IRADIASI
Radiasi Transfer energi tanpa media atau pancaran energi dari sumber energi ke penerima energi tersebut yang ditujukan untuk : Pengawetan Proses Pengolahan Penelitian Perubahan Struktur Senyawa Dalam Bahan Pangan
Iradiasi Salah satu penggunaan tenaga nuklir untuk maksud dan dasarnya bukan untuk menggantikan semua proses pengawetan konvensional dimana untuk melengkapi atau dipakai bersama-sama dengan teknologi yang sudah ada Sumber sinar gamma : Radio isotop Sesium 137 dan cobalt 60 (137Cs, 60CO).
Legalitasi Iradiasi • Peraturan iradiasi : Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 826 Tahun 1987 dan No. 152 Tahun 1995 acuan : Penyusunan Undang-undang Pangan No. dan Tahun 1996 dilakukan oleh Dirjen POM • Pelabelan Pangan di Indonesia diatur dalam Peraturan Pemerintah RI No. 69 Tahun 1996 dan khusus mengenai iradiasi pangan diatur dalam pasal 34 agar konsumen tahu pasti bahwa suatu produk pangan telah di iradiasi • 1987 : Rempah-rempah kering, umbi-umbian, biji-bijian • 1995 : Udang beku, ikan kering
Labelisasi makanan iradiasi • April 1986 semua makanan diiradiasi harus ada lambang. Pada tingkat konsumen, ditambahkan “ treated with radiation” atau “treated by irradiation”
Aplikasi Iradiasi • • 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Dosis radiasi : tergantung dari jenis bahan pangan dan tujuan. Menurut FAO/WHO/IAEA dosis efektif (kGy) : Menghambat pertunasan (0,005-0,12) Menghambat kematangan buah (0,10-1,25) Desinfektasi serangga (0,20-0,80) Menurunkan kandungan mikroba (0,5-10) Menghilangkan mikroba patogen (3-10) Membunuh semua mikroba dan spora (25-60)
Nama-nama Istilah REP (Roengen Equivalent Physical ) energi yang dapat diserap oleh jaringan terkena, 1 REP = 93,1 erg. R istilah umum yang dipakai semua jenis eq yang dipancarkan tanpa media IR penghasil energi untuk penyinaran bahan dengan sumber radiasi buatan 1kGy = 0,1 Mrad = 1.000.000 rad 1 gray = 100 rad 1 rad = 100 energi yang diserap/gram bhn Rad appertasi (sterilisasi rad) = setara cm (comercil) Radisidasi mereduksi mikroorganisme patogen Radurisasi mikroorganisme pembusuk
IRADIASI PANGAN
MENGAPA MAKANAN DAPAT DIOLAH DENGAN CARA IRRADIASI Makanan =kebutuhan pokok = terkandung senyawa-senyawa yang diperlukan oleh tubuh= mengganti jaringan yang rusak, mengatur proses dalam tubuh, perkembang biakan, menghasilkan energi untuk aktivitas kehidupannya. sebagai kumpulan bahan yang diperlukan untuk mempertahankan kehdupan dan fungsi normal makhluk hidup seperti jazad renik, tumbuhan, khewan maupun manusia .
Merupakan materi yang mudah rusak (perishable)== daya simpan terbatas. Faktor penyebabnya
Faktor penyebab kehilangan mutu dan kerusakan pangan 1. Pertumbuhan mikroba == membentu toksin 2. Katabolisme dan pelayuan (senescence) yaitu proses pemecahan dan pematangan yang dikatalisis oleh enzim indigenus. 3. Reaksi kimia antar komponen 4. Kerusakan fisik oleh faktor lingkungan 5. Kontaminasi serangga, parasit dan tikus.
Mengatasi hal tersebut a.l. 1. Pengolahan dan pengawetan 2. Untuk memperpanjang masa simpan = pengeringan, pembekuan, penggunaan bahan kimia, Saat ini dilakukan dengan cara Iradiasi (LIPI)
Irradiasi merupakan salah satu jenis pengolahan bahan pangan yang menerapkan gelombang elektromagnetik yaitu dengan metode penyinaran terhadap bahan pangan dengan menggunakan sumber radiasi buatan, untuk mencegah terjadinya pembusukan dan kerusakan pangan serta membebaskan dari jasad renik patogen. Dengan catatan prinsip pengolahan, dosis, teknik dan peralatan, persyaratan kesehatan dan keselamatan serta pengaruh irradiasi terhadap bahan pangan harus diperhatikan. Tujuannnya Iradiasi Pangan : 1. Untuk Pengawetan 2. Membantu proses pengolahan 3. Penelitian mekanisme perubahan struktur senyawa dalam bahan pangan 4. Membasmi mikroba dan organisme lain yang menimbulkan penyakit.
Metode ini disetujui oleh 3 badan dunia yaitu The joint Expert Committe on wholesomeness of Irradiation Foods (JECWIF) yang mewakili WHO, IAEA, FAO tahun 1981. Codex Alimentarius Comunission kesimpulan dari JECWIF.
dari FAO == mengesahkan
Di Indonesia yang aktif dalampenelitian dengan Irradiasi adalah Badan Tenaga Atom Nasianal (BATAN)====malahan menyelenggarakan forum Komunikasi Nasional Teknologi Alternatif untuk Meningkatkan Keamanan dan mutu Pangan dengan irradiasi bersama Gabungan Perusahaan Makanan dan Minuman Indonesia (GAPMMI) di Jakarta. Penggunaan dosis Iradiasi yang berlebihan pengawasan oleh : 1. Peraturan Menteri kesehatan RI tahun 1987, 1995 2. Undang-undang Pangan RI tahun 1996 dll
Teori Dasar Pengawetan Irradiasi Jenis irradiasi pangan yang dapat digunakan untuk mengawetkan bahan pangan adalah radiasi elektromagnetik yaitu radiasi yang menghasilkan energi foton berenergi tinggi sehingga sanggup menyebabkan terjadinya ionisasi dan eksitasi pada meteri yang dilaluinya. Berdasarkan Spektrum Elekromagnetik 1. Radiasi Panas yaitu dengan Frekuensi << ; λ >> Dilakukan dengan : - Penguapan air * Pengeringan * Proses pengolahan dengan panas - Sinar Infra merah * Ultrasonik
* Pengendalian hama gudang * Pengemasan bahan
2. Radiasi Pengion dilakukan dengan • Frekuensi tinggi = λ pendek • Energi lebih besar dari radiasi panas • Perubahan suhu <<< • Daya tembus relatif besar Penggunaan radiasi pengion biasanya untuk - Pengawetan bahan pangan - Penelitian bahan pangan - Pengolahan bahan pangan
Ket : 1. sinar α tidak dapat menembus kertas 2. sinar β dapat menembus kertas tetapi tidak dapat menembus kayu 3. sinar δ dapat menembus kertas dan kayu tetapi tidak dapat menembus beton. Sinar ini banyak adalah sinar yang paling banyak digunakan karena mempunyai daya tembus yang tinggi tetapi juga dapat berfungsi sebagai tenaga untuk menyebabkan eksitasi dari elektron baik pada atom maupun molekul yang selanjutnya mangalami pembentukan radikal dan lebih jauh lagi akan menyebabkan ionisasi.
PRINSIP PENGAWETAN IRRADIASI
* Eksitasi yaitu dimana sel hidup berada dalam kondisi peka terhadap pengaruh luar * Ionisasi yaitu proses penguraian senyawa kompleks menjadi ion radikal bebas * Perubahan komponen sumber irradiasi yaitu perubahan yang timbul akibat eksitasi dan ionisasi
Hasil Pertanian
Perubahan
Fisik, Kimia, Hama, Mikrobiologi
PENGARUH IRADIASI • • • • • • • • • •
Memperbaiki mutu bahan pangan Contoh kedele 10 kGy cepat empuk Meningkatkan hygiene bahan pangan Mencegah serangga Menurunkan residu Karantina buah-buahan Sterilisasi untuk pemakaian khusus KELEBIHAN PENGOLAHAN DG RADIASI : Bahan pangan relatif segar : warna,flavour,gizi Kenaikan suhu maksimum 40C Cold
Memperbaiki mutu bahan pangan Selain dapat mempengaruhi faktor penyebab kerusakan bahan, iradiasi ternyata dapat juga mempengaruhi struktur molekul bahan pangan yang dalam beberapa hal menguntungkan. Misalnya sayuran kering yang diradiasi dengan dosis 30 kGy, akan menjadi lebih cepat empuk bila dimasak karena pengaruh iradiasi pada struktur polisakarida yang menentukan konsistensinya. Demikian juga pada kacang kedelai, akan lebih cepat empuk apabila dimasak setelah iradiasi.
Memperbaiki higiene bahan pangan Dalam masyarakat sering dijumpai kasus keracunan makanan yang disebabkan oleh toksin yang dihasilkan oleh mikroba patogen misalnya salmonela yang sering ditemui pada daging, telur, udang, paha kodok dan sebagainya. Cara - cara konvensional belum ada satupun yang mampu menghilangkan salmonella dalam bahan pangan segar secara sempurna. Iradiasi ternyata sangat efektif untuk menghilangkan salmonella baik dalam bahan pangan segar maupun yang telah dibekukan. Cara ini telah banyak digunakan secara komersil diluar negeri.
Memberantas serangga perusak bahan pangan • Pada bahan pangan kering yang disimpan, penyebab kerusakan yang utama adalah ganguan serangga. Kerugian karena gangguan serangga sangat tinggi pada padi – padian, biji – bijian dan bahan pangan kering lainnya misalnya beras, jagung, berbagai jenis kacang, rempah – rempah,kopi, ikan kering dan tepung terigu. • Untuk mencegah gangguan serangga, biasanyan dilakukan fumigasi atau penyemprotan dengan insektisida yang tertinggal pada bahan pangan dapat membahayakan kesehatan konsumen. Lagi pula, serangga dapat menjadi resisten terhadap insektisida tertentu, sehingga daya buunh insektisida menjadi berkurang. Dengan dosis yang relatif rendah antara 0,2 – 0,8 kGy, semua jenis serangga yang biasa ditemukan pada bahan pangan dapat dilumpuhkan daya perusaknya.
Menurunkan residu zat kimia pada bahan pangan Zat kimia tambahan pada bahan pangan umumnya mempunyai pengaruh negatif terhadap kesehatan, bila kadarnya melebihi batas ketentuan, sedang bahan pangan iradiasi telah dapat dibuktikan tidak berbahaya bagi konsumen setelah penelitian yang sangat teliti selama kira – kira 30 tahun. Maka iradiasi telah dianjurkan untuk dipakai sebagai pengganti zat pengawet kimia, baik mengantikan sama sekali ataupun hanya menurunkan jumlah pemakaiannya, sehingga bahaya pun menjadi lebih kecil.
Perlakuan untuk karantina buah – buahan • Penentuan karantina mengharuskan buah–buahan tropis didisinfektasi terlebih dahulu sebelum diimpor, karena sering didalam buah–buahan terdapat larva serangga yang terkurung dalam daging buah – buahan atau bijibijian, yang setelah tiba dinegara tujuan dapat berkembang dan dapat pula menjadi salah satu sumber bencana bagi pertanian. Perlakuan karantina yang lazim digunakan adalah buah- buahan dialiri uap panas atau fumigasi & membutuhkan waktu perlakuan yg agak lama. • Dengan iradiasi, prosesnya lebih cepat dan praktis,lebih efektif karena adanya daya tembus lebih besar dan timbul persoalan residu zat kimia
Jenis Radiasi Ada tiga macam radiasi yang digunakan dalam pengolahan pangan, yaitu : 1. Radiasi Elektron 2. Sinar X 3. Sinar γ (Sinar Gamma)
EFEK PENGAWETAN IRRADIASI Dilakukan untuk pengendalian terhadap resiko kerusakan bahan pangan secara fisik, kimia, dan mikribiologis. Sasarnya ditujukan untuk : • Hama/Ulat pada (hewan, telur dll) • Virus • Enzim • Tunas • Inaktif racun mikroba • Racun alami (inaktif) • Sanitasi
EFEK SAMPING PENGGUNAAN DOSIS DAN TEKNIK IRADIASI KURANG TEPAT Efek samping yang ditimbulkan yaitu : • Terbentuknya muatan atau perubahan genetik mikroba hama dan makhluk lain yang merugikan • Perubahan susunan kimia dapat menyebabkan karsinogenik • Menstimulir kerusakan yang lebih parah Solusinya yaitu : - Penggunaan dosis yang tepat - Bila perlu dilakuakan pengawetan dengan cara lain - Pengaturan kondisi bahan pangan seperti : * Grading * Kemasan * Pengaturan Suhu * Fase zat
Bila terjadi perubahan kimia pada sel hidup dapat menghambat DNA yang menyebabkan pembelahan sel/proses kehidupan normal dalam sel terganggu (terjadi efek biologis) Efek penjelasan diatas menjdi dasar pengawetan sehingga : • Memperpanjang usia simpan • Meningkatkan higiene terhadap bahan pangan
JENIS KOMODITI BAHAN PANGAN YANG TELAH DISAJIKAN OLEH DEPKES UNTUK DIPROSES RADIASI NO
KOMODITAS
Tujuan Radiasi
Batas Dosis Maksimal (kGy)
1.
Rempah-rempah, daun-daunan, bumbu kering
Mencegah/menghambat pertumbuhan serangga mikroba
10
2
Umbi-umbian
Menghambat pertunasan
0,15
3
Udang beku dan paha kodok beku
Menghilangkan bakteri salmonella
7
4
Ikan kering
Memperpanjang masa simpan
5
5
Biji-bijian
Menghilangkan serangga dan bakteri patogen
5
KEUNGGULAN STERILISASI RADIASI GAMMA DENGAN TEKNIK LAINNYA Masalah
Sterilisasi dengan Uap
Sterilisasi dengan Sterilisasi dengan Etilen Oksida (ETO) Radiasi Gamma
Tidak ada rongga yang tertutup
Tidak ada rongga yang tertutup
Tidak ada batasan
Jenis Bahan
Semua bahan kecuali yang peka terhadap panas atau kelembaban
Semua bahan
Semua bahan
Bahan pembungkus
Bahan yang permeabl, segala harus tahan tegangan vakum
Bahan yang permeable, engelnya harus tahan tegangan vacum
Tidak ada batasan
Parameter yang harus
Vakum, tekanan, suhu, kelembapan relative, waktu
KonsentgrasiETO, vakum, tekanan, suhu kelembapan relative, waktu
Waktu
Baik
Baik
Sangat baik
Diperlukan
Disyaratkan
Dapat dihilangkan
Desain barang
Hasil proses Pemeriksaan mikrobiologi sesudah proses Periode garansi Perlakuan sesudah proses Energi Besar Faktor ekonomi
7-14 hari Pengeringan
Baik untuk volume kecil dan besar
7-14 hari Aerasi untuk menghilangkan residu Besar
Tidak ada batasan Tidak ada perlakuan
95% lebih hemat dari teknik uap Baik untuk volume kecil dan Volume besar besar
Gambar 3. dosis berbagai penerapan irradiasi
KELEBIHAN IRADIASI 1. Segi mutu yang dihasilkan tidak berbahaya bagi kesehatan konsumen, terutama dalam segi mutu yang mencakup : • Warna (rupa) • Struktur • Rasa • Aroma • Gizi 2. Bahan tetap dalam keadaan segar 3. Kenaikan suhu bahan yang disterilkan tidak melebihi 4°C sama seperti cold strelization 4. Dapat ditempatkan dalam wadah atau kaleng, aluminium karena tidak panas
KELEMAHAN IRRADIASI Aspek keselamatan dari bahan-bahan yang disinari, khususnya bahan pangan serta konsumennya perlu diatasi. Berdasarkan dosis irradiasi yang tergantung pada : • Jenis Mikroba • Derajat keasaman • Tingkat kerusakan dari mikroba
Bila dosis yang digunakn tidak sesuai akan menyebabkan perubahan warna, cita rasa, tekstur makanan, juga merusak vitamin A, B, C, dan E
Pengendalian Iradiasi Pengendalian iradiasi dilakukan dengan cara yang baik, yaitu : 1. Keselamatan manusia 2. Batas-batas penggunaannya yang diperbolehkan dan ketentuanketentuan umum dalam iradiasi : Radiasi yang merangsang pembentukan radioaktif tidak boleh dilakukan dalam pengawetan Energi sinar gamma (juga sinar X) harus di bawah 5 MeV Ketebalan bahan pangan untuk iradiasi sinar gamma lebih dari 30 cm Biaya relatif dan keamanannya terkendali
Keuntungan Iradiasi • Bahan pangan tidak berubah • Bahan pangan relatif segar warna,flavour,gizi • Kenaikan suhu 4°C disterilkan langsung disimpan di cold
storage
• Bahan yang disterilkan dalam wadah (kaleng, aluminium, plastik, dsb) • Tidak ada residu kimia yang diperhatikan adalah dosis iradiasi • Komponen/senyawa kimia rusak iradiasi tidak meningkat • Bahan pangan tidak bersifat karinogenik karena tidak diperlakukan sampai dengan 1 juta rad
Tabel Penerapan Dosis Dalam Penerapan Iradiasi Pangan
Tujuan
Dosis (kGy)
Produk
Dosis rendah (s/d 1 kGy) Pencegahan pertunasan Pembasmian serangga, parasit
0,05-0,15 0,15-0,50
Perlambatan proses fisiologis
0,50-1,00
Kentang, bawang putih, bombay, jahe Serealia, kacang-kacangan, buah segar dan kering, ikan, daging kering Buah dan sayur segar
Dosis sedang (1-10 kGy) Perpanjangan masa simpan Pembasmian m.o perusak dan patogen Perbaikan sifat teknologi pangan
1,00-3,00 1,00-7,00 2,00-7,00
Dosis tinggi (10-50 kGy) Pensterilan industri 10-50 Pensterilan bahan tambahan makanan tertentu dan komponennya
Ikan, arbei segar Hasil laut segar dan beku, daging unggas segar/beku Anggur (meningkatkan sari), sayuran kering (mengurangi waktu pemasakan) Daging, daging unggas, hasil laut, makanan siap saji, makanan steril
DOSIS RADIASI • Dosis Pasteurisasi = 100.000 – 1000.000 rad • Membunuh hampir semua m.o tetapi belum steril memungkinkan bahan pangan disimpan pada suhu dingin • Dosis Sterilisasi = 2,5 - 5,5 Mrad Bahan pangan dpt disimpan pd suhu kamar jika dikemas sempurna menyebabkan perubahan flavour dan gizi. • s/d 10 kGy tdk terjadi pengurangan kandungan zat gizi • s/d 5,6 Mrad Masih aman untuk kesehatan
Aspek Mikrobiologi • Masalah mikrobiologi yang timbul : sifat resistensi atau efek mutagenik dan peningkatan patogenitas mikroba • Daya tahan berbagai jenis mikroorganisme terhadap radiasi secara berurutan : spora bakteri > khamir > kapang > bakteri gram positif > bakteri gram negatif. Bakteri gram negatif merupakan yang paling peka terhadap radiasi.
PENGARUH IRADIASI TERHADAP MIKROBA 1. Perusak DNA sel hidup, bersifat letal pada organisme yang ditembusnya. i. Radiasi mematikan serangga • Ikan kering • Beras • Jagung • Terigu • Tembakau ii. Radiasi mematikan parasit dalam makanan Terjadi pada saat proses pengasapan, pengeringan, dan pembekuan yang tidak benar atau tidak sesuai sehingga tidak mematikan parasit yang ada dalam makanan. Solusinya yaitu pada saat dilakukan radiasi, pada penyinarannya harus sampai kedalam bahan pangan.
saat
proses
Pengaruh Langsung Merusak sel-sel jaringan (hewan dan tumbuhan) eq ⇨ berpigmen ⇨ perubahan warna Sinar γ ⇨ berbenturan dengan protein ⇨ perubahan tekstur Sinar γ ⇨ berbenturan dengan vitamin B1 ⇨ rusak
PENGARUH IRADIASI TERHADAP BAHAN PANGAN • SECARA LANGSUNG Dapat merusak sel-sel jaringan dan tenunan yang mengakibatkan Pigmen akibat sinar δ atau β yang tinggi mengakibatkan terjadi perubahan warna Protein akibat sinar δ atau β yang tinggi mengakibatkan terjadi perubahan tekstur Vitamin akibat sinar δ atau β yang tinggi mengakibatkan terjadi vitamin tersebut rusak
Pengaruh Tidak Langsung Benturan sinar γ dengan sel atau molekul tertentu akan ⇨ pasangan ion radikal bebas (Free Radicals) ⇨ sangat reaktif γ + H2O ⇨ radikal hidrogen (oH) dan radikal hidroksil (oOH) ⇨ reaktif ⇨ dapat bereaksi dengan oksigen, molekul-molekul organik, anorganik, dan ion larut dalam air
• • • •
oH + oH H 2 oOH + oOH H O 2 2 oH + O oH O 2 2 oH O + oH O H O 2 2 2 2
Keterangan : • H2O2 oksidator kuat racun untuk makhluk hidup • oOH oksidator yang kuat • oH reduktor yang kuat
• SECARA TIDAK LANGSUNG s e l-s e l
* * *
p a s a n g a n io n ra d ik a l b e b a s
m o le k u l-m o le k u l p e c a h m e n ja d i H (ra d ik a l h id ro g e n ) O H (ra d ik a l h id ro k s il)
a ir
ra d ik a l-ra d ik a l H dan OH
d a p a t b e re a k s i
c o n to h : *H + *H *O H + *O H *H + *O 2 *H O2 + *H O2
-
s a tu s a m a la in O2 m o l o rg a n ik io n -io n te rla ru t d a la m a ir
H 2 O 2 m e ru p a k a n o k s id a to r H2 y a n g k u a t d a n m e ru p a k a n ra c u n H2O2 b a g i m a k h lu k h id u p *H O2 * H d a n * O H m e ru p a k a n H2O2 + O2 o k s id a to r d a n re d u k to r yang kuat p e n c e g a h a n n y a y a itu ju m la h ra d ik a l b e b a s d ite k a n s e m in im a l m u n g k in
DENGAN CARA * Pembekuan bahan * Menabah zat radikal bebas * Dosis radiasi yang tepat
Kesimpulan Dosis untuk iradiasi bahan pangan dibagi 3 kelompok, yaitu : 1. Dosis rendah (sampai 1 kGy) membunuh serangga bahan pangan memperlambat kematangan 2. Dosis sedang (1-10 kGy) kandungan m.o menurun memperpanjang daya simpan membunuh bakteri pathogen (non spora) 3. Dosis tinggi (10-50 kGy) membunuh semua m.o, virus, dan spora
Dosis iradiasi dalam penggunaannya mempunyai batas pemakaiannya seperti pengawetan konvensional diperketat mempengaruhi komponen kimia nabati relatif tidak ada Beberapa penelitian terhadap food irradiation tidak mengandung senyawa toksik dianggap wholesome Irradiated food >< yang tidak “penyinaran” diatas etiket harus disebutkan konsumen dapat memilih secara bebas
