Gıdalarda İyonize Radyasyon Uygulamaları. Gıda Işınlama. Gıda ışınlama nedir? Gıda Işınlamanın Tarihsel Gelişimi

Transkript

1 Gıdalarda İyonize Radyasyon Uygulamaları Gıda Işınlama Gıda ışınlama nedir? Gıda ışınlaması, ışın teknolojisi kullanılarak, gıdaların teknolojik amacına uygun olarak yeterli dozda ışınlanması işlemidir. Temel amaç gıdayı non-termal olarak muhafaza altına almaktır. Gıda Işınlamanın Tarihsel Gelişimi Fransız bilim adamları ışınlamanın gıda muhafaza yöntemi olarak kullanılabileceğini ortaya koymuşlardır Gıda ve İlaç Dairesi; (United States Food and Drug Administration; FDA), ışınlama uygulamalarına ilk kez buğday ve buğday ununda böceklenmenin önlenmesi amacıyla kullanılmasına izin vermiştir NASA; astronotlarının tüketimine yönelik olarak hazırlanan gıda maddelerinin muhafazasında bu yöntemi kullanmıştır Bazı sebze, bitki ve baharatlarda mikroorganizma ve insektlerin kontrolüne yönelik ışınlamanın kullanılabileceğine dair onay verilmiştir Domuz etinde trişinozis etkeninden korunmak için ışınlamanın kullanımı olmuştur Bazı meyve, sebze ve tahıl ürünlerde olgunlaşmanın geciktirilmesine yönelik ışınlama uygulamaları kabul edilmiştir Paketlenmiş veya dondurulmuş kanatlı etlerinde ışınlamanın kullanımına başlanmıştır FDA; dondurulmuş veya taze koyun ve sığır etinde ışınlamanın kullanımına izin vermiştir.( Bu onay E. Coli O:157:H7 ve diğer gıda kaynaklı patojenlerin kontrolüne yöneliktir.) Soğukta muhafaza edilen et ve et ürünlerinde kullanılabilecek en yüksek ışınlama dozunun 4,5 kgy, dondurulmuş et ve ürünlerinde ise 7,0.kGy olması gerektiğini vurgulamıştır (A.D.A., 2000; Webb ve Penner, 2000; ACSH,2003) Türkiye de Gıda Işınlama Yönetmeliği yayımlanarak gıda ışınlama uygulamalarına onay verilmiştir (Resmi Gazete,2003) Günümüzde; Ülkemizde, birisi Türkiye Atom Enerjisi Kurumu (TAEK) bünyesinde Sarayköy-Ankara, diğeri ise Gamma-Pak A.S. bünyesinde Çerkezköy-Tekirdağ da kurulmuş iki adet ışınlama tesisi bulunmaktadır. Her iki cihazda Kobalt 60 kaynağına sahiptir. Şuanda 55 ülkede Gıda ışınlaması için yasal düzenleme yapılmıştır. Halen Dünyada 180 den fazla Gama Işınlama Tesisi bulunmaktadır. Bunlardan 70 kadarı (44 ülkede) gıda ışınlaması yetkisi almıştır. Elektron hızlandırıcı ve X- ışını cihazları adettir. Ancak bunlar hızla artmaktadır

2 Gıda Işınlama ile İlgili Bazı Tanımlar Gıda Işınlama: Gıda maddesinin istenilen bir teknolojik amaca ve usulüne uygun olarak yeterli bir dozda radyasyona maruz bırakılmasıdır. İyonize radyasyon (iyonize ışın): Elektronları hareket ettirerek atomları ve molekülleri iyonlarına ayrıştırabilen ışın Işınlama Dozu: Işınlanan gıdanın birim kütlesinin absorbladığı radyasyon enerjisinin miktarı (kgy). RAD: Radyasyon absorblama dozu 100 rad=1 Gy. Kilo Gray (kgy ): Işınlanan gıdanın l kg'ı başına absorblanan ortalama radyasyon enerjisinin kilo joule olarak miktarı 1,000 Grays (Gy)=1 kilogray (1 kgy). Soğuk pastörizasyon: Patojen mikroorganizmaların tüm vejetatif formlarını yıkımlayan ışınlama uygulaması. Gıda ışınlama tesisi: Gıdanın uygun bir ışın kaynağında güvenli bir şekilde ışınlanması için tasarlanmış ve lisanslanarak tescil edilmiş kaynak, donanım ve çalışma sistemlerini içeren bina ve ekleri. Dozimetri: Doz ve doz hızının kgy / saat olarak standardize edilmiş metotlarla ölçülmesi (Aydemir Atasever ve Atasever,2007). ev: Elektron volt (enerji birimi) 7 8 Radyasyon; İyonlaştırıcı Olmayan Radyasyon: ev dan daha az enerji yayarlar Düşük enerjili radyasyon olarak tanımlanır Uzun ve kısa boylu radyo dalgaları Radar Mikrodalga Kızılötesi ışınlar Lazer Görülebilir ışık UV ( Ultraviyole) 9 10 İyonlaştırıcı Radyasyon: ev den daha fazla enerji yayarlar Yüksek enerjili radyasyon olarak tanımlanır X ışınları Alfa ışınları Beta ışınları Gama ışınları 1 Voltluk potansiyel farkı altında hızlandırılan bir elektronun kazandığı kinetik enerjiye 1 ev denir. 1 J = 6, E18 ev(elektronvolt) 11 2

3 Çarptığı İyonlaştırıcı maddede Radyasyon: yüklü partiküller olusturan radyasyona iyonlastırıcı radyasyon denir. İyonizasyon, maddenin radyasyonla etkilesmesi sonucu ortaya çıkan bir olaydır. İyonizer radyasyon her türlü canlıya zarar verebilir ve önlem alınması gerekmektedir. Baslıca bes tip iyonlastırıcı radyasyon vardır. Bunlar alfa partikülleri, beta partikülleri, x ısıları, gama ısınları ve nötronlardır. Alfa Partikülleri: Madde içinden geçerken yolları üzerinde yoğun bir iyonizasyon olusturur. Enerjilerini kısa sürede kaybederler. Bu nüfuzları kısadır. Kağıt gibi oldukça ince materyallerle engellenebilirler. 13 Beta Partikülleri: Belli bir kütleye ve yüke sahip olduklarından madde içinden geçerken belli bir iyonlasmaya neden olurlar. Alfa parçacıklarına göre daha hafif ve daha giricidirler. Aluminyum levha gibi biraz daha kalın bir materyalle durdurulabilirler. Gama Isınları: Dalga karakterlidir ve kaynağı atom çekirdeğidir. Kararsız haldeki çekirdek gama ısını yayarak kararlı hale gelmektedir. Nötronlar: Yüksüz partikülleridir. Herhangi bir madde içine kolaylıkla penetre olurlar. Kalın bir betonla durdurulabilirler. X Isınları: Dalga seklindedir. Atomun iç halkalarındaki elektronların kopması ve bunların yerine dıs halkalardan elektronların geçmesi esnasında ortamda meydana gelen enerji fazla X ısını seklinde yayılır. 14 Gıdaların Işınlanması Amacıyla Kullanılan Işınların Karakteristikleri 1.Gamma ışınları: Gıdaların muhafazasında en yaygın kullanılan iyonize ışın, gamma ışınlarıdır. Gamma ışınları yüksek enerjili, elektromanyetik ışınlar olup dalga boyları kısadır. Gamma ışınlarının üretiminde Co 60 veya Cs 137 ışın kaynağı olarak kullanılmaktadır. Uygulandıkları gıdalara radyoaktif özellik vermezler. Nüfuz etme özellikleri fazladır. 20 cm kalınlığında su tabakasından geçirilirse aktiviteleri %50 oranında azalır. 15 Paketlenmiş gıdaların ışınlanmasında da kullanılabilir. Patates, soğan, sarımsak gibi bitkisel ürünlerde çimlenmeyi önlemek, baharat ve hububatta böcekleri öldürmek amacıyla kullanılabildiği gibi, meyvelerin küfler tarafından bozulmalarına karşı korunması amacıyla da kullanılabilir. Ayrıca gıdaların muhafazasında kullanılabilen ışınların en ucuzudur. 2. X- Işınları (Röntgen ışınları) X ışınlarının, hızlandırılmış elektronlardan farklı olarak nüfuz yetenekleri çok fazladır. Gıda endüstrisinde kullanılan röntgen ışını jeneratörleri tıpta kullanılan jeneratörlere benzerler (Acar,1998). 16 X-ışınları 5 MeV (milyon elektron volt) ve daha düşük enerjide çalışan kaynaklardan üretilmektedir. X ışınlarının malzemeye giriciliği ve doz hızı yüksek olduğu için ışınlama süresi kısadır (A.D.A., 2000) Beta Işınları: Beta ışınları, bir elektrik alanında, elektron hızlandırıcı düzenlerde gerekli enerji verilmiş olan elektronlardır. Işınların gıdalarda sızma düzeyi ışınların enerji seviyesi ile ilişkilidir. Maksimum 10 MeV düzeyinde enerji seviyeli ışınlardan yaralanılabilir maksimal sızma derinliği yaklaşık 5 cm kadardır. Bu nedenle gıdaların yüzey ışınlamalarında kullanılır. Daha yüksek enerjili elektronlar ise çekirdek reaksiyonlarına yol açtıklarından gıdaların radyoaktif özellik almasına neden olurlar. 18 3

4 Gidalarda Iyonize Radyasyon Uygulamalari 19 Gidalar uygulama sirasinda hemen hemen hic isinmaz (isil olmayan teknoloji). Paketli ve dondurulmus gidalarin islenmesinde kullanilabilir. Gidanin besleyici degeri ve kalite ozelliklerinde olan degisiklikler geleneksel yontemlerde olanlardan fazla degildir. Enerji kullanimi dusuktur. Islem otomatik olarak kontrol edilir, fazla is gucu gerektirmez, isletim maliyetleri dusuktur. Iyonize Radyasyon Uygulamalari Gidalarda iyonize radyasyon uygulamalari Bakterileri ve diger mikroorganizlamalari oldurmek Bocekleri ve parazitleri oldurmek Kimi sebzelerde olgunlasmayi geciktirmek amaciyla Gidalari kontrollu bir sekilde iyonize edici radyasyona tabi tutma islemini icerir. Dusuk Enerji Dusuk Frekans Uzun Dalgaboyu Yuksek Enerji Yuksek Frekans Kisa Dalgaboyu Türkiye de uygulanmasına izin verilen ışınlama dozları İyonize radyasyon kullanımının faydaları İyonize radyasyon kullanımı; Gıdalarda; bozulma, patojen organizma varlığı, böcek enfestasyonu (bulaşığı) gibi sebeplerden dolayı oluşan kayıpların engellenmesini sağlayabilir. Tüketicilerin gıda kaynaklı hastalıklara yakalanma riskini azaltabilir. 4

5 Mikroplar üzerine etkisi İyonize edici radyasyon sudan serbest radikal oluşumuna sebep olur. Serbest radikaller DNA ya zarar veren reaksiyonlar oluşturur. DNA bir hücrenin radyasyondan en çok etkilenen kısmıdır. Serbest radikal oluşumu Serbest radikaller gıdalarda oksidatif reaksiyonlara sebep olabilir. Ömürleri 10-5 saniyeden az olsa da bu etkiyi azaltmak için işlem vakumlu ortamlarda gerçekleştirilir. Ör. Etler vakum paketler içinde işlenir. Uygulama sonucu gıda radyoaktif olur mu? Kısa dalgalı ışınımların su molekülünden bir elektron ayırmaya gücü yeter. Ancak bu enerji atomu parçalayacak düzeyde değildir. Gıda, ionize radyasyon uygulamasını takiben radyasyon yaymaya başlamaz. Dolayısıyla radyoaktif değildir. İyonize edici radyasyon uygulamasında kullanılan kaynaklar Gama ışınları Cobalt-60 Cesium-137 X ışınları Elektron tabancaları (radyoaktif: ionize edici radyasyon saçan madde) Ürün paketlenir. Ürün konveyörler üzerinde ilerler. Sistem kalın duvarlarla ayrılır. Doz kaydedilir. İşlem otomatiktir. Doz ve radyasyon etkisi Gıdanın almış olduğu radyasyon doz olarak ifade edilir. Dozun birimi kgy dir (kilo Gray). Doz radyasyonun yoğunluğu ve uygulama süresi sayesinde ayarlanır. Gıdanın çeşidi ve işlemin amacına göre izin verilen doz değişir. 5

6 Doz ve radyasyon etkisi Düşük dozlar, < 1 kgy Meyve ve tahıllarda böceklenmenin engellenmesi Patates gibi filizlenen sebzelerde filizlenmenin geciktirilmesi Meyve ve sebzelerde olgunlaşmanın geciktirilmesi hayvani gıdalarda parazitlerin yok edilmesi (ör., Trichinella spiralis etlerde) Orta dozlar, (1-10 kgy) Patojen bakterilerin (Salmonella, Shigella, Campylobacter, Yersinia, Listeria and E. coli) et, tavuk ve balık gibiürünlerde yok edilmesi Meyvelerde küf gelişiminin geciktirilmesi et dokusunda Trichinella baharatlar kozmetikler tıbbi aletler ve malzemeler Yüksek dozlar, (> 10 kgy) Baharatlardaki mikroorganizma ve böcekleri yok edilmesi Gıdaların sterilize edilmesi, hastalık yapabilecek tüm mikropların yok edilmesi (ör. bağışıklık sistemi zayıf kişiler için özel yemekler) Amerika da taze ıspanak ve marul için onay verilmesi Taze ıspanak ve marul 4kGy doz Food and Drug Administration (FDA) tarafından Ağustos 2008 de onaylandı da yaşanan E. coli O157:H7 problemi 26 eyalette 204 kişi hastanelik oldu. 1 bebek ve 2 yaşlı öldü (hemolytic uremic sendrom). Gıdalarda radyasyon uygulamasının faydaları Vejetatif hücreler: Escherichia coli O157:H7 Salmonella patojen bakteriler Listeria monocytogenes Campylobacter jejuni ve diğerleri Sporların öldürülmesi için daha yüksek dozlar gerekiyor. Bir organizma ne kadar küçükse o kadar yüksek doz gerekli. 6

7 Organizmaların radyasyona direnci Listeria Salmonellae Campylobacter E. coli 0157:H7 D değeri 0.45 kgy kgy 0.2 kgy 0.24 kgy 1 D = mikroorganizmaların sayını 90% azaltmak için gereken doz Diğer faydalar Zararlı pestisitler yerine kullanılabilmesi Hurma ve tahıllarda metil bromür 2001 yılından itibaren metil bromür kullanımı Avrupa da yasak Ozon tabakasını delen gazlardan Akut toksin Baharatlarda etilen oksit Pastörizasyon için en az 6 log düşüş arzu edilir. İyonize radyasyon uygulanmış gıdalar sağlıklı mı? Bu konuda bugüne kadar yapılmış 1221 çalışmada 278 değişik gıda laboratuar hayvanlarına beslenmiş olup radyasyon uygulanmış ve uygulanmamış gıdalar arasında belirgin bir fark bulunamamıştır. İşlemin mutajen, toksik ve diğer zararlı etkileri olup olmadığı araştırılmıştır. Amerikan ordusu/raltech Çalışması FDA tarafından 1976 da istenmiştir. 7 yıl, $8M maliyet Fare ve köpeklere 4 nesil boyunca Dondurulmuş vs. Konserve vs. Radyasyonla işlenmiş (56kGy) gıdalar beslenmiş En yüksek tümör oluşumu (dondurulmuş gıdalarda) 3 nesil sonra en düşük üreme (konserve gıdalarda) Radyasyonla işlenmiş gıdalarla beslenen hayvanlarda herhangi bir negatif etki gözlemlenmemiş. Patterson Kanser Enstitüsü nde uzun dönemli çalışma Manchester, İngiltere 10 yıl >2000 fare 60 nesil fare radyasyonla sterilize edilmiş gıdalarla beslenmiş. Hiçbir etki gözlemlenmemiş. Gıdalarda işlem sonrası meydana gelen değişiklikler Tüm taze sebze ve meyveler uygun değil. Bazı gıdaların tadı değişebilir. Besleyici değerde fazla bir değişiklik olmuyor (ısıl işlemden fazla değil) kontrol 2kGy 4C de 2 hafta sonra 7

8 Kimyasal değişiklikler Paket malzemelerine etkisi Bazı kimyasal değişiklikler oluşabilir. Radyolitik kimyasallar oluşabilir. Ancak çoğu radyolitik kimyasal aynı zamanda termolitik kimyasaldır. Aynı bileşikler ısıl işlem sonucu da oluşur. İstisna: 2-alkyl-cyclobutanone Radyasyon uygulamasının uluslar arası sembolü: Radura Treated with Radiation Treated by Irradiation Gıdanın bileşenlerinin %5 inden fazlası radyasyona tabi tutulmuşsa, paketin üzerinde radura sembolü bulunmalıdır. Etikete Treated with Radiation ya da Treated by Irradiation ifadeleri yazılmalıdır. Faydalar ve Riskler 50 yıldır yapılan çalışmalar sonucu gıda işlemede faydaları tespit edilmiş ancak herhangi bir risk belirlenememiştir. Dünya Sağlık Teşkilatından (WHO) uzman bir grup yapılan 500 den fazla çalışmayı incelemiş ve gıdaların radyasyonla işlenmesinin toksikolojik, mikrobiyolojik yada beslenme açısından bir probleme sebep olmadığı belirlenmiştir. 8