Beranda Opini Nanoteknologi dalam Pengolahan Pangan

Nanoteknologi dalam Pengolahan Pangan

nanopartikel
nanopartikel

Beberapa dekade terakhir ini nanoteknologi merupakan salah satu teknologi yang sangat berkembang di dunia.

Teknologi nano mencakup desain, karakterisasi, produksi dan aplikasi suatu material, alat atau sistem pada skala nano (0.1-100 nm).

Perjanjian Baru

IFST pada tahun 2007 mendefinisikan nanoteknologi sebagai suatu design, produksi dan penerapan dari struktur, peralatan dan sistem melalui pengendalian bentuk dan ukuran material pada skala nanometer.

Nanoteknologi juga dapat dikatakan sebagai pengembangan konsep gabungan antara keberadaan material pada skala nano dengan golongan material yang benar-benar baru.

Nanoteknologi memungkinkan para ilmuwan untuk mengukur, mengontrol, dan memanipulasi materi pada skala nano untuk mengubah sifat dan fungsi dengan cara yang menguntungkan.

Ukuran partikel yang kecil akan menghasilkan sifat fisikokimia baru, seperti meningkatnya luas permukaan, perubahan reaktivitas dan warna yang sangat berbeda dibandingkan material pada ukuran konvensional.

Sifat baru dan unik tersebut membuka peluang yang besar bagi pengembangan aplikasi dan produk inovatif di berbagai bidang karena dapat menghemat bahan baku, mempercepat serta mengefisienkan proses.

Aplikasi nanoteknologi dalam produk pangan berkontribusi terhadap pengantaran senyawa bioaktif, meningkatkan bioavailabilitas bahan aktif, meingkatkan kelarutan dan penyerapan senyawa bioaktif, mengenkapsulasi dan melindungi senyawa antioksidan, mengendalikan pelepasan bahan aktif, serta melindungi produk pangan dari reaksi kimia sehingga dapat mengurangi perubahan-perubahan pada sifat sensori produk.

Kontribusi ini memberikan dampak terhadap isu keamanan pangan dari produk panganyang mengandung partikel nano, terutama produk nutraceuticals dan pangan fungsional yang digunakan untuk mengantarkan senyawa bioaktif dalam produk tersebut.

Disamping itu, nanoteknologi juga sudah dimanfaatkan dalam pengemasan produk pangan seperti sebagai antimikroba dalam bahan pengemas dan mengembangkan sensor nano untuk deteksi kontaminan dan bakteri pathogen, serta untuk traceability dan pemantauan kondisi bahan pangan selama penyimpanan dan transportasi.

Sebagian besar zat gizi mikro atau senyawa bioaktif tidak dapat diaplikasikan secara langsung ke dalam produk pangan. Hal ini disebabkan karena sifat fisik, kimia, dan biologi dari senyawa bioatif tersebut.

Beberapa zat gizi mikro dan senyawa bioaktif mempunyai kelarutan rendah, baik dalam air maupun dalam minyak. Zat gizi mikro sangat mudah mengalami perubahan sifat fisik dan kimia selama persiapan, proses pengolahan, penyimpanan, dan pengangkutan.

Perubahan tersebut menghasilkan flavor yang tidak dikehendaki (off-flavor) sehingga produk pangan menjadi kurang disukai.

Selain itu, zat gizi mikro lainnya dapat berinteraksi dengan komponen pangan yang lain sehingga dapat mengurangi bioaktivitas dan stabilitas produk yang dihasilkan.

Chaudry et al. pada tahun 2008 juga menyatakan bahwa penerapan nanoteknologi yang sudah berkembang saat ini dikelompokkan dalam beberapa kategori, yaitu:

Kelompok ingredient yang telag diproses dan diformulasi menjadi struktur nano

Kelompok material yang berukuran nano yang dienkapsulasi atau bahan aditif partikel nano hasil rekayasa yang digunakan dalam bahan pangan

Kelompok material nano yang digabung untuk dikembangkan menjadi bahan pengemas pangan yang lebih baik

Kelompok peralatan yang berbasis material dan nanoteknologi, seperti: alat filtrasi nano, alat pengolah air nano dan penginderaan nano yang bertujuan untuk keamanan pangan.

Aplikasi nanoteknologi dalam proses pengolahan pangan yang tidak kalah menarik adalah penambahan kapsul nano pada bahan pangan yang dapat pecah serta larut dengan bantuan alat microwave pada frekuensi yang berbeda-beda.

Hal ini dapat menimbulkan sifat interaktif pada pangan dan minuman sesuai dengan flavor dan warna yang dikehendaki.

Aplikasi lain adalah pada pengembangan formulasi skala nano dari tanaman herbal tradisional dengan cara mereduksi herbal tersebut menjadi produk tepung atau emulsi dalam skala nano.

Material nano dalam produk pangan dapat disintesis dengan dua metode pendekatan, yaitu metode energi tinggi dan metode energi rendah.

Metode energi tinggi menggunakan alat mekanis seperti homogenisasi tekanan tinggi, microfluidizer, dan sonikator, yang dapat menghasilkan energi untuk menghancurkan molekul komponen pangan menjadi material nano.

Metode energi tinggi biasa digunakan untuk menyiapkan nanoemulsi dalam industri makanan dan minuman karena pemanfaatannya sudah mapan dibandingkan penggunaan emulsi konvensional.

Teknik lain penyiapan material nano dengan metode energi tinggi adalah dengan metode ultrasonikasi atau pemberian gelombang ultrasonik.

Gelombang ultrasonik merupakan rambatan energi dan momentum mekanik, sehingga membutuhkan medium untuk merambat sebagai interaksi dengan molekul.

Material nano juga dapat diproduksi menggunakan metode energi rendah yang didasarkan pada pembentukan droplet minyak secara spontan pada sistem pengemulsi, minyak dan air di bawah kondisi lingkungan tertentu.

Metode energi rendah yang umum digunakan pada pembuatan material nano antara lain metode fase inversi dan metode emulsifikasi spontan.

Dalam metode emulsifikasi spontan, pada awalnya sistem emulsi terdiri dari fase organik (minyak dan pelarut organik) serta fase cair (air dan emulsifier hidrofilik).

Ketika fase cair ditambahkan ke fase organik, maka pelarut organik akan bergerak meninggalkan fase minyak menuju fase cair, sehingga menyebabkan ukuran droplet minyak mengecil.

Pembentukan emulsi terjadi secara spontan setelah campuran minyak dan pengemulsi dimasukkan ke dalam fase air dan pelarut organik yang terdapat dalam sistem emulsi tersebut dihilangkan dengan penguapan.

Oleh : Nina Jusnita, S.TP., MSi (Mahasiswa S3 Ilmu Pangan IPB, Dosen Ilmu Farmasi Universitas 17 Agustus 1945 Jakarta)