Teknologi Nano (Nanotechnology) di bidang Pangan

30/09/2013

Teknologi Nano (Nanotechnology) di bidang Pangan

Purwiyatno Hariyadi http://phariyadi.staff.ipb.ac.id/ [email protected] Disampaikan pada acara: Food Day Festival (Foodival) Himpunan Ilmu dan Teknologi Pangan (Himitepa) Tgl 29 September 2013 AMN Fateta IPB Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]

• SEJARAH ... Pemenang Nobel Fisika Richard Feynman, pada 29 Desember 1959, memberikan Presentasi di Pertemuan Tahunan Americal Physical Society, di Caltech.

Richard Feynman

• Judul presentasi “There's Plenty of Room at the Bottom” • Pertama kali mengemukakan bahwa karakteristik bahan (material) pada skala nanometer akan memberikan berbagai peluang baru ke masa depan. Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]

Purwiyatno Hariyadi http://phariyadi.staff.ipb.ac.id/ [email protected]

1

30/09/2013

• SEJARAH ... Ahli Fisika dan penulis :

K. Eric Drexler

• Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology (1986  untuk umum, dan • Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, and Computation (a quantitative, physics-based analysis)  untuk spesialist. • Pertama kali menggunakan dan mempopulerkan istilah Nanotechnology/Nanosystem: Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]

• TEKNOLOGI NANO. Apa itu? • Teknologi Nano (Nanotechnology) : • Mencakup disain, karakterisasi, produksi dan aplikasi suatu stuktur (bahan), alat atau sistem pada skala nano. • Mencakup kegiatan yang sangat luas lebih tepat disebut sebagai teknologi-teknologi nano ('nanotechnologies‘).

Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]


2

30/09/2013

• NANO ? Berasal dari Yunani; yang artinya “kerdil”  kecil


• NANO ? Berasal dari Yunani; yang artinya “kerdil”  kecil



3

30/09/2013

• NANO ? Berasal dari Yunani; yang artinya “kerdil”  kecil - 1 nm = 10-9 m


• NANO: Seberapa kecil ? 1 m = 1 mikron

1Å= 1 Angstrom

10-1

1

10

102

103

1 mm 1 cm

104

105

106

107

108

Nanometer

Skala nano Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]


4

30/09/2013

• NANO: Seberapa kecil ?

10-1

1

10

102

103

104

105

106

107

108

Nanometer

Skala nano Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]


10-1

1

10

102

103

104

105

106

107

108

Nanometer Sukrosa :



5

30/09/2013


10-1

1

10

102

103

104

105

106

107

108

Nanometer

~ 5000 nm



~8*103 nm

10-1

1

10

102

103

104

105

106

107

108

Nanometer

~ 5000 nm



6

30/09/2013


~8*103 nm

10-1

1

10

102

103

104

105

106

107

108

Nanometer



~8*103 nm

10-1

1

10

102

103

104

105

106

107

108

Nanometer

10 nm Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]


7

30/09/2013


10-1

1

10

102

103

104

105

106

107

108

Nanometer

 2 nm  diameter molekul DNA (helix)  5 nm  diameter molekul insulin  6 nm  diameter molekul hemoglobin  10nm  ketebalan dinding sel bakteri gram negatif  200nm  diameter bakteri terkecil



10-1

1

10

102

103

104

105

106

107

108

Nanometer

• Teknologi Susu : – – – –

Misel kasein  50-300 nm Protein whey  4-6 nm Laktosa  0.5 nm Gobula lemak  300 nm



8

30/09/2013


10-1

1

10

102

103

104

105

106

107

108

Nanometer

• Teknologi Nano tidak merupakan teknologi yang sama sekali BARU • Hanya.. • Perkembangan peralatan dan instrumentasi telah memungkinkan perkembangan yg BARU

10 nm



10-1

1

10

102

103

104

105

106

107

108

Nanometer

Microscopy: • scanning electron, • transmission electron, and • atomic force microscopy 10 nm Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]


9

30/09/2013

• NANO.

Size matters !

POTENSI karena ukuran kecilnya  ‘Nano’ is best understood to mean fundamentally different

Skala Nano

Skala Makro


• NANO.

Size matters !


Potensi perubahan salah satu (atau lebih) sifat-sifat : • Optis (warna, transparansi)? atau • Elektrik (konduktivitas)? atau • Fisik (kekerasan,titik leleh, difusifitas) atau • Kimia (reaktivitas, (konstant) laju reaksi)

Sifat-sifat baru (“nano-ness”) ini menciptakan partikel atau bahan yang unik (‘baru’)

Skala Nano

Skala Makro



10

30/09/2013

• NANO.

Size matters !

POTENSI karena ukuran kecilnya  ‘Nano’ is best understood to mean fundamentally different Meningkatnya luas permukaan 1 kubus p=l=t=1cm

64 kubus @ p=l=t=0.25cm

8 kubus @ p=l=t=0.5cm A= 6*(0,5*0,5) cm2 A= 1,5 cm2

A=6*1cm2 A=6 cm2 A= 8 *1,5 cm2 A= 12 cm2

• NANO.

A= 6*(0,25*0,25) cm2 A= 0,375 cm2

A= 8*8 * 0,375 cm2 A= 24 cm2 Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]

Size matters !


1 kubus p=l=t=1cm

A=6*1cm2 A=6 cm2

Luas Permukaan TOTAL (cm2)

Meningkatnya luas permukaan 250 200 150 100 50 0 0

0,5

1

1,5

Sisi kubus (cm) Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]


11

30/09/2013

• NANO.

Size matters !

POTENSI karena ukuran kecilnya  ‘Nano’ is best understood to mean fundamentally different Meningkatnya luas permukaan

Meningkatkan reaktivitas?

Meningkatnya bioavailabilitas

Meningkatkan Toksisitas?

Dosis efektif lebih kecil

Menurunkan dosis toksik? (LD50 <<)?

Meningkatnya kemampuan penetrasi

Mempengaruhi ekosistem permukaan?

Mempercepat “onset of action”

Toksisitas baru? Karena rute/transport yg berbeda?

Risiko BARU

Potensi BARU


• NANO.

Size matters !

POTENSI karena ukuran kecilnya  ‘Nano’ is best understood to mean fundamentally different Contoh  Nano-ness

There is an indication that nanoparticles interact with biological systems like molecules.

J. Nanosci. Nanotechnol. 2007, 7, 3048.

Risiko BARU Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]


12

30/09/2013

• NANO.

Size matters !

POTENSI karena ukuran kecilnya  ‘Nano’ is best understood to mean fundamentally different Contoh  Nano-ness • Emas :

• Dalam skala makro (bulk gold) berwarna kuning (emas)

• Dalam skala nano berwarna merah Partikel emas (12 nm)


• NANO.

Size matters !

POTENSI karena ukuran kecilnya  ‘Nano’ is best understood to mean fundamentally different Contoh  Nano-ness • Zink : • Dalam skala makro (bulk zink) berwarna putih dan opaque; • Zinc nano : transparan

• Karbon : • Carbon nanotubes : penghantar listrik Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]


13

30/09/2013

• NANO.

Size matters !

POTENSI karena ukuran kecilnya  ‘Nano’ is best understood to mean fundamentally different Contoh  Nano-ness • Partikel ZnO ukuran makro: • Menahan cahaya UV • Menyebarkan cahaya tampa • Berwarna putih • Partikel ZnO ukuran nano • Menahan cahaya UV • Tidak menyebarkan cahaya tampak • Transparan • Application to sunscreen • TiO2 : Application to sunscreen Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]

• NANO.

Size matters !

POTENSI karena ukuran kecilnya  ‘Nano’ is best understood to mean fundamentally different Contoh  Nano-ness • Silver • Pada skala makro, perak  inerrt • Pada kala nano : partikel perak , 1 nm - 100 nm. • Campuran antara perak dan perak oksida. • Anti bakterial, anti kapang • Aplikasi : • Refrigerator , AC ( pelapisan nano perak pada permukaan yang dilalui aliran udara). • Bandage (plester) • Kaos kaki & pakaian dalam



14

30/09/2013

• NANO.

Size matters !

POTENSI karena ukuran kecilnya  ‘Nano’ is best understood to mean fundamentally different Contoh  Nano-ness • Silver

http://www.theecologist.org/green_green_living/behind_the_label/340403/behind_the_label_nanosilver.html Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]

• NANO.

Size matters !


http://www.sharperimagebest.com/zn021.html Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]


15

30/09/2013

• NANO.

Size matters !



• NANO.

Size matters !


http://www.bluemoongoods.com/silver_nanoparticle_food_containers.htm Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]


16

30/09/2013

• NANO.

Size matters !


http://babydream.en.ec21.com


http://babydream.en.ec21.com



17

30/09/2013

• TEKNOLOGI NANO di Bidang PANGAN? Pada 2008: 104 Jenis pangan, bahan tambahan pangan, food contact materials (kemasan, dll), peralatan masak, dan kimia pertanian mengandung partikel nano (FOE, 2008)


• TEKNOLOGI NANO di Bidang PANGAN? Nanofood ? Food which has been cultivated, produced, processed or packaged using nanotechnology techniques or tools, or to which manufactured nanomaterials have been added (Joseph and Morrison 2006).

Contoh : • Nano-ingredients, nanomaterial additives • Nano iron or zinc, dll Joseph T, Morrison M. 2006. Nanotechnology in Agriculture and Food. Nanoforum Report. Available at: http://www.nanoforum.org/dateien/temp/nanotechnology%20in%20a griculture%20and%20food.pdf?08122006200524 (accessed 17 January 2008).



18

30/09/2013

• TEKNOLOGI NANO di Bidang PANGAN?

Strawberries in a conventional food container (upper row) and nano-silver container (lower row). (Test series and pictures: The Innovation Society Ltd.) http://www.nanowerk.com/news/newsid=9292.php#ixzz2CchTJQhr Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]

• TEKNOLOGI NANO di Bidang PANGAN? Contoh aplikasi teknologi nano dan partikel nano pada bidang pangan, pertanian, dan kemasan pangan



19

30/09/2013




• Nano Synergy Energy Booster (Vitamin, Calcium, B-Complex)

• Lycopene (supplement carotenoid, phytosterols by BASF) Source: www.sprayforlife.com, BASF, The Chemical Company



20

30/09/2013

• TEKNOLOGI NANO di Bidang PANGAN? Contoh aplikasi teknologi nano dan partikel nano pada bidang pangan, pertanian, dan kemasan pangan Health Ingredient

Main Reason for Formulation

Nanopartikel

Carotenoids

Bioavailability Color Strength

Solid

Co-Enzyme Q10

Bioavailability

Solid

Vitamin A

Stability through encapsulation

Droplet

Vitamin E

Compressibility, use in tablets Droplet

Vitamin D, K


Droplet

PUFAs


Droplet Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]

• TEKNOLOGI NANO di Bidang PANGAN? Contoh aplikasi teknologi nano dan partikel nano pada bidang pangan, pertanian, dan kemasan pangan Nanoparticles: Vitamins and Carotenoids Principles (BASF)

Powder Particle, 0.3 mm

• Partikel nano bebas tidak bertahan dalam udara teroksidasi spontan • Partikel nano perlu dilindungi dlm struktur matriks;  berada dalam partikel bubuk makro Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]


21

30/09/2013

• TEKNOLOGI NANO di Bidang PANGAN? Contoh aplikasi teknologi nano dan partikel nano pada bidang pangan, pertanian, dan kemasan pangan • lebih ringan •Lebih kuat • Lebih mampu menahan gas (minimisasi kehilangan CO2 pada produk bir, (carbonated products) Nanoclay particle based Beer Bottle (Nanocor Inc) Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]




22

30/09/2013


A selection of major food and agriculture companies engaged in nanotechnology research and development (ETC Group 2004; Innovest 2006; Renton 2006; Wolfe 2005). Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]




23

30/09/2013

Nano-foods now on sale include (FOE, 2008): • Cooking oil, teas • ‘Health’ supplements and diet products • Colour and nutritional additives for soft drinks, dairy and bakery products • Food processing aids • Long-life packaging • Antibacterial kitchenware • Fertilisers, pesticides and agrochemicals


Contoh produk di US : Perusahaan Nanoceuticals™ (RBC Life Sciences) • Produk : “Slim Shake Chocolate” • Milkshake untuk diet; menggunakan partikel nano silika dilapiskan pada “cocoa clusters” • Meningkatkan citarasa dengan jumlah cocoa dan gula yg lebih sedikit • Health risks? Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]


24

30/09/2013

Precautionary principles : The UK Royal Society recommended in 2004: • Full safety assessment of all products that contain nano prior to market release • All nano ingredients to be labelled • Environmental release of nanomaterials to be avoided as far as possible • Factories and research laboratories to treat nanomaterials as if they were hazardous


Masa depan?

Pertimbangan umum dalam evaluasi produk teknologi Nano : • Karakterisasi • Keamanan • Dampak lingkungan



25

30/09/2013

Masa depan?

Jeffery, B. 2011. Food worries: Food Risk Eurobarometer Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]

Terimakasih ... Purwiyatno Hariyadi: [email protected]

"The Next Big Thing Is Really Small”



26

30/09/2013

http://tulangsendisehat.com/anlene.php (Akses: May 17 2012)


http://tulangsendisehat.com/anlene.php (Akses: May 17 2012)



27

30/09/2013

http://www.kalbe.co.id/product-300-fatigon-spirit.html (Akses: May 17 2012) Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]

BPOM SD 021504861

http://www.kalbe.co.id/product-300-fatigon-spirit.html (Akses: May 17 2012) Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]


28

30/09/2013

http://www.propolisnano.org/p/propolis-nano-c9.html (Akses: May 17 2012) Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]



29

30/09/2013

BPOM TI.084 627 821


http://www.bundaherbal.com/products-page/kopi-nano-goji/coffee-nano-goji (Akses: May 17 2012) Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]


30

30/09/2013

BPOM MD 6499090006423

http://www.bundaherbal.com/products-page/kopi-nano-goji/coffee-nano-goji (Akses: May 17 2012) Purwiyatno Hariyadi/seafast center, ipb. [email protected]

Terimakasih ... Purwiyatno Hariyadi: [email protected]

"The Next Big Thing Is Really Small”



31

Teknologi Nano (Nanotechnology) di bidang Pangan

Recommend Documents