“Dünya nüfusunun üçte birinin temel besin kaynağı olan mısırda bulunan aflatoksin, gıda güvenliği bakımından büyük bir sorundur. Günümüzde, veri bilimindeki ve dijital teknolojilerdeki gelişmeler sayesinde daha hassas çözümler mümkün. Bühler’in mısır için geliştirdiği LumoVision, mevcut temizleme uygulamalarını ciddi şekilde geliştiren ve aflatoksin sorununun çözümü için büyük bir katkı sağlayan veri temelli optik ayıklama sistemi olarak dikkat çekiyor. LumoVision, önceki sistemler üzerinde ciddi bir iyileştirme sunarak, aflatoksin kirliliği riskini azaltan hassas işleme sürecini sağlamakla birlikte gıda israfını ve ticari riskleri de azaltmaktadır.”

Dünyanın başlıca tahıl ürünü ve global nüfusun üçte birinin temel besin kaynağı olan mısır, aflatoksin adlı, doğal olarak oluşan bir zehre yatkın bir ürün. Aflatoksine uzun süreli maruz kalınmasının kansere yol açtığı ve küçük yaşlarda maruz kalınmasının ise kronik malnutrisyona yol açtığı tespit edilmiştir. Dünya genelinde, aflatoksinin her yıl 155 bin karaciğer vakasına yol açtığı tahmin edilmektedir. Dünyada 160 milyon çocuk, bodur büyümeden muzdariptir1. BM Tarım ve Gıda Örgütü ile Dünya Sağlık Örgütü ve diğer sağlık kurumlar aflatoksinin gıda güvenliği bakımından büyük bir sorun olduğunu ilan etmiştir.

Bir küf tarafından üretilen aflatoksinin, renksiz ve kokusuz olması sebebiyle tespit edilmesi güçtür. Bunun yanı sıra, 10 bin tahıl tanesi arasında sadece 2 tanenin zehirli olması bile tümünü güvensiz gıda haline getirebilir. Aflatoksinin bulunduğu tanelerin belirlenmesi ve ortadan kaldırılması da büyük bir sorundur. Günümüzdeki temizleme proseslerinin hassasiyetinin yeterli olmaması sebebiyle tonlarca tahıl zehirli olanlarla birlikte atılırken, zehirli olan tahılın bir kısmı da üretime karışabilmektedir.

Günümüzde, veri bilimindeki ve dijital teknolojilerdeki gelişmeler sayesinde eskiden mümkün olmayan daha hassas çözümler mümkün hale gelmektedir. İsveç merkezli teknoloji firması Bühler’in mısır için geliştirdiği LumoVision, mevcut temizleme uygulamalarını ciddi şekilde geliştiren ve aflatoksin sorununun çözümü için büyük bir katkı sağlayan veri temelli optik ayıklama sistemidir.

Büyük bir gıda güvenliği riski Aflatoksin, mikotoksinler olarak bilinen doğal zehirler grubunda yer almaktadır. Tüm mikotoksinler insan sağlığı için bir risk olmakla birlikte, aflatoksinler en büyük riski barındırmaktadır. Mısırla bağlantılı beş tür aflatoksin mevcuttur: B1, B2, G1, G2 ve M1. Bunlar arasından B1 en zehirli olanıdır. Aflatoksinler, mantarların Aspergillus flavus ve Aspergillus parasiticus türleri tarafından üretilirler. Aspergillus en çok sıcak ve nemli ortamlarda ya da yüksek nemli ortamlarda depolanan tahıllarda ürerler. Kuraklık gibi ekstrem hava şartlarının vurduğu ya da böcek saldırısına maruz kalan bitkiler, bu tür mantar enfeksiyonlarına daha yatkındır. Aflatoksin diğer tahıllarda da bulunur, ancak Sahra-altı Afrika, Güneydoğu Asya ve Latin Amerika’da milyonlarca insanın temel gıdası olan mısır, bu zehrin oluşmasına karşı daha savunmasızdır.

Dünya Sağlık Örgütü 2015’te aflatoksinin en tehlikeli kimyasal gıda güvenliği riski olduğunu teyit etmiştir2. Uluslararası Kanser Araştırmaları Kurumu’nun raporuna göre, gelişmekte olan ülkelerdeki 500 milyon insan hayatları boyunca aflatoksine sürekli maruz kalma riski altında bulunmaktadır3. Aynı raporda, aflatoksin zehirlenmesiyle çocuklarda bodur büyüme (stunting) arasındaki ilişki de tespit edilmiştir. Mısır temelli beslenmeye dayalı ülkelerde yaşayan çocuklar, ya kendi yedikleri yemekler ya da anne sütünden dolayı düzenli olarak zehre maruz kalmaktadırlar. B1’e göre daha az zehirli olan M1 adlı aflatoksin türü, zehirli mısırla beslenen ineklerin sütünden insanlara geçebilmektedir. Ayrıca zehirli tahıllarla beslenen tavukların karaciğerlerinde ve yumurtalarında da tespit edilmiştir.

Mevcut düzenlemeler ve yönetim Birçok ülkede, başta aflatoksinler olmak üzere mikotoksinlerin gıda içerisindeki maksimum miktarıyla ilgili düzenlemeler mevcuttur. Bu sınırlamalar en sıkı düzenlemenin olduğu Avrupa Birliği’nde tahıl bazlı gıdalarda yetişkinler için milyarda 2 parçacık (ppb) ve çocuklar için 0,1 ppb iken, örneğin Kenya’da 10 ppb’ye çıkmaktadır. Sütteki Aflatoksin M1 sınırlaması Avrupa Birliği’nde 0,05 ppb ve ABD’de 0,5 ppb’dir. Aflatoksin, hayvanlar için de yasal sınırlamaların söz konusu olduğu tek mikotoksindir. AB’de bu sınır 5 il 20 ppb arasında değişir. Diğer bölgelerde sağmal inekler için limitler 20 ppb ve kesilecek sığırlar için 300 ppb’ye kadar farklılık gösterir.

Fakat bu düzenlemelere uyulmasının da zorlukları vardır. Aflatoksin, pişirme ya da ısıl işlemler sırasında yok olmaz. Zehri tek bir adımda yok etmek mümkün olmadığından, tüm değer zincirinde mücadele edilmesi gerekir. Tohumun dikkatli seçilmesi, nöbetleşe ekim ve fungisitlerin doğru şekilde uygulanması gibi iyi tarım pratikleri buna yardımcı olurken, kurutma ve uygun depolama ile iyi havalandırılan ve nem oranı düzeylerinin kontrol edildiği silolar da önemli rol oynarlar.

Değirmende mekanik ve optik ayırmadan oluşan bir kombinasyon, mantar enfeksiyonu işaretleri gösteren tahılları ayırmak için kullanılır. Kırık taneler elenir, zehirli tozlar giderilir ve daha hafif ya da kırışmış taneler ayrılır. Ardından optik bir ayırıcı, rengi atmış ya da daha kuru olan taneleri ayırır.

Bühler’in kendi vaka incelemeleri, bu metotlardan her birinin mikotoksin kirlenmesinin genel olarak azaltılmasına katkı sağladığının göstermiştir4. Bununla birlikte, bu prosesler aflatoksini tam olarak ortadan kaldırmaz. Bazı tahıllar enfeksiyona dair bir işaret sergilemez ve bazı işaretlerin sebebi ise toksin taşımayan diğer mantarlardan kaynaklanabilir. Zehirli olan ve olmayan taneler arasında gözle görülür herhangi bir fark olmadığında, tam olarak emin olabilmenin tek yolu analiz için laboratuvara bir numune göndermektir. Bu proses zaman alır ve aflatoksinin düzensiz noktalarda ortaya çıktığı gerçeğinden dolayı tercih edilmez. Bir kamyon tahıl yükünün farklı noktalardan alınan numuneler çok farklı değerlere sahip olacaktır. Sonuç olarak, laboratuvar testi yapılsa bile zehirli tahılların gözden kaçırılması ihtimali yüksektir.

Dünyanın bazı bölgelerinde yüksek zehir oranlarının farkına hiç varılmamaktadır. Uluslararası Gıda Politikası Araştırmaları Enstitüsü tarafından yapılan ve Bill & Melinda Gates Vakfı tarafından finanse edilen bir araştırmaya göre, 2010 yılında Kenya’da mısırdaki aflatoksin kirliliği alarm verici düzeydeydi; çiftçilerden toplanan mısırın yüzde 30 ile yüzde 40’ında 10 ppb’den yüksek seviyeler ölçüldü5. Benzer şekilde, Ruanda’da perakende piyasasından alınan 600 mısır numunesinde, 8 ila 25 ppb arasında değerler ölçülmüştür6. Hindistan’da sığır yemindeki Aflatoksin B1 kirliliği 32 ppb olarak tespit edilmiştir7. Sonuç olarak, Hindistan piyasasındaki yaygın paket süt markalarından alınan numunelerin yüzde 38’inde izin verilen maksimum sınırın aşıldığı belirlenmiştir8.

Devam eden sağlık riskleriyle birlikte aflatoksin, çiftçiler, tüccarlar ve gıda işlemecileri için ciddi bir ticari risk teşkil etmektedir. Zira toksin düzeylerinin yüzde 60 ile yüzde 90 arasında azaltılmasını sağlayan mevcut teknikler yüzde 5 ila 25 arasında değişen ürün kaybına da yol açmaktadır. Dahası, iklim değişikliğinin daha fazla bölgeye daha fazla sıcaklık getirmesinden dolayı risk artmaktadır. Sırbistan, İtalya, İspanya ve Macaristan’da şimdiden bazı vakalar tespit edilmiştir.

LumoVision: Yenilikçi bir çözüm Bühler, 1960’li yıllarda keşfedildiği andan itibaren aflatoksini azaltmaya yönelik çözümler üzerinde çalışmaktadır. Şu anki çözüm, 1970’lerde yapılan ve mısırda aflatoksin oluşumunun parlak yeşil sarı floresanla ilişkilendirildiği gözlemlere dayanmaktadır. Dünya Gıda ve Tarım Örgütü, mısırda aflatoksin bulunup bulunmadığına dair muhtemel bir test olabileceği tavsiyesinde bulunmuştur. Fakat bu testi endüstriyel işleme hızında uygulayan bir sistemi tasarlamak ancak bugünün teknoloji ve inovasyonuyla mümkün olabilmiştir.

İtalya’da 2013 yılında patlak veren aflatoksin salgını sırasında bazı Bühler müşterileri kirlilik testi için floresanlar kullanmaya başladı. Temiz taneler ultraviyole ışık altında mavi görünürken, aflatoksin içerdiği tespit edilen taneler ise yeşilimsi bir renge büründü. Bu görünümün sebebi, aynı zamanda aflatoksin üreten Aspergillus mantarının ürettiği kojik asitti. Çok daha spesifik olan bu kirlilik göstergesinden yararlanan Bühler mühendisleri, sağlıklı ve kirli tanelerin renklerindeki farklılığa göre endüstriyel hızda ve doğru bir şekilde tespit yapabilen bir ayırma makinesi geliştirmeyi başardı. Yüksek hassasiyete sahip kameralar ve LED temelli güçlü bir UV ışıklandırma sistemi kullanılarak, aflatoksinle ilişkilendirilen yeşil renkli taneleri hedef almak mümkün olmuştu.

Yeni ışıklandırma ve kamera sistemi, Aralık 2017’de modifiye edilmiş bir ayırma makinesine yerleştirildi ve bir endüstriyel mısır fabrikasında denemeler yapıldı. Düzenlemelerin ardından yeni sistem, aflatoksin kirlilik oranlarını yüzde 85-90 oranında azaltırken ürün kaybının ise yüzde 5’in altında gerçekleşmesi sağladı.

Buna ek olarak, Microsoft tarafından sağlanan bir alt yapıyı kullanarak herhangi bir mısır yığınındaki gerçek zamanlı kirlilik riskini tahmin eden bulut temelli bir dijital hizmet de geliştirilmektedir. Her taneyle ilgili kamera tarafından elde edilen verilerin yığınla ilgili daha genel risklerle birleştirilmesi sayesinde makinenin, genel kirlilik riski düzeyini değerlendirerek otomatik olarak ayırma işlemini durdurması ya da başlatması sağlanmaktadır. Eğer risk çok yüksekse, müşteriye bir uyarı gönderilmekte ve ek önlemler alması sağlanmaktadır. Eğer mısırın temiz ve genel riskin düşük olduğu değerlendirilirse makine, ayırma işlemini durdurmanın güvenli olduğuna karar verebilir. Makine, ürün içerisinde bir aflatoksin ya da yüksek bir risk düzeyi tespit ettiğinde ayırma işlemi otomatik olarak devam eder. Makine, 100 milisaniyeden daha düşük bir zaman diliminde, ‘tane temelinde’ ve saatte 10-15 tonluk üretimde ayırma işlemi yapabiliyor.

Yeni bulut temelli sistem, ürün akışını sürekli olarak izleyerek riski değerlendirdiği için ürün kaybı da neredeyse sıfıra inmekte ve aynı zamanda nihai ürünün güvenliği garanti altına alınmaktadır.

Gıda güvenliğinin geliştirilmesi ve ekonomik riskin azaltılması LumoVision, önceki sistemler üzerinde ciddi bir iyileştirme sunarak, aflatoksin kirliliği riskini azaltan hassas işleme sürecini sağlamakla birlikte gıda israfını ve ticari riskleri de azaltmaktadır. LumoVision’ın kullanılmasıyla daha tutarlı bir temizleme performansı ve mevcut temizleme prosesleriyle bağlantılı kayıpların azaltılması sonucu elde edilir. Bühler, mısır ve diğer tahıllar üzerinde daha fazla test ve doğrulama işlemleri yapılması için farklı ortaklarla çalışmaktadır.

Aflatoksinin ekonomik etkilerini azaltma potansiyelinin dışında LumoVision; Afrika, Hindistan ve Güneydoğu Asya’daki yoksul toplulukların sağlığı üzerindeki etkileri azaltmaya büyük bir katkı sağlayabilir. Burada temel zorluk, bu teknolojiye gerçekten ihtiyaç duyulan yerlere ulaşması için STK’lar ve kamu kuruluşlarıyla ortaklıklar yaratmaktır. Bunun ardından, bu bölgelerde yerel temizleme istasyonları oluşturulması için bir programla birlikte iyi tarım uygulamaları ve hasat sonrası işlemleri kapsayan eğitim programları geliştirilmelidir. Bu yöntemler hep birlikte hayat kurtarabilir, çocukların sağlıklı şekilde gelişmesine katkı sağlayabilir ve müreffeh topluluklar oluşturabilir.

Sonuç Aflatoksin, değer zincirindeki hiçbir oyuncunun tek başına çözemeyeceği karmaşık bir sorundur. Bununla birlikte, gıda işleme sistemlerinde öncü bir kuruluş olan Bühler, bu zorlukla mücadeleye bir katkı yapmış olmaktan gurur duymaktadır. Dünya nüfusu arttıkça ve ekonomik ve çevresel şartlar değiştikçe, gıda işlemesinde sürdürülebilirliğin sağlanması artık sadece bir kurumsal sosyal sorumluluk meselesi olmaktan çıkmış, başarılı bir ticaret için kilit öneme sahip bir konu olmuştur. LumoVision, Bühler’in, teknoloji ortağı Microsoft ile söz konusu zorluklarla mücadele amacıyla geliştirmekte olduğu yenilikçi dijital hizmetlerden yalnızca biridir.

Referanslar 1 International Agency for Research on Cancer (IARC), Press release 242, 2016 https://www.iarc.fr/en/media-centre/pr/2016/pdfs/pr242_E.pdf 2 WHO Estimate of the Global Burden of Foodborne Disease. 2015. https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/199350/9789241565165_eng.pdf?sequence=1 reference for WHO 3 Wild, Christopher P. et al. (eds.). 2015. Mycotoxin control in low- and middle-income countries. IARC Working Group Reports 9. https://www.iarc.fr/en/publications/pdfs-online/wrk/wrk9/IARC_publicationWGR9_full.pdf 4 Slettengren K. et al. 2017. Aflatoxin reduction in maize by advanced grain cleaning solutions. 1st MycoKey Conference, 11-14 September 2017, Ghent, BE (P85). : https://www.buhlergroup.com/global/en/process-technologies/food-safety.htm#.Wtnfg4huaUk 5 International Food Policy Research Institute (IFPRI), Press release 2011, http://www.ifpri.org/news-release/new-study-documents-spread-aflatoxins-kenya 6 Nishimwe, Kizito et al. 2017. An initial characterization of aflatoxin B1 contamination of maize sold in the principal retail markets of Kigali, Rwanda. Food Control (73): 574-580. https://www.k-state.edu/phl/what-we-do/An%20initial%20characterization%20of%20aflatoxin%20B1%20contamination%20of%20maize%20sold.pdf 7 Kotinagu, Korrapati et al. 2015. Assessment of aflatoxin B1 in livestock feed and feed ingredients by high-performance thin layer chromatography. Veterinary World. 8(12): 1.396–1399 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4774816/ 8 Siddappa, Vinutha et al. 2012. Occurrence of aflatoxin M1 in some samples of UHT, raw & pasteurized milk from Indian states of Karnataka and Tamilnadu. Food and Chemical Toxicology 50 (11): 4158-4162. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S027869151200614X 9 Shotwell, O. L. et al.1974. Aflatoxin: Distribution in contaminated corn. Cereal Chemistry 51: 492-499. Shotwell, O. L., et al. 1975. Aflatoxin occurrence in some white corn under loan, 1971. III. Association with bright greenish-yellow fluorescence in corn. Cereal Chemistry 52: 670-677. Shotwell, O. L., and C.W. Hesseltine. 1981. Use of bright greenish-yellow fluorescence as a presumptive test for aflatoxins in corn. Cereal Chemistry 58: 124-127. Shotwell, O. L. 1983. Aflatoxin detection and determination in corn. In Aflatoxin and Aspergillus flavus in corn, U.L. Diener, R.L. Asquith and J.W. Dickons, eds. Southern Cooperative Series Bulletin 179. Alabama Agricultural Experiment Station. Auburn, Alabama, USA. pp. 38-43. 10 Marsh, P. B. et al. 1969. Mechanism of formation of a fluorescence in cotton fiber associated with aflatoxins in the seeds at harvest. Journal of Agricultural and Food Chemistry 17: 468-472.