Işınlanmış gıdaların sağlık açısından güvenilir olup olmadığının saptanması için pek çok analitik metot [kimyasal analizler, teorik çalışmalar (matematik modelleme), biyolojik testler, yedirme denemeleri, gönüllü deneyleri gibi] uygulanmıştır. Bu çalışmalarda ışınlanmış gıdaların potansiyel kanserojenik, toksikolojik, genetik ve mutajenik etkileri yoğun olarak araştırılmıştır. Günümüze kadar, ışınlamanın neden olduğu fiziksel, kimyasal ve biyolojik değişikliklerle ilgili 1905 temel çalışma yapılmıştır. Işınlama işlemi sonucunda, mikroorganizmaların inaktivasyonu, filizlenmenin önlenmesi ve olgunlaşmanın geciktirilmesi gibi çarpıcı biyolojik değişiklikler, DNA’ya verilen zarar sonucu; diğer kimyasal değişiklikler ise serbest radikallerin reaksiyonu sonucu ortaya çıkmaktadır [4,12].
3.2.1. Işınlamanın Kimyasal Etkisi
Işınlama sonucu gıda radyoaktif hale gelmemesine rağmen, yüksek enerjili radyasyonun absorbsiyonundan sonra iyonlaştırıcı radyasyon, gıda ile etkileşime girmekte ve bunun sonucunda serbest radikaller oluşmaktadır. Bunlar da gıda içindeki değişik komponentlerle reaksiyonlara girerek yeni bileşikler olan radyolitik ürünleri (çok az miktarda da olsa) oluşturmaktadır.
Radyolitik ürünler en yüksek ışınlama dozlarında bile ppm düzeyinde belirlenmiştir. Özelde ise her bir ürünün miktarı çok düşüktür. Oluşan bu yeni veya miktarı artan mevcut ürünler ışınlamaya özgü olmayıp, gıdaların pişirilmesi süresince de oluşabilmektedir. Ayrıca hücre düzeyinde hidrojen peroksit ve süperoksit radikali gibi bazı radyolitik ürünler insan hücrelerinde üretilmekte olup, bu serbest radikallerin nötralizasyonu için biyokimyasal mekanizmalar mevcuttur [13,14,15].
Genellikle radyolitik ürünler düşük molekül ağırlığına sahip olup, bunların çoğu uçucu bileşiklerdir. Birçok gıda fazla miktarda su içerdiği için radyolitik ürünlerin çoğu, suyun
radyolizi sonucu oluşan radikaller ile reaksiyon sonucu oluşur. Oluşan serbest radikaller ve diğer radyolojik ürünlerin ömrü çok kısa olup genellikle birkaç milisaniyedir.
Katı ve düşük nem içerikli gıdalarda ise serbest radikaller bir kaç hafta varlıklarını sürdürürler. Ancak gıdanın hazırlanması ve tüketimi sırasında bu bileşiklerin bulunduğu parçaların ayıklanması nedeniyle gıdadan uzaklaşırlar. Örneğin, gıdalarda ışınlama sonucu oluşan serbest radikallerden birisi olan H2O2 zayıf bir mutajendir ve suyun radyolizi ile oluşur. Ancak iz mineraller ve belirli organik bileşiklerle reaksiyona girmesi nedeniyle gıdada stabil değildir. Bir çok taze gıdada (et, meyve ve sebzeler) katalaz ve peroksidaz enziminin bulunması nedeniyle hidrojen peroksit hemen oksijen ve suya parçalanır.
• Ortamda hidrojen peroksiti parçalayan bir enzim olmadığı koşullarda, H2O2 oldukça yüksek ışınlama dozlarında bile çok düşük düzeyde belirlenmiştir. Buna karşın bu oranda hidrojen peroksit ışınlanmamış bir çok gıdada (bal, bazı süt ürünleri, balık ürünleri) tespit edilmiştir.
• Hidrojen peroksit bazı laktik asit bakterilerinin metabolizmalarının son ürünüdür.
• Kahve çözeltisi hidrojen peroksit üreten bir sisteme sahiptir.
• Hidrojen peroksit, atmosferin hidrosfer tabakasında bulunmakta olup, yağmur suyu, deniz suyu ve akarsularda da bulunduğu belirlenmiştir [16].
Işınlanmış gıdalarda serbest radikal oluşur ancak, serbest radikal oluşumu sadece ışınlamaya özgü değildir. Aynı şekilde pişirme sırasında uygulanan ısıtma işlemi sonucunda düşük enerjili radyasyonun absorbsiyonu ile moleküllerin fragmentasyonu sonucu termolitik ürünler oluşmaktadır. Ayrıca ışınlama sırasında gıda tarafından absorbe edilen enerji, pişirme işlemindekine oranla daha azdır ve ışınlama ile oluşan kimyasal reaksiyonlar daha düşüktür [17].
Pişirme işlemine ilave olarak ışınlama süresince oluşan radyolitik ürünler ve diğer bileşiklerin buhar uygulaması, kızartma, pastörizasyon, dondurma, konservasyon ve diğer yöntemler sırasında oluşanlardan farklı olmadığı belirlenmiştir [14,18,19,20,21]. Bunların yanı sıra benzer bileşiklerin meyve ve sebzelerin olgunlaşması sırasında bile ortaya çıktığı gözlenmiştir [22]. Aynı şekilde FDA’nın 1985 yılında yayınladığı bir rapora göre; çok az sayıda radyolitik ürün ışınlanmış gıdalara özgüdür. Bu radyolitik ürünlerin yaklaşık olarak % 90’ı gıdaların doğal bileşenleri olarak bilinmektedir. Örneğin;
• Yağ asitleri trigliseritlerin parçalanması sonucu ortaya çıkar.
• Amino asitler proteinlerin yapı taşıdır.
• Hidrokarbonlar, genellikle elma ve şeftali gibi meyvelerin kabukları üzerinde bulunan kaplama materyallerinin bileşiminde saptanmıştır.
• Diğerleri yağ içeren bileşikler olup, genel pişirme yöntemlerinden herhangi birisiyle (ızgarada pişirme gibi) pişirilen ette belirlenmiştir.
Radyolitik ürünlerin geri kalan % 10’u ise gıdada bulunan doğal bileşiklere kimyasal olarak büyük benzerlik göstermektedir. Işınlamanın kimyasal etkisi çok iyi öngörülebilir. Protein gibi bir gıda bileşeninin ürünleri, gıdanın tipi ve gıdanın diğer bileşenleri tarafından etkilenmez. Yani bitkisel bir ürünün ışınlanması sonucu proteinden oluşacak radyolitik ürünler ile etin ışınlanması sonucu bu ürünün yapısında bulunan proteinden oluşacak radyolitik ürünler aynıdır [5].
Işınlama sonucu oluşan radyolitik ürünlerin büyük çoğunluğu, ışınlamadan önce gıdada oluşabilir. Yani doğal olarak bulunabilirler. Örneğin yumurtada doğal olarak bulunan benzen miktarı, maksimum dozda ışınlanmış bir gıdada belirlenen benzen miktarından 100 kat daha
fazladır [17]. Ayrıca benzen ışınlanmamış et, balık, sebze, süt ürünleri ve içeceklerde de belirlenmiştir [23].
Son günlerde gündemde olan en önemli konu ise ışınlamaya özgü bir bileşik olan 2-dodesilsiklobütanon (2-DCB)’un yağ içeren gıdalarda belirlenmesidir. 2-DCB, 0.3-1.25 mg/ml
konsantrasyonda sitotoksisite ve buna bağlı olarak DNA’da zayıf bir etkiye sahiptir. Buna karşın 59 kGy dozda ışınlanmış tavuk etinden ekstrakte edilen yağda 2-DCB miktarının sadece 17 µg/g düzeyinde olduğu saptanmıştır [24].
3.2.2. Işınlamanın Biyolojik Etkisi: Toksikoloji 3.2.2.1. Hayvanlarla yapılan yedirme denemeleri
Hayvanlar, ışınlanmış gıdaların insan sağlığı üzerinde olabilecek etkilerini belirlemek için en uygun modeller olduğundan bu konudaki çalışmalar çeşitli hayvanlar ile yapılan yedirme denemeleri ile başlamıştır. Son 50 yıl içinde çok sayıda uzun süreli yedirme denemesi gerçekleştirilmiştir.
Birçok laboratuvarda, çok geniş bir yelpazedeki hayvan çeşitleri; ratlar, fareler, köpekler, bıldırcınlar, hamsterler, piliçler, domuzlar ve maymunlar için geliştirilmiş diyet ve gıda maddeleri test amacıyla kullanılırken, araştırmalarda yarı kronik, kronik, kanser oluşumu, kombine kanser oluşumu ve üreme üzerine olan etkiler ile in-vitro ve in-vivo sistemlerde mutajenite açısından çok sayıda değerlendirme yapılmıştır (Tablo 3.1).
Tablo 3.1. Hayvanlar üzerinde gerçekleştirilen uzun süreli yedirme
denemelerinde yapılan bazı testler ve test süreleri [2]
Test materyali Etki Test süresi
(en uzun) Yarı kronik 195 gün Kronik 570 gün Üreme 195 gün Kanser oluşumu 900 gün Fare
Kombine kanser oluşumu ve üreme 730 gün
Yarı kronik 195 gün Kronik 1440 gün Köpek Üreme 1200 gün Yarı kronik 120 gün Kronik 730 gün Üreme 5 gün Farklı hayvan yedirme çalışmaları
Kombine kanser oluşumu ve üreme 3 Jenerasyon
Yukarıdaki etki araştırmalarına ek olarak hayvanlar üzerinde vücut ağırlığı, vücut sıcaklığı, gıda tüketimi, gıda etkinliği, protein kullanımı, su tüketimi, gelişme, yaşam süresi, karaciğer fonksiyonları, böbrek fonksiyonları, kan şekeri düzeyi, serum protein düzeyi, üre özellikleri ve davranış özellikleri gibi parametreler de incelenmiştir.
Hayvanlar üzerinde gerçekleştirilen uzun süreli yedirme denemelerinde test amacıyla kullanılan gıdalardan bazıları ise şunlardır.
• Ratlara yedirilen test gıdaları: Baklagiller, baharat karışımı, çilek, domuz eti, ekmek, yoğunlaştırılmış süt, havuç, hindi eti, ıspanak, jambon, karışık gıdalar, karides, deneme hayvanları diyeti, lahana, mısır, mısır yağı, morina balığı eti, pancar, piliç, sığır eti,
şeftali, soya yağı, süt tozu, tahıl, tereyağı, tuna balığı eti, tütsülenmiş ve tuzlanmış domuz eti gibi.
• Farelere yedirilen test gıdaları: Buğday unu, karışık gıdalar, laboratuvar diyeti, piliç eti, sıvı yağlar, tütsülenmiş ve tuzlanmış domuz eti gibi.
• Köpeklere yedirilen test gıdaları: Ananas reçeli, baklagiller, domuz eti, yoğunlaştırılmış süt, sığır eti, piliç eti, tuna balığı eti, tütsülenmiş ve tuzlanmış domuz eti gibi.
• Değişik hayvanlara yedirilen test gıdaları: Arpa, laboratuvar diyeti, piliç eti, şeftali, yem gibi.
• In vivo mutajenite testlerinde denenen gıdalar: Baharat karışımı, baklagiller, buğday, çilek, glikoz, deneme hayvanları diyeti, tütsülenmiş ve tuzlanmış domuz eti, paprika, piliç eti, riboz, sığır eti, sakkaroz, süt tozu, soğan tozu gibi.
En önemli çalışmalardan birisi, 6 yıl süren ve yüksek dozda ışınlanmış piliçlerin kullanıldığı çalışma olup, bu araştırma ABD Ordusu ve ABD Tarım Bakanlığı tarafından yürütülmüştür. Bu çalışma tarihte gerçekleştirilmiş en kapsamlı ve en yoğun araştırma olup; yüksek dozda ışınlanmış 300 tondan fazla piliç, test fareleri, hamsterler, ratlar, tavşanlar ve köpeklere birçok generasyonda yedirilmiştir. Bu yoğun araştırmanın sonuçlarının değerlendirilmesi, 1985 yılında tamamlanmış ve ışınlanarak sterilize edilmiş piliçlerin insanlar için toksikolojik bir etki yaratacağına dair hiçbir bulguya rastlanmamıştır [25].
Ancak uzun süreli yedirme denemelerinin maliyetinin yüksek olması, uzun süre gerektirmesi, uygulamada karşılaşılan sorunlar nedeniyle daha ucuz ve fazla zaman almayan kısa süreli yöntemler denenmiştir. Bu yöntemlerde hücre genetik materyalinin incelenmesi ve genetik materyalin farklı koşullara karşı verdiği tepkilerin incelenmesi temel alınmıştır. Bu yöntemlerde;
• DNA’daki kimyasal değişiklikler,
• DNA tamir mekanizmasının teşvik edilmesi,
• Kromozomal ve hücresel anormallikler,
• Normal ve tamir mekanizması eksik olan organizmaların farklılaşan duyarlılıkları gibi konular incelenmiştir [2].
Sonuç olarak, hayvanlarla gerçekleştirilen kısa ve uzun süreli yedirme denemeleri, ışınlanmış gıdaların toksikolojik açıdan güvenli olduğunu göstermiştir.
3.2.2.2. İnsanlarla yapılan yedirme denemeleri
Işınlanmış gıdaların sağlık yönünden güvenilirliğini belirlemek için insanlar üzerinde yapılan denemelerde bir takım zorluklar yaşanmıştır [26]:
• Eğer bu araştırmalar, kontrollü koşullarda yürütülürse maliyeti yüksek olmakta ve çok sayıda insanı kapsayamamaktadır.
• Diğer taraftan eğer insanlar üzerindeki çalışmalar, kapalı kontrollü koşullarda gerçekleştirilmez ise eleştiriye açık hale gelmektedir.
• Ayrıca evinde yaşayan gönüllü deneklerin deneysel diyete bağlı kalacakları konusunda şüpheler vardır.
• Etik nedenlerle özellikle nüfusun duyarlı grupları olan bebekler ve hamile bayanlar herhangi bir kontrollü insan çalışmasına dahil edilememektedir.
Ancak, yurtlarda veya orduda grup halinde yaşayan insanların denek olarak kullanılması daha uygun olmaktadır.
ABD Ordusu, 1953-1960 yılları arasında gerçekleştirilen hem düşük doz ve hem de yüksek doz gıda ışınlama çalışmalarını desteklemiştir. 1960 yılından sonra ise ABD Ordusu, konserve ya da
dondurulmuş et ürünlerinin yerini alacak ışınlama ile sterilize edilmiş et ürünlerinin geliştirilmesi konusundaki araştırmalara yönelmiştir. Bu amaçla 1954-1962 yılları arasında ABD Ordusu tarafından Natick Masachusetts’de büyük laboratuvarlar kurulmuştur [27].
ABD’de Ordu Tıp Bölümü’nde 1955-1958 yılları arasında 15 gün süreyle 41 gönüllü denek ışınlanmış gıdaları tüketmiş ve sonuçta istenmeyen bir etkinin görülmediği bildirilmiştir [2]. Gerçekleştirilen bu çalışmalar sırasında 15 gün süreyle 54 farklı gıda konserve olarak hazırlanmış, dondurulmuş ve Dugway, Utah, Arco, Idaho’da 25-40 kGy dozlarda gama ışınları ile ışınlanmış, buzları eritildikten sonra oda sıcaklığında depolanmıştır. Kontrol örneklerine de aynı işlemler uygulanmış, ancak bozulmayı önlemek için dondurma-çözme işlemi yapılmamıştır. Işınlanmış ürünler, mikroorganizma ve bakteriyel toksin varlığı açısından insan tüketiminden önce test edilmiştir. Klinik denemelerde, kalp fonksiyonları, kan özellikleri, karaciğer ve böbrek fonksiyonları da incelenmiştir.
Bu seri denemeler, kısa süreli (15 gün süreli) ve uzun süreli (1 yıl) olarak dizayn edilmiş ve denemelere katılan 20-23 yaşlarındaki erkek gönüllüler daha önce sıkı bir tıbbi kontrolden geçirilmiştir.
• İlk grup 18 gönüllüden oluşmuştur. Bunların yarısı, 15 gün süresince ışınlanmış gıda içeren bir diyetle beslenirken (patates: 0.09 kGy; un: 0.70-0.74 kGy; portakal suyu: 23 kGy; tavuk, şeftali, yeşil fasulye, tatlı patates, havuç, mısır, ananas reçeli: 28 kGy; morina balığı, tuzlanmış ve tütsülenmiş domuz eti, tuna balığı, karides, meyve kompostosu: 37 kGy; portakal: 1.4 kGy ve 1oC’de depolama), diğerleri kontrol örnekleri ile beslenmiştir. Işınlanmış gıdalardaki kalori oranı giderek artmış (% 35 - % 60-% 80) ve çalışmanın sonunda metabolize edilen enerji oranı % 100’e çıkmıştır [27]. Sonuç olarak ışınlanmış gıdalardan kaynaklanan herhangi bir toksik etki ve klinik değişiklik belirlenmemiştir.
• İkinci grup 10 gönüllüden oluşmuştur. Bunların yarısı, 15 gün süresince 30 kGy’e kadar ışınlanmış konserve domuz eti (toplam kalorinin % 32’si buradan karşılanmıştır) içeren bir diyetle beslenirken, diğerleri ise kontrol örnekleri ile beslenmiştir. Işınlanmış ve konserve edilmiş domuz eti, tüketime kadar 1 yıl süreyle oda sıcaklığında depolanmıştır. Kontrol domuz eti ise taze olarak yöresel üreticilerden sağlanmıştır. Sonuçta ışınlanmış domuz etinden kaynaklanan herhangi bir toksik etki ve klinik değişiklik belirlenmemiştir.
• Üçüncü grup 13 gönüllüden oluşmuş ve yüksek dozda ışınlanarak, oda sıcaklığında 3 ay süreyle depolanmış çeşitli ürünler diyet içinde tüketilmiştir. 3 günde bir değişen menülerde, toplam kalorinin yaklaşık % 80’i ışınlanmış gıdalarla sağlanmıştır. Diyet içinde verilen patates, un ve portakallar (0.1-1.5 kGy) ışınlanırken, esas kalori kaynağını % 80 oranında karşılayan gıdalar 25-40 kGy’de ışınlanmıştır [27]. Sonuçta ışınlanmış gıdalardan kaynaklanan herhangi bir klinik değişiklik belirlenmemiştir.
1957 yılında, 30 kGy düzeyinde ışınlanmış ve ışınlanmamış gıdaları tüketen ve 10’ar kişiden oluşan gruplar üzerinde yapılan çalışmada klinik ve laboratuvar deneyleri sonunda herhangi bir değişim tespit edilememiştir [28].
1979 yılına kadar, 278 farklı gıda ve yem üzerinde gerçekleştirilen 1221 çalışmanın sonuçları ışınlamanın sağlık yönünden güvenilir olduğunu göstermektedir [29].
• Gerçekleştirilen ilk araştırmaya 35’er kişiden oluşan iki grup, gönüllü olarak katılmıştır. Birinci grup gönüllüler 0.1-8 kGy oranlarında ışınlanmış tahıllar, et ürünleri, sebzeler ve meyvelerden oluşan gıda maddelerini günlük öğün içerisinde % 60 oranında tüketmişlerdir. İkinci grup ise kontrol gıdalarla beslenmiştir. 90 gün devam eden deneme sonunda 23 farklı klinik, fizyolojik ve biyokimyasal testler gerçekleştirilmiş ve teste katılan gruplar arasında istatistiki olarak önemli farklılıklar bulunamamıştır [30].
• İkinci araştırmada 439 gönüllü üzerinde 8 farklı deneme yapılmıştır. İlk 6 denemede 5-8 kGy düzeyinde ışınlanmış pirinç, mantar, patates, yerfıstığı ve sucuk örnekleri günlük porsiyonlar içinde değişik oranlarda (mantar, patates ve sucuk 250 g; pirinç 500 g; yerfıstığı 50 g) gönüllü diyetlerinde yer almıştır. Geri kalan 2 denemede ise tüketilen porsiyonlar % 60-66 oranında 0.1-8 kGy düzeyinde ışınlanmış katkı maddeleri içermiştir. 7-15 hafta devam eden bu araştırma sonucunda klinik, psikolojik ve biyokimyasal değerlendirmelerde önemli bir farklılık belirlenememiştir [31].
• Diğer araştırmada ise, pirinç 0.37 kGy, buğday 0.4 kGy, farklı et ürünleri 8 kGy, kırmızı biber 1 kGy, 14 farklı sebze 0-3 kGy düzeylerinde ışınlanmış ve bu ürünler diyet içerisinde % 62-71 oranlarında yer almıştır. Araştırma sonucunda klinik, psikolojik ve biyokimyasal değerlendirmelerde önemli bir farklılık belirlenememiştir [32].
Bu denemelerin dışında, insanlar üzerinde yapılmış ancak yayınlanmamış bir çok yedirme çalışması bulunmaktadır.