Monthly Archives: March 2011

Dioksin, Furan (PCDD,PCDF) dan sekelumit informasi tentangnya

  1. 1. Pendahuluan

Polychlorinated dibenzo-p-dioksin (PCDD) dan polychlorinated dibenzofuran (PCDF) adalah kontaminan yang terdeteksi dalam hampir semua kompartemen di dalam ekosistem global dalam jumlah yang sangat kecil. Senyawa-senyawa ini dikategorikan ke dalam partikel yang menimbulkan pengaruh yang cukup signifikan bagi lingkungan. Berlawanan dengan senyawa kimia yang lainnya yang juga berpengaruh pada lingkungan seperti polychlorinated biphenyls (PCB), polychlorinated naphthalenes (PCN), dan polychlorinated pesticides seperti DDT, pentachlorophenol (PCP) atau yang lainnya, PCDD/PCDF tidak pernah diproduksi dengan sengaja. Keduanya terbentuk sebagai produk sampingan dari sejumlah industri dan proses pembakaran.

Istilah dioksin lebih sering digunakan dan mengacu kepada 75 kongener dari poly-chlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDD) dan 135 bentuk dari polychlorinated dibenzofurans (PCDF) . Terdapat dua kelompok yaitu planar dan tricylic ethers yang memiliki 8 atom Cl yang menempel pada atom karbon no 1hingga 4 dan 6 hingga 9 (Lihat Gambar 1). terdapat 210 senyawa, 17 bentuk yang dapat memiliki Cl pada akhir posisi 1,3,7, dan 8 pada molekul induk-nya. Ketujuhbelas kongener bersifat racun untuk makhluk hidup, tahan serangan kimia, biologis maupun kimia, serta dapat terakumulasi dalam lingkungan, dan dalam organisme hidup seperti hewan dan manusia. Bentuk 2,3,7,8-TCDD (2,3,7,8-Cl4DD) juga diberikan nama seveso dioksin yang merupakan senyawa buatan manusia yang paling beracun. Di samping sumber antropogenis, enzim bisa menjadi media untuk pembentukan PCDD dan PCDF dari 2,4,5 dan 3,4,5-triklorofenol yang ditunjukan secara in vitro melalui formasi biogenis dalam lumpur sampah, kompost, dan sebagainya. Belakangan ini, dioksin juga bisa ditemukan dalam pembentukan secara alami dari tanah liat di beberapa bagian daerah di bumi.

  1. 2. Sifat Fisik dan Kimia

Baik PCDD maupun PCDF dapat memiliki antara satu dan 8 atom klorin yang terikat pada molekul dibenzo-p-dioksin atau molekul dibenzofuran. Pola penggantian ini menghasilkan 8 homolog dan 75 kongener untuk PCDD dan 135 kongener untuk PCDF. Tabel 1 menunjukan jumlah isomer yang mungkin dalam setiap kelompok homolog.

Sejak tahun 1970-an, kongener PCDD dan PCDF dikenali dengan sebagian besar informasi yang tertuju pada bentuk kongener 2,3,7,8-Cl4DD. Dan kini ke-17 bentuk 2,3,7,8-kongener tersubstitusi tersedia secara komersial, baik dalam bentuk individual maupun dalam bentuk campuran. Pengentahuan tentang nilai-nilai dalam parameter tertentu yang mengkarakterisasi sifat dari senyawa tunggal PCDD/PCDF dibutuhkan dengan tujuan untuk memperkirakan sifatnya dalam campuran yang ditemukan dalam lingkungan. Namun, mengukur nilai-nilai kongener PCDD/PCDF adalah langka. Adapun sifat fisika dan kimia dioksin dan furan yang dapat dihitung atau dikendalikan:

  1. Tekanan uap rendah (rentang dari 4.010– 8 mm Hg untuk  2,3,7,8-Cl4DF sampai 8.2X10–1 3 mm Hg untuk  Cl8DD)
  2. Kelarutan yang sangat rendah dalam air (rentang dari 419 ng L–1 for 2,3,7,8-Cl4DF,  7.9 dan 19.3 ng L–1 untuk 2,3,7,8-Cl4DD sampai 0.074 ng L–1);
  3. Solubilitas dalam material organik atau matriks lemak (Nilai log Koc untuk 2,3,7,8- Cl4DD ada di antara 6.4 dan 7.6)

  1. 3. Pengaruh pada Lingkungan

3.1 Pengetahuan Umum

PCDD/PCDF adalah pencemar multimedia yang jika sekali terlepas ke lingkungan akan mengganggu berbagai keseimbangan komponen lingkungan. Mengacu pada lipofilisitas (kemampuan untuk bersifat lipofilik) dan kelarutan dalam air yang begitu rendah, PCDD/PCDF terutama terikat pada partikulat dan material organic dalam tanah dan sedimen, dan dalam biota, mereka terkonsentrasi dalam jaringan lemak. Dalam udara, sebagai senyawa semi-volatil, PCDD/PCDF dapat hadir dalam fasa gas maupun terikat dalam partikel senyawa lain. Dua kunci parameternya dalah tekanan uap kongener dan temperatur udara lingkungan menentukan partisi antara gas dengan partikel. Khususnya ketika musim panas(musim semi di hemisfer /belahan bumi utara), kongener terklorinasi rendah cenderung ditemukan secara pre-dominan dalam fasa uap. PCDD/PCDF dalam fasa uap dapat memicu transformasi fotokimia dengan proses deklorinasi yang membawa pada proses yang membuat kongener bersifat lebih beracun jika kongener okta- dan hepta- chlorinated terurai menjadi tetra dan penta- chlorinated dan akhirnya membentuk senyawa non-toksik dengan hanya 3 atau kurang dari 3 atom klorin. PCDD/PCDF menempel pada material yang tahan penguraian.

Dalam rantai makanan terrestrial (udaraàrumputàternakàsusu/dagingàmanusia), PCDD/PCDF dapat terdeposit pada permukaan tumbuhan melalui pengendapan basah, pengendapan kering dari ikatan kimia ke partikel udara, atau melalui transport difusi fasa gas ke udara hingga ke permukaan tumbuhan. Setiap proses dipengaruhi oleh perbedaan perangkat sifat dari tumbuhan, parameter lingkungan, konsentrasi dalam udara.

Terdapat fakta yang menjadi indikasi bahwa input berupa PCDD/PCDF yang lebih terklorinasi dari pengendapan basah.

Untuk hasil panen pertanian berupa daun, sumber utama kontaminasi adalah pengendapan secara langsung dari udara dan percikan tanah. Akumulasi dioksin yang terdapat pada akar dikonfirmasi hanya terdapat pada labu dan mentimun. Sedangkan pada hewan, dioksin yang terkonsumsi banyak terakumulasi pada jaringan lemak dan susu.

3.2 Laju Perpindahan dari Lingkungan ke Makanan

Perpindahan PCDD/PCDF dari rumput ke ternak sudah pernah dipelajari, bahkan laju perpindahannya juga sudah diketahui. Pada umumnya, laju perpindahan menurun dengan meningkatnya laju klorinasi. Hal ini menjadi indikasi bahwa absorpsi juga berkurang yang menunjukan hidrofobisitas yang semakin besar dari PCDD/PCDF yang lebih terklorinasi sehingga menghambat transport menyebrang lapisan film dalam jalur pencernaan sapi.

Dalam pengkajian konsentrasi, ditemukan bahwa laju perpindahan yang paling tinggi dimiliki oleh dibenzo-p-dioxins dan dibenzofuran terklorinasi rendah yaitu: 2,3,7,8-Cl4DD (2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin), 1,2,3,7,8-Cl5DD (1,2,3,7,8-pentachlorodibenzo-p-dioxin), dan 2,3,4,7,8-Cl5DF (2,3,4,7,8-pentachlorodibenzofuran).

Untuk ketiga kongener tersebut, sekitar 30-40% cenderung berpindah dari makanan menuju susu sapi. Dan sekitar 20% yang lain diisi oleh homolog 2,3,7,8-substituted Cl6DD (hexachlordibenzo-p-dioxins) dan Cl6DF (hexachlorodibenzofurans).

Sementara itu, pada ternak ungags, sebagian besar PCDD/PCDF terakumulasi pada bagian telur. Ada perbedaan yang cukup berarti antara ayam yang berada dalam kandang saja dengan ayam yang dilepas ke luar kandang, di mana ayam yang diternakkan dan berinteraksi dengan tanah, memiliki kandungan PCDD/PCDF yang lebih besar. Nilai kontaminasi tertinggi yang pernah ada pada telur ayam adalah 23.4 ng-l-TEQ/kg.lemak. Hal ini menunjukan bahwa pemeliharaan ayam dengan menghindarkan ayam dari tanah justru dianjurkan untuk meminimalisir akumulasi PCDD/PCDF pada ayam yang ketika dikonsumsi manusia, PCDD/PCDF tersebut akan terakumulasi dalam tubuh manusia.

Tabel 1 menunjukan laju transfer PCDD/PCDF dari tanah terhadap telur dalam satuan konsentrasi telur (pg/g lemak) per konsentrasi tanah (pg/g) untuk berbagai kongener PCDD/PCDF:

Meskipun terdapat perbedaan antara kedua kajian yaitu yang dilakukan Petreas dkk di laboratorium eksperimen dengan Schuler dkk, kecenderungan yang sama dapat dilihat bahwa nilai rasio konsentrasi dalam telur dengan konsentrasi tanah berkurang seiring dengan makin rendahnya derajat klorinasi kongener.

  1. 4. Konsentrasi dalam Lingkungan, Bahan Makanan, dan Manusia

4.1 Lingkungan

Terdapat banyak data yang bisa diakses untuk menemukan konsentrasi PCDD/PCDF dalam tanah, endapan, dan udara. Biomonitor, seperti vegetasi atau susu sapi, telah berhasil diterapkan untuk mengidentifikasi dan memonitor konsentrasi udara lingkungan dari sumber-sumber yang potensial, walaupun korelasi linear di antara konsentrasi PCDD/PCDF dalam tumbuhan dengan sampel udara tidak dapat ditentukan. Mengacu pada perhatian masyarakat tentang dioksin dan furan, banyak pengkajian ditujukan untuk mengidentifikasi hotspot potensial dari kontaminasi PCDD/PCDF. Hal ini menyebabkan hampir sebagian besar data menyimpang karena diarahkan pada sampel terkontaminasi dan konsentrasi yang tinggi, dibandingkan informasi dasar dan menyeluruh.

Ketika mengevaluasi konsentrasi PCDD/PCDF di lingkungan, data harus diambil menjadi hal-hal yang memperhitungkan  beberapa matriks yang sensitive terhadap input jangka pendek, seperti udara ambien, tumbuhan berjangka hidup pendek, sedangkan matriks yang lainnya seperti endapan dan tanah termasuk kategori yang tidak sensitive terhadap variasi temporal. Faktor penting yang lebih jauh untuk interpretasi hasil data adalah musim (misalnya ketika musim dingin, konsentrasi PCDD/PCDF  di dalam udara akan lebih besar sepuluh kali lipat biasanya dari TEQ ketika musim semi), panjang paparan sampel (misalnya rentang jam vs minggu), lokasi (misalnya urban vs rural), metode pengambilan contoh (misalnya metode pengambilan sampel volum tinggi vs metode deposisi partikulat), kedalaman pengambilan sampel (misalnya di permukaan vs di inti), dan lain sebagainya.

Tanah adalah tempat alamiah untuk senyawa lipofilik yang kuat seperti PCDD/PCDF untuk menetap, yang akan meng-adsorb karbon organic tanah dan sekali ter-adsorb, maka akan tetap berada di sana, relative im-mobil. Tanah adalah matriks yang bertipe meng-akumulasi dalam jangka waktu yang cukup lama. Tanah akan menerima input berbagai pencemar lingkungan dengan cara yang berbeda, dan cara yang penting di antaranya adalah: deposisi atmosferik, penerapan lumpur buangan atau kompos, tumpahan, erosi dari area terkontaminasi terdekat.

European Commission (EC) telah menyusun sebuah proyek untuk mengumpulkan dan mengevaluasi hasil proyek PCDD/PCDF yang dikerjakan 50 anggotanya dengan tujuan untuk memiliki pratinjau yang lebih baik dari data yang telah ada dan untuk menyediakan sebuah dasar bagi pengambilan kebijakan. Di Sebagian besar Negara terdapat data bahwa PCDD/PCDF terdeteksi di hampir semua media. Sebagai ilustrasi, disampaikan data konsentrasi PCDD/PCDF pada berbagai area di beberapa Negara pada Tabel 2.

4.2 Keterdapatan pada Tubuh Manusia

4.2.1 Pakan Ternak dan Makanan

Kemungkinan terjadinya paparan PCDD/PCDF terhadap manusia bisa melalui beberapa cara, di antaranya sebagai berikut:

  • Melalui saluran pernapasan, penghirupan udara, dan menghirup partikel dari udara.
  • Melalui saluran pencernaan secara tidak langsung dari tanah yang terkontaminasi
  • Melalui penyerapan oleh permukaan kulit
  • Konsumsi pangan

Pada tahun 1990, tim kerja WHO menyimpulkan bahwa 90% pemasukan dioksin harian ke dalam tubuh adalah dari saluran pencernaan. Pada khususnya, makanan yang berasal dari ternak bertanggung jawab atas pemasukan harian sekitar 2pg TEQ/(kg bw.d). semua bahan makanan khususnya yang bersifat non-lemak, adalah senyawa minor yang sangat penting dalam proses pemasukan PCDD/PCDF.

4.2.2 Hasil dari Pengamatan Individual

Tabel-tabel berikut menunjukan informasi kandungan PCDD/PCDF dalam berbagai jenis makanan yang dikumpulkan oleh EU.

4.2.3 Manusia

Pola PCDD/PCDF dalam tubuh manusia akan berbeda untuk sumber yang berbeda. Warga yang berdiam di wilayah geografis tertentu akan memiliki pola khusus karena paparan predominan dari sumber yang berbeda. Sebagai contoh, Warga Eropa memiliki kadar 2,3,4,7,8-Cl5DF yang lebih tinggi dibandingkan warga Amerika.

Air Susu Ibu (ASI) sering digunakan sebagai monitor untuk mengetahui paparan terhadap manusia dan mngetahui kecenderungan  PCDD/PCDF di berbagai daerah di jangka waktu tertentu.

  1. 5. Kadar Racun PCDD/PCDF

Penilaian resiko pertama hanya berfokus pada kongener paling beracun yaitu 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (2,3,7,8-Cl4DD, 2,3,7,8-TCDD). Segera setelah disadari, walaupun semua substitusi PCDD/PCDF pada ujung posisi 2,3,7, atau 8 memiliki kadar racun yang sangat tinggi, kontributor utama dari semua racun itu ada pada campuran dioksin. Dan walaupun komposisi yang cukup rumit dari kebanyakan PCDD/PCDF mengandung sumber, hanya kongener dengan subsitusi di posisi lateral dari cincin aromatis yang berada dalam atom karbon dengan nomor 2,3,7, dan 8 tahan dalam lingkungan serta terakumulasi dalam rantai makanan.

PCDD/PCDF menghasilkan sebuah spektrum dari efek racun yang dihasilkan terhadap tubuh hewan. Namun, sebagian besar informasi yang tersedia adalah hanya 2,3,7,8-Cl4DD. Data kadar racun paling tinggi dihasilkan dari paparan melalui mulut. Terdapat rentang yang cukup lebar dari perbedaan sensitifitas letalitas PCDD terhadap hewan. Tanda dan gejala keracunan bahan kimia terkontaminasi CL4DD terhadap manusia sedikit mirip dengan yang bisa diobservasi dari hewan. Pemaparan dioksin terhadap manusia dikaitkan dengan peningkatan resiko dari luka pada kulit (chloracne dan hiperpigmnetasi), mengubah fungsi hati, dan metabolism lemak, kelemahan umum yang berhubungan dengan penurunan berat badan yang sangat drastis, perubahan dalam aktifitas enzim dalam hati, system kekebalan yang menurun, dan terjadinya ketidaknormalan dalam system saraf dan endokrin. 2,3,7,8-Cl4DD adalah teratogen (agen perusak embrio dalam proses kehamilan) yang sangat potensial dan fetotoksik (zat beracun untuk fetus/janin)dalam tubuh hewan. Dan juga merupakan promoter potensial dalam proses karsinogenesis hati tikus. 2,3,7,8-Cl4DD juga menyebabkan kanker hati dan organ lainnya.

5.1 Modus

Toksisitas 2,3,7,8-Cl4DD terjadi karena pemisahan sitostolik aril (aromatic) hydrocarbon

receptor (AhR), dan toksisitas relative untuk PCDD dan PCDF yang lainnya dikaitkan dengan kemampuan untuk mengikat reseptor yang terjadi dalam semua jaringan hewan pengerat (tikus dkk) dan jaringan tubuh manusia. Afinitas ikatan AhR 2,3,7,8-Cl4DF, 1,2,3,7,8-, dan 2,3,7,8-Cl4DF adalah sama kuatnya seperti yang dilihat dari 2,3,7,8-Cl4DD. PCDDs dengan ujung 3 atom Cl lateral mengikat dengan kekuatan afinitas AhR. Fakta yang terakhir adalah sebagian besar merupakan interaksi afinitas dengan AhR dan akan memunculkan konsekuensi biokimia dan toksikologikal dari paparan PCDF yang memeperlihatkan hasil yang serupa untuk aksi modus.

Secara umum, dipercaya bahwa efek racun dari 2,3,7,8 PCDD tersubstitusi dan 2,3,7,8 PCDF tersubstitusi memperlihatkan pola yang sama. Respon keracunan diawali pada tingkat sel, dengan pengikatan PCDD/PCDF pada protein khusus dalam sitoplasma di tubuh sel yaitu AhR. 2,3,7,8 PCDD/PCDF tersubstitusi terikat pada AhR dan mempengaruhi ekspresi gen CYP1A1 (sitokrom P450 1A1) dan CYP1A2 (sitokrom P450 1A1). Ikatan pada AhR membuat langkah pertama yang dibutuhkan untuk mengawali efek beracun dan biokimia yang dioksin timbulkan. Mekanisme 2,3,7,8-Cl4DF dilakukan secara parallel dengan berbagai cara terhadap hormone steroid, yang memiliki rentang spektrum efek yang cukup lebar melalui tubuh di mana pengaruhnya disebabkan terutama karena senyawa induk. Namun, TCDD dan reseptor hormone steroid (seperti estrogen, androgen, glucocorticoid, hormone tiroid, vitamin D3, dan reseptor asam retinoat) bukan termasuk ke dalam keluarga yang sama. Afinitas ikatan AhR dari 2,3,7,8-Cl4DF, 1,2,3,7,8- dan 2,3,7,8-Cl5DF memiliki susunan yang sama dengan yang bisa diobservasi dari 2,3,7,8-TCDD. Dengan penambahan klorinasi, afinitas ikatan akan berkurang. Induksi enzim sitokrom P4501A1 seringkali digunakan sebagai biomarker yang menyenangkan untuk PCDD/PCDF dan senyawa lain yang serupa dengan dioksin.

5.2 Karsinogenisitas

2,3,7,8-Cl4DD menyebabkan tumor hati dalam tubuh hewan pada konsentrasi lebih rendah daripada bahan kimia buatan manusia yang lainnya. Dioksin dan furan bukan zat yang bersifat genotoksik (tidak menginisiasi pertumbuhan kanker), namun 2,3,7,8-Cl4DD dan PCDD/PCDF yang lainnya merupakan promoter yang sangat kuat untuk pertumbuhan kanker. 2,3,7,8-Cl4DF turut campur dalam beberapa fungsi yang menyebabkan pengaruh yang berarti pada proses promosi kanker seperti factor pertumbuhan, system hormone, kerusakan oksidatif, komunikasi inter-seluler, poliferasi (pembelahan dan pertumbuhan) sel, apoptosis (kematian sel), penjagaan kekebalan, dan sitotoksitas (toksisitas selular).

  1. 6. Penilaian dan Manajemen Resiko

6.1 Penilaian Resiko dan Pendekatan-TEF

Penilaian resiko pertama hanya akan difokuskan pada kongener paling beracun 2,3,7,8-Cl4DD. Toxicity Equivalency Factors (TEF) dikembangkan untuk menjadi piranti dalam penilaian resiko dari campuran senyawa PCDD/PCDF. TEF didasarkan pada nilai toksisitas akut dari pengkajian secara in vivo dan in vitro. Pendekatan ini berdasarkan pada fakta bahwa yang pada umumnya reseptor menjadi perantara mekanisme senyawa-senyawa tersebut. Meskipun basis ilmiah tidak dapat dinyatakan secara kokoh, pendekatan TEF telah diadopsi sebagai piranti administrative oleh berbagai perusahaan dan mengizinkan perubahan data analisis secara kuantitatif untuk senyawa kongener PCDD/PCDF secara individual menjadi parameter tunggal Toxic Equivalent (TEQ). Sebagai TEFs, data sementara dan piranti administrative didasarkan pada kondisi terkini dari pengetahuan dan harus selalu direvisi sebagai data-data baru yang tersedia.  Saat ini yang lebih banyak digunakan sebagai piranti penilaian adalah parameter TEFs yang dikembangkan oleh kelompok kerja NATO/CCMS.

6.2 Manajemen Resiko

Sebagai PCDD dan PCDF yang tidak pernah diproduksi secara sengaja, membuat produksinya tidak bisa diperkirakan sehingga tidak bisa diatur oleh peraturan pemerintah dan tidak bisa dilakukan pelarangan secara legal. Pengukuran tidak langsung tetap harus diambil. Misalnya dengan larangan produksi bahan kimia yang jelas terkontaminasi PCDD/PCDF dan mengukur emisi yang masuk ke dalam lingkungan dari sumber dioksin dan furan yang diketahui. Semua usaha yang ditujukan untuk mengurangi paparan PCDD/PCDF terhadap lingkungan dan manusia. Terdapat berbagai tindakan dan sebagian besar tindakan tersebut telah dilakukan seperti melegalkan instrument untuk mengikat, buku petunjuk, dan rekomendasi yang ditujukan kepada masyarakat. Sebagai tambahan, industry harus memiliki komitmen untuk mengubah proses yang lebih aman, menggunakan input bahan mentah untuk membatasi konsentrasi maksimum PCDD/PCDF dalam bahan material mereka. Organisasi internasional seperti WHO juga menetapkan TDI (Tolerable Daily Intake) untuk menjadi bahan kebijakan yang diterapkan pemerintah di banyak Negara.

6.2.1 Batas Kadar Asupan yang masih bisa ditoleransi

Pada tahun 1990, pertemuan WHO menetapkan TDI dengan nilai 10pg/kg bw untuk 2,3,7,8-Cl4DD yang didasarkan pada toksisitas terhadap hati, efek reproduktif, dan kekebalan tubuh terhadap derajat toksisitas, dan menggunakan data kinetic eksperimen hewan dan manusia. Pada Bulan November 2000, Scientific Committee on Food (SCF) dari Komisi Eropa menetapkan target dan merekomendasikan parameter Torelable Weekly Intake temporal (t-TWI)senilai 7 pg 2,3,7,8-Cl4DD/kg berat badan. Dan pada tanggal 4-14 Juni 2001, kerja sama antara pakar FAO dengan WHO pada JECFA (Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives) di Roma, menetapkan batas asupan yang masih ditoleransi sebagai nilai bulanan yang mengacu pada masa hidup yang lama dari PCDD, PCDF, dan dioksin serupa PCB. Data bulanan dianggap sebagai periode yang lebih sesuai untuk merefleksikan asupan rata-rata dalam pencernaan harian yang dianggap dapat mengabaikan pengaruh yang lebih kecil untuk paparan secara keseluruhan. Parameternya disebut Provisional Tolerable Monthly Intake (PTMI) yang bernilai 70pg/kg berat badan. Bulan.

6.2.2 Insinerasi dan Pembakaran

Insinerasi sampah dianggap menjadi sumber utama emisi PCDD/PCDF ke dalam lingkungan. Sehingga banyak Negara memberlakukan pelarangan pembakaran sampah. Protocol POPs (Persistent Organic Pollutants) di bawah naungan konvensi United Nations Economic Commission for Europe (UN-ECE) pada Long-range Transboundary Air Pollution (LRTAP) menetapkan nilai batas emisi dioksin dan furan adalah 0.1 ng I-TEQ/m3 untuk instalasi pembakaran sampah padat lebih dari 3 ton/jam, 0.5 ng I-TEQ/m3 untuk instalasi pembakaran limbah rumah sakit lebih dari 1 ton/jam, dan 0.2 ng I-TEQ/m3 untuk instalasi pembakaran limbah B3 lebih dari 1 ton/jam,

  1. 7. Sumber PCDD/PCDF

7.1 Pratinjau

Sejak pertama kali pratinjau dari pembentukan dan sumber penghasil PCDD/PCDF dipublikasikan pada tahun 1980, beberapa update tersedia dalam berbagai literatur internasional. Penemuan tersebut dapat diringkas menjadi poin-pin di bawah ini:

PCDD/PCDF tidak pernah diproduksi secara sengaja tetapi terbentuk sebagai kontaminan dalam jumlah yang sangat kecil di berbagai proses industrial dan termal.

Mengacu pada kestabilan kimia, fisika dan biologi, PCDD/PCDF mampu bertahan dalam lingkungan dalam jangka waktu yang sangat lama. Sebagai akibat dari produksinya, dioksin disebut sumber utama (sekali terbentuk di industri atau melalui proses pembakaran) dapat diubah ke dalam bentuk matriks yang lain dan memasuki lingkungan. Sedangkan yang disebut sumber sekunder adalah lumpur limbah/biosludge, kompos, tanah terkontaminasi, dan endapan.

Reaksi enzimatik dapat mendimerisasi klorofenol menjadi PCDD/PCDF. Namun, dibandingkan dengan sumber dari proses industri kimia dan pembakaran, pembentukan secara biologi menjadi dapat dianggap diabaikan.

7.2 Sumber utama PCDD/PCDF:

7.2.1 Proses Industri Kimia

Sumber utama kontaminasi PCDD/PCDF terhadap lingkungan dulu adalah produksi dan penggunaan bahan kimia kloro-organik, termasuk di dalamnya industri pulp dan kertas. Dalam proses kimia basah, propensitas untuk membentuk PCDD/PCDF selama sintesis senyawa kimia berkurang sesuai dengan urutan klorofenol>klorobenzena>senyawa terklorinasi rantai lurus.

Faktor kemudahan menguap untuk pembentukan PCDD/PCDF pada temperatur tinggi, media basa, kehadiran sinar UV, dan kehadiran senyawa radikal dalam rekasi kimia. Sebuah pratinjau konsentrasi dioksin dalam berbagai bahan kimia ditunjukan pada tabel..

Emisi PCDD/PCDF ke dalam lingkungan melalui air dan kemudian ke dalam tanah terjadi dalam Tabel 4. inventori US-EPA memperkirakan emisi tahunan dari tersebut mencapai 20 g-l-TEQ

Selain itu, PCDD/PCDF yang terdeteksi pada produk akhir (pulp, kertas) sebagaimana terdeteksi pada lumpur limbah pulp dan kertas. Dengan teknologi penggelantangan (bleaching) yang lebih maju, kontaminasi PCDD/PCDF dalam efluent, produk, dan limbah dapat dikurangi.

7.2.2 Proses Termal

Kehadiran PCDD/PCDF dalam emisi dan residu dari pembakaran limbah padat pertama kali terdeteksi pada tahun 1997 di municipal solid waste incineration (MSWI) di Amsterdam.

Proses pembentukan PCDD/PCDF yang terjadi ketika pembakaran tidak dapat sepenuhnya dimengerti ataupun disetujui. Terdapat 3 kmungkinan yang diperkirakan untuk menjelaskan kehadiran dioksin dan furan dalam emisi insinerator:

  1. PCDD/PCDF sudah ada dalam sampah input dan akan rusak atau sepenuhnya terbentuk ketika terjadi pembakaran. Kemungkinan ini sudah tidak relevan untuk insinerator sampah padat modern
  2. PCDD/PCDF diproduksi dari prekursor terklorinasi (=predioksin) seperti PCB, fenol terklorinasi, dan benzen terklorinasi.
  3. PCDD/PCDF terbentuk melalui sintesis de novo. Mereka terbentuk melalui proses pirolisis kimiawi pada senyawa seperti misalnya Poli Vinil Klorida/PVC, atau dari klorokarbon yang lainnya, dan/atau material organik non-klor seperti polistiren, selulosa, lignin, batu bara, dan karbon partikulat dalam kehadiran donor klorin.

Dari informasi yang diperoleh dari MSWIs, dapat disimpulkan bahwa PCDD/PCDF dapat terbentuk dalam proses termal yang mengandung substansi klorin yang terbakar bersama dengan karbon dan disertai katalis yang sesuai (misalnya tembaga) pada temperatur 300o dalam kondisi kelebihan udara atau oksigen.

Pembentukan PCDD/PCDF bertempat di zone di mana pembakaran gas mendingin dari temperatur 450o menjadi 250o dan bukan di dalam ruangan pembakaran. Sumber klorin yang mungkin adalah residu PVC atau juga kloroparafin dalam limbah minyak atau material klorida in-organik. PCDD/PCDF hadir dalam emisi dalam asap pembakaran, abu pembakaran baik itu bottom ash maupun fly ash, air scrubber.

Mekanisme pembentukan PCDD/PCDF dapat dipengaruhi oleh banyak faktor, di antaranya adalah kehadiran klorida, logam alkali dan alkali tanah, logam aktifator, katalis, dan prekursor dioksin/furan. Selain itu parameter oksigen, uap air, dan temperatur juga harus turut dipertimbangkan.

Dalam insinerator, tempat yang paling mungkin digunakan untuk mengumpulkan PCDD/PCDF adalah ekonomiser dan peralatan pengubah debu, seperti presipitator elektrostatik (ESP).

Meskipun belum diketahui mekanisme secara pasti, namun terdapat fakta bahwa baik reaksi fasa homogen maupun reaksi fasa heterogen pada permukaan partikel mengambil peran yang sangat penting dalam kestabilan senyawa secara termodinamika.

Berbagai penelitian dilakukan untuk mengetahui kondisi operasi reaksi yang optimum untuk pembentukan PCDD/PCDF. Salah satu penelitian menyebutkan bahwa PCDF terklorinasi rendah terbentuk pada temperatur maksimum 750 OC. Penambahan temperatur di atas 750 OC akan merusak PCDF yang dibentuk sebelumnya. Penelitian yang lainnya menyebutkan bahwa temperatur optimum untuk formasi de novo PCDD/PCDF adalah 280-320 OC. Dan khususnya untuk PCDF temperatur maksimum kedua adalah pada temperatur 400 OC, sementara PCDD memiliki nilai temperatur yang lebih rendah. PCDD tidak lebih stabil dari PCDF pada temperatur tinggi. Alhasil, pada pembakaran insinerator, akan ditemukan lebih banyak PCDF daripada PCDD. Penelitian lainnya tentang prekursor paling baik untuk membentuk PCDD adalah 2,3,4,6-tetraklorofenol dala fasa gas.

7.3 Sumber PCDD/PCDF sekunder

Reservoir dioksin adalah matriks di mana PCDD/PCDF telah hadir sebelumnya, baik dalam lingkungan atau sebagai produk. PCDD/PCDF hadir dalam reservoir tersebut bisa jadi terkonsentrasi dari sumber yang lain. Karakteristik dari sumber reservoir adalah bahwa tempat tersebut memiliki potensi untuk me-re-entrainment PCDD/PCDF ke dalam lingkungan. Yang termasuk di dalam reservoir produk adalah kayu terpapar PCP, transformer yang mengandung PCB, dan lumpur limbah, kompos, dan cairan buangan yang sebenarnya dapat digunakan kembali sebagai pupuk dalam bidang pertanian atau pertamanan. Reservoir lingkungan seperti TPA dan TPS, tanah terkontaminasi (khususnya dari produksi bahan kimia), endapan terkontaminasi (khususnya di pelabuhan dan sungai yang digunakan sebagai tempat pembuangan limbah)

7.4 Sumber di Alam

Pembentukan PCDD/PCDF secara biologis dari perkursor terklorinasi sangat mungkin dilakukan misalnya dengan pentaklorofenol (PCP) namun hasilnya ternyata rentang konsentrasi sangat rendah sebagai akibatnya, precursor terklorinasi yang hadir dalam matriks lingkungan seperti tanah, atau endapan pada konsentrasi berskala ppm harus dapat dikonversi ke dalam konsentrasi berskala ppt untuk PCDD terklorionasi tingi seperti (Cl7DD and Cl8DD). Dengan kata lain. Konsentrasi klorofenol dalam ppm akan menghasilkan formasi PCDD dari klorofenol di dalam lingkungan ambien dapat diabaikan.

Konsentrasi PCDD utama yang tinggi ditemukan dalam lapisan tanah liat di Amerika Serikat, tanah liat berkaolin dari Jerman, tanah lapisan dalam dari Inggris, endapan bawah samudera dari Queensland, Australia, dan endapan dalam danau buatan di Missisipi, USA.  Sampel-sampel tersebut hanya mengandung PCDD, tapi tidak PCDF.  Pengkajian yang ada memberikan dugaan yang kuat pada kesimpulan bahwa PCDD/PCDF dapat terbentuk melalui proses alamiah.

Daftar Pustaka

Fiedler, Heidelore, Dioxin and Furan: UNEP Chemicals, 11–13, chemin des Anémones, 1219 Châtelaine (GE), Switzerland

MARINKOVIC’, Natalija, et all. Dioxins And Human Toxicity, Arh Hig Rada Toksikol (Archives of Industrial Hygiene & Toxicology) 2010:61:445-453.

Secuil Informasi Tentang Oleokimia

Oleokimia

Oleokimia adalah bahan kimia yang diturunkan dari minyak dan lemak, seperti halnya bahan kimia petrokimia yang diturunkan dari minyak hidrokarbon. Manfaat dari oleokimia adalah sumbernya yang bersifat terbarukan dan kemampuan untuk diuraikan oleh alam yang relative cepat dan mudah, serta dapat diterima oleh lingkungan dengan baik.

Oleokimia yang paling utama adalah sabun, asam lemak, ester lemak, gliserol, turunan nitrogen dan alcohol lemak. Alcohol lemak dan bentuk sulfatnya, juga termasuk oleokimia yang banyak digunakan.

Kimia jarak kastor

Jarak kastor dan turunannya merupakan bahan material untuk membuat beragam tipe produk untuk industry kimia, terdapat beberapa kemungkinan untuk dilakukan reaksi terhadap minyak jarak kastor berdasarkan ketidakstabilan senyawa kimia yang terkandung di dalamnya, yaitu asam risinoleat yang mempunyai gugus hidroksil yang relative mudah diserang, ikatan rangkapnya, dan ikatan gliserida-esternya. Terdapat tiga gugus fungsional yang berfungsi sebagai lokasi reaksi, baik secara individu, maupun kombinasi untuk memproduksi begitu banyak produk kimia yang sangat berguna.

Minyak jarak kastor terhidrasi

Penggunaan yang cukup penting dari minyak jarak kastor adalah sebagai pelapis permukaan yang dihasilkan dari pemisahan minyak kastor dari air penyusunnya dengan menggunakan panas. Hasil produk ini menghasilkan dua ikatan rangkap terkonjugasi. Minyak kering hasil dehidrasi minyak kastor merupakan produk yang dihasilkan secara komersial. Katalis yang digunakan misalnya asam sulfat, alkali bisulfate, asam sulfonat dan garamnya, tanah teraktifasi, asam tungstat, dan lain-lain.

Minyak kastor terhidrogenasi

Minyak kastor yang dihidrogenasi dengan menggunakan katalis akan menghasilkan material lilin, yang keras namun rapuh dengan karekteristik minyak berbau dan berwarna putih susu. Produk ini banyak dikenal dengan sebutan lilin kastor atau lilin opal yang mengandung zat terbanyak 12-hidroksistearat. Titik lelehnya berkisar pada temperature 35oC, spesifik graffiti 0.98, bilangan iodium 3, dan bilangan penyabunan 180. Sifatnya tidak larut dalam sebagian besar pelarut organic, pada temperature ruangan, dan cocok dengan etil selulosa, selulosa asetat butirat, polietilen (sampai dengan 25%), rosin, polimetakrilat, shellac, karet alam maupun sintetis, dan lilin dari berbagai tumbuhan  dan hewan. Minyak kastor terhidrogenasi tidak larut dalam lilin yang lain sehingga dapat digunakan dalam berbagai aplikasi di mana ketidaklarutan lilin dibutuhkan.

Proses hidrogenasi minyak kastor

Reaksi utama hidrogenasi minyak kastor adalah konversi  trisinooleat menjadi hidroksi stearin.

Minyak kastor tersulfasi

Minyak kastor bersulfat lebih banyak dikenal sebagai “minyak Turki merah” karena banyak digunakan sebagai pembasah dan agen pelekat yang menggunakan dye alizarin merah. Produk ini banyak ditemukan di industry tekstil dalam pengoperasian dyeing dan memungkinkan material dye terpenetrasi dengan baik ke dalam serat pakaian. Beberapa penggunaannya juga ditemukan dalam industry emulsifier, sebagai tahap persiapan agen penggosok wool. Dalam persiapan minyak pemotong terlarut dalm industry teknik, dalam industry penanaman horticultur , dan di industry bulu untuk pelarutan bulu, serta di industry kertas sebagai agen anti pembentukan busa.

Asam Risinoleat

Asam risinoleat merupakan kandungan asam tertinggi dalam minyak kastor dengan kisaran 87-89% berat minyak. Asam risinoleat dapat diperoleh juga dengan memisahkan minyak kastor atau sabun kastor dengan gliserin sebagai produk samping. Asam risinoleat dapat dikonversikan menjadi  amida dan amida tersubstitusi untuk menghasilkan produk yang mirip minyak turki dalam sulfasi.

Asam undeklenat

Asam undeklenat merupakan produk dari pirolisis minyak kastor. Pirolisis atau disebut juga reaksi perengkahan termal (thermal cracking), pirotermal, dan termolisis merupakan reaksi yang mengubah satu zat (pada umumnya organik) kompleks menjadi zat yang lebih sederhana dengan cara menguraikannya secara kimia dengan bantuan pemanasan tanpa adanya oksigen atau  bahan reaksi yang lain. Reaksi pirolisis sebenarnya sulit  diidentifikasi karena keragaman jalur reaksi yang bisa dilakukan dan keragaman produk yang bisa dihasilkan dari berbagai kondisi operasi. Dari masing-masing kondisi operasi yang berbeda, produk yang dihasilkan dapat berbeda.

Asamundeklenat memiliki karakteristik yang membuatnya dapat digunakan sebagai fungisida, membentuk garam seng untuk dijadikan obat kaki atlit. Asam ini dapat pula digunakan sebagai bahan awal dalam produksi serat sintetis. Aplikasi penting yang lainnya adalah sebagai pembantu tahap persiapan pembuatan amida undeklenat isobutyl. Selain dalam farmasi dan industry insektisida, industry yang juga menggunakan asam undeklenat adalah industry penghasil aromatic sintetis. Dia juga merupakan substansi induk dari berbagai produk alcohol dan aldehida terutama yang terdiri dari 9 dan 7 atom karbon.

Heptanal

Selain asam undeklenat, produk lain yang juga dihasilkan adalah heptanal. Heptanal banyak digunakan dalam indsutri karet sebagai pemercepat persiapan tahap vulkanisasi yang dikondensasikan dengan ammonia, aniline, atau amina dan juga dalam industry parfum sintesis untuk membuat senyawa berbau dari seri asam nonilenat, dan seri asam unantat. Untuk membuat seri asam nonilenat, heptanal dikondensasikan dengan asam malonat dalam medium piridin dan memberikan beta-8-asam nonilenat yang dikonversikan dengan aksi dari asam sulfat menjadi 8-n-amil butirolakton yang dikenal sebagai aldehid kelapa, sejenis akun yang persisten dan memiliki bau yang bagus dari susu kelapa.

Mineral!!!!(sekilas info tapi lumayan berguna hehehe)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.            Latar belakang

Pembahasan mengenai nutrisi makro seperti protein, lemak dan karbohidrat memang banyak dibahas dan menjadi sorotan publik. Namun, peranan nutrisi mikro seperti mineral pun tidak kalah pentingnya dalam pola hidup yang seimbang.

Dewasa ini, perhatian masyarakat akan pentingnya pemenuhan kebutuhan mineral bagi tubuh, terutama kebutuhan akan kalsium semakin meningkat. Akan tetapi, masyarakat kurang menyadari keberadaan mikromineral lainnya yang juga memegang peranan penting dalam proses metabolisme tubuh manusia.

Mikromineral memang diperlukan dalam jumlah yang mikro atau sangat sedikit bagi tubuh manusia. Namun, pengertian mikro ini sering salah diartikan oleh masyarakat menjadi suatu hal yang tidak terlalu penting bagi tubuh. Padahal, sebagian besar organ tubuh kita ditunjang oleh mikromineral dalam menjalankan fungsinya.

Oleh karena itu, dalam makalah ini akan dibahas mengenai jenis-jenis dan peranan mikromineral bagi tubuh manusia, kebutuhan harian mikromineral, dampak yang ditimbulkan apabila kekurangan maupun kelebihan mikromineral tertentu.

1.2.            Rumusan masalah

Permasalahan yang ingin dikemukakakan dalam makalah ini adalah sebagai berikut :

  1. Apa yang dimaksud dengan mikromineral
  2. Apa saja yang termasuk ke dalam mikromineral
  3. Apa fungsi dari masing-masing mikromineral tersebut
  4. Dari mana saja kita dapat memperoleh mikromineral tersebut
  5. Berapa kebutuhan harian untuk setiap jenis mikromineral tersebut
  6. Apa akibat yang ditimbulkan apabila kita tidak memenuhi kebutuhan harian akan mikromineral tersebut

1.3.                        Tujuan

Adapun tujuan dari makalah ini adalah :

  1. Memberikan pengetahuan dan  informasi yang cukup bagi pembaca tentang mikromineral
  2. Menyadarkan pembaca tentang arti penting mikromineral bagi tubuh
  3. Memberikan informasi kepada pembaca mengenai kebutuhan harian dari masing-masing jenis mikromineral yang harus dipenuhi secara seimbang.

1.4.            Metode pendekatan

Dalam penyusunannya, makalah ini dibuat dengan pendekatan studi literatur dari berbagai sumber bacaan antara lain buku-buku tentang pangan dan gizi serta  bacaan yang diperoleh dari media internet.

1.5.            Sistematika

Adapun sistematika dari penulisan makalah ini mencakup tiga bab, yaitu bab pendahuluan, bab pembahasan, dan bab kesimpulan dan saran. Bab pendahuluan meliputi sub bab latar belakang yang membahas dasar penulisan mengenai mikromineral, sub bab rumusan masalah yang mengemukakan permasalahan yang akan dibahas dalam bab berikutnya, sub bab tujuan yang mengemukakan tujuan dari penulisan makalah ini, sub bab metode pendekatan, dan sub bab sistematika penulisan.

Bab pembahasan meliputi sub bab pengertian mineral yang membahas mengenai pengertian mineral secara umum, sub bab pengertian mikromineral yang membahas pengertian mikromineral, dan sub bab jenis-jenis mikromineral yang membahas berbagai jenis mikromineral, sumber mikromineral dalam bahan makanan, peranan masing-masing mikromineral bagi tubuh, kebutuhan harian mikromineral yang diperlukan tubuh serta akibat yang ditimbulkan apabila tubuh kekurangan atau kelebihan mikromineral.

 

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. Pengertian mineral

Mineral merupakan unsur-unsur kimia selain karbon, hydrogen, oksigen dan nitrogen yang dibutuhkan oleh tubuh. Dalam makanan, unsur-unsur tersebut kebanyakan berupa garam anorganik, misalnya natrium klorida, tetapi beberapa mineral terdapat dalam senyawa organic, seperti sulfur dan fosfor yang merupakan penyusun berbagai protein.

2.2. Pengertian mikromineral

Mikromineral merupakan unsur mineral yang dibutuhkan tubuh dalam jumlah yang sangat sedikit, tetapi harus terpenuhi dalam asupan makanan harian unutk mendapatkan kesehatan yang optimal. Ada 9 jenis mikromineral vital, yaitu:

  1. Kromium
  2. Timah
  3. Tembaga
  4. Fluorin
  5. Iodine
  6. Mangan
  7. Molybdenum
  8. Selenium
  9. Seng

 

2.3. Jenis-jenis mikromineral

2.3.1 Kromium

Kromium adalah sejenis mineral mikro yang esensial bagi tubuh.. Esensial dalam hal ini berarti tidak bisa diproduksi oleh tubuh dan harus didapatkan dari sumber luar (seperti makanan dan suplementasi). Fungsinya hampir sama dengan insulin yang diproduksi oleh tubuh yaitu untuk mendorong glukosa (karbohidrat) ke dalam sel untuk dijadikan energi. Asupan kromium yang optimal tampaknya menurunkan jumlah insulin yang diproduksi agar tidak terlalu banyak menjaga kadar gula darah.

Kromium merupakan bagian dari metabolisme karbohidrat dalam glucose tolerance factor (GTF) bersama niacin dan amino acids. Fungsinya menstimulus enzim yang memetabolisme glukosa menjadi energi, sintesis asam lemak dan kolesterol, dan sintesis protein.

Kandungan krom dalam tubuh manusia sekitar 5-10 mg (Marvyn L, 1978). Krom hampir selalu ada di hati, ginjal, paru. Krom ditemukan dalam kadar tinggi di nukleoprotein dan asam nukleat. Kadar krom tinggi pada neeonatus dan menurun dengan pertambahan usia. Penurunan kadar krom sesuai pertambahan usia terjadi di ginjal, hepar, aorta, jantung. Hal ini mengakibatkan toleransi glukosa ikut menurun (Mertz W, 1976).

Krom berperan dalam proses degeneratif dan metabolisme karbohidrat dan lipid. Mineral ini bekerjasama dengan insulin dalam memudahkan masuknya glukosa ke dalam sel, dengan demikian dalam pelepasan energi. Kekurangan krom dapat menyebabkan gangguan toleransi terhadap glukosa, walaupun konsentrasi insulin normal. Hal ini diakibatkan oleh menurunnya daya kerja insulin. Terapi nutrisi kromium memperbaiki daya kerja insulin hingga 100 kali lipat (Walter). Hingga saat ini, peranan mikro nutrien kromium dalam menanggulangi diabetes melitus, aterosklerosis dan penyakit jantung koroner masih terus diteliti.

Bahan makanan yang kaya akan krom organik antara lain ragi arak, daging, keju, hati, lada hitam, gandum, kuning telur, bayam, daging sapi, susu dan kacang hijau. Seperti halnya pada elemen renik (trace element) lain, banyak faktor yang mempengaruhi kandungan krom dalam bahan pangan, antara lain lingkungan sumbernya, pengolahannya, teknik analisisnya, tambahan eksogen (misal dari wadahnya). Selain itu ada dua bentuk krom dalam makanan dengan bioavailabilitas jauh berbeda, sehingga pengukuran kadar krom total tanpa mengetahui bentuknya (organik atau anorganik), kurang besar manfaatnya. Pencucian sayuran dapat melenyapkan sebagian besar kandungan khromnya (Marvyn L, 1980).

2.3.2 Timah

Timah (Stannum) adalah komponen esensial yang bersifat sebagai antioksidan. Diperlukan dalam jumlah sangat sedikit, karena jika dalam kadar yang berlebih akan menyebabkan keracunan dalam tubuh.

2.3.3 Tembaga

Tembaga mempunyai fungsi dalam membantu proses sintesis hemoglobin, produksi kolagen dan noradrenalin, dan mencegah penjenuhan lemak menjadi tengik. Tembaga menjadi bagian dari proses pembentukan ata pengahancuran jaringan, metabolisme protein, pembentukan tulang, produksi RNA, proses oksidasi vitamin C, pembuatan elastin, dan sintesis fosfolipid.

Tubuh manusia mengandung 1,5-2,5 mg tembaga (Cu) per kilogram berat badan bebas lemak. Mineral ini tersebar di seluruh jaringan tubuh, namun hati, otak, jantung dan ginjal mengandung Cu dalam jumlah yang lebih banyak. Dalam darah, tembaga terdapat dalam jumlah yang kira-kira sama pada plasma dan eritrosit. Plasma mengandung sekitar 110 mcg/100 ml dan eritrosit 115 mcg/100 ml.

Defisiensi tembaga dijumpai pada tikus, anjing, dan spesies lainnya, menimbulkan anemia yang ditandai dengan menurunnya sintesis dalam darah merah dan total besi dalam tubuh. Kebutuhan tembaga minmal sehari adalah rendah ( sekitar 1-2 mg), sedangkan makanan manusia umumnya memberikan 2-4 mg Cu sehari. Tembaga ditemukan bersama dengan unsure-unsur lainnya di kebanyakna bahan makanan.

Kadar tembaga dalam serum yang rendah dapat berkaitan dengan adanya defisiensi protein seperti kwashiorkor, nefrotik sindron dan disproteinemia. Jarang sekali defisiensi tembaga karena konsumsi makanannya, meskipun dilaporkan sementara peneliti adanya anemia pada anak-anak karena kekurangan tembaga.

2.3.4 Fluorin

Sumber utama dari flourin adalah air minum. Kandungan flourin pada bahan-bahan makanan lainnya sangat sedikit, kecuali pada beberapa jenis ikan laut. Kombinasi flourin dengan kalsium fosfat mengeraskan email gigi dan juga membantu melindungi gigi terhadap kerusakan. Fluor juga berperan dalam pertumbuhan tulang dan gigi. Penelitian-penelitian yang dilakukan di Inggris dan Amerika Serikat membuktikan bahwa penambahan flourin dalam air minum dapat mengurangi kerusakan gigi terutama pada anak-anak dan remaja. Di daerah tertentu para ahli menambahkan flourida (suatu senyawa yang mengandung flourin) untuk menaikkan kadar flourin menjadi 1 bpj.

Kadar kebutuhan tubuh akan mineral flourin  pada orang dewasa yaitu 2.5 mg per hari. Kekurangan flourin dapat meningkatkan resiko terjadinya kavitasi gigi, bahkan memungkinkan terjadinya penipisan tulang. Sedangkan kelebihan mineral ini dapat menimbulkan fluorosis (penumpukan fluor yang berlebihan dalam tubuh), gigi berbintik dan berlubang. Tapi kadarnya yang berlebihan bersifat membahayakan.

2.3.5 Yodium

Yodium termasuk dalam golongan mikromineral esensial yang sangat dibutuhkan oleh tubuh untuk menjaga kestabilan kesehatan. Berbagai bahan pangan seperti serealia, sayuran, bahan-bahan pangan dari laut, garam beryodium, air minum, susu, dan produk olahan susu adalah sumber yodium yang terbesar.

Yodium yang berasal dari makanan dan minuman setelah dicerna di saluran pencernaan akan masuk ke dalam aliran darah dan segera diterima oleh kelenjar tiroid yaitu adalah suatu kelenjar yang agak besar yang terdapat di leher depan bagian bawah. Di sini yodium diubah menjadi tiroksin, hormon yang mengatur semua aktivitas berbagai organ tubuh, mengontrol cepatnya pertumbuhan tubuh seseorang, membantu proses metabolisme, bahkan menentukan berapa lama seseorang bertahan untuk hidup.

Kebutuhan yodium perhari sekitar 1-2 mikrogram per kg berat badan. Kecukupan yang dianjurkan sekitar 40-120 mikrogram/ hari untuk anak sampai umur 10 tahun, 150 mikrogram/ hari untuk orang dewasa. Untuk wanita hamil dan menyusui dianjurkan tambahan masing-masing 25 mikrogram dan 50 mikrogram/ hari.

Jika konsumsi yodium di dalam tubuh sangat rendah maka kelenjar tiroid akan melakukan upaya melalui pembesaran kelenjar sehingga dapat menyebabkan timbulnya benjolan pada leher yang biasanya disebut penyakit hipotiroid. Meskipun sama-sama mengalami pembengkak pada bagian leher, hipotiroid berbeda dengan penyakit gondok (goitre) yang disebabkan karena virus. Tanda-tanda lain akibat hipotiroid ialah kelopak mata tampak lebih cembung, muka kelihatan suram, lesu, rambut kasar, lidah bengkak dan suara parau. Lebih parah lagi bila sampai ibu hamil kekurangan hormon tiroid, dikhawatikan bayinya akan mengalami cretenisma, yaitu tinggi badan di bawah ukuran normal (cebol) yang disertai dengan keterlambatan perkembangan jiwa dan tingkat kecerdasan.

Kelebihan yodium pun tidak baik untuk tubuh kita, yaitu dapat menyebabkan hipertiroid. Hipertiroid terjadi karena kelenjar tiroid terlalu aktif memproduksi hormon tiroksin. Biasanya ditandai dengan gejala seperti merasa gugup, lemah, sensitif terhadap panas, sering berkeringat, hiperaktif, berat badan menurun nafsu makan bertambah, jari-jari tangan bergetar, jantung berdebar-debar, bola mata menonjol serta denyut nadi bertambah cepat dan tidak beraturan.

2.3.6 Mangan

Mikronutrien ini paling banyak terdapat di dalam tulang. Selain itu, juga terdapat dalam hati, pankreas, dan jaringan saluran pencernaan makanan. Mangan diperlukan dalam proses oksidasi fosforilasi. Mineral ini dapat menggantikan magnesium sebagai kofaktor untuk fosforilasi tertentu. Mangan mempunyai fngsi antioksidan dalam tubuh, mengaktivkan beberapa enzim bersama choline, biotin, thiamine, dan asam ascorbat. Mangan juga berfungsi sebagai katalis untuk sintesis asam lemak, kolesterol, dan mukopolisakarida, serta terlibat dalam produksi hormon seks, kesahatan syaraf dan fungsi otak, kekebalan tubuh, dan proses poduksi darah.

Tubuh manusia mengandung 10-20 mg mangan. Kebutuhan akan mineral ini yaitu 0.035-0.070m mg per kilogram berat badan per hari. Sumber mangan yang baik terutama berasal dari bahan pangan nabati, seperti gandum dan buah-buahan yang dikeringkan. Sedangkan dalam bahan pangan hewani, kandungan mineral ini pada umumnya rendah.

Kekurangan mangan sangat jarang terjadi pada manusia. Akan tetapi, kekurangan mineral ini dapat menyebabkan gejala-gejala ringan seperti penurunan berat badan, iritasi kulit, mual dan muntah, perubahan warna rambut, dan pertumbuhan rambut yg lambat.

Keracunan mangan bisa terjadi melalui udara yang tercemar mangan dalam kadar yang tinggi, biasanya dialami oleh orang-orang yang bekerja di pertambangan. Dampak fatal akibat kelebihan mangan dalam tubuh kita ,yaitu dapat menimbulkan kerusakan sistem syaraf.

2.3.7 Molybdenum

Molybdenum memiliki fungsi utama untuk pengaktifan enzim xanthine oxidase dan aldehyde oxidase. Kedua enzim ini berfungsi dalam proses transpor elektron. Enzim xanthine oxidase membantu hati mengubah besi menjadi bentuk ion Fe3+, sedangkan enzim aldehyde oxidase, membantu proses oksidasi lemak. Molybdenum dapat diperoleh dari produk lahan susu dan gandum. Defisiensi dari molybdenum akan mengakibatkan asidosis, denyut jantung yg cepat, pernafasan cepat, bintik buta, rabun senja, mudah tersinggung. Kebutuhan harian molybdenum untuk dewasa adalah sebanyak 150 mcg.

Dalam kinerjanya, molybdenum bekerja sama dengan tembaga dan metabolisme nitrogen, membantu manjaga kondisi fungsi normal sel dan dalam pembuatan urin.

2.3.8 Selenium

Kata Selenium berasal dari Yunani yaitu “selene” yang memiliki arti “bulan”. Selenium diakui sebagai senyawa mikromineral yang esensial untuk kesehatan manusia sejak tahun1990. Selenium memiliki peranan penting dalam perlindungan membran sel dan sintesis suatu enzim antioksidan glutathione peroxidase yang berfungsi sebagai antioksidan pertahanan tubuh dari pengurangan hidrogen peroksida. Beberapa selenoprotein yang sudah teridentifikasi mempunyai hubungan dengan metabolisme hormon tiroid, testis, sperma, dan metabolisme otot.

Selenum juga diketahui sebagai zat antioksidan yang membantu memelihara elstisitas jaringan. Timah membantu melindungi membran sel, memastikan kebutuhan sel terhadap oksigen tercukupi, mebantu pertumbuhan normal dan menjaga kesuburan, melindungi dari pengaruh berbahaya seperti logam berat misalnya raksa, dan memperlancar proses produksi prostaglandins.

Fungsi selenium:

  • melindungi dari pengaruh berbahaya seperti logam berat misalnya raksa. ·  memproduksi zat antioksidan glutathione
  • membantu pengaturan hormon pada pria
  • pada pria, mendukung fungsi kelenjar prostate
  • · bekerja secara sinergis dengan vitamin E, dapat menjadi substansi pengganti fungsi vitamin E saat tubuh kekurangan vitamin E. Dan begitupun sebaliknya
  • memperkuat fungsi kekebalan tubuh immune function

Selenium juga diakui oleh banyak ilmuan sebagai nutrisi “anti-kanker”. Hal ini mengacu pada fakta bahwa beberapa peneltian yang menemukan bahwa masyarakat yang tinggal di daerah yang akan Selenium dalam tanah mereka mempunyai kecendrungan yang kecil untuk terkena kanker.

Kekurangan selenium dapat menyebabkan kulit kering, ketombe, katarak, lelah otot, dan efisiensi penyerapan  vitamin E dalam tubuh menjadi terganggu. Sedangkan apabila kelebihan selenium dalam tubuh akan mengakibatkan rambut & kuku rontok, peradangan kulit, mungkin terjadi kelainan saraf.

Pada pria, selenium mempunyai fungsi mengurangi resiko terkena kanker Prostat, sedangkan pada wanita,  Selenium dapat mengurangi gejala menopause, seperti kulit keriput, ketombe, dan lain-lain.

Sumber-sumber selenium, misalnya makanan laut, ginjal, hati, daging merah,   kacang-kacangan, buah, dan sayuran yang ditanam dalam tanah yang cukup kadar Seleniumnya.

Kadar selenium  yang dianjurkan untuk dikonsumsi oleh manusia berdasarkan penelitian di Amerika Utara disajikan dalam tabel berikut:

Anak-anak 20 mcg.
Pria (11-18) 50 mcg.
Pria (dewasa) 70 mcg.
Wanita 55 mcg.
Wanita hamil 65 mcg.
Wanita menyusui (1st 6 mos.) 75 mcg.

2.3.9 Seng

Seng adalah senyawa mikromineral esensial yang terdapat dalam semua jaringan tubuh hewan, seperti hati, otot, dan tulang mengandung jumlah yang lebih banyak dibandingkan dengan jaringan lainnya. Jumlah mineral Zn dalam tubuh kira-kira 20 mg per kilogram berat badan bebas lemak. Hampir semua seng darah berada dalam eritrosit yaitu 1200-1300 mcg/100 ml, sedangkan dalam serum hanya 120 mcg/100 ml. Anhidrase karbonik yang terpusat dalam darah merah mengandung sekitar 0,33 persen seng, sementara itu insulin kristal mengandung seng dengan persentase yang kurang lebih sama.

Seng mempunyai fungsi dalam mendukung sistem imun dan sistem produksi energi, membantu absorbsi vitamin terutama vitamin B. Seng sendiri merupakan bagian dari enzi pencernaan dan hormon insulin.

Parakeratosis yang biasanya dijumpai pada babi dan sapi tampaknya akibat dari kekurangan seng. Kalsium yang tinggi justru dapat menambah berkembangnya parakeratosis. Reaksi antagonistic kalsium tersebut tampaknya berkaitan dengan berkurangnya penyerapan seng. Pada tikus, kekurangan seng menimbulkan dermatitis dan keratinisasi jaringan epithelial termasuk selaput jaringan testicular tikus, sehingga produksi testosterone dan gonadotropin menurun.

 

BAB III

KESIMPULAN DAN SARAN

3.1.            Kesimpulan

Walaupun mikromineral hanya dibutuhkan tubuh dalam jumlah yang sangat sedikit, namun keberadaannya dalam tubuh kita memiliki peranan yang penting. Defisiensi mikromineral dapat mengganggu kesehatan tubuh. Begitu juga sebaliknya, apabila pemenuhan kebutuhan mikromineral berlebihan maka akan mengakibatkan gangguan kesehatan tubuh manusia. Oleh karena itu, kita harus memenuhi kebutuhan harian akan mikromineral secara seimbang untuk mendapatkan kesehatan yang optimal.

3.2.            Saran

Walaupun mikromineral hanya dibutuhkan tubuh dalam jumlah yang sangat sedikit, namun keberadaannya dalam tubuh kita memiliki peranan yang penting. Oleh karena itulah, sebaiknya informasi-informasi tentang urgensi mikromineral ini sering dipublikasikan kepada masyarakat. Dan sebagai tindak lanjut, sebaiknya dalam menyusun menu makanan, kita perlu mempertimbangkan keberadaan dan fungsi mikromineral ini dalam kehidupan sehari-hari.

Keluasan wawasan dan pengetahuan tentang mikromineral sebaknya ditambah. Semga dengan meningkatkan aktifitas penelitian dalam sekor ini, kita bisa memberikan solusi atas kurang berkualitasnya sumber daya manusia Indonesia.

 

DAFTAR PUSTAKA

Gaman, P.M. , K.B. Sherrington. Ilmu Pangan: Pengantar Ilmu Pangan Nutrisi dan Mikrobiologi edisi kedua. 1994. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.

Suhardjo, Clara M. Kusharto. Prinsip-prinsip Ilmu Gizi. 1999. Yogyakarta : Kanisius

Willie Japaries, Rachmad. Elemen Renik dan Pengaruhnya terhadap Kesehatan. 1988. Jakarta: ECG

www.google.com

www.answer.com

www.tracemineral.com

www.mri.com

Gula Berbahan Baku Sorgum Manis dan Prospeknya dalam Dunia Bioetanol

Sorgum (Sorghum bicolor L) termasuk jenis tanaman serealia yang memiliki keunggulan lebih toleran terhadap cekaman kekeringan dibanding jenis tanaman serealia lainnya jagung, gandum, dan padi karena sorgum dapat tumbuh baik pada  curah hujan 600 mm/tahun (Sudaryono, 1995), pH tanah pada rentang 5.0 – 8.0 dan bersifat seperti garam. Tanaman ini mampu beradaptasi pada daerah yang luas mulai 45oLU sampai dengan 40oLS, mulai dari daerah dengan iklim tropis-kering (semi arid) sampai daerah beriklim basah. Budidayanya mudah dengan biaya yang relatif murah, dapat ditanam monokultur maupun tumpangsari, produktifitas sangat tinggi dan dapat diratun (dapat dipanen lebih dari 1x dalam sekali tanam dengan hasil yang tidak jauh berbeda, tergantung pemeliharaan tanamannya). Selain itu tanaman sorgum lebih resisten terhadap serangan hama dan penyakit sehingga resiko gagal relatif kecil. Tanaman sorgum berfungsi sebagai bahan baku industri yang ragam kegunaannya besar dan merupakan komoditas ekspor dunia.

 

Gambar 1. Tanaman Sorgum

Sorgum memiliki karakteristik yang sangat mirip dengan jagung dalam banyak hal. Sementara karakteristik batangnya yang memiliki kemampuan untuk dijadikan bahan baku gula mirip juga dengan karakteristik batang tebu. Adapun komposisi zat yang terkandung dalam nira dari tebu dan nira dari batang sorgum disajikan dalam tabel 1:

Tabel 1 Perbandingan zat yang dikandung nira tebu dan nira sorgum

 

Areal yang berpotensi untuk pengembangan sorgum di Indonesia sangat luas,  meliputi daerah beriklim kering atau musim hujannya pendek serta tanah yang kurang subur. Daerah penghasil sorgum dengan pola pengusahaan  tradisional adalah Jawa Tengah (Purwodadi, Pati, Demak, Wonogiri), Daerah Istimewa Yogyakarta (Gunung Kidul, Kulon Progo), Jawa Timur (Lamongan, Bojonegoro, Tuban, Probolinggo), dan sebagian Nusa Tenggara Barat dan Nusa Tenggara Timur.

Bioetanol dibuat dari nira batang sorgum manis, bijinya diproses menjadi tepung untuk menggantikan tepung beras atau terigu sebagai bahan pangan. Biji sorgum juga bisa menggantikan jagung yang banyak digunakan sebagai bahan baku dalam industi pakan ternak. Daun sorgum dapat dimanfaatkan sebagai hijauan pakan ternak. Selain itu ternyata ampas batang sorgum (bagasse) yang telah diambil niranya dapat dimanfaatkan seratnya sebagai bahan baku pulp dalam industri kertas. Dalam hal ini pengembangan tanaman sorgum justru mendukung program pemerintah dalam rangka ketahanan pangan (program swasembada pangan) dan energi (program desa mandiri energi), selain itu juga mendukung pengembangan industri lainnya yaitu penggemukan sapi (swasembada daging) dan industri pulp (kertas).

Bahan baku yang digunakan adalah nira dari batang sorgum. Produktifitas rata-rata batang tanaman sorgum berkisar antara 30 – 50 ton/hektar, biji 4 – 5 ton /hektar dan daun 20 – 40 ton/hektar. Sedangkan untuk pembuatan 1 liter bioetanol membutuhkan 22 – 25 kg batang sorgum (Yudiarto, M. A., 2007). Pada umur 2 – 3 bulan dilakukan pengletekan daun (defoliasi) dengan menyisakan 7 – 10 daun segar pada setiap batangnya. Panen batang dilakukan pada saat kemasakan optimal, pada umumnya terjadi pada umur 16 – 18 minggu (112 – 126 hari), sedangkan biji umumnya matang pada umur 90 – 100 hari. Oleh karena itu biji dipanen terlebih dahulu (Sumantri A., 1993). Luas kebun sorgum yang dibutuhkan untuk mendukung pasokan bahan baku secara kontinyu adalah seluas 98,8 hektar. Tanaman sorgum minimal diraton satu kali dan dalam satu tahun dapat ditanami 2 kali

Keberadaan kebun sorgum tersebut selain dapat mendukung pasokkan bahan baku pabrik bioetanol yang berupa batang sorgum juga dapat mendukung industri yang lainnya. Biji sorgum yang dihasilkan diproses jadi tepung sorgum yang dapat dimanfaatkan untuk subtitusi gandum pada industri mie atau makanan lainnya. Daun dan ampas tepung sorgum yang berupa dedak atau menir dapat diolah sebagai pakan ternak untuk penggemukan sapi. Ampas batang sorgum (baggase) seratnya dapat dijadikan sebagai bahan baku pulp pada pabrik kertas.

Jika dibandingkan dengan gula tebu, perolehan bahan baku batang sorgum manis jauh lebih pendek daripada batang tebu, yaitu panen batang sorgum 110-130 hari berbanding 12-18 bulan. Selain itu kebutuhan nutrisi pupuk dan air yang dibutuhkan sorgum jauh lebih sedikit daripada tebu sehingga dapat lebih mereduksi biaya penanaman. Selain itu, jalur fotosintesis yang digunakannya adalah jalur fotosintesis C4 sebagaimana tumbuhan gramineae yang lainnya, namun ternyata laju fotosintesis dan laju produksi bahan kering dalam g/m2/day per unit dari input untuk pembuatan gula yang dimiliki sorgum lebih besar dari tebu dan bit.

 

 

Tabel 2 perbandingan pertanian tebu dengan sorgum

 

 

Gula yang dihasilkan oleh sorgum jika dibandingkan dengan madu dapat dilihat pada Tabel 3.

 

Tabel 3. Perbandingan gula sorgum dengan madu

 

 

Alasan Mengapa Gula Sorgum Berbentuk Cair dan Bukan Kristal atau Padat

Terdapat hubungan antara konsentrasi gula (dalam hal ini sukrosa) dalam satuan brix dengan kandungan total gula pereduksi (monosakarida: glukosa dan fruktosa)  yang dinyatakan dalam Gambar 2. Konsentrasi gula dalam jus berkorelasi secara linear dengan total gula pereduksi. Ketika brix kandungan gula mencapai lebih dari 15% maka mungkin untuk membuat gula berada dalam fasa cair yaitu sirup berkualitas tinggi.  Pada gula sorgum, brix kandungan gula >15% dapat dicapai dengan mudah. Oleh karena itulah alasan mengapa bentuk gula sorgum adalah sirup bukan gula padat baik itu Kristal seperti gula tebu maupun gula padat seperti gula merah aren.

 

Gambar 2 korelasi persentase kandungan gula (% brix) dengan total gula pereduksi (% TRS)

 

Tahapan Pembuatan Gula Sorgum

Adapun mekanisme pembuatan gula dari batang sorgum manis disajikan pada Gambar 3. Pada dasarnya, pembuatan gula sorgum sama dengan pembuatan gula tebu.

 

Gambar 3. Tahapan pembuatan Gula sorgum

 

 

Gambar 4 Tahapan Pembuatan Gula Sorgum skala menengah mulai dari persiapan sampai evaporasi

Dalam penentuan tahap akhir, seiring pertambahan densitas sirup gula sorgum, temperatur didih pun bertambah secara gradual. Pemanasan temperatur rendah dibutuhkan saat berbuih, jika tidak maka sirup akan menghitam karena terbakar. Ketika temperatur mencapai 105-107oC dengan brix mencapai  74 to 76% yang diukur dengan refraktometer tangan, pemanasan dihentikan. Gambar di bawah ini menunjukan bagaimana temperatur berpengaruh dalam pembuatan sirup gula sorgum

 

 

Gambar 5 pengaruh temperatur terhadap prosas pembuatan gula sorgum

 

Prospek pembuatan bioetanol berbahan baku sorgum jika dibandingkan dengan bioetanol berbahan baku tebu.

Berdasarkan Tabel 2, ditunjukan bahwa penanaman sorgum jauh lebih ekonomis jika dibandingkan dengan penanaman tebu. Berbekal hal ini, maka jika kedua jenis gula dikonversi menjadi bioetanol dengan metode produksi yang sama maka dapat dikatakan bahwa produktifitas sorgum dan kelayakan ekonominya akan memiliki nilai yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan tebu. Karena jika ditinjau dari komposisi nira yang dihasilkan, kedua jenis nira tebu maupun nira sorgum tidak berbeda secara signifikan sehingga bioetanol yang dihasilkan bisa jadi memiliki taraf kualitas yang sama.

bercerita dengan gambar (lagi… hehe)

menara BPPT di sekeliling langit biru

sisa pecahan kaca di Kopaja 502 yang dilempari batu oleh orang yang tidak bertanggungjawab

kumpulan mesin, sampah, dan orang!!!(ketika survey ke Bantar Gebang ketika Lokakarya Sampah BPPT 10 Februari 2011)

Lokakarya Sampah bernilai 3,5 juta yang kuikuti bersama para pejabat daerah seluruh Indonesia (BPPT, 8,9 Februari 2011)

suasana ketika turun dari kereta parungpanjang

Stasiun Tanah Abang ketika lengang