164 BAB XI. IRADIASI PANGAN Pada prinsipnya iradiasi bertujuan sama dengan cara pengolahan yang lain, yatu mengurangi kehilangan akibat kerusakan dan pembusukan, serta membasmi mikroba dan organism lain yang menimbulkan penyakit terbawa-makanan. Tetapi, teknik dan peralatan yang digunakan untuk iradiasi pangan, persyaratan kesehatan dan keselamatan yang harus diperhatikan, serta beragam masalah yang unik pada cara pengolahan ini, menjadikan iradiasi memiliki kategori sendiri. Radiasi berdasarkan elektromagnetik dapat dikelompokkan menjadi 2 yaitu : radiasi panas dan radiasi pengion . Radiasai panas diperoleh dari sinar yang memiliki panjang gelombang yang panjang/memiliki frekuensi rendah 10 12 – 10 14 Hz, misalnya ultra merah.Spektrum gelombang elektromagnetik dapat dilihat pada Lampiran 11. Radiasi pengion dapat diperoleh dari sinar yang memiliki panjang gelombang yang pendek/memiliki frekuensi tinggi > 10 16 Hz, misalnya UV. Radiasi pengion memiliki energi quantum dan memiliki kemampuan untuk eksitasi/kerusakan pada senyawa–senyawa organik. Sinar UV biasanya dipergunakan untuk mensterilkan mikroorganisme yang ada dipermukaan bahan. Misalnya, pada air jernih dapat menembus pada kedalaman tertentu. Besarnya daya tembus sinar α, β, dan γ dapat dilihat pada Gambar 11.1. Gambar 11.1. Daya tembus sinar α, β, dan γ Klasifikasi invisible long Panjang Gelombang (A 0 ) - Radio > 1 000 000 - infra merah 8000 – 3 jt Visible γ He λ foton β (e) Lembaran Lembaran Balok kertas alumunium timah hitam
17
Embed
BAB XI. IRADIASI PANGAN - ebook.repo.mercubuana …ebook.repo.mercubuana-yogya.ac.id/Kuliah/materi_20151_doc/Bab XI... · hanya memproduksi energi nuklir, tetapi juga produk pembelahan,
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
164
BAB XI. IRADIASI PANGAN
Pada prinsipnya iradiasi bertujuan sama dengan cara pengolahan yang lain,
yatu mengurangi kehilangan akibat kerusakan dan pembusukan, serta membasmi
mikroba dan organism lain yang menimbulkan penyakit terbawa-makanan. Tetapi,
teknik dan peralatan yang digunakan untuk iradiasi pangan, persyaratan kesehatan
dan keselamatan yang harus diperhatikan, serta beragam masalah yang unik pada cara
pengolahan ini, menjadikan iradiasi memiliki kategori sendiri.
Radiasi berdasarkan elektromagnetik dapat dikelompokkan menjadi 2 yaitu :
radiasi panas dan radiasi pengion. Radiasai panas diperoleh dari sinar yang memiliki
panjang gelombang yang panjang/memiliki frekuensi rendah 1012
– 1014
Hz,
misalnya ultra merah.Spektrum gelombang elektromagnetik dapat dilihat pada
Lampiran 11. Radiasi pengion dapat diperoleh dari sinar yang memiliki panjang
gelombang yang pendek/memiliki frekuensi tinggi > 1016
Hz, misalnya UV. Radiasi
pengion memiliki energi quantum dan memiliki kemampuan untuk eksitasi/kerusakan
pada senyawa–senyawa organik. Sinar UV biasanya dipergunakan untuk
mensterilkan mikroorganisme yang ada dipermukaan bahan. Misalnya, pada air jernih
dapat menembus pada kedalaman tertentu. Besarnya daya tembus sinar α, β, dan γ
dapat dilihat pada Gambar 11.1.
Gambar 11.1. Daya tembus sinar α, β, dan γ
Klasifikasi invisible long Panjang Gelombang (A0)
- Radio > 1 000 000
- infra merah 8000 – 3 jt
Visible
γ He
λ foton
β (e)
Lembaran Lembaran Balok
kertas alumunium timah hitam
165
- merah, jingga, kuning 4000 - 8000
hijau, biru, violet
invisible short
- UV 136-4000
Sinar X 1000-1500
α β γ < 1000
λ Warna K Cal/mol
700
650
600
500
400
Red
Orange
Yellow
Blue
violet
40,86
43,41
47,67
57,20
71,30
E = h.f
f =
c
Satuan-satuan yang digunakan dalam radiasi
1. Rontgen : unit/satuan ukuran yang digunakan untuk menyatakan dosis sinar x
dan γ (Jay, 1970). 1 Rontgen = besarnya radiasi yang diterima dalam 1 jam
dari sumber radium pada jarak 1 yard (1 yard = 100 cm).
2. Curie : merupakan kuantitas subtansi radioaktif dimana 3,7 x 1010
desinteregesi radioaktif terjadi per detik 1 g radium murni = 1 curie radium
3. Rad : satuan unit yang ekivalen dengan absorbsi sebesar 100 erg/g bahan.
1 rad = 10-3
k.rad = 10 -6
M rad
4. Gray (Gy) : energi yang dihasilkan dari radiasi pengion yang diserap bahan
persatuan massa. 1 Gy = 1 joule / kg massa, 1 rad = 0,01 Gy, iradiasi pangan
tidak boleh memiliki lebih 10.000 gray (10 K.Gy).
Joule → eV ~ K Cal/mol
166
A. Radiasi pengion
Banyak cara tradisional pengolahan pangan mneggunakan energi dalam
bentuk berlainan- misalnya panas yang digunakan pada pengalengan dan
pengeringaan dengan matahari. Iradiasi pangan menggunakan energi elektromagnetik
tertentu, yaitu energi dari radiasi pengion. Sinar X, salah satu bentuk sinar pengion,
ditemukan pada tahun 1895. Radioaktivitas dan radiasi pengion yang berkaitan
dengannya, yaitu sinar alfa, beta dan gamma, ditemukan pada tahun berikutnya.
Istilah „radiasi pengion‟ digunakan ketiga sinar ini, yang kalau menghantam benda
apapun akan menyebabkan terjadinya partikel bermuatan listrik yang disebut ion.
Sejumlah percobaan awal menunjukkan bahwa radiasi pengion dapat
membunuh bakteri. Upaya kemudian dilakukan untuk menggunakan energi yang
baru ditemukan ini untuk membasmi bakteri penyebab kerusakan pangan. Walaupun
secara ilmiah memberikan harapan dan menarik , upaya itu tidak dimanfaatkan oleh
industri pangan. Pada akhir abad lalu dan bertahun-tahun kemudian, tidak ada cara
yang menguntungkan untuk memperoleh sumber radiasi dalam jumlah yang
diperlukan untuk pemanfaatannya dalam industri. Pembangkit sinar X pada masa itu
sangat tidak efisien dalam mengubah energi listrik menjadi sinar X. bahkan zat
radioaktif alami seperti radium jumlahnya terlalu langka untuk dapat digunakan
memproduksi sinar gamma, atau bentuk radiasi lain, dalam jumlah yang mencukupi
untuk pengolahan pangan.
Pada awal tahun 1940-an, kemajuan dalam dua bidang membuka jalan untuk
memproduksi sumber radiasi pengion secara ekonomis untuk digunakan dalam
industri pangan. Sejumlah mesin, terutama mempercepat electron, dirancang dan
dikembangkan untuk dapat membangkitkan radiasi pengion dalam jumlah tak terbatas
dengan harga yang memadai. Penemuan lain ialah pembelahan atom yang tidak
hanya memproduksi energi nuklir, tetapi juga produk pembelahan, seperti caesium -
137, yang merupakan sumber radiasi pengion. Penemuan bahwa beberapa unsur
tertentu dapat dijadikan radioaktif. Menyebabkan diproduksinya sumber sinar gamma
seperti kobalt-60. Berbagai kemajuan ini membangkitkan kembali minat terhadap
167
iradiasi pangan. Penelaahan yang menggunakan sumber energi baru ini makin
menunjukkan bahwa radiasi memiliki potensi besar untuk mencegah timbulnya
penyakit terbawa makanan dan kehilangan pangan.
B. Sumber radiasi pengion
Seperti disebutkan terdahulu, persyaratan penting untuk penggunaan iradiasi
pangan secara industry ialah tersedianya sumber radiasi pangan yang ekonomis.
Dewasa ini terdapat dua jenis sumber radiasi yang dapat memenuhi persyaratan ini :
mesin dan bahan buatan. Meskipun kedua jenis sumber itu berbeda cara kerjanya,
keduanya menghasilkan efek yang sama pada pangan, mikroorganisme, dan serangga.
Mesin yang disebut pemercepat electron menghasilkan radiasi electron, yaitu sejenis
radiasi pengion. Electron adalah partikel subatom yang memiliki massa sangat kecil
dan bermuatan negatif. Pancaran electron yang dipercepat dapat digunakan untuk
mengiradiasi pangan dengan biaya rendah. Namun, keuntungan dari segi biaya ini
menjadi tidak berarti karena pancaran elektron hanya dapat menembus pangan
sampai kedalam 8 cm-tidak cukup dalam untuk memenuhi semua tujuan iradiasi
pangan. Karena itu, electron yang dipercepat terutama bermanfaat untuk mengiradiasi
bijirin atau pakan yang dapat diproses pada lapisan tipis. Iradiasi dengan
menggunakan pancaran electron seperti ini bermanfaat karena sangat cepat dan mesin
mudah dihidupkan dan dihentikan sekehendak hati.
Mesin sumber radiasi pengion yang lain ialah pembangkit sinar-X. Sinar-X
ialah energi dalam bentuk gelombang seperti cahaya. Berbeda dengan electron yang
dpercepat, sinar-X memiliki daya yang lebih besar untuk menembus bahan. Tetapi ,
seperti telah ditemukan oleh para peneliti sejak awal, mengubah energi listrik menjadi
sinar-X adalah proses yang sangat tidak efisien dan karena itu, mahal. Mesin sinar-X
yang tersedia untuk pengolahan pangan umumnya merupakan modifikasi mesin yang
digunakan untuk keperluan kedokteran dan radiografi industry dan kurang cocok
untuk menghasilkan energi yang diperlukan pada pengolahan pangan.
168
Perkembangan mutakhir menunjukkan bahwa masalah biaya dan daya yang
dihasilkan tersebut dapat dipecahkan oleh pembangkit sinar-X tipe baru.
Radionuklida buatan merupakan sumber radiasi pengion lain yang utama;
radionuklida adalah bahan radioaktif yang sewaktu meluruh mengeluarkan sinar
gamma yang dapat digunakan untuk pengolahan makanan. Sejenis radionuklida yang
dapat disediakan dengan mudah dalam jumlah banyak ialah kobalt-60, yang dibuat
dari kobalt-59 alami yang dikenai netron dalam reactor nuklir. Radionuklida lain,
caesium-137, yang merupakan hasil samping reaktor nuklir, tersedia dalam jumlah
terbatas dan kini kurang banyak digunakan. Sinar gamma dari kedua radionuklida ini
dapat menembus cukup dalam sehingga memenuhi hampir semua kebutuhan iradiasi
pangan. Harga radionuklida buatan menmadai bagi industry iradiasi pangan
mengingat banyaknya kegunaan dan daya tembus sinar gamma.
C. Dosis radiasi
Dosis radiasi, yaitu jumlah energi radiasi yang diserap ke dalam pangan,
adalah factor kritis pada iradiasi pangan. Seringkali, untuk tiap jenis pangan
diperlukan dosis khusus untuk memperoleh hasil yang diinginkan. Kalau jumlah
radiasi yang digunakan kurang dari dosis yang diperlukan, efek yang diinginkan tidak
akan tercapai. Sebaliknya, jika dosis berlebihan, pangan mungkin akan rusak
sehingga tidak dapat diterima konsumen.
Jumlah energi yang diserap dinyatakan dalam Gray (Gy), yaitu energi yang
dihasilkan radiasi pengion yang diserap bahan per satuan massa. Satu Gy setara
dengan satu joule per kg. (Satuan radiasi yang lama, rad, setara dengan 0,01 GY).
Sekarang, dosis radiasi yang dianjurkan oleh Komisi Codex Alimentarius FAO/WHO
untuk digunakan pada iradiasi pangan tidak melebihi 10.000 gray, biasanya ditulis 10
K. Gy. Jumlah energi ini sebenarnya sangat kecil, setara dengan jumlah panas yang
diperlukan untuk meningkatkan suhu air 2,4oC. Dengan jumlah energi yang kecil ini,
tidak mengherankan jika pangan hanya mengalami perubahan kecil akibat proses
169
radiasi. Dengan kata lain, pangan yang mengalami radiasi demikian, aman
dikonsumsi manusia.
Kisaran dosis iradiasi untuk berbagai aplikasi disampaikan sebagai berikut.
1. Inaktivasi enzim 3 – 100 M rad
2. Inaktivasi virus 1 – 20 M rad
3. Rodapertisasi bahan makanan 2 – 6 M rad
4. Radurisasi & radisiasi 0,1 – 1 M rad
5. Kontrol hama 20.000 – 100.000 rad
6. Penghamabatan tunas 4.000 – 40.000 rad
7. Dosis letal manusia & hewan tertentu 500 – 1.000 rad
Cara estimasi dosis radiasi, analog 1 dengan proses thermal, yaitu
D = Dm (log No – log N)
D : dosis yang diinginkan
Dm : dosis iradiasi diperlukan untuk menurunkan populasi sel sebanyak 90%.
No : ∑ sel atau spora mula-mula
N : ∑ sel atau spora setelah radiasi
Misal diketahui Dm C.botulinum : 400.000 rad, jumlah sel awal 1 jt / unit wadah.
Jumlah wadah 1 jt, Diinginkan tinggal 5 sel saja setelah proses iradiasi. Berapa
dosis rad yang diperlukan
Jawab :
D : 400.000 (log (106-106)-log1)
: 40.000 (12-0)
: 480.000 rad
D. Aplikasi Iradiasi
Pemanfaatan praktis iradiasi pangan banyak berkaitan dengan pengawetan.
Radiasi menonaktifkan organism perusak pangan, termasuk bakteri, kapang, dan
khamis. Selain itu, juga efektif untuk memperpanjang masa simpan sayuran dan buah
segar karena membatasi perubahan hayati lazim yang berkaitan dengan pematangan,
170
peranuman, pertunasan dan penuaan. Misalnya, radiasi memperlambat pematangan
pisang hijau, menghambat pertunasan kendatng dan batang dan mencegah andewi
dan kentang menjadi hijau. Radiasi juga membunuh organism penyebab penyakit,
termasuk cacing parasit dan hama serangga yang merusak pangan yang disimpan.
Seperti cara pengolahan pangan yang lain, radiasi menghasilkan perubahan kimia
yang menguntungkan dalam pangan. Misalnya, radiasi melunakkan kacang-kacangan
(biji kacang kering), sehingga waktu memasakkan lebih singkat. Juga meningkatkan
jumlah sari buah anggur dan mempercepat pengeringan buah plum.
Penelitian yang dilakukan sejak tahun 1940-an selain menunjukkan manfaat
iradiasi pangan, juga mengenali keterbatasan dan masalahnya. Misalnya, karena
radiasi cenderung melunakkan pangan, terutama buah, maka dosis radiasi yang dapat
digunakan terbatas. Selain itu, dalam beberapa jenis pangan yang diiradiasi timbul
rasa dan aroma yang tidak diinginkan. Pada daging, masalah ini dapat dihindarkan
bila iradiasi dilakukan pada daging beku. Namun, sampai sekarang belum ditemukan
cara yang memuaskan untuk mencegah timbulnya kelainan aroma dan rasa pada hasil
olah susu.
Pada pangan lain, masalah pada aroma dan rasa dapat dicegah dengan
menggunakan dosis radiasi yang lebih kecil. Dosis radiasi yang kecil yang diperlukan
untuk membunuh Trichinella spiralis dalam daging babi misalnya, tidak mengubah
aroma dan rasa. . Persyaratan Dosis Dalam Berbagai Penerapan Iradiasi Pangan
dapat dilihat pada Tabel 11.1.
171
Tabel 11. 1. Persyaratan Dosis Dalam Berbagai Penerapan Iradiasi Pangan
Tujuan Dosis
(kGy)a
Produk
Dosis rendah (sampai 1 KGy)
Pencegahan pertunasan
0.05 – 0,15
Kentang, bawang putih, bawang Bombay,
jahe, dll.
Pembasmi serangan dan
disinfeksi parasit
0.15-0,50
Serealia dan kacang-kacangan, buah segar
dan kering, ikan dan daging kering,
daging babi segar, dll
Pelambatan proses fisiologi
(misalnya pematangan)
0.50 – 1.0 Buah dan sayuran segar
Dosis menengah (1-10 KGy)
Perpanjangan masa simpan
1.0-3.0
Ikan, arbei segar, dll
Pembasmian mikroorganisme
perusak dan yang patogen
1.0-7.0 Hasil laut segar dan beku, daging dan
daging unggas segar atau beku, dll
Perbaikan sifat teknologi
pangan
2.0-7.0 Anggur (meningkatkan hasil sari),
sayuran kering (mengurangi waktu
pemasakan), dll
Dosis tinggi (10-50 KGy)b
Pensterilisasi-industri
(kombinasi dengan panas
sedang)
30-50
Daging, daging unggas, hasil laut,
makanan siap hiding, makanan disterilkan
(di rumah sakit)
Pensterilan bahan tambahan
makanan tertentu dan
komponennya
10-50
Rempah-rempah, sediaan enzim, gom
alami, dll
a) Gy: gray – unit yang menunjukkan dosis terserap. Definisinya lihat hal. 11;
b) Hanya digunakan untuk tujuan khusus. Komisi Codex Alimentarius Gabungan
FAO/WHO belum menyetujui penggunaan dosis tinggi.
172
E. Proses iradiasi
Selama proses iradiasi, pangan terkena energi sedemikian rupa sehingga
memungkinkan terserapnya dosis khusus yang tepat. Agar hal ini terjadi, perlu
diketahui keluaran energi sumber per satuan waktu dan jarak antara sumber energi
dan bahan sasaran. Selain itu, bahan harus dikenai energi untuk waktu tertentu. Dosis
radiasi yang biasa digunakan dalam pengolahan pangan berkisar antara 50Gy dan 10
kGy, tergantung pada jenis pangan dan tingkat sterilitas yang diinginkan.
Sarana iradiasi pangan berbeda rancangan dan pengaturan fisiknya,
disesuaikan dengan maksud penggunannya. Ada dua tipe : jirangan dan sinambung.
Pada sarana jirangan, sejumlah bahan diiradiasi pada waktu tertentu. Wadah (sel)
tempat bahan yang diiradiasi dikosongkan dan kemudian diisi lagi dengan bahan
yang akan diiradiasi. Pada sarana sinambung, pangan dilewatkan ke dalam sel pada
laju yang diatur dan sudah diperhitungkan untuk memastikan bahwa seluruh bahan
mendapat dosis yang tepat.
Rancangan dan cara kerja sarana untuk iradiasi sarana jirangan lebih
sederhana dibandingkan dengan sarana sinambung, dan lebih mudah diubah-ubah.
Sarana inipun dapat digunakan untuk dosis yang berbeda-beda dan mudah diterapkan
pada percobaan. Sebaliknya, sarana sinambung lebih sesuai untuk memperlakukan
sejumlah besar pangan sejenis pada satu dosis tertentu. Proses sinambung lebih
disukai industry pangan antara lain karena lebih ekonomis.
Sumber radiasi berupa mesin maupun radionuklida harus ditempatkan di
dalam suatu tempat atau sel yang terlindung dan dirancang khusus untuk mencegah
radiasi terhadap pekerja. Sumber radiasi yang berup[a mesin lebih mudah dijalankan
karena dapat dimatikan apabila pekerja harus masuk ke dalam sel untuk menaruh
produk atau ketika merawat mesin. Bila sumber radiasi berupa radionuklida, radiasi
terjadi secara sinambung dan tidak dapat dimatikan. Karena itu perlu ada tempat
173
terlindung untuk menyimpan sumber radiasi bila pekerja harus masuk ke dalam sel.
Tempat ini biasanya berupa kolam air yang cukup dalam yang berlaku sebagai
pelindung terhadap sinar gamma bila sumber radiasi ditenggelamkan ke dalamnya.
Pada sumber mesin maupun radionuklida, di luar sel terdapat alat pengendali
yang mengatur dan memantau jalannya iradiasi – alat itu mengendalikan gerakan
sumber radiasi dari tempat penyimpanan ke posisi penggunaan dan sebaliknya (atau
untuk mematikan mesin sumber radiasi). Alat itu pun mengendalikan kerja system
pengangkutan pangan yang membawa bahan pangan masuk dan keluar dari sel pada
sarana sinambung atau menjadwalkan pada sarana jirangan.
Jalan yang dilalui pangan dalam proses iradiasi yang sinambung biasanya
tetap. Jalan itu mungkin sederhana dan terdiri dari satu lintasan, atau berupa pola
yang memungkinkan pangan terkena radiasi lebih dari satu arah. Cara kedua yang
lebih canggih ini digunakan untuk mencapai dosis radiasi yang lebih merata dan
penggunaan sumber yang lebih efisien. Karena keluaran energi dari radionuklida
tidak dapat diubah dan jarak antara sumber radiasi dan pangan sudah ditentukan, satu-
satunya yang dapat diatur ialah waktu radiasi, yaitu dengan mengubah kecepatan
jalannya pangan, bila kecepatan ditambah, dan sebaliknya.
Sarana iradiasi pangan umumnya dijalankan pada lokasi tetap. Namun, pada
keadaan tertentu, irradiator yangd apat dipindah-pindahkan atau yang randah
mungkin lebih bermanfaat. Misalnya, untuk pangan musiman yang mungkin hanya
tersedia di suatu wilayah untuk masa terbatas. Dalam hal demikian, mungkin akan
lebih menguntungkan bila iradiatorlahyang dipindahkan mendekati pangan daripada
sebalimnya. Selain itu, irradiator randah dapat merupakan cara untuk meningkatkan
keefektifan iadiasi. Iradiasi pangan laut misalnya, harus dilakukan segera setelah
penangkapan. Sekiranya ada hal-hal yang menyebabkan jarak waktu lama antara
pengambilan pangan dan iradiasi, irradiator randah yang dapat digunakan di tempat
pengambilan merupakan jawaban terbaik untuk melaksanakan iradiasi.
F. Biaya
174
Biaya iradiasi pangan diperkirakan antara US$ 0,02 dan US$ 0,40 per kg.
Kisaran yang besar ini disebabkan oleh berbagai faktor yang berkaitan dengan
pelaksanaan iradiasi (yang dapat sangat berbeda-beda, sesuai dengan tujuan
perlakuan), jumlah dan jenis produk yang diiradiasi, tipe dan efisiensi sumber radiasi
(apakah dapat digunakan untuk satu atau berbagai jenis produk), biaya pengangkutan
pangan ke tempat irradiator, kemasan khusus untuk pangan, dan biaya pengolahan
tambahan seperti pembekuan atau pemanasan. Pembangunan sarana iradiasi yang
cukup besar agar dapat menguntungkan, ditaksir membutuhkan biaya beberapa juta
dolar Amerika Serikat.
Kurangnya pengalaman dalam iradiasi pangan saat ini menyulitkan
dilakukannya penilaian untuk membandingkan biaya proses iradiasi dengan teknologi
pengolahan lain. Namun, berdasarkan pengetahuan yang diperoleh dari penelitian dan
pengembangan maupun pengalaman praktis, manfaat iradiasi pangan akan
menjadikan proses ini sangat menguntungkan dari segi biaya.
G. Faktor-Faktor yang Memperngaruhi Ketahanan Mikrobia terhadap
Iradiasi.
Beberapa faktor berikut memainkan peran penting ketika radiasi