Gıdaların ışınlarla muhafazasında elektromagnetik enerjiden, diğer bir ifade ile “iyonize eden enerjiden” yararlanılmaktadır. Uygulandığı materyalde iyonizasyon gerçekleştiren alfa, beta ve gama ışınlarına “iyonize eden ışınlar” adı verilmektedir.

Bazı maddelerin atomları sürekli olarak parçalanırlar ve bu sırada çevreye iyonize eden ışın yayarlar. Bu şekilde bir parçalanmaya uğrayan maddelere radyoaktif maddeler denir. n Uranyum gibi elementler, doğal olarak radyoaktif nitelikli maddelerdir.

Bazı elementler ise, kendine özgü yöntem ve işlemler sonucunda yapay olarak radyoaktif madde haline dönüştürülmektedir. n Co60 veya Cs137 gibi elementler, yapay olarak radyoaktif hale getirilmiş maddelere örnek olup, bunlara radyoaktif izotoplar (radyonuklid) denir.

Radyoaktif maddelerin çevreye yaydıkları ışınlar çarptıkları materyalde iyon adı verilen elektrik yüklü parçacıklar oluştururlar. Bu nedenle bu ışınlara “iyonize ışın” veya iyonize eden ışın adı verilmektedir.

Ortak Uzmanlar Komitesinin kararıyla 1980 yılında ışınlanmış gıdayı sembolize eden “radura sembolü” ilk kez Hollanda’da kullanılmıştır

Gıda ışınlamanın tarihçesi 1885 ve 1886 yıllarında iyonize radyasyon keşfedilmiş ve bunu takip eden yıllarda iyonize radyasyonun bakterisidal etkisi tanımlanmıştır. 1950’lerden önce endüstriyel kullanım için yeterli güçte olmadığı halde, 1955 yılında Amerikan Ordusu Tıp Departmanı ışınlama kullanımıyla besin güvenliği sağlamaya başlamıştır. FDA’dan spesifik gıdaların ışınlamasının kabulü istenmiş ve 1963 yılında ilk kez buğday ve buğday ununun ışınlaması kabul edilmiştir.

Gıda ışınlamanın tarihçesi 1980lerde baharat ve çeşnilere, domuz eti, taze meyve, kuru ya da suyu çıkarılmış maddelerin ışınlanması kabul edilmiştir. 1980 yılında ışınlanmış gıdaların güvenli ve sağlıklı olduğu deklare edilmiş ve birçok hükümet gıda ışınlamasına izin vermiştir 1990’da kümes hayvan etlerinin, 1997’de kırmızı etin ışınlanması FDA tarafından kabul edilmiştir. Türkiye’de 1999’da yönetmelik çıkartılmıştır.

Işınlama ilkeleri Radyoaktif maddeler, atomların sürekli olarak parçalanması sırasında çevreye alfa, beta, gama, X-ışınları gibi ışınlar yaymaktadır. Bu ışınlar çarptıkları materyalde elektrik yüklü iyonların oluşmasına neden olmaktadır. Gıda materyali özel çevresel koşullar altında dikkatle kontrol edilmiş iyonize radyasyon enerjisine maruz kalmalı ve iyonize radyasyon enerjisi istenilen sonuçları elde etmek için yeterli olmalıdır.

Işınlama kaynakları Gıdaların muhafazasında; n Gamma ışınları n X-ışınları n Hızlandırılmış elektron ışınları kullanılmaktadır. Endüstride en yaygın olarak kullanılan kaynak Gamma ışınlarıdır.

Gamma ışınları Gıdaların muhafazasında en yaygın kullanılan iyonize ışın, gamma ışınlarıdır. nGamma ışınları yüksek enerjili, elektromagnetik ışınlar olup dalga boyları kısadır.

Gamma ışınları Gamma ışınlarının üretiminde Co60 veya Cs137 ışın kaynakları olarak kullanılmaktadır. n Uygulandıkları gıdalara radyoaktif özellik vermezler. n Nüfuz etme özellikleri fazladır. 20 cm kalınlığında su tabakasından geçirilirse aktiviteleri %50 oranında azalır.

Gamma ışınları  Gıdaların muhafazasında kullanılabilen ışınların en ucuzudur. n Paketlenmiş gıdaların ışınlanmasında da kullanılabilirler.

Gamma ışınları Patates, soğan, sarmısak gibi bitkisel ürünlerde çimlenmeyi önlemek, baharat ve hububatta böcekleri öldürmek amacıyla kullanılabildiği gibi, meyvelerin küfler tarafından bozulmalarına karşı korunması amacıyla da kullanılabilir.

Gamma ışınları Kaynak tipi Co-60 Cs-137 Kullanım düzeyi Yaygın Sınırlı Işın tipi Beta ve Gamma Gamma Enerji düzeyi 1.17 ve 1.33 MeV 0.662 MeV Yarılanma ömrü 5.26 yıl 30.2 yıl Giricilik Yüksek Yüksek

X ışınları Elektron hızlandırıcılarından üretilmiş yüksek enerjili elektronların tungsten bir plakaya çarptırılması ve bu çarpışma sonucu elektronlar durdurulurken elektronların kaybettiği enerji X ışınları olarak yayılır. Bu olaya Bremmstrahlung (Frenleme Işını) olayı, çıkan X ışınlarının oluşturduğu sürekli spektruma da Bremmstrahlung adı verilmektedir.

X ışınları n X ışını üreten kaynaklar 5 MeV ve daha düşük enerjidedir n X ışınlarının, hızlandırılmış elektronlardan farklı olarak nüfuz yetenekleri çok fazladır. n Gıda endüstrisinde kullanılan Röntgen ışını jeneratörleri tıpta kullanılan jeneratörlere benzerler

Beta ışınları 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 “yararlanılabilir 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.

Ultraviyole ışınları (UV) Gıdaların muhafazasında radyoaktif maddelerden sağlanan iyonize ışınlar dışında ultraviyole ışınlarından da yararlanılmaktadır. Ultraviyole (UV) ışınları elektromagnetik ışınlardır, oldukça düşük enerjili ışınlardır. 260 nm dalga boyundaki UV ışınları çok aktif olup mikroorganizmaların nükleik asitleri tarafından absorbe edilirler.

Ultraviyole ışınları (UV) Ultraviyole ışınları özellikle bakteriler üzerinde çok etkilidirler. Bu ışınlar proteinler ve nükleik asitler tarafından absorbe edilirler. Hücrede neden oldukları fotokimyasal değişimler sonucunda ölüme neden olurlar.

Ultraviyole ışınları (UV) 2 n Enerji birimi W/cm ’dir. 2 n 1 cm yüzey alanı tarafından absorbe edilen enerji (Watt) olarak ifade edilir. n Ürün tarafından belli bir zaman biriminde absorbe 2 edilen ışın dozu ise µW Sec/cm ’dir.

Ultraviyole ışınları (UV) Birçok ülkede, UV ışınlarının içme suyu, meyve ve sebzelerin yüzey mikrofloralarının redüksiyonu amacıyla kullanılmasına izin verilmektedir. UV ışınlarının gıdaların muhafazasında yaygın olarak kullanılmamasının nedeni derinliğine nüfuz edememesidir. Bu nedenle yalnızca yüzey sterilizasyonuna elverişlidir. Örneğin su ince bir film haline akıtılırken UV ışınlarının etkisiyle mikroorganizma yükünün redüksiyonu sağlanır.

Ultraviyole ışınları (UV) Ayrıca gıda endüstrisinde kapalı alanların dezenfeksiyonunda ve ambalaj malzemesinin sterilizasyonunda da UV ışınlarından yararlanılır. Ancak ışın kaynağının uzaklığı antimikrobiyel etkiyi önemli düzeyde azaltmaktadır

Mikrodalga Işınları Bir elektriksel alan oluşturulmasıyla bir bölgeye enerji veriliyorsa, alanı oluşturan neden ortadan kaldırılınca bu ilk konumda elektriksel alan azalmaya başlar ve bir manyetik alan oluşur. Bu manyetik alanın değişmesi de çevrede yeni elektriksel alanların üretilmesine neden olur ve enerji taşıyan bir elektrik alan dalgası dışa doğru yayılır. Elektromanyetik dalgalar foton adı verilen belli enerji birimleri halinde emilir veya bırakılırlar. Bir fotonun taşıdığı enerji yayılmanın dalgaboyu veya frekansına bağlıdır.Mikrodalga 2 uygulamalarında genellikle kullanılan birimdir (mW/cm ). Mikrodalga yayılmada, ışıkta olduğu gibi yansıma, kırılma ve polarizasyon gözlenebilir.

Mikrodalga Işınları  Mikrodalgalar gıda endüstrisinde değişik amaçlarla kullanılmaktadır.  Dondurulmuş gıdanın çözülmesi Ürünün yapısını bozmadan yalnızca sıcaklığını artırılması  Gıdaların kurutulmaları  Mikroorganizmaların öldürülmesi Gıda endüstrisinde frekans bandı 915-2450MHz olan mikrodalgalar kullanılır.

Mikrodalga Işınları Gıdaların ısıl işlemlerle muhafazasında,ısıtma süresini kısaltmak ve muntazam bir sıcaklık dağılımı sağlamak amacıyla mikrodalgalarla ısıtma kullanılmaktadır. Bu yöntemde ürün sıcak bir yüzeyle doğrudan temas etmediğinden yanma söz konusu değildir. Sıvı veya yarı sıvı gıdalar örneğin; meyve ve sebze suları, meyve pulpları, süt ve süt ürünleri gibi gıdaların pastörizasyon ve sterilizasyonunda mikrodalgalardan yararlanılmaktadır. Bu gıdalar mikrodalga uygulamasından sonra aseptik olarak doldurulup paketlenirler. Katı gıdalar ise ısıl işlemden önce sentetik veya cam ambalajlara doldurulur ve mikrodalga tünellerinden geçirilerek işlem tamamlanır

Mikrodalga Işınları Sebzelerin haşlanması amacıyla da mikrodalgadan yararlanılmaktadır. Bu şekilde haşlanan sebzelerde suda çözünen mineral madde kayıpları, geleneksel su haşlamaya göre % 30 daha az olmakla birlikte üründeki suyun haşlama sırasında buharlaşarak uzaklaşmasından dolayı ağırlık kayıpları daha fazla olmaktadır. Patates, ıspanak ve benzeri bazı sebzelerin mikrodalga ile haşlanması peroksidaz gibi ısıya dirençli enzimleri inaktive etmeğe yeterli olmakla birlikte bazı sebzelerde iyi sonuç alabilmek için bu yöntemin geleneksel haşlama yöntemleri ile kombinasyonu daha uygundur.

Mikrodalga Işınları Mikrodalga ile haşlamada C vitamini ve tiyamin (B vitamini) gibi suda çözünen vitaminlerdeki 1 kayıplar geleneksel yöntemlere göre sırasıyla yaklaşık %6 ve %5 düzeyinde daha azdır. Ancak mikrodalga ile haşlamada, sebzelerin arzu edilmeyen çiğ koku veya lahana gibi sebzelerdeki acılık maddelerinin uzaklaştırılamaması bir olumsuzluktur.

Işınlama işleminde, ışınların madde tarafından absorbe edilen radyasyon miktarı yani, radyasyon dozu önemlidir. Doz, bir taraftan ulaşılmak istenen amaç, diğer taraftan ışınlanan gıdanın kalitesi ve insan sağlığı açısından yani emniyet bakımından önemlidir. Radyasyon birimlerine ait genel tanımlar aşağıda verilmiştir; 1 Gray (1 Gy): İyonize radyasyon etkisinde kalan homojen bir maddenin 1 Kg’ na verilen 1 Joule enerji miktarıdır. 1 Gy = 1 J/Kg

Birçok kaynakta ışınlama dozu rad (radiation absorbed dosis) olarak da verilmektedir: 1 Gy = 100 rad ; 1 Mrad = 10 kGy Bir ışın kaynağının, örneğin Co60 gamma ışınları kaynağının gücü; aktivitesi ile karakterize edilir. Aktivite birimi Becquerel (Bq) olup, daha önceleri bu amaçla Curie (Ci) kullanılmıştır. 1 Becquerel (Bq) = 1 Parçalama/s Yüksek enerjili elektronların örneğin gamma ışınlarının nüfuz yetenekleri enerjilerine bağlıdır. Enerji birimi Joule (J) dur.

Işınlama dozu 1980 yılında WHO ve FAO komitesi 10 kGy’ye kadar ışınlama dozunda ışınlamanın gıda üzerinde toksikolojik etkisi olmadığı ve gıdada mikrobiyolojik ve beslenme yönünden problem yaratmadığını bildirilmiştir. FAO/IAEA/WHO-1997 çalışma grubu 10 kGy maksimum doz limiti yerine “istenilen teknolojik amaca ulaşmak için uygun dozla ışınlanan gıda tüketim için güvenlidir ve besin değeri yönünden yeterlidir” ifadesini önermiştir.

Radaperdizisyon Işınlamanın yüksek dozda (10 kGy ve üzeri) uygulanmasıdır n Virüsler hariç yaşayan mikroorganizma sayısını azaltmak için gıdaya uygulanan yeterli dozda iyonize radyasyondur. n Sterilizasyon sağlamak için 10-50 kGy dozunda ışınlamanın uygulanmasıdır. n Mevcut mikroorganizmaların büyük çoğunluğu yok edilmektedir

Radaperdizisyon Doz Grubu Amaç Doz (kGy) Ürün Endüstriyel 30-50 Et, sterilizasyon kümes hayvanları, su ürünleri, hazır gıdalar, sterilize edilmiş hastane gıdaları (Uygun sıcaklık 10-50 Baharatlar, kombinasyonunda) enzim karışımları, Belirli gıda katkı doğal sakız, vb. maddeleri ve bileşenlerin dekontaminasyonu

Radisidasyon Spor oluşturmayan patojen mikroorganizma yükünün azaltılmasında ≤10 kGy gibi daha düşük dozda ışınlama kullanılmasıdır.  2-8 kGy dozunda ışınlama ile ette trichina ve tapeworm gibi organizmalar yok edilir,  Spor oluşturmayan patojenik mikroorganizmaların sayısı azalır

Radisidasyon Doz Grubu Amaç Doz Ürün (kGy) Patojen 1.0-7.0 Taze ve dondurulmuş mikroorganizma deniz ürünleri, ve bozulmanın çiğ ya da dondurulmuş önlenmesi et ve tavuk eti vb. Gıdanın 2.0-7.0 Üzümler teknolojik (üzüm suyu verim artışı), özelliklerinin kurutulmuş sebzeler geliştirilmesi (azalan pişirme süresi vb.)

Radurizasyon Gıdada bozulmaya neden olan mikroorganizmaların sayılarının azaltılmasına neden olarak depolama kalitesini artırmak için gerekli olan yeterli ≤1 kGy dozlarındaki ışınlamadır.

Radurizasyon Doz Amaç Doz Ürün Grubu (kGy) Filizlenmenin 0.05-0.15 Patates, soğan, sarımsak, engellenmesi zencefil vb. Böcek ve parazit 0.15-0.50 Tahıllar ve baklagiller, dezenfeksiyonu taze ve kurutulmuş meyveler, kurutulmuş balık ve et Fizyolojik 0.50-1.0 Taze meyve ve sebzeler işlemlerin gerçekleştirilmesi

Gıda Işınlama Düzenleri Gıdaların ışınlanmaları amacıyla değişik konstrüksiyon ve fiziksel özelliklerde düzenlerden yararlanılmaktadır. Işın kaynağı olarak radyonuklidler veya ışın üreten sistemler kullanılır.

Gıda Işınlama Düzenleri Bu düzenlerin kesikli ve kontinü çalışan tipleri bulunmaktadır. qKesikli düzenlerde belli bir miktarda gıda maddesi ışınlama hücresine yüklenir ve belli bir süre ışınlandıktan sonra hücreden çıkartılır. q Kontinü düzenlerde gıda belli bir hızla ışın kaynağının yanından geçirilerek ışınlama işlemi tamamlanır.

Gıda Işınlama Düzenleri Gıdaların ışınlanmasında gıda, enerji kaynağından istenilen dozda ışın alabilecek şekilde yerleştirilir. Bunun için, kaynağın belli bir zaman biriminde verdiği enerji, ışınlanacak materyalin enerji kaynağına uzaklığı ve süre gibi parametrelerin bilinmesi gerekir .

Işınlamanın gıda bileşenlerine etkileri 1. İndüklenmiş radyoaktivite Yüksek enerjili iyonize ışınlar, gıdalardaki bazı maddelerin radyoaktivite kazanmalarına yol açabilir. Ancak belli bir enerji eşiğinin altında böyle bir etki söz konusu olmamaktadır. Diğer taraftan ışınlamada eğer gamma ışınlarının enerjisi Co60 ve Cs137 kaynaklarından sağlanmışsa, gıdalarda radyoaktivite oluşumu çok az olmaktadır. Buna karşın yüksek enerjili Röntgen veya elektron ışınları kullanılması halinde radyoaktivite oluşabilmektedir. Ancak gıdaların izin verilen sınırlar içinde ışınlanması sonucunda oluşan toplam radyoaktif maddeler miktarı, gıdaların doğal olarak içerdikleri radyoaktif madde miktarının çok altındadır .

Işınlamanın gıda bileşenlerine etkileri 2.Kimyasal Değişimler n Lipidlerin radyolitik olmayan oksidasyonu n Serbest radikallerin oluşumu n Proteinlerin denatürasyonu n Nişasta moleküllerinin parçalanması ve suda çözünürlüğünün artması

…