1 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215
LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA RADIASI
“PENGAWETAN BAHAN MAKANAN DENGAN IRADIASI MENGGUNAKAN MBE”
ABSTRAK
Makanan adalah sesuatu yang sangat esensial bagi kelangsungan hidup manusia. Namun, umumnya
makanan yang tersedia di alam memiliki masa penyimpanan (shelf-life) yang sempit. Pengawetan bahan makanan merupakan cara yang dilakukan untuk memperpanjang waktu penyimpanan bahan makanan.
Salah satu cara pengawetan makanan yang efektif adalah iradiasi. Tujuannya adalah membunuh
mikroorganisme yang ada pada bahan makanan sehingga bahan makanan semakin lama membusuk. Telah
dilakukan percobaan iradiasi bahan makanan yang berupa cabe merah keriting dan bawang putih
menggunakan sumber radiasi mesin berkas elektron milik PTAPB-BATAN 350 keV/10mA dengan dosis
sebesar 27,1kGy. Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan antara bahan makanan yang tidak
diiradiasi, bahan makanan yang diiradiasi dan bahan makanan terbungkus yang diiradiasi. Untuk itu,
dilakukan uji kuantitatif dengan menghitung % penyusutan massa bahan makanan selama 13 hari.
Sedangkan uji kualitatifnya adalah pengukuran pH, pengamatan fisik dan struktur mikro menggunakan
mikroskop. Hasilnya, terjadi penurunan pH pada sampel bahan yang diiradiasi, dan bahan yang tidak
diiradiasi lebih cepat busuk daripada sampel bahan yang telah diiradiasi. Namun secara kuantitatif
perbedaannya kurang signifikan. Sehingga dapat disimpulkan bahwa MBE berenergi rendah milik PTAPB
kurang efektif untuk iradiasi bahan makanan cabe merah keriting dan bawang putih.
TATA KERJA
Alat
Peralatan dan fasilitas yang digunakan dalam percobaan ini diantaranya adalah : Mesin Berkas Elektron
350 keV/10mA kecepatan konveyor 0,9 cm/detik. Spektrofotometer dengan perangkat lunak Genesys CTA Reader, berbagai piranti gelas, wadah cuplikan, pH meter, mikroskop, plastik transparan, dan neraca analitik.
Bahan
Bahan yang digunakan dalam percobaan ini antara lain : cabe merah keriting, bawang putih, film CTA
(Cellulose Triacetate), aquadest. Cara Kerja
1. Preparasi Sampel
Sampel (cabe dan bawang) dipilih yang ukurannya hampir sama, dibersihkan, kemudian dibagi menjadi
3 (sampel yang tidak diiradiasi sebagai standar, sampel yang diiradiasi tanpa plastik dan sampel yang
diiradiasi dengan dibungkus plastik).
2 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215
Cabe dan bawang disiapkan dalam wadah kaca dan diberi label. Sampel diiradiasi dengan dosis iradiasi
sebesar 27,1 kGy dan tegangan 300 kV, arus disesuaikan dosis yang diinginkan dan kecepatan konveyor
0,9 cm/detik. Waktu iradiasi cuplikan kira-kira 13 detik. Film CTA yang telah diiradiasi didiamkan
dalam suhu kamar selama 2 jam, kemudian diukur rapat optiknya menggunakan spektrofotometer pada
panjang gelombang 280 nm. Rapat optik CTA tersebut sebanding dengan dosis serap.
3. Analisis sampel bahan hasil iradiasi
Analisis kuantitatif dilakukan untuk mengetahui perubahan massa sampel akibat iradiasi. Analisis
kualitatif dilakukan dengan mengamati perubahan pH sebelum dan sesudah iradiasi. Selain itu dilakukan
pengamatan secara fisik selama 13 hari dan dilihat struktur mikro sampel menggunakan mikroskop.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada dasarnya pengawetan suatu bahan dengan radiasi adalah menggunakan sisi positif efek radiasi
terhadap sistem biologi. Bahan-bahan yang dapat diawetkan dengan radiasi salah satunya adalah bahan
makanan. Tujuan dilakukannya pengawetan terhadap bahan makanan ini adalah untuk menunda waktu
pembusukan sehingga makanan bisa lebih awet dan bersih dari bakteri mikroba. Selain itu juga berguna
untuk mempertahankan kualitas dan meningkatkan keamanan, mutu, dan daya simpan bahan pangan.
Aplikasi teknologi iradiasi guna mempertahankan kualitas dan meningkatkan keamanan bahan
pangan tanpa menurunkan nilai gizi dan cita rasa sehingga dapat dikonsumsi masyarakat. Meski diiradiasi,
bahan-bahan pangan itu tidak kehilangan sifat-sifat asalnya. Kandungan vitamin, warna, bentuk, serta rasa
bahan pangan itu akan tetap sama. Iradiasi hanya mematikan zat-zat berbahaya yang menyebabkan
pembusukan. Selain itu, sifat asal bahan pangan tidak berubah karena dosis iradiasi yang diberikan
memiliki kadar yang sesuai. Jenis radiasi yang digunakan untuk pengawetan makanan bersifat gelombang
elektromagnetik, sehingga tidak menyebabkan makanan tersebut menjadi tercemar radioaktif.
Mekanisme Pengawetan Bahan Makanan Menggunakan MBE
Apabila suatu zat dilalui radiasi pengion, energi yang melewatinya akan diserap dan menghasilkan
pasangan ion. Energi yang diserap oleh tumbukan radiasi dengan partikel bahan pangan akan menyebabkan
eksitasi dan ionisasi beribu-ribu atom dalam lintasannya yang akan terjadi dalam waktu kurang dari 0,001
detik. Karena waktu yang sangat singkat tersebut, maka tidak terjadi kenaikan suhu dan tidak menimbulkan
residu. Produk ionisasi dapat berupa electronically charged (ion) maupun netral (radikal bebas). Produk ini kemudian bereaksi dan menyebabkan perubahan pada material yang diiradiasi atau yang disebut dengan
radiolisis. Reaksi inilah yang menyebabkan penghancuran mikroorganisme, serangga, dan parasit selama
proses iradiasi makanan.
Dalam makanan yang memiliki kandungan air tinggi, air terionisasi oleh radiasi. Elekton
3 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215
berekombinasi membentuk hidrogen, hidrogen peroksida, hidrogen radikal, hidroksil radikal, dan
hidroperoksil radikal.
Gambar 1. Skema Penguraian Air oleh Radiasi
Ion-ion reaktif yang diproduksi oleh makanan iradiasi menghancurkan mikroorganisme 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. Dimana efek ini bisa terlihat dalam
jangka waktu yang lama. Efek-efek radiasi 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.
Analisis Kuantitatif dan Kualitatif
Analisis secara kuantitatif dilakukan dengan pengamatan perubahan berat sampel cabe dan bawang
putih selama 13 hari. Penimbangan dilakukan selang waktu 3-5 hari. Berdasarkan data pengamatan
(terlampir), setiap harinya terjadi penurunan massa sampel, walaupun masih terjadi penyimpangan pada
sampel bawang. Ada beberapa bawang yang massanya justru bertambah. Pada akhir pengamatan, dihitung
besarnya prosentase penyusutan berat sampel dengan rumus sebagai berikut :
massa cabe awal− massa cabe akhir
massa cabe awal x 100%
Berdasarkan perhitungan, hasil yang sesuai dengan teori hanya cabe berplastik 3. Hasilnya adalah %
penyusutan massa yang lebih kecil daripada cabe yang tidak diiradisi. Sedangkan sampel yang lain justru
sebaliknya, ini disebabkan karena sampel diletakkan di lingkungan terbuka sehingga terjadi kontaminasi
dengan partikel-partikel pengotor di udara yang menyebabkan berat sampel tidak berkurang banyak bahkan
bertambah. Selain itu, terjadi karena energi MBE yang tergolong rendah, hanya bisa menembus beberapa
mm permukaan sampel sehingga tidak bekerja maksimal dalam membunuh mikroorganisme yang ada pada
4 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215
Analisis kualitatif dilakukan dengan mengukur pH sebelum dan sesudah iradiasi. Ternyata terjadi
penurunan pH setelah bahan makanan tersebut diiradiasi. Untuk cabe yang tidak dilapisi plastik pHnya
turun dari 5,9 menjadi 5,5 namun bawang pHnya tidak berubah, yaitu 6,3. Untuk cabe yang dilapisi plastik
pHnya turun dari 5,9 menjadi 5,8 dan pH bawang turun menjadi 6,2. Adanya perbedaan pH ini dapat
disebabkan karena pengaruh lapisan plastik yang ketebalannya tidak merata dan penempatan bawang yang
berada di pinggir jendela pemayar MBE sehingga dosis yang diterima berbeda antara bahan yang satu
dengan yang lain. Penurunan pH disebabkan karena terjadi pemutusan beberapa ikatan-ikatan kimia yang
ada dalam sampel akibat iradiasi sehingga menyebabkan perubahan senyawa menjadi lebih sederhana.
Selain itu dilakukan pula uji fisik sampel selama 13 hari. Ternyata cabe yang terlihat paling mudah
membusuk adalah cabe yang tidak diiradiasi, kemudian cabe yang dilapisi plastik ketika diiradiasi dan
yang paling lama busuk adalah cabe yang diiradiasi tanpa dilapisi plastik. Artinya, terjadi mekanisme
seperti yang disebutkan di atas mengenai cabe. Cabe yang dilapisi plastik lebih cepat membusuk daripada
yang tidak dilapisi plastik karena energi yang menembus cabe lebih sedikit akibat adanya penghalang yang
berupa plastik. Namun pengamatan pada bawang sukar dilakukan karena masa penyimpanan (shelf-life)
bawang jauh lebih lama daripada cabe. Untuk itu, cabe lebih layak diawetkan daripada bawang putih.
Dari hasil penimbangan yang telah dilakukan sebanyak 7 kali, dapat diketahui bahwa bahan
makanan yang diiradiasi baik cabe maupun bawang putih mengalami penyusutan berat. Namun penyusutan
yang terjadi berbeda-beda antara bahan yang satu dengan yang lainnya. Hal ini dikarenakan peletakan
sampel yang dilakukan secara horizontal sehingga antara bahan yang satu dengan lainnya menerima dosis
yang tidak seragam. Selain itu juga dapat diketahui bahwa pada bawang justru ada yang mengalami
penambahan berat. Ini dapat disebabkan karena penyimpanan bahan yang dilakukan di lingkungan terbuka,
sehingga bahan berinteraksi dengan udara dan membentuk spora. Spora tersebutlah yang menambah berat
bahan. Sedangkan dari hasil uji mikroskop dapat dilihat bahwa baik cabe maupun bawang yang telah
diiradiasi memiliki perbedaan struktur mikro apabila dibandingkan dengan cabe dan bawang sebelum
diiradiasi. Pada bawang dapat dilihat bahwa sebelum diiradiasi struktur mikronya tidak terdapat bulatan.
Namun setelah diiradiasi struktur mikronya berupa nodul atau berupa bulatan-bulatan. Sedangkan pada cabe perbedaan struktur mikronya kurang terlihat secara jelas.
Berdasarkan analisis-analisis di atas, dapat diketahui bahwa terjadi proses pembunuhan
mikroorganisme oleh berkas elektron, namun hasil kerjanya tidak optimal sehingga perbedaan antara bahan
diiradiasi dan bahan tidak diiradiasi kurang signifikan, terlebih pada sampel bawang. MBE milik
PTAPB-BATAN kurang efektif untuk iradiasi bahan makanan cabe merah keriting dan bawang karena energinya
masih tergolong dalam kategori energi rendah (100-500keV). Namun dalam pelaksanaannya juga harus
diperhatikan dosis yang digunakan dalam pengawetan makanan, karena apabila dosis radiasinya
berlebihan, makanan yang diiradiasi akan mengandung radikal bebas, sehingga dapat menyebabkan
5 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215 Keunggulan dan Kelemahan Iradiasi Bahan Makanan
Keunggulan :
tidak ada atau sedikit sekali proses pemanasan pada makanan sehingga hampir tidak ada perubahan
dalam karakteristik makanan,
dapat dilakukan pada makanan kemasan dan makanan beku,
dapat dilakukan pada makanan segar melalui satu kali operasi dan tanpa menggunakan tambahan
bahan kimia,
hanya membutuhkan sedikit energi,
perubahan pada aspek nutrisi dapat dibandingkan dengan metoda pengawetan makanan lainnya, dan
proses otomatis terkontrol dan memiliki biaya operasi rendah.
Kelemahan :
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.
KESIMPULAN
Dari hasil peercobaan tentang pengawetan bahan makanan menggunakan mesin berkas elektron 350
6 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215
1. Terjadi proses penghancuran mikroorganisme pada bahan makanan yang diiradiasi menggunakan
MBE, hal ini dapat diketahui dari turunnya pH bahan yang diiradiasi dan dilihat secara fisik, bahan
yang diiradiasi lebih lama busuk daripada bahan makanan yang tidak diiradiasi.
2. Secara kuantitatif, tidak ada perbedaan yang signifikan antara bahan yang diiradiasi dan bahan yang
tidak diiradiasi.
3. MBE milik PTAPB tergolong dalam kategori MBE berenergi rendah, sehingga kurang efektif untuk
iradiasi bahan makanan cabe merah keriting apalagi bawang putih.
DAFTAR PUSTAKA
Christina P, Maria dan Kartini Megasari.2007.Dasar-Dasar Kimia Radiasi, Percobaan-Percobaan dan Contoh Aplikasinya.Yogyakarta : STTN-BATAN.
Irawati, Zubaida.2006.Aplikasi Mesin Berkas Elektron Pada Industri Bahan Pangan.Jakarta : PATIR-BATAN.
http://id.wikipedia.org/wiki/Pengawetan_makanan, diakses pada tanggal 20 Januari 2011
http://majarimagazine.com/2009/01/irradiasi-cara-efektif-bagi-pengawetan-makanan/, diakses pada tanggal 20 Januari 2011
http://www.koran-jakarta.com/berita-detail.php?id=10444, diakses pada tanggal 20 Januari 2011
http://ahfan21.blogspot.com/2009/12/pengawetan-makanan-dengan-teknik.html, diakses pada tanggal 20 Januari 2011
http://tf.ugm.ac.id/?p=1117, diakses pada tanggal 20 Januari 2011
Asisten,
Deni Swantomo, M. Eng
Yogyakarta, 20 Januari 2011 Praktikan,
