Mengenal Dekontaminasi Aflatoksin Dalam Bahan Pakan Secara Fisik

PanganNews.id Jakarta - Oleh drh. Pudjiatmoko, Ph.D , Medik Veteriner Ahli Utama, Direktorat Kesehatan Hewan

Aflatoksin adalah salah satu metabolit sekunder jamur paling berbahaya yang menimbulkan risiko kesehatan yang serius pada hewan dan manusia. Aflatoksin bersifat karsinogenik (penyebab kanker), mutagenik dan immuno suppressive. Bahan pakan dan pangan yang terkontaminasi aflatoksin menyebabkan efek toksik yang parah. Maka dari itu perlu mengontrol dan memitigasi aflatoksin pada bahan pakan secara serius. Metode pascapanen yang digunakan untuk menurunkan kandungan aflatoksin bahan pakan dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok utama: secara fisik, kimia, dan biologis. Disini akan fokus membahas dekontaminasi aflatoksin dalam bahan pakan secara fisik.

Penyortiran fisik

Pemrosesan fisik produk pertanian pasca panen telah dievaluasi secara luas, dan beberapa langkah yang direkomendasikan telah terbukti bermanfaat dalam mengurangi kandungan aflatoksin. Misalnya, penyortiran dengan mendeteksi adanya jamur yang tampak merupakan cara yang sangat efisien dalam menurunkan konsentrasi aflatoksin AFB1 dalam biji jagung.

Namun demikian, cara ini hanya digunakan pada skala industri yang menggunakan peralatan sortir optik. Ketika biji jagung pakan disortir secara visual menjadi tiga kelompok berdasarkan adanya kandungan bahan asing, biji berjamur dan rusak.

Ukuran biji

Pemisahan ukuran biji misalnya dengan pengayakan dapat bermanfaat, karena bagian kecil dari biji yang pecah mudah ditumbuhi jamur dan dapat menjadi sumber pembusukan lebih lanjut. Pemisahan ukuran kacang brazil juga dapat mengurangi kandungan toksin. Kacang yang berukuran kecil cenderung mengandung aflatoksin AFB1.

Terdapat perbedaan biji jagung sehat dengan biji yang terkontaminasi Aspergillus berdasarkan ukuranan diamter, kebulatan dan densitasnya. Disertai penggunaan teknik pembersihan akan menghasilkan penurunan kandungan aflatoksin secara signifikan.

Mengupas kulit biji

Upaya yang dapat diterapkan dengan cara mengupas kulit biji. Metode ini merupakan cara fisik yang efektif untuk dekontaminasi jamur dan mikotoksin dalam biji-bijian. Hasilnya dapat menghapus lebih dari 90% kandungan aflatoksin asli dari biji jagung (Siwela A.H. et al. 2005). Beberapa peneliti melaporkan bahwa menghilangkan lapisan luar biji telah menurunkan kandungan aflatoksin butiran secara signifikan. Metode ini bisa jauh lebih efisien daripada cara pengapungan dan pencucian biji. Pemolesan butiran beras juga merupakan proses yang direkomendasikan untuk pengurangan aflatoksin yang dapat menurunkan kandungan mikotoksin sembilan kali lipat.

Pemanasan

Aflatoksin sangat tahan terhadap perlakuan panas, karena suhu penguraiannya lebih tinggi dari 235°C. Oleh karena itu, pengeringan sederhana tidak dapat menurunkan secara signifikan konsentrasi aflatoksin dalam biji-bijian yang disimpan. Namun, perlakuan pemanasan dalam waktu lama tampaknya memiliki efek menguntungkan pada dekontaminasi. Misalnya perlakuan panas 100°C dan 150°C selama 90 menit menghasilkan penurunan yang signifikan kandungan aflatoxin AFB1 dalam kedelai, masing-masing 41,9% dan 81,2%.

Penerapan suhu pengeringan yang lebih tinggi untuk waktu yang lebih lama dapat menurunkan kandungan aflatoksin. Rasio degradasi serupa diamati selama perlakuan panas kering butiran gandum. Pemanasan 90°C – 150°C selama 30 – 120 menit mengurangi konsentrasi aflatoxin pada kacang tanah dan kacang pistachio masing-masing sebesar 57 – 90% dan 93%. Pemanasan jagung dapat menurunkan kandungan aflatoxin sebesar 51 – 85%.

Pemasakan nasi juga menghasilkan penurunan kandungan aflatoxin AFB1 sebesar 34%, yang dapat ditingkatkan hingga 88% menggunakan tekanan tinggi. Ekstrusi adalah pemasakan yang menggunakan tekanan dan suhu tinggi dengan waktu yang singkat. Ekstrusi tepung jagung menurunkan kandungan aflatoksin AFB sebesar 80,5 – 83,7% dan kandungan aflatoksin AFG sebesar 74,7 – 87,1%, dan dengan penambahan pati jagung kaya amilosa, efektivitas reduksi meningkat sebesar 0,3 – 8,1% (Massarolo K.C. et al. 2021).

ICSE

Instant Catapult Steam Explosion (ICSE) adalah teknik yang cepat dan efektif untuk mengurangi senyawa beracun dan meningkatkan kecernaan selulosa dari biomassa lignoselulosa. Metode ini menguntungkan karena waktu letupan yang sangat singkat kurang dari 0,1 detik dan kepadatan daya letup yang tinggi dibandingkan dengan metode konvensional. ICSE, awalnya digunakan untuk dekonstruksi biomassa lignoselulosa, ternyata menjadi lebih efektif ketika dikombinasikan dengan perlakuan pemanasan dan tekanan. Kandungan aflatoksin AFB1 batang jagung yang diberi perlakuan ini menghasilkan penurunan aflatoksin 78,8 – 100,0% (Xie H. et al, 2020). Efisiensi perlakuan ini menjadi lebih tinggi dengan cara meningkatkan tekanan dan suhu yang digunakan. Sehingga dapat menghasilkan pakan bebas toksin.

Teknologi tanpa pemanasan

Karena efek buruk dari perlakuan panas terhadap nilai gizi, maka industri makanan menjadi lebih tertarik pada teknologi tanpa pemanasan. Misalnya, teknik tekanan tinggi merupakan perlakuan ramah lingkungan yang tidak memengaruhi secara signifikan baik status gizi maupun sifat organoleptik makanan. Sementara itu, cara ini secara signifikan mengurangi pembusukan yang disebabkan oleh mikroorganisme dan enzim. Perlakuan tekanan tinggi (500 MPa) selama 5 menit berhasil digunakan untuk menurunkan kandungan aflatoksin AFB1, B2, G1, dan G2 dari sampel air sebesar 61 – 87%. Namun perlakuan ini kurang efektif dalam sampel jus anggur yang terkontaminasi secara artifisial, degradasi aflatoksin yang diperoleh hanya 14-29%.

Penyinaran

Metode fisik lainnya, yang dapat digunakan untuk mengurangi kontaminasi aflatoksin adalah penyinaran. Ketika biji jagung yang terkontaminasi A. flavus disinari dengan sinar UV, permukaan biji memancarkan cahaya terang kehijauan – kekuningan sehingga dapat dilakukan pemisahan. Namun, cahaya ini tidak terlihat ketika jamur yang mengontaminasi berada di dalam butiran biji.

Metode penyortiran kacang yang mengandung aflatoksin berdasarkan pantulan cahaya merah dan hijau juga telah dikembangkan. Penganalisis multi-spektral dengan biaya rendah dikembangkan untuk memantau biji jagung tunggal pada sembilan panjang gelombang berbeda di wilayah 470 – 1550 nm. Teknik fluoresen menunjukkan sensitivitas dan spesifisitas yang lebih tinggi daripada spektroskopi inframerah-dekat dan pencitraan hiperspektral. Namun, evaluasi spektroskopi inframerah-dekat memiliki kemampuan tinggi baik pada kontaminasi aflatoksin maupun jamur. Cara ini dalam praktek telah diterapkan dengan alat penyortir otomatis.

Pulsed electric field (PEF)

Kejut listrik intensitas tinggi (Pulsed electric field / PEF) merupakan metode pemrosesan yang relatif baru, dan memanfaatkan medan listrik pulsa pendek 80 kV/cm – 100 V/cm, yang mengubah permeabilitas membran sel. Sementara PEF dapat diterapkan untuk (a) meningkatkan proses transfer material, (b) meningkatkan kekuatan medan listrik yang menimbulkan inaktivasi antimikroba, dan (c) meningkatkan proses degradasi aflatoksin. Perlakuan PEF dapat menurunkan kandungan aflatoksin AFB2 dan AFG1 dari sampel air dan jus anggur yang terkontaminasi. Namun, efisiensi metode ini bergantung pada struktur bahan pakan dan pangan, serta periode pemaparan.

Pulsed ultrasound

Radiasi ultrasonografi berkekuatan tinggi juga efektif dan menghasilkan kavitasi pada bahan yang di-treatment, perubahan struktur yang signifikan dan inaktivasi protein dan enzim. Perlakuan dengan pulsed ultrasound pada intensitas daya 1,65 W/cm3 selama 10 menit mengurangi kandungan aflatoksin AFB1 bubur tepung jagung dengan tingkat penyisihan 11%.

Sinar UV

Aflatoksin dihancurkan oleh sinar UV dengan adanya oksigen. Maksimum serapan untuk berbagai aflatoksin berbeda: (a) aflatoksin AFB1 menunjukkan serapan maksimum pada 223, 265, dan 362 nm; (b) aflatoksin AFB2 pada 265 dan 363 nm; (c) AFG1 pada 243, 257, 264, dan 362 nm; sedangkan (d) aflatoksin AFG2 memiliki serapan maksimum pada 265 dan 363 nm. Ketika aflatoksin AFG1, AFB1, dan AFB2 ditambah dengan air murni dan diolah dengan sinar UV, penurunan yang signifikan dalam konsentrasinya, masing-masing menurun sebanyak 67,22, 98,25, dan 29,77% (Patras A. et al. 2017).

Dosis yang lebih tinggi dan perlakuan sinar UV–C yang lebih lama (6,18 kJ/cm2, 3 jam) menurunkan kandungan aflatoksin AFB1 beras merah, coklat, dan hitam. Masalah utama dari efisiensi perlakuan UV yaitu radiasi harus diterapkan pada seluruh permukaan untuk memastikan keseragaman. Misalnya, rotasi kacang tanah selama perlakuan dengan UV–C menghasilkan degradasi aflatoksin AFB1 25% lebih tinggi.

Iradiasi gamma

Iradiasi gamma mengurangi jumlah jamur dan kandungan aflatoksin AFB1 biji jagung yang terkontaminasi secara alami: dosis iradiasi antara 1 dan 10 kGy masing-masing dapat menghasilkan 69,8 dan 94,5% pengurangan mikotoksin. Untuk biji jagung, gandum, dan beras, dosis 4, 6, dan 8 kGy ditemukan efektif dalam pengurangan aflatoksin 15-56% dengan peningkatan dosis.

Lebih tinggi dari dosis 10 kGy ternyata berguna dalam pengurangan aflatoksin AFB1 pada kedelai. Nilai yang lebih rendah untuk penurunan aflatoksin (penurunan 20 – 43% untuk dosis 5 – 9 kGy) dilaporkan pada kacang tanah dan ditemukan bahwa pemanasan gelombang mikro berdaya rendah jauh lebih efektif (penurunan 59 – 67% pada 360, 480, dan 600 W), meskipun kombinasi dari dua iradiasi menghasilkan pengurangan lebih dari 95%.

Ketika efek iradiasi gamma dosis 5 – 25 kGy pada kandungan aflatoksin dari pakan unggas campuran yang terkontaminasi artifisial diperiksa, ditemukan efisiensi yang lebih rendah, 5 – 43% penurunan total aflatoksin dan kandungan aflatoksin AFB1. Sementara itu, sinar matahari langsung yang diaplikasikan pada media yang sama ditempatkan di atas nampan dengan ketebalan 1 – 2 mm selama 30 jam menghasilkan rasio dekontaminasi yang lebih tinggi (hingga 75%). Patut dicatat bahwa tiga jam perlakuan dengan sinar matahari sudah memiliki efisiensi 40% di bawah kondisi iradiasi yang sama (Herzallah S et al.2008).

Cahaya Polikromatik

Sebagai pengganti cahaya langsung, sinar gelombang cahaya ringan juga telah dievaluasi dan ditemukan sebagai teknologi yang dapat diterapkan untuk dekontaminasi aflatoksin dan berguna dalam dekontaminasi bahan padat. Cahaya polikromatik dalam spektrum panjang gelombang 100 – 1100 nm yang diaplikasikan dengan lampu kilat xenon menghasilkan penurunan 75 – 90% kandungan aflatoksin AFB1 dan AFB2 beras dan bekatul (Wang B. et al. 2016). Perlakuan dengan sinar listrik juga telah dievaluasi dalam mitigasi toksin bubuk cabai merah. Meskipun dapat menyebabkan pengurangan ochratoxin A, namun tidak efektif dalam degradasi aflatoksin AFB1.

Plasma Dingin

Plasma dingin juga dapat digunakan melawan patogen jamur dan toksinnya. Plasma dingin adalah hasil pelepasan dielektrik atmosfer, yang menyebabkan gas terionisasi mengandung atom dan molekul metastabil dengan muatan listrik bersih mendekati nol. Degradasi mikotoksin dikaitkan dengan radikal bebas. Pada saat ini pengaruh tekanan (atmosfer atau vakum), komposisi udara, kelembaban, laju aliran, daya pemakaian, dan waktu perawatan pada efisiensi aplikasi plasma dingin sedang dievaluasi terus menerus.

Perlakuan selama 30 menit terhadap sampel makanan yang dibubuhi aflatoksin AFB1 pada 1,5 A, dan jarak 15 mm dari elektroda dapat menghasilkan penurunan konsentrasi aflatoksin sebesar 95%. Efisiensi perlakuan juga terbukti pada sampel yang terkontaminasi secara alami. Plasma dingin lebih aktif pada kacang hazel daripada iradiasi gamma dosis 10 kGy dan menghasilkan penurunan 72 – 73% kandungan aflatoksin dibandingkan dengan efisiensi iradiasi 47%.

Penurunan kandungan aflatoksin sebesar 20 – 52% dari berbagai jenis kacang-kacangan, jagung, dan biji-bijian (Shi H. et al. 2017). Plasma dingin ditemukan sebagai perlakuan yang hemat biaya dan ramah lingkungan, tidak secara signifikan mempengaruhi kualitas biji-bijian jika dibandingkan dengan metode detoksifikasi lainnya. Prosedur ini dapat mencapai detoksifikasi total aflatoksin karena dapat menekan potensi toksiknya.

Air Elektrolisis

Penggunaan air elektrolisis dapat menyebabkan degradasi yang signifikan pada kandungan aflatoksin dari berbagai substrat. Misalnya, perendaman biji-bijian dalam air asam elektrolisis selama 15 menit menghasilkan penurunan aflatoksin AB1 kacang sebesar 85 – 90%. Mekanisme inaktivasi disebabkan oleh ion klorenium dan hidroksida.

Air alkali elektrolisis berguna dalam menghilangkan aflatoksin AFB1 dari kacang tanah dan minyak zaitun. Filtrasi karbon juga dapat diterapkan untuk menghilangkan aflatoksin dari bahan cair, misalnya, pada sampel kopi yang dibubuhi dengan konsentrasi aflatoksin yang berbeda menghasilkan penurunan 73 – 78% (Azam K. et al. 2021), dan oleh karena itu, metode ini tampaknya menjadi strategi yang efektif dan murah untuk kontrol dan mitigasi aflatoksin.

Kesimpulan dan Saran

Selain metode biokontrol prapanen yang banyak digunakan, penelitian terbaru lebih fokus pada pengembangan dan peningkatan proses pascapanen meliputi pemanasan gelombang mikro, iradiasi gamma, sinar UV, dan plasma dingin. Karena pengaruh sifat produk dan tingkat kontaminasinya maka kombinasi metode ini diharapkan dapat meningkatkan efisiensi dekontaminasi aflatoksin. Teknologi dekontaminasi yang baru muncul seharusnya tidak mengubah sifat fisik-kimia dari pakan yang diolah secara signifikan.

Salah satu tantangan utama di masa depan adalah mengembangkan prosedur baru yang dapat mencapai efisiensi detoksifikasi yang sebanding dalam spektrum pakan dan matriks pakan yang luas, karena tidak ada metode dekontaminasi serba guna umum yang dapat digunakan secara luas.

Strategi pengendalian cemaran aflatoksin pada bahan pakan sebagai upaya peningkatan daya saing memerlukan komitmen kuat dari semua pihak yang terlibat dalam rantai produksi dan tata niaga. (*/adv)