Araş. Gör. Oktay TOMAR
e-mail:oktaytomar@hotmail.com

Doç. Dr. M. Fatih ERTUGAY / Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Gıda Mühendisliği Bölümü, Erzurum



Özet: Dünya’ da ve Türkiye’ de gıda maddelerinin muhafaza sürelerinin ve raf ömürlerinin uzatılması amacıyla çok sayıda yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntemlerden biri de ışınlama’ dır. Işınlama, ısıl olmayan gıda muhafaza işlemlerinden biri olup, soğuk pastörizasyon olarak da adlandırılmaktadır.
Bu derlemede, gıda muhafaza yöntemlerinden biri olan ışınlamanın tanımı, tarihçesi, gıda bileşenleri üzerine olan etkileri incelenmiş, meyve ve sebze, et, tahıl, baharatlar v.b birçok gıdada ışınlama ile ilgili yapılan çalışmalar özetlenmiştir. Ayrıca, tüketicilerin ışınlama konusundaki düşünceleri ve konuya bakış açıları değerlendirilmiştir.

Abstract: In the world and Turkey, many methods were developed for the purpose of extended of shelf-lifes and preservation times of food stuffs. The ionizing radiation (irradiation) is also such as preservation techniques. Irradiation is a kind of food preservation methods and has also been named as a cold pasteurisation.
In this review, the concept of irradiation, history, the effects on food components and the studies related to irradiation in the foods such as fruit and vegetables, meat, cereal, spices etc. were summarized. Besides, the opinions and aspects of the consumers about irradiation were also evaluated.

1. Giriş

Gıda sanayinde gıdaların, gerek depolama ve gerekse tüketiciye ulaşana kadar geçen zaman aralığında fiziksel, kimyasal, biyokimyasal ve mikrobiyolojik özelliklerinde meydana gelebilecek olumsuz değişikliklerin önüne geçilmesi için birçok gıda muhafaza yöntemleri kullanılmaktadır. Bu yöntemler ısıl ve ısıl olmayan işlemler olarak iki farklı grupta düşünülebilir. Gıda ışınlamada ısıl olmayan bir gıda muhafaza işlemi olup, ısıl işlemlerdeki (pastörizasyon, sterilizasyon, pişirme v.b) yüksek sıcaklıktan kaynaklanan olumsuzlukların ortadan kaldırılması açısından alternatif bir yöntem olarak karşımıza çıkmaktadır.
Gıda ışınlama gıdaların raf ömürlerinin uzatılması gibi muhafaza amacından başka, filizlenmeyi önlemek, olgunlaşmayı geciktirmek, böcek ve parazitlerin dezenfekte edilmesi gibi değişik amaçlar için de kullanılmaktadır. Başka bir ifadeyle ışnlamanın birçok uygulama alanlarına sahip olması bu tekniğin yaygınlaşmasına olumlu katkıda bulunmaktadır. Diğer tekniklerde de olduğu gibi ışınlamada, gıda muhafaza süresinin uzun olması, kullanılan hammaddenin kalitesi ve hijyenik özelliklerin sağlanmasına bağlıdır (Öztürk vd 1994).
Gıda ışınlamada, ışınlama kaynağı olarak gama ışınları, X- ışınları ve hızlandırılmış elektronlar kullanılmaktadır (Riganakos ve ark. 1999, Alimov ve ark. 2000, Auslender ve ark. 2001, Mittendorfer ve ark. 2001). Bu kaynaklar arasında en yaygın olarak kullanılan ışın kaynağı gama ışınları ve hızalandırılmış elektronlardır. X ışınlarının kullanımı ise fazla yaygın değildir. Bu ışınlama kaynaklarının kullanımında kriter olarak ele alınan değişik faktörler söz konusu olup, bu faktörlerden birisi de penetrasyon derinliğidir. Elektron ışınlarının penetrasyon derinliği 5 cm ile sınırlı iken, X ışınlarınınki ise 60-400 cm arasında değişmektedir (Josephson ve ark. 1983). Gama ışınları ise kurşun bir bloktan dahi geçebilme özelliğine sahiptir ( Anonim 2000).
Işınlama işlemiyle ilgili olarak günümüze kadar çeşitli yönetmelikler ve yasal bir takım düzenlemeler yapılmıştır. 1980 yılında, ışınlanmış gıdaların sağlığa etkisi konusunda çalışan uzmanlar komitesi JECFI [FAO (Gıda Tarım Teşkilatı)/IAEA (Uluslar arası Atom Enerjisi Kurumu)/WHO (Dünya Sağlık Teşkilatı)] tarafından yapılan araştırmalar sonucunda 10 kGy’e kadar uygulanan dozlarda ışınlanmış gıdaların sağlık açısından hiçbir toksikolojik risk taşımadığı ve 10 kGy dozda ışınlanmış gıdaların kullanımına izin verildiği belirtilmektedir (Ehlerman 1994-1999, Kolsarıcı 1995, Lacroix ve Quattara 2000). 1981’de FAO, IAEA ve WHO ışınlamanın kullanımını onaylamıştır (Ouattora ve ark. 2002b).
1990 yılında Gıda İlaç Teşkilatı (FDA) tarafından domuzlarda trişini kontrol etmek, taze gıdaların büyüme ve olgunlaşmasını önlemek, gıda kaynaklı, patojenleri kontrol etmek için taze ve dondurulmuş kanatlı etlere ışınlama yapılmasının onaylandığı bildirilmiştir (Deer 1996). 1995 yılında da ABD’de, FDA’nın uzay programında kullanılmak üzere hazırlanan dondurulmuş ve paketlenmiş etlerin ışınlama ile sterilizasyonunu onayladığı ve 1997 yılında ışınlamanın FDA tarafından kırmızı etlerde patojen bakterilerin kontrolü amacıyla kullanılmasına müsade edildiği belirtilmektedir (Andress 1998, Niciforovic ve ark. 1999). Aynı tarihte ortak uzmanlar komitesinin İsviçre’de yaptığı çalışmalar sonucunda 10 kGy üzerindeki dozlarda ışınlanan gıdalar incelenmiş ve “özel koşullar altında ışınlanan gıda istenilen teknolojik amaçlar ve tüketim için güvenli ve besin değeri olarak yeterlidir” kararı alınmıştır (Anonim 1999a). Ancak bu kararın ticari olarak tanınmadığı ifade edilmektedir (Ehlerman 1999).
Ülkemizde ise son olarak Sağlık Bakanlığı, Tarım ve Köy İşleri Bakanlığı ve Atom Enerjisi Kurumu’nun işbirliği sonucu 6 Kasım 1999 tarihinde “Gıda Işınlama Yönetmeliği” yayınlanarak yürürlüğe girmiştir (Anonim 2000).
Gıdaların ışınlanmasında önemli olan konulardan biri de uygulanacak olan doz miktarıdır. Doğru doz seçimi ile gıdada herhangi bir olumsuzlukla karşılaşılmadan, mikroorganizmaların gelişiminin önüne geçilmiş olur (Öztürk vd 1994). Işınlamada kullanılacak olan doz seviyesinin uluslararası sağlık örgütlerinde ve gıda yönetmeliğinde belirtilen sınırlar içinde olması gerekmektedir. Uygun dozların kullanılması halinde, ileride meydana gelebilecek risklerin de önüne geçilmiş olur (Anonim 1999a).
Dolayısıyla, ışınlanmış gıdaların belirlenmesi ve uygun dozun kullanılıp kullanılmadığının incelenmesi gerekmektedir. Bu ışınlama işleminin sağlık açısından değerlendirilmesinde çok önemli bir kriterdir. Bunun için çeşitli metotlar kullanılmaktadır. Kullanılan metotların esası, gıdalarda oluşabilecek fiziksel, kimyasal, mikrobiyolojik ve biyolojik özelliklerin belirlenmesine dayanmaktadır (Stevenson ve ark. 1994). Özellikle proteinlerde (o-tyrosin yöntemi) lipidlerde ve nükleik asitlerdeki kimyasal değişmelerde de, serbest radikallerin oluşumunun tespiti önem arz etmektedir (Ayhan 1992). Bununla birlikte, Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı tarafından, ışınlama işleminin kontrolu ve güvenirliğinin tespit edilmesi amacıyla doz- kalite denetim servisinin kurulduğu bilinmektedir (Bugay ve ark. 2000). Ayrıca ışınlanmış gıdaların teşhisi ve uygulanan doz miktarının belirlenmesi için son zamanlarda EPR (Elektron Paramagnetik Rezonans) spektrofotometresi başarılı bir şekilde uygulanmaktadır (Abdel- Fattah 2002).
Işınlamada etken olan faktörlerden biri de gıdaların ambalajlı veya ambalajsız oluşudur. Işınlamadan önce gıdanın ambalajlanması ve daha sonra da işleme tabi tutulması o gıdada meydana gelebilecek kontaminasyonu önlemekte, ayrıca patojenleri yok ederek mikroorganizma düzeyinin önemli derecede azalmasına katkıda bulunmaktadır. Mutlaka kullanılmasına onay verilen ambalaj materyalleri seçilmelidir. Çünkü ışınlama prosesinden sonraki aşamalarda, üründe istenmeyen özellikler ortaya çıkabilmektedir (Olson 1998, Pentimalli 2000b). Ambalajlama işleminden başka, gıdalarda kullanılan katkı maddeleri de ışınlamayı etkileyen faktörlerdendir. Özellikle sodyum benzoat, potasyum sorbat, paradoksi benzoik asidin metil ve propil esterlerinin sodyum tuzları ışınlamaya karşı olan direnci azaltmaktadır (Monk ve ark. 1995). Ayrıca, ışınlama işlemi gıdalarda besinsel ve duyusal değişmelerden sorumlu olan, karbonillerin oluşumuna yol açan ve oksijenle reaksiyona giren serbest radikallerin oluşumunu hızlandırması bakımından da bir dezavantaja sahip olduğu bildirilmektedir (Brito ve ark. 2002).
Gıdalarda ışınlama işleminin uygulanmasının bir çok avantajları olmasına rağmen, bu teknik tam olarak gıda muhafaza metodları arasında arzu edilen yerini alamamıştır. Bu tekniğin kabulü dünyanın farklı bölgelerine göre değişmekle birlikte özellikle Amerika’ da sağlık otoritelerinin, bu teknolojinin kullanımını aktif bir şekilde teşvik ettiği ve bazı ülkelerde ticari uygulamanın büyük ölçüde geliştiği bildirilmiştir (Diehl 2002). Işınlama işlemine tüketicilerin temkinli yaklaşmaları ve ışınlanmış gıdaların analizinde kullanılan yöntemlerin yeteri kadar geliştirilememesi bunun başlıca nedenlerinden biridir. Günümüzde bir takım araştırmalar ışınlama işlemi için “risk almaya değmez” kanaatini taşımaktadır (George 2002). Bu tekniğin gereken önemi kazanması için tüketicilerin bu konuda çok iyi bilgilendirilmesi ve teşhis yöntemlerinin geliştirilmesi gerekmektedir.
Bu derlemede, son yıllarda gelişmekte olan ışınlama teknolojisinin tanıtılması ve ülkemiz gıda sanayinde uygulama imkanlarının araştırılması amaçlanmıştır ve çeşitli gıda grupları üzerinde yapılan çalışmalar detaylı bir şekilde verilmiştir.

2. Gıda muhafazasında kullanılan ışınlama dozları ve amaçları

Işınlanan gıdanın birim kütlesinde absorbladığı radyasyon enerjisinin miktarına “doz” denilmektedir. Birimi ise Gray (Gy)’ dir. 1 Gy ışınlanan maddenin 1 kg’ ına 1 joule’ lük enerji veren radyasyon miktarıdır (1000 Gy = 1 kGy) (Anonim 1999b).

Doz Seviyesi Amaç Ürünler
Düşük Doz(1 kGy’den az) - Patates ve diğer gıdaların filizlenmesini engellemek- Hasattan sonra, buğday, un, meyve ve sebzelerde bulunabilen böcek larvaların öldürülmesi.- Olgunlaşmanın yavaşlatılması- Gıdalardaki zararlı parazitlerin öldürülmesi Patates, soğan, sarımsak, muz, mango, tahıllar ve kurutulmuş sebze, balık ve etler, domuz eti.
Orta Doz(1-10 kGy) - Gıdalarda bozulmaya yol açan mikroorganizmaların inaktivasyonu- Patojen mikroorganizmaların inaktivasyonu Taze balık, çilek, üzüm, kurutulmuş sebzeler, taze veya dondurulmuş deniz ürünleri ve kanatlı etleri.
Yüksek Doz(10-50 kGy) - Bağışıklık sisteminin çalışmadığı hastaların, yiyeceklerinin sterilizasyonu.- Hastalık yapıcı virüslerin inaktivasyonu- İnsan sağlığına zararlı olan tüm mikroorganizmaların yok edilmesi Hasta diyetleri için hazırlanan gıdalar, enzim preparatları, baharatlar, doğal gumlar.
farklı gıda grupları ve farklı amaçlar için farklı dozlar kullanılmaktadır. Başka bir ifadeyle, tüm gıdalar için uygulama amacına ve gıdanın çeşidine bağlı olarak kullanılacak doz miktarları değişmektedir.
Bununla birlikte daha düşük enerji kullanımı, gıdanın beslenme değerinin korunması ve gıdanın kimyasal yapısıyla organoleptik özelliklerin ışınlamadan minimum etkilenmesi için optimum dozun belirlenmesi şarttır (Lefebvre ve ark. 1994). Bununla birlikte, 1983’te 10 kGy’lik doz gıdaların güvenirliği için üst sınır olarak belirlenmiştir (Pentimalli ve ark. 2000a).
Thayer (1994) gıdanın ışınlama sırasında maruz kaldığı radyasyonun dozu, doz oranı, sıcaklık, ışınlama sırasındaki atmosfer şartları ve ışınlamadan sonraki depo sıcaklığı, süresi ve atmosfer şartlarının türü gibi faktörlerin gıdaya olumlu veya olumsuz tesir ettiğini bildirmiştir.
Uygulanan doz ve mikroorganizmaların inaktivasyon özelliklerine göre ışınlamada 3 temel esas dikkate alınmaktadır (Fox ve Cameron 1982, Giddings 1984).
Radurizasyon: Bunlar düşük dozlu uygulamaları içermektedir ve burada amaç hem gıdanın muhafaza süresini arttırmak hem de daha sağlıklı olarak tüketilmesini sağlamaktır.
Radisidasyon: Burada da amaç sadece zararlı mikroorganizmaların yok edilmesidir. Daha çok sanitasyon amacıyla gerçekleştirilir.
Radappertizasyon: Gıdadaki mikroorganizmaların tamamının ya da büyük çoğunluğunun yok edilmesi amacıyla yapılan ışınlama işlemidir. Daha yüksek miktarlardaki dozlara ihtiyaç duyulur. Örneğin, Clostridium botulinum’un %90’nını yok etmek için 48 kGy’lik bir doza ihtiyaç vardır ve bu işleme ticari sterilizasyon adı da verilmektedir.

3. Işınlamanın bazı gıda grupları üzerindeki etkileri

Ülkemizde 6 Kasım1999 tarih ve 23868 sayılı Resmi Gazetede bildirilen bir yönetmelikle bazı gıdalara çeşitli amaçlarla uygulanabilecek ışınlama ve dozları çizelge 3.1.'de bildirilmiştir (Anonim 1999b).
Çizelge 3.1. Ülkemizde radyasyon kullanımına izin verilen gıdalar ve dozları
Gıda Grubu Amaç Minimum doz (kGy) Maksimum doz (kGy)
Grup 1-Soğanlar, Kökler ve Yumrular Depolama sırasında filizlenme, çimlenme ve tomurcuklanmayı önlemek. _ 0.2
Grup 2-Taze Meyve ve Sebzeler(grup 1’in dışındakiler) -Olgunlaşmayı geciktirmek-Böceklenmeyi önlemek-Raf ömrünü uzatmak-Karantina kontrolü (X) 1.01.02.51.0
Grup 3-Hububat,Öğütülmüş Hububat Ürünleri,Kabuklu Yemişler Yağlı Tohumlar,Baklagiller,Kurutulmuş Sebze ve Kurutulmuş Meyveler -Olgunlaştırmayı geciktirmek-Mikroorganizmaları azaltmak-Raf ömrünü uzatmak 1.05.05.0
Grup 4-Çiğ Balık,Kabuklu Deniz Hayvanları ve bunların Ürünleri (Taze veya dondurulmuş),Dondurulmuş Kurbağa bacağı -Bazı patojenik mikroorganizmaları azaltmak-Raf ömrünü uzatmak-Paraziter enfeksiyonların kontrolü (X)(XX) 5.03.02.0
Grup 5-Kanatlı Kırmızı Et ile Bunların Ürünleri (Taze veya dondurulmuş) -Bazı patojenik mikroorganizmaları azaltmak-Raf ömrünü uzatmak -Paraziter enfeksiyonların kontrolü (X)(XX) 7.03.03.0
Grup 6-Kuru Sebzeler,Baharatlar,Kuru Otlar,Çeşniler ve Bitkisel çaylar -Bazı patojenik mikroorganizmaları azaltmak-Böceklenmeyi önlemek (X) 10.0 (XXX)1.0
Grup7-Hayvansal Orijinli Kurutulmuş Gıdalar -Böceklenmeyi önlemek -Küflerin kontrolü 1.03.0



(X):Minimum doz düzeyi belirli bir zararlı mikroorganizma için belirlenebilir.
(XX):Minimum doz düzeyi gıdanın hijyenik kalitesini tamir edecek düzeyde belirlenebilir
(XXX):10 kGy’in üzerindeki maksimum doz düzeyleri, gıdanın tümündeki min ve max doz ortalaması 10 kGy’i aşmayacak şekilde uygulanır.

3.1. Meyve ve sebzelerin ışınlanması

Taze meyve ve sebzelerde optimum sonuçlar sağlayacak uygun olgunlaştırma ve taşıma şartlarına ait ışınlama parametrelerinin belirlenmesi önemlidir (Lacroix ve Quattara 2000). Bu parametreler belirlendiği ve uygulandığı takdirde meyve ve sebzelerde arzu edilen sonuçlar alınabilir. Bu parametreler arasında en önemli olanı uygulanacak doz seviyesidir. Yapılan bir çalışmada, tropikal meyvelerde 0.25 kGy’lik ışınlama dozunun minimum doz olduğu belirlenmiştir (Moy ve ark. 2001).
Meyve ve sebzelerle yapılan çalışmalar her ürün için doğru doz oranına başvurulması gerektiğini göstermiştir. Örneğin; taze mantarlar için başvurulabilecek olan uygun doz 2 kGy iken (Lacroix ve Quattara 2000). FDA, gıdanın böceklerden arındırılması ve taze gıdalarda büyüme ve olgunlaşmanın yavaşlatılması için minimum 0.3 kGy ve maksimum 1 kGy olması gerektiğini bildirmiştir (Anonim 2000).
Radyasyon özellikle meyve ve sebzelerde, doza bağlı olarak ürünün doğal rengini kaybetmesine ve renk açılmasına neden olabilir. Bu durum çileklerde çok sık görülen bir olaydır (Cemeroğlu ve Acar 1986). Bununla birlikte, ürünün rengi, toplam eriyebilir katı miktarı ve pH‘sı, ışınlamayla sıcaklığa ve depolama zamanına bağlı oluşacak herhangi bir değişiklikden etkilenmez. Bu tür ürünler 5ºC’de 60 gün gibi uzun bir süre kaliteleri bozulmaksızın korunabilirler (Noomhorm ve ark. 1998).
İyonlayıcı radyasyon yöntemiyle, meyveler böceklerden arındırılabilir. Örneğin, yapılan deniz aşırı ticaretler nedeniyle bu zararlıların taşınması ve diğer kıtalara ulaşması mümkün olabilmektedir. Bu olumsuz etkiyi yok etmek için, taze meyve ve sebzelerin zararlılardan temizlenmesi amacıyla ışınlama yapılmaktadır (Jesus ve ark. 2000, Ross ve ark. 2000). Bu işlemde tavsiye edilen doz ise 0.25 kGy’dir. Bu dozun ürünün kalite kriterlerine herhangi bir olumsuz etkisi olamadığı gibi meyve ve sebzeler tarafından da bu düşük doz kolaylıkla tolore edilmektedir (Anonim 2000).
Bununla birlikte çizelge 3.2’de de görüldüğü gibi meyvelerin ışınlanması her ürün için %100 uygun bir yöntem değildir (Anonim 2000).



Çizelge 3.2. Bazı meyve ve sebzelerde ışınlamanın olumlu ve olumsuz etkileri
Işınlama
Ürün Olumlu Etkisi Ürün Olumsuz Etkisi
Muz Mango Papaya Olgunlaştırmanın geciktirilmesi Armut, Zeytin, Limon, Greyfurt, Portakal, Biber, Mandalina, Kabak, Salatalık, Elma,Kavun, Erik, Avokado, Sofralık üzüm Doku bozulması, Yumuşama (pektinin parçalanması sonucuserbest Ca’un açığa çıkması)
Kiraz Kayısı Papaya Bozulmanın geciktirilmesi Şeftali, Nektarin Olgunlaşması hızlanır
Domates Çilek İncir Depo çürümesinin kontrol altına alınması Ananas Işınlamaya toleranslı
Sebasti ve ark. (2002)’ nin yaptığı bir çalışmada, kurutulmuş maydanozlara 0, 10 ve 20 kGy olmak üzere 3 farklı seviyede doz uygulamasının beta karoten miktarı üzerine etkisi araştırılmış ve uygulanan dozlarda analiz edilen fraksiyonlar arasında herhangi bir farklılık olmadığı tespit edilmiştir. Ayrıca uygulanan dozların vitamin A miktarını azaltmadığı belirlenmiştir.
Başka bir çalışmada, greyfurt, portakal ve mandalina çeşitlerine 500 Gy’ e kadar düşük dozlu gamma ışınlaması uygulanmış ve ışınlanmamış meyvelerle karşılaştırıldığında, çözünebilir katı miktarı, görünüm ve organoleptik kalitenin etkilenmediği tespit edilmiştir (Hallman and Martinez 2001).
Bir başka araştırmada, mango pulpuna uygulanan ışınlama (0-20 kGy) ve buharlama işleminin kimyasal, mikrobiyolojik, reolojik ve organoleptik özellikler üzerine etkisi araştırılmış ve her iki işlemin birlikte uygulanması halinde, mango pulpunun raf ömrünün 270 güne kadar uzadığı belirlenmiştir. Bu değer, ışınlanmış fakat buhar işlemi görmemiş örneklerde 90 gün, hem ışınlanmamış hem de buharlamanın uygulanmadığı kontrol örneklerinde ise 15 gün olarak tespit edilmiştir (Youssef ve ark. 2002).