Inocuidad de Alimentos Irradiados(Safety of Irradiated Food)

Joseph Borsa, Ph.D.

MDS Nordion

Kanata (Ottawa), OntarioPresented at Ohio Environmental Health Association Annual Convention

Columbus, OhioApril 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

These two approaches complement each other and together constitute an extremely powerful paradigm for determination of toxicity in foods.

Esas dos metodos son complementarios al otro y juntos

constutuyen una paradigma para determinar la toxicidad de alimentos

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………

Sustancia Conc en carne irradiada (ppb)

Conc en carne TP (ppb)

Conc encontrada en otros alimentos comunes (ppb)

Varios alcanos 0-600 0-33 Eggs, 0-3900 ; also in coffee, apples, milk , other

Benceno 15-19 2 Eggs, 2100; Haddock, 200; Jamaican rum, 120

Tolueno 50-65 48-73 Eggs, 39000; Haddock, 500Metanol 16-20 23-40 Passion fruit juice, 4000Etanol 75-123 9-15 Banana, 5000; cheddar

cheese, 620,000Acetona 107-139 65-120 Beer, 1400; carrot, 200;

whole milk, 3000Undecanal 76 Orange, 140,000; roasted

peanut, 150

Significación toxicologica evaluada en comparación con thermally processed foods(TP) y con concentraciones naturalmente encontradas en una variedad

de otros alimentos

Federation of American Societies - Evaluación biológica Federation of American Societies - Evaluación biológica experimental de (unos pocos) compuestos identificados en experimental de (unos pocos) compuestos identificados en carne irradiada….carne irradiada….

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 Hazard Remarks

Safrole, Estragole,

Methyleugenol

edible plants

(pepper)

carcinogens 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

(psoralen derivatives)

celery,

parsnips, figs, parsley

carcinogens,

mutagens

Oil of bergamot, very rich in psoralen, was used as leading suntan

lotion in France.

Solanine, chaconine potato teratogens,

cholinesterase inhibitors

Potatoes which are diseased, bruised or exposed to light can

harbour levels of glycoalkaloids which are lethal to humans. Similarly, cultivars resistant to insects can have very high levels of these compounds.

Theobromine cocoa, tea,

chocolate

genotoxic Cocoa powder is ~2 % theobromine. Humans may consume

hundreds of mg per day.

Plus many more many classes

of foods

carcinogens,

mutagens, teratogens

Estimate that human dietary intake of "nature's pesticides" is likely

to be several grams per day. This is probably at least 10,000 times 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 Sopa Crema de Champiñón

Hydrazinas

Charola de Vegetales FrescosZanahorias

anilina, cafeínaTomates tipo “Cherry”

benzaldehidos, cafeína, peróxido de hidrógeno, quercetin glycosides

Apiocafeína, derivados de furanos, psoralenos

NuecesMixed Roasted Nutsaflatoxinas, furfural

Ensalada VerdeLechuga y Arugula con vinagreta de

Mostaza y albacaallyl isothiocyanate, cafeína, estragole,

methyl eugenol

EntradasPavo Asado

Aminas heterocíclicasRelleno 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, safroleSalsa de Arándanos derivados de furanos

oCarne de lomo con salsa de perejil

bencenos, aminas heterocíclicas, psoralenos

LegumbresBrocoli

isotiocianatos alílicosPapa Horneada

Alcohol etílico, cafeínaBatata/Boniato

Alcohol etílico, furfuralPan con manteca/mantequilla

acetaldehídos, benceno, alcohol etílico, benzo(a)pirenos, carbamato etílico,

derivados de furanos, furfural

La Cena del Día de Acción de Gracias

PostrePay de Calabaza/Zapallo

benzo(a)pirenos, coumarina, eugenol metílico, safrolePay de Manzana

acetaldehidos, cafeína, coumarina, estragole, alcohol etílico, eugenol metílico, quercetin glycosides, safrole

Plato de FrutasManzanas, Uvas, Mangos, Peras y Piña Frescos

acetaldehidos, benzaldehidos, cafeína, d-limonene, estragole, acrilato etílico, quercetin glycosides

BebidasVino Rojo, Vino Blanco

Alcohol etílico, carbamato etílicoCafé

benzo(a)pirenos, benzaldehidos, bencenos, benzofuranos, cafeína, catechol, 1,2,5,6-dibenz(a)antracenos, benceno etílico, furanos, furfural, peróxido de hidrógeno, hidroquinona, d-

limonene, 4-methylcatecholTé

benzo(a)pirenos, quercetin glycosidesTé 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 RALTECHObjectivo:

– 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 Dieta control (comida para perros o comida para ratas)

• FC 35% pollo fresco refrigerado; 65% dieta N (control)

• T 35% pollo procesado y cocido; 65% diet N (control)

• E 35% pollo irradiado con rayo electonis (~60 kGy); 65% dieta N

• G 35% pollo irradiado con rayos gamma (~60 kGy); 65% diet 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 Incidencia de tumores (todos los tipos)

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

CLD FC TP GAM ELE

Grupos de Dietas

male female

ESTUDIOS RALTECH

• 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 Aplicada2. Programa Nacional de Toxicología (National Toxicology

Program,) Technical Reports Review Subcommittee

Resúmen de Resultados (Fuente Dr. Donald Thayer et al, 1987)

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."

•No se encuentra evidencia de actividad mutagénica en:

La Salubridad Toxicológica de comida irradiada

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 CenterU. S. Dept. of Agriculture-Agricultural Research Service

H3C

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2 CH2

CH2

CH2

CH2 CH2

CH2 CH2

CH2 CH2 OH

C

O

Palmitic Acid

H3C

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2 CH2

CH2

CH2

CH2 CH2

CH2CH2

CH

CH2

C O2-DCB

Genotoxicity of 2-dodecylcyclobutanone (2-DCB)

• Produced by irradiation of fat containing foods.1

• 0.1 – 0.2 g/g of fat in meats. • Produced equivocal results for genotoxicity in the Comet Assay.2, 3

1. LeTellier and Nawar. (1972) Lipids. 1: 75-76. 2. Delincee and Pool-Zobel. (1998) Radiat. Phys. Chem. 52: 39-42. 3. 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).

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 g MMS

2-DCB tested in E.coli WP2 uvrA [pKM101]

• 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.

Salmonella Mutagenicity Test

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 non-genotoxic cell death.2

• 2-DCB did not induce recombination in this assay up to 2.5 mg/ml (12.5 mg/ 5 ml).

1. Schiestl et al. (1988) Carcinogenesis 10: 1445 – 1455.2. Sommers et al. (1995) In Vitro Toxicol. 8: 37 – 47.

3. 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. Thayer et al. (1987) J. Food Prot. 50, 278-288. 2. WHO (1994) Safety and nutritional adequacy of irradiated food. 3. 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

E. coli outbreaks kill. Irradiated meat doesn't. So belly up to the burger bar at stores that sell it.

Editorial Opinion (December 4, 2002)

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.