TUGAS PENGANTAR FISIKA INTIAplikasi Teknik Nuklir dalam Pengawetan Bahan Makanan

Oleh :Miranda Savitri140310120020

JURUSAN FISIKAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS PADJADJARAN2015

I. PENDAHULUANPangan merupakan kebutuhan dasar manusia yang harus selalu tersedia dalam jumlah yang cukup, mutu yang memadai, dan harga terjangkau untuk dapat menjamin kelangsungan hidup. Bahan pangan umumnya mudah rusak baik disebabkan oleh pengaruh cuaca, serangan serangga maupun mikroba terutama yang dapat memproduksi toksin mematikan. Oleh karena itu, perlu dipikirkan teknologi tepat guna yang dapat mencegah kerusakan berlanjut.Teknologi pengawetan konvensional dengan cara pengeringan,penggaraman, pemanasan, pembekuan dan pengasapan serta fumigasi, sampai saat ini masih diterapkan untuk mempertahankan mutu sekaligus memperpanjang masa simpan bahan pangan. Penambahan bahan pengawet sintetis masih seringkali digunakan meskipun memberikan dampak negatif bagi kesehatan.

II. TINJAUAN PUSTAKAPengembangan teknik nuklir dalam bidang pangan sudah terbukti dapat menciptakan hal baru sebagai teknologi alternatif guna membantu memecahkan berbagai masalah sanitasi yang dihadapi. Beberapa contoh aplikasi teknik nuklir untuk tujuan tersebut dan telah dikembangkan antara lain untuk peningkatan daya awet, keamanan pangan, dan sterilisasi bahan pangan tertentu.Sebanyak 38 negara telah mengizinkan irradiasi makanan sebagai salah satu cara untuk mengawetkan makanan; contohnya adalah Amerika Serikat, Kanada, dan Cina. Irradiasi atau ionizing radiation mengambil bentuk sinar gama dari isotop atau, yang jarang dilakukan dalam skala komersial, dari sinar-X dan elektron. Irradiasi dapat menghancurkan mikoorganime atau inhibisi dari perubahan biokimia.Iradiasi pangan adalah suatu teknik pengawetan pangan dengan menggunakan radiasi ionisasi secara terkontrol untuk membunuh serangga, bakteri, parasit atau untuk mempertahankan kesegaran bahan pangan yang memiliki daya simpan yang lama dan mempertahankan sifat-sifat fisik dan kimia dari makanan. Menurut Maha (1985), iradiasi adalah suatu teknik yang digunakan untuk pemakaian energi radiasi secara sengaja dan terarah. Sedangkan menurut Winarno et al. (1980), iradiasi adalah teknik penggunaan energi untuk penyinaran bahan dengan menggunakan sumber iradiasi buatan. Cara pengawetan bahan makanan dapat disesuaikan dengan keadaan bahan makanan, komposisi bahan makanan, dan tujuan dari pengawetan.Iradiasi merupakan proses dingin (tidak melibatkan panas) sehingga hanya menyebabkan sedikit perubahan penampakan secara fisik dan tidak menyebabkan perubahan warna dan tekstur bahan pangan yang diiradiasi dengan metode penyinaran terhadap pangan baik dengan menggunakan zat radioaktif maupun akselator untuk mencegah terjadinya pembusukan dan kerusakan pangan serta membebaskan dari jasad renik patogen. Perubahan kimia yang mungkin terjadi adalah penyimpangan flavor dan pelunakan jaringan. Selama proses iradiasi, produk pangan menyerap radiasi. Radiasi akan memecah ikatan kimia pada DNA dari mikroba atau serangga kontaminan. Organisme kontaminan tidak mampu memperbaiki DNAnya yang rusak sehingga pertumbuhannya akan terhambat. Pada iradiasi pangan, dosis iradiasi tidak cukup besar untuk menyebabkan pangan menjadi radioaktif. Walaupun begitu, proses iradiasi sendiri masih menghasilkan kontroversi, baik di dalam maupun di luar negeri.

Iradiasi pangan merupakan proses yang aman dan telah disetujui oleh lebih kurang 50 negara didunia dan telah ditetapkan secara komersial selama puluhan tahun di USA, Jepang dan beberapa negara Eropa. Dalam meradiasi pangan, sumber radiasi yang boleh digunakan adalah : Sinar Gamma dari radionuklida 60Co atau 137Cs Sinar X yang dihasilkan dari mesin sumber yang dioperasikan dengan energi pada atau dibawah 5 Mev Elektron yang dihasilkan dari sumber yang dioperasikan dengan energi pada atau dibawah 10 Mev

Mekanisme IradiasiPengawetan dengan cara iradiasi makanan itu menggunakan radioaktif dari Ko-balt 60, unsur inti radioaktif ini tidak stabil. Inti Kobalt 60 meluruh dalam iradiator dan memancarkan partikel beta dan gamma. Setelah itu, Kobalt 60 berubah menjadi Nikel 60 yang jauh lebih stabil. Sinar gamma dan elektron dihilangkan dari bentuk lain radiasi dengan kemampuan ionisasinya (kemampuan memutuskan ikatan kimia saat diabsorbsi oleh material tertentu). Produk ionisasi dapat berupa electronically charged (ion) maupun netral (radikal bebas). Produk ini kemudian bereaksi dan menyebabkan perubahan pada material yang diirradiasi atau yang disebut dengan radiolisis. Reaksi inilah yang menyebabkan penghancuran mikroorganisme, serangga, dan parasit selama proses irradiasi makanan. Dalam makanan yang memiliki kandungan air tinggi, air terionisasi oleh radiasi. Elekton dikeluarkan dari molekul-molekul air dan memutuskan ikatan kimia. Produk-produk tersebut kemudian berkombinasi membentuk hidrogen, hidrogen peroksida, hidrogen radikal, hidroksil radikal, dan hidroperoksil radikal. Berikut reaksi kimianya :

Ion-ion reaktif yang diproduksi oleh makanan irradiasi menghancurkan mikro-organisme dalam sekejap, dengan mengubah stuktur membran sel dan mempengaruhi aktivitas metabolik enzim. Namun, efek yang lebih penting adalah pada molekul deoxyribonucleic acid (DNA) dan ribonucleic acid (RNA) dalam sel nukleus, yang dibutuhkan bagi pertumbuhan dan replikasi. Efek-efek rasiasi hanya dapat terlihat setelah jangka waktu tertentu, saat DNA double helix gagal dibongkar dan mikroorganisme tidak bisa direproduksi melalui pembelahan sel. Kecepatan destruksi sel individu bergantung pada kecepatan dimana ion diproduksi dan berinter-reaksi dengan DNA, dimana jumlah sel tereduksi bergantung pada dosis total radiasi yang diterima. Singkatnya, semakin kecil dan simpel suatu organisme, maka dosis radiasi untuk menghancurkan organisme tersebut semakin tinggi. Virus sangat resistan terhadap irradiasi dan sangat sedikit terpengaruh oleh dosis yang biasa digunakan pada proses komersial. Spesies berbentuk spora (seperti Clostridium botulinum dan Bacillus cereus) dan yang mampu membetulkan DNA yang rusak dalam sekejap (seperti Deinococcus radiodurans) lebih resisten daripada sel-sel vegetatif dan bakteria non-spora. Serangga dan parasit seperti cacing pita dan trichinella membutuhkan dosis yang lebih rendah.

Alat Iradiasi MakananAlat irradiasi terdiri dari sumber isotop berenergi tinggi untuk memproduksi sinar-gamma atau mesin sumber untuk memproduksi partikel elektron berenergi tinggi. Sumber isotop tidak bisa dimatikan, sehingga ditempatkan di dalam air di bawah area proses, untuk memungkinkan keluar masuk pekerja. Dalam operasi sumber dinaikkan, dan makanan kemasan dimasukkan pada konveyor otomatis dan dilewatkan melalui area radiasi pada jalur yang berbentuk lingkaran. Cara ini memaksimalkan proses radiasi dan memastikan perlakuan yang sama pada makanan. Sumber isotop membutuhkan materials-handling system yang lebih kompleks daripada yang dibutuhkan mesin sumber (machine sources).

Machine sources adalah akselerator elektron yang terdiri dari katoda yang dipanaskan untuk menyuplai elektron dan sebuah evacuated tube dimana elektron diakselerasi oleh medan elektrostatik voltase tinggi. Baik elektron yang digunakan langsung pada makanan atau target tertentu, material dibombardir untuk memproduksi sinar-X. Keuntungan utama dari penggunaan machine source adalah:

Dapat dimatikan, dan Partikel elektron dapat diarahkan di atas kemasan makanan untuk memastikan distribusi radiasi yang lebih rata. Penggunaan peralatan ini relatif mudah namun harga machine sources relatif mahal dan tidak efisien dalam memproduksi radiasi.

Pengawetan makanan memiliki berbagai keunggulan dan kemudahan dalam prosesnya. Namun demikian, pengawetan makanan dengan cara irradiasi juga memiliki kelemahan. Masalah utama dalam proses ini adalah:

proses dapat digunakan untuk mengeliminasi bakteri dalam jumlah besar sehingga dapat membuat makanan yang tidak layak makan menjadi layak jual, jika mikro-organisme pembusuk dimusnahkan tetapi bakteria patogen tidak, konsumen tidak bisa melihat indikasinya dari bentuk makanan, makanan akan berbahaya bagi kesehatan jika bakteri penghasil racun dimusnahkan setelah bakteri tersebut mengkontaminasi makanan, kemungkinan perkembangan resistensi mikroorganisme terhadap radiasi, hilangnya nilai nutrisi makanan, sampai sekarang, prosedur analitik dalam mendeteksi apakah makanan telah diirradiasi belum mencukupi, dan resistensi publik disebabkan oleh kekhawatiran akan pengaruh radioaktif atau alasan lain yang berhubungan dengan kekhawatiran terhadap industri nuklir.