IRRADIASI Dede R Adawiyah
Topik
10
Tujuan Instruksional Khusus: Setelah menyelesaikan topik ini, mahasiswa diharapkan memahami prinsip dasar proses iradiasi dalam mengawetkan produk pangan, perubahan yang terjadi akibat proses iradiasi, fasilitas pendukung iradiasi serta peraturan yang menyangkut proses iradiasi pada produk pangan
DEFINISI IRADIASI Kata iradiasi didefinisikan sebagai aplikasi radiasi ionisasi terhadap suatu produk. Radiasi ionisasi adalah sejenis energi yang mempunyai kemampuan untuk menyebabkan ionisasi. Sinar gamma, sinar x, ultra violet dan elektron yang dipercepat (accelerated
electron) memiliki cukup energi untuk menyebabkan ionisasi. Ionisasi terjadi ketika satu elektron dipaksa keluar dari orbitnya disekeliling mucleus pada suatu atom. Elektron dipaksa keluar dari orbitnya ketika ditembak dengan sinar energi tinggi atau oleh satu elektron yang dipercepat yang memiliki energi lebih tinggi dibandingkan dengan energi penarikan (attraction energy) dari nucleus suatu atom. Atom tidak lengkap yang tersisa disebut dengan ion. Ion-ion ini akan mencoba untuk menstabilkan kembali keseimbangan normalnya dengan menarik elektron lain atau dengan berbagi elektron dengan atom lain. Hasil dari proses penstabilan kembali pada keseimbangan normal adalah terjadinya proses kimia dalam benda yang diiradiasi. Proses iradiasi ini sama dengan proses pengambilan foto rontgen di rumah sakit untuk dada (thorax), tulang yang patah atau gigi. Dada, tulang, atau gigi si pasien tidak menjadi radioaktif karenanya. Begitu pula pemeriksaan di pelabuhan udara terhadap barang yang dibawa penumpang baik untuk disimpan di bagasi atau dibawa ke dalam kabin, melalui alat pemeriksa yang mengandung radiasi. Juga barang-barang tersebut tidak menjadi radioaktif.
Topik 10. Irradiasi
1
Gambar 1. Spektrum elektromagnet
Radiasi adalah suatu kata yang meliputi spektrum yang luas dari energi. Spektrum energi radiasi dapat dilihat pada Gambar 1. Emisi yang paling tinggi adalah dari radiasi sinar x, sinar gamma dan bahan-bahan radioaktif lainnya. Ketika sinar radiasi menghantam suatu benda, maka terjadi transfer energi. Transfer energi ini dapat menyebabkan pemanasan, seperti halnya pada pemasakan dengan microwave atau pemanasan dengan sinar matahari. Radiasi pada bahan pangan dibatasi pada radiasi dari sinar gamma berenergi tinggi, sinar x dan accelerated electrons. Istilah radiasi ini juga adalah radiasi ionisasi karena energi tersebut cukup tinggi untuk menghalau elektron dari atom-atom atau molekulmolekul dan mengubahnya menjadi partikel-partikel bermuatan listrik yang disebut ion. Sinar gamma dan sinar x, seperti halnya radiowaves, microwaves, ultraviolet, dan sinar tampak, adalah bagian dari spektrum elektromagnet yang memiliki panjang gelombang pendek dan energi tinggi. Sinar x dengan variasi energi diperoleh dari mesin. Sinar gamma dengan energi spesifik datang dari hasil peluruhan radionuclida secara spontan. Energi dari radiasi ionisasi ini terlalu rendah untuk menyebabkan perubahan nucleus suatu atom dan pembentukan radioaktifitas melalui irradiasi adalah tidak mungkin.
Topik 10. Irradiasi
2
Dalam hal ini objek yang telah diiriadiasi tidak dapat memancarkan radiasi itu sendiri atau dengan kata lain dapat membahayakan pemakainya atau konsumen. Salah satu keuntungan (tetapi juga membahayakan) dari ionisasi radiasi adalah dapat menghentikan proses reproduksi sel-sel hidup. Organisme tersusun oleh sel-sel yang secara berkelanjutan melakukan proses pertumbuhan dan reproduksi yang dikontrol oleh molekul DNA. Dengan adanya proses iradiasi maka stabilitas molekul DNA menjadi terganggu dan pada akhirnya menghentikan proses reproduksi bahkan mematikan selsel hidup tersebut.
PROSES IRADIASI PANGAN Iradiasi merupakan suatu proses alternatif untuk mengurangi kerusakan bahan pangan. Iradiasi untuk pengawetan pangan secara teknis tidak diragukan lagi manfaatnya. Namun proses iradiasi itu sendiri merupakan dilema yang selalu muncul pada kelompok tertentu, baik di luar maupun di dalam negeri. Proses iradiasi dilakukan adalah dengan mengekspos bahan pangan baik dalam keadaan dikemas maupun bulk terhadap sejumlah radiasi ionisasi yang terkontrol dengan waktu tertentu untuk mencapai tujuan yang diinginkan. Proses ini tidak dapat meningkatkan tingkat radioaktif normal dalam bahan pangan tersebut, tentu saja hal tersebut tergantung pada berapa lama bahan pangan tersebut diekspos atau berapa banyak dosis energi yang terserap. Proses ini dapat mencegah pertumbuhan sel-sel hidup seperti bakteri dan organisma sel-sel lain yang lebih tinggi dengan merubah struktur molekulnya. Dapat juga digunakan untuk memperlambat pematangan atau pemasakan dari buah-buahan dan sayuran tertentu dengan menyebabkan reaksi biokimia dalam proses fisiologi dari jaringan tanaman. Dosis radiasi adalah jumlah energi radiasi yang diserap oleh bahan pangan ketika dilewatkan melalui jalur radiasi selama proses berlangsung. Dosis tersebut biasanya diukur dengan unit Gray (gy). Akhir-akhir ini digunakan pada unit rad (1 Gy = 100 rads). Organisasi internasional telah menetapkan tingkat keamanan iradiasi untuk semua makanan adalah maksimum 10.000 Gy (10 kGy). Satu gray sama dengan 1 joule energi yang diserap per kilogram bahan pangan yang diiradiasi. Topik 10. Irradiasi
3
Radiasi memberikan pengaruh pada makanan dengan memperpanjang umur simpan sehingga iradiasi ini dapat diklasifikasikan sebagai proses pengawetan makanan. Kegunaan iradiasi dari pengolahan makanan dan efek yang dihasilkan berdasarkan dosis yang digunakan adalah sebagai berikut : 1. Radurization : dosis rendah, biasanya dibawah 100.000 rad (1 kGy) -
Pertunasan sayuran seperti kentang dan bawang dapat dihambat sehingga umur simpan lebih lama (5000 – 15000 rad : 0.05 – 0.15 kGy).
-
Pematangan beberapa buah dapat ditunda sehingga dapat ditransport pada jarak yang lebih jauh (20.000 – 50.000 rad : 0.2 – 0.5 kGy).
-
Serangga dalam biji-bijian seperti gandum dan beras atau rempah-rempah dan beberapa buah-buahan dapat dibunuh. Dalam hal ini menggantikan metoda lain yang melibatkan gas atau fumigasi yang biasanya membahayakan pekerja dan meninggalkan residu pada makanan.
2. Racidation : dosis medium 0.1 – 1.0 Mrad (1-10 kGy) -
Membunuh serangga dan parasit (30.000 – 600.000 rad : 0.3 – 0.6 kGy).
-
Sejumlah mikroorganisma yang menyebabkan pembusukan makanan seperti bakteri, kapang, dan khamir dapat diturunkan jumlahnya. Misalnya Salmonella pada ayam atau ikan.
3. Radappertization : dosis tinggi, diatas 1 Mrad (10 kGy). Membunuh semua bakteri dan virus yang digunakan untuk daging dan produkproduknya. Dosis-dosis tersebut diatas hanya pendekatan tetapi dosis sebenarnya tergantung pada ketebalan dan densitas kemasan serta pengaruh yang dikehendaki.
FASILITAS IRADIASI Bahan-bahan radioaktif yang cocok digunakan sebagai sumber radiasi dalam proses iradiasi pangan adalah cobalt-60 atau caesium-137. Cobalt-60 memberikan 2 sinar gamma masing-masing menghasilkan energi 1.17 dan 1.33 million electron volt (Mev) sedangkan caesium-137 menghasilkan sinar gamma dengan energi sebesar 0.66 Mev.
Topik 10. Irradiasi
4
Caecesium memiliki beberapa masalah yaitu dalam hal penyimpanannya, karena bahan ini digunakan dalam bentuk larut air sehingga dikhawatirkan dapat mengkontaminasi lingkungan. Selain itu energi yang terbentuk hanya setengah energi yang dihasilkan cobalt. Sehingga jenis radionuclida yang digunakan untuk iradiasi pangan adalah cobalt60. Sumber iradiasi lainnya adalah dari electron berenergi tinggi yang diproduksi dari mesin yang mampu menghasilkan accelerated electron. Akan tetapi kelemahannya adalah elektron tidak dapat berpenetrasi sejauh sinar gamma atau sinar x sehingga hanya dapat digunakan untuk mengiradiasi permukaan bahan pangan. Walaupun sinar x memiliki penetrasi yang bagus di dalam makanan, akan tetapi efisiensi konversi dari elektron menjadi sinar x umumnya hanya kurang dari 10%. Lay-out dari pabrik iradiasi pangan dapat dilihat pada Gambar 2. Fasilitas yang harus ada dalam suatu pabrik iradiasi pangan adalah sebagai berikut : 1. Loading facility, dimana makanan yang akan diiradiasi dikemas dan diberi perlakuan pendahuluan dengan pemanasan dan/atau refrigerasi sebagaimana diperlukan dan dimuat ke dalam ban berjalan yang akan membawanya. 2. Sel iradiasi, dimana makanan di-ekspos dengan sumber iradiasi. Jarak makanan dari sumber dan waktu ekspos mencerminkan dosis yang diterima oleh bahan pangan tersebut. Ukuran batch akan menentukan besarnya dosis maksimum dan minimum yang akan diterima oleh bahan pangan tersebut (keseragaman). Pelindung dengan dinding tebal melindungi pekerja dari kontak langsung dengan sumber serta dilengkap dengan pintu yang dirancang khusus untuk mencegah keluarnya energi radiasi. 3. Fasilitas penyimpanan dimana barang yang telah diiradiasi dipindahkan dari ban berjalan dan disimpan pada suhu yang dikehendaki (biasanya rendah) sebelum dikirim ke tempat penyimpanan jangka panjang atau dijual. Fasilitas tambahan yang diperlukan : 1. Unit penanganan sumber energi, dimana biasanya sumber radioaktif dalam bentuk strips diterima dan ditempatkan dalam iradiator dengan sistem remote Topik 10. Irradiasi
5
control. Ketika sedang tidak digunakan, strip radioaktif disimpan dalam kolam (dibawah air) yang merupakan tempat perlindungan yang aman karena air akan menyerap radiasi energi dan melindungi pekerja jika mereka memasuki ruangan (Gambar 3). 2. Unit kontrol, yang memperlihatkan perpindahan makanan (dan sumber radioaktif) melalui iradiator. 3. Fasilitas monitoring dosis pada makanan dan merekamnya.
Gambar 2. Lay-out pabrik iradiasi pangan
PERUBAHAN KOMPONEN NUTRISI PRODUK PANGAN IRADIASI Para ahli dari FAO, WHO dan International Atomic Energy Agency (IAEA) pada tahun 1980 menyatakan bahwa proses iradiasi tidak menyebabkan masalah yang serius terhadap komponen nutrisi di dalam makanan tersebut.
Topik 10. Irradiasi
6
Perubahan nilai nutrisi pada proses iradiasi tergantung pada sejumlah faktor yang meliputi dosis, type makanan, pengemas dn kondisi proses seperti suhu selama proses berlangsung dan lamanya penyimpanan. Dengan proses iradiasi yang terkontrol komponen-komponen makronutrien seperti protein, karbohidrat, dan lemak relatif stabil pada dosis sampai 10 kGy. Mikronutrien yang paling sensitif terhadap proses iradiasi dan juga proses pengolahan pangan lainnya adalah vitamin. Tingkat kekompleks-an komposisi suatu bahan pangan sering melindungi vitamin dari dekomposisi akibat iradiasi. Tidak dapat disangkal bahwa proses iradiasi menyebabkan kerusakan terhadap vitamin A, vitamin B1 (thiamin), B2, B3, B6, B12, asam folat, vitamin C (asam askorbat) dan vitamin E serta K (Tabel 1). Vitamin A, C, E, K dan B1 relatif lebih sensitif terhadap proses iradiasi sedangkan vitamin B lainnya seperti riboflavin, niacin dan vitamin D lebih stabil. Tabel 1. Persentase kehilangan vitamin pada beberapa produk pangan yang diiradiasi Jenis Makanan Susu Butter Keju Biji-bijian, Tepung gandum Oat Beras Daging Sapi Babi Ayam Telur Ikan Cod Mackarel Udang Kentang Sari buah Kacang
A 60-70 51-78 32-47
B1 35-85 -
B2 24-74 -
Vitamin B3 B6 33 15-21 -
B12 31-33 -
-
E 40-60 -
20-63 35-86 22
-
15 -
3 -
-
-
-
7-45 -
43-76 18 53-95 -
42-84 96 46-93 24-61
8-17 2 35-38 -
15 18
21-25 10-45 32-37 -
-
-
-
2-27 -
47 15-85 70-90 -
2 -
-
--
-
28-56 20-70 -
19-32
C
Kehilangan vitamin tersebut dapat dikurangi apabila kadar oksigen lebih kecil dan temperatur selama proses iradisai rendah. Pada kondisi optimal, kehilangan vitamin selama proses iradiasi sampai 1 kGy diperkirakan tidaklah signifikan. Pada dosis yang lebih tinggi,
Topik 10. Irradiasi
7
pengaruh proses iradiasi akan tergantung pada spesifitas vitamin, suhu, dosis, jenis bahan pangan dan bahan pengemas.
Topik 10. Irradiasi
8
Topik 10. Irradiasi
9
Gambar 3. Penanganan sumber energi iradiasi
Tidak dapat disangkal bahwa proses iradiasi menyebabkan kerusakan terhadap vitamin A, vitamin B1 (thiamin), B2, B3, B6, B12, asam folat, vitamin C (asam askorbat) dan vitamin E serta K (Tabel 1). Vitamin A, C, E, K dan B1 relatif lebih sensitif terhadap proses iradiasi sedangkan vitamin B lainnya seperti riboflavin, niacin dan vitamin D lebih stabil.
Topik 10. Irradiasi
10
Kehilangan vitamin tersebut dapat dikurangi apabila kadar oksigen lebih kecil dan temperatur selama proses iradisai rendah. Pada kondisi optimal, kehilangan vitamin selama proses iradiasi sampai 1 kGy diperkirakan tidaklah signifikan. Pada dosis yang lebih tinggi, pengaruh proses iradiasi akan tergantung pada spesifitas vitamin, suhu, dosis, jenis bahan pangan dan bahan pengemas. Tabel 1. Persentase kehilangan vitamin pada beberapa produk pangan yang diiradiasi Jenis Makanan Susu Butter Keju Biji-bijian, Tepung gandum Oat Beras Daging Sapi Babi Ayam Telur Ikan Cod Mackarel Udang Kentang Sari buah Kacang
Topik 10. Irradiasi
A 60-70 51-78 32-47
B1 35-85 -
B2 24-74 -
Vitamin B3 B6 33 15-21 -
20-63 35-86 22
-
15 -
3 -
-
-
-
7-45 -
43-76 18 53-95 -
42-84 96 46-93 24-61
8-17 2 35-38 -
15 18
21-25 10-45 32-37 -
-
-
-
2-27 -
47 15-85 70-90 -
2 -
-
--
-
28-56 20-70 -
19-32
B12 31-33 -
-
C
E 40-60 -
11
