Non-destructive approach to study the effects of gamma irradiation on wheat samples matrices

This study explores the effects of gamma irradiation on wheat samples, with a focus on improving our understanding of its influence on food safety, quality, and preservation. Particular attention is given to food matrices rich in polysaccharides, such as starch, which are key components of wheat. The experimental work was conducted at the Calliope 60Co gamma irradiation facility at the ENEA Casaccia Research Centre (NUC-IRAD-GAM Laboratory, Rome). Employing non-destructive or minimally destructive techniques such as ATR-FTIR, Raman and EPR spectroscopies, we analysed compositional, structural, and radical content changes induced by gamma doses ranging from 0.1 kGy to 10 kGy. As a general trend, gamma irradiation up to 10 kGy does not produce remarkable degradation or depolymerization of wheat components. In more detail, variations in spectral data highlight dose-dependent molecular changes, particularly in carbohydrate and starch structures, with implications for food safety and consumer perception. The findings contribute to advancing gamma irradiation as a non-thermal, sustainable preservation method for diverse food matrices, aligning with global food security and safety goals. These approaches requiring minimal samples preparation can be extended in the development of screening methods for a wide range of polysaccharides in a variety of crops.

Questo studio esplora gli effetti dell’irraggiamento gamma su campioni di grano, con l’obiettivo di approfondire la comprensione della sua influenza sulla sicurezza alimentare, sulla qualità e sulla conservazione. Particolare attenzione è rivolta alle matrici alimentari ricche in polisaccaridi, come l’amido, che rappresentano componenti principali del grano. Il lavoro sperimentale è stato condotto presso la facility di irraggiamento gamma Calliope situata nel Centro Ricerche ENEA Casaccia (Roma), utilizzando una sorgente di cobalto-60. Impiegando tecniche non distruttive o in minima parte distruttive come le spettroscopie ATR-FTIR, Raman ed EPR, abbiamo analizzato i cambiamenti composizione, strutturali e del contenuto di radicali indotti da dosi gamma che vanno da 0.1 kGy a 10 kGy. Come tendenza generale, l’irraggiamento gamma fino a 10 kGy non produce una notevole degradazione o depolimerizzazione dei componenti del grano. Più nel dettaglio, le variazioni spettrali evidenziano cambiamenti molecolari dose-dipendenti, in particolare nelle strutture dei carboidrati e dell’amido, con implicazioni per la sicurezza alimentare e la percezione del consumatore. I risultati contribuiscono a promuovere l’irraggiamento gamma come metodo di conservazione non termico e sostenibile per diverse matrici alimentari, in linea con gli obiettivi globali di sicurezza e approvvigionamento alimentare. Questi approcci, che richiedono una preparazione minima dei campioni, possono essere estesi allo sviluppo di metodi di screening per una vasta gamma di polisaccaridi in diverse colture.