Gıda endüstrisinde ısıya alternatif işleme teknolojileri

Dünya nüfusunun 2050 yılına kadar yaklaşık 9,8 milyar kişiye ulaşacağı ve bu büyüklükteki bir popülasyonun yeterli ve dengeli beslenebilmesi için global gıda üretiminin bu tarihe kadar en az yüzde 70 artış göstermesi gerektiği öngörülmektedir. Bu durum gıdaların daha etkin ve güvenli üretim ve işlenmesinin gerekliliğini de beraberinde getirmektedir. Bunun yanı sıra; güvenli ve yeterli gıda, sağlıklı ve güvenli tarım, sağlıklı toplum kavramları Dünya Sağlık Örgütü (WHO) tarafından da önemle vurgulanmaktadır.

Gıdaların raf ömürlerinin uzatılması ve bu süreçte tüketilebilme güvenliklerinin sağlanması amacıyla uygulanan en eski ve etkili yöntem ısı uygulaması ve/veya ısı uygulaması ile kimyasal veya biyokimyasal koruma yöntemlerinin kombinasyonudur.

Bununla birlikte; ısıl uygulamalar süt ürünleri başta olmak üzere gıdalarda duyusal kaliteyi olumsuz etkileyebildiği gibi besin değerini de düşürmektedir.

Ayrıca, ısıl işlem şiddetine bağlı olarak gıda bileşenlerinin kompozisyonlarında meydana gelen modifikasyonlar sağlık riski yaratabilme potansiyeline sahiptir.

Özellikle; akrilamid, heterosiklik aromatik aminler, furan ve 3-monokloro–1,2-propanediol (3-MCPD) ısıl işlem sırasında oluşabilen ve işlem bulaşanı olarak adlandırılan risk faktörleri arasında ön planda yer almaktadır.

Mikrobiyel güvenliği sağlama konusunda çok etkili olan ısıl uygulamaların aynı zamanda işlem bulaşanları gibi yeni kimyasal riskler oluşturma olasılığının meydana getirdiği paradoks gıda işleme proseslerinde ısıl işlem uygulamasının teknolojik zorunluluk koşulları dışında elimine edilmesi ve/veya minimize edilmesi yönünde global ölçekte bir eğilimin doğmasına neden olmuştur. Bu eğilim, uzun yıllardır teorik arka planları oluşturulan ancak henüz yeterli bilimsel olgunluğa ulaşmamış olan ısıya alternatif teknolojilerin gıda işleme süreçlerinde daha etkin kullanılmasına yönelik girişimlerin artmasına da yol açmıştır.

Isısal (termal) olmayan gıda işleme teknikleri, patojen mikroorganizma risklerinin azaltılmasının/elimine edilmesinin yanı sıra gıda işleme etkinliğinin optimizasyonu, kimyasal koruyuculara olan gereksinimin azaltılması/giderilmesi, gıdaların ve/veya gıda atıklarının (biyolojik ve yeknolojik) fonksiyonelliğinin artırılmasını ve gıdaların doğal beslenme kapasitelerinin olabildiğince korunmasını da güvence altına almaktadır. Isısal olmayan gıda işleme teknikleri tek başlarına gıda üretimlerinde kullanılabilmenin yanı sıra minimal olarak işlem görmüş (minimally processed foods) gıda üretim süreçlerinde olduğu gibi düşük düzeyde termal uygulamalar ve/veya benzeri mikrobiyel koruma yöntemleri (pH, su aktivitesi, soğuk depolama) ile beraber de uygulanabilmektedir.

Isıya alternatif gıda işleme teknikleri içerisinde ışınlama ve yüksek basınç uygulamaları kısmi olarak ticari düzeyde kullanılmaktadır. UV radyasyon uygulamasından ise ağırlıklı olarak hidrojen peroksit ile kombine şekilde gıda ambalajlarının sterilizasyonunda yararlanılmaktadır. Modifiye atmosfer paketleme (MAP) uygulaması ise ticarileşme sürecini tamamlama aşamasındadır ve gıda güvenliğini sağlama ve raf ömrü uzatma alanlarında ümitvar bir teknik olarak değerlendirilmektedir.

Membran teknolojileri tek başlarına ısıya alternatif olmamakla birlikte ısıl işlem şiddetinin düşürülmesinde etkili teknolojilerdir ve son yıllarda hem raf ömrü uzatılmış sıvı formda ürünlerin üretiminde (ESL içme sütü gibi) hem de minimal olarak işlem görmüş gıda atıklarının gıda dışı alanlarda kullanılmasına yönelik olarak (kozmetik sanayi vb.) başarı ile kullanılmaktadır.

Diğer teknolojiler (ultrasound, omik ısıtma, atımlı elektrik alanı-PEF, ozonlama vb.) ise halen teknolojik yatkınlık ve mikrobiyel/kimyasal risk tanımlamaları açılarından bilimsel veriler ile desteklenmeye muhtaç konumdadırlar. Konuya global ölçekte bakıldığında yenilikçi gıda işleme teknolojileri özelinde risk yönetimi stratejileri geliştirmeye olanak verecek yeterlilikte bir risk değerlendirme (analizi) sürecinin tamamlanmadığı görülmektedir.

Bu noktadan hareketle, gerek ulusal gerekse uluslararası ölçekte ısısal olmayan gıda işleme teknolojileri ile ilişkili araştırma ve uygulamaların kısıtlı olması ve meta-analizlere altyapı oluşturacak uluslararası verilerin yetersizliği nedenleriyle kombine ve tekli uygulamalarda maliyet etkinlik, etkililik, risk ve güvenlik analizlerinin modellenerek gıda ve sağlık alanlarında ekonomik ve sosyal etki ile güç değerlendirilmesinin yapılmasının önemi ve gerekliliği çok açıktır.

Dolayısıyla, yenilikçi teknolojiler ile gıda üretimlerini salt yeni ürün geliştirme süreci olarak değerlendirmemek gerekmektedir. Yeni teknolojilerin yaratabileceği risklerin de mutlaka dikkate alınmasında yarar görülmektedir. Bu yaklaşım ısısal olmayan gıda işleme tekniklerinin biyolojik/kimyasal risklerinin tahminini olanaklı kılacağından hem gıda güvenliğini sağlamaya yönelik karar alma süreçlerinde belirleyici olacak, hem de yasal mevzuat oluşturulmasına temel teşkil edecek verilerin üretilmesini sağlayacaktır.

Isıya alternatif teknolojilerin özellikle protein yapısında değişime neden olduğu bilinmektedir.

Bu değişimin uygulanan teknolojiye (enerji seviyesi, basınç düzeyi vb.), uygulama süresine ve protein yapısına bağlı olarak değiştiği ortaya konulmuştur. Bu değişimin metabolik etkileri veya proses sırasında oluşan yan ürünlerin toksijenik, karsinojenik veya mutajenik etkileri konusunda çalışmalar oldukça sınırlıdır.

Bununla birlikte ısıya alternatif teknolojilerin genel olarak hücre yapısındaki proteinler, enzimler, DNA ve RNA yapıları üzerinde değişim yaratıp mutasyona neden olduğu da bilinmektedir.

Bu nedenle alternatif gıda işleme teknolojilerinin gıda bileşenlerinde ve/veya mikroorganizma hücre yapısında meydana getirebileceği modifikasyonlar dikkatli bir şekilde incelenmelidir. Ayrıca, ısısal olmayan gıda işleme teknolojilerinin mikrobiyel toksinler, allerjenler ve diğer besin öğesi niteliği taşımayan bileşenler üzerindeki etkilerini araştırmaya yönelik süreçler ve metodolojik yaklaşımlar da tanımlanmalıdır.

Son yıllarda, sıvı süt ürünleri başta olmak üzere sıvı formdaki gıdaların atımlı elektrik alanı (PEF), omik ısıtma (ohmic heating) gibi teknolojiler ile paketlendikten sonra pastörizasyon seviyesinde bakteriyel yük azaltılmasına yönelik girişimler hız kazanmıştır. Bu yaklaşım, paketli ürünlerde gıda güvenliğini sağlamaya olanak verirken aseptik paketleme zorunluluğunu da ortadan kaldırabilecek süreci de tetikleyebilecek potansiyele sahiptir.

Ülkemizde termal olmayan gıda işleme teknolojileri hem bilimsel hem de endüstriyel düzeyde yeterince bilinmemekte ve tartışılmamaktadır.

Ancak, geleceğin gıda işleme süreçlerinde bu teknolojilerin giderek yaygınlaşacağı dikkate alınırsa ülkemiz gıda sanayii, bilimi ve teknolojisi dünyasının bu konuya ağrılık vermesinde yarar görülmektedir.