Tribolium castaneum (Herbst) PADA TEPUNG TERIGU
RINDY PANCA TANHINDARTO
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2006
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Aplikasi Iradiasi Mesin Berkas Elektron untuk Disinfestasi Serangga Tribolium castaneum (Herbst) pada Tepung Terigu adalah karya saya sendiri dengan arahan Komisi Pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan penulis lain, telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, Agustus 2006
Rindy Panca Tanhindarto
RINDY PANCA TANHINDARTO. Aplikasi Iradiasi Mesin Berkas Elektron
untuk Disinfestasi Serangga Tribolium castaneum (Herbst) pada Tepung Terigu. Dibimbing oleh PURWIYATNO HARIYADI, NURI ANDARWULAN dan ZUBAIDAH IRAWATI.
Tribolium castaneum (Herbst) (T. castaneum) adalah hama gudang yang
dapat menimbulkan masalah pada penyimpanan tepung terigu. Teknik pengawet-an secara konvensional untuk disinfestasi ypengawet-ang ada masih belum sepenuhnya mampu membasmi sisa-sisa stadium telur, larva, pupa dan serangga dewasa T.
castaneum. Radiasi ionisasi mesin berkas elektron (MBE) adalah proses fisika
dapat diterapkan untuk tujuan disinfestasi serangga. Beberapa keunggulan dari MBE adalah aman, efektif dan tidak meninggalkan residu pada bahan yang disinari. Sampel dikelompokkan menjadi 2 bagian yaitu serangga uji tanpa tepung terigu dan serangga uji diinfestasikan ke dalam tepung terigu dengan tebal masing-masing 800 µm dan 1600 µm, lalu dikemas dengan plastik polietilen. MBE diatur pada energi 300 keV dan sampel diiradiasi satu sisi dan dua sisi dengan arus berkas 100-500 µA, kecepatan konveyor 4 cm/detik dan jarak pemayar ke target 20 cm. Pengamatan dilakukan terhadap pertumbuhan populasi serangga yang hidup terhadap fungsi waktu. Tujuan dari penelitian ini adalah mempelajari efektivitas mesin berkas elektron untuk disinfestasi serangga dewasa
T. castaneum. Sebagai acuan menggunakan sumber radionuklida [60Co] sinar
gamma juga dilakukan. Perlakuan radiasi dengan arus berkas 300 µA dua sisi pada infestasi sampel tanpa tepung terigu dapat membasmi semua serangga dewasa T. castaneum segera setelah perlakuan iradiasi baik menggunakan berkas elektron maupun sinar gamma dengan dosis 3 kGy. Berdasarkan efektivitas iradiasi dua sisi dengan arus berkas 200 µA dapat menurunkan semua serangga dewasa T. castaneum yang diinfestasikan kedalam tepung terigu dengan tebal 800 µm.
Kata kunci : disinfestasi, iradiasi pangan, mesin berkas elektron, tepung terigu, Tribolium castaneum (Herbst).
Beam Machine to Disinfestation Tribolium castaneum (Herbst) on Wheat Flour. Under the direction of PURWIYATNO HARIYADI, NURI ANDARWULAN, ZUBAIDAH IRAWATI.
Tribolium castaneum (Herbst) (T. castaneum) is a storage pest can create
problem of wheat flour. The existing conventional preservation techniques for insect disinfestation are mostly insufficient to eliminate stadium of eggs, larva, pupae or imago of T. castaneum. Ionizing radiation using source electron beam machine (EBM) is the physical processing could be applied for insect disinfestation purposes. Some benefit using EBM are safe, effective and no residues on foodstuffs after process. The samples were divided into two groups, i.e. insect without wheat flour and insect infested in wheat flour thickness of 800 µm and thickness of 1600 µm, packed individually in polyethylene pouch, respectively. The EBM was set up to the energy 300 keV, and the samples were irradiated one and both sides at the beam currents of 100-500 μA, while conveyor velocity was 4 cm/second and gap of windows-target surface was 20 cm. The population of living insect at all stages by the strorage time was observed. The objective of the study was to conduct the effectiveness of electron beam machine in order to disinfested imago stage of T. castaneum. A comparative study using radionuclide [60Co] of gamma rays source was also conducted. Radiation treatment at the beam current of 300 μA on both sides of the infested samples without wheat flour, could eliminate all imago stage of T. castaneum immediately after the treatment as well as for gamma rays at 3 kGy. Base on the effectiveness irradiation on both sides with the beam currents of 200 μA could decline T.
castaneum in all stages was infested into wheat flour at 800 µm thickness.
Key word: disinfestations, food irradiation, electron beam machine, wheat flour, Tribolium castaneum (Herbst).
© Hak cipta milik Rindy Panca Tanhindarto, tahun 2006 Hak Cipta dilindungi
Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apapun, baik cetak, fotokopi, mikrofilm dan sebagainya
Tribolium castaneum (Herbst) PADA TEPUNG TERIGU
RINDY PANCA TANHINDARTO
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada
Program Studi Ilmu Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2006
Program Studi : Ilmu Pangan Nomor Pokok : F 25 1024 011
Disetujui Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Purwiyatno Hariyadi, M.Sc Ketua
Ir. Zubaidah Irawati, Ph.D Dr. Ir. Nuri Andarwulan, M.Si Anggota Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Ilmu Pangan Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof. Dr. Ir. Betty Sri Laksmi Jenie, MS Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, MS
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Oktober sampai November 2004 dan Juli 2005 sampai Maret 2006 ini ialah iradiasi pangan, dengan judul Aplikasi Iradiasi Mesin Berkas Elektron untuk Disinfestasi Serangga Tribolium castaneum (Herbst) pada Tepung Terigu.
Terima kasih dan penghargaan setingginya penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. Purwiyatno Hariyadi, M.Sc selaku Ketua Komisi Pembimbing, Dr. Ir. Nuri Andarwulan, M.Si dan Ir. Zubaidah Irawati, Ph.D selaku anggota pembimbing yang telah banyak memberikan ide, saran dan masukannya. Demikian pula kepada Pimpinan berserta staf Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi BATAN Jakarta, Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan BATAN Yogyakarta yang telah membantu selama pengumpulan data.
Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada istri Nining Murtiningsih, ke-2 anak yaitu Rafi Eko Hindarto dan Riany Dwi Delphia serta orang tua atas segala doa, kasih sayang serta dorongan baik moril maupun materiil sampai selesainya karya ilmiah ini.
Penulis menyadari dan berharap semoga karya ilmiah ini dapat dijadikan landasan untuk pelaksanaan penelitian lanjutan yang memberi hasil yang bermanfaat, khususnya di bidang ilmu pangan serta pengembangan ilmu dan teknologi pada umumnya.
Bogor, Agustus 2006
Penulis dilahirkan di Bojonegoro pada tanggal 6 Juli 1964 dari ayah D. Muryono (Alm) dan ibu S. Tatty Haryati. Penulis merupakan putra ke lima dari lima bersaudara.
Tahun 1983 Penulis lulus dari SMA Negeri 7 Surabaya, pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (Program Perintis II). Pendidikan sarjana ditempuh di Fakultas Teknologi Pertanian, Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi, lulus pada tahun 1989.
Pada tahun 1989 Penulis diterima bekerja di PT. Brataco cabang Surabaya, kemudian bulan April tahun 1990 Penulis bekerja sebagai staf peneliti di Kelompok Bahan Pangan, Bidang Proses Radiasi, Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi (PATIR) Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN). Bidang penelitian yang menjadi tanggung jawab peneliti ialah iradiasi pangan. Selama bekerja Penulis telah dipercaya mengelola proyek penelitian pada Tahun Anggaran 1998/1999 sebagai Sekretaris Proyek Pemanfaatan Teknologi Nuklir dalam Industri. Kemudian secara berturut-turut Tahun Anggaran 1999/2000 - 2000 mendapat tugas sebagai Pemimpin Proyek Pemanfaatan Teknologi Nuklir dalam Industri. Dilanjutkan tahun 2001 dipercaya sebagai Pemimpin Proyek Pengembangan Teknologi Proses Radiasi untuk Industri dan Lingkungan. Beasiswa training dari International Atomic Energy
Agency (IAEA) TA No. INS/5/025 di Negara Bagian Philadelphia Amerika (USA),
2 Desember 1995 - 2 Agustus 1996, bertempat di USDA, ARS, ERRC tentang Food
Safety Laboratorium dengan program radiation safety, vitamine analysis, hydrocarbon analysis and radiation dosimetry. Pada tahun 1999 Penulis mendapat
kesempatan workshop di Negara China atas biaya IAEA kode RAS/5/034 dengan tema FAO/IAEA (RCA) Project Coordinator on Irradiation As a Sanitary and
Phytosanitary Treatment of Foods, 1-3 September 1999.
Tahun 2003 semester genap Tahun Akademik 2002/2003 Penulis melanjutkan studi atas biaya sendiri dan diterima di Program Studi Ilmu Pangan pada Sekolah Pascasarjana IPB.
Selama mengikuti program S2, karya ilmiah berjudul Proses Iradiasi Tepung Terigu Dengan Menggunakan MBE (350 keV, 10 mA) telah disajikan pada Seminar Nasional Teknologi dan Aplikasi Akselerator VIII, Yogyakarta 22 Nopember 2005. Makalah lain berjudul Aplikasi Iradiasi Mesin Berkas Elektron Untuk Disinfestasi Serangga Tribolium castaneum (Herbst) Pada Tepung Terigu telah disajikan pada Seminar Nasional PATPI, Yogyakarta 2-3 Agustus 2006. Karya ilmiah tersebut merupakan bagian dari program S2 Penulis.
Rad Satuan dosis radiasi
Gy Gray (satuan unit dosis radiasi menurut SI)
KGy Kilo Gray
eV Elektron Volt (satuan energi) KeV Kilo elektron Volt ESR Electron Spin Resonance
Ci Curie
Bq Becquerel
CTA Cellulose Triacetate
λ Lamda (panjang gelombang)
Laju dosis adalah jumlah dosis absorbsi per satuan waktu
Dosis absorbsi adalah jumlah radiasi yang diabsorbsi per unit massa. Unit dosis absorbsi : Gray (Gy) = Joule / kg = 100 rad Unit sumber radiasi Ci = Curie atau Bq = Becquerel (satuan unit sumber radiasi
menurut SI). Ci = 3,7 x 1010 Bq
Berkas elektron adalah arus elektron yang dipercepat oleh mesin
Mesin Berkas elektron [MBE] adalah mesin yang menghasilkan arus elektron yang dipercepat
Sinar gamma adalah gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh isotop radioaktif
Radiasi pengion adalah radiasi berenergi tinggi yang dapat penetrasi ke dalam atom dengan menghasilkan partikel bermuatan listrik yang disebut ion
Iradiasi adalah perlakuan pada suatu produk dengan memaparkan-nya pada sinar gamma, sinar X atau elektron
Radioaktif adalah sifat dari inti suatu atom yang tidak stabil, yang secara spontan mengeluarkan sinar yang berenergi tinggi seperti sinar gamma, beta dan alpha dalam menuju ke keadaan stabil
Radioisotop adalah unsur yang mengalami perubahan susunan intinya, sehingga dalam keadaan tidak stabil
Dosimeter adalah suatu sistem fisika atau kimia yang berubah secara terukur dan proporsional jika dipaparkan pada radiasi. Sistem ini dipakai untuk mengukur dosis absorbsi dari bahan yang dipaparkan
Keseragaman dosis adalah perbandingan / rasio dosis absorbsi maksimum terhadap dosis absorbsi minimum pada suatu unit produksi yang dipaparkan terhadap radiasi
Shielding (perisai) zat yang digunakan untuk mengurangi radiasi yang lewat Pass adalah perlakuan pada suatu produk dengan melewatkan
Halaman
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ... xvii
PENDAHULUAN ... 1
Latar Belakang ... 1
Perumusan Masalah ... 3
Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 4
Kegunaan Penelitian ... 4
TINJAUAN PUSTAKA ... 5
Mutu Tepung Terigu ... 5
Morfologi Serangga Tribolium castaneum (Herbst) ... 6
Faktor-faktor yang mempengaruhi Perkembangan Serangga Tribolium sp ... 7
Kerusakan yang ditimbulkan serangga Tribolium sp ... 8
Pertumbuhan Populasi Serangga ... 9
Model Kinetika Reaksi Orde Satu ... 9
Pengendalian serangga Tribolium sp dengan Iradiasi ... 10
Iradiasi Pangan ... 11
Sumber Energi Radiasi ... 12
Mesin Berkas Elektron (MBE) 350 keV/10 mA ... 16
Dosis Radiasi ... 16
Dosimetri ... 17
Fasilitas Radiasi ... 19
Interaksi Radiasi Pengion dengan Bahan ... 19
Prinsip Iradiasi Pangan ... 21
Radiolisis Air ... 22
BAHAN DAN METODE PENELITIAN ... 24
Tempat dan Waktu Penelitian ... 24
Bahan dan Alat ... 24
Metode Penelitian ... 25
Proses Radiasi Mesin Berkas Elektron terhadap Tepung Terigu ... 25
Aplikasi Radiasi Pengion untuk Disinfestasi Serangga T. castaneum ... 29
HASIL DAN PEMBAHASAN ... 37
Aspek Dosimetri ... 37
Dosimeter Penanda ... 42
Efisiensi Daerah Iradiasi Berkas Elektron ... 43
Penetrasi Berkas Elektron pada Sampel Bubuk ... 44
Cara Iradiasi (Pass) dan Penetrasi Berkas Elektron ... 46
Pengaruh Dosis Radiasi Sinar Gamma terhadap Populasi Serangga T. castaneum ... 49
Efektivitas Dosis Radiasi Sinar Gamma untuk Disinfestasi Populasi Serangga Dewasa, Larva, Pupa T. cstaneum ... 54
Pengaruh Arus Berkas Mesin Berkas Elektron terhadap Populasi Serangga Dewasa T. castaneum ... 57
Efektivitas Arus Berkas Mesin Berkas Elektron untuk Disinfestasi Populasi Serangga Dewasa T. cstaneum ... 65
SIMPULAN DAN SARAN ... 75
DAFTAR PUSTAKA ... 76
Halaman 1. Syarat mutu terigu ...
6 2. Karakteristik radiasi berkas elektron dan sinar gamma [60Co] ... 14 3. Persyaratan dosis dalam berbagai penerapan iradiasi pangan ... 18 4. Hasil pengukuran iradiasi MBE pada arus berkas (100-500) μA
terhadap dosis serap dosimeter CTA film ... 42 5. Ukuran tebal tepung dan berat sampel dengan luas tetap ... 46 6. Pengaruh dosis radiasi sinar gamma terhadap waktu bertahan hidup
masing-masing populasi dari ketiga stadium dewasa, larva dan pupa
T. castaneum ... 52
7. Persamaan regresi Ln y = a + b x pengaruh dosis radiasi sinar gamma terhadap waktu bertahan hidup untuk masing-masing stadium serangga
T. castaneum ... 56
8. Pengaruh arus berkas elektron dengan iradiasi satu sisi permukaan
terhadap waktu bertahan hidup serangga dewasa T. castaneum ... 60 9. Pengaruh arus berkas elektron dengan iradiasi dua sisi permukaan
yang berlawanan terhadap waktu bertahan hidup serangga dewasa
Halaman 1. Siklus hidup metamorfosis sempurna ordo Coleoptera (a) dan
morfologi larva, pupa dan dewasa serangga T. castaneum (b) ... 7
2. Ukuran skala telur, larva, pupa dan serangga dewasa Tribolium sp. ... 8
3. Grafik kenaikan pertumbuhan eksponensial populasi serangga ... 10
4. Logo makanan iradiasi ... 13
5. Kurva distribusi dosis-kedalaman penetrasi a) Berkas elektron dengan variasi energi; b) Radiasi gamma dari [60Co] dan [137Cs] ... . 15 6. Kurva distribusi dosis-kedalaman penetrasi pada iradiasi 2 sisi a) dengan radiasi gamma [60Co]; b) dengan 10 MeV elektron ... 15
7. Blok diagram mesin berkas elektron tipe BA 350 keV/10 mA ... 17
8. Interaksi radiasi dengan materi a) Radiasi elektron; b) Radiasi sinar gamma atau X ... 21
9. Skema prinsip pengawetan bahan pangan dengan iradiasi ... 23
10. Tahap penelitian dan luarannya ... 26
11. Diagram alir pelaksanaan penelitian tahap I ... 28 12. Diagram alir pelaksanaan penelitian tahap II ... 31 13. Ruang penyimpanan sampel serangga uji ... 32
14. Kurva kalibrasi dosimeter Fricke ... 38
15. Spektrum ESR dosimeter alanin iradiasi ……….. 39
16. Kurva kalibrasi dosimeter alanin yang diiradiasi dengan sinar gamma pada daerah dosis 1-8 kGy ... 39
17. Kurva kalibrasi CTA film yang diiradiasi dengan berkas elektron ... 40
18. Kurva kalibrasi dosimeter alanin yang diiradiasi dengan berkas elektron pada daerah dosis 0-5 kGy ... 41
20. Luasan penampang berkas iradiasi dari pemayar MBE ... 44 21. Kurva hubungan antara dosis relatif terhadap lintasan pemayar
sepanjang (a) 120 cm dan (b) 80 cm ... 44 22. Hubungan intensitas signal ESR alanin terhadap perlakuan pass ... 47 23. Hubungan intensitas signal ESR tepung terigu terhadap perlakuan
pass ... 48
24. Kurva pertumbuhan populasi serangga T. castaneum siklus radiasi
pada dosis radiasi 0,1-0,5 kGy …... 50 25. Kurva pertumbuhan populasi serangga T. castaneum siklus radiasi
pada dosis radiasi 1-5 kGy …...…………... 51 26. Hubungan antara waktu bertahan hidup serangga T. castaneum
terhadap dosis radiasi sinar gamma dari 0,1-5 kGy ... 55 27. Persamaan regresi Ln y = a + b x pengaruh dosis radiasi sinar gamma
terhadap waktu bertahan hidup serangga T. castaneum pada dosis
radiasi 0,1- 5 kGy ... 56 28. Kurva populasi serangga dewasa T. castaneum setelah perlakuan
iradiasi satu sisi permukaan MBE arus berkas (100 -500) μA ... ...…...
58 29. Kurva populasi serangga dewasa T. castaneum setelah perlakuan
iradiasi dua sisi permukaan yang berlawanan MBE arus berkas
(100-500) μA ... 62 30. Hubungan antara waktu bertahan hidup serangga dewasa T. castaneum
terhadap iradiasi MBE dari arus berkas (100-500) μA ... 65 31. Persamaan regresi Ln y = a + b x pengaruh iradiasi satu sisi
permukaan MBE arus berkas (200-500) μA pada sampel serangga
dewasa tanpa tepung terigu ... 67 32. Persamaan regresi Ln y = a + b x pengaruh iradiasi satu sisi
permukaan MBE arus berkas (100-500) μA pada sampel serangga uji diinfestasikan ke dalam tepung masing-masing tebal 800 dan
33. Hubungan antara individu hidup serangga dewasa T. castaneum
terhadap iradiasi satu sisi permukaan MBE arus berkas 100-500 μA ... 69 34. Persamaan regresi Ln y = a + b x pengaruh iradiasi satu sisi
permukaan MBE arus berkas (100-500) μA pada individu hidup ... 69 35. Hubungan antara waktu bertahan hidup serangga dewasa
T. castaneum terhadap iradiasi MBE dari arus berkas 100-500 μA ... 70
36. Persamaan regresi Ln y = a + b x pengaruh iradiasi dua sisi
permukaan MBE arus berkas (100-500) μA pada sampel serangga
dewasa tanpa tepung terigu ... 71 37. Persamaan regresi Ln y = a + b x pengaruh iradiasi dua sisi
permukaan MBE arus berkas (100-500) μA pada sampel tebal
tepung terigu 800 dan 1600 μm ... 72 38. Hubungan antara individu hidup serangga dewasa T. castaneum
terhadap iradiasi dua sisi permukaan MBE arus berkas 100-500 μA ... 73 39 Persamaan regresi Ln y = a + b x pengaruh iradiasi dua sisi
permukaan MBE arus berkas (100-500) μA terhadap individu
Halaman 1. Alat Ukur Parameter Penelitian Utama ... 84 2. Data hasil pengukuran dosimeter larutan Fricke pada λ = 305 nm ... 87 3. Data hasil pengukuran dosimeter alanin diiradiasi dengan sinar
gamma pada daerah 1-8 kGy ... 88 4. Data hasil pengukuran CTA film standar dengan alat ukur
CTA reader ... 89 5. Data hasil pengukuran dosimeter alanin diiradiasi dengan berkas
elektron pada daerah dosis serap 0-5 kGy ... 90 6. Perubahan warna dosimeter penanda yang diiradiasi dengan arus
berkas elektron 100-500 µA ... 91 7. Hasil pengukuran keseragaman dosis relatif sepanjang jendela
pemayar 120 cm ... 92 8. Hasil pengukuran amplitudo spektrum ESR dosimeter alanin
diiradiasi dengan MBE ... 93 9. Hasil pengukuran amplitudo spektrum ESR tepung terigu diiradiasi
dengan MBE ……….. 94
10. Pertumbuhan populasi masing-masing stadium serangga dewasa, larva, pupa T. castaneum yang diiradiasi dengan sinar gamma
pada dosis rendah (0,1-0,5) kGy dan dosis sedang (1-5) kGy ... 95 11. Pertumbuhan populasi serangga dewasa T. castaneum yang diiradiasi
satu sisi permukaan dengan MBE arus berkas 100-500 µA pada perlakuan sampel: tanpa tepung terigu, tebal tepung terigu 800 dan
1600 μm ... 100 12. Pertumbuhan populasi serangga dewasa T. castaneum yang diiradiasi
dua sisi permukaan yang berlawanan dengan MBE arus berkas 100-500 µA pada perlakuan sampel: tanpa tepung terigu, tebal tepung
Latar Belakang
Tepung terigu merupakan bahan makanan pokok yang penting setelah beras. Di lain pihak, sumber karbohidrat lainnya masih belum mencukupi maka mendo-rong kebutuhan konsumsi tepung terigu meningkat dari tahun ke tahun. Konsumsi tepung terigu di Indonesia per kapita mencapai ± 15 kg/kapita lebih rendah dari Singapura ( ± 71 kg/kapita ) dan Malaysia ( ± 40 kg/kapita ) pada tahun 2002 (Bogasari 2005). Secara umum, usaha-usaha untuk memenuhi kebutuhan diversi-fikasi pangan sumber karbohidrat dapat mendukung Ketahanan Pangan Nasional.
Serangga merupakan permasalahan yang dihadapi oleh industri tepung teri-gu khususnya pada kondisi penyimpanan. Salah satu jenis kumbang yang banyak ditemukan pada tepung-tepungan adalah serangga Tribolium castaneum Herbst (T. castaneum). Serangga ini dikenal sebagai ‘kumbang tepung merah’ (The Rust
Red Flour Beetle), termasuk ke dalam ordo Coleoptera famili Tenebrionidae.
Serangga T. castaneum ini adalah sebagai hama sekunder bersifat kosmopolitan dan termasuk external feeder pada beras dan serealia lain, larva dan imago mema-kan bahan yang sama (Haines 1991; Sokoloff 1974).
Ternyata pengendalian serangga yang dilakukan secara konvensional, masih belum sepenuhnya mampu membasmi sisa-sisa telur, larva dan pupa serangga pada produk tersebut. Salah satu perkembangan pengendalian hama pasca panen pada serangga T. castaneum untuk tujuan disinfestasi serangga sudah banyak dilakukan, seperti penggunaan bahan kimia sebagai fumigasi yaitu metil bromin dan etilen dibromin. The United State Environmental Protection Agency (EPA) telah mengatur penggunaan metil bromin untuk dikurangi 25% sejak tahun 2000. sedang berdasarkan The Montreal Protocol and Clean Air Act penggunaan metil bromin untuk negara berkembang akan dihapus pada tahun 2015 (Gupta 2001).
Untuk mengatasi permasalahan pasca panen tepung terigu maka diperlukan teknologi tepat guna agar supaya tepung terigu lebih berkualitas dan tahan lama sehingga dapat terdistribusikan ke tempat lain tepat waktu. Salah satu teknik fisika untuk mengatasi masalah tersebut adalah penggunaan radiasi pengion baik yang
berasal dari radionuklida seperti [60Co] dan [137Cs] maupun sumber listrik. Apli-kasi teknik nuklir dengan menggunakan sinar gamma [60Co] untuk tujuan sanitasi bahan pangan di Indonesia telah dimulai sejak tahun 1969 antara lain untuk komo-ditas bebijian. Sedang peraturan aplikasi iradiasi pangan telah dimulai sejak tahun 1987 telah ditetapkan peraturan Menteri Kesehatan nomor 826 dan diperbaharui pada tahun 1995 nomor 152 dengan penambahan komoditas serta khususnya ko-moditas bebijian dosis maksimumnya dinaikkan dari 1 kGy menjadi 5 kGy.
Penggunaan mesin berkas elektron (MBE) khususnya bidang pangan di Indonesia belum di aplikasikan secara luas (Tanhindarto 2002, 2003, 2005, 2006; Tanhindarto & Irawati 2004; Irawati 2005a, 2005b), dibeberapa negara sudah diterapkan untuk tujuan disinfestasi serangga hama gudang. Salimov et al. (2000) mengemukakan bahwa mesin pemercepat elektron dengan energi 1,5 MeV sudah dapat diaplikasikan untuk iradiasi disinfestasi bebijian. Hariyadi (2004) menge-mukakan bahwa iradiasi mesin berkas elektron dapat berpotensi menjadi bagian penting dalam pemecahan masalah keamanan pangan. Danu (2003) melaporkan bahwa di Indonesia pemanfaatan MBE masih terbatas dalam aplikasi penggu-naannya, seperti proses curing, prevulkanisasi karet ban. Cleghorn et al. (2002) melaporkan bahwa berkas elektron energi 400 kV x 200 Gy dapat digunakan mengontrol mortalitas 3 jenis serangga hama gudang (S oryzae, R dominica, T
castaneum). Menurut Hayashi et al. (2004) penggunaan elektron energi rendah
(soft electron) 60 keV telah digunakan untuk menginaktifkan telur, larva dan pupa serangga hama gudang. Soft-electron 150 kV dapat digunakan untuk disinfestasi bebijian yang terkontaminasi serangga external feeders (Imamura et al. 2004). Iganatowicz (2004) menyatakan bahwa iradiasi sinar gamma dengan dosis 0,3 kGy sudah cukup untuk menghambat serangga hama gudang, serta dosis 0,6 kGy disarankan untuk perlakuan karantina serangga dewasa lepidoptera. Gochangco et
al. (2004) melaporkan bahwa perlakuan iradiasi dapat digunakan sebagai
perlaku-an alternatif penggperlaku-anti penggunaperlaku-an metil bromin untuk disinfestasi serperlaku-angga T.
castaneum pada penyimpanan coklat.
Beberapa tahun terakhir ini, penerimaan masyarakat tentang manfaat iradiasi sebagai perlakuan phytosanitary sudah mulai meningkat guna mengontrol anthro-poda pada komoditas segar dan penyimpanan produk. Sebagai contoh di Hawaii
USA bahwa iradiasi digunakan untuk mengontrol lalat buah pada 10 jenis buah dan 4 jenis sayuran serta mangga, sedang di Florida iradiasi untuk mengontrol kentang manis sebelum pengapalan ke California (IAEA 2004).
Noemi (1987) mengemukakan bahwa penggunaan sumber radiasi mesin berkas elektron dan sinar gamma [60Co] tidak memiliki perbedaan yang nyata untuk tujuan mengontrol infestasi serangga hama gudang. Sumber radiasi pengion dengan MBE pada dosis 0,2-0,5 kGy cukup untuk mengontrol perkembangbiakan serangga, bahkan beberapa minggu setelah iradiasi, dosis 1 kGy cukup efektif untuk membunuh seluruh stadium serangga beberapa hari setelah iradiasi. Sedang Hayashi et al. (2003) melaporkan penggunaan soft-electron (energi rendah berkas elektron) dengan tegangan 60 kV efektif membasmi telur, larva dan pupa red flour
beetle (T. castaneum) dosis 1 kGy, sedang untuk serangga dewasa dosis 5 kGy.
Berdasarkan kenyataan tersebut perlu segera penggalian potensi penelitian dan pengembangan untuk memecahkan permasalahan yang ada. Upaya ini dapat mendukung peningkatan sarana dan teknologi pengelolaan gandum, yang nantinya dapat dimanfaatkan untuk perlakuan karantina pada produk tepung terigu.
Perumusahan Masalah
Pengendalian serangga hama gudang ternyata masih belum sepenuhnya mampu mengatasi sisa-sisa telur, larva dan pupa serangga T. castaneum pada produk tepung terigu. Proses iradiasi mesin berkas elektron adalah proses fisika tanpa residu merupakan proses yang lebih efektif yang dapat diterapkan untuk mengatasi permasalahan ini, bahkan dapat memperpanjang umur simpan bahan yang diproses. Teknik ini juga dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan karena pengendalian serangga yang dilakukan secara konvensional, masih belum sepenuhnya mampu membasmi sisa-sisa telur, larva dan pupa serangga dan pemakaian bahan kimia seperti metil bromin sudah dibatasi untuk perlakuan karantina pada produk tepung terigu.
Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan Penelitian
Mempelajari proses radiasi mesin berkas elektron energi rendah terhadap bahan pangan tepung terigu serta ada penguasaan teknologi mesin berkas elektron untuk pengawetan makanan.
Tujuan khusus penelitian ini adalah :
1. Mengetahui proses iradiasi mesin berkas elektron terhadap tepung terigu, 2. Mengetahui teknik iradiasi berkas elektron untuk disinfestasi pada serangga dewasa T. castaneum.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi awal bahwa sumber radiasi dari mesin berkas elektron dapat digunakan untuk tindakan disinfestasi terhadap serangga, sisa-sisa serangga seperti telur, larva, pupa dan imago T.
castaneum yang nantinya dapat dimanfaatkan untuk perlakuan karantina pada
produk berbasis tepung.
Kegunaan Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat dijadikan landasan untuk pengembangan makanan iradiasi menggunakan sumber radiasi mesin berkas elektron, dan dapat memberikan kontribusi terhadap aspek keamanan pangan pada produk tepung terigu yang bebas terhadap serangga, sisa-sisa serangga seperti telur, larva dan pupa. Disamping itu, dapat sebagai teknologi alternatif sebagai substitusi penggu-naan bahan pengawet kimia (fumigasi).
Mutu Tepung Terigu
Tanaman gandum dengan nama latin Triticum aestivum L. dari subspesies
vulgare memiliki sekitar 4000 jenis varietas yang tumbuh di seluruh dunia
(Posner 2000).
Tepung terigu adalah tepung yang diperoleh dengan jalan menggiling biji-biji gandum yang sehat dan telah dibersihkan (SII 1975). Sedang tepung terigu sebagai bahan makanan adalah tepung yang dibuat dari endosperma biji gandum
Triticum aestivum L. (Club wheat) dan / atau Triticum compactum Host. Adapun
persyaratan mutu terigu dapat dilihat pada Tabel 1 (SNI 2000). Dari Tabel terihat bahwa syarat mutu terigu harus bebas dari serangga, sisa-sisa serangga seperti telur, larva dan pupa. Tepung terigu di Indonesia dibedakan berdasarkan kadar proteinnya yaitu tepung keras dengan kadar protein 12-13 %, medium dengan kadar protein 9,5-10 % dan yang mengandung 7,5-8 % protein adalah tepung lunak.
Dari hasil penelitian iradiasi sinar gamma [60Co] dosis sampai 0,4 kGy untuk tujuan disinfestasi serangga terhadap 3 tepung terigu (cakra kembar, kunci biru dan segitiga biru) ternyata perlakuan iradiasi tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap warna, kadar protein dan sifat khas tepung (Chosdu & Maha 1980). Hayashi et al. (2003) mengemukakan dari hasil penelitian terdahulu terha-dap biji-bijian dilaporkan bahwa penggunaan energi rendah berkas elektron
(soft-electron) dengan tegangan 60 keV untuk tujuan disinfestasi tidak memberikan
pengaruh yang nyata terhadap sifat fisiko-kimia biji-bijian.
Menurut Atnasov (1977) dalam Noemi (1987) mengemukakan dosis 225 Gy sudah dapat membunuh semua stadium red flour beetles pada penyimpanan biji-bijian dalam 1 tahun setelah iradiasi.
Morfologi Serangga Tribolium castaneum (Herbst)
Serangga Tribolium castaneum H. termasuk ke dalam ordo Coleoptera famili Tenebrionidae. Serangga ini tergolong serangga yang mengalami metamor-fosis sempurna (holometabola) yaitu perkembangannya melalui fase-fase telur,
larva, pupa dan imago (Haines 1991). Siklus hidup metamorfosis sempurna ordo Coleoptera dan morfologi larva, pupa dan imago serangga T. castaneum disajikan pada Gambar 1. Perbedaan morfologi antara jantan dan betina dapat dibedakan, berdasarkan femur. Serangga jantan dibagian depan sebelah kiri terdapat bintik hi-tam, sedangkan pada serangga betina tidak terdapat bintik hitam (Sokoloff 1974).
Tabel 1. Spesifikasi persyaratan mutu (SNI 01-3751-2000)
No. Jenis uji Satuan Persyaratan
1 1.1 1.2 1.3 1.4 Keadaaan Bentuk Bau Rasa Warna - - - - serbuk
normal (bebas dari bau asing) normal (bebas dari bau asing)
putih, khas terigu
2 Benda asing - tidak boleh ada
3 Serangga dalam semua bentuk stadia dan potongan-potongannya yang tampak*)
tidak boleh ada
4 Kehalusan, lolos ayakan 212 milimikron
- min. 95 %
5 Air %, b/b maks. 14,5 %
6 Abu %, b/b maks. 0,6 %
7 Protein (N x 5,7) %, b/b maks. 7,0 %
8 Keasaman mg KOH/100g maks. 50/100 g contoh
9 Falling number detik min. 300
10 Besi (Fe) mg/kg min. 50
11 Seng (Zn) mg/kg min. 30
12 Vitamin BB1 (thiamin) mg/kg min. 2,5
13 Vitamin BB2 (riboflavin) mg/kg min. 4
14 Asam folat mg/kg min. 2
15 15.1 15.2 15.3 Cemaran logam Timbal (Pb) Raksa (Hg) Tembaga (Cu) mg/kg mg/kg mg/kg maks. 1,10 maks. 0,05 maks. 10
16 Cemaran arsen mg/kg maks. 0,5
17 17.1 17.2 17.3
Cemaran mikroba Angka lempeng total
E. coli Kapang koloni/g APM/g koloni/g maks. 106 maks. 10 maks. 104 *) Tepung terigu di tingkat produsen
Secara kasat mata telur berwarna putih dan berukuran kecil, diletakkan oleh serangga betina diantara partikel yang diselubungi oleh cairan perekat se-hingga partikel makanan menempel (Haines 1991).
(a)
(b)
Gambar 1. Siklus hidup metamorfosis sempurna ordo Coleoptera (a) dan morfologi larva, pupa dan dewasa serangga T. castaneum (b) (Haines 1991).
Larva berwarna kuning keputih-putihan dengan ukuran 6 mm, segmen
abdomen terakhir berwarna coklat tua sedikit melengkung dan terpisah dengan
baik, umur stadium larva berkisar 7-8 hari. Larva T. castaneum mempunyai ben-tuk khas yaitu adanya tonjolan runcing pada ruas terakhir dari abdomen yang disebut Urogomphi (Syarief & Halid 1993).
Pupa serangga ini berwarna putih kekuning-kuningan dengan panjang 4 mm. Stadium pupa 6 hari, sedangkan perkembangan telur hingga pupa 23 hari pada suhu 29 °C.
Imago berbentuk pipih panjang tubuhnya 2,3-4,4 mm, berwarna coklat ke-merahan, 3 segmen terakhir pada antena membentuk gada, mata terbagi oleh suatu penjuluran dengan 3-4 mata faset. Ukuran skala telur, larva, pupa dan imago dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Ukuran skala telur, larva, pupa dan serangga dewasa Tribolium sp.
(Sokoloff 1974).
Faktor-faktor yang mempengaruhi Perkembangan Serangga Tribolium sp.
Pertumbuhan populasi Tribolium castaneum (Herbst) dipengaruhi oleh banyak faktor seperti antara lain kondisi media dan kanibalisme. Menurut Syarief & Halid (1993); Haines (1991) mengemukakan bahwa kondisi optimum untuk perkembangan serangga Tribolium castaneum adalah suhu sekitar 35 °C dan ke-lembaban relatif 75%.
Telur yang dihasilkan oleh serangga betina dipengaruhi oleh suhu tetapi tidak dipengaruhi kelembaban, serangga dewasa dapat hidup sampai 6 bulan. Pada suhu 25 °C serangga betina bertelur rata-rata 2-5 butir per hari, jumlah ini meningkat menjadi 11 butir per hari pada suhu 35,5 °C. Serangga dewasa melaku-kan kopulasi dan menghasilmelaku-kan telur sepanjang waktu hidupnya. Serangga dewasa bersifat kanibalistik baik pada sesamanya termasuk memakan telurnya maupun serangga lainnya. Abdelsamad et al. (1987) menyatakan periode total perkem-bangan serangga dari telur sampai menjadi imago yang optimum adalah pada suhu 35 °C yaitu hanya berlangsung 19,1 hari, sedang Howe (1956) dalam Haines (1991) menyatakan 20 hari.
Kerusakan yang Ditimbulkan Serangga Tribolium sp
Kerusakan yang ditimbulkan oleh Tribolium castaneum pada tepung terigu antara lain mengakibatkan bau apek dan tengik yang berasal dari etil quinon yang dihasilkan oleh kelenjar bau. Aroma etil quinon ini dapat menembus kantong polietilen dengan tebal 0,075 mm (Grist & Lever 1969).
Terigu yang tiba di pelabuhan sering mengalami penurunan kualitas, se-perti berkutu atau bau apek akibat distribusi dan transportasi yang relatif lama sehingga kondisi dan kandungan gizi tepung terigu tersebut menjadi tidak optimal (Bogasari 2005).
Serangan serangga dapat menimbulkan kerusakan secara langsung dan tidak langsung. Kerusakan langsung terdiri dari konsumsi bahan yang disimpan, kontaminasi serangga dewasa, pupa, larva, telur dan kulit serangga. Kerusakan tidak langsung berupa kenaikan suhu akibat metabolisme serangga disebut hot
spot yaitu area sekitar serangga yang terinfeksi dalam jumlah yang sangat besar
dimana suhunya dapat mencapai 42,2 °C. Jika terjadi kenaikan kadar air maka bahan akan lembab dan lengket, timbul storage fungi, bau apek tetapi apabila kadar air bahan rendah karena terjadi perpindahan uap air, timbul mikroba lain, berkurangnya nilai estetis produk (Cotton & Wilbur 1974).
Pertumbuhan Populasi Serangga
Pertumbuhan serangga antara lain ditentukan oleh nutrisi makanan dan lingkungan. Haines (1991) mengemukakan bahwa pada umumnya, tahap awal infestasi perkembangan serangga, akan mengikuti pertumbuhan populasi secara eksponensial. Laju penambahan individu populasi adalah proporsional terhadap jumlah individu yang ada serta laju kenaikan menjadi lebih besar terhadap waktu, secara teoritis dapat diilustrasikan pada Gambar 3. Jumlah serangga dalam pertumbuhan populasi eksponesial terhadap waktu adalah Nt = No.ert dimana Nt = jumlah serangga setelah t (waktu), No = jumlah serangga awal dan nilai r laju intrinsik kenaikan populasi. Menurut Hasibuan (1988) konstanta r, di dalam ekologi, dikenal sebagai laju pertumbuhan populasi intrinsik, sedangkan di dalam matematika r disebut sebagai parameter persamaan eksponensial. Satuan untuk konstanta ini ialah jumlah per waktu. Model dengan r > 0 sebagai model
pertum-buhan eksponensial, sedangkan model dengan r < 0 disebut sebagai model pelu-ruhan eksponensial.
Gambar 3. Grafik kenaikan pertumbuhan eksponensial populasi serangga (Haines 1991).
Model Kinetika Reaksi Orde Satu
Selama proses pengolahan misalnya secara pemanasan dan pengeringan pada bahan pangan, akan terjadi perubahan-perubahan sifat fisiko-kimia dan bio-kimia. Perubahan-perubahan tersebut akibat adanya reaksi dan interaksi di dalam bahan tersebut. Perubahan tersebut dinyatakan dengan laju reaksi secara matema-tis ditulis sebagai (dN/dt). Banyak reaksi di alam yang dapat dijelaskan dengan menggunakan model reaksi orde satu. Model kinetika bentuk sederhana dapat diaplikasikan dengan memperhatikan asumsi-asumsi tertentu untuk menjelaskan tingkah laku berbagai perubahan selama pengolahan, misalnya laju inaktivasi mikroba dan inaktivasi enzim (Hariyadi 2004).
Pertumbuhan populasi serangga secara teoritis akan mengikuti model eksponensial (Haines 1991). Persamaan tersebut dapat dinyatakan Nt = No.ert yang artinya bahwa laju pertumbuhan populasi pada waktu t berbanding lurus dengan ukuran populasi pada waktu t, sedangkan r merupakan konstanta keseban-dingan. Persamaan pertumbuhan eksponensial adalah persamaan diferensial ordo satu (Hasibuan 1988).
Proses perubahan pengolahan laju reaksi merupakan fungsi dari berbagai variabel reaksi, jika proses reaksi mengikuti reaksi ordo satu, dengan persamaan reaksi sebagai berikut,
N . r t N - = δ δ (1)
Sifat persamaan Nt = No.ert bergantung pada tanda konstanta, jika r > 0 grafik naik cekung keatas, r = 0 grafik konstan dan r < 0 grafik turun landai kebawah (Causton 1993; Spain 1982). Jika dilakukan integrasi terhadap persamaan:
∫
∫
= t Nt No 0 t . r t N - δ δ δ (2)dengan menggunakan persamaan logaritmik akan menghasilkan persamaan linear
yaitu ln Nt = ln No + kt. (3)
Pengendalian Serangga Tribolium sp dengan Iradiasi
Pengendalian hama pasca panen dapat dilakukan dengan cara fisika, kimia, biologi dan sistem pengendalian hama terpadu yang mengkombinasikan berbagai cara pengendalian.
Noemi (1987) melaporkan bahwa perlakuan iradiasi dengan mesin berkas elektron terhadap serangga hama gudang adalah (1) ketahanan serangga terhadap radiasi akan meningkat dari stadium telur menjadi dewasa, (2) iradiasi antara dosis 3 dan 5 kGy dapat membunuh berkembangnya serangga segera setelah iradiasi, sedang dosis 1 kGy cukup untuk membunuh serangga beberapa hari sete-lah iradiasi, (3) iradiasi antara dosis 0,2 dan 0,5 kGy tesete-lah cukup untuk mengon-trol sebagian besar kemungkinan berkembangnya serangga dan membu-nuh serangga setelah beberapa minggu setelah iradiasi, (4) tidak ada perbedaan yang nyata dosis iradiasi untuk mengontrol infestasi serangga antara berkas elektron atau sinar gamma [60Co]. Iradiasi dosis 0,4 kGy secara praktis merupakan batas minimal sterilitas untuk mengontrol setiap tingkat infestasi serangga T. castaneum pada komoditas gandum, beras, jagung. Sedang Diehl (1990, 1995) menyatakan bahwa dosis steril untuk serangga jantan dan betina T. castaneum yaitu 0,2 kGy.
Menurut Hayashi et al. (2003), soft-electron (energi rendah berkas elek-tron) dengan tegangan 60 keV efektif membunuh terhadap telur, larva dan pupa
red flour beetle (T. castaneum) pada dosis 1 kGy dan 5 kGy untuk serangga
dewa-sa. Noemi (1987) melaporkan dosis radiasi yang digunakan untuk membunuh T.
confusum sebesar 99,9 % telur adalah 0,044 kGy, untuk larva 0,052 kGy, pupa
0,145 kGy dan untuk dewasa 0,120 kGy. Sedang Diehl (1995) mengemukakan bahwa pada umumnya iradiasi stadium telur lebih sensitif terhadap radiasi dari pada stadium dewasa sedangkan semua stadium serangga akan mati beberapa hari setelah mendapat perlakuan iradiasi pada dosis 1-3 kGy
Iradiasi Pangan
Iradiasi adalah suatu istilah yang digunakan untuk pemakaian energi radia-si secara terukur dan terarah. Jenis iradiaradia-si pangan yang dapat digunakan untuk pengawetan bahan pangan yaitu radiasi elektromagnetik. Radiasi elektromagnetik ialah radiasi yang menghasilkan foton yang berenergi tinggi sehingga sanggup menyebabkan terjadinya ionisasi dan eksistasi pada materi yang dilaluinya. Jenis iradiasi ini dinamakan iradiasi pengion, contoh iradiasi pengion adalah partikel alpha (α), partikel beta (β), dan sinar gamma (γ). Ditinjau dari sifat radiasinya, sinar pengion mempunyai beberapa manfaat diantaranya ialah dapat menunda per-tunasan, memperpanjang umur simpan komoditas pertanian, membunuh serangga, dekontaminasi kandungan mikroba dan membunuh mikroba patogen.
Sudah lebih dari 46 negara di dunia telah mengizinkan penggunaan tekno-logi iradiasi, termasuk Indonesia (Diehl 2001). Legalisasi tentang peraturan ma-kanan iradiasi di Indonesia sudah berlaku sejak tahun 1987, tetapi masih terbatas pada komoditas tertentu. Adapun landasan peraturan iradiasi pangan saat ini yaitu Peraturan Menteri Kesehatan RI yaitu Permenkes No: 826/MENKES/PER/XII/ 1987 dan diperbaharui pada tahun 1995 yaitu Permenkes No: 152/MENKES/SK/ II/1995. Peraturan tersebut selanjutnya digunakan sebagai bahan acuan dalam penyusunan Undang-undang Pangan No: 7 tahun 1996. Pengaturan tentang Pela-belan pangan di Indonesia telah diatur dalam Peraturan Pemeritah RI No: 69 tahun 1999 dan khusus mengenai iradiasi pangan diatur pada pasal 34. Adapun logo yang menunjukkan produk pangan telah diiradiasi dapat dilihat pada Gambar 4. Pada tahun 2004 Badan POM telah mengeluarkan 10 pedoman iradiasi berdasar-kan kelompok pangan (BPOM 2004a; 2004b; 2004c; 2004d; 2004e).
Gambar 4. Logo makanan iradiasi.
Sumber Energi Radiasi
Proses yang menggunakan energi radiasi dapat dilakukan dalam fasilitas radiasi gamma (iradiator) atau dalam radiasi elektron tinggi (akselerator elek-tron). Radiasi pengion yang terbanyak digunakan adalah sinar γ (gamma). Sinar gamma merupakan gelombang pendek yang disebut sinar piko dengan daya penetrasi yang sangat kuat. Sumber radiasi sinar gamma berasal salah satunya dari radionuklida kobalt-60 [60Co]. Kobalt-60 dibuat dalam reaktor atom dengan cara menembak Kobalt-59 yang diperoleh dari alam dengan iradiasi sinar neutron yang dilakukan di reaktor. Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut :
59Co27 + 1N0 ⇒ 60Co27 + sinar γ
Sumber radiasi yang umum digunakan ada 2 macam yaitu radionuklida dan mesin berkas elektron cepat. Radionuklida [60Co] dengan energi sinar gamma 1,17 MeV dan 1,33 MeV serta [137Cs] dengan energi 0,66 MeV merupakan 2 jenis isotop radioaktif yang dapat dimanfaatkan secara komersial. Untuk sinar X dibata-si energinya sampai dengan 5 MeV dan medibata-sin berkas elektron dibatadibata-si dengan energi maksimal 10 MeV (Diehl 1995).
Berdasarkan jenis radiasi pengion yang umum digunakan untuk pengawet-an makpengawet-anpengawet-an ada dua yaitu sinar gamma ypengawet-ang dippengawet-ancarkpengawet-an oleh radionuklida [60Co] dan [137Cs]. Keduanya merupakan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang pendek sekitar 10-9 m. Berkas elektron: dihasilkan oleh mesin berkas elektron yang terdiri dari partikel-partikel bermuatan listrik. Kedua jenis radiasi pengion ini memiliki pengaruh yang sama terhadap makanan dan perbeda-an keduperbeda-anya adalah pada daya tembusnya. Sinar gamma mengeluarkperbeda-an energi sebesar 1 MeV untuk dapat menembus air dengan kedalaman 20-30 cm, sedang
berkas elektron mengeluarkan energi sebesar 10 MeV untuk menembus air seda-lam 3,5 cm (Diehl 1990, 1995).
Aplikasi mesin berkas elektron di bidang pangan, dibatasi energinya yaitu maksimum 10 MeV. Berdasarkan tingkat energinya yang dimiliki, MBE dapat digolongkan ke dalam 3 kategori yaitu elektron energi rendah (low energy
eccelerators/soft-electrons: 150 keV–2 MeV), elektron energi sedang (medium energy accelerators : 2,5–8 MeV) dan energi tinggi (high energy accelerator: > 9
MeV) (Irawati 2005)
Perbedaan karakteristik radiasi berkas elektron dan sinar gamma [60Co] disajikan pada Tabel 2. Semakin tinggi energi berkas elektron, semakin tinggi pula daya penetrasinya. Elektron dipercepat akan berkurang energinya setelah menembus bahan pada kedalaman tertentu. Pada Gambar 5 disajikan hubungan energi dan penetrasi atau disebut kurva distribusi dosis-kedalaman penetrasi (depth dose distribution) dengan variasi energi untuk masing-masing sumber listrik dan radionuklida (Danu 2004; Diehl 1995). Kurva ini dipakai untuk menen-tukan hubungan kedalaman penetrasi dalam bahan dengan dosis relatif.
Tabel 2. Karakteristik radiasi berkas elektron dan sinar gamma [60Co]
Berkas elektron Sinar gamma [60Co] - Jenis radiasi a)
- Energi a) - Daya tembus a) - Operasi a)
- Shielding a)
- Efek pada organismeb) - Kecepatan dosis b) - Kapasitas b) - Kerusakan bahan b) - Keseragaman dosis b) - Densitas bahan b) Partikel elektron
Puluhan keV - maks 10 MeV Rendah
Dapat dihidupkan / dimatikan Tipis / sederhana Sama Tinggi Tinggi Rendah Tinggi Rendah (< 0,2) Gelombang ektromagnetik 1,17 dan 1,33 MeV Sangat tinggi Meluruh permanen Tebal / kompleks Sama Rendah Rendah Lebih tinggi Rendah Tinggi (>0,2)
Kurva distribusi dosis kedalaman penetrasi pada suatu bahan dapat dibuat dengan dosimetri menggunakan dosimeter film cellulose triacetate (CTA). Pene-trasi radiasi dipengaruhi densitas bahan. Semakin tinggi densitas bahan, semakin rendah penetrasi elektron dan demikian pula sebaliknya. Untuk meningkatkan kedalaman penetrasi, iradiasi dapat dilakukan pada 2 sisi yaitu dengan membalik bahan yang diiradiasi. Pada Gambar 6 disajikan kurva distribusi dosis-kedalaman penetrasi di air jika suatu bahan diiradiasi pada 2 sisi (Danu 2004; Diehl 1990; NHV 1983).
( a ) ( b )
Gambar 5. Kurva distribusi dosis-kedalaman penetrasi a) Berkas elektron dengan variasi energi; b) Radiasi gamma dari [60Co] dan [137Cs] (Diehl 1990).
( a ) ( b )
Gambar 6. Kurva distribusi dosis-kedalaman penetrasi pada iradiasi 2 sisi dengan radiasi gamma [60Co]; b) dengan 10 MeV elektron (Diehl 1990).
Sumber radiasi ionisasi sinar gamma, sinar X dan elektron dalam apli-kasinya terhadap bahan pangan akan memberikan efek yang sama selama energi yang diberikan sama, tetapi dari ketiga sumber tersebut akan berbeda terhadap waktu proses selama iradiasi. Menurut NHV (1983) mengemukakan bahwa berkas elektron mempunyai keunggulan dalam waktu, misalnya dosis 100 kGy waktu iradiasi yang dibutuhkan sinar gamma dari [60Co] dapat membutuhkan waktu sampai beberapa hari, sedang sinar X dapat dilakukan beberapa jam, tetapi dengan elektron cepat hanya dengan beberapa detik saja. Menurut Don Park & Vestal (2003) mesin berkas elektron dapat memproduksi elektron cepat sekitar (190.000 miles/detik) dan merupakan sumber energi yang dapat dengan mudah dimatikan dan dihidupkan. Jika dibandingkan dengan sinar gamma dan sinar X, berkas elek-tron dibatasi dengan perlakuan kemasan yang relatif tipis dikarenakan penetrasi yang rendah.
Status sumber radiasi yang sudah diaplikasikan di Indonesia untuk makan-an iradiasi ymakan-ang ada sampai saat ini, adalah sumber radiasi ymakan-ang berasal dari radionuklida [60Co]. Akan tetapi mesin berkas elektron sebagai sumber radiasi pengion memiliki peluang untuk dikembangkan di Indonesia sebagai saran penga-wetan makanan (Tanhindarto 2003).
Mesin Berkas Elektron (MBE) 350 keV/10 mA
Mesin berkas elektron adalah seperangkat alat pemercepat elektron yang dapat menghasilkan radiasi berkas elektron secara kontinyu dan dapat digunakan sebagai sumber radiasi pengion. Sumber radiasi yang digunakan dalam penelitian adalah mesin berkas elektron 350 keV-10 mA yang berlokasi di Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan (PTAPB) BATAN di Yogyakarta. Rancang bangun mesin berkas elektron berenergi rendah ini sudah mempunyai ijin operasional dari lembaga yang berwenang yaitu BAPETEN. Alat MBE tersebut dirancang dengan energi 350 keV / 10 mA dan telah diresmikan oleh Menteri Riset dan Teknologi pada tanggal 16 Desember 2003.
Klasifikasi MBE dibedakan berdasarkan pada tingkat energi yang tergolong mesin berkas elektron energi rendah (kurang dari 500 keV) dengan DC
power supply tipe Cockcroft-wolton. Blok diagram dari MBE 350 keV/10 mA
dapat dilihat pada Gambar 7.
Keterangan gambar:
1. Sumber tegangan tinggi 6. Jendela pemayar 2. Sumber elektron (Electron gun) 7. Pompa turbo
3. Tabung akselerator 8. Sumber tegangan terisoler 4. Magnet pemayar 9. Pompa rotari
5. Tabung pemayar 10. Konveyor
Gambar 7. Blok diagram mesin berkas elektron tipe BA 350 keV/10 mA (Suhartono 2004).
Prinsip kerja MBE 350 keV/10 mA secara umum adalah elektron yang dipancarkan dari filamen (dari bahan tunsten) yang dipanaskan dalam ruang vakum tinggi oleh catu daya listrik. Elektron diarahkan dan difokuskan oleh medan listrik, dipercepat oleh tegangan tinggi pada tabung pemercepat, kemudian dipayarkan kedalam tabung pemayar oleh medan magnet dan menembus jendela tipis (window foil) ke atmosfir yang menghasilkan berkas elektron berenergi tinggi (Suhartono 2004).
Dosis Radiasi
Satuan dosis radiasi mulanya diberi nama rad tetapi selanjutnya digunakan Satuan Internasional (SI) yang diberi nama Gray (Gy), 1 Gy = 100 rad atau Joule/kg.
Sesuai dengan tujuan iradiasi dapat dikategorikan ke dalam 3 kelompok ialah dosis rendah (< 1 kGy), sedang (1-10 kGy) dan tinggi (10-50 kGy). Tabel 3 menunjukkan persyaratan dosis iradiasi yang dibutuhkan untuk mengiradiasi jenis pangan tertentu.
Tabel 3. Persyaratan dosis dalam berbagai penerapan iradiasi pangan a).
No. TUJUAN DOSIS
( kGy )
PRODUK
1 DOSIS RENDAH ( s/d. 1 kGy ): - Pencegahan pertunasan
- Pembasmian serangga dan parasit - Perlambatan proses fisiologis
0.05 - 0.15 0.15 - 0.50 0.50 - 1.00
Kentang, bawang putih, bawang bombay, jahe, dll
Serealia dan kacang-kacangan, buah segar dan kering, ikan, daging kering. Buah-buahan dan sayuran segar
2 DOSIS SEDANG (1-10 kGy ) : - Perpanjangan masa simpan
- Pembasmian mikroorganisme perusak dan patogen
- Perbaikan sifat teknologi pangan
1.00 - 3.00 1.00 - 7.00
2.00 - 7.00
Ikan, arbei segar, dll
Hasil laut segar dan beku, daging, daging unggas segar/beku, dll Anggur (meningkatkan sari), sayuran kering (mengurangi waktu pemasakan)
3 DOSIS TINGGI *) ( 10-50 ) kGy : - Pensterilan - industri (kombinasi dengan panas sedang)
- Pensterilan bahan tambahan makanan tertentu dan komponennya
30 - 50
10 - 50
Daging, daging unggas, hasil laut, makanan siap saji, makanan steril Rempah - rempah, sediaan enzim, gum
alami, dll
Keterangan : *) Komisi Codex Alimentarius Gabungan FAO/WHO menyetujui penggunaan dosis ini, sejak bulan Maret 2003 (IAEA 2004), dengan catatan hanya digunakan berdasarkan legitimasi sesuai dengan kebutuhan teknologi yang ditujukan untuk higiene pangan. a) WHO (1988) dan IAEA (2004).
Dosimetri
Dosimetri merupakan suatu metode pengukuran dosis serap (absorbsi) radiasi terhadap produk dengan teknik pengukuran yang didasarkan pada pengu-kuran ionisasi yang ditimbulkan akibat radiasi menggunakan dosimeter (IAEA 2002; McLaughlin et al. 1989). Menurut Tanaka (1977) dan McLaughlin et al. (1989) mengemukakan dosimeter CTA film merupakan sistem dosimetri yang direkomendasikan untuk sinar gamma dan elektron. Dosimeter ini merupakan dosimeter rutin dan digunakan pada kisaran antara 10-150 kGy. Adapun prinsip dari dosimeter CTA film adalah mengukur perubahan optical density (OD) per unit dosis. Sundardi (1976) mengemukakan bahwa film selulosa triasetat (STA) dapat dipergunakan sebagai dosimeter elektron dan gamma pada kecepatan dosis yang tinggi tetapi pada kecepatan dosis yang rendah diperlukan beberapa koreksi. Dosimeter film selulose tri-asetat menyerap sinar ultra violet (UV) pada daerah panjang gelombang antara 253 dan 313 mμ. Sunaga (1994) telah mengembangkan dosimetri menggunakan Grafchromic film dosimeter untuk proses sterilisasi dan pengawetan makanan dengan sumber berkas elektron (0,12-3 MeV) dan pengu-kuran energi elektron secara simultan.
Farrar (2000) mengemukakan bahwa sampai saat ini sudah tersedia 20
international standar organization (ISO) dosimetri untuk proses radiasi, dan
beberapa diantaranya telah memenuhi standar ISO yaitu ASTM E1204-93 untuk dosimetri fasilitas sinar gamma untuk proses makanan, penggunaan dosimeter alanin dengan alat ukur electron paramagnetic resonance (EPR) yaitu ASTM E1607-94, dan untuk dosimetri fasilitas proses radiasi mesin berkas elektron (MBE) energi 300 KeV-25 MeV dan 80-300 keV masing-masing adalah ASTM1649-94 dan ASTM1818-96.
Fasilitas Radiasi
Fasilitas radiasi adalah sarana proses yang menggunakan energi radiasi, biasanya dilakukan dalam fasilitas radiasi gamma (Iradiator) atau dalam fasilitas radiasi energi tinggi (akselerator elektron). Tanhindarto & Sudrajat (2004) untuk memproduksi makanan iradiasi yang diawetkan melalui proses radiasi yang dilakukan di iradiator, ada beberapa pihak yang bertanggung jawab dalam suatu
kegiatan proses produksi yaitu produsen bertanggung jawab atas kualitas produksi termasuk keamanan pangan dan sterilitasnya, sedang fasilitas radiasi bertanggung jawab akan ketepatan dosis radiasi yang harus diterima pada bahan yang di-iradiasi.
Interaksi Radiasi Pengion dengan Bahan
Interaksi radiasi pengion dengan bahan adalah terjadinya pemindahan energi partikel melalui tumbukan dengan muatan di dalam bahan dan penurunan intensitas gelombang elektromagnetik ketika melewati bahan. Energi yang dipin-dahkan kepada bahan menimbulkan ionisasi dan eksitasi. Secara skematik inte-raksi radiasi berkas elektron dan sinar gamma dengan bahan, dapat digambarkan seperti pada Gambar 8. Ionisasi adalah pelepasan elektron dari orbit atomnya akibat adanya energi dari luar. Eksistasi adalah pemindahan elektron ke tingkat orbit yang lebih tinggi jika diberi energi dari luar. Interaksi sinar gamma, sinar X dan berkas elektron pada bahan akan tergantung pada energinya, ada tiga kemung-kinan yang dapat terjadi yaitu interaksi photoelektrik, interaksi compton, dan produksi pasangan ion. Menurut Diehl (1995) dari ketiga interaksi yang paling dominan pada iradiasi makanan adalah interaksi compton. Pelepasan elektron karena interaksi compton ini sudah cukup menyebabkan terjadinya ionisasi.
Gambar 8. Interaksi radiasi dengan materi a) Radiasi elektron; b) Radiasi sinar gamma atau X (Diehl 1995).
Noemi (1987) mengemukakan bahwa radiasi ionisasi akan menyebabkan dua efek biologi pada serangga yaitu letalitas dan sterilitas. Efek letal menyebab-kan kematian serangga dalam periode waktu yang bergantung pada besarnya dosis radiasi. Sedang sterilitas akan menyebabkan hilangnya kemampuan bereproduksi meskipun serangga masih hidup dalam beberapa minggu.
Menurut Sutrisno (2004) menyatakan bahwa ada dua teori interaksi dengan materi biologi ada 2 yaitu hit theory dan indirect hit theory. Teori yang pertama yaitu radiasi langsung menghantam materi yang dilaluinya dan yang kedua yaitu terjadinya radikal bebas reaktif yang dapat merusak materi yang dilalui. Dari interaksi antara radiasi dan materi hidup terjadilah efek biologi. Brown (1973) menyatakan efek biologi dari interaksi radiasi dan materi dapat dikelompok menjadi 4 yaitu :
1. Acute (efek yang cepat terjadi dalam kurun waktu jam, hari atau minggu), 2. Delayed (efek yang tampak dalam kurun waktu bulan atau tahun),
3. Genetic (efek yang tampak hanya pada keturunan),
4. Foetal (efek yang terjadi pada embrio yang diiradiasi).
Teknik pengendalian hama dengan iradiasi yang dikenal dengan teknik serangga mandul (TSM) merupakan faktor yang dianggap menyebabkan keman-dulan pada serangga iradiasi. Bila dosis iradiasi yang digunakan cukup tinggi akan menyebabkan kematian serangga. Dosis radiasi ini yang selanjutnya digunakan sebagai acuan dosis disinfestasi radiasi serangga hama gudang untuk tujuan pengawetan bahan pangan pasca panen Sutrisno (2004).
Soegiarto (1970) mengemukakan ada dua mekanisma kerusakan akibat radiasi pada serangga yaitu kerusakan intraseluler dimana radiasi mengion meng-ganggu perjalanan normal proses mitosis dan besar kecilnya meng-gangguan pada mitosis bergantung pada tingkat mana proses berlangsung ketika menerima penyi-naran. Kedua, kerusakan besar (gross injury) pada tubuh serangga akan mengikuti hukum Bergonie-Tribondeau (1906) yaitu bahwa kepekaan sel terhadap radiasi berbanding lurus dengan keaktifan bereproduksinya dan berbanding terbalik ter-hadap tingkat differensiasinya.
Radiasi pengion dapat memberikan efek nyata pada asam nukleat yang ditandai oleh adanya perubahan pada basa dan pirimidin, kerusakan pada struktur
glikosida. Efek radiasi pada asam deoksiribonukleat (DNA) dapat memberikan kontribusi yang penting pada pengawetan makanan karena dapat mengakibatkan inaktivasi mikroorganisme, disinfestasi serangga, penghambatan pertunasan dan penundaaan kematangan pada buah (Sofyan 1994, 1985)
Prinsip Iradiasi Pangan
Jenis iradiasi pangan yang dapat digunakan untuk pengawetan bahan pangan yaitu radiasi elektromagnetik. Radiasi elektromagnetik ialah radiasi yang menghasilkan foton yang berenergi tinggi sehingga sanggup menyebabkan terjadi-nya ionisasi dan eksistasi pada materi yang dilaluiterjadi-nya. Iradiasi ini dinamakan iradiasi pengion, contoh iradiasi pengion adalah partikel alpha (α), partikel beta (β), dan sinar gamma (γ). Di antara radiasi pengion tersebut yang terbanyak digu-nakan adalah sinar gamma (γ). Adapun prinsip pengawetan bahan pangan dengan iradiasi secara umum dapat dilihat pada Gambar 9.
Radiolisis Air
Air merupakan komponen yang paling utama pada bahan pangan, molekul air akan terserap pertama kali terhadap energi ionisasi dan terbentuk radikal dengan perubahan muatan positif, tanda titik (dot) ion positif air dinyatakan sebagai radikal bebas dengan tanda tunggal pada bentuk formula tanpa memperli-hatkan elektron. (CAST 1989).
H2O + energi ionisasi Æ H2O•+ + e-
Menurut Diehl (1995) air terdapat pada setiap bahan pangan terutama bahan makanan segar. Oleh karena itu, radiolisis air perlu mendapat perhatian dalam iradiasi makanan. Produk radiolitik air secara umum yaitu :
OH• radikal hidroksil
e-aq elektron aqueous terlarut (solvated atau hydrated) H• radikal atom hidrogen
H2 hidrogen
H2O2 hidrogen peroksida
sedang menurut O’Donnell & Sangter (1970) mungkin juga terbentuk H2O* dan H3O• dan reaksinya sangat cepat dengan waktu sekitar 10-8 detik, tetapi Swallow dalam Elias & Cohen (1977) melaporkan bahwa pengaruh energi gamma, sinar X dan elektron cepat terhadap air murni akan terjadi melalui persamaan sebagai berikut:
H2O Æ 2,7 OH• + 2,7 e-aq + 0,55 H• + 0,45 H2• + 0,71H2O2• + H3O+ dimana angka disebelah kanan dari persamaan menunjukkan nilai G energi radiasi tidak lebih dari 0,1 MeV.
Sumber Radiasi
[60Co], [137Cs], Mesin sinar X atau Akselerator elektron
Sinar gamma ( γ ), Sinar X
atau Elektron cepat
Sel hidup - Ionisasi - Eksitasi Reaksi kimia Efek biologi
- Menghambat pertunasan - Disinfestasi serangga,
- Menunda proses pematangan - Membunuh parasit, Mikroorganisme, dan mikroba patogen
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Bahan Pangan Bidang Proses Radiasi Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi (PATIR) BATAN Jakarta, Bidang Akselerator Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan (PTAPB) BATAN Yogyakarta dan Southeast Asian Food and Agricultural Science and
Technology (SEAFAST) Center Institut Pertanian Bogor (IPB). Penelitian ini
ter-diri dari dua tahap yaitu penelitian pendahuluan dan utama. Penelitian pendahulu-an dilakspendahulu-anakpendahulu-an dari bulpendahulu-an Oktober-November 2004 dpendahulu-an penelitipendahulu-an utama dari bulan Juli 2005 - Maret 2006.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah tepung terigu dan serangga uji T. castaneum yang diperoleh dari Laboratorium Pest and Diseases
Management SEAMEO-BIOTROP Bogor. Bahan kimia yang diperlukan dalam
penelitian ini terdiri dari alanin, FeSO4, H2SO4, cellulose triacetate (CTA) film merk fuji film buatan Jepang, dosimeter penanda merk Etigam b.v buatan Belanda, alkohol, akuades dan bahan penunjang yang diperlukan meliputi kain jaring serangga, toples, botol serangga, saringan, kaca pembesar, plastik poli-etilen.
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Iradiator Gamma
Chamber 4000A, Iradiator Panorama Serbaguna (IRPASENA) sebagai sumber
radiasi sinar gamma dari radioisotop [60Co] dan mesin berkas elektron (MBE) 350 keV 10 mA sebagai sumber radiasi sinar berkas elektron. Kedua sumber radiasi ini digunakan untuk mengiradiasi sampel. Alat ukur CTA reader dan
Spectro-photometer merk Spectronic digunakan untuk mengukur dosimetri. Analisis
radikal dari dosimeter alanin dan tepung terigu setelah iradiasi dari radioisotop [60Co] dan MBE menggunakan electron spin resonance (ESR) JEOL model JES-RE1X merk Shimadzu buatan Jepang, timbangan neraca, alat gelas dan alat penunjang lainnya. Gambar peralatan utama yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Lampiran 1.
Metode Penelitian
Metode yang diterapkan pada penelitian ini mengacu pada justifikasi dari tujuan yaitu teknik optimasi iradiasi mesin berkas elektron terhadap ketebalan tepung terigu dan dosis radiasi sinar gamma untuk disinfestasi pada larva, pupa, dan serangga dewasa (imago) T. castaneum. Sebelum dioperasikan untuk kegiatan penelitian sumber radiasi mesin berkas elektron terlebih dahulu dilakukan tahapan optimasi terhadap karakteristik iradiasi berkas elektron seperti tegangan, arus ber-kas, kecepatan konveyor, jarak target antara pemayar (windows) dengan sampel, sehubungan dengan penetrasinya kedalam sampel yang berbentuk bubuk. Pene-rapan iradiasi MBE terhadap dosis disinfestasi serangga dewasa T. castaneum akan mengacu pada iradiasi sinar gamma. Luarannya meliputi tebal sampel, cara iradiasi (pass), posisi iradiasi dan arus berkas dari mesin berkas elektron yang ditentukan dari dosimetri.
Tahap dan luaran dari kegiatan penelitian ini mencakup informasi teknis penguasaan teknologi aplikasi iradiasi mesin berkas elektron (MBE) untuk disinfestasi serangga dewasa T. castaneum, sedang tahap penelitian dan luaran yang diharapkan dari tahap-tahap penelitian tersebut, dapat digambarkan di dalam diagram yang tertera pada Gambar 10.
Penelitian Pendahuluan : Proses Radiasi Mesin Berkas Elektron terhadap Tepung Terigu
Persiapan sampel. Sampel dirancang dengan menghitung ketebalan dan
densitasnya berdasarkan asumsi daya tembus energi yang dihasilkan mesin berkas elektron dengan luasan tetap.
Persiapan alat mesin berkas elektron 350 keV, 10 mA. Tahapan ini untuk
mendapatkan informasi kinerja alat mesin berkas elektron berupa tegangan, arus berkas, kecepatan konveyor, jarak pemayar ke target termasuk peta dan efisiensi daerah isodosis iradiasi.
Dosimetri. Pengukuran dosis serap yang akan digunakan dalam penelitian
dan dibuat kurva kalibrasi hubungan intensitas signal radikal dosimeter alanin dan
Ba han d an Metod e Pen elitia n 26
Penelitian Tahap I
Uji coba iradiasi mesin berkas elektron dan justifikasi dari hasil perhitungan teoritis (tebal sampel dan penetrasi berkas elektron), serta arus berkas dari mesin berkas elektron terhadap dosis serap dari kurva kalibrasi dosimeter.
Adapun rancangan percobaan yang digunakan ada 2 faktor perlakuan yaitu faktor tebal sampel tepung terigu dan cara iradiasi (pass). Untuk masing-masing faktor perlakuan meliputi :
1. Fakor tebal tepung terigu (A) ada 5 taraf (1000; 800; 600; 400; 200) µm 2. Faktor cara iradiasi (pass) ada 4 taraf masing-masing dari (0, 1, 2, 3) pass Iradiasi MBE dengan kondisi tegangan (300 kV), arus berkas (550 µA), kecepatan konveyor (4 cm/detik), jarak pemayar ke target 20 cm. Skematik penelitian tahap I proses radiasi MBE terhadap tepung terigu dapat dilihat pada Gambar 11.
Pengamatan. Pengamatan yang dilakukan adalah untuk mendapatkan
posisi iradiasi yang berkaitan dengan tebal sampel terhadap penetrasi sinar berkas elektron yang diterima :
1. Pengamatan dosimetri terhadap proses radiasi MBE dilakukan dengan dosimeter CTA film (Tanaka et al. 1977; IAEA 2002; McLaughlin et al. 1989) dengan alat ukur CTA Reader dan alanin dosimeter (Sudiro 1991; Sudradjat et
al. 1998) dengan alat ukur electron spin resonance (ESR).
2. Interaksi berkas elektron pada tepung terigu akan tergantung pada energi yang diberikan dan diamati radikal bebas alanin dan tepung terigu dengan alat ukur
electron spin resonance (ESR).
Analisis Data. Dari hasil pengamatan dilakukan analisis data sebagai
berikut:
1. Hasil pengukuran dosimetri yang dilakukan selama proses radiasi MBE akan diperoleh kurva kalibrasi dan kondisi MBE meliputi tegangan, arus berkas, kecepatan konveyor dan jarak pemayar ke target.
2. Data dari perubahan tingkat iradiasi arus berkas untuk alanin dan tepung terigu dibuat plot data antara intensitas signal electron spin resonance (ESR) terha-dap pass dan tebal tepung terigu.
Tepung terigu dengan variasi tebal (1000; 800; 600; 400; 200) µm Proses radiasi - Tegangan (300 kV) - Arus berkas (550 µA)
- Kecepatan konveyor (4 cm/detik) - Jarak pemayar ke target 20 cm
Pengamatan Interaksi iradiasi sampel
Analisis Data
Interpretasi Data
Gambar 11. an penelitian tahap I
800 400 600 200 1000 Cara iradiasi - 0 pass - 1 pass - 2 pass - 3 pass
Penelitian Tahap II: Aplikasi Radiasi Pengion untuk Disinfestasi Serangga
T. castaneum
Penelitian tahap II i eberapa tahap yaitu dimulai engan pembiakan serangga, kemudian diiradiasi menggunakan radiasi pengion inar gamma dengan berbagai stadium larva, pupa dan dewasa, serta berkas
elek-an Pembiakelek-an serelek-angga. Serelek-angga diperoleh dari Laboratorium
Pes an
suhu kamar sekitar
P
wadah, kemudian diiradi-rendah dan IRPASENA untuk
kur dosis serap sesuai dengan dosis radiasi yang direncanakan. ni dilakukan dalam b
d s
tron dari MBE pada stadium dewasa untuk mendapatkan dosis letal.
Persiap
t d Diseases Management SEAMEO-BIOTROP Bogor. Pembiakan
serang-ga T. castaneum dilakukan dalam toples kaca ditutup denserang-gan kain jaring serangserang-ga, dengan media biakan tepung terigu yang terlebih dulu disterilkan dengan pema-nasan pada suhu sekitar 70 °C selama 2 jam, kemudian disimpan pada
28 °C. Adapun kriteria serangga uji yang akan digunakan ialah stadium larva pada kondisi instar 2-3, stadium pupa masih berwarna putih dan serangga dewasa umur 7-14 hari dengan ukuran 3-4 mm, warna merah sampai coklat tua.
Aplikasi iradiasi dosis disinfestasi serangga T. castaneum. Dosis
disin-festasi serangga didasarkan pada dosis sinar gamma, kemudian diterapkan pada berkas elektron. Ada 2 sumber radiasi yang digunakan yaitu sinar gamma dari radioisotop [60Co] dan berkas elektron dari alat MBE.
Iradiasi dengan sinar gamma dari radioisotop [60Co]
erlakuan iradiasi dengan sinar gamma dari radioisotop [60Co] terhadap se-rangga T. castaneum dilakukan pada kisaran dosis disinfestasi sampai mati (mor-talitas) 100%. Metoda penelitiannya yaitu masing-masing sebanyak 40 ekor se-rangga uji larva, pupa dan imago ditempatkan ke dalam
asi di iradiator gamma chamber 4000 A untuk dosis
dosis sedang. Variasi dosis radiasi dilakukan sebanyak 5 taraf. Unit perco-baan dosis rendah 0,1-0,5 kGy dengan interval dosis 0,1 kGy yaitu 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 dan 0,5 kGy. Untuk dosis sedang 1-5 kGy dengan interval dosis 1 kGy yaitu 1, 2, 3, 4 dan 5 kGy. Laju dosis dari sumber radiasi sinar gamma yang digunakan 1,2 kGy/jam. Tahapan tersebut dilakukan pula terhadap kontrol dengan ulangan masing-masing 3 kali. Sebelum dioperasikan untuk kegiatan proses radiasi sumber radiasi sinar gamma terlebih dahulu dilakukan tahapan dosimetri dengan
![Gambar 6. Kurva distribusi dosis-kedalaman penetrasi pada iradiasi 2 sisi dengan radiasi gamma [ 60 Co]; b) dengan 10 MeV elektron (Diehl 1990)](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/4123869.3062989/32.892.198.709.407.652/gambar-kurva-distribusi-kedalaman-penetrasi-iradiasi-radiasi-elektron.webp)
