora de la producción pecuaria

• EN EL RADIOINMUNOANALISIS

Estado reproductivo del ganado. ( Análisis de progesterona) Enfermedades infecciosas. (Análisis de anticuerpos específicos)

• COMO FUENTE DE RADIACIONES Empleo de los isótopos radiactivos Como Trazadores En estas aplicaciones, los isótopos radiactivos se añaden a los abonos y en ellos se mezclan íntimamente con sus isótopos estables naturales, al tener las mismas . propiedades químicas ( no olvidemos que son el mismo elemento) y puede seguirse su mecanismo de asimilación en la planta por la estela radiactiva que emiten. Imaginemos que queremos estudiar la forma como el nitrógeno se absorbe por las plantas desde los fertilizantes, añadiremos un isótopo de nitrógeno radiactivo (15N) al abono y por la forma como se distribuye la radiactividad en la planta deduciremos el metabolismo de fijación de este nutriente. A esta técnica se le llama marcado radiactivo. Gracias a moléculas marcadas con isótopos radiactivos de nitrógeno, fósforo y potasio se ha podido seguir el mecanismo de asimilación de estos nutrientes. lo que ha permitido una utilización más eficaz de los fertilizantes. Asimismo, por ejemplo, con CO2 marcado con C-14 ó el Fosfato marcado con P-32, se ha conseguido seguir las rutas de la fotosíntesis, y comprender mejor la importancia de esta función. Febrero 2002

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UTILIZACIÓN DE LOS I. R. EN LA MEJORA DE LA PRODUCCIÓN PECUARIA

•Mejora

de la capacidad reproductora por determinación más exacta del ciclo reproductor gracias al análisis de las hormonas (R I A).

•Mejora

de rendimientos ganaderos mejorando de calidad nutritiva de los piensos etc.. Por poner un ejemplo citaremos solamente el caso de Rumania donde se consiguió un aumento del rendimiento de las cosechas de maíz en 620 kg/Ha, alterando la dosificación del N y P de los abonos, después de las investigaciones llevadas a cabo en los experimentos con abonos marcados con isótopos radiactivos. No solamente los isótopos han contribuido a mejorar los cultivos sino también han mejorado el rendimiento de la producción pecuaria. Gracias al inmumoanálisis se ha conseguido determinar, midiendo la concentración hormonal, los momentos óptimos para la fecundación animal. Gracias también a los isótopos radiactivos, utilizándolos como trazadores en trabajos de investigación de asimilación de nutrientes en nutrición animal, se ha conseguido mejorar el rendimiento de carne animal en muchos países, y sus producciones, leche, lana, etc,. Febrero 2002

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TRATAMIENTO DE LOS BÚFALOS INDONESIA. Se diseñó un bloque multinutritivo, que permite un aumento de 3 kg. de peso por semana, disminuyendo de 35 a 10 el nº de kg. de pienso necesarios para un aumento de 1 kg. de peso del animal.

.

Uno de los éxitos más llamativos de esta aplicación ha ocurrido en Indonesia con el tratamiento de los búfalos. Se necesitaba mejorar los métodos de alimentación de los búfalos, animal fundamental en la economía de este país, en el que se emplea, no solo como fuente de alimento, sino también como fuerza motriz para arar la tierra. Después de estudiar el metabolismo digestivo de estos animales con isótopos radiactivos los científicos desarrollaron un bloque multinutritivo que permitió un aumento de peso en los animales de 3 kilos por semana, y permitió también rebajar significativamente el número de kilos de pasto que estos animales necesitaban digerir para aumentar 1 kilo de peso.

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UTILIZACIÓN DE LAS RADIACCIONES IONIZANTES La radiación de semillas se emplea para producir mutaciones en sus genes. Por selección de mutantes se han conseguido nuevas variedades de cultivos agrícolas de alto rendimiento y mejor adaptadas al medio En. estas aplicaciones el isótopo radiactivo pierde completamente su carácter de trazador porque se confina en una cápsula metálica, que suele estar colimada para que la radiación salga solo en una determinada dirección, es decir el isótopo se utiliza solo como foco emisor de radiaciones. Las radiaciones de los isótopos radiactivos son ionizantes y aplicadas a las células vivas no alteran los principios inmediatos, pero al ionizar el ADN inhiben o modifican su capacidad de duplicación, en esta propiedad se basa la aplicación de “Mejora de las variedades de cultivos agrícolas por selección de mutantes “ La mejora en el rendimiento de las cosechas se ha conseguido por ejemplo introduciendo nuevas variedades de cultivos agrícolas conseguidas por mutaciones inducidas por las radiaciones. Febrero 2002

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1500 variedades mejoradas 1983 Mutante de algodón (Pakistán) 1985 Mutante de arroz (China) 25 días de maduración y mayor cantidad de proteína 1986 Mutante del sorgo Se están empleando solo tres en la UE

La. irradiación de semillas produce mutaciones en sus genes, la mayoría no aportan nada positivo, pero una pequeña fracción de ellas da lugar a variantes genéticas de interés, creándose así variedades de cultivos de alto rendimiento, bien adaptadas al medio y con mayor resistencia en las enfermedades. Se han producido ya mas de mil quinientas variedades mejoradas, de las cuales el 90% se han conseguido gracias a la radiación. Entre los éxitos que han reportado mayores beneficios económicos, citaremos; un mutante de algodón que se consigue en 1983 y se aplica en Pakistán que duplica la producción de las cosechas; un mutante de arroz que en se consigue en China en 1985 que madura en sólo veinticinco días y tiene mayor cantidad de proteína que las variedades tradicionales, la nueva variedad del sorgo resistente a las plagas, planta que ha mejorado mucho con esta técnica. En la CE se emplean solamente la cebada , maíz y trigo modificados genéticamente. Solo en producción de cebada para la fabricación de cerveza se reporta un aumento en la producción de 6 millones de t. empleando la misma superficie de tierra cultivada. El trigo duro se emplea en Italia para la producción del 60 % de las pastas Febrero 2002

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ERRADICACIÓN DE PLAGAS DE INSECTOS PARA PROTECCIÓN DE COSECHAS

Campaña de erradicación de la mosca de la fruta •1954 Curacao •México •EE UU •Ahorro anual de 100 millones de dólares

Las plagas de insectos que han venido tradicionalmente diezmando las cosechas y creando enfermedades en el ganado, se combaten no solo con los plaguicidas sino también con la técnica de insectos estériles por las radiaciones ionizantes, que será descrita en la ponencia de aplicaciones medioambientales. La "mosca del gusano barrenador del nuevo mundo", fue el primer insecto así erradicado. La primera campaña se hizo en 1954 en la Isla de Curacao, luego se han hecho campañas en Méjico y en el Sur de Estados Unidos, solamente los rancheros de Texas reportan un ahorro anual de cien millones de dólares por la erradicación de este insecto. Febrero 2002

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NO BASTA CON AUMENTAR LA PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS HAY QUE SABER CONSERVARLOS • SEGÚN LA FAO--- SE PIERDE EL

50% de los alimentos perecederos 25% de los alimentos no perecederos

• SEGÚN OMS--- Se consume gran cantidad en mal estado produciendo enfermedades de origen alimentario, que actualmente están aumentando de forma alarmante

¿SE HACE NECESARIA LA IRRADIACIÓN DE ALIMENTOS? .

Aunque la tecnología de alimentos ha avanzado mucho, los procesos técnicos clásicos como la congelación, pasterización, secado, etc., han demostrado ser insuficientes para paliar estas perdidas. La mayoría de los Gobiernos reconocen la necesidad de tomar medidas a este respecto y la Asamblea Nacional de Naciones unidas ha instado con carácter prioritario a utilizar todos los métodos seguros y eficaces para combatir las perdidas de alimentos, especialmente en las regiones tropicales donde se encuentran la mayoría de los países en desarrollo, en los que por no existir sistemas modernos de transporte y almacenamiento, y porque la temperatura ambiental suele ser elevada, estas perdidas son aún mayores. De ahí la necesidad de una nueva tecnología y por ello, a pesar de toda la oposición inicial que ha tenido y sigue teniendo en muchos países, en el mundo esta abriéndose camino, cada vez con mas penetración comercial, la TECNOLOGIA NUCLEAR aplicada a la protección de cosechas agrícolas y a la conservación de alimentos. Febrero 2002

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INCREMENTO DE PUNTOS POSIBLES DE CONTAMINACION • El 70% de los 3.2 millones de defunciones de menores de 5 años se debe a enfermedades diarreicas trasmitidas por los alimentos

No se conoce con exactitud como ha evolucionado históricamente la "presión epidemiológica" a que está sometido el hombre por causa de las enfermedades trasmitidas a través de la cadena alimentaria, pero hay indicios para pensar que, aunque mejoran los controles sanitarios, dicha presión va en aumento con la producción masiva de alimentos en granjas avícolas, marinas, o fluviales que tienen que pasar por todos los eslabones de la cadena, que son lugares potenciales de contaminación microbiana, hasta llegar al consumidor final. El creciente aumento del consumo de comidas preparadas y empaquetadas, el catering, la restauración colectiva, etc. pueden ser otras causas. Febrero 2002

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EL RIESGO ASOCIADO A LA CONTAMINACIÓN MICROBIOLÓGICA ES: • 1000 veces mayor que el derivado de los contaminantes ambientales y • 100.000 veces mayor que el derivado de los pesticidas y plaguicidas empleados en la agricultura

Las enfermedades de trasmisión alimentaria asociadas a la presencia de patógenos microbianos en alimentos y bebidas representan una grave amenaza para la salud de millones de personas y suponen una carga considerable para los sistemas sanitarios. El riesgo asociado a la contaminación microbiana es 1.000 veces mayor que el derivado de los contaminantes ambientales y 100.000 veces mayor que el derivado de pesticidas y plaguicidas empleados en la agricultura.

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CASOS RECIENTES DE INTOXICACIONES DE ORIGEN ALIMENTARIO AÑO

PAÍS

2000

ESP AÑ A

ALIM ENTO C.

Ѻ AF EC

E sch eri cha coll i O 1 57 : H7

JAP O N CAN ADA

Sa lchi cha s L eche Ag ua env as ada

F RANC IA

Lengua

Li st eri a

Ha mbur gue sas

E sch eri cha coll i O 1 57 : H7

1997 US A

o stra s

1994 US A 1993

B ACTE RIA

ALEMANIA

E sch eri cha coll i O 1 57 : H7 Sta phil ococus aur eus

vibr io

22 0 15 0 00 2 0 00

2000

helado s

sa lm onella

2 00 0 00

Patatas fritas

sa lm onella

1000

Si. recordamos algunos casos recientes de intoxicaciones de origen alimentario, producidas por bacterias, que han tenido particular repercusión en los medios podríamos citar: Solo en el año 200; Debidos a la Eschericha coli O 157: H7, han tenido especial repercusión en los medios los ocurridos en : Barcelona- Septiembre 2000- Intoxicación por salchichas contaminadas con la bacteria distribuidas en varios colegios por una empresa catalana, que ha sido clausurada precisamente por este hecho. Walkerton (Canadá)- Mayo 2000 - Intoxicaciones por esta misma cepa de la E.

coli que produjeron la muerte de cinco personas y muchas otras hospitalizadas

Japón - Intoxicación por leche envasada que afecto a varios miles de personas debidos a la Listeria monocytogenes. Francia—Brote de listeriosis ocurrido a principios del 2000 fue el causante de la retirada en España por el Ministerio de Sanidad y Consumo español de todos los productos las marcas francesas de charcutería afectadas Febrero 2002

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En años anteriores han ocurrido también multitud de casos. De particular repercusión fue la intoxicación de muchas personas por el consumo de hamburguesas contaminadas en Julio 1997 en EEUU, tras las cuales una importante cadena americana tuvo que retirar para ser destruidas 14.000 toneladas de carne, presumiblemente contaminada por la E. coli. A partir de este incidente la FDA autoriza la irradiación de la carne cruda de vacuno, cerdo y cordero por considerar que este es el único medio para eliminar la d E. coli. de la carne cruda. Anteriormente estaba ya autorizada para el pollo, frutas y verduras Febrero 2002

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¿SE

HACE NECESARIA LA IRRADIACIÓN DE ALIMENTOS?

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•La FDA aprobó tras ese incidente el 3-12-1997 la irradiación de la carne cruda de vacuno, cerdo y cordero tras considerar que la irradiación es el único método conocido hoy para eliminar la E. Colli 157: H7 de la carne cruda y no altera el sabor ni el valor nutritivo de la carne •Se está considerando actualmente incluso la obligatoriedad de irradiar las hamburguesas •La irradiación se usaba ya para carne de pollo, frutas y verduras Febrero 2002

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BROTES EPIDEMICOS NOTIFICADOS EN CATALUÑA 1995-99 Nº de

TIA

Origen hídrico TOTALES %

brotes

Nº de

afectados

1995 1998

1999

1995

1998

1999

99

120

136

1468

1.880

1.716

13

24

154

350

1.170

183 72%

224 77%

2.839 51%

2.607 72%

3.680 78%

5 191 51%

.

Tomando datos de los boletines epidemiológicos que controlan las enfermedades de declaración obligatoria en nuestro país citaremos por ejemplo los de la región catalana en el período 1995-1999. Si hacemos un estudio de todos los brotes epidémicos recogidos por el ministerio de Sanidad en esta autonomía las TIA (Toxiinfecciones alimentarias) son las causantes del 55% de los brotes ocurridos en 1995, del 61% de los brotes ocurridos en 1997, del 72% de los brotes ocurridos en 1998 y del 77% de los brotes ocurridos en 1999. Datos similares aparecen en los boletines epidemiológicos del Centro Nacional de Epidemiología del Instituto de Salud Carlos III que controla desde 1994 diez autonomías, aunque algunas como Baleares y Madrid solo participan en la red con un hospital. Febrero 2002

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SIMPOSIO INTERNACIONAL SOBRE ASPECTOS DE LA RELACIÓN COSTOBENEFICIO DEL TRATAMIENTO DE ALIMENTOS POR IRRADIACIÓN Aix-en-Provence, France 1-5 Marzo 1993

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En un Congreso celebrado en 1993 en Aix-En-Provence, (Francia), sobre la relación coste-beneficio del tratamiento de alimentos por irradiación se presentaron estadísticas impresionantes. T. Roberts, del Departamento de Agricultura Americano presentó los casos hospitalizados por intoxicaciones alimentarias en el año 1991 en Estados Unidos

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CASOS HOSPITALIZADOS POR ENFERMEDADES DE ORIGEN ALIMENTARIO Y COSTE ESTIMADO (USA 1991) casos

muertes

Salmonella (exc. S. Typhi ) Staphylococcus aureus Listeria monocytogenes Campylobacter jejuni/coli E. Coli Clostridium perfringens Yersinia enterocolitica Clostridium botulinun Shigella spp. Vibrio spp. Streptococcus spp. Enterobacterias Otros

1,920,000 1,513,000 1,581 2,100,000 50,000 10,000 3,250 180 90,000 10,000 500,000 50,000 5,500

1,920 1,210 433 2,100 100 10 2 7 180 400 150 500 29

Total

6,253,511

7,041

.

Como se ve en el cuadro ascendían aproximadamente a 6 millones de casos hospitalizados, 7.041 produjeron la muerte del paciente y sin estimar los daños afectivos, produjeron pérdidas por valor de 5.765 millones de dólares. Sólo por Salmonella se reportaban 1.920.000 casos hospitalizados que produjeron 1920 muertes y un costo de 1.613 millones de $ U.S.A. El centro de investigación para control de enfermedades alimentarias y riesgos microbiológicos F. G. Banting de Ontario, Canadá, estima, como reportó su Director E.C.D. Tood. que estos datos se han seguido repitiendo en los últimos años y pueden ascender hasta 33 millones de casos por año, con unos costes anuales de 10,000 millones de $ U.S.A si se tienen en cuenta todos los que no pueden controlarse oficialmente por haber requerido solo atención domiciliaria. Febrero 2002

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PARASITOSIS

•Taenias •Trichinella spiralis •Toxoasplasma gondii

(5.000 millones $)

.

Además de las toxiinfecciones producidas por bacterias siguen apareciendo casos de parasitosis, el Toxoplasma gondi sigue apareciendo y produciendo infecciones. Solo en USA se estiman unas pérdidas unos 5.000 millones de dólares anuales fundamentalmente debidas a la educación especial de niños nacidos con estas secuelas, por haber contraído esta enfermedad sus madres durante la gestación.

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HISTORIA DE ESTA TECNOLOGÍA 1954 --Primeros estudios de investigación “Atomos para la paz”. (ARMADA AMERICANA) 1956--Se comienza en la URSS la irradiación de patatas y cebollas 1958--Se abren en Europa Occidental las primeras plantas de irradiación 1958-- FDA . Alerta contra la irradiación 1961--1ª Reunión internacional ( 0IEA / FAO /OMS) para formar un Comité de expertos en irradiación de alimentos. ( JECFI ). En el mundo Occidental, el primer uso comercial de la irradiación de alimentos tuvo lugar en Stuttgart (Alemania) en 1957, donde un comerciante de especias comenzó a irradiar sus productos a fin de asegurar su calidad higiénica. La instalación, no duró . mucho, fue clausurada dos años más tarde al igual que otras plantas de irradiación con Co-60 que habían comenzado a proliferar por aquel entonces. La razón de estas clausuras fue la alerta de la F.D.A. de Estados Unidos (Food and Drug Administration) contra la irradiación de alimentos, que se publicó en 1958, basándose en unos estudios, que no han podido ser refrendados, y que pretendían demostrar que esta tecnología producía en los alimentos productos radiolíticos cancerígenos. La alerta de la FDA supuso para esta tecnología un frenazo de más de 20 años, y una alarma que, no por infundada, dejó menos huella La primera reunión internacional para estudiar de nuevo este tema tuvo lugar en 1961 en la ciudad de Bruselas, convocada por la Food and Agricultura Organization (F.A.O.) conjuntamente con la World Health Organitation (W.H.O.) y la International Atomic Energy Assotiation (I.A.E.A.). En esta reunión a la que asistieron representantes de 28 países, se decidió formar un comité de trabajo con los más prestigiosos expertos en el tema, para estudiar a fondo la inocuidad de la irradiación de los alimentos, nació así el Joint Experts Committee on Food Irradiation (J.E.C.F.I.) . Febrero 2002

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1980 -- Reunión del JECFI en Ginebra donde se concluye que “ la irradiación de alimentos con dosis inferiores a 10 kGy no presenta ningún peligro toxicologico ni son necesarias mas pruebas” 1984-- Normas del Codex Alimentarius 1986--La FDA legaliza la irradiación 1988--La CE da el consenso a esta tecnología y aconseja a los países miembros que no obstruyan la libre circulación de alimentos irradiados. Logotipo que deben exhibir los alimentos tratados por radiaciones ionizantes. .

En 1970 esta organización, en colaboración con la O.C.D.E., planea un proyecto de evaluación de alimentos irradiados, con estudios que se prolongaron a lo largo de 10 años, al final de los cuales se pudo demostrar que en ningún alimento irradiado de los estudiados se habían encontrado residuos tóxicos o carcinogenéticos. Como colofón a estos estudios el J. E. C. F. I se reúne otra vez en Ginebra en Octubre de 1980 dónde, basándose en la evaluación de los estudios científicos citados concluye que: "La

irradiación de cualquier alimento con una dosis inferior a 10 kGy. no presenta ningún peligro toxicológico y los estudios realizados son tan evidentes que no son necesarias mas pruebas". Febrero 2002

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El 22 de Febrero de 1999 el “Diario Oficial de las Comunidades Europeas publica la Directiva 1999/ 2/ CE relativa a la aproximación de las legislaciones de los estados miembros sobre alimentos e ingredientes alimentarios tratados con radiaciones ionizantes y en su artículo 15 que dice textualmente “Los estados miembros pondrán en vigor las disposiciones legales, reglamentarias y administrativas para dar cumplimiento a lo establecido en la presente Directiva de modo que: a mas tardar el 20 de Septiembre del 2000 se autorice la comercialización y el empleo de los productos alimenticios irradiados”; En la Directiva 1999/ 3/ CE se establece una lista comunitaria de alimentos cuya irradiación debe ser autorizada por todos los países de la CE, colocando en primer lugar las especias, condimentos vegetales e hierbas aromáticas, sin perjuicio de que cada país añada los que considere conveniente. En España esta normativa no se traspuesto hasta el 5 de Abril de 2001 en el RD 348/2001 pero todavía no se irradian alimentos.excepto para enfermos inmuno deprimidos, cuyo uso esta autorizado por