IŞINLAMANIN TAZE MEYVE VE SEBZELERİN KALİTESİ ÜZERİNE ETKİSİ EFFECT OF IRRADIATION ON QUALITY OF FRESH FRUITS AND VEGETABLES

Transkript

1 X. Ulusal Nükleer Bilimler ve Teknolojileri Kongresi, 6-9 Ekim 2009,284 TD^nnmo V.Başbayraktar I Ki luuuoo IŞINLAMANIN TAZE MEYVE VE SEBZELERİN KALİTESİ ÜZERİNE ETKİSİ Vasfı ye Başbayraktar Hülya Güçlü 1 1 Türkiye Atom Enerjisi Kurumu Sarayköy Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi, Ankara, Türkiye Gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde taze meyve ve sebzelerin tüketimi sürekli artış göstermektedir. Ancak, toprak, sulama suyu ve/veya gübre ile kolayca kontamine olabilen bu ürünler gıda kaynaklı salgınlara neden olabilmektedir. Herhangi bir işlem görmeden tüketilen bu ürünler insanlar için potansiyel bir kontaminasyon kaynağıdır. Işınlama gıdalara uygulanan fiziksel bir muhafaza yöntemi olup, gıdaların sterilize veya muhafaza amaçlı olarak düşük dozda iyonize radyasyona tabi tutulmasıdır. Işınlama teknolojisi kullanılarak taze meyve ve sebzelerin mikrobiyel güvenliği sağlanabilir ve ürünün raf ömrü 3-5 kat uzatılabilir. Ayrıca ışınlama teknolojisi kullanılarak taze meyve ve sebzelerde hasat sonrası kayıplar azaltılabilir ve insektlerin kontrolü sağlanabilir. Anahtar Kelimeler: Gıda Işınlama, Meyve-Sebze, Raf Ömrü EFFECT OF IRRADIATION ON QUALITY OF FRESH FRUITS AND VEGETABLES There is an increasing trend for the consumption of fresh fruits and vegetables in developing and developed countries. However, they carry the potential risk of contamination from soil, irrigation water and/or manure and result in foodborne outbreaks. Since they are consumed without any treatments, they are the potential sources of contamination. Irradiation is a physical food preservation method; foods are exposed to low doses of ionizing radiation for sterilization or preservation purposes. Irradiation treatment has been shown to effectively enhance the microbial quality and increase the shelf-life by 3-5 times. Also, this treatment reduces the postharvest losses and controls the insects. Keywords: Food Irradiation, Fruits-Vegetables, Shelf-Life * vasfiye.basbayraktar@taek.gov.tr 284

2 1. GİRİŞ Taze meyve ve sebzelerin insan beslenmesi üzerindeki önemini belirten araştırmalardan soma bütün dünyada özellikle gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde taze meyve ve sebzelerin tüketiminde büyük bir artış gözlenmektedir. Ancak, bu ürünler açık alanlarda yetiştirildikleri, toprak, sulama suyu veya kullanılan gübre ile kolayca kontamine olabildikleri için neden oldukları salgınların sayısında da bir artış görülmektedir. Herhangi bir işlem görmeden tüketilen taze meyve ve sebzeler insanlar için birer potansiyel kontaminasyon kaynağıdır. Örneğin, Amerika Birleşik Devletleri'nde 2006 ve 2007 yıllarında görülen Escherichia coli 0157:H7 salgınının kaynağının marul, ıspanak gibi yeşil yapraklı sebzeler olduğu bildirilmiştir [1]. Taze meyve ve sebzelerin mikrobiyel güvenliği genellikle kimyasal uygulamalar ile sağlanmaktadır. Ama bu uygulamaların gıda üzerinde bıraktığı kimyasal kalıntı büyük bir dezavantajdır. Gıda ışınlama teknolojisi kullanılarak, taze meyve ve sebzelerin mikrobiyel güvenliği kimyasal kalıntı kalmadan sağlanabilir. Gıda ışınlama işlemi, fiziksel bir gıda muhafaza yöntemi olup, gıdaların sterilize veya muhafaza amaçlı olarak düşük dozda iyonlaştırıcı radyasyona tabi tutulmasıdır. Gıda ışınlama amaçlı kurulan tesislerde radyasyon kaynağı olarak, radyoaktif izotopların yaydığı gama radyasyonu, elektron demeti hızlandırıcıları tarafından üretilen yüksek enerjili elektronlar veya hızlı hareket eden elektronların metal bir yüzeye çarptırılması ile üretilen X ışınları kullanılır. Gama radyasyon kaynağı olarak kullanılan kaynaklar Co-60 veya Cs- 137'dir, penetrasyonları yüksektir, ışınlama süreklidir ve tüm yönleredir. Bu tesislerin verimliliği % arasındadır. Elektron demeti tesislerinde ise radyasyon kaynağı elektrik ile çalışan elektron demeti hızlandırıcılarıdır. Gıda ışınlama için uygun olan elektronların enerjileri 5-10 MeV'dir. Elektronlar bir kütleye sahip olduğu için ürüne penetrasyonları azdır. Ürün yoğunluğu elektronların penetrasyonunu etkileyen bir faktördür. Elektron demeti cihazı genelde uygun ürünlerin üretim hattına kurularak kullanılır. Verimliliği yüksek tesislerdir (%30-60). X ışınları; elektron demeti radyasyonundan daha yüksek penetrasyona sahiptir ve radyasyonu sürekli değildir. Ancak bu tesislerin verimliliğinin çok düşük olması (%10'un altında) maliyeti artırdığı için gıda ışınlama için uygun değildir [2]. Gıda ve Tarım Teşkilatı (FAO), Uluslararası Atom Eneıjisi Teşkilatı (IAEA) ve Dünya Sağlık Örgütü'nün (WHO) oluşturduğu Ortak Eksperler Komitesi [3], Kodeks Alimentarius Komisyonu [4], Amerikan Gıda ve İlaç Dairesi [5], ve Avrupa Birliği Gıda Bilimsel Komitesi [6] gıdaların ışınlanmasında kullanılacak maksimum 10 kgy ışınlama dozunun hiçbir biyolojik, kimyasal, besleyici ve toksik etkisinin olmadığını açıklamıştır. Bugün dünyada yaklaşık 50 ülke en az bir ışınlanmış gıdanın tüketimini şartlı veya şartsız onaylamıştır. Türkiye'de ise Tarım ve Köy İşleri Bakanlığı, Sağlık Bakanlığı ve Türkiye Atom Eneıjisi Kurumu tarafından hazırlanan Gıda Işınlama Yönetmeliği 6 Kasım 1999 tarih ve sayılı Resmi Gazete'de yayımlanarak yürürlüğe girmiştir [7]. Işınlama Yönetmenliğine göre, ışınlama teknolojisi taze meyve ve sebzelerde olgunlaşmayı geciktirmek, böceklenmeyi önlemek, raf ömrünü uzatmak ve karantina amaçlı kullanılabilir. Yönetmelikte, bu uygulamalar için minimum doz düzeyinin belirlenmesinde seçilen zararlı organizmanın temel olarak alınması, maksimum doz düzeyinin belirlenmesinde ise yukarıda belirtilen amaçlara göre sırasıyla 1.0, 1.0, 2. 5 ve 1.0 kgy ışınlama dozu önerilmiştir. 285

3 Işınlama ile gıdalarda mikrobiyel inaktivasyona bağlı bir koruma sağlanmaktadır. İyonize radyasyonun hücre üzerinde etkisinde hedef canlı organizmanın DNA'sidir. Böylece mikroorganizmaların, bitki meristem dokularının, insektlerin ve larvalarının uygulanan doza bağlı olarak çoğalmaları engellenebilir ve/veya bunlar tamamen yok edilebilir. İyonlaştırıcı radyasyonun gıdalar üzerinde 2 çeşit etki mekanizmasından söz etmek mümkündür. Doğrudan etki: Doğrudan etki, iyonizasyon sonucu moleküllerin kimyasal bağlan kırılır ve serbest radikaller oluşur, Dolaylı etki: Dolaylı etki, suyun radyolizi sonucu oluşan suyun radyoliz ürünlerinin birbirleriyle ve/veya diğer gıda bileşenleri ile reaksiyona girmesi sonucu oluşur. 2. IŞINLAMANIN TAZE MEYVE VE SEBZELERİN RAF ÖMRÜ ve KALİTESİ ÜZERİNE ETKİSİ Işınlama teknolojisinin taze meyve ve sebzelere uygulanması ile bozulma yapan mikroorganizmalann inaktivasyonu sağlanır ve ürünün raf ömrü uzar. Birçok meyve ve sebze 1 kgy'e kadar olan düşük doz uygulamalarına karşı toleranslıdır. Meyve ve sebzelerin ışınlanmasında karşılaşılan en önemli sorun ürünlerde oluşan yumuşamadır [9, 10]. Işınlama sonucu hücre duvarındaki polisakkaritlerin, selülozun ve pektinin kısmen depolimerazyonu ve pektinmetilesteraz ve poligalakturonaz enzimlerinin aktivitelerinin değişmesi sonucu yumuşama gözlenir [8]. Çin maydanozu [9] ve marul [10] ile yapılan çalışmalarda, örnekler 1 kgy'de ışınlanmış ve depolanmıştır. Depolamanın ilk günlerinde ürünlerde çok az yumuşama görülmüş ancak birkaç gün sonra ışınlanmış ve ışınlanmamış örnekler arasında herhangi bir fark gözlenmemiştir. Sapkereviz [11], dilimlenmiş mantar [12] ve havuçta da [13] yumuşama görülmemiştir kgy'de ışınlanan marullarda renk, koku, veya görünüşte herhangi bir fark görülmezken %10 yapı kaybı belirlenmiştir [10]. 1.0 kgy ışınlama dozunun kereviz saplannda L.monocytogenes ve E.colV yi tamamen yok ettiği, klorlama veya asit uygulama ile ışınlamanın karşılaştırmasında panelistler tarafından renk, koku, tat ve tekstürde herhangi bir farkın gözlenmediği bildirilmiştir [11]. Ayrıca klorlanmış kontrol grubu kereviz saplarının raf ömrünün 22 gün, 1.0 kgy de ışınlanmış ürünlerin raf ömrünün 29 gün olduğu rapor edilmiştir. Güneş et al. (2001) tarafından elma dilimlerine 0.34 kgy üzerinde doz uygulamasının yapıyı yumuşattığı açıklanmıştır [14], Meyve ve sebzelerin ışınlanmasında rastlanılan diğer bir istenmeyen durum hücresel sızma ve ıslaklık durumudur. Işınlama hücre membranının geçirgenliğini etkiler, elektrolitlerin hücre dışına sızmasına izin verir, doku bütünlüğü kaybolur bunun sonucu olarak üründe sızma ve ıslaklık durumu gözlemlenir. Ancak bu durum 1 kgy'in üzerinde ışınlama dozu uygulandığında görülür. <1 kgy uygulamalarda ise üründe görülen yumuşama ve solgun görünüm sınırlıdır. Kesilmiş aysberg marullarda [10] sap kereviz [11] ve yeşil soğanda [15] 1 kgy üzeri doz uygulamalarında bu durum gözlemlenmiştir. Fan and Sokarai (2005) tarafından yapılan bir çalışmada 12 çeşit taze sebzede ışınlama dozu ile elektrolit sızması arasında doğrusal bir ilişki belirlenmiştir [16]. Yeşil soğanda 1 kgy ışınlama dozunun üründe herhangi bir değişikliğe neden olmadan mikrobiyel populasyonu azaltmak için yeterli olduğu belirtilmiştir [15]. Ancak 1 kgy üzeri 286

4 uygulamaların yeşil soğanın aroma, koku ve görünüşünde değişikliğe neden oluğu ve üründe hücresel sızmanın gözlendiği bildirilmiştir. Işınlanan taze meyve ve sebzelerde gözlemlenen bir diğer değişiklikte ürünlerin solunum hızında görülmektedir. Hagenmaier and Baker (1997), 0.2 ve 0.5 kgy'de ışınlanmış marul yapraklarının solunum hızının ışınlamadan 1 gün sonra %36 arttığını ama 8 ve 13 günlük depolamada solunum hızının kontrol örnekleri ile benzer olduğunu bildirmişlerdir [14]. Taze meyve ve sebzelerde ışınlamadan etkilenen bileşenlerden biride askorbik asit veya vitamin C'dir. Işınlama ile askorbik asit dehidroaskorbik aside kolaylıkla okside olur. Her iki madde de biyolojik olarak aktif olduklarından ışınlanmış gıdalardaki C vitamini miktarını belirtirken ışınlama sonucu C vitamininin dehidroaskorbik aside dönüştüğünün de belirtilmesi gerekir. Düşük doz ışınlamalarda meyve ve sebzelerde askorbik asit miktarında azalma gözlenmez. Örneğin Fan et al. (2003) tarafından 21 gün depolanan aysberg marullarının askorbik asit miktarında azalmanın görülmediği belirtilmiştir [10]. Ama, 1 kgy'de ışınlanan yeşil biberde vitamin C miktarının %12 oranında azaldığı bildirilmiştir [18]. Depolama esnasında ışınlanmış ve ışınlanmamış örneklerde ilk 3-7 günde vitamin C kaybı hızlı olmaktadır. Depolanan ışınlanmış ve ışınlanmamış tüm örneklerde vitamin C kaybı hemen hemen aynıdır. İnsan beslenmesinde taze meyve ve sebzelerin öneminin artması içerdikleri antioksidan ve fenolik bileşikler nedeniyledir. Işınlama belirli sebzelerin fenolik miktarını artırarak ürünün antioksidan kapasitesini artırır. Fan (2005) tarafından 3 çeşit marul 0, 0.5, 1, ve 2 kgy'de ışınlanmış ve 7-8 C de 8 gün depolanmıştır [19]. Ürünlerde 1., 4. ve 8. günlerde antioksidan kapasite ve fenolik bileşikler araştırılmıştır. Işınlamanın fenolik bileşiklerin sentezlenme hızını artırdığı belirtilmiştir. Ancak bu bileşikler gıdalarda esmerleşmeye neden oldukları için ürünlerde arzu edilmezler. 3. IŞINLAMANIN TAZE MEYVE VE SEBZELERİN MİKROBİYEL KALİTESİ ÜZERİNE ETKİSİ Meyve ve sebzeler Salmonella, Shigella,-E.coli, Vibrio cholera, Listeria monocytogenes gibi birçok patojen ile yetiştirildikleri çevrede, hasat ve hasat sonrasında veya nakliye sırasında kontamine olmaktadır. Işınlama meyve ve sebzelerde gıda kaynaklı patojen bakterilerin inaktivasyonunda etkindir. Patojen bakterileri 1-log azaltmak için uygulanan kgy ışınlama dozu yeterlidir. Turp, alfaalfa ve brokoli için Dıo değeri sırasıyla 0.34, 0.27 ve 0.26 olarak belirtilmiştir [20]. Bari et al. (2004) tarafından turp filizlerinde E.coli 0157:H7 ve Salmonella için Dıo değeri her iki mikroorganizma içinde yaklaşık 0.3 kgy olarak açıklanmıştır [21]. Aysberg marullarında E.coli 0157.H7 ve Salmonella için sırasıyla Dıo değerleri 0.11 ve 0.2 kgy olarak belirtilmiştir [19]. Ama virüsler ve küfler ışınlamaya karşı patojen bakterilerden daha dirençlidir. Virüs ve küfleri 1-log azaltmak için gereken ışınlama dozu 1-3 kgy veya daha yüksek dozlardır. Meyve ve sebze için yüksek sayılabilecek bu dozların uygulanması ise üründe arzu edilmeyen değişikliklere neden olmaktadır. Düşük doz virüsleri ve küfleri yok etmemekte sadece baskılamaktadır. Ölümle sonuçlanan (%60) veya hastanede tedavi gerektiren (%72) gıda kaynaklı salgınlar genellikle patojen bakterilerden kaynaklanmaktadır. Virüs kaynaklı salgınlar ise ciddi gıda kaynaklı salgınlar arasında küçük yer kapsar [1]. Işınlamanın antimikrobiyel etkisi birçok faktör tarafından etkilenir. Örneğin, hedef alınan mikroorganizma, taze meyve ve sebzelerin fiziksel ve kimyasal durumu, paketleme ve 287

5 ışınlama koşulları bu faktörlerden bazılarıdır [22], Diğer endüstriyel gıda prosesleri gibi ışınlama teknolojisi de ürüne özel süre, sıcaklık, paketleme ve ışınlama protokolleri gibi proses değişkenlerine sahiptir. Örneğin yeşil yapraklı ürünlerden E. coli 0157:H7'yi elimine etmek için yapılan ışınlama uygulaması (gıda güvenliği ve kalitesi) ile domatesten Salmonella.' yı elimine etmek için yapılan uygulama farklıdır. 4. SONUÇ Yetiştirildikleri koşullar nedeniyle kolayca kontamine olan taze meyve ve sebzeler, düşük dozlarda uygulanan ışınlama teknolojisi ile, duyusal ve besinsel özelliklerinde değişiklikler olmadan mikrobiyel güvenliği sağlanabilir ve raf ömrü uzatılabilir. 5. KAYNAKLAR [1] Fan, X., Niemira, B.A., Prakash, A., Irradiation of fresh fruits and vegetables. Food Technology, [2] Anonymous, Recommended International Code of Practice for the Operation of Irradiation Facilities Used for the Treatment of Foods, CAC/RCP , Codex Alimentarus, IAEA Pres, Rome, [3] Anonymous, Wholesomess of Irradiated Food: A Report of a Joint FAO/IAEA/WHO Expert Committee on Food Irradiation, WHO Technical Report Series, 659, World Health Organization, Geneva. [4] CAC, Codex General Standard for Irradiated Foods, CODEX STAN , joint FAO/ WHO Food Standards Programme, United Nations Food and Agriculture Organization/World Health Organization/Codex Alimentarius Commission, Rome, Italy, [5] FDA, Irradiation in the production, processing, and handling of food, Fed. Reg., 51, 75, , [6] EC, Revision of the opinion of the Scientific Committee on Food on the irradiation of food, European Commission, Brussels, [7] Anonim, Gıda Işınlama Yönetmeliği, Resmi Gazete, Sayı 23868, Ankara, [8] Arvanitoyannis, I.S., Stratakos, A., Tsarouhas, P., Irradiation applications of vegetables and fruits:a review, Critical Reviews in Food and Nutrition, 49, , [9] Fan, X., Niemira, B.A., and Sokorai, K.J.B., Sensorial, nutritional and microbiological quality of fresh cilantro leaves as influenced by ionizing irradiation and storage, Food Res. Intl., 36, , [10] Fan, X., Toivonen, P.M.A., Rajkowski, K.T., and Sokorai, K.J.B., Warm water treatment in combination with modified atmosphere packaging reduced undesirable effects or irradiation on the quality of freshcut iceberg lettuce, J. Agric. Food Chem., 50, , [11] Prakash, A., Inthajak, P., Huibregtse, H Caporaso, F., Foley, D.M., Effects of low-dose gamma irradiation and conventional treatments on shelf life and quality characteristics of diced celery, J. Food Sci., 65, 6, , [12] Koorapati, A., Foley, D., Pilling, R., and Prakash, A., Electron-beam irradiation preserves the quality of white button mushroom (Agaricus bisporus)slices, J. Food Sci., 69,25-29, [13] Hagenmaier, R.D. and Baker, R.A., Microbial population of shredded carrot in modified atmosphere packaging as related to irradiation treatment, J. Food Sci., 63, ,1998. [14] Gunes, G., Hotchkiss, J.H., and Watkins, C.B., Effects of irradiation on the texture of minimally processed apple slices, J. Food Sci., 66: 63-67, [15] Fan, X., Niemira, B.A., Sokorai, K.J.B., Use of ionizing radiation to improve sensory and microbial quality of fresh-cut gren onion leaves, J. Food Sci., 68, 4, , [16] Fan, X. and Sokorai, K.J.B., Assessment of radiation sensitivity of fresh-cut vegetables using electrolyte leakage measurement, Postharvest Biol. Technol., 36, , [17] Hagenmaier, R.D. and Baker, R.A., Low-dose irradiation of cut iceberg lettuce in modified atmosphere packaging, J. Food Sci., 63, 1, ,1997. [18] Farkas, J., Saray, T., Mohacsi-Farkas, C., Horti, K., Andrassy, E., Effects of low dose gamma radiation on shelf-life and microbiological safety of pre-cut/prepared vegetables, Adv. Food Sci., 19, , [19] Fan, X., Antioxidant capacity of fresh-cut vegetables exposed to ionizing radiation, J. Sci. Food Agric., 85, ,2005. [20] Rajkowski, K.T., Thayer, D.W., Reduction of Salmonella spp. and strains of. E.coli 0157:H7 by gamma radiation of inoculated sprouts, J. Food Prot., 63,7, ,

6 [21] Bari, M.L.,A1-Haq, M.I., Kawasaki, T., Nakauma, M., Todoriki, S., Kawamoto, S., Isshiki, K., Irradiation to kill E.coli 0157:H7 and Salmonella on ready-to-eat radish and mung bean sprouts, J.Food Prt., 67,10, , [22] Niemira, B.A. and Fan, X., Low-dose irradiation of fresh and fresh-cut produce: Safety, sensory and shelf life. In "Food Irradiation Research and Technology", ed. C. Sommers and X. Fan, pp Blackwell Publishing and the Institute of Food Technologists, Ames, Iowa,