مقدمه

استفاده از تکنیک پرتوتابی برای محافظت مواد غذایی از میکروب‏ها با پرتو‏های یونیزه کننده برای نخستین بار در سال 1905 میلادی به وجود آمد و به تدریج در آمریکا و اروپا استفاده از این تکنیک گسترش یافت. اداره کل دارو و غذا در آمریکا برای کنترل بیماری‏های ناشی از میکروارگانیسم‏ها و سایر پاتوژن‏ها در سال 1997 میلادی با پرتوتابی محصولات گوشتی موافقت کرد. با توجه به تعریف دز جذبی، می‏توان دریافت که پرتوتابی چیزی جز افزایش انرژی در ماده هدف نمی‏باشد. یعنی همان انرژی که در بسیاری از روش‏های مرسوم نگهداری، از طریق افزایش حرارت به ماده مورد نظر منتقل می‏گردد. سطح دزهای مورد استفاده شامل دزهای پایین (1کیلوگری) برای ممانعت از هجوم حشرات و تاخیر در تکامل، دزهای متوسط (10-1کیلوگری) برای کاهش فعالیت میکروبی و دزهای بالا (50-10 کیلوگری) برای کاهش بار میکروبی و حذف ویروس‏ها است ( دانش مسگران، 1388).
پرتوتابی فرآيندي است که طي آن غذا و ساير فرآورده‏هاي مصرفي را به منظور از بين بردن باکتري‏هاي مضر و انگل‏ها، به تأخير انداختن جوانه زدن اسپورها و افزايش مدت زمان نگهداري غذا پس از عمل آوري در معرض پرتو گاما، پرتو ایکس و الکترون قرار مي دهند. پرتو‏تابی همچنين به هر تشعشعي که موجب جابجايي الکترون‏ها در اتم‏ها يا مولکول‏ها شود و تولید يون نمايد، منسوب مي‏شود که اصطلاح علمي آن پرتوتابی یونیزه کننده است. این نوع پرتوتابی میکروارگانيسم‏هاي بيماري‏زا در غذا را با شکستن ساختار مولکولي و از بين بردن آن‏ها کاهش مي‏دهد. اصطلاحات ديگري که معمولا به جاي پرتوهای یونیزه کننده به کار مي‏رود شامل: پاستوريزاسيون سرد و پاستوريزاسيون تشعشعي می باشد (تاکس ،2001).

پرتو الکترون و گاما

پرتوهايي كه موجب يونيزه شدن اتم‏ها مي‏شوند پرتوهای یونساز نامیده می شوند. در چند دهه اخیر استفاده از پرتوتابي در عمل‏آوری مواد خوراکی مورد توجه قرار گرفته و پرتوهای مادون قرمز، مایکروویو (حرارتي)، گاما و الکترون (غير‏حرارتي) عمده پرتوهای مورد استفاده می باشند. پرتوهاي گاما و الكترون از نوع پرتو غیرحرارتی و نسبت به پرتوهاي حرارتی شامل مايكروويو و مادون قرمز داراي انرژي بسيار بالاتري هستند. پرتوهاي گاما و الكترون از جمله پرتوهاي يون ساز بوده و عمل آوري با اين پرتوها بدون افزايش دما در مواد خوراكي صورت مي‏گيرد (روسا و باربوسا-کانوواس ، 2003).
اثرات شیمیایی و بیولوژیکی ناشی از پرتوتابی الکترون کاملاً شبیه پرتوتابی —گاما است اما پرتو الکترون نسبت به گاما نفوذپذیری کمتری دارد همچنین پرتو الکترون نسبت به پرتو گاما دارای مزایایی است از جمله توانایی استفاده از دز بالاتر برای کاهش آلودگی گوشت و کاهش زباله های هسته ای، و این واقعیت که شتاب دهنده می‏تواند خاموش و روشن شود که در بالا اشاره شد. همچنین مزیت عمده آن این است که می تواند به صورت غیر مستقیم پرتو الکترون را بر روی نمونه تابید یعنی از بالا و پایین اشعه بر روی نمونه تابیده و در آن نفوذ می کند که تابش به صورت یکنواخت صورت می گیرد به خصوص در سطح محصول که باعث حذف باکتری ها می شود. از آنجایی که بیم الکترون نفوذ کمتری نسبت به گاما دارد این اشعه کمترین اثر را بر کیفیت محصول و گوشت دارد. در طول فرآيند پرتوتابی، ماده غذايي با منبع تشعشع تماس ندارد و هنگامي كه از پرتو گاما و يا پرتو الكترون‏ تا ميزان 10 مگا ولت استفاده مي‏شود ماده غذايي در معرض راديواكتيويته قرار نمي‏گيرد (تایر ، ٢٠٠۴).

کاربرد پرتو گاما و الکترون

پرتو‏تابی مواد‏غذائي فرآيندي است كاربردي كه بر اساس استفاده از يكي از چشمه‏هاي پرتوزا (كبالت 60 يا سزيم 137) يا پرتو‏هاي ايكس و الكترون‏هاي توليد شده از منابع ماشيني (چشمه‏هاي يونساز) كه در پرتوفرآوري موادغذایي، براي كاهش بار ميكروبي مواد غذایي و انهدام ميكروب‏هاي بيماريزاي خاص و جلوگيري از جوانه زدن محصولات غده‏اي مانند سيب زميني و پياز و جلو‏گيري از خسارات آفات و حشرات انباري در زمان رسيدن محصول و نيز افزايش زمان نگهداري بعضي از محصولات فاسد شدني خوراک دام از طريق به تاخير انداختن فعاليت هاي آنزيمي وكاهش بار ميكروبي بكار مي‏رود (لی و همکاران، 2005) فرآيند پرتوتابی جايگزين مناسبي براي گاز دادن به مواد غذائي با مواد شيميائي مختلف نظير اتيلن برومايد و اكسيد اتيلن كه در بسياري از كشورهاي پيشرفته به دليل سلامتي محيط ممنوع شده است. مواد غذایي در حين پرتوتابی چندان گرم نشده بنابراین پرتوتابی تنها روش نگهداري براي غيرفعال كردن ميكروارگانيسم‏هاي بيماريزا در مواد غذایي منجمد مي‏باشد. در انواع تجهيزات پرتو دهي، كنترل فرآيند پرتودهي مواد غذائي، مستلزم استفاده از روش هاي مورد قبول براي پايش عوامل فيزيكي فرآيند و اندازه گيري دز جذب شده است (مقصودلو، 1389).
پرتوتابی فرآیندی برای کاهش آلودگی محصولات به ویژه خوراک دام و طیور می باشد. در طی پرتوتابی خوراک دام و یا گوشت طیور، اشعه گاما درتمام محصول و گوشت نفوذ می‏کند در مقابل تابش الکترون از یک منبع پر انرژی به عنوان مثال دستگاه رودوترون شتاب دهنده TT200، می تواند 5 تا 10 سانتیمتر در محصول مورد نظر نفوذ کند (لویز و همکاران ، 2002).انرژی حمل شده در پرتوها، یا باریکه الکترون‏ها به اتم های محصول مورد تابش توسط برخورد این پرتوها یا الکترون ها با ماده، منتقل می‏شود. در اثر این برخوردها، اتم ها الکترون‏های پیوندی خود را از دست می‏دهند که اصطلاحاً به آن یونیزاسیون گفته می‏شود. همین فرآیند است که نتیجه آن عدم تقسیم سلولی و تخریب غیر قابل بازگشت ارگانیسم‏ها می باشد (ایشوهانی و لیز و همکاران، 2009). در واقع مبنای عمل پرتوفرآوری توانایی تولید زیاد کاتیون‏ها، آنیون‏ها، رادیکال‏های آزاد و عوامل واکنش‏گر می‏باشد. شيوع و افزايش وقوع بيماري‏هاي قابل انتقال از راه خوراك كه توسط باكتري‏هاي بيماريزا و انگل‏ها بوقوع مي‏پيوندد و متعاقباً تأثيرات اجتماعي و اقتصادي كه بر روي جوامع انساني دارد، اهميت ايمني غذایي در ارتباط با بهداشت عمومي را مشخص مي‏سازد. همچنين نگراني‏ها در مورد مشكل آفرين بودن افزودن نگهدارنده های شیمیایی بيوتيك‏ها به مواد خوراكي براي سلامت انسان رو به افزايش است (زو و همکاران، 2008( و این‏ها همه در حمایت از یافتن راه حل‏های جایگزین مانند پرتوتابی برای حفاظت و نگهداری سالم تر مواد غذایی می باشند.
از جمله دیگر کاربردهای پرتوتابی کاهش ترکیبات ضدتغذیه‏ای موجود در خوراک دام و طیور مانند تانن، اسید‏فیتیک، اگزالیک اسید، اروسیک اسید، گلوکوزینولات، مهارکننده پروتئازها می‏باشد (ستار و همکاران ،1990؛ قرقانی و همکاران، 1387).
می‏توان گفت انتخاب روش مناسب جهت پرتوتابی به نوع ماده‏اي كه نيازمند فرآيند است بستگي دارد. به عنوان مثال براي تيمار يك لايه نازك از ماده غذايي بايد از ذرات بتا استفاده كرد. اين ذرات به سادگي از طريق روش‏هاي الكترونيكي توليد مي‏شوند اما قدرت نفوذ كمي دارند. براي تيمار محصولات حجيم بايد از پرتوهايی با عمق نفوذ بالا مانند پرتو گاما و اشعه ايكس استفاده كرد. در اين فرآيند انرژي به ماده غذايي نفوذ كرده و در حين عبور از آن راديكال آزاد توليد مي‏كند. راديكال‏هاي آزاد توليد شده بسيار واكنش پذير بوده و طول عمر بسيار كوتاهي دارند. علاوه براين الكترون‏هاي آزادي كه در نتيجه پرتوتابی مانند پرتو گاما توليد مي‏شوند مواد حساس سلول را دناتوره كرده و بسيار موثر هستند. از مهمترين مواد حساس درون سلولي مي‏توان به RNA و DNA اشاره كرد. پرتوتابی با تخريب پيوندهاي هيدروژني موجود در ساختار DNA از رونويسي آن جلوگيري كرده و باعث مرگ سلول مي شود در حاليكه اگر بافت سالم نباشد در RNA و DNA غير زنده تاثيرات جزيي ايجاد مي كند. بنابراين انگل‏ها مانند كرم كدو و ميكروارگانيسم‏هاي بيماريزا مانند گونه‏هاي سالمونلا در گوشت را مي توان بوسيله پرتوتابی كنترل كرد و يا از بين برد. علاوه براين پرتوهاي يونيزه كننده مي‏توانند فرآيندهاي سلولي مانند رسيدگي اوليه در ميوه را كه منجر به فساد زودرس مي‏شود را به تاخير اندازند. پرتوتابی در مورد حشرات و كپك‏ها نيز موثر است كه اگر كنترل نشوند مي‏توانند ذخاير غلات را تخريب كنند. بنابراين پرتوتابی روش مناسبي براي كنترل كليه فرآيندهاي بيولوژيكي مي‏باشد كه مواد غذايي را ناسالم و يا غير ايمن مي‏كنند (تاکس ،2001).
در کل می‏توان مزایای استفاده از روش پرتوتابی و پرتوفرآوری محصولات را به صورت ذیل عنوان کرد (لویز و همکاران،2002)
- سريع و راحت است.
- به سرعت تأثيرگذار بوده و محصولات بلا‏فاصله قابل استفاده هستند.
- انجام واكنش هاي شيميايي زمان بر نمي‏باشد.
- دما، فشار و رطوبت بر عملكرد آن تأثير ندارند.
- افزودني شيميايي به محصولات تحت پرتوتابی اضافه نمي‏شود.
- محصولات به همان صورت بسته‏بندي نهايي قابل پرتوتابی هستند.
تأثیر استفاده از خوراک فرآوری شده با اشعه بر سلامت حیوان
به کارگیری پرتوتابی یونی خوراک‏ها در مقیاس صنعتی در دهه ی 1980 شروع شد بعد از آن کمیته‏ی تخصصی FAO، IAEA، WHO استفاده از اشعه به میزان 10 کیلو‏گری برای خوراک‏ها را مورد پذیرش قرار داده است (وو، 2006). در سال 1981 سازمان غذا و دارو ایالات متحده بیان نمود که خوراک‏های پرتوتابی شده به میزان 50 کیلوگری یا کمتر را می‏توان برای مصرف انسانی امن قلمداد کرد و از این رو برای حیوانات نیز پذیرفته شده است. نگرانی اصلی در مورد خوراک‏های اشعه دیده به خاطر ترس از تولید ترکیباتی مضر است که ممکن است طی عمل پرتوتابی در خوراک ایجاد شوند. این در حالی است که رادیکال‏های آزاد تولید شده در نان حرارت دیده، بیشتر از محتوای رادیکال‏های آزاد موجود در مواد خوراکی است که تحت فرآوری با اشعه‏ی گاما قرار گرفته‏اند. در مطالعات انجام شده در رابطه با سرطان‏زایی و یا تولید مواد سمی گزارشی ارائه نشده و اعلام گردید که در مواد خوراکی پرتو دیده با دزهای بسیار بالا ( 85 کیلوگری) هیچ‏گونه تغییری مربوط به اثرات پرتو مشاهده نشد. سلامت غذاهای پرتوتابی شده و اثرات آن بر رشد، تولید مثل و سلامت عمومی حیوانات مورد ارزیابی قرار گرفته است. مطالعات تغذیه‏ای در موش صحرائی، موش و سگ با خوراک‏های پرتوتابی شده با دز‏های بین 6 و 74 کیلوگری، هیچ گونه اثرات سمی ناشی از پرتوتابی نشان نداد. طبق گزارش کمیته مشترک سازمان غذا و کشاورزی سازمان ملل متحد و آژانس بین المللی انرژی اتمی خوراک اشعه دیده در دزهای پایین هیچ‏گونه تأثیری بر سلامت انسان و دام ندارد. همچنین مطالعات طولانی مدت صورت گرفته بر روی حیوانات آزمایشگاهی مصرف کننده خوراک‏های اشعه دیده نیز بیانگر عدم مشاهده اختلال یا جهشی در این حیوانات می‏باشد. بیش از 40 سال مطالعه بر روی چندین گونه و نسل از حیوانات هیچ‏گونه اثرات سمی از خوردن غذاهای پرتوتابی شده نشان نداده است. مطالعات تولید‏مثل و جنین شناسی اداره کل دارو و غذا روی خوراک‏های پرتوتابی شده در دز 6 کیلوگری و بالاتر تغذیه شده برای حیوانات آزمایشگاهی هیچ‏گونه اثر نامطلوبی بر روی تولید مثل در ارتباط با پرتوتابی نشان نداد (موسسه علوم و صنایع غذایی ، 2006).

نتیجه گیری

به طور کلی استفاده از پرتوتابی در عین آسان بودن کارایی بالایی در صنعت کشاورزی دارد. این فرآیند می‏تواند با تغییر در محتوای مواد ضدتغذیه‏ای برخی خوراک دام و طیور سبب استفاده بهتر از این محصولات و پسماندها شود. همچنین با تعیین دز مناسب سبب کاهش آلودگی خوراک می‏شود.در ایران امکان استفاده از پرتو گاما و بیم الکترون برای عمل‏آوری مواد خوراکی در دزهای مختلف عملیاتی شده است. پرتوتابی گاما برای فعالیت‏های پژوهشی در راستای استفاده صلح جویانه در سازمان انرژی اتمی ایران در مقیاس تجاری و تحقیقاتی و در مرکز تحقیقات کشاورزی، پزشکی و صنعتی کرج (در مقیاس تحقیقاتی) انجام می‏شود و به منظور پرتوتابی الکترون نیز می‏توان از دستگاه رودوترون (شتاب‏دهنده) مرکز پرتو فرآیند یزد وابسته به سازمان انرژی اتمی استفاده نمود.

منابع

1. دانش مسگران،م.1388. روش های نوین برون حیوانی (با نگاهی ویژه به فرآورده های جانبی کشاورزی).انتشارات یوکابد مشهد.
2. قرقانی. ح.، م.زاغری.،غ.ر. شاه حسینی.،ح. مروج.1387. بررسي اثر پرتو گاما بر محتواي گلوكوزينولات و اروسيك اسيد كنجاله كلزا. دومین همایش ملی کاربرد فناوری هسته‏ای در علوم کشاورزی و منابع طبیعی.
3. مقصودلو،ی.،م.، کاشانی نژاد و ن. رفعتیان.1389.سازمان بهداشت جهانی.پرتو دهي مواد غذائي .انتشارات سازمان بهداشت جهاني.
4. FAO, 2012. FAOSTAT. Food and Agriculture Organization of the United Nations. http://faostat.fao.org.
5. IAEA. 2005. Working material, FAO/IAEA (RCA).Final Review Meeting of Coordinators of the Project on the Application of Irradiation, for Improving Food Safety, Security and Trade, Daejeon, Republic of Korea, reproduced by the IAEA, Vienna, Austria
6. Isohanni. P. M. I. and Lyhs.,U. 2009. Use of ultraviolet irradiation to reduce Campylobacter jejuni on broiler meat. Poultry Science. 88:661–668.
7. Lee, M., Lee, S., and Song,K.B. 2005. Effect of g-irradiation on the physic chemical properties of soy protein isolate films. Radiation Physics and Chemistry. 72: 35–40.
8. Lewis, S.J. Vela´squez, A., Cuppett, S. L. and McKee, S. R. 2002. Effect of Electron Beam Irradiation on Poultry Meat Safety and Quality. Poultry Science 81:896–903.
9. Rosa, J.and Barbosa-Canovas,G.V.2003. Nonthermal Preservation of Foods Using Combined Processing Techniques Critical Reviews in Food Science and Nutrition.43:265-285.
10. Sattar, A., Neelofar,X. and Akhtar, M. A. 1990. Irradiation and ermination effects on phytate, protein and amino acids of soybean. Plant Foods Hum. Nut. 40:185-194.
11. Tauxe, R. V. 2001. Food Safety and Irradiation: Protecting from Food borne Infections. Centers for Disease Control and Prevention.
12. Thayer, Donald, W. 2004. Irradiation of Food Helping to Ensure Food Safety. New England Journal of Medicine, April 29th. 2004.
13. The Institute of Food Science and Technology.2006. through its Public Affairs and Technical and Legislative Committees, has authorised the following Information Statement dated . www.ifst.org
14. WHO. 2006. Wholesomeness of irradiated food, Report of a joint FAO/IAEA/WHO Expert Committee. WHO Technology. Rep. Service. 659, Geneva.
15. Zhu,M.J., Mendonca,A., Ismail, H. A. and Ahn .,D. U. 2008 Effects of Irradiation on Survival and Growth of Listeria monocytogenes and Natural Microflora in Vacuum-Packaged Turkey Hams and Breast Rolls Poultry Science 87:2140–2145.

مرضیه نایفی
فارغ التحصیل کارشناسی ارشد تغذیه دام دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی رامین اهواز