Inocuidad de Alimentos Irradiados
(Safety of Irradiated Food)
Joseph Borsa, Ph.D.
MDS Nordion
Kanata (Ottawa), Ontario
Presented at Ohio Environmental Health Association Annual Convention
Columbus, Ohio
April 20, 2004
Soy solo uno, pero todos debemos trabajar juntos para la paz
Inocuidad de Alimentos Irradiados…
• La inocuidad es el factor mas importante.
– Ya la inocuidad esta bien establecida (de hecho
hay acuerdo unanime entre la communidad cientifica).
• Sin embargo, de vez en cuando hay
preguntas.
• Es muy importante que estemos comodos
con los estudios y procesos que han
determinados las conclusiones sobre la
inocuidad y salubridad de alimentos
irradiados.
Lo siguiente es una vista breve sobre estos
procesos…
Pregunta….
Como se determine la
inocuidad de comida procesado
en cualquier manera?
How do we determine the safety of food
processed in any manner?
Metodos para determinar la inocuidad de
alimentos irradiados
Approaches for determination of safety of irradiated food
1) Metodo de quimico analytico
•
The analytical chemistry approach
2) Metodo Funcional
•
Functional approach
Esas dos metodos son complementarios al otro y juntos
constutuyen una paradigma para determinar la toxicidad de alimentos
These two approaches complement each other and together constitute an
extremely powerful paradigm for determination of toxicity in foods.
Metodo de Quimico Analytico
(The Chemical Approach)
• Identificacion quimica y caracterizacion
toxicologica de los productos radioliticos en
alimentos irradiados (Chemical identification and
toxicological characterization of radiolytic products in
irradiated food.)
• Estado:Status:
– Sistemas modelo de variada complejidad
(Model systems of varying complexity).
– Inmensa literatura, desde la decada del ’50
(Enormous literature, dating back to the 1950’s.)
• Estudios sobre: (Studies on:
– Sistemas modelo de variada complejidad
– Alimentos completos de varios tipos (Complete foods
of various types).
– .
Metodos para determinar la inocuidad de
alimentos irradiados
Metodo Funcional (Functional approach)
– Estudios de alimentacion usando varios tipos de animales de
laboratorio (Feeding studies, using several species of test animals)
• Para determinar la existencia de toxicidad manifestado como un
perjuicio funcional (Presence of toxicity revealed as a functional
impairment)
• Plazo corto, plazo largo/ una variedad de indicadores de la
situacion de salud (Short term, long term / Variety of indicators of
health status)
– Pruebras en vitro (In vitro tests)
• Ames, y otros (and others)
– Epidemiologicos/Epidemiological
• Datos derivados de pruebas con humanas son escasos (Data for
humans is sparse)
• Hay mucha mas informacion obtenida de pruebas con animales
criados para investigaciones en laboratorios...decadas de
experiencias (Much more for animals reared for research purposes /
decades of experience)
Metodos para determinar la inocuidad de
alimentos irradiados
Metodo de analitica quimica
– Analizar que compuestos nuevos estan
presentes, y en que cantidad
– Evaluar el significado toxicologico de estos
“productos radioliticos”
Resultados de la aproximacion
quimica
• Aproximadamente 100 productos radioliticos
se han identificado en carnes irradiadas.
– La mayoria son identicos a compuestos
naturalmente presentes en alimentos.
– Las concetraciones en general estan en rango de
ppb , a dosis de hasta 60 kGy.
• Estos datos fueron formalmente evaluados
por un comite especial de expertos, extraido de
la Federacion de Sociedades Americanas para la
Biologia Experimental (FASEB)
– Informe AD-A045716 (1977, Supplement in 1979).
Algunos resultados de los estudios………
Federation of American Societies - Evaluación biológica experimental
de (unos pocos) compuestos identificados en carne irradiada….
Significación toxicologica evaluada en comparación con thermally processed foods(TP)
y con concentraciones naturalmente encontradas en una variedad de otros alimentos
Sustancia
Conc en
carne
irradiada
(ppb)
Conc en
carne TP
(ppb)
Conc encontrada en otros
alimentos comunes (ppb)
Varios alcanos 0-600
0-33
Benceno
15-19
2
Tolueno
Metanol
Etanol
50-65
16-20
75-123
48-73
23-40
9-15
Acetona
107-139
65-120
Undecanal
76
Eggs, 0-3900 ; also in coffee,
apples, milk , other
Eggs, 2100; Haddock, 200;
Jamaican rum, 120
Eggs, 39000; Haddock, 500
Passion fruit juice, 4000
Banana, 5000; cheddar
cheese, 620,000
Beer, 1400; carrot, 200;
whole milk, 3000
Orange, 140,000; roasted
peanut, 150
Conclusión Federacion de Sociedades Americanas
para la Biologia Experimental (FASEB)
“Los datos no demuestran ni
sugieren que el consumo de
carne irradiada presente
algún aumento de riesgo al
consumidor.”
Y ahora para hacer una
comparacion…..
Vamos a ver alunos quimicos
que existen naturalmente en
diversos alimentos ( Fuente Dr.
Bruce Ames et al )
Dr. Bruce Ames, Professor of the Graduate School,
Molecular & Cell Biology, University of California, Berkley
Mutagenes naturales y carcinogenes en alimentos
( from Ames, B.N., Science 221, 1256-1264,1983)
Compound
Found In
Safrole, Estragole,
Methyleugenol
edible plants carcinogens
(pepper)
4 mg per day (160 mg per kg) of pepper extract, for 90 days, causes
tumors in mice. Humans consume ~ 140 mg per day (2 mg per kg)
for life.
Hydrazines
mushrooms,
morels
carcinogens,
mutagens
N-methyl-N-formylhydrazine at 20 ug per day causes tumors in
mice. It is present in some mushrooms at 50 mg per 100 gm.
Furocoumarins
celery,
(psoralen derivatives) parsnips,
figs, parsley
carcinogens,
mutagens
Oil of bergamot, very rich in psoralen, was used as leading suntan
lotion in France.
Solanine, chaconine
Theobromine
Plus many more
potato
Hazard
Remarks
teratogens,
Potatoes which are diseased, bruised or exposed to light can
cholinesterase harbour levels of glycoalkaloids which are lethal to humans.
inhibitors
Similarly, cultivars resistant to insects can have very high levels of
these compounds.
cocoa, tea,
genotoxic
Cocoa powder is ~2 % theobromine. Humans may consume
chocolate
hundreds of mg per day.
many classes carcinogens,
Estimate that human dietary intake of "nature's pesticides" is likely
of foods
mutagens,
to be several grams per day. This is probably at least 10,000 times
teratogens
higher than the dietary intake of man-made pesticides.
Carcinogenos y mutogenos !
Eso es para la cena
Ninguna dieta puede ser completamente libre de
químicos que fomentan cáncer en ratas. De las
substancias químicas que la gente consume,
99.9% occuren naturalmente en el ambiente.
—
Bruce Ames, Ph.D. and Lois Swirsky Gold,
Ph.D. University of California, Berkeley
"No human diet can be free of naturally
occurring chemicals that are rodent
carcinogens. Of the chemicals that
people eat, 99.99% are natural."
La Cena del Día de Acción de Gracias
Aperitivo
Entradas
Sopa Crema de Champiñón
Hydrazinas
Pavo Asado
Aminas heterocíclicas
Relleno de pan (con cebolla, apio,
pimienta negra, y champiñones)
acrylamidas, alcohol etílico, benzo(a)pyrenos,
carbamato de etilo, derivados de furanos,
furfural, dihydrazinas, d-limonene,
psoralenos, quercetin glycosides, safrole
Salsa de Arándanos
derivados de furanos
o
Carne de lomo con salsa de perejil
bencenos, aminas heterocíclicas, psoralenos
Charola de Vegetales Frescos
Zanahorias
anilina, cafeína
Tomates tipo “Cherry”
benzaldehidos, cafeína, peróxido de
hidrógeno, quercetin glycosides
Apio
cafeína, derivados de furanos, psoralenos
Nueces
Mixed Roasted Nuts
aflatoxinas, furfural
Ensalada Verde
Lechuga y Arugula con vinagreta de
Mostaza y albaca
allyl isothiocyanate, cafeína, estragole, methyl
eugenol
Legumbres
Brocoli
isotiocianatos alílicos
Papa Horneada
Alcohol etílico, cafeína
Batata/Boniato
Alcohol etílico, furfural
Pan con manteca/mantequilla
acetaldehídos, benceno, alcohol etílico,
benzo(a)pirenos, carbamato etílico,
derivados de furanos, furfural
La Cena del Día de Acción de Gracias
Postre
Pay de Calabaza/Zapallo
benzo(a)pirenos, coumarina, eugenol metílico, safrole
Pay de Manzana
acetaldehidos, cafeína, coumarina, estragole, alcohol etílico, eugenol metílico, quercetin glycosides,
safrole
Plato de Frutas
Manzanas, Uvas, Mangos, Peras y Piña Frescos
acetaldehidos, benzaldehidos, cafeína, d-limonene, estragole, acrilato etílico, quercetin glycosides
Bebidas
Vino Rojo, Vino Blanco
Alcohol etílico, carbamato etílico
Café
benzo(a)pirenos, benzaldehidos, bencenos, benzofuranos, cafeína, catechol, 1,2,5,6dibenz(a)antracenos, benceno etílico, furanos, furfural, peróxido de hidrógeno, hidroquinona, dlimonene, 4-methylcatechol
Té
benzo(a)pirenos, quercetin glycosides
Té de Jazmín
Acetato bencílico
Una perspectiva del mundo
nuestro…(after Ames et al)
• Approximatente la mitad de todos los
quimicos que han estado investigados (ambos
sinteticos y natural) resultan positivas en
pruebas con ratas para la carcinogenicidad.
• Favor en cuenta que en una taza de café..
……
– Hay mas que 1000 quimicas…
– De ellos solamente 22 han sidos investigados
para la carcinogenicidad…
– De aquellos, 17 son carcinogenes
•
Hay 10 mgm de carcinogenes (naturales) dentro de una taza de
café. Esta cantidad de carcinogenes es mas que una persona
consume de residuos de pesticidas durante un ano completo.
Entonces, por que estamos vivos todavia?
• Las pruebas se llevan acabo con dosis muy altas
de un agente de prueba.
• La exposicion humana es generalmente muy
baja.
• Afortunadamente para nosotros las pruebas con
dosis altas no son buenas predictoras del
comportamiento con dosis bajas. O sea el problema
no es con el café, si con las pruebas con altas dosis.
– Muchas sustancias son letales a muy altas dosis, y son
perjudiciales a altas dosis…pero pueden ser
beneficiosas a dosis bajas.
Segun Dr. Borsa:
“In this context any compound present at ppb levels in irradiated foods, on a
background of natural carcinogens and mutagens present at ppm or higher levels in
different foods, is unlikely to be of any toxicological significance.”
Resumen de Dr. Barna
Barna, J. 1979. Compilation of bioassay data on the wholesomeness
of irradiated food items. Acta Alimentaria 8(3):205-315
Mas que 1200 estudios pubicados han sido
compilado y revisada.
Conclusiones de Dr. Barna:
“ Los efectos stimulativo y adverso sobre el
consumo de alimentos iradiados no son
consistente, unambiguo ni reproducible.
Tampoco, los efectos especificos relativo a
cualquier grupo de comidas o dosis de
irradiacion no puedan ser.” (Neither can specific
effects be related to any given food, group or level of
radiation dose.”
i.e. any ‘effects’ observed most probably
represent random variations in the measurements
(comment by Dr. Borsa)
How about cancer
induction?
ESTUDIO RALTECH
Objectivo:
– Determinar la inocuidad y salubridad de carne
de pollo esterilizada por irradiación.
Características del Estudio/Background:
–
–
–
–
–
Comenzó en 1976 y durór 7 años
US ARMY Medical Department / más tarde trasferida al USDA
Costó 8 millones de dólares
20 investigaciones separados que examinaron los efectos del
consumo de carne de pollo esterilizada por irradiación, con rspecto
a:
•
•
•
•
•
•
Calidad nutricional
Teratogénesis
Carcinogénesis
Reproducción
Toxicidad genética
Toxicidad general
Especies estudiadas: perros, ratas, ratones, hamsters, conejos, moscas de las frutas.
Estudio RALTECH: Sobrevista
•
•
Comparación de cinco (5) dietas
•
•
•
•
N
FC
T
E
Dieta control (comida para perros o comida para ratas)
35% pollo fresco refrigerado; 65% dieta N (control)
35% pollo procesado y cocido; 65% diet N (control)
35% pollo irradiado con rayo electonis (~60 kGy); 65%
•
G
35% pollo irradiado con rayos gamma (~60 kGy); 65% diet
dieta N
N
Magnitud del esfuerzo
•
•
•
Se emplearon 230.000 pollos enfriados eviscerados/ 300.000
kg de carne de pollo.
Involucró a muchos laboratorios e investigadores cientificas.
Tipos de estudios
•
•
•
•
•
•
•
Calidad nutricional
Teratogénesis
Carcinogénesis
Reproducción
Toxicidad genética
Toxicidad general
Toxicidad cronica, oncogenicidad, y salud general multi-generacional
función reproductiva
Toxicidad Genética
• Se usaron cuatro (4) pruebas:
Prueba Ames (Salmonella typhimurium)
Mutaciones letales recesivas ligadas/relacionanadas a
genes del sexo
( Drosophila melanogaster)
– Translocación hereditaria para identificar mutaciones
(ratas)
– Mutaciones letales dominantes (Dominant lethal
mutations (ratas)
–
–
Conclusión:
Las cuatro pruebas confirmaron que no había ninguna actividad
mutagénica resultante de la carne de pollo irradiada
Favor de notar que las dosis de irradiacion usadas en esas
pruebas fueron alrededor de 20 veces más poderosas que las
utilizadas para pasteurizar carnes de vaca y de pollo.
ESTUDIO RALTECH:
Frecuencia de Cancer
ESTUDIOS RALTECH
Resúmen de Resultados (Fuente Dr. Donald Thayer et al, 1987)
• Sobre todo los estudios son consistentes en
producir resultados negativos en toda variedad
de pruebas hechas;
• Los resultados han sidos revisados
independientemente y confirmados por :
• 1. División de patología (Division of Pathology),
Centro FDA para la Seguridad Alimentaria y
Nutricion Aplicada
2. Programa Nacional de Toxicología (National Toxicology
Program,) Technical Reports Review Subcommittee
CONCLUSION:
Los Estudios RALTECH confirman la inocuidad y salubridad
(safety and wholesomeness) de pollo esterilizado por irradiacion
hasta dosis de 68 kGy
Peligro Escondido
Daño Escondido
Como la FDA (Administración
de Drogas y Alimentos (US
Food & Drug
Administration)esta ignorando
los daños potenciales de
quimicas unicas en comida
irradiada
Research on genotoxicity of
2-dodecylcyclobutanone (2-DCB) at USDA’s
Eastern Regional Research Center
2003 Update
Christopher H. Sommers, Ph.D.
Lead Scientist - Food Irradiation
USDA, ARS, NAA, ERRC, FSIT
600 East Mermaid Lane,
Wyndmoor, PA 19038
Genotoxicity of
2-dodecylcyclobutanone (2-DCB)
• Public Citizen, an anti-technology group cites
recent European research to make claims that
are not scientifically supported.
• In the study, rats were fed extremely high levels
of chemicals that are found in trace amounts in
irradiated foods.
• Public Citizen misrepresents the findings and
attempts to use the research to indict the safety
of irradiated food, despite the explicit warning of
the study's authors not to do so.
The European study's author, Dr. Henry Delincee of the Federal
Research Center for Nutrition in Karlsruhe, Germany, says:
• "Public Citizen uses my research as evidence in
their allegations against food irradiation.
• However, this obvious case of producing distrust
among consumers regarding irradiated food in
school lunches puzzles me.
• The statements of Public Citizen are excessively
alarmist. This case is founded on mere
allegations and not on scientific arguments."
La Salubridad Toxicológica
de comida irradiada
•No se encuentra evidencia de actividad mutagénica en:
1. Prueba de mutagenicidad (Salmonella)
2. Prueba Reversion Trp (E. coli )
3. Ensayo 5-Fluorouracil forward mutation
frequency .
•No hay evidencia de fractura de hebra DNA (strand break)
recombination provocada en el ensayo DEL levadura (yeast).
•No hay inducción de daño al DNA o tension (stress) oxidativo
inducible genes en el ensayo Pro-Tox.
Christopher H. Sommers, Ph.D.
Lead Scientist-Food Irradiation
Eastern Regional Research Center
U. S. Dept. of Agriculture-Agricultural Research Service
Genotoxicity of 2-dodecylcyclobutanone (2-DCB)
• Produced by irradiation of fat containing foods.1
• 0.1 – 0.2 mg/g of fat in meats.
• Produced equivocal results for genotoxicity in the Comet Assay.2, 3
O
Palmitic Acid
2-DCB
1.
2.
3.
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 C
H3C
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 OH
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2CH2 CH2
H3C
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH
C
O
LeTellier and Nawar. (1972) Lipids. 1: 75-76.
Delincee and Pool-Zobel. (1998) Radiat. Phys. Chem. 52: 39-42.
Delincee et al. (1999) Lebensmittelbestralung 5. Deustche Tagung, Kahlruhe, Behichte der Bundesforcheshungsanstalt
fur Ernarung. BFE-R—99-01. 11- 12 Nov. 1999, pp 262 – 269.
Genotoxicity Testing of 2-DCB
2-DCB was tested in three separate genotoxicity assays
a.
E. coli Trp. Reverse Mutation Test
b.
Salmonella Mutagenicity Test
c.
The Yeast DEL Assay
E. coli Trp Reverse Mutation Assay
• Developed in 1976 by Green and Muriel and is accepted by
International Regulatory Agencies.
• Measures reversion of E. coli TrpE65 mutation from auxotrophy to
prototrophy.
• Strains WP2 [pKM101] and WP2 uvrA [pkM101] were used.
• Tested with and without exogenous metabolic activation.
(5% S9 Fraction) in the MiniscreenTM Assay.
• 2-DCB did not induce mutations in the assay (1.0 mg/well).
2-DCB tested in E.coli WP2 uvrA [pKM101]
0.0 mg 2-DCB
0.05 mg 2-DCB
0.1 mg 2-DCB
0.5 mg 2-DCB
1.0 mg 2-DCB
130 mg MMS
Salmonella Mutagenicity Test
• Developed in 1975 by Bruce Ames and is accepted by
International Regulatory Agencies.
• Measures reversion of mutations in Salmonella from auxotrophy to
prototrophy.
• Strains
TA100 & TA1535 (Detects Point Mutations)
TA98 & TA1537 (Detects Frameshift Mutations)
• Tested with and without exogenous metabolic activation.
(5% S9 Fraction) in the MiniscreenTM Assay.
• 2-DCB did not induce mutations in the assay (1 mg/well).
• Manuscript in review , J. Ag. Food Chem.
2-DCB Tested in the Yeast DEL Assay
•
Developed by Robert Schiestl (1988).1
•
Converted to Industrial Use (1995).2
•
Used by pharmaceutical companies as a
screening assay for detection of carcinogens.3
•
DNA strand breaks induce recombination 1,2.
•
Does not produce false positives due to nongenotoxic cell death.2
•
2-DCB did not induce recombination in this
assay up to 2.5 mg/ml (12.5 mg/ 5 ml).
1.
2.
3.
Schiestl et al. (1988) Carcinogenesis 10: 1445 – 1455.
Sommers et al. (1995) In Vitro Toxicol. 8: 37 – 47.
Pharmalicensing 11 December, 2001.
USDA 2-DCB Conclusions
•
2-DCB did not induce mutations or genomic
rearrangements in three separate genotoxicity assays.
Irradiated foods, which contained 2-DCB, did not
cause tumors (cancer) in rats, mice, dogs, and rabbits in
multigenerational feeding studies.1
•
•
Hundreds of toxicology studies, over a 45 year period,
and review of those studies by international regulatory
agencies, affirm that irradiated foods do not cause
cancer.2
1.
2.
3.
Thayer et al. (1987) J. Food Prot. 50, 278-288.
WHO (1994) Safety and nutritional adequacy of irradiated food.
Christopher Sommers, Ph.D. International Meeting on Radiation Processing, Sept.
2003
Buen Provecho
La dosis de irradiacion usada en la prueba en Alemania fue
a un nivel que corresponde a un equivalente de una
persona consumiendo 800 pollos enteros (en una cena)
que fueron irradiadas a 60 kGy (30 veces mas que el
normal).
Irradiated Meat: To Your Health
Editorial Opinion (December 4, 2002)
E. coli outbreaks kill. Irradiated meat doesn't. So
belly up to the burger bar at stores that sell it.
The risks of irradiation are only
"unknown" because, after years of
study, scientists haven't found any.
Weigh that against the known risks of
contracting bacterial illnesses.
Conclusiones
• Irradiacion de alimentos ….
…..es efectivo y eficaz
…..ha sido seguro y inocoso
…..Ya esta tomando su puesto
como una herramienta de
reducir enfermedades
causadas por comidas.
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Inocuidad de Alimentos Irradiados Safety of Irradiated Food