APLIKASI IRADIASI MESIN BERKAS ELEKTRON UNTUK
advertisement
APLIKASI IRADIASI MESIN BERKAS ELEKTRON UNTUK DISINFESTASI SERANGGA Tribolium castaneum (Herbst) PADA TEPUNG TERIGU RINDY PANCA TANHINDARTO SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2006 PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI 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 Nomor Pokok F 25 1024 011 ABSTRAK 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 pengawetan secara konvensional untuk disinfestasi yang 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). ABSTRACT RINDY PANCA TANHINDARTO. The Application of Irradiated Electron 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 APLIKASI IRADIASI MESIN BERKAS ELEKTRON UNTUK DISINFESTASI SERANGGA 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 Judul Tesis : Aplikasi Iradiasi Mesin Berkas Elektron untuk Disinfestasi Serangga Tribolium castaneum (Herbst) pada Tepung Terigu Nama : Rindy Panca Tanhindarto 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 Anggota Dr. Ir. Nuri Andarwulan, M.Si Anggota Diketahui Ketua Program Studi Ilmu Pangan Prof. Dr. Ir. Betty Sri Laksmi Jenie, MS Tanggal Ujian: 31 Juli 2006 Dekan Sekolah Pascasarjana Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, MS Tanggal Lulus: PRAKATA 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 Rindy Panca Tanhindarto RIWAYAT HIDUP 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. e-mail : [email protected], rindypt @hotmail.com DAFTAR SINGKATAN DAN NOTASI ATAU ISTILAH Rad Gy KGy eV KeV ESR Ci Bq CTA λ Laju dosis Dosis absorbsi Satuan dosis radiasi Gray (satuan unit dosis radiasi menurut SI) Kilo Gray Elektron Volt (satuan energi) Kilo elektron Volt Electron Spin Resonance Curie Becquerel Cellulose Triacetate Lamda (panjang gelombang) adalah jumlah dosis absorbsi per satuan waktu 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 memaparkannya 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 pada sumber radiasi DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL .......................................................................................... xiii DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiv DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xvii PENDAHULUAN .......................................................................................... Latar Belakang ........................................................................................ Perumusan Masalah ................................................................................ Tujuan dan Manfaat Penelitian ............................................................... Kegunaan Penelitian ............................................................................... 1 1 3 4 4 TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................. Mutu Tepung Terigu ............................................................................... Morfologi Serangga Tribolium castaneum (Herbst) ............................... Faktor-faktor yang mempengaruhi Perkembangan Serangga Tribolium sp ........................................................................................ Kerusakan yang ditimbulkan serangga Tribolium sp .............................. Pertumbuhan Populasi Serangga ............................................................. Model Kinetika Reaksi Orde Satu .......................................................... Pengendalian serangga Tribolium sp dengan Iradiasi ............................. Iradiasi Pangan ........................................................................................ Sumber Energi Radiasi ............................................................................ Mesin Berkas Elektron (MBE) 350 keV/10 mA ..................................... Dosis Radiasi ........................................................................................... Dosimetri ................................................................................................. Fasilitas Radiasi ...................................................................................... Interaksi Radiasi Pengion dengan Bahan ................................................ Prinsip Iradiasi Pangan ............................................................................ Radiolisis Air ........................................................................................... 5 5 6 BAHAN DAN METODE PENELITIAN ....................................................... Tempat dan Waktu Penelitian ................................................................. Bahan dan Alat ........................................................................................ Metode Penelitian ................................................................................... Proses Radiasi Mesin Berkas Elektron terhadap Tepung Terigu ............. Aplikasi Radiasi Pengion untuk Disinfestasi Serangga T. castaneum ...................................................................................... Prosedur Pengukuran .............................................................................. 7 8 9 9 10 11 12 16 16 17 19 19 21 22 24 24 24 25 25 29 35 Halaman HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................................... Aspek Dosimetri ..................................................................................... Dosimeter Penanda ................................................................................. Efisiensi Daerah Iradiasi Berkas Elektron .............................................. Penetrasi Berkas Elektron pada Sampel Bubuk ....................................... Cara Iradiasi (Pass) dan Penetrasi Berkas Elektron ................................ Pengaruh Dosis Radiasi Sinar Gamma terhadap Populasi Serangga T. castaneum ..................................................................................... Efektivitas Dosis Radiasi Sinar Gamma untuk Disinfestasi Populasi Serangga Dewasa, Larva, Pupa T. cstaneum ...................... Pengaruh Arus Berkas Mesin Berkas Elektron terhadap Populasi Serangga Dewasa T. castaneum ................. Efektivitas Arus Berkas Mesin Berkas Elektron untuk Disinfestasi Populasi Serangga Dewasa T. cstaneum ........................................... 37 37 42 43 44 46 49 54 57 65 SIMPULAN DAN SARAN ............................................................................ 75 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 76 LAMPIRAN ................................................................................................... 83 DAFTAR TABEL 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 T. castaneum ............................................................................................. 64 DAFTAR GAMBAR 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 . Kurva distribusi dosis-kedalaman penetrasi pada iradiasi 2 sisi a) dengan radiasi gamma [60Co]; b) dengan 10 MeV elektron ................ 15 6. 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 Halaman 19. Perubahan warna dosimeter penanda karena iradiasi MBE ..................... 43 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 1600 μA .................................................................................................... 67 Halaman 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 hidup ........................................................................................................ 74 DAFTAR LAMPIRAN 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 100500 µA pada perlakuan sampel: tanpa tepung terigu, tebal tepung terigu 800 dan 1600 μm ......................................................................... 103 PENDAHULUAN Latar Belakang Tepung terigu merupakan bahan makanan pokok yang penting setelah beras. Di lain pihak, sumber karbohidrat lainnya masih belum mencukupi maka mendorong 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 diversifikasi pangan sumber karbohidrat dapat mendukung Ketahanan Pangan Nasional. Serangga merupakan permasalahan yang dihadapi oleh industri tepung terigu 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 memakan 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 1 Pendahuluan 2 berasal dari radionuklida seperti [60Co] dan [137Cs] maupun sumber listrik. Aplikasi teknik nuklir dengan menggunakan sinar gamma [60Co] untuk tujuan sanitasi bahan pangan di Indonesia telah dimulai sejak tahun 1969 antara lain untuk komoditas 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 komoditas 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) mengemukakan 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 penggunaannya, 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 perlakuan alternatif pengganti penggunaan metil bromin untuk disinfestasi serangga T. castaneum pada penyimpanan coklat. Beberapa tahun terakhir ini, penerimaan masyarakat tentang manfaat iradiasi sebagai perlakuan phytosanitary sudah mulai meningkat guna mengontrol anthropoda pada komoditas segar dan penyimpanan produk. Sebagai contoh di Hawaii Pendahuluan 3 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. Pendahuluan 4 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 penggunaan bahan pengawet kimia (fumigasi). TINJAUAN PUSTAKA 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 bijibiji 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 terhadap biji-bijian dilaporkan bahwa penggunaan energi rendah berkas elektron (softelectron) 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 metamorfosis sempurna (holometabola) yaitu perkembangannya melalui fase-fase telur, Tinjauan Pustaka 6 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 hitam, sedangkan pada serangga betina tidak terdapat bintik hitam (Sokoloff 1974). Tabel 1. Spesifikasi persyaratan mutu (SNI 01-3751-2000) No. Jenis uji Satuan Keadaaan Bentuk Bau Rasa Warna Benda asing Serangga dalam semua bentuk stadia dan potongan-potongannya yang tampak*) 4 Kehalusan, lolos ayakan 212 milimikron 5 Air %, b/b 6 Abu %, b/b 7 Protein (N x 5,7) %, b/b 8 Keasaman mg KOH/100g 9 detik Falling number 10 Besi (Fe) mg/kg 11 Seng (Zn) mg/kg 12 Vitamin B1 (thiamin) mg/kg 13 Vitamin B2 (riboflavin) mg/kg 14 Asam folat mg/kg 15 Cemaran logam 15.1 Timbal (Pb) mg/kg 15.2 Raksa (Hg) mg/kg 15.3 Tembaga (Cu) mg/kg 16 Cemaran arsen mg/kg Cemaran mikroba 17 koloni/g 17.1 Angka lempeng total APM/g 17.2 E. coli koloni/g 17.3 Kapang *) Tepung terigu di tingkat produsen 1 1.1 1.2 1.3 1.4 2 3 B B Persyaratan serbuk normal (bebas dari bau asing) normal (bebas dari bau asing) putih, khas terigu tidak boleh ada tidak boleh ada min. 95 % maks. 14,5 % maks. 0,6 % maks. 7,0 % maks. 50/100 g contoh min. 300 min. 50 min. 30 min. 2,5 min. 4 min. 2 maks. 1,10 maks. 0,05 maks. 10 maks. 0,5 maks. 106 maks. 10 maks. 104 Secara kasat mata telur berwarna putih dan berukuran kecil, diletakkan oleh serangga betina diantara partikel yang diselubungi oleh cairan perekat sehingga partikel makanan menempel (Haines 1991). Tinjauan Pustaka 7 (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 bentuk 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 kemerahan, 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. Tinjauan Pustaka 8 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 kelembaban 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 melakukan kopulasi dan menghasilkan telur sepanjang waktu hidupnya. Serangga dewasa bersifat kanibalistik baik pada sesamanya termasuk memakan telurnya maupun serangga lainnya. Abdelsamad et al. (1987) menyatakan periode total perkembangan 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. Tinjauan Pustaka 9 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, seperti 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- Tinjauan Pustaka 10 buhan eksponensial, sedangkan model dengan r < 0 disebut sebagai model peluruhan 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 biokimia. Perubahan-perubahan tersebut akibat adanya reaksi dan interaksi di dalam bahan tersebut. Perubahan tersebut dinyatakan dengan laju reaksi secara matematis 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 kesebandingan. Persamaan pertumbuhan eksponensial adalah persamaan diferensial ordo satu (Hasibuan 1988). Tinjauan Pustaka 11 Proses perubahan pengolahan laju reaksi merupakan fungsi dari berbagai variabel reaksi, jika proses reaksi mengikuti reaksi ordo satu, dengan persamaan reaksi sebagai berikut, -δ N = r.N δ t (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: ∫ Nt No -δ N = δ t t ∫ r .δ t (2) 0 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 setelah iradiasi, (3) iradiasi antara dosis 0,2 dan 0,5 kGy telah cukup untuk mengontrol 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 elektron) dengan tegangan 60 keV efektif membunuh terhadap telur, larva dan pupa Tinjauan Pustaka 12 red flour beetle (T. castaneum) pada dosis 1 kGy dan 5 kGy untuk serangga dewasa. 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 radiasi secara terukur dan terarah. 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 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 pertunasan, memperpanjang umur simpan komoditas pertanian, membunuh serangga, dekontaminasi kandungan mikroba dan membunuh mikroba patogen. Sudah lebih dari 46 negara di dunia telah mengizinkan penggunaan teknologi iradiasi, termasuk Indonesia (Diehl 2001). Legalisasi tentang peraturan makanan 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 Pelabelan 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 berdasarkan kelompok pangan (BPOM 2004a; 2004b; 2004c; 2004d; 2004e). Tinjauan Pustaka 13 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 elektron). 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 : 59 Co27 + 1 N0 ⇒ 60 Co27 + 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 dibatasi energinya sampai dengan 5 MeV dan mesin berkas elektron dibatasi dengan energi maksimal 10 MeV (Diehl 1995). Berdasarkan jenis radiasi pengion yang umum digunakan untuk pengawetan makanan ada dua yaitu sinar gamma yang dipancarkan 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 perbedaan keduanya adalah pada daya tembusnya. Sinar gamma mengeluarkan energi sebesar 1 MeV untuk dapat menembus air dengan kedalaman 20-30 cm, sedang Tinjauan Pustaka 14 berkas elektron mengeluarkan energi sebesar 10 MeV untuk menembus air sedalam 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 menentukan hubungan kedalaman penetrasi dalam bahan dengan dosis relatif. Tabel 2. Karakteristik radiasi berkas elektron dan sinar gamma [60Co] Berkas elektron - Jenis radiasi a) - Energi a) - Daya tembus a) - Operasi a) - Shielding Partikel elektron Gelombang ektromagnetik Puluhan keV - maks 10 MeV 1,17 dan 1,33 MeV Rendah Sangat tinggi Dapat dihidupkan / dimatikan Meluruh permanen a) Tipis / sederhana - Efek pada organismeb) Sama - Kecepatan dosis - Kapasitas Sinar gamma [60Co] b) b) - Kerusakan bahan b) - Keseragaman dosis - Densitas bahan b) b) Tebal / kompleks Sama Tinggi Rendah Tinggi Rendah Rendah Lebih tinggi Tinggi Rendah Rendah (< 0,2) Tinggi (>0,2) Keterangan : a) Danu (2004) dan b) Hilmy (1995) Tinjauan Pustaka 15 Kurva distribusi dosis kedalaman penetrasi pada suatu bahan dapat dibuat dengan dosimetri menggunakan dosimeter film cellulose triacetate (CTA). Penetrasi 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). Tinjauan Pustaka 16 Sumber radiasi ionisasi sinar gamma, sinar X dan elektron dalam aplikasinya 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 elektron dibatasi dengan perlakuan kemasan yang relatif tipis dikarenakan penetrasi yang rendah. Status sumber radiasi yang sudah diaplikasikan di Indonesia untuk makanan iradiasi yang ada sampai saat ini, adalah sumber radiasi yang berasal dari radionuklida [60Co]. Akan tetapi mesin berkas elektron sebagai sumber radiasi pengion memiliki peluang untuk dikembangkan di Indonesia sebagai saran pengawetan 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 Tinjauan Pustaka 17 power supply tipe Cockcroft-wolton. Blok diagram dari MBE 350 keV/10 mA dapat dilihat pada Gambar 7. Keterangan gambar: 1. 2. 3. 4. 5. Sumber tegangan tinggi Sumber elektron (Electron gun) Tabung akselerator Magnet pemayar Tabung pemayar 6. 7. 8. 9. 10. Jendela pemayar Pompa turbo Sumber tegangan terisoler Pompa rotari 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). Tinjauan Pustaka 18 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. 1 2 3 TUJUAN DOSIS ( kGy ) PRODUK DOSIS RENDAH ( s/d. 1 kGy ): - Pencegahan pertunasan 0.05 - 0.15 - Pembasmian serangga dan parasit 0.15 - 0.50 - Perlambatan proses fisiologis 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 - Perpanjangan masa simpan 1.00 - 3.00 Ikan, arbei segar, dll - Pembasmian mikroorganisme perusak dan patogen 1.00 - 7.00 Hasil laut segar dan beku, daging, daging unggas segar/beku, dll - Perbaikan sifat teknologi pangan 2.00 - 7.00 Anggur (meningkatkan sari), sayuran kering (mengurangi waktu pemasakan) DOSIS SEDANG (1-10 kGy ) : DOSIS TINGGI *) ( 10-50 ) kGy : - Pensterilan - industri (kombinasi dengan panas sedang) 30 - 50 Daging, daging unggas, hasil laut, makanan siap saji, makanan steril - Pensterilan bahan tambahan makanan tertentu dan komponennya 10 - 50 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). Tinjauan Pustaka 19 Dosimetri Dosimetri merupakan suatu metode pengukuran dosis serap (absorbsi) radiasi terhadap produk dengan teknik pengukuran yang didasarkan pada pengukuran 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 pengukuran 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 Tinjauan Pustaka 20 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 diiradiasi. 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 dipindahkan kepada bahan menimbulkan ionisasi dan eksitasi. Secara skematik interaksi 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 kemungkinan 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). Tinjauan Pustaka 21 Noemi (1987) mengemukakan bahwa radiasi ionisasi akan menyebabkan dua efek biologi pada serangga yaitu letalitas dan sterilitas. Efek letal menyebabkan 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 kemandulan 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 mengganggu perjalanan normal proses mitosis dan besar kecilnya gangguan pada mitosis bergantung pada tingkat mana proses berlangsung ketika menerima penyinaran. 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 terhadap tingkat differensiasinya. Radiasi pengion dapat memberikan efek nyata pada asam nukleat yang ditandai oleh adanya perubahan pada basa dan pirimidin, kerusakan pada struktur Tinjauan Pustaka 22 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 terjadinya ionisasi dan eksistasi pada materi yang dilaluinya. 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 digunakan 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 memperlihatkan 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 H3O+ solvated proton (hydrated) Tinjauan Pustaka 23 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 Gambar 9. Skema prinsip pengawetan bahan pangan dengan iradiasi. BAHAN DAN METODE PENELITIAN 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 terdiri dari dua tahap yaitu penelitian pendahuluan dan utama. Penelitian pendahuluan dilaksanakan dari bulan Oktober-November 2004 dan penelitian 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 polietilen. 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 Spectrophotometer 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 JESRE1X 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. Bahan dan Metode Penelitian 25 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 berkas, kecepatan konveyor, jarak target antara pemayar (windows) dengan sampel, sehubungan dengan penetrasinya kedalam sampel yang berbentuk bubuk. Penerapan 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 optical density (OD) dari CTA film terhadap dosis serap. Bahan dan Metode Penelitian 26 Bahan dan Metode Penelitian 27 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) terhadap pass dan tebal tepung terigu. Bahan dan Metode Penelitian Tepung terigu dengan variasi tebal (1000; 800; 600; 400; 200) µm 1000 Cara iradiasi - 0 pass - 1 pass - 2 pass - 3 pass 800 600 400 200 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. Diagram alir pelaksanaan penelitian tahap I 28 Bahan dan Metode Penelitian 29 Penelitian Tahap II: Aplikasi Radiasi Pengion untuk Disinfestasi Serangga T. castaneum Penelitian tahap II ini dilakukan dalam beberapa tahap yaitu dimulai dengan pembiakan serangga, kemudian diiradiasi menggunakan radiasi pengion sinar gamma dengan berbagai stadium larva, pupa dan dewasa, serta berkas elektron dari MBE pada stadium dewasa untuk mendapatkan dosis letal. Persiapan Pembiakan serangga. Serangga diperoleh dari Laboratorium Pest and Diseases Management SEAMEO-BIOTROP Bogor. Pembiakan serangga T. castaneum dilakukan dalam toples kaca ditutup dengan kain jaring serangga, dengan media biakan tepung terigu yang terlebih dulu disterilkan dengan pemanasan pada suhu sekitar 70 °C selama 2 jam, kemudian disimpan pada suhu kamar sekitar 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 disinfestasi 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] Perlakuan iradiasi dengan sinar gamma dari radioisotop [60Co] terhadap serangga T. castaneum dilakukan pada kisaran dosis disinfestasi sampai mati (mortalitas) 100%. Metoda penelitiannya yaitu masing-masing sebanyak 40 ekor serangga uji larva, pupa dan imago ditempatkan ke dalam wadah, kemudian diiradiasi di iradiator gamma chamber 4000 A untuk dosis rendah dan IRPASENA untuk dosis sedang. Variasi dosis radiasi dilakukan sebanyak 5 taraf. Unit percobaan 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 mengukur dosis serap sesuai dengan dosis radiasi yang direncanakan. Bahan dan Metode Penelitian 30 Iradiasi dengan berkas elektron dari alat MBE 350 keV, 10 mA Percobaan iradiasi dengan berkas elektron dari alat MBE ditujukan pada efektivitas arus berkas terhadap pertumbuhan populasi serangga T. castaneum. Metode penelitian yang digunakan ialah 40 ekor serangga dewasa, kemudian diinfestasikan ke dalam tepung terigu dengan berat 50 dan 100 g untuk masingmasing tebal 800 dan 1600 µm. Lalu ditempatkan ke dalam wadah plastik polietilen (PE) dan diiradiasi dengan mesin berkas elektron. Rancangan percobaan didasarkan dari justifikasi analisis statistik hasil penelitian tahap I. Percobaan dilakukan dengan 3 kali ulangan dan dilakukan juga terhadap kontrol. Adapun rancangan percobaan yang digunakan ada 3 faktor perlakuan meliputi : 1. Fakor tebal sampel (A) ada 3 taraf (0, 800 dan 1600) µm 2. Faktor posisi iradiasi (B) ada 2 taraf (satu sisi permukaan dan dua sisi permukaan yang berlawanan) 3. Faktor dosis radiasi (kGy) (C) dari hasil pengukuran dosimetri. Tingkat dosis radiasi dengan arus berkas ada 6 taraf yaitu (0, 100, 200, 300, 400, 500) µA. Skematik penelitian tahap II proses radiasi disinfestasi serangga dewasa dengan MBE dapat dilihat pada bagan Gambar 12 berikut ini. Pengamatan. Pengambilan data penelitian adalah menghitung jumlah serangga dewasa yang hidup setiap 1-2 hari untuk masing-masing unit percobaannya. Serangga uji diamati sampai 46 hari penyimpanan. Ruang penyimpanan sampel serangga uji setelah iradiasi dapat dilihat pada Gambar 13. Analisis Data. Data dianalisis dengan membuat grafik persamaan regresi pertumbuhan populasi serangga yang hidup terhadap waktu. Berdasarkan model pertumbuhan populasi serangga akan diperoleh nilai konstanta laju dosis radiasi atau arus berkas akan menyebabkan perubahan waktu bertahan hidup siklus radiasi, maka akan diperoleh sensitivitas kehidupan serangga uji terhadap perlakuan dosis radiasi atau arus berkas elektron. Komputasi data persamaan regresi menggunakan program paket Excel. Bahan dan Metode Penelitian 31 Tepung terigu dengan variasi ketebalan : (A) Tanpa tepung terigu + infestasi seranggaa) (B) Tebal tepung terigu 800 µm + infestasi serangga (C) Tebal tepung terigu 1600 µm + infestasi serangga Cara Iradiasi - 0 pass - 1 pass Proses Radiasi Posisi Iradiasi - 1 sisi permukaan - 2 sisi permukaan yang berlawanan - Tegangan (300 kV) Arus berkas (100, 200, 300, 400, 500) μA Kecepatan konveyor (4 cm/detik) Jarak sampel dari pemayar ke target 20 cm Pengamatan Pertumbuhan populasi seranggab) Analisis Data Interpretasi Data Keterangan : a) Jumlah infestasi serangga dewasa T. castaneum yaitu 40 ekor (serangga jantan dan betina dianggap seimbang). b) Dihitung jumlah serangga yang hidup dan kriteria serangga uji mati 100% yaitu anggota badan serangga seperti badan, antene, kaki, sayap tidak bergerak; anggota badan bila disentuh secara fisik dan diberi respon tidak bergerak serta penampakan serangga dewasa kering. Gambar 12. Diagram alir pelaksanaan penelitian tahap II Bahan dan Metode Penelitian 32 Gambar 13. Ruang penyimpanan sampel serangga uji Evaluasi Data. Pada umumnya pertumbuhan populasi serangga secara teoritis akan mengikuti model eksponesial yaitu Nt = No.ekt. Model pertumbuhan eksponensial dengan nilainya k < 0 disebut juga sebagai model peluruhan eksponensial. Model perluruhan eksponensial meramalkan bahwa populasi akan mati, karena : lim t N(t) = lim t N (0) e kt = 0, untuk k < 0 Evaluasi data didasarkan pada efektivitas dosis radiasi terhadap pertumbuhan populasi serangga uji yang menyatakan hubungan jumlah populasi serangga uji terhadap waktu siklus radiasi. Ada dua komponen penting yaitu dosis radiasi dan serangga uji. Dosis radiasi merupakan stimulus dan serangga uji sebagai subyek. Stimulus diberikan pada subyek dalam dosis radiasi atau arus berkas tertentu yaitu intensitas pengukuran ionisasi dari stimulus yang dinyatakan dalam satuan kGy dari radionuklida [60Co] dan arus berkas (μA) dari MBE. Sebagai akibat adanya pemberian iradiasi, serangga uji akan memberikan respon mati atau tidak. Secara umum, dapat dinyatakan dalam bentuk reaksinya adalah A Dimana : A = Serangga yang hidup atau A0 pada t = 0 B = Serangga yang mati t = waktu B Bahan dan Metode Penelitian 33 Pengolahan Data. Pengolahan data dilakukan berdasarkan langkahlangkah berikut: 1. Plot data hasil percobaan yaitu dengan membuat kurva pertumbuhan populasi serangga uji. Apabila waktu siklus radiasi digambarkan pada sumbu mendatar (sumbu -x, abscissa) dan jumlah populasi serangga ditempatkan pada sumbu tegak (sumbu -y atau ordinat). 2. Data waktu bertahan hidup dari waktu siklus radiasi serangga uji adalah lamanya waktu yang dibutuhkan serangga uji mampu bertahan hidup setelah mendapat perlakuan iradiasi. Data kemudian di rekapitulasi dalam tabel untuk masing-masing perlakuan yaitu iradiasi sinar gamma dengan dosis 0,1-0,5 kGy dan 1-5 kGy terhadap stadium dewasa, larva dan pupa. Sedang perlakuan iradiasi berkas elektron yaitu serangga dewasa tanpa tepung terigu, serangga dewasa yang diinfestasikan ke dalam tepung terigu dengan tebal 800 dan 1600 μm, iradiasinya satu sisi permukaan dan dua sisi permukaan yang berlawanan . 3. Apabila stimulus dosis radiasi atau arus berkas terhadap respon serangga uji tidak mati setelah mendapat perlakuan iradiasi maka waktu bertahan hidup siklus radiasi serangga uji dihitung berdasarkan titik belok yaitu waktu pada saat jumlah populasi konstan dari peringkasan peristiwa kurva pertumbuhan populasi serangga uji setelah mendapat perlakuan iradiasi. Pada titik belok akan didapat respon populasi serangga uji tidak mati dan dari grafik dapat diketahui individu serangga hidup setelah mendapat perlakuan iradiasi terhadap waktu siklus radiasi konstan. Contoh untuk mendapatkan titik belok dari plot kurva pertumbuhan populasi serangga uji sebagai berikut : 45 40 35 Populasi [Nt] 30 25 20 15 10 5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 Waktu siklus radiasi (Hari) Keterangan : titik belok Bahan dan Metode Penelitian 34 4. Plot data model kematian logaritmik serangga dinyatakan sebagai nilai konstanta laju sebagai perubahan dosis radiasi (kGy) atau arus berkas (μA) akan menyebabkan perubahan waktu bertahan hidup atau individu hidup. Apabila waktu bertahan hidup siklus radiasi digambarkan pada sumbu mendatar (sumbu -x) dan log tingkat dosis radiasi atau arus berkas pada sumbu tegak (sumbu -y), maka.model persamaan kematian logaritmik serangga dapat dinyatakan dengan persamaan regresi dalam rumus ln y = a + b x. Sumbu - y : Sumbu - x : Waktu bertahan hidup atau individu hidup 5. Nilai kemiringan (slope) merupakan nilai konstanta laju kematian logaritmik yang dapat ditentukan dari perubahan dosis radiasi atau arus berkas yang dibutuhkan untuk memberikan respon serangga uji mati atau tidak dalam waktu bertahan hidup siklus radiasi atau individu hidup. 6. Agar supaya model regresi berlaku diperlukan beberapa asumsi yaitu perubahan dosis radiasi atau arus berkas berbanding lurus dengan waktu bertahan hidup siklus radiasi serangga uji, hanya ada satu komponen yang terlibat pada proses reaksi kematian serangga yaitu dosis radiasi, kondisi suhu penyimpanan tetap dari waktu ke waktu, individu-individu di dalam populasi seragam dengan laju reproduksi yang tetap sepanjang waktu, tidak ada persaingan di antara individu-individu di dalam populasi dan selalu ada ruang dan makanan yang cukup untuk mendukung populasi. Bahan dan Metode Penelitian 35 Prosedur Pengukuran Prosedur Analisis Dosimetri Iradiasi Dosimeter larutan Fricke dengan alat ukur Spektrophotometer. Pengukuran dosimeter larutan Fricke dilakukan dengan membuat 0,5 liter larutan Fricke campuran dari 0,001M FeSO4.7H2O (BM = 278,02 g/mol) serta 0,001 M NaCl (BM = 58,44 g/mol) dan 0,8 N H2SO4. Larutan Fricke dimasukkan ke dalam ampul sebanyak 5 ml dan disimpan di dalam ruang pendingin. Selanjutnya larutan Fricke diiradiasi dengan variasi waktu dan diukur absorbasinya pada panjang gelombang 305 nm. Dari data absorbansi dapat dihitung dosis radiasi dengan menggunakan persamaan Schested (McLaughlin 1989): (2,75 × 10 ) × Δ OD × 100% D = 2 1 + 0,007 (t - 25) dimana : D = dosis serap dalam Gy Δ OD = perubahan rapat optik dosimeter Fricke, ditentukan secara spektrophotometer pada panjang gelombang 305 nm. t = suhu saat dilakukan penentuan perubahan rapat optik dosimeter Fricke (15 °C < t < 35 °C) Dosimeter CTA film dengan alat ukur CTA Reader. Pengukuran terhadap dosimeter CTA film dilakukan dengan memotong sejumlah kecil sampel uji. Dosimeter CTA film setelah diiradiasi ± 15 menit, lalu sampel uji dimasukkan ke dalam beam spektrofotometer CTA Reader. Pembacaan angka pada indikator menunjukkan optical density (OD). Dosimeter CTA film diukur pada kondisi pada panjang gelombang 520 nm. Alat ukur CTA Reader sebelumnya dilakukan kalibrasi dengan CTA standar. Pembacaan dosis terserap berdasarkan kurva kalibrasi. Kondisi pengukuran sampel dengan kelembaban relatif ruangan saat pengukuran sampel ± 50 %. Dosimeter alanin dengan alat ukur electron spin resonance (ESR). Pengukuran terhadap radikal bebas alanin (iradiasi sinar gamma dan berkas elektron) dilakukan dengan menimbang sejumlah kecil sampel 0,05 g contoh. Bahan dan Metode Penelitian 36 Kemudian contoh dimasukkan ke dalam kuvet spektrophotometer ESR dengan diameter 4 mm (tinggi sampel dalam tabung kuvet ESR tidak melebihi 2,5 cm). Pembacaan angka pada indikator menunjukkan intensitas amplitudo. Sebelum pengukuran dilakukan kalibrasi dengan larutan α-diphenyl-β-picrylhydrazyl (DPPH). Kondisi pengukuran alat electron spin resonance (ESR) JEOL model JES-RE1X sebagai berikut field modulation witdh 1,25 x 0,1 mT; sweep time 10 detik; sweep witdh 1 x 10 mT; time constant 0,03 detik; center field 355,5 mT; frekuensi 9,438 Ghz; power 1 mW, suhu 297 K, kelembaban relatif ruangan saat pengukuran sampel ± 50 %. Prosedur Analisis Tepung Terigu Iradiasi Radikal bebas tepung terigu dengan alat ukur ESR. Pengukuran terhadap radikal bebas tepung terigu dilakukan dengan menimbang sejumlah kecil sampel 0,05 g contoh. Kemudian contoh dimasukkan ke dalam kuvet spektrophotometer ESR dengan diameter 4 mm (tinggi sampel dalam tabung kuvet ESR tidak melebihi 2,5 cm). Pembacaan angka pada indikator menunjukkan intensitas amplitudo. Sebelum pengukuran dilakukan kalibrasi dengan larutan α-diphenyl-βpicrylhydrazyl (DPPH). Kondisi pengukuran alat electron spin resonance (ESR) adalah sama dengan pengukuran dosimeter alanin. Kelembaban relatif ruangan saat pengukuran sampel ± 50 %. HASIL DAN PEMBAHASAN Aspek Dosimetri Dosimetri Sinar Gamma Penentuan lokasi dosis yang diterima sampel perlu dilakukan karena dosis yang diterima oleh sampel harus sesuai dengan tujuan iradiasi. Prosedur tersebut merupakan bagian dari dosimetri commissioning. Informasi seperti distribusi dosis maksimal dan minimal, faktor keseragaman dosis pada bahan yang diiradiasi, perbandingan antara dosis maksimal dan dosis minimal, diperlukan dalam aplikasi iradiasi pangan, sehingga setiap bahan di dalam kemasan akan mendapatkan paparan radiasi yang seragam. Dosimeter Fricke merupakan dosimeter acuan iradiasi dengan sinar gamma untuk membuat kurva kalibrasi dosis serap pada kisaran 40 sampai 400 Gy. Komposisi larutan standar dosimeter Fricke terdiri dari 0,001 M FeSO4 dan 0,8 N H2SO4. Menurut O’Donnell & Sangster (1970), reaksi yang terjadi pada dosimeter Fricke berdasarkan pada reaksi oksidasi larutan ferrosulfat (Fe2SO4) sebagai berikut : Fe2+ H• Fe2+ HO22 Fe2+ + + + + + OH• Æ O2 Æ • HO 2 Æ H+ Æ H2O2 Æ Fe3+ + OHHO•2 Fe3+ + HO2 H2O2 2 Fe3+ + 2 OH- (1) (2) (3) (4) (5) Data pengukuran dengan menggunakan dosimeter Fricke dapat dilihat pada Lampiran 2. Gambar 14 menyajikan hubungan antara waktu iradiasi terhadap dosis serap dengan persamaan linier yaitu y = 21,643 x + 91,964 dengan nilai R2 = 0.9997, dimana -y adalah dosis serap dan -x adalah waktu iradiasi. Berdasarkan persamaan tersebut iradiator gamma chamber memiliki laju dosis sebesar 21,643 Gy/menit dengan dosis ambang sebesar 91,964 Gy. Selanjutnya sinar gamma dari gamma chamber tersebut digunakan untuk acuan dosis iradiasi. Dosis Iradiasi (Gy) Hasil dan Pembahasan 38 250 200 150 y = 21.643x + 91.964 R2 = 0.9997 100 50 0 2.5 3 3.5 4 4.5 5 Waktu iradiasi (menit) Gambar 14. Kurva kalibrasi dosimeter Fricke Dosimeter alanin digunakan untuk mengukur dosis serap yang akan diterima bahan yang diiradiasi. Dosimeter tersebut didasarkan atas perubahan radikal terjebak dalam kristal, sebanding dengan dosis iradiasi yang terserap. Data hasil percobaan dosimeter alanin iradiasi dapat dilihat pada Lampiran 3. Sistem dosimeter alanin ini sudah direkomendasi oleh IAEA melalui prosedur ASTM standar E1607 (IAEA 2002; McLaughlin et al. 1989). (Sudiro 1991; Sudradjat et al. 1998) melaporkan bahwa alanin yang diiradiasi dengan sinar gamma akan menghasilkan produk yang stabil. Pada prinsipnya, dosis yang terserap oleh dosimeter alanin sebanding dengan produk radikal alanin yang dihasilkan, sedang jumlah radikal alanin sebanding dengan luas spektrum ESR. Spektrum ESR dari alanin padat yang telah diiradiasi pada suhu kamar adalah spektrum dari CH3•CHCOOH. Adapun spektrum gambar dari radikal alanin tersaji pada Gambar 15. Kurva kalibrasi dosimeter alanin tersaji pada Gambar 16, diperoleh hasil dengan model persamaan linear, yaitu y = 14,172 x + 0,7889, dengan nilai R2 = 0,9994. Dari persamaan kurva kalibrasi ini dapat digunakan untuk menentukan pengukuran dosis terserap dari sampel yang akan diiradiasi. Hasil dan Pembahasan 39 Alanin 5 kGy Alanin 2,5 kGy Alanin 0 kGy Amplitudo spektrum ESR Gambar 15. Spektrum ESR dosimeter alanin iradiasi. 120 y = 14.172x + 0.7889 R2 = 0,9994 100 80 60 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Dosis serap (kGy) Gambar 16. Kurva kalibrasi dosimeter alanin yang diiradiasi dengan sinar gamma pada daerah dosis 1-8 kGy. Dosimetri Berkas Elektron Penentuan dosis serap pada proses radiasi menggunakan berkas elektron merupakan tahapan inti, karena memiliki prosedural yang berbeda dengan sinar gamma. Pada proses radiasi dengan berkas elektron, dosis serap dinyatakan dalam satuan energi panas listrik. Untuk mengetahui dosis serap yang diterima bahan Hasil dan Pembahasan 40 yang akan diiradiasi dengan berkas elektron digunakan dosimeter CTA film (Tanaka et al. 1977; IAEA 2002). Dosimeter ini didasarkan pada perubahan nilai optical density (OD) per unit dosis, sebanding dengan dosis iradiasi yang terserap. Hasil pengukuran optical density dengan menggunakan dosimeter CTA film yang dibaca dengan alat ukur CTA reader dapat dilihat pada Lampiran 4. Dari data nilai optical denssity (OD) CTA film terhadap dosis serap dibuat kurva kalibrasi (Gambar 17), diperoleh persamaan kuadratik yaitu y = - 0,00633194 x2 + 1,92602907 x - 1,45906139 dengan nilai R2 = 0.99989, dimana -y adalah dosis serap dan -x adalah respon iradiasi CTA film. Berdasarkan persamaan tersebut diperoleh bahwa berkas elektron tersebut memiliki ketelitian yang cukup tinggi, sehingga dapat digunakan untuk menentukan pengukuran dosis terserap pada sampel. 120 2 y = -0.00633194x + 1.92602907x - 1.45906139 Dose (kGy) 100 80 60 40 20 0 0 20 40 60 Response (Abs-BGD)/t Gambar 17. Kurva kalibrasi CTA film yang diiradiasi dengan berkas elektron Kurva kalibrasi dosimeter alanin untuk MBE juga dibuat seperti halnya yang dilakukan pada sinar gamma, yang diperlukan untuk pembanding karena dosimeter alanin dapat digunakan sebagai dosimeter transfer. Adapun spektrum ESR berkas elektron pada prinsipnya sama dengan spektrum sinar gamma. Pada Lampiran 5 menyajikan kurva kalibrasi dosimeter alanin dengan model persamaan linear, yaitu y = 70,943 x - 70,433, dengan nilai R2 = 0,9985, terlihat Gambar 18 menyajikan persamaan kurva kalibrasi alanin yang diiradiasi dengan berkas Hasil dan Pembahasan 41 elektron. Kurva tersebut, dapat digunakan untuk menentukan pengukuran dosis serap dari sampel sesuai dengan arus berkas yang digunakan sesuai dengan tujuan Amplitudo spektrum ESR iradiasi. 400 y = 70.943x - 70.433 R2 = 0.9985 300 200 100 0 0 1 2 3 4 5 Dosis serap (kGy) Gambar 18. Kurva kalibrasi dosimeter alanin yang diiradiasi dengan berkas elektron pada daerah dosis 0-5 kGy. Pengukuran Dosis Radiasi Berkas Elektron. Acuan dosis radiasi yang digunakan dalam penelitian ini ialah dosis radiasi sinar gamma. Hasil pengukuran dosis 1-5 kGy pada sinar gamma setara dengan iradiasi menggunakan berkas elektron dilakukan pada arus berkas 100-500 µA dengan kondisi MBE tegangan 300 kV, kecepatan konveyor 4 cm/detik dan jarak windows ketarget 20 cm. Tabel 4 menunjukkan hasil pengukuran dosis serap perhitungan kurva standar dari persamaan kurva kalibrasi dosimeter CTA film yang disajikan pada Gambar 17. Hasil pengukuran dosis radiasi sinar gamma dan sinar berkas elektron selanjutnya akan diterapkan untuk iradiasi tepung terigu dengan tujuan disinfestasi serangga. Variasi dosis radiasi dengan berkas elektron dapat dilakukan berdasarkan parameter sebagai berikut kondisi alat mesin berkas elektron dilakukan pada tegangan 300 kV, kecepatan konveyor 4 cm/detik, dengan variasi arus berkas (100-500) µA dan jarak pemayar ke target 20 cm. Hasil dan Pembahasan 42 Tabel 4. Hasil pengukuran iradiasi MBE pada arus berkas (100-500) μA terhadap dosis serap dosimeter CTA film. No. Arus berkas Pembacaan CTA Reader Dosis serap *) ( µA ) (Optical Density) ( kGy ) 1. 500 0,162 0,163 5,30 ± 0,14 0,163 0,165 2. 400 0,156 0,157 4,24 ±0,08 0,157 0,155 3. 300 0,150 3,45 ± 0,34 0,154 0,148 0,152 4. 200 0,143 0,145 2,27 ± 0,19 0,142 0,143 5. 100 0,134 0,93 ± 0,08 0,135 Keterangan : *) dosis serap berdasarkan kurva kalibrasi dosimeter CTA film Dosimeter Penanda Apabila dosimeter penanda yang berwarna kuning sudah mendapat perlakuan iradiasi, maka akan berubah menjadi merah. Dosimeter penanda merupakan kontrol suatu proses radiasi baik dengan sinar gamma maupun berkas elektron. Pada Gambar 19 menunjukkan hasil dari perubahan warna dari kuning ke merah pada dosimeter penanda yang terkena iradiasi. Adapun hasil percobaan terhadap perlakuan iradiasi MBE dengan arus berkas 100-500 µA dapat dilihat pada Lampiran 6. Perubahan warna dari kuning ke merah menunjukkan bahwa dengan naiknya arus berkas secara kualitatif dapat dengan jelas dibedakan dan memberikan perubahan yang nyata, secara kasat mata terlihat pada perlakuan iradiasi dengan 2 sisi permukaan yang berlawanan terkena iradiasi. Hal ini disebabkan karena perlakuan 2 sisi permukaan yang berlawanan dosimeter penanda mendapatkan 2 kali dosis radiasi yang sama dari sisi yang berlawanan. Hasil dan Pembahasan warna kuning (kontrol) belum mendapat iradiasi 43 warna merah sudah mendapat iradiasi Gambar 19. Perubahan warna dosimeter penanda karena iradiasi MBE Efisiensi Daerah Iradiasi Berkas Elektron Parameter pada proses radiasi berkas elektron terhadap bahan yang akan diiradiasi meliputi dosis serap, laju dosis, penetrasi berkas elektron ke dalam bahan, desain kemasan bahan meliputi ukuran dan bentuk bahan yang akan diiradiasi, agar setiap bahan dalam kemasan akan mendapatkan dosis radiasi yang diterima relatif sama. Parameter lain yang perlu diperhatikan ialah sistem pemokus yang berguna untuk mengatur elektron dan menjaga agar berkas elektron tetap berada dalam sumbu lintasannya. Sistem tersebut berkaitan dengan distribusi dosis pada sumbu lintasan yang akan diterima oleh sampel. Distribusi dosis yang berkaitan dengan luasan penampang berkas iradiasi dari pemayar MBE pada lintasan sumbu sampel yang diiradiasi diukur dengan menempatkan sistem dosimeter diatas konveyor. Penentuan dosimeter ini berguna untuk mengetahui letak atau posisi sampel yang akan diiradiasi berada pada daerah isodosis yang berfungsi sebagai ‘dummy’ dari letak posisi sampel tersebut. Dengan mengetahui daerah isodosis di lintasan pemayar maka efisiensi daerah iradiasi berkas elektron dapat ditentukan. Pada Gambar 20 merupakan penampang jendela pemayar berkas elektron dengan lebar dan panjang masing-masing 6 cm dan 120 cm. Hasil pengukuran posisi dan keseragaman dosis relatif sepanjang jendela pemayar 120 cm dapat dilihat pada Lampiran 7. Kurva hubungan antara dosis relatif terhadap posisi sepanjang pemayar MBE disajikan pada Gambar 21a. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa karakteristik daerah iradiasi yang dapat diterima sepanjang pemayar 120 cm tidak rata terutama pada lintasan sisi kanan dan kiri yaitu intensitas dosis yang diterima tidak sama dengan energi yang diberikan. Efisiensi daerah iradiasi berkas elektron pada luasan penampang berkas elektron dari pemayar alat MBE 350 keV 10 mA yang dapat digunakan untuk 44 Hasil dan Pembahasan mengiradiasi sampel diperoleh dengan pendekatan garis lurus sepanjang 80 cm atau jika diambil titik tengah pusat dari sistem pemfokus jatuhnya berkas elektron sepanjang 40 cm ke kanan dan kiri, yang tersaji seperti pada Gambar 21b. Lebar berkas 6 cm Konveyor berjalan Panjang pemayar 120 cm Gambar 20. Luasan penampang berkas iradiasi dari pemayar MBE 200 D o sis re la tif (%) D o sis re la tif (%) 200 150 100 50 150 y = 0.675x + 89.069 R2 = 0.0945 100 50 0 0 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 Posisi (cm) (a) -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 Posisi (cm) (b) Gambar 21. Kurva hubungan antara dosis relatif terhadap lintasan pemayar sepanjang (a) 120 cm dan (b) 80 cm. Dari data tersebut, pada sepanjang jendela pemayar 80 cm diperoleh persamaan linier y = 0,675 x + 89,069, dimana -y adalah dosis relatif dan -x adalah panjang posisi daerah iradiasi, dengan nilai R2 = 0,0945 artinya bahwa keeratan Hasil dan Pembahasan 45 hubungan dosis relatif pada daerah isodosis lintasan jendela pemayar pada persamaan tersebut memberikan persamaan mendatar mendekati garis lurus sehingga dosis relatif yang diterima di sepanjang 80 cm dianggap memiliki dosis relatif yang sama. Selanjutnya iradiasi sampel diletakkan pada posisi tidak melebihi 40 cm kekanan dan kekiri dari titik pusat pemokus MBE di lintasan pemayar agar mendapat dosis serap yang sama. Penetrasi Berkas Elektron pada Sampel Bubuk Hasil penelitian pendahuluan menyatakan bahwa sebelum melakukan proses radiasi terlebih dahulu melakukan optimasi karakteristik iradiasi berkas elektron. Proses radiasi dengan mesin berkas elektron perlu dievaluasi seperti energi atau tegangan yang digunakan, arus berkas dan kecepatan konveyor. Ketiga faktor ini akan berkaitan dengan dosis radiasi. Disamping itu, ukuran dan bentuk bahan yang akan diiradiasi, kesemuanya akan berpengaruh terhadap penetrasi berkas elektron ke dalam bahan. Dalam percobaan sampel dirancang membentuk lembaran tipis persegi panjang dengan dibuat variasi ketebalan tertentu. Perhitungan yang dilakukan dengan luasan yang tetap maka dapat dihitung atau diperkirakan ketebalan sampel. Dapat dihitung dan cara perhitungan untuk memperkirakan tebal sampel secara empiris, yaitu dari kurva hubungan penetrasi dengan energi elektron alat mesin berkas elektron akan diperoleh perkiraan densitas sampel dalam (g/cm2), sehingga dapat dihitung berat maksimal sampel per satuan luas termasuk kemasan sampel [NHV] Nissin High Voltage (1983). Menurut Hariyanto (2003) mengemukakan bahwa kinerja alat mesin berkas elektron 350 kV 10 mA berdasarkan kurva hubungan penetrasi dengan energi diperoleh perkiraan densitas sampel dalam (g/cm2) adalah 0,06 g/cm2, sedang luas area sampel adalah 33 x 28 = 924 cm2. berdasarkan NHV dapat dihitung berat total sampel + kemasan plastik maksimal adalah 0,06 x 924 = 55,44 g (berat total keseluruhan sampel + kemasan). Hasil perhitungan ini menunjukkan bahwa arus berkas elektron akan efektif jika sampel berupa tepung maksimal mempunyai berat 55,44 gram dengan luas sampel 924 cm2. Ketebalan sampel didasarkan dari penghitungan teoritis, dengan variasi tebal tepung terigu dibuat antara 200 sampai 1000 µm agar supaya mendapatkan Hasil dan Pembahasan 46 tebal tepung terigu yang optimum terhadap penetrasi berkas elektron, (Tabel 5). Selanjutnya ketebalan disebut dapat dijadikan faktor perlakuan dalam percobaan. Tahapan berikutnya dilakukan uji coba iradiasi sesuai dengan rancangan percobaan yang telah dibuat. Sedang iradiasi alat mesin berkas elektron dilakukan pada kondisi tegangan 300 kV, arus berkas 0,55 mA, kecepatan konveyor 4 cm/detik dan jarak pemayar dengan target 20 cm. Tabel 5. Ukuran tebal tepung terigu dan berat sampel dengan luas tetap. No. Tebal sampel Berat sampel (µm) (gram) 1 1000 65,5 2 800 50,0 3 600 37,5 4 400 25,0 5 200 12,5 Cara Iradiasi (Pass) dan Penetrasi Berkas Elektron Hasil percobaan iradiasi dengan mesin berkas elektron dilakukan pada kondisi tegangan 300 keV, arus berkas 0,55 mA, kecepatan konveyor 4 cm/detik, jarak pemayar dengan target 20 cm tersaji pada Gambar 22 dari data Lampiran 8. Proses radiasi hanya berdasarkan perlakuan faktor cara iradiasi (pass) yaitu 1, 2 dan 3 pass. Ternyata perlakuan faktor pass memberikan pengaruh yang nyata pada satu sisi permukaan sampel alanin. Intensitas signal ESR alanin dan faktor pass dibuat grafik persamaan linearnya yaitu y = 177,3 x - 131,8 dengan keeratan hubungan (R2 = 0,9492), dimana sumbu -y merupakan respon signal ESR dan sumbu -x adalah faktor pass. Hasil analisis menunjukkan bahwa intensitas signal ESR dosimeter alanin akibat iradiasi MBE akan meningkat dengan meningkatnya pass dari 1 pass sampai ke- 3 pass. Perlakuan faktor pass pada iradiasi berkas elektron yang akan digunakan dalam penelitian ini dapat dijadikan dasar mengetahui penetrasi dari berkas elektron terhadap tebal sampel. Dosimeter alanin yang diiradiasi dengan MBE dapat dijadikan parameter respon dosis serap terhadap bahan yang akan diiradiasi berda-sarkan perlakuan pass. Berdasarkan kurva kalibrasi dosimeter alanin dari Hasil dan Pembahasan 47 persamaan y = 70,943 x - 70,433 maka dosis serap yang diterima dosimeter alanin dengan perlakuan pass 1, 2 dan 3 masing-masing adalah 4,782; 7,309 dan 8,494 Amplitudo spektrum ESR kGy. y = 177.3x - 131.8 700 600 500 400 300 200 100 0 R2 = 0.9492 kontrol 1 pass 2 pass 3 pass Cara iradiasi (pass) Gambar 22. Hubungan intensitas signal ESR alanin terhadap perlakuan pass Kondisi iradiasi MBE menggunakan dosimeter alanin pada posisi ’dummy’ dapat diasumsikan akan menerima respon energi yang sama karena diiradiasi pada posisi dan tempat yang sama. Sampel tepung terigu dengan luas tetap dibuat perlakuan variasi tebal dari 200, 400, 600, 800 dan 1000 µm diiradiasi dengan MBE pada kondisi energi 300 keV, 0,55 mA, kecepatan konveyor 4 cm/detik, jarak pemayar ke target 20 cm dan faktor pass dari 1 sampai ke-3, hasil disajikan pada Lampiran 9 dan Gambar 23. Hasil percobaan menunjukkan bahwa dengan semakin bertambah ketebalan sampel tepung terigu yaitu dari 200 µm sampai 800 µm maka akan terjadi kenaikan intensitas signal ESR tetapi pada tebal tepung terigu 1000 µm tetapi intensitas signal ESR mengalami penurunan. Pola perubahan tersebut terjadi pula pada faktor pass ke- 1 sampai 3. Secara empiris dapat diperkirakan bahwa sampel tepung terigu dengan kerapatan 0,78 g/ml dengan ketebalan 800 µm dan berat 50 g, serta luas tetap 924 cm2 dapat dijadikan dasar mengiradiasi tepung terigu menggunakan MBE. Ternyata hasil yang diperoleh sesuai dengan hasil perhitungan teoritis yaitu maksimal sampel berupa tepung berserta kemasan seberat 55,44 g dengan luas 924 cm2. Hasil dan Pembahasan 48 Iradiasi berkas elektron akan tergantung pada penetrasi radiasi dan akan dipengaruhi densitas bahan yang diiradiasi. Semakin tinggi densitas bahan, semakin rendah penetrasi elektron dan sebaliknya. Untuk meningkatkan kedalaman penetrasi, iradiasi dapat dilakukan pada 2 sisi permukaan yang berlawanan. Pada tahap ini dilakukan dengan tujuan untuk memperkirakan tebal sampel berbentuk tepung terhadap daya tembus berkas elektron berdasarkan luasan sampel dengan berat yang tetap. Menurut Danu (2004) dan Diehl (1995) mengemukakan bahwa karakteristik radiasi berkas elektron menunjukkan semakin tinggi energi berkas elektron, semakin tinggi penetrasinya dan akan berkurang energinya Amplitudo spektrum ESR setelah menembus bahan pada kedalaman tertentu. 40 35 30 25 20 15 10 5 0 kontrol 1 pass 2 pass 3 pass 200 400 600 800 1000 Ketebalan (um) Gambar 23. Hubungan intensitas signal ESR tepung terigu terhadap perlakuan pass Hasil dan Pembahasan 49 Pengaruh Dosis Radiasi Sinar Gamma terhadap Populasi Serangga T. castaneum Kurva pertumbuhan populasi serangga dapat digambarkan melalui hubungan jumlah populasi serangga terhadap waktu. Menurut Haines (1991) perubahan pertumbuhan populasi serangga secara umum akan berlangsung cepat atau lambat secara teoritis dapat dijelaskan berdasarkan pertumbuhan eksponensial. Model pertumbuhan ini dapat berlaku hanya dalam waktu pendek dimana lingkungan dapat menjadi pembatas. Pengaruh iradiasi sinar gamma dosis rendah 0,1-0,5 kGy dan dosis sedang 1-5 kGy terhadap stadium dewasa, larva dan pupa T. castaneum dapat dilihat melalui pengamatan pertumbuhan populasi serangga yang hidup terhadap waktu siklus radiasi. Lampiran 10 menyajikan kurva pertumbuhan populasi untuk masing-masing stadium dewasa, larva dan pupa T. castaneum. Pada umumnya, tipe kurva dapat memberikan petunjuk terhadap peristiwa yang mengendalikan perubahan-perubahan populasi akibat stimulus dosis radiasi dari respon serangga uji. Kurva pertumbuhan populasi serangga untuk masingmasing stadium yang diiradiasi dengan dosis 0,1-0,5 kGy disajikan pada Gambar 24 dan dengan dosis 1-5 kGy disajikan pada Gambar 25. Terlihat bahwa pola pertumbuhan ketiga stadium menyerupai pertumbuhan ekponensial dengan laju pertumbuhan negatif dan berujung pada kematian serangga. Dosis radiasi menyebabkan subyek (serangga uji) mempunyai tingkat mortalitas yang cukup tinggi dan laju kematian serangga uji akan semakin meningkat secara nyata dengan bertambahnya dosis radiasi. Iradiasi sinar gamma dengan dosis semakin meningkat dapat menyebabkan kematian seluruh stadium serangga yaitu dewasa, larva dan pupa sehingga umur serangga menjadi lebih pendek dan pola pertumbuhan eksponensial dengan laju pertumbuhan yang negatif. Hal ini menunjukkan bahwa kematian ketiga stadium serangga didominasi pada awal kehidupan serangga yang berumur muda atau masa aktif perkembangan serangga. Disamping itu, sensitivitas maupun resistensi ketiga stadium serangga akan bergantung pada tingkat kedewasaan masingmasing stadium setelah pasca iradiasi yang dinyatakan dengan waktu bertahan hidup serangga uji terhadap siklus radiasi. Hasil dan Pembahasan 40 Keterangan : Serangga dewasa 35 Populasi [Nt] 30 25 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Waktu siklus radiasi (Hari) 0,1 kGy 0,2 kGy 0,3 kGy 0,4 kGy 0,5 kGy 40 Keterangan : Serangga larva 35 Populasi [Nt] 30 25 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Waktu siklus radiasi (Hari) 0,1 kGy 0,2 kGy 0,3 kGy 0,4 kGy 0,5 kGy 40 35 Keterangan : Serangga pupa Populasi [Nt] 30 25 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Waktu siklus radiasi (Hari) 0,1 kGy 0,2 kGy 0,3 kGy 0,4 kGy 0,5 kGy Gambar 24. Kurva pertumbuhan populasi serangga T. castaneum siklus radiasi pada dosis radiasi (0,1-0,5) kGy. 50 Hasil dan Pembahasan 40 Keterangan : Serangga dewasa 35 Populasi [Nt] 30 25 20 15 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Waktu siklus radiasi (Hari) 1 kGy 2 kGy 3 kGy 4 kGy 5 kGy 40 Keterangan : Serangga larva 35 Populasi [Nt] 30 25 20 15 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Waktu siklus radiasi (Hari) 1 kGy 2 kGy 3 kGy 4 kGy 5 kGy 40 Keterangan : Serangga pupa 35 Populasi [Nt] 30 25 20 15 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Waktu siklus radiasi (Hari) 1 kGy 2 kGy 3 kGy 4 kGy 5 kGy Gambar 25. Kurva pertumbuhan populasi serangga T. castaneum siklus radiasi pada dosis radiasi (1-5) kGy. 51 Hasil dan Pembahasan 52 Waktu bertahan hidup adalah lamanya waktu yang dibutuhkan serangga uji mampu bertahan hidup setelah mendapat perlakuan iradiasi. Hasil pengamatan pada sampel uji yang tidak diiradiasi menunjukkan bahwa pertumbuhan populasi serangga ketiga stadium dewasa, larva dan pupa T. castaneum memberikan laju pertumbuhan yang positif yaitu populasi serangga yang hidup pada kontrol akan meningkat dengan meningkatnya waktu atau serangga induk berhasil mengalami perkawinan normal menghasilkan turunan F2. Tabel 6 menyajikan hasil pengamatan serangga uji yang hidup dengan perlakuan dosis radiasi sinar gamma terhadap populasi dari ketiga stadium serangga dewasa, larva dan pupa T. castaneum terhadap waktu bertahan hidup. Tabel 6. Pengaruh dosis radiasi sinar gamma terhadap waktu bertahan hidup masing-masing populasi dari ketiga stadium dewasa, larva dan pupa T. castaneum. Dosis radiasi ( kGy) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 1 2 3 4 5 Waktu bertahan hidup *) (Hari) Dewasa Larva Pupa 35 28 60 29 22 22 21 22 22 21 19 22 21 19 15 12 14 9 7 14 4 2 1 3 1 1 1 1 1 1 Keterangan : *) Lamanya waktu yang dibutuhkan serangga uji mampu bertahan hidup setelah mendapat perlakuan iradiasi. Hasil pengamatan iradiasi sinar gamma dosis rendah (0,1-0,5) kGy dan dosis sedang (1-5) kGy memberikan pengaruh sangat nyata terhadap waktu bertahan hidup. Waktu bertahan hidup dari ketiga stadium setelah iradiasi berkisar antara 1-60 hari. Akan tetapi, serangga dewasa, larva dan pupa memiliki pola perkembangan yang berbeda setelah diiradiasi dengan dosis 0,1 kGy. Serangga uji masih mampu berkembang menjadi dewasa, meskipun tidak mati tetapi telah terjadi perubahan sedemikian rupa sehingga individu akan mengalami degradasi Hasil dan Pembahasan 53 berlangsung cepat atau lambat akan tergantung dari kemampuan bertahan untuk masing-masing stadium menuju kematian. Menurut Diehl (1990, 1995) dosis sterilisasi serangga T. castaneum jantan dan betina adalah 0,2 kGy. Danusupadmo (1981) menyatakan bahwa serangga S. zeamais yang diiradiasi dengan dosis 0,05-0,2 kGy masih dapat melakukan perkawinan dengan pembuahan yang secara sempurna,. F2 yang dihasilkan ternyata mirip F1 seperti induknya. Hoedaya (1973) mengemukakan bahwa disinfestasi serangga dengan dosis 0,1 kGy hanya efektif untuk jangka penyimpanan relatif pendek dan ada kemungkinan bahwa serangga-serangga steril ini akan mampu memperoleh kembali fertilitasnya dan menurunkan progency yang selanjutnya akan meningkatkan serangannya. Davey (1917, 1919) dalam Soegiarto (1970) mengemukakan bahwa iradiasi pada dosis rendah dapat memperpanjang umur serangga T. confusum dari 40 hari menjadi 75 hari, dan hasil percobaan ini dapat membuktikan dosis rendah dapat melindungi semua stadium baik radioresisten maupun radiosensitif. Kemampuan serangga uji bertahan untuk hidup setelah iradiasi akan tergantung pada tingkat stadiumnnya. Pada stadium dewasa, larva dan pupa dosis 3 kGy waktu bertahan hidup masing-masing adalah 2, 1 dan 3 hari. Apabila dosis radiasi dinaikkan menjadi 4 kGy maka semua stadium akan mati dalam waktu 1 hari setelah mendapat perlakuan tersebut. Noemi (1987) melaporkan bahwa secara umum iradiasi dengan dosis 3-5 kGy dapat menyebabkan kematian serangga segera setelah perlakuan iradiasi, sedang pada dosis 1 kGy serangga akan mati beberapa hari kemudian. Sedang Diehl (1990, 1995) mengemukakan bahwa dosis 1-3 kGy sudah dapat membunuh semua stadium dalam beberapa hari setelah iradiasi. Soegiarto (1970) yang mengutip hukum Bergonie-Tribondeau (1906) menyatakan bahwa kepekaan sel terhadap radiasi berbanding lurus dengan keaktifan reproduksi dan berbanding terbalik terhadap tingkat differensiasi. Pada stadium telur kerusakan akibat radiasi diukur dengan kemampuan menetas, meskipun sudah terlanjur menetas akan berakhir dengan kematian pada stadia pertumbuhan selanjutnya. Kerusakan pada stadium larva terjadi pada ’ring-gland’ yaitu suatu organ yang berfungsi sebagai kelenjar endokrin yang menggerakkan mekanisma Hasil dan Pembahasan 54 pembentukan pupa. Stadium pupa, adalah stadium differensiasi dimana terjadi transformasi organ-organ muda menjadi organ dewasa. Pada stadium inipun ketahanan terhadap radiasi meningkat dengan bertambahnya umur. Hal yang sama terjadi pada stadium dewasa yang merupakan stadium reproduksi. Efektivitas Dosis Radiasi Sinar Gamma untuk Disinfestasi Populasi Serangga Dewasa, Larva, Pupa T. castaneum Efektifitas dosis radiasi dalam membasmi serangga uji yang dinyatakan dengan satuan perubahan dosis, akan menyebabkan waktu bertahan hidup dalam siklus serangga iradiasi. Tabel 6 menyajikan hubungan antara waktu bertahan hidup dan tingkat dosis radiasi dari stadium dewasa, larva dan pupa. Terlihat bahwa nilai laju kematian logaritmik serangga yang dinyatakan dengan perubahan tingkat dosis radiasi akan menyebabkan waktu bertahan hidup serangga. Laju kematian logaritmik serangga dengan kata lain, waktu bertahan hidup (dalam hari) yang diperlukan pada dosis radiasi tertentu untuk mereduksi populasi serangga uji dalam waktu siklus. Gambar 26 menyajikan hubungan antara waktu bertahan hidup serangga dari ketiga stadium dewasa, larva dan pupa dengan variasi dosis radiasi dari dosis rendah sampai sedang yaitu pada kisaran 0,1-5 kGy. Terlihat bahwa perlakuan iradiasi akan lebih cepat membunuh stadium larva, yang selanjutnya diikuti oleh stadium dewasa dan pupa. Pemberian dosis radiasi akan memengaruhi waktu bertahan hidup serangga uji yaitu dengan bertambah dosis radiasi yang diberikan, kemampuan waktu bertahan hidup ketiga stadium serangga uji semakin lebih pendek. Plot data menyerupai pertumbuhan eksponensial dengan laju negatif atau model peluruhan. Tahapan kematian serangga memiliki fenomena yang dinyatakan dengan waktu bertahan hidup serangga uji tidak terjadi sekaligus mati, tetapi melalui tahap logaritmik. Tahap kematian logaritmik dapat dijabarkan dalam bentuk grafik. Sifat serangga yang berkembang dengan perubahan waktu bertahan hidup serangga terhadap dosis radiasi dapat dijelaskan dengan model persamaan garis lurus. Hasil dan Pembahasan 55 Dosis radiasi (kGy) 5 4 3 2 1 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Waktu bertahan hidup (Hari) Dewasa Larva Pupa Gambar 26. Hubungan antara waktu bertahan hidup serangga T. castaneum terhadap dosis radiasi sinar gamma dari 0,1-5 kGy. Model matematik persamaan garis lurus (Ln y = a + b x) yang dinyatakan dengan hubungan antara waktu bertahan hidup sebagai sumbu -x dihubungkan dengan log dosis radiasi sebagai sumbu -y, maka tahap kematian logaritmik dapat dijabarkan dalam bentuk grafik yang tersaji pada Gambar 27. Dari persamaan dapat dinyatakan bahwa kematian serangga uji akan berbanding lurus terhadap nilai laju kematian logaritmik dosis radiasi untuk masing-masing stadium. Pendugaan matematik laju kematian logaritmik serangga T. castaneum akibat iradiasi sinar gamma dapat dijelaskan dengan nilai kemiringan (slope) dari persamaan masing-masing stadium yaitu laju atau perubahan dalam dosis radiasi per waktu bertahan hidup pada saat tertentu. Dosis radiasi yang digunakan untuk memberikan stimulus respon serangga uji diharapkan dapat memberikan kematian serangga uji. Ternyata stadium larva kemampuan mempertahankan hidupnya lebih rendah terhadap stimulus pemberian dosis radiasi dari pada stadium dewasa dan pupa. Hal tersebut dapat dilihat pada nilai kemiringan stadium larva lebih tajam atau curam. 56 Hasil dan Pembahasan Ln [Dosis radiasi (kGy)] 2 1 0 0 5 10 15 20 25 30 35 -1 -2 40 45 50 55 60 Pupa : y = -0.0887x + 1.61 R2 = 0.5951 Larva : y = -0.129x + 1.61 R2 = 0.9233 -3 Dewasa : y = -0.1164x + 1.61 R2 = 0.9774 -4 Waktu bertahan hidup (Hari) Dewasa Larva Pupa Gambar 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. Tabel 7 menyajikan persamaan linear untuk masing-masing stadium dewasa, larva dan pupa. Nilai kemiringan sebagai pendugaan kuantitatif serangga uji yang berhubungan dengan perubahan waktu bertahan hidup terhadap laju kematian logaritmik serangga uji yang berhubungan dengan tingkat dosis radiasi. Adapun nilai kemiringan untuk masing-masing stadium dewasa, larva dan pupa adalah -0,1164; -0,1290 dan -0,0887 dosis radiasi per waktu bertahan hidup. Jadi dengan naiknya dosis radiasi yang diberikan akan berbanding lurus terhadap kematian serangga uji dan stadium larva yang paling sensitif karena mempunyai nilai laju kematian logaritmik yang tinggi bila dibandingkan dengan stadium dewasa dan pupa. Tabel 7. Persamaan regreasi Ln y = a + b x pengaruh dosis radiasi sinar gamma terhadap waktu bertahan hidup untuk masing-masing stadium serangga T. castaneum. Sumber radiasi (1) Sinar gamma Stadium Intercept (a) Slope (b) R2 (2) (3) (4) (5) 1,61 1,61 1,61 - 0,1164 - 0,1290 - 0,0887 0,9774 0,9233 0,5951 Dewasa Larva Pupa Hasil dan Pembahasan 57 Pengaruh Arus Berkas Mesin Berkas Elektron terhadap Populasi Serangga Dewasa T. castaneum Pertumbuhan dan pola perkembangan serangga dewasa T. castaneum akibat iradiasi MBE memiliki keterkaitan dengan waktu. Tiga jenis perlakuan sampel yaitu serangga uji tanpa tepung terigu, serangga uji diinfestasikan ke dalam tepung terigu dengan masing-masing tebal 800 dan 1600 µm, lalu diiradiasi dengan satu sisi permukaan dan dua sisi permukaan yang berlawanan menggunakan MBE arus berkas 100-500 µA. Seperti halnya iradiasi serangga dengan sinar gamma, iradiasi berkas elektron sebagai stimulus akan memberikan respon mati atau menurunkan jumlah populasi serangga dewasa T. castaneum, sehingga waktu bertahan hidup serangga dewasa menjadi lebih pendek menuju kematian. Secara umum, dari ketiga perlakuan iradiasi MBE dengan arus berkas 100500 μA pola pertumbuhannya tidak semua berujung pada kematian serangga, yang terlihat dari waktu siklus radiasi serangga dewasa T. castaneum masih mampu untuk mempertahankan diri, terlihat pada data Lampiran 11 dan 12. Akan tetapi, pola pertumbuhan populasi serangga dewasa T. castaneum menyerupai pertumbuhan eksponensial dengan laju pertumbuhan negatif. Stimulus yang diberikan yaitu arus berkas menyebabkan subyek (serangga uji) mempunyai tingkat mortalitas yang cukup tinggi pada awal setelah mendapat iradiasi, hasil ini akan terlihat secara nyata pada kenaikan arus berkas. Sebaliknya pengamatan terhadap kontrol menunjukkan pertumbuhan populasi serangga yang meningkat dengan meningkatnya waktu dan populasinya menyerupai pertumbuhan eksponensial dengan laju pertumbuhan yang positif. Perlakuan iradiasi MBE pada satu sisi permukaan Hasil pengamatan terhadap serangga uji tanpa tepung terigu dan yang diinfestasikan ke dalam tepung terigu dengan masing-masing tebal 800 dan 1600 µm dapat dilihat pada Lampiran 11, sedang kurva populasi serangga dewasa T. castaneum setelah perlakuan iradiasi disajikan pada Gambar 28. Terlihat bahwa perlakuan serangga uji tanpa tepung terigu, yang diiradiasi dengan arus berkas 100 µA tidak memberikan pengaruh yang nyata dalam membunuh serangga uji segera setelah perlakuan iradiasi. Serangga dewasa masih tetap bertahan hidup Hasil dan Pembahasan 45 Keterangan : Tanpa tepung 40 Populasi [Nt] 35 30 25 20 15 10 5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 Waktu siklus radiasi (Hari) 100 uA 200 uA 300 uA 400 uA 500 uA 45 Keterangan : Tebal tepung 800 μm 40 Populasi [Nt] 35 30 25 20 15 10 5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 Waktu siklus radiasi (Hari) 100 uA 200 uA 300 uA 400 uA 500 uA 45 Keterangan : Tebal tepung 1600 μm 40 35 Populasi [Nt] 30 25 20 15 10 5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 Waktu siklus radiasi (Hari) 100 uA 200 uA 300 uA 400 uA 500 uA Gambar 28. Kurva populasi serangga dewasa T. castaneum setelah perlakuan iradiasi satu sisi permukaan MBE arus berkas (100-500) μA. 58 Hasil dan Pembahasan 59 sebesar 26,8% sampai hari ke-46. Jika arus berkas dinaikkan 200 µA pada sampel tanpa tepung terigu ternyata memberikan pengaruh yang nyata terhadap respon serangga uji mati dalam 23 hari setelah mendapat perlakuan iradiasi berkas elektron. Akan tetapi arus berkas yang dinaikkan sampai 500 µA serangga dewasa memberikan respon semakin nyata terhadap waktu siklus radiasi yaitu waktu bertahan hidup lebih pendek atau serangga dewasa lebih cepat mati. Perlakuan sampel pada serangga uji yang diinfestasikan ke dalam tepung terigu dengan masing-masing tebal 800 dan 1600 µm yang diiradiasi MBE arus berkas 100-500 μA tidak 100% memberikan efek mati pengamatan hingga sampai 46 hari, tetapi hanya menurunkan jumlah populasi serangga dewasa yang hidup. Faktor perlakuan tebal tepung terigu memberikan pengaruh yang nyata dari 800 sampai 1600 μm terhadap respon waktu siklus radiasi yang berkaitan terhadap waktu bertahan hidup serangga menuju kematian. Dari kurva populasi serangga uji akan didapat waktu siklus radiasi untuk masing-masing perlakuan sampel. Tabel 8 menyajikan hasil pengamatan waktu bertahan hidup dan individu hidup serangga uji yang diiradiasi MBE dengan berbagai arus berkas terhadap populasi dari ketiga perlakuan sampel serangga dewasa T. castaneum. Terlihat dari ketiga perlakuan sampel ternyata perlakuan tanpa tepung terigu yang diiradiasi MBE arus berkas 100 μA hanya menurunkan jumlah populasi serangga uji dengan waktu bertahan hidup 24 hari, lalu ada 11 individu hidup konstan sampai pengamatan 46 hari. Jika arus berkas dinaikkan 200 μA waktu bertahan hidup 23 hari dan arus berkas dinaikkan sampai 500 μA waktu bertahan hidup serangga uji semakin pendek. Pengamatan sampel tepung terigu dengan masing-masing tebal 800 dan 1600 µm dengan kondisi diiradiasi yang sama, jumlah populasi serangga yang hidup akan menurun terhadap waktu siklus radiasi menyerupai pola pertumbuhan eksponesial dengan laju yang negatif. Pada awal iradiasi dalam jumlah yang besar serangga uji mengalami kematian tetapi pada saat dan kondisi waktu tertentu menunjukkan pola yang konstan sampai pengamatan hari ke-46, yang dapat ditunjukkan data individu hidup yang tersaji pada Tabel 8. Disamping itu, faktor tebal pada tepung terigu dengan kondisi iradiasi arus berkas yang sama terhadap Hasil dan Pembahasan 60 waktu siklus radiasi menunjukkan jumlah individu serangga dewasa yang hidup akan meningkat dengan meningkatnya ketebalan tepung terigu. Tabel 8. Pengaruh arus berkas elektron dengan iradiasi 1 sisi permukaan terhadap waktu bertahan hidup serangga dewasa T. castaneum Sampel Dosis radiasi Cara Iradiasi [60Co] MBE Iradiasi 1 sisi permukaan Sinar Arus Individu hidup *) CTA Waku bertahan hidup gamma berkas film (Hari) (kGy) (µA) (kGy) A 1 2 3 4 5 100 200 300 400 500 0,93 2,27 3,45 4,24 5,30 24 23 10 6 6 11 0 0 0 0 B 1 2 3 4 5 100 200 300 400 500 0,93 2,27 3,45 4,24 5,30 20 15 1,5 1,5 1 18 5 4 3 1 C 1 2 3 4 5 100 200 300 400 500 0,93 2,27 3,45 4,24 5,30 33 20 1,5 1 0,5 27 12 6,5 5,5 4 Keterangan : *) Data menunjukkan populasi serangga dewasa T. castaneum yang konstan terhadap waktu siklus radiasi setelah mendapat perlakuan iradiasi MBE A = Serangga dewasa tanpa tepung terigu B = Serangga dewasa diinfestasikan ke dalam tepung terigu dengan tebal 800 µm C = Serangga dewasa diinfestasikan ke dalam tepung terigu dengan tebal 1600 µm Hasil percobaan lain membuktikan bahwa penetrasi berkas elektron terhadap CTA film dengan tebal 125 µm yang diiradiasi MBE dengan kondisi tegangan 300 kV, arus berkas 1 mA, kecepatan konveyor 2,7 cm./detik dan jarak target dari pemayar 20 cm, hasilnya adalah daya tembus berkas elektron dengan tumpukan 7 lapis CTA film hanya mampu ditembus sampai dilapisan ke-3 yang dapat terdeteksi yaitu penetrasinya maksimum 375 µm. Kojima et al.1996. melaporkan bahwa untuk semua dosimeter film menunjukkan relatif dosis turun dengan meningkatnya mass stopping power. Urbain (1986) menyatakan bahwa Hasil dan Pembahasan 61 stopping power meningkat dibawah permukaan akibatnya energi berkurang dan berbanding lurus dengan densitas bahan yang ditembus. Hasil percobaan tersebut dapat dijadikan acuan sebelum melakukan iradiasi dengan MBE bahwa dengan meningkatnya tebal sampel akan menyebabkan meningkatnya stopping power terhadap iradiasi berkas elektron. Hasil penelitian iradiasi berkas elektron terhadap tepung terigu yang diinfestasikan serangga dewasa diperoleh bahwa ketebalan sampel membuktikan bahwa tebal tepung terigu ditingkatkan dari tebal 800 menjadi 1600 µm menunjukkan individu serangga dewasa T. castaneum yang hidup meningkat setelah mendapat perlakuan iradiasi mesin berkas elektron. Perlakuan iradiasi MBE pada dua sisi permukaan yang berlawanan. Hasil pengamatan pertumbuhan populasi akibat iradiasi MBE dua sisi permukaan yang berlawanan terhadap waktu siklus radiasi stadium serangga dewasa T. castaneum dapat dilihat pada Lampiran 12 dan pola populasi serangga dewasa tersebut disajikan pada Gambar 29. Perlakuan sampel yaitu serangga uji tanpa tepung terigu, serangga uji diinfestasikan ke dalam tepung terigu dengan masing-masing tebal 800 dan 1600 µm. Terlihat bahwa respon serangga dewasa terhadap waktu siklus radiasi secara nyata dapat menurunkan jumlah populasi serangga dewasa T. castaneum dan waktu bertahan hidup serangga dewasa menjadi lebih pendek menuju kematian. Hal ini setara dengan perlakuan iradiasi sinar gamma untuk tujuan yang sama dan iradiasi MBE pada satu sisi permukaan. Adapun pola populasi serangga uji akibat iradiasi MBE menyerupai pertumbuhan eksponensial dengan laju pertumbuhan negatif. Populasi serangga uji yang diiradiasi berkas elektron arus 100-500 µA memberikan pengaruh yang nyata yaitu akan menurunkan jumlah individu serangga yang hidup setelah perlakuan iradiasi. Pada perlakuan serangga uji tanpa tepung terigu, ternyata arus berkas 300 µA memberikan pengaruh sangat nyata dalam membunuh serangga dewasa T. castaneum. Hal ini setara dengan perlakuan iradiasi sinar gamma pada dosis 3 kGy. Secara empiris dengan dosis yang sama iradiasi MBE sama efeknya dengan sinar gamma, sehingga dosis radiasi yang Hasil dan Pembahasan 62 45 Keterangan : Tanpa tepung 40 Populasi [Nt] 35 30 25 20 15 10 5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 Waktu siklus radiasi (Hari) 100 uA 200 uA 300 uA 400 uA 500 uA 45 Keterangan : Tebal tepung 800 μm 40 Populasi [Nt] 35 30 25 20 15 10 5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 Waktu siklus radiasi (Hari) 100 uA 200 uA 300 uA 400 uA 500 uA 45 Keterangan : Tebal tepung 1600 μm 40 35 Populasi [Nt] 30 25 20 15 10 5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 Waktu siklus radiasi (Hari) 100 uA 200 uA 300 uA 400 uA 500 uA Gambar 29. Kurva populasi serangga dewasa T. castaneum setelah perlakuan iradiasi 2 sisi permukaan yang berlawanan MBE arus berkas 100-500 μA Hasil dan Pembahasan 63 dinyatakan dengan arus berkas elektron dari MBE dapat digunakan untuk disinfestasi atau membunuh serangga dewasa T. castaneum secara langsung 100% mati. Pada Tabel 9 menyajikan pengaruh arus berkas elektron dengan iradiasi dua sisi permukaan yang berlawanan pada serangga dewasa T. castaneum terhadap waktu bertahan hidup. Jika energi yang diberikan ditingkatkan yaitu dengan arus berkas dinaikkan dari 100 µA sampai 500 µA maka pertumbuhan populasi serangga dewasa memberikan pengaruh yang nyata terhadap efek mati setelah iradiasi, akibatnya waktu bertahan hidup serangga menjadi lebih pendek. Secara empiris iradiasi dua sisi permukaan yang berlawanan dosis serap yang diterima oleh serangga uji lebih besar bila dibandingkan dengan iradiasi satu sisi permukaan. Perlakuan sampel tanpa tepung terigu yang diiradiasi dua sisi permukaan yang berlawanan pada arus berkas 100 µA sudah mampu membasmi serangga dewasa T. castaneum dengan waktu bertahan hidup 21 hari, jika arus berkas dinaikkan waktu bertahan hidup serangga uji semakin nyata, terlihat pada arus berkas 300 μA menunjukkan waktu bertahan hidup serangga uji 1 hari setelah iradiasi Apabila faktor tebal dari sampel tepung terigu dinaikkan dari 800 menjadi 1600 µm dengan kondisi diiradiasi yang sama, maka jumlah populasi serangga yang hidup akan meningkat terbukti pada individu hidup setelah perlakuan iradiasi MBE. Hal ini setara dengan hasil dari iradiasi satu sisi permukaan. Dengan kondisi iradiasi yang sama dari hasil iradiasi satu sisi permukaan, tebal sampel dapat sebagai pembatas dalam penetrasi berkas elektron dan pada tebal tepung terigu 800 µm iradiasi dengan arus berkas 100-500 µA serangga dewasa T. castaneum beberapa individu masih mampu bertahan untuk hidup sampai 46 hari. Akan tetapi, dengan perlakuan iradiasi dua sisi permukaan yang berlawanan pada arus berkas 200 µA memberikan pengaruh yang nyata terhadap waktu bertahan hidup dalam waktu siklus radiasi yaitu 17 hari setelah perlakuan iradiasi. Pada arus berkas 100 μA dan tebal tepung 800 µm perlakuan iradiasi hanya menurunkan jumlah populasi serangga uji dengan waktu bertahan hidup 17 hari, dan masih ada 6 individu hidup konstan sampai 46 hari pengamatan. Hasil dan Pembahasan 64 Faktor tebal terhadap sampel tepung terigu 1600 µm yang diiradiasi MBE sampai arus berkas 500 μA dengan dua sisi permukaan yang berlawanan ternyata iradiasi belum mampu membasmi atau memberikan efek mati 100% pada serangga dewasa T. castaneum. sampai pengamatan hari ke-46 tetapi iradiasi MBE hanya menurunkan populasi jumlah serangga uji. Penelitian ini dapat menunjukkan bahwa ada keterbatasan dalam penetrasi iradiasi berkas elektron untuk tujuan disinfestasi serangga dewasa T. castaneum. Tabel 9. Pengaruh arus berkas elektron dengan iradiasi dua sisi permukaan yang berlawanan terhadap waktu bertahan hidup serangga dewasa T. castaneum. Sampel Dosis radiasi [ Co] MBE 60 Cara Iradiasi Iradiasi dua sisi permukaan yang berlawanan Waku bertahan hidup Individu hidup *) (Hari) Sinar gamma (kGy) Arus berkas (µA) A 1 2 3 4 5 100 200 300 400 500 0,93 2,27 3,45 4,24 5,30 21 8 1 1 1 0 0 0 0 0 B 1 2 3 4 5 100 200 300 400 500 0,93 2,27 3,45 4,24 5,30 17 17 21 10 6 6 0 0 0 0 C 1 2 3 4 5 100 200 300 400 500 0,93 2,27 3,45 4,24 5,30 20 4 1,5 1 0,5 17 11 2,5 2 1 CTA film (kGy) Keterangan : *) Data menunjukkan populasi serangga dewasa T. castaneum yang konstan terhadap waktu siklus radiasi setelah mendapat perlakuan iradiasi MBE A = Serangga dewasa tanpa tepung terigu B = Serangga dewasa diinfestasikan ke dalam tepung terigu dengan tebal 800 µm C = Serangga dewasa diinfestasikan ke dalam tepung terigu dengan tebal 1600 µm Hasil dan Pembahasan 65 Efektivitas Arus Berkas Mesin Berkas Elektron untuk Disinfestasi Populasi Serangga Dewasa T. castaneum Efektifitas dosis terhadap daya basmi serangga uji pada radiasi dengan MBE dinyatakan dengan arus berkas sumber listrik dalam mikro ampere (μA) yaitu perubahan arus berkas akan menyebabkan waktu bertahan hidup dalam siklus serangga iradiasi. Laju kematian serangga merupakan waktu bertahan hidup (dalam hari) yang diperlukan pada arus berkas tertentu untuk mereduksi populasi serangga uji dalam waktu siklus. Perlakuan iradiasi MBE satu sisi permukaan Pada Gambar 30 tersaji hubungan antara waktu bertahan hidup serangga antara ketiga sampel yaitu serangga dewasa tanpa tepung terigu, serangga dewasa diinfestasi kedalam tepung masing-masing tebal 800 dan1600 μm dengan tingkatan arus berkas dari kisaran 100-500 μA. Model plot data setara dengan pertumbuhan eksponensial dengan laju negatif atau model peluruhan. 500 Iradiasi MBE 1 sisi permukaan Arus berkas (uA) 400 300 200 100 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Waktu bertahan hidup (Hari) Tanpa tepung Tebal tepung 800 um Tebal tepung 1600 um Gambar 30. Hubungan antara waktu bertahan hidup serangga dewasa T. castaneum terhadap iradiasi MBE arus berkas 100-500 μA Terlihat bahwa stimulus arus berkas terhadap serangga dewasa T. castaneum tidak memberikan respon mati tetapi hanya menurunkan total jumlah populasi Hasil dan Pembahasan 66 serangga uji secara logaritmik. Iradiasi MBE untuk disinfestasi serangga tersebut tidak menyebabkan serangga dewasa mati tetapi hanya menurunkan jumlah total serangga yang hidup sampai waktu bertahan hidup tertentu, selanjutnya mengikuti pola penurunan konstan sampai hari ke- 46. Serangga tidak mampu lagi membentuk turunan F2 tetapi terdapat individu hidup yang konstan. Tahap kematian serangga memiliki fenomena yang dinyatakan dengan waktu bertahan hidup serangga uji tidak terjadi sekaligus mati, tetapi kematian serangga uji melalui tahap logaritmik. Tahap kematian logaritmik dapat dijabarkan ke dalam bentuk grafik. Sedang sifat serangga yang berkembang dengan perubahan waktu bertahan hidup serangga terhadap arus berkas dapat dijelaskan dengan model matematika persamaan garis lurus (Ln y = a + b x), yaitu waktu bertahan hidup sebagai sumbu -x dihubungkan dengan log arus berkas sebagai sumbu -y. Dari persamaan yang diperoleh dapat dinyatakan bahwa kematian serangga uji dalam waktu bertahan hidup akan berbanding lurus terhadap nilai laju kematian logaritmik arus berkas untuk masing-masing perlakuan sampel. Tahap kematian logaritmik serangga uji akibat iradiasi MBE dapat dijabarkan dalam bentuk grafik yang tersaji pada Gambar 31 untuk perlakuan sampel serangga dewasa tanpa tepung terigu dan Gambar 32 untuk perlakuan serangga dewasa T. castaneum diinfestasi kedalam tepung masing-masing tebal 800 dan 1600 μm. Pada Ganbar 31 terlihat bahwa perlakuan sampel tanpa tepung terigu dan diiradiasi dengan kisaran arus berkas 200-500 μA menyebabkan waktu bertahan hidup serangga dewasa lebih pendek menuju kematian. Iradiasi pada arus berkas 200-500 μA, akan memengaruhi waktu bertahan hidup serangga uji yaitu dengan naiknya arus berkas kemampuan waktu bertahan hidup serangga uji yang dibutuhkan akan menjadi lebih pendek, dengan nilai laju kematian logaritmik -0,039 arus berkas per waktu bertahan hidup. Iradiasi terhadap 40 ekor serangga dewasa dengan MBE pada arus berkas 100 μA menyebabkan kematian logaritmik menyerupai penurunan eksponensial dan setelah 24 hari waktu bertahan hidup ternyata masih terdapat 11 ekor individu hidup konstan sampai pengamatan 46 hari. Hasil dan Pembahasan Ln [Arus berkas (uA)] 6.5 67 Iradiasi MBE 1 sisi permukaan 6 5.5 5 y = -0.039x + 6.21 R2 = 0.849 4.5 4 0 5 10 15 20 25 Waktu bertahan hidup (Hari) Tanpa tepung Gambar 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. Pada Gambar 32 disajikan hasil iradiasi MBE satu sisi permukaan pada sampel yang diinfestasi serangga dewasa T. castaneum ke dalam tepung masingmasing tebal 800 dan 1600 μm. Ln [Arus berkas (uA)] 6.5 Iradiasi MBE 1 sisi permukaan 6 5.5 5 y = -0.0743x + 6.21 R2 = 0.8584 4.5 y = -0.0484x + 6.21 R2 = 0.8632 4 0 5 10 15 20 25 30 35 Waktu bertahan hidup (Hari) Tebal tepung 800 um Tebal tepung 1600 um Gambar 32. Persamaan regresi Ln y = a + b x pengaruh iradiasi satu sisi permukaan MBE arus berkas 100-500 μA pada sampel serangga uji diinfestasikan kedalam tepung masing-masing tebal 800 dan 1600 μm. Hasil dan Pembahasan 68 Laju kematian logaritmik terhadap efek kematian serangga dewasa pada sampel tepung tebal 800 μm memberikan pengaruh yang nyata dari pada tepung tebal 1600 μm. Besarnya nilai laju kematian logaritmik untuk masing-masing ketebalan 800 dan 1600 μm adalah - 0,0743 dan -0,0484 arus berkas per waktu bertahan hidup. Hal ini dapat membuktikan bahwa dengan adanya perbedaan tebal tepung terigu dapat menyebabkan efek stopping power dimana tebal merupakan faktor pembatas dalam aplikasi menggunakan MBE. Perlakuan iradiasi MBE satu sisi permukaan terhadap individu hidup. Dari hasil percobaan terhadap individu hidup serangga dewasa T. castaneum akibat iradisi MBE arus berkas 100-500 μA tersaji pada Gambar 33. Faktor tebal tepung akan berpengaruh pada kemampuan penetrasi berkas elektron terhadap efek mati serangga dewasa. Ternyata jumlah individu hidup pada tepung tebal 1600 μm lebih tinggi dari pada 800 μm. Hal ini membuktikan bahwa MBE tidak mampu menembus ketebalan tepung 800 dan 1600 μm. Adanya individu hidup dapat dijadikan salah satu petunjuk adanya efek stopping power dari pada tepung terigu. Dari laju kematian logaritmik individu hidup secara nyata menunjukkan ketahanan serangga uji terhadap perubahan arus berkas, tersaji pada Gambar 34. Pada gambar tersebut terlihat bahwa efek kematian logaritmik serangga uji semakin nyata ditunjukkan slope yang semakin curam. Dari Gambar 34 terlihat bahwa dengan meningkatnya arus berkas 100-500 μA akan memberikan pengaruh yang nyata terhadap individu hidup yaitu menyebabkan jumlah individu hidup semakin rendah menuju serangga uji mati. Sedang sensitifitas serangga uji ditunjukkan pada perlakuan sampel tanpa tepung terigu, kemudian diikuti masing-masing sampel yang diinfestasi serangga uji dengan tebal 800 dan 1600 μm. Pada sampel tanpa tepung nilai laju kematian logaritmik 0,1459 arus berkas per individu hidup menunjukkan laju kematian serangga uji pada arus berkas 200-500 μA menyebabkan individu yang berujung pada respon mati. Sedang sampel yang diinfestasi serang-ga uji pada tepung dengan tebal 800 dan 1600 μm adalah -0,0963 dan -0,0611 arus berkas per individu hidup menyebabkan penurunan jumlah populasi serangga uji yang ditunjukkan dengan waktu bertahan hidup dan mencapai kondisi individu konstan sampai pengamatan 46 hari. Hasil dan Pembahasan 69 500 Arus berkas (uA) Iradiasi MBE 1 sisi permukaan 400 300 200 100 0 0 5 10 15 20 25 30 Individu hidup [Nt] Tanpa tepung Tebal tepung 800 um Tebal tepung 1600 um Gambar 33. Hubungan antara individu hidup serangga dewasa T. castaneum terhadap iradiasi 1 sisi permukaan MBE arus berkas 100-500 μA. Ln [Arus berkas (uA)] 6.5 Iradiasi MBE 1 sisi permukaan 6 5.5 y = -0.0611x + 6.21 R2 = 0.9247 5 4.5 y = -0.1459x + 6.21 R2 = 0.2973 4 0 5 10 y = -0.0963x + 6.21 R2 = 0.8568 15 20 25 30 Individu hidup [Nt] Tanpa tepung Tebal tepung 800 um Tebal tepung 1600 um Gambar 34. Persamaan regresi Ln y = a + b x pengaruh iradiasi satu sisi permukaan MBE arus berkas 100-500 μA pada individu hidup. Hasil dan Pembahasan 70 Perlakuan iradiasi MBE dua sisi permukaan yang berlawanan Pada Gambar 35 tersaji hubungan antara waktu bertahan hidup serangga dari ketiga sampel yaitu serangga dewasa T. castaneum tanpa tepung terigu, serangga dewasa T. castaneum diinfestasi ke dalam tepung masing-masing tebal 800 dan 1600 μm dengan tingkatan arus berkas dari kisaran 100-500 μA. 500 Iradiasi MBE 2 sisi permukaan Arus berkas (uA) 400 300 200 100 0 0 5 10 15 20 25 Waktu bertahan hidup (Hari) Tanpa tepung Tebal tepung 800 um Tebal tepung 1600 um Gambar 35. Hubungan antara waktu bertahan hidup serangga dewasa T. castaneum terhadap iradiasi MBE arus berkas 100-500 μA Model plot data menyerupai pertumbuhan eksponensial dengan laju negatif, setara dengan perlakuan iradiasi satu sisi permukaan. Tahap kematian serangga memiliki fenomena yang dinyatakan dengan waktu bertahan hidup serangga uji lebih nyata bila dibandingkan dengan iradiasi satu sisi, tetapi tahap kematian serangga uji tetap menyerupai penurunan logaritmik. Gambar 35 terlihat bahwa pola grafik pada perlakuan sampel serangga dewasa tanpa tepung dan serangga dewasa diinfestasikan ke dalam tepung tebal 1600 μm tidak berbeda nyata terhadap respon serangga uji. Kondisi tersebut menunjukkan bahwa iradiasi MBE terhadap sampel serangga dewasa tanpa tepung mengakibatkan respon serangga dewasa mati. Akan tetapi, untuk perlakuan Hasil dan Pembahasan 71 sampel serangga dewasa diinfestasikan ke dalam tepung terigu tebal 1600 μm menunjukkan iradiasi MBE tidak memberikan respon kematian pada serangga dewasa melainkan masih terdapat individu hidup yang konstan sampai pengamatan hingga 46 hari. Kematian serangga uji dapat dijabarkan dalam bentuk grafik yang tersaji pada Gambar 36 dan 37 yaitu masing-masing perlakuan sampel serangga dewasa tanpa tepung terigu dan serangga dewasa diinfestasikan ke dalam tepung masingmasing tebal 800 dan 1600 μm. Gambar 36 terlihat bahwa perlakuan membunuh terhadap serangga uji pada arus berkas 100 μA dengan nilai laju kematian logaritmik -0,0821 arus berkas per waktu bertahan hidup. Akan tetapi, perlakuan membunuh terhadap serangga uji setara dengan iradiasi satu sisi permukaan pada arus berkas 200 μA. Sedang iradiasi MBE arus berkas 300 μA menunjukkan waktu bertahan hidup serangga dewasa 1 hari setelah iradiasi. Secara umum perlakuan iradiasi 2 sisi permukaan yang berlawanan menunjukkan bahwa arus berkas 100-500 μA akan memengaruhi waktu bertahan hidup serangga uji yaitu dengan naiknya arus berkas kemampuan waktu bertahan hidup serangga uji yang dibutuhkan akan menjadi lebih pendek dari pada perlakuan dengan iradiasi satu sisi permukaan. 6.5 Ln [Arus berkas (uA)] Iradiasi MBE 2 sisi permukaan 6 5.5 y = -0.0821x + 6.21 R2 = 0.8235 5 4.5 4 0 5 10 15 20 25 Waktu bertahan hidup (Hari) Tanpa tepung Gambar 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. Hasil dan Pembahasan 72 Gambar 37 tersaji perlakuan dengan iradiasi MBE dua sisi permukaan dengan serangga dewasa diinfestasikan ke dalam tepung masing-masing tebal 800 dan 1600 μm. Terlihat bahwa stimulus berupa arus berkas terhadap serangga dewasa T. castaneum memberikan respon kematian pada tebal tepung 800 μm yang diiradiasi minimal arus berkas 200 μA. Sebaliknya pada sampel tepung terigu tebal 1600 μm respon serangga dewasa hanya menurunkan total jumlah populasi serangga uji secara logaritmik dengan pola penurunan eksponesial. Walaupun nilai kemiringan lebih tajam sampel tepung terigu tebal 1600 μm dari pada sampel tepung terigu tebal 800 μm. Ln [Arus berkas (uA)] 6.5 Iradiasi MBE 2 sisi permukaan 6 5.5 y = -0.0481x + 6.21 R2 = 0.358 5 y = -0.0875x + 6.21 R2 = 0.6926 4.5 4 0 5 10 15 20 25 Waktu bertahan hidup (Hari) Tebal tepung 800 um Tebal tepung 1600 um Gambar 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. Dengan perlakuan iradiasi dua sisi permukaan memberikan pengaruh yang nyata dibandingkan perlakuan iradiasi satu sisi permukaan terhadap respon mati pada serangga dewasa. Hal ini dapat membuktikan bahwa dengan adanya perbedaan tebal tepung terigu dapat menyebabkan efek stopping power dimana tebal merupakan faktor pembatas dalam aplikasi iradiasi satu sisi permukaan tetapi dengan kondisi yang sama pada tebal tepung terigu 800 μm dapat dilakukan dengan iradiasi dua sisi permukaan.. Hasil dan Pembahasan 73 Perlakuan iradiasi MBE dua sisi permukaan yang berlawanan terhadap individu hidup. Dari hasil percobaan individu hidup pada iradiasi dua sisi permukaan yang berlawanan tersaji pada Gambar 38. Terlihat pola individu yang hidup pada tebal tepung terigu 800 μm pada arus berkas 100 μA masih terdapat individu hidup tetapi dengan naiknya arus berkas 200 μA tidak ada individu yang hidup. Akan tetapi, dengan meningkatnya ketebalan tepung terigu menjadi 1600 μm dan arus berkas 100-500 μA serangga uji masih mampu bertahan hidup hingga pengamatan ke-46 hari. Hal yang sama kejadiannya sama seperti pada iradiasi satu sisi permukaan pada sampel tepung dengan tebal 800 dan 1600 μm. Arus berkas (uA) 500 Iradiasi MBE 2 sisi permukaan 400 300 200 100 0 0 5 10 15 20 Individu hidup [Nt] Tanpa tepung Tebal tepung 800 um Tebal tepung 1600 um Gambar 38. Hubungan antara individu hidup serangga dewasa T. castaneum terhadap iradiasi 2 sisi permukaan MBE arus berkas 100-500 μA Laju kematian logaritmik individu hidup menunjukkan ketahanan serangga uji terhadap perubahan arus berkas, pada sampel serangga dewasa diinfestasikan ke dalam tepung masing-masing tebal 800 dan 1600 μm tersaji pada Gambar 39. Terlihat bahwa nilai laju kematian logaritmik pada tebal tepung 800 μm yaitu -0,2675 arus berkas per individu hidup menyebabkan kematian serangga uji minimal 200 μA, sedang untuk tebal tepung 1600 μm didapat -0,0926 arus berkas per individu hidup yang menggambarkan stimulus arus berkas yang diberikan tidak menyebabkan serangga uji mengalami kematian 100% melainkan hanya menurunkan jumlah populasi serangga uji yang ditunjukkan dengan adanya indi- Hasil dan Pembahasan 74 vidu hidup. Dari nilai kemiringan terlihat bahwa perlakuan sampel serangga dewasa diinfestasikan ke dalam tepung 800 μm lebih curam bila dibandingkan dengan perlakuan sampel serangga dewasa diinfestasikan ke dalam tepung 1600 μm. Hasil percobaan ini dapat membuktikan bahwa iradiasi berkas elektron untuk tujuan disinfestasi serangga dewasa T. castaneum pada tepung terigu dapat ditingkatkan efek membasmi serangga uji dengan cara iradiasi dua sisi permukaan. Tebal sampel tepung terigu tetap menjadi pertimbangan dalam penerapannya karena tebal merupakan faktor pembatas dalam melakukan iradiasi dengan menggunakan MBE. 6.5 Ln [Arus berkas (uA)] Iradiasi MBE 2 sisi permukaan 6 5.5 5 4.5 y = -0.0926x + 6.21 R2 = 0.9391 y = -0.2675x + 6.21 R2 = 0.2973 4 0 5 10 15 20 Individu hidup [Nt] Tanpa tepung Tebal tepung 800 um Tebal tepung 1600 um Gambar 39. Persamaan regresi Ln y = a + b x pengaruh iradiasi dua sisi permukaan MBE arus berkas 100-500 μA terhadap individu hidup. SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Penggunaan sumber radiasi mesin berkas elektron (MBE) 350 keV 10 mA dengan kondisi energi 300 keV, arus berkas 100-500 μA, kecepatan konveyor 4 cm/detik, jarak pemayar dengan target 20 cm dan lintasan penampang daerah isodosis selebar 80 cm dapat diaplikasikan untuk iradiasi sampel tepung terigu dengan tujuan disinfestasi serangga dewasa T. castaneum. Populasi serangga dewasa T. castaneum yang diiradiasi dengan MBE terhadap waktu siklus menyerupai pertumbuhan eksponensial dengan laju pertumbuhan negatif. Laju kematian logaritmik dari serangga dewasa T. castaneum akan meningkat efek membasmi dengan ditandai nilai kemiringan kurva yang lebih tajam. Dari dua perlakuan sampel yaitu serangga dewasa T. castaneum tanpa tepung terigu dan serangga dewasa T. castaneum diinfestasikan ke dalam tepung terigu masing-masing tebal 800 dan 1600 μm diiradiasi dengan satu sisi dan dua sisi permukaan serta MBE arus berkas 100-500 μA diperoleh hasil waktu bertahan hidup serangga dewasa T. castaneum berkisar 1-23 hari. Berdasarkan efektivitas iradiasi dua sisi permukaan yang berlawanan dengan arus berkas 200 µA dapat menurunkan semua serangga dewasa T. castaneum yang diinfestasikan kedalam tepung terigu dengan tebal 800 µm. Saran Agar hasil penelitian ini dapat diterapkan maka masih perlu diteliti optimasi dari alat MBE. Untuk masa yang akan datang diharapkan ada penelitian terpadu dan komprehensif penggunaan iradiasi MBE sebagai alternatif teknologi khususnya disinfestasi serangga terhadap bahan pangan berbasis tepung untuk tujuan karantina. DAFTAR PUSTAKA [BPOM] Badan Pengawas Obat dan Makanan. 2004a. Pedoman otorisasi iradiasi pangan secara umum atau berdasarkan kelompok pangan. Jakarta: Direktorat Standarisasi Produk Pangan BPOM. [BPOM] Badan Pengawas Obat dan Makanan. 2004b. Cara iradiasi yang baik untuk membasmi serangga pada buah segar. Jakarta: Direktorat Standarisasi Produk Pangan BPOM. [BPOM] Badan Pengawas Obat dan Makanan. 2004c. Cara iradiasi yang baik untuk membasmi serangga pada biji-bijian serealia. Jakarta: Direktorat Standarisasi Produk Pangan BPOM. [BPOM] Badan Pengawas Obat dan Makanan. 2004d. Cara iradiasi yang baik untuk mengendalikan serangga pada buah dan kacang tree nuts kering. Jakarta: Direktorat Standarisasi Produk Pangan BPOM. [BPOM] Badan Pengawas Obat dan Makanan. 2004e. Cara iradiasi yang baik untuk membasmi serangga pada ikan kering dan ikan asin kering. Jakarta: Direktorat Standarisasi Produk Pangan BPOM. Bogasari. 2005. Industri Tepung Terigu di Indonesia [terhubung berkala]. http : // www.bogasariflour.com [1 Juli 2005] Brown JK. 1973. Radiation Biology. Radioisotope Course for Graduates, Australian School of Nuclear Technology Luca Height. [CAST] Council for Agricultural Science and Technology. 1989. Ionizing Energy in Food Processing and Pest Control: II. Applications. Task Force Report No. 115 June. Causton DR. 1993. Matemateka Dasar Untuk Biologiwan. Penerjemah: Subanar. Yogyakarta: UGM Press. Chosdu R, Maha M. 1980. Pengaruh radiasi disinfestasi pada beberapa sifat fisik dan kimia tepung terigu. Majalah BATAN XIII (1): 10-18. Cleghorn DA, Nablo SV, Ferro DN, Hagstrum DW. 2002. Electron beam treatment parameters for control of stored product insects. Rad Phys & Chem 63:575-579. Cotton RT, Wilbur DA. 1974. Insect. Storage of Cereal Grains and Their Product. Christen S, editor. America Association of Cereal Chemist Inc. St Paul Minnesota. Daftar Pustaka 77 Danu S. 2004. Dasar-dasar aplikasi mesin berkas elektron. Disajikan pada BATAN Accelerator School, Yogyakarta, 7-18 Juni 2004. Jakarta: Puslitbang Teknologi Isotop dan Radiasi. Danu S. 2003a. The use and Potensial Application of Electron Accelerator in Indonesia. Yoshii F, Kume T, editor. Proceedings of The FNCA Workshop on Application of Electron Accelerator. JAERI - Conf 2002 013. Jan 28-Feb 1, 2002. Japan: JAERI, Takasaki: 26-35 Danu S. 2003b. The use of Low Energy Electron Accelerator for Processing of Liquid Matter in Indonesia. Yoshii F, Kume T, editor. Proceedings of The FNCA 2002 Workshop on Application of Electron Accelerator- Radiation System for Liquid Samples. JAERI - Conf 2003 - 016. 16-20 Dec, 2002. Japan: JAERI, Takasaki: 51-56 Danusupadmo CJS. 1981. Penggunaan dosis rendah sinar gamma untuk memberantas Sitophilus zeamais motschulski dalam sorgum (Coleoptera, Curculionidae). Jakarta: Majalah Batan No: 4(XIV): 14-26 Diehl JF. 2001. Achievements in Food Irradiation during the 20th Century. Loaharanu P, Thomas P, editor. Irradiation for Food Safety and Quality. Proceedings of FAO/IAEA/WHO International Conference on Ensuring the Safety and Quality of Food through Radiation Processing. Lancaster, Pennsylvania 17604 USA: Technomic Publishing Co, Inc. Diehl JF. 1995. Safety of Irradiated Foods. Revised and Expanded. ke-2. New York - Basel - Hong Kong: Marcel Dekker, Inc. Diehl JF. 1990. Safety of Irradiated Foods. New York-Base-Hong Kong: Marcel Dekker, Inc. Don Park, Vestal TA. 2003. Electron beam 21st century food technology. Texas USA: 1500 Research Pkwy, Suite A220, College Station. Elias PS, Cohen AJ. 1983. Recent Advances in Food Irradiation. The Netherlands: Elsevier Biomedical. Farrar IV H. 2000. Twenty new ISO standards on dosimetry for radiation processing. J. Rad. Phys & Chem. 57: 717-720. Gochangco MU, San Juan EM, Lustre AO. 2004. Irradiation as Alternative Treatment to Methyl Bromide for Disinfestation of Tribolium castaneum in Stored Cacao. IAEA-TECDOC-1427. Viena: 111-126. Granier R, Gambini DJ. 1990. Applied Radiation Biology and Protection. England: Ellis Horwood limited. Grist DH, Lever RJAW. 1969. Pest of Rice. London: Longmans and Co Ltd. Daftar Pustaka 78 Gupta SC. 2001. Irradiation as an Alternative Treatment to Methyl Bromide for Insect Control. Loaharanu P, Thomas P, editor. Irradiation for Food Safety and Quality. Proceedings of FAO/IAEA/WHO International Conference on Ensuring the Safety and Quality of Food through Radiation Processing. Lancaster, Pennsylvania 17604 USA: Technomic Publishing Co, Inc. Haines CP. 1991. Insects and Arachnids of Tropical Stored Products: Their Biology and Identification (A Training Manual) second edition. United Kingdom: The Natural Resources Institute (NRI). Hariyadi P. 2004. Peran Dan Potensi Mesin Berkas Elektron (Electron Beam) dalam Meningkatkan Keamanan Pangan. Seminar Pendayagunaan Hasil Litbangyasa Iptek Nuklir V dan Bursa Teknologi. Jakarta: 12 Sep. Hariyadi P. 2004. Prinsip-prinsip Pendugaan Masa Kadaluarsa dengan Metode “Accelerated Shelf Life Test”. Dasar: Kinetika Reaksi Dalam Pengolahan dan Penyimpanan Pangan. Modul III A. Pelatihan Pendugaan Waktu Kadaluarsa (Shelf Life) Bahan dan Produk Pangan. Bogor: 1-2 Desember 2004. Dep. TPG Pusat Studi Pangan dan Gizi IPB – PPEI Dep. Perdagangan RI. Hasibuan KM. 1988. Pemodelan Matematika Di Dalam Biologi Populasi: Dinamika Populasi. Bogor: PAU - LSI IPB. Haryadi Y, Suyatma NE. 1993. Kajian penggunaan insektisida nabati alami untuk pengendalian hama pasca panen serealia. Bogor: Badan Litbang Pertanian, Proyek Pembangunan Penelitian Nasional dan Lembaga Penelitian IPB. Hayashi T, Imamura T, Todoriki S, Miyanoshita A, Nakakita. 2004. Soft- electron Treatment as Phytosanitary Measure for Stored Product Pests. IAEATECDOC-1427. Viena: 67-73. Hayashi T, Imamura T, Miyanoshita A, Todoriki S. 2003. Control of Insect Pests with Electrons. Yoshii F, Kume T, editor. Proceedings of The FNCA 2002 Workshop on Application of Electron Accelerator- Radiation System for Liquid Samples. JAERI - Conf 2003 - 016. 16-20 Dec, 2002. Japan: JAERI. Takasaki: 98-110. Hilmy N. 1995. Manfaat radiasi dalam industri, lingkungan dan kesehatan masyarakat. Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah PPNY BATAN. Yogyakarta: 25-27 April. Hoedaya MS, Hutabarat D, Sastradihardja SI, Soetrisno A. 1973. Radiation effects on four species of insects in stored rice and the use of radiation disinfestation in their control. Majalah Batan No: 1(VI): 36-49. Daftar Pustaka 79 Hoedaya MS. 1971. Disinfestasi gandum (Triticumdurum L.) dari serangga hama bubuk beras (Sitophilus oryzae L.) dengan radiasi sinar gamma. Majalah Batan No: 2(IV): 16-24. [IAEA] International Atomic Energy Agency. 2004. Irradiation as phytosanitary treatment of food and agricultural commodities. Proceedings of a final research coordination meeting. The joint FAO/IAEA Division of Nuclear Techniques in Food and Agriculture 2002. IAEA-TECDOC-1427. Austria: IAEA Vienna: Nop. [IAEA] International Atomic Energy Agency. 2002. Dosimetry for Food Irradiation. Technical Reports Series No. 409. Austria: IAEA Vienna. [IAEA] International Atomic Energy Agency. 2002. Nineteenth Annual Meeting of the International Consultative Group on Food Irradiation (ICGFI). Summary Reports. 12-14 Nov. Austria: IAEA Vienna. [IAEA] International Atomic Energy Agency. 1999. Facts about Food Irradiation. A series of Facts sheets from the International Consultative Group on Food Irradiation (ICGFI). Austria: IAEA Vienna. Ignatowicz S. 2004. Irradiation as an Alternative to Methyl Bromide Fumigation of Agricultural Commodities Infested with Quarantine Stored Product Pests. IAEA-TECDOC-1427. Viena: 51-66. Imamura T, Miyanoshita A, Todoriki S, Hayashi T. 2004. Usability of a softelectron (low-energy electron) machine for disinfestation of grains contaminated with insect pests. Rad Phys & Chem. 71: 211-213. Irawati Z. 2005a. Iradiasi pangan dengan mesin berkas elektron. Prosiding Seminar Nasional VIII Kimia dalam Pembangunan. Yogjakarta: 26-27 April:72-77. Irawati Z. 2005b. Teknologi dan Aplikasi : Iradiasi bahan pangan menggunakan mesin berkas elektron dan iradiator gamma. Seminar Nasional Teknologi dan Aplikasi Akselerator VIII. Yogjakarta: 21-22 Nop. Irawati Z. 2002. Aspek legalitas makanan iradiasi dan perlakuan karantina. Buletin BATAN XXII. Kojima T, Sunaga H, Takizawa, Tachibana H. 1996. Study on dosimetry systems for a few tens MEV/U ion beams. Procceding of the 7th International Symposium on Advanced Nuclear energy Research. Recent Progess in Accelerator Beam Application. JAERI-Conf 97-003. Japan: Takasaki March 18-20. Maha M. 1997. Iradiasi sebagai salah satu alternatif untuk perlakuan karantina. Pross. Seminar Teknologi Pangan: 31. Daftar Pustaka 80 McLaughlin WL, Boyd AW, Chadwick KH, Mcdonald JC, Miller A. 1989. Dosimetry for Radiation Processing. London: Taylor & Francis Ltd. Murray DR. 1990. Biology of Food Irradiation. England: Research Studies Press Ltd. [NHV] Nissin High Voltage Co. LTD. 1983. The Handbook of Electron Beam Processing. Japan: Nissin High Voltage Co. LTD. Nissen O. 1989. MSTAT-C A Microcomputer Program for the Design, Management, and Analysis of Agronomic Research Experiments. Norway: Michigan State University. Noemi CO. 1987. Insect Pests of Stored Grain Products: A Review. AECL-9081. Whiteshell Nuclear Research Establishment, Pinawa, Manitoba ROE ILO. Canada: Atomic Energy of Canada Limited. O’Donnell JH, Sangster DF. 1970. Principles of Radiation Chemistry. London: Edward Arnold (Publishers) LTD. Posner ES. 2000. Wheat. Di dalam Handbook of Cereal Science and Technology. Revised and Expanded. Kulp K, Ponte JGJr, editor. New York - Basel: Marcel Dekker, Inc. Pranata RI. 1982. Pengendalian Hama Gudang. BIOTROP Tropical Pest Biology Bogor. Bogor. Prijono D. 2004. Pengujian insektisida berbahan aktif majemuk. Disampaikan pada Pelatihan Pengujian Pestisida Berbahan Aktif Majemuk, 10-12 Agustus. Bogor: Pusat Kajian Pengendalian Hama Terpadu, Dep. Hama dan Penyakit Tumbuhan IPB. Prijono D. 2003. Teknik ekstraksi, uji hayati, dan aplikasi senyawa bioaktif tumbuhan. Panduan bagi pelaksana PHT Perkebunan Rakyat. Bogor: Departemen Hama dan Penyakit Tumbuhan IPB. [SII] Standar Industri Indonesia. 1975. Mutu dan cara uji terigu (0074-75. UDC: 664.641). Departemen Perindustrian Republik Indonesia. [SNI] Standar Nasional Indonesia. 2000. Tepung terigu sebagai bahan makanan (01-3751-2000). Badan Standarisasi Nasional Salimov RA, Cherepkov VG, Kuksanov NK, Kuznetzov SA. 2000. The use of electron accelerators for radiation disinfestation of grain. Rad Phys and Chem 57:625-627. Soekarna D. 1989. Serangga-serangga gudang dan pengendaliannya. Proceding Coaching Pengendalian Hama Gudang. Cisarua-Bogor: 15-21 November. Daftar Pustaka 81 Soegiarto C. 1970. Beberapa mekanisme kerusakan karena radiasi pada serangga tertentu. Jakarta: Majalah Batan No; 4 (III): 23-31 Sofyan R. 1994. Kerusakan pada DNA makanan iradiasi. Bul. Batan XV(2): April: 38-42 Sofyan R. 1985. Suatu tinjauan efek kimia iradiasi pada komponen utama bahan makanan. Majalah Batan XVIII (2): Oktober: 82-96 Sokoloff A. 1974. The Biology of Tribolium. Oxford at the Clarendon Press. Spain JD. 1982. Basic Microcomputer Models in Biology. Canada: AddisonWesley Publishing Company. Sudiro S. 1991. Kalibrasi beberapa dosimeter untuk dosis serap rendah dan dosimeter alanin. Disajikan pada presentasi ilmiah Jabatan Peneliti Muda di PAIR BATAN. Jakarta. Sudradjat A. Sutjipto Sudiro, Mirzan T. Razzak.. 1998. Pembuatan dosimeter alanin batang dan aplikasinya sebagai dosimeter transfer. Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah PPNY BATAN. Yogyakarta: 26-27 Mei: 445. Suhartono. 2004. Pelatihan pekerja akselerator. Praktikum Pengoperasian Mesin Berkas Elektron Tipe BA 350 keV / 10 mA. Puslitbang Teknologi Maju Batan. Sunaga H. 1994. Dosimetry study for electron beam irradiation in radiation processing. Risalah Pertemuan Ilmiah Aplikasi Isotop dan Radiasi. Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi BATAN. Jakarta: 13-15 Des: 115-119. Sundardi FL. 1976. Dosimeter gamma film selulosa tri asetat. Majalah BATAN IX-2: 2-12 Sutrino S. 2004. Status dan pengembangan teknik nuklir untuk pengendalian hama di Indonesia. Bul. BATAN XXV-1: 45-61 Syarief R, Halid H. 1993. Teknologi Penyimpanan Pangan. Jakarta: Arcan. Tanaka R, Yotsumoto K, Misuhashi, Tamura H. 1977. Manual on CTA film dosimeter. JAERI – memo 6948. Japan: JAERI Tanhindarto RP, Kicky LTK, Armanu. 1997. Pengukuran dosimeter perspeks merah dengan alat ukur Chromameter. Pross. Presentasi. Ilm Kes. Rad & Lingk.V. PSPKR BATAN. Jakarta: 26-27 Agust.: 32 Daftar Pustaka 82 Tanhindarto RP, Irawati Z. 2002. Pemanfaatan teknologi radiasi dalam pengawetan makanan. Stadium General Fisika IPB dengan tema Commercial Irradiation in Food Processing. Bogor: 18 Mei 2002. Tanhindarto RP. 2003. Aplikasi proses radiasi dalam bidang pengawetan makanan. Seminar dengan Tema Aplikasi Biofisika Radiasi untuk Masyarakat. Jur. GFM/Biologi FMIPA IPB. Bogor: 20 Sep. Tanhindarto RP, Sudradjat A. 2004. Aspek dosimetri makanan olahan tradisional pada fasilitas IRPASENA. Risalah Seminar Ilm. Penel. & Pengem. Apl. Isop. & Rad Puslitbang TIR BATAN. Jakarta: 17-18 Feb.: 265-272. Tanhindarto RP, Irawati Z. 2004. Status litbang pengawetan makanan menggunakan radiasi pengion. Seminar Pendayagunaan Hasil Litbangyasa Iptek Nuklir V dan Bursa Teknologi. Jakarta: 12 Sep. Tanhindarto RP. 2005. Teknik iradiasi tepung terigu dengan menggunakan MBE (350 keV,10 mA). Yogjakarta: Seminar Nasional Teknologi dan Aplikasi Akselerator VIII. 21-22 Nop. Tanhindarto RP. 2006. Aplikasi iradiasi mesin berkas elektron untuk disinfestasi serangga Tribolium castaneum (Herbst) pada tepung terigu. Yogyakarta: Seminar Nasional PATPI. 2-3 Agustus. [WHO] World Health Organization. 1988. Food Irradiation: A technique for preserving and improving the safety of food. Penerjemah: Hermana. 1991. Iradiasi Pangan. Cara mengawetakan dan meningkatkan keamanan pangan. Bandung: ITB Press. Urbain WM. 1986. Food Irradiation. Florida: Academic Press. Inc. LAMPIRAN Lampiran 84 Lampiran 1. Alat Ukur Parameter Penelitian Utama Kuvet ESR Electron spin resonance (ESR) JEOL model JES–RE1X merk Shimadzu dan kuvet tabung ESR. CTA Reader merk Spectronic dan Dosimeter CTA film Lampiran 85 Iradiator Gamma Chamber 4000 A buatan Bhabha Atomic Research Centre India. Fasilitas Iradiator Panorama Serbaguna (IRPASENA) Lampiran 86 Proses Radiasi sampel dengan mesin berkas elektron (MBE). 350 keV / 10 mA PERSIAPAN IRADIASI SAMPEL DENGAN MESIN BERKAS ELEKTRON PERSIAPAN IRADIASI SAAT IRADIASI RUANG KENDALI MBE POSISI SAMPEL SEBELUM IRADDIASI SELESAI IRADIASI Lampiran Lampiran 2. Data hasil pengukuran dosimeter larutan Fricke pada λ = 305 nm Waktu (menit) Kontrol A0 (rata-rata) 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Absorbansi (A) 0,003 0,004 0,0035 0,406 0,404 0,403 0,476 0,479 0,549 0,547 0,553 0,631 0,633 0,633 0,710 0,701 0,707 0,783 0,784 0,780 A-A0 A-A0 - - Dosis serap (kGy) - 0,4025 0,4005 0,3995 0,4725 0,4755 0,5455 0,5435 0,5495 0,6275 0,6295 0,6295 0,7065 0,6975 0,7035 0,7795 0,7805 0,7765 0,40083 114,226 0,47400 135,078 0,54617 155,644 0,62883 179,200 0,70250 200,194 0,77883 221,946 87 Lampiran Lampiran 3. Data hasil pengukuran dosimeter alanin diiradiasi dengan sinar gamma pada daerah dosis serap 1-8 kGy. No. Dosis serap (kGy) Amplitudo spektrum ESR 1 1 14,9609 2 2 29,1329 3 3 43,3049 4 4 57,4769 5 5 71,6489 6 6 85,8209 7 7 99,9929 8 8 114,1649 88 Lampiran 89 Lampiran 4. Data hasil pengukuran CTA film diiradiasi dengan MBE yang diukur menggunakan alat ukur CTA reader Dosimeter n° Absorbance Unirradiated a 0.116 Unirradiated b 0.120 Response (cm-1) Dose(kGy) Unirradiated c 0.119 Unirradiated d 0.121 P03/0196 01a 0.170 4.08 P03/0196 01b 0.167 3.84 5.02 P03/0196 01c 0.157 3.04 5.02 P03/0196 01d 0.175 4.48 5.02 P03/0196 02a 0.193 5.92 10.2 P03/0196 02b 0.194 6 10.2 10.2 5.02 P03/0196 02c 0.193 5.92 P03/0196 02d 0.194 6 10.2 P03/0196 03a 0.268 11.92 20.6 P03/0196 03b 0.263 11.52 20.6 P03/0196 03c 0.268 11.92 20.6 P03/0196 03d 0.267 11.84 20.6 P03/0196 04a 0.326 16.56 30.4 P03/0196 04b 0.330 16.88 30.4 P03/0196 04c 0.332 17.04 30.4 P03/0196 04d 0.331 16.96 30.4 P03/0196 05a 0.410 23.28 40.8 P03/0196 05b 0.423 24.32 40.8 P03/0196 05c 0.421 24.16 40.8 P03/0196 05d 0.413 23.52 40.8 P03/0196 06a 0.508 31.12 50.3 P03/0196 06b 0.510 31.28 50.3 P03/0196 06c 0.503 30.72 50.3 P03/0196 06d 0.505 30.88 50.3 P03/0196 07a 0.581 36.96 60.7 P03/0196 07b 0.584 37.2 60.7 P03/0196 07c 0.559 35.2 60.7 P03/0196 07d 0.572 36.24 60.7 P03/0196 08a 0.742 49.84 80.5 P03/0196 08b 0.751 50.56 80.5 P03/0196 08c 0.765 51.68 80.5 P03/0196 08d 0.754 50.8 80.5 P03/0196 09a 0.987 69.44 100.5 P03/0196 09b 0.984 69.2 100.5 P03/0196 09c 0.963 67.52 100.5 P03/0196 09d 0.958 67.12 100.5 Mean BGD Thickness (cm) 0.119 0.0125 Lampiran Lampiran 5. Data hasil pengukuran dosimeter alanin diiradiasi dengan berkas elektron pada daerah dosis serap 0-5 kGy. No. Dosis serap (kGy) Amplitudo spektrum ESR 1 0 4,4 ± 0,20 2 1 74,7 ± 1,50 3 2 134,1 ± 0,10 4 3 209,5 ± 0,50 5 4 284,4 ± 1,00 6 5 360,1 ± 0,50 90 Lampiran Lampiran 6. Perubahan warna dosimeter penanda yang diiradiasi dengan MBE pada arus berkas (100 – 500) µA. 91 Lampiran Lampiran 7. Hasil pengukuran keseragaman dosis relatif sepanjang jendela pemayar 120 cm. No. Posisi Dosis relatif (cm) (%) 1 0 33,5 2 10 62,5 3 20 81,5 4 30 89,0 5 40 94,5 6 50 95,0 7 60 96,5 8 70 100,0 9 80 97,0 10 90 94,5 11 100 85,0 12 110 71,5 13 120 48,5 92 Lampiran 93 Lampiran 8. Hasil pengukuran amplitudo spektrum ESR dosimeter alanin diiradiasi dengan MBE Sampel : ALANIN Pass Letak Posisi di ketebalan Berat sampel Peak ESR Rerata peak ESR ± Std. Dev. (2) (3) (4) (5) (1) Kontrol Tidak ada signal 1 pass 1000 800 600 400 200 µm µm µm µm µm 0,0533 0,0517 0,0539 0,0543 0,0526 294,4 268,8 264,4 290,8 219,6 267,60 ± 29,88 2 pass 1000 800 600 400 200 µm µm µm µm µm 0,0528 0,0538 0,0537 0,0530 0,0539 495,8 416,8 455,4 449,2 417,8 447,00 ± 32,49 3 pass 1000 800 600 400 200 µm µm µm µm µm 0,0537 0,0538 0,0538 0,0523 0,0545 527,2 421,8 469,4 469,2 768,4 531,20 ± 137,76 Lampiran 94 Lampiran 9. Hasil pengukuran amplitudo spektrum ESR tepung terigu diiradiasi dengan MBE Sampel : TEPUNG TERIGU Pass (1) Rerata peak ESR ± Std. Dev. Letak Posisi di ketebalan Berat sampel Peak ESR (2) (3) (4) (5) 0,0646 16,4 16,40 ± 1,90 Kontrol 1 pass 1000 µm 800 µm 600 µm 400 µm 200 µm 0,0535 0,0583 0,0578 0,0507 0,0588 22,4 21,0 22,6 26,4 17,6 22,00 ± 3,17 2 pass 1000 µm 800 µm 600 µm 400 µm 200 µm 0,0541 0,0571 0,0585 0,0583 0,0594 22,8 22,2 26,0 29,6 19,2 23,96 ± 3,97 3 pass 1000 µm 800 µm 600 µm 400 µm 200 µm 0,0544 0,0507 0,0586 0,0566 0,0507 28,0 32,2 34,6 34,4 26,4 31,12 ± 3,74 Lampiran Lampiran 10. Pertumbuhan populasi serangga dewasa T. castaneum yang diiradiasi dengan sinar gamma pada dosis (0,1- 0,5) kGy dan kontrol. Waktu siklus radiasi (hari) Dosis (kGy) 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 36.6 36.6 36.6 36.6 36.6 36.6 0,1 40 40 40 40 40 40 40 40 37.4 37.4 35.4 34 28.6 24 20.6 15.4 12 12 9.4 8 8 0,2 40 40 40 36.6 35.4 34.6 34.6 34.6 34.6 34 32 28 22.6 16.6 16.6 11.4 9.4 9.4 4 4 4 0,3 40 40 40 40 39.4 38.6 38.6 38.6 38 38 36.6 33.4 30.6 22.6 17.4 10 8 8 4 4 4 0,4 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 35.4 30.6 27.4 22 12.6 7.4 7.4 4 4 4 0,5 40 40 40 39.4 39.4 39.4 38.6 38 38 38.6 38 36.6 33.4 26 20 12 8 8 7.4 4 4 Waktu siklus radiasi (hari) Dosis (kGy) 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 0 36.6 37 36.6 36.6 36.6 36.6 36.6 36.6 37.4 37.4 37.4 38 38 38 38 0,1 5.4 4 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 3 3 3 2 2 2 0 0,2 2 2 2 2 2 2 2 2 0 0,3 0 0,4 0 0,5 0 Keterangan : Data rata-rata dari 3 ulangan 95 Lampiran 96 Lampiran 10 Pertumbuhan populasi serangga larva T. castaneum yang diiradiasi dengan sinar gamma pada dosis (0,1- 0,5) kGy dan kontrol. Waktu siklus radiasi (hari) Dosis (kGy) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 0 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 39 33 23 19 17 7.4 7.4 6.6 6 6 4.6 4 6 4 3.2 2 2 2 0 0,1 40 40 36 35 34 31 28 28 27 24 24 23 23 23 21 17 11 11 11 10 10 10 6.6 6.6 4.6 3.4 2.6 2 0 0,2 40 40 40 37 37 37 37 34 33 30 30 29 28 27 26 23 14 6.6 6.6 6.6 4.6 4.6 3.4 0 39 38 34 32 31 29 27 27 26 25 23 23 23 21 12 6 6 5.4 3.4 3.4 3.4 0 37 37 35 30 30 29 28 27 24 23 23 22 22 21 13 5.4 5.4 3.4 0 35 35 31 27 27 27 26 25 24 23 17 17 17 17 16 7.4 7.4 3.4 0 0,3 0,4 0,5 40 40 Lampiran Lampiran 10. Pertumbuhan populasi serangga pupa T. castaneum yang diiradiasi dengan sinar gamma pada dosis (0,1- 0,5) kGy dan kontrol. Dosis (kGy) Waktu siklus radiasi (hari) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 37 37 37 37 37 37 0,1 40 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 29 29 29 27 19 19 19 19 11 4 0,2 40 31 31 29 29 29 29 29 29 29 29 25 25 25 23 16 16 16 16 16 16 0,3 40 39 39 39 37 37 37 37 34 34 34 33 33 25 22 12 12 12 12 12 0.6 0,4 40 39 39 39 39 39 39 39 37 37 37 26 26 22 21 12 12 12 12 12 0.6 0,5 40 37 37 37 37 37 37 32 32 25 19 19 14 8 6 0 Dosis (kGy) 0 Waktu siklus radiasi (hari) 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 37 37 37 37 37 37 37 37 37 38 38 38 38 0 4 4 4 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 0,1 4 4 0,2 0.6 0 0,3 0.6 0 0,4 0.6 0 37 38 39 40 2.6 2.6 2.6 2.6 0,5 Dosis (kGy) Waktu (hari) 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2 2 2 2 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Keterangan : Data rata-rata dari 3 ulangan 97 Lampiran Lampiran 10. Pertumbuhan populasi serangga dewasa T. castaneum yang diiradiasi dengan sinar gamma pada dosis (1-5) kGy. Waktu siklus radiasi (hari) Dosis (kGy) 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 40 40 40 40 40 40 40 5.4 0 0 40 40 0 40 40 40 40 40 3 34.6 2 14.6 0 14.6 14.6 8 2 0 Keterangan : Data rata-rata dari 3 ulangan Lampiran 10. Pertumbuhan populasi serangga larva T. castaneum yang diiradiasi dengan sinar gamma pada dosis (1-5) kGy. Dosis (kGy) 1 2 3 4 5 Waktu siklus radiasi (hari) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 40 40 40 40 40 40 39 0 0 0 40 37 34 18 29 11 19 8 16 4.6 6 4 5.4 4 4.6 4 3.4 4 2.6 3.4 1.4 2.6 0.6 2 0 0 Keterangan : Data rata-rata dari 3 ulangan 98 Lampiran Lampiran 10. Pertumbuhan populasi serangga pupa T .castaneum yang diiradiasi dengan sinar gamma pada dosis (1-5) kGy. Waktu siklus radiasi (hari) Dosis (kGy) 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 40 40 40 40 40 37 36.8 35.4 0 0 27.4 34.4 35.4 20 31 0 16 0 14 5.2 4.4 4.4 0 Keterangan : Data rata-rata dari 3 ulangan 99 Lampiran 100 Lampiran 11. Pertumbuhan populasi serangga dewasa T. castaneum yang diiradiasi satu sisi permukaan dengan MBE pada arus berkas 100-500 µA tanpa tepung terigu. Waktu siklus radiasi (hari) Arus berkas ( µA ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 40 37.7 37.7 36.7 36.7 36.7 31.7 31.7 31.7 31.7 31.7 27.7 27.7 23.7 23.7 21.7 21.7 17.3 17.3 17.3 17.3 15.7 15.7 13.7 200 40 36.3 36.3 33.7 33.7 33.7 24.7 24.7 21.7 21.7 12.0 7.3 7.3 2.3 2.3 2.0 2.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.3 0.3 0.0 300 40 4.7 4.7 4.7 4.7 4.7 2.0 2.0 0.3 0.3 0.0 400 40 7.7 7.7 1.0 1.0 1.0 0.0 500 40 0.7 0.7 0.3 0.3 0.3 0.0 100 Waktu siklus radiasi (hari) Arus berkas ( µA ) 100 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 10.7 200 300 400 500 Keterangan : Data rata-rata dari 3 ulangan Lampiran 101 Lampiran 11. Pertumbuhan populasi serangga dewasa T. castaneum yang diiradiasi satu sisi permukaan dengan MBE arus berkas 100-500 µA pada ketebalan tepung terigu 800 µm. Waktu siklus radiasi (hari) Arus berkas ( µA ) 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 40 36.0 36.0 36.0 36.0 36.0 31.3 31.3 31.3 31.3 30.7 29.0 29.0 26.7 26.7 25.3 25.3 22.3 22.3 22.3 22.3 21.7 21.7 20.7 200 40 36.0 36.0 36.0 36.0 36.0 24.0 24.0 20.7 20.7 17.0 12.0 12.0 10.0 10.0 8.7 8.7 7.3 7.3 7.3 7.3 5.3 5.3 5.3 300 40 14.0 14.0 11.0 11.0 11.0 9.7 9.7 9.7 9.7 6.3 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.3 5.3 4.3 400 40 11.3 11.3 11.3 11.3 11.3 10.0 10.0 8.3 8.3 7.0 6.3 6.3 5.7 5.7 5.7 5.7 5.0 5.0 5.0 5.0 4.7 4.7 4.0 500 40 7.7 7.7 5.0 5.0 5.0 4.0 4.0 4.0 4.0 2.7 2.3 2.3 2.3 2.3 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 Waktu siklus radiasi (hari) Arus berkas ( µA ) 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 100 20.7 20.7 20.7 20.7 20.7 20.7 19.0 19.0 19.0 19.0 18.7 18.7 18.7 18.7 18.7 18.7 18.7 18.7 18.7 18.7 18.7 18.7 16.7 200 5.3 5.3 5.3 5.3 5.3 5.3 5.0 5.0 5.0 5.0 4.7 4.7 4.7 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3 3.7 300 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3 4.0 4.0 4.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 2.7 400 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 2.7 500 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.0 Keterangan : Data rata-rata dari 3 ulangan Lampiran 102 Lampiran 11. Pertumbuhan populasi serangga dewasa T. castaneum yang diiradiasi satu sisi permukaan dengan MBE arus berkas 100-500 µA pada ketebalan tepung terigu 1600 µm. Waktu siklus radiasi (hari) Arus berkas ( µA ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 100 40 39.3 39.3 38.3 38.3 38.3 37.7 37.7 36.7 36.7 36.7 35.7 35.7 35.0 35.0 33.7 33.7 33.0 33.0 33.0 33.0 30.7 30.7 30.3 200 40 35.0 35.0 33.0 33.0 33.0 31.7 31.7 29.3 29.3 26.7 25.3 25.3 21.0 21.0 20.7 20.7 18.0 18.0 18.0 18.0 15.3 15.3 15.0 300 40 17.0 17.0 16.3 16.3 16.3 15.7 15.7 14.0 14.0 12.7 11.0 11.0 10.3 10.3 10.3 10.3 9.7 9.7 9.7 9.7 9.7 9.7 9.7 400 40 13.3 13.3 13.3 13.3 13.3 12.7 12.7 11.0 11.0 10.3 9.3 9.3 9.3 9.3 7.7 7.7 7.7 7.7 7.7 7.7 6.7 6.7 6.3 500 40 11 11 11 11 11 7.3 7.3 7 7 6.7 6.3 6.3 6 6 6 6 6 6 6 6 5.3 5.3 5.3 Waktu siklus radiasi (hari) Arus berkas ( µA ) 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 100 30.3 30.3 30.3 30.3 30.3 30.3 30.3 29.3 29.3 29.3 27.3 27.3 27.3 27.3 27.3 27.3 27.3 27.3 27.3 27.3 27.3 27.3 25.7 200 15.0 15.0 15.0 15.0 15.0 15.0 15.0 13.7 13.7 13.7 12.7 12.7 12.7 12.7 12.7 12.7 12.7 12.7 12.7 12.7 12.7 12.7 10.0 300 9.7 9.7 9.7 9.7 9.7 9.7 9.7 8.3 8.3 8.3 6.3 6.3 6.3 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 4.7 400 6.3 6.3 6.3 6.3 6.3 6.3 6.3 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.0 500 5.3 5.3 5.3 5.3 5.3 5.3 5.3 4.7 4.7 4.7 4.3 4.3 4.3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 Keterangan : Data rata-rata dari 3 ulangan Lampiran 103 Lampiran 12. Pertumbuhan populasi serangga dewasa T. castaneum yang diiradiasi dua sisi permukaan yang berlawanan dengan MBE pada arus berkas 100-500 µA tanpa tepung terigu. Arus berkas ( µA ) 100 Waktu siklus radiasi (hari) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 40 33.0 33.0 33.0 33.0 33.0 17.0 17.0 13.7 13.7 5.0 3.0 3.0 2.0 2.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.7 0.0 3.7 0.7 0.7 0.7 0.3 0.3 0.0 200 40 3.7 300 40 0.0 400 40 0.0 500 40 0.0 Keterangan : Data rata-rata dari 3 ulangan Lampiran 104 Lampiran 12. Pertumbuhan populasi serangga dewasa T. castaneum yang diiradiasi dua sisi permukaan yang berlawanan dengan MBE arus berkas 100-500 µA pada ketebalan tepung terigu 800 µm. Waktu siklus radiasi (hari) Arus berkas ( µA ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 100 40.0 34.7 34.7 34.7 34.7 34.7 27.0 27.0 23.3 23.3 19.7 18.0 18.0 12.3 12.3 11.3 11.3 9.0 9.0 9.0 9.0 8.0 8.0 8.0 200 40.0 19.7 19.7 18.7 18.7 18.7 7.7 7.7 4.7 4.7 4.7 1.0 1.0 1.0 1.0 0.7 0.7 0.0 300 40.0 4.3 4.3 3.0 3.0 3.0 1.7 1.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.0 0.7 0.3 0.3 0.0 400 40.0 1.3 1.3 1.0 1.0 1.0 0.7 500 40.0 1.3 1.3 0.7 0.7 0.7 0.0 Waktu siklus radiasi (hari) Arus berkas ( µA ) 100 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 5.3 200 300 400 500 Keterangan : Data rata-rata dari 3 ulangan Lampiran 105 Lampiran 12. Pertumbuhan populasi serangga dewasa T. castaneum yang diiradiasi dua sisi permukaan yang berlawanan dengan MBE arus berkas 100-500 µA pada ketebalan tepung terigu 1600 µm. Waktu siklus radiasi (hari) Arus berkas ( µA ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 100 40.0 36.7 36.7 36.7 36.7 36.7 36.3 36.3 31.3 31.3 30.3 27.0 27.0 23.7 23.7 22.0 22.0 20.3 20.3 20.3 20.3 19.3 19.3 18.7 200 40.0 32.3 32.3 28.0 28.0 28.0 21.0 21.0 14.0 14.0 10.7 7.3 7.3 5.3 5.3 5.0 5.0 4.3 4.3 4.3 4.3 4.0 4.0 4.0 300 40.0 14.0 14.0 14.0 14.0 14.0 11.7 11.7 9.0 9.0 7.0 5.7 5.7 4.7 4.7 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 3.3 400 40.0 7.3 7.3 7.3 7.3 7.3 7.3 7.3 6.3 6.3 5.7 5.0 5.0 4.3 4.3 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 3.0 3.0 3 500 40.0 7.3 7.3 5.7 5.7 5.7 2.0 2.0 1.7 1.7 1.7 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 Waktu siklus radiasi (hari) Arus berkas ( µA ) 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 100 18.7 18.7 18.7 18.7 18.7 18.7 17.7 17.7 17.7 17.7 17.7 17.7 17.7 17.7 17.7 17.7 17.7 17.7 17.7 17.7 17.7 17.7 12.3 200 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 3.7 3.7 3.7 3.7 3.7 3.7 3.7 3.7 3.7 3.7 3.7 3.7 3.3 300 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3 3 3 3 2.7 2.7 2.7 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 400 3 3 3 3 3 3 2.0 2.0 2.0 2.0 1.3 1.3 1.3 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 500 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 Keterangan : Data rata-rata dari 3 ulangan