Aplikasi Nanoteknologi pada Pangan Fungsional dan Obat: Review
Febriani Purba
Departemen Teknologi Industri Pertanian, Institut Pertanian Bogor
PENDAHULUAN
Nutraceutical dan Pangan Fungsional
Nutraceutical adalah komponen bioaktif yang berasal dari sumber alami seperti fitokimia, kaya antioksidan serta bersifat antikanker dan atau anti-inflammatory (Corson et al. 2007). Apabila nutraceutical ini dimasukkan ke dalam produk pangan maka akan disebut dengan pangan fungsional. Pasar pangan fungsional mengalami perkembangan yang signifikan dari tahun ke tahun. Pada tahun 2013 global market revenue dari produk pangan funsional mencapai $168 miliar dan terjadi pertumbuhan sekitar 8.5% setiap tahun, pada tahun 2020 diperkirakan global market revenue akan melebihi $305.4 miliar (Research and Market 2014). Tingginya minat konsumen akan produk pangan funsional dipengaruhi oleh manfaatnya bagi kesehatan diluar nutrisi dasar (IFT 2005).
Untuk memperoleh manfaat secara utuh dari komponen nutraceutical di dalam pangan funsional maka bioavalibilitas dari produk ini harus diperhatikan, sebab jika bioavailibilitasnya rendah maka akan lebih banyak komponen aktif yg terbuang daripada diserap oleh tubuh. Definisi bioavailibilitas pada konteks pangan fungsional ini adalah jumlah komponen nutraceutical yang dapat diserap oleh tubuh melalui proses pemasukan pangan secara oral. Faktor yang mempengaruhi bioavailitas komponen bioaktif ini adalah kelarutan, penyerapan, dan perpindahan ke sirkulasi sistemik.
Terdapat dua jenis nutraceutical yakni nutraceutical larut air dan tidak-larut air. Nutraceutical larut air akan terlarut pada larutan yang terdapat di permukaan lumen. Sedangkan nutraceutical tidak-larut air tidak dapat larut. Untuk dapat larut dibutuhkan micelles dengan inti hydrpphobic yang dapat melarutkan nutraceutical tidak-larut air.
Proses penyerapan kedua jenis nutraseutical di dalam usus halus berbeda. Nutraceutical larut air diserap dengan mekanisme. Partikel nutraceutical larut air masuk melalui celah sempit diantara sel epitel. Nutraceutical tidak-larut air bisa diserab setelah terlebih dahulu terdispersi di dalam micelles. Hydrophobic core dari micelles kemudian berdifusi ke dalam sel epitel melalui membran phospholipid. Perpindahan nutraceutical yang telah diserab ke dalam sirkulasi sistemik untuk proses metabolism berbeda untuk nutraceutical larut air dan tidak-larut air. Partikel larut air akan masuk melalui pembuluh darah dan dibawa ke liver sedangkan partikel tidak-larut air akan masuk melalui limfatik dan dibawa ke sirkulasi sistemik.
Chinese Medicine
PEMBAHASAN
Aplikasi Nanoteknologi pada Pangan Fungsional
Nanoteknologi merupakan ilmu dan penerapan tentang bagaimana cara mengontrol partikel berukuran nano (1 sampai 100 nanometer) untuk mennghasilkan produk atau alat yang memberikan dampak positif bagi perkembangan umat manusia. Nanoteknologi dapat digunakan untuk meningkatkan bioavailibilitas dari nutraceutical dalam pangan fungsional. Beberapa formulasi berbasis nanoteknologi yang telah dikembangkan adalah nanodispersi, nanoemulsi, dan enkapsulasi nanopartikel.
Nanodispersi merupakan penyebaran partikel berukuran nano di dalam larutan, bertujuan untuk meningkatkan kelarutan partikel sehingga diperoleh larutan yg lebih homogen. Nanodispersi bisa dalam bentuk kristalin ataupun amorf. Proses pembuatan nanodispersi dilakukan dengan pemecahan Kristal nutraceutical menjadi ukuran nano dan penambahan surfaktan atau polimer ampifilik untuk membuat campuran stabil. Pemecahan Kristal nutraseutical menggunakan wet milling dan high pressure homogenization akan menghasilkan partikel nano neutraceutical dalam bentuk kristalin sedangkan pemecahan dengan cosolvent freeze-drying akan menghasilkan nano nutraceutical dalam bentuk amorf. Onoeu et al. (2010) membuat nano kurkumin dalam bentuk kristalin dan amorf dan distabilkan menggunakan selulosa modifikasi. Pengujian bioavailabiliti dari nanodispersi kurkumin menunjukkan peningkatan 12 kali untuk nano kurkumin bentuk kristalin dan 16 kali untuk nano kurkumin dalam bentuk amorf.
Nanoemulsi menggunakan basis lemak yang dapat melarutkan partikel nutraceutical yang tidak-larut air. Nanoemulsi yang mengandung trigliserida dan nutraceutical masuk ke dalam saluran pencernaan. Di dalam saluran pencernaan trigliserida dipecah menjadi monogliserida dan asam lemak bebas yang akan membantu terbentuknya sistem micelle pada lumen usus halus. Nutracetical yang tidak-larut air akan berpindah ke
hydrophobic core dari sistem micelle yang terbentuk. Hydrophobic core kemudian berdifusi ke dalam sel epitel melalui membrane phospholipid. Namoemulsi secara tidak langsung dapat meingkatkan bioavailibilitas nutraceutical karena sel epitel dalam usus halus hanya bisa menyerap partikel (melalui system difusi) yang telah terdispersi dalam sistem micelle, dan system micelle terbentuk apabila terdapat lemak. Penelitian yang dilakukan oleh Cui et al. (2009) dan Wang et al. (2008) menunjukkan bahwa nanoemulsi meningkatkan bioavailabilitas kurkumin.
Enkapsulasi nano nutraceutical bertujuan untuk mencegah kerusakan partikel sebelum mencapai usus halus. Enkapsulasi nanopartikel dilakukan dengan menambahkan larutan cosolvent dari nutraceutical yg larut sempurna dalam air, dan polymer tidak-larut air kedalam air dengan atau tanpa penambahan surfaktan. Polimer akan terkondensasi dan membentuk agregat. Beberapa bagian dari nutraseutical akan terjebak di dalam polimer sehingga diperoleh nano nutraseutical yang telah dikapsulasi. Nano kurkumin yang telah dienkapsulasi mengalami peningkatan bioavalibilitas sebesar 9 kali (Shaikh et al. 2009).
Aplikasi Nanoteknologi pada Chinese Medicine NXW
wet ball milling, kemudian diikuti dengan solvent evaporation dan selanjutnya dienkapsulasi untuk meningkatkan kestabilannya. Unit komponen frankincense dan myrrh oil (FMO) diproses menggunakan metode high-pressure homogenization sehingga diperoleh spherical solid lipid nanoparticles yang dapat larut dalam air.
Pengujian obat NXW kepada hewan percobaan anjing jenis beagle menunjukkan bahwa terjadi peningkatan biovailibilitas dari NXW yang diberi perlakuan teknologi nano disbanding dengan obat NXW yang tidak dibuat dengan teknologi nano. Pengujian khsiat antitumor NXW dilakukan pada hewan percobaan tikus. Hasil pengujian menunjukkan bahwa aktivitas antikanker ditemukan paling besar pada tikus yang diberi NXW yang telah dinanokan.
PENUTUP
Hasil penelitian tentang penerapan nanoteknologi dalam formulasi nutraceutical di dalam pangan fungsional dan Chinese Medicine sampai saat ini menunjukkan perbaikan yang cukup signifikan dibanding produk obat tanpa penerapan nanoteknologi. Namun demikian penelitian tentang keamanan produk-produk nanoteknologi dalam produk pangan dan obat sangat perlu dilakukan. Perlu diteliti lebih lanjut efek toksisitasnya, karena ada kemungkinan bahwa terjadi perubahan sifat dan karakteristik dari partikel nano tersebut. Sebagai contoh titanium dioksida yang digunakan dalam kemasan pangan sebagai antimikrobial dan pelindung dari sinar UV pada bentuk bulk dianggap secara biologis inert, akan tetapi pada ukuran sampai beberatus nanometer dapat merusak DNA, merusak fungsi sel, mempengaruhi hati dan ginjal pada binatang percobaan, dan dapat terakumulasi pada hati, ginjal, dan paru-paru (ALPI 2012).
DAFTAR PUSTAKA
Asosiasi Laboratorium Pangan Indonesia (ALPI). 2012. Penerapan nanoteknologi perlu dikawal dengan regulasi. [Online].
Tersedia di:
http://alpindonesia.org/berita/index1.php ?view&id=216. Diakses 2016 Januari 14. Corson TW, Crews CM. 2007. Molecular
understanding and modern application of traditional medicines: triumphs and trials. Cell. 130(5), 769-774.
Cui J, Yu B, Zhao Z, Zhu WW, Li HL, Lou HX, Zhai GX. 2009. Enhancement of oral absorption of curcumin by self-microemulsifiying drug delivery systems. Int. J. Pharm. Sci. 371(1-2), 148-155.
Feng S, Yongtai Z, Gang Y, Teng G, Nianping F. 2015. Preparation of a micro/nanotechnology based multi-unit drug delivery system for a Chinese medicine Niuhuang Xingxiao Wan and assessment of its antitumor efficacy. Int. J. Pharm. 492(2015), 244-247.
Feng YB, Luo WQ, Zhu SQ, 2008. Explore new clinical application of Huanglian and corresponding compound prescriptions from their traditional use. Zhongguo Zhong Yao Za Zhi 33, 1221–1225.
Frank A, Unger M. 2006. Analysis of frankincense from various Boswellia species with inhibitory activity on human drug metabolising cytochrome P450 enzymes using liquid chromatography mass spectrometry after automated on-line extraction. J. Chromatogr. A 1112, 255–262. Institute of Food Technologies. 2005. Functional Foods: Opportunities and Challenges. Institute of Food Technologists. Massoud A, El Sisi S, Salama O, Massoud A. 2001. Preliminary study of therapeutic efficacy of a new fasciolicidal drug derived from Commiphora molmol (myrrh). Am. J. Trop. Med. Hyg. 65, 96–99
Onoue S, Takahashi H, Kawabata Y, Seto Y, Hatanaka J, Timmermann B, Yamada S. 2010. Formulation design and photochemical studies on nanocrystal solid dispersion of curcumin with improved oral biodavailability. J. Pharm. Sci. 99(4), 1871-1881.
quadrupole mass spectrometry. J. Chromatogr. A 1218,107–117.
Research and Market. 2014. Functional Food and Nutraceuticals Market (2014 - 2020) - By Type (Foods, Beverages, Supplements); Benefits (Health and Wellness, Disease Prevention, Fitness, Beauty); Origin & Ingredient. [online]. Tersedia di: ttp://www.researchandmarkets.com/resea rch/m9qvsw/global_functional. Diakses 2016 Maret 20.
Shaikh J, Ankola DD, Beniwal V, Singh D, Kumar M. 2009. Nanoparticle encapsulation improves oral bioavailability of curcumin by at least 0-fold when compared to curcumin administered with piperine as absorption enhancer. Eur. J. Pharm. Sci. 37(3-4), 223-230.
Wang X, Meng H, Chen P, Yang N, Lu X, Wang ZM, Gao W, Zhou N, Zhang M, Xu Z, Chen B, Tao Z, Wang L, Yan Z, Zhu T, 2014. Beneficial effects of muscone on cardiac remodeling in a mouse model of myocardial infarction. Int. J. Mol. Med. 34, 103–111.
Wang XY, Jiang YW, Huang MT, Ho CT, Huang QR. 2008. Enhancing anti-inflammation activity of curcumin through O/W nanoemulsions. Food Chem. 108(2), 419-424.
