Aplikasi Nanoteknologi pada Pangan Fungs

Aplikasi Nanoteknologi pada Pangan Fungsional dan Obat: Review
Febriani Purba
Departemen Teknologi Industri Pertanian, Institut Pertanian Bogor

PENDAHULUAN
Nutraceutical dan Pangan Fungsional
Nutraceutical adalah komponen bioaktif
yang berasal dari sumber alami seperti
fitokimia, kaya antioksidan serta bersifat
antikanker dan atau anti-inflammatory
(Corson et al. 2007). Apabila nutraceutical ini
dimasukkan ke dalam produk pangan maka
akan disebut dengan pangan fungsional. Pasar
pangan fungsional mengalami perkembangan
yang signifikan dari tahun ke tahun. Pada
tahun 2013 global market revenue dari produk
pangan funsional mencapai $168 miliar dan
terjadi pertumbuhan sekitar 8.5% setiap
tahun, pada tahun 2020 diperkirakan global
market revenue akan melebihi $305.4 miliar
(Research and Market 2014). Tingginya minat

konsumen akan produk pangan funsional
dipengaruhi oleh manfaatnya bagi kesehatan
diluar nutrisi dasar (IFT 2005).
Untuk memperoleh manfaat secara utuh
dari komponen nutraceutical di dalam pangan
funsional maka bioavalibilitas dari produk ini
harus
diperhatikan,
sebab
jika
bioavailibilitasnya rendah maka akan lebih
banyak komponen aktif yg terbuang daripada
diserap oleh tubuh. Definisi bioavailibilitas
pada konteks pangan fungsional ini adalah
jumlah komponen nutraceutical yang dapat
diserap oleh tubuh melalui proses pemasukan
pangan
secara
oral.
Faktor

yang
mempengaruhi bioavailitas komponen bioaktif
ini adalah kelarutan, penyerapan, dan
perpindahan ke sirkulasi sistemik.
Terdapat dua jenis nutraceutical yakni
nutraceutical larut air dan tidak-larut air.
Nutraceutical larut air akan terlarut pada
larutan yang terdapat di permukaan lumen.
Sedangkan nutraceutical tidak-larut air tidak
dapat larut. Untuk dapat larut dibutuhkan
micelles dengan inti hydrpphobic yang dapat
melarutkan nutraceutical tidak-larut air.

Proses penyerapan kedua jenis nutraseutical di
dalam usus halus berbeda. Nutraceutical larut
air diserap dengan mekanisme. Partikel
nutraceutical larut air masuk melalui celah
sempit diantara sel epitel. Nutraceutical tidaklarut air bisa diserab setelah terlebih dahulu
terdispersi di dalam micelles. Hydrophobic
core dari micelles kemudian berdifusi ke dalam

sel epitel melalui membran phospholipid.
Perpindahan nutraceutical yang telah diserab
ke dalam sirkulasi sistemik untuk proses
metabolism berbeda untuk nutraceutical larut
air dan tidak-larut air. Partikel larut air akan
masuk melalui pembuluh darah dan dibawa ke
liver sedangkan partikel tidak-larut air akan
masuk melalui limfatik dan dibawa ke sirkulasi
sistemik.
Chinese Medicine
Obat-obatan tradisional yang berasal dari
Negara Tiongkok sering disebut dengan
tradsiional Chinese Medicine. Chinese
medicine telah digunakan oleh masyarakat
Tiongkok selama ribuan tahun untuk
mengobati berbagai penyakit termasuk tumor
dan kanker. Salah satu Chinese medicine yang
berkhasiat untuk mengobati tumor adalah
Niuhuang Xingxiao Wan (NXW). Formulasi obat
ini pertama kali ditemukan pada naskah di

tahun 1740 (Feng et al. 2008). NXW disusun
oleh campuran dari realgar (mineral sulfida
arsenik),
musk,
bezoar,
kemenyan
(frankincense), dan myrrh dengan komponen
utama sulfide arsenic (AS2S2), muscone, asam
cholic, dan minyak kemenyan, minyak myrrh
(Zhi de et al. 2014, Wang et al. 2014, Qiao et al.
2011, Frank and Unger 2006, Massoud et al.
2001). Saat ini aplikasi klinis NXW terbatas
karena kelarutannya dalam air yang rendah
yang
berakibat
pada
rendahnya
bioavailabilitas dari obat tersebut sehingga
membatasi kemanjurannya.

PEMBAHASAN
Aplikasi Nanoteknologi
Fungsional

pada

Pangan

Nanoteknologi merupakan ilmu dan
penerapan
tentang
bagaimana
cara
mengontrol partikel berukuran nano (1 sampai
100 nanometer) untuk mennghasilkan produk
atau alat yang memberikan dampak positif
bagi
perkembangan
umat
manusia.

Nanoteknologi dapat digunakan untuk
meningkatkan
bioavailibilitas
dari
nutraceutical dalam pangan fungsional.
Beberapa formulasi berbasis nanoteknologi
yang telah dikembangkan adalah nanodispersi,
nanoemulsi, dan enkapsulasi nanopartikel.
Nanodispersi merupakan penyebaran
partikel berukuran nano di dalam larutan,
bertujuan untuk meningkatkan kelarutan
partikel sehingga diperoleh larutan yg lebih
homogen. Nanodispersi bisa dalam bentuk
kristalin ataupun amorf. Proses pembuatan
nanodispersi dilakukan dengan pemecahan
Kristal nutraceutical menjadi ukuran nano dan
penambahan surfaktan atau polimer ampifilik
untuk membuat campuran stabil. Pemecahan
Kristal nutraseutical menggunakan wet milling
dan high pressure homogenization akan

menghasilkan partikel nano neutraceutical
dalam bentuk kristalin sedangkan pemecahan
dengan
cosolvent
freeze-drying
akan
menghasilkan nano nutraceutical dalam
bentuk amorf. Onoeu et al. (2010) membuat
nano kurkumin dalam bentuk kristalin dan
amorf dan distabilkan menggunakan selulosa
modifikasi. Pengujian bioavailabiliti dari
nanodispersi
kurkumin
menunjukkan
peningkatan 12 kali untuk nano kurkumin
bentuk kristalin dan 16 kali untuk nano
kurkumin dalam bentuk amorf.
Nanoemulsi menggunakan basis lemak
yang dapat melarutkan partikel nutraceutical
yang tidak-larut air. Nanoemulsi yang

mengandung trigliserida dan nutraceutical
masuk ke dalam saluran pencernaan. Di dalam
saluran pencernaan trigliserida dipecah
menjadi monogliserida dan asam lemak bebas
yang akan membantu terbentuknya sistem
micelle pada lumen usus halus. Nutracetical
yang tidak-larut air akan berpindah ke

hydrophobic core dari sistem micelle yang
terbentuk. Hydrophobic core kemudian
berdifusi ke dalam sel epitel melalui
membrane phospholipid. Namoemulsi secara
tidak
langsung
dapat
meingkatkan
bioavailibilitas nutraceutical karena sel epitel
dalam usus halus hanya bisa menyerap partikel
(melalui system difusi) yang telah terdispersi
dalam sistem micelle, dan system micelle

terbentuk apabila terdapat lemak. Penelitian
yang dilakukan oleh Cui et al. (2009) dan Wang
et al. (2008) menunjukkan bahwa nanoemulsi
meningkatkan bioavailabilitas kurkumin.
Enkapsulasi nano nutraceutical bertujuan
untuk mencegah kerusakan partikel sebelum
mencapai usus halus. Enkapsulasi nanopartikel
dilakukan dengan menambahkan larutan
cosolvent dari nutraceutical yg larut sempurna
dalam air, dan polymer tidak-larut air kedalam
air dengan atau tanpa penambahan surfaktan.
Polimer akan terkondensasi dan membentuk
agregat. Beberapa bagian dari nutraseutical
akan terjebak di dalam polimer sehingga
diperoleh nano nutraseutical yang telah
dikapsulasi. Nano kurkumin yang telah
dienkapsulasi
mengalami
peningkatan
bioavalibilitas sebesar 9 kali (Shaikh et al.

2009).
Aplikasi Nanoteknologi
Medicine NXW

pada

Chinese

Feng Shi dkk (2015) melakukan penelitian
untuk memanfaatkan nanotekkologi pada obat
NXW
sehingga
dapat
meningkatkan
bioavalibilitasnya. Dengan demikian dapat
meningkatkan khasiat antikanker dari obat
tersebut. Keempat komponen utama NXW
diformulasikan ke dalam empat independen
unit obat. Dua komponen diubah kedalam
bentuk nano sedangkan dua komponen

lainnya ke dalam bentuk mikro, kemudian
dienkapsulasi untuk kemudian dicampur
kembali sehingga diperoleh obat NXW bubuk
dengan ukuran yang lebih kecil dari obat NXW
yang ada di pasaran.. Proses pembuatan ke
dalam bentuk nano berbeda-beda untuk setiap
komponen, hal ini karena setiap komponen
memiliki karakteristik yang berbeda-beda. Unit
komponen realgar diubah menjadi bentuk
nanopartikel dengan menggunakan metode

wet ball milling, kemudian diikuti dengan
solvent
evaporation
dan
selanjutnya
dienkapsulasi
untuk
meningkatkan
kestabilannya. Unit komponen frankincense
dan myrrh oil (FMO) diproses menggunakan
metode
high-pressure
homogenization
sehingga diperoleh spherical solid lipid
nanoparticles yang dapat larut dalam air.
Pengujian obat NXW kepada hewan
percobaan anjing jenis beagle menunjukkan
bahwa terjadi peningkatan biovailibilitas dari
NXW yang diberi perlakuan teknologi nano
disbanding dengan obat NXW yang tidak
dibuat dengan teknologi nano. Pengujian
khsiat antitumor NXW dilakukan pada hewan
percobaan tikus. Hasil pengujian menunjukkan
bahwa aktivitas antikanker ditemukan paling
besar pada tikus yang diberi NXW yang telah
dinanokan.
PENUTUP
Hasil penelitian tentang penerapan
nanoteknologi dalam formulasi nutraceutical
di dalam pangan fungsional dan Chinese
Medicine sampai saat ini menunjukkan
perbaikan yang cukup signifikan dibanding
produk obat tanpa penerapan nanoteknologi.
Namun demikian penelitian tentang keamanan
produk-produk nanoteknologi dalam produk
pangan dan obat sangat perlu dilakukan. Perlu
diteliti lebih lanjut efek toksisitasnya, karena
ada kemungkinan bahwa terjadi perubahan
sifat dan karakteristik dari partikel nano
tersebut. Sebagai contoh titanium dioksida
yang digunakan dalam kemasan pangan
sebagai antimikrobial dan pelindung dari sinar
UV pada bentuk bulk dianggap secara biologis
inert, akan tetapi pada ukuran sampai
beberatus nanometer dapat merusak DNA,
merusak fungsi sel, mempengaruhi hati dan
ginjal pada binatang percobaan, dan dapat
terakumulasi pada hati, ginjal, dan paru-paru
(ALPI 2012).
DAFTAR PUSTAKA
Asosiasi Laboratorium Pangan Indonesia
(ALPI). 2012. Penerapan nanoteknologi
perlu dikawal dengan regulasi. [Online].
Tersedia
di:

http://alpindonesia.org/berita/index1.php
?view&id=216. Diakses 2016 Januari 14.
Corson TW, Crews CM. 2007. Molecular
understanding and modern application of
traditional medicines: triumphs and trials.
Cell. 130(5), 769-774.
Cui J, Yu B, Zhao Z, Zhu WW, Li HL, Lou HX, Zhai
GX. 2009. Enhancement of oral absorption
of curcumin by self-microemulsifiying drug
delivery systems. Int. J. Pharm. Sci. 371(12), 148-155.
Feng S, Yongtai Z, Gang Y, Teng G, Nianping F.
2015.
Preparation
of
a
micro/nanotechnology based multi-unit
drug delivery system for a Chinese medicine
Niuhuang Xingxiao Wan and assessment of
its antitumor efficacy. Int. J. Pharm.
492(2015), 244-247.
Feng YB, Luo WQ, Zhu SQ, 2008. Explore new
clinical application of Huanglian and
corresponding compound prescriptions
from their traditional use. Zhongguo Zhong
Yao Za Zhi 33, 1221–1225.
Frank A, Unger M. 2006. Analysis of
frankincense from various Boswellia species
with inhibitory activity on human drug
metabolising cytochrome P450 enzymes
using liquid chromatography mass
spectrometry after automated on-line
extraction. J. Chromatogr. A 1112, 255–262.
Institute of Food Technologies. 2005.
Functional Foods: Opportunities and
Challenges. Institute of Food Technologists.
Massoud A, El Sisi S, Salama O, Massoud A.
2001. Preliminary study of therapeutic
efficacy of a new fasciolicidal drug derived
from Commiphora molmol (myrrh). Am. J.
Trop. Med. Hyg. 65, 96–99
Onoue S, Takahashi H, Kawabata Y, Seto Y,
Hatanaka J, Timmermann B, Yamada S.
2010.
Formulation
design
and
photochemical studies on nanocrystal solid
dispersion of curcumin with improved oral
biodavailability. J. Pharm. Sci. 99(4), 18711881.
Qiao X, Ye M, Pan DL, Miao WJ, Xiang C, Han J,
Guo DA, 2011. Differentiation of various
traditional Chinese medicines derived from
animal bile and gallstone: simultaneous
determination of bile acids by liquid
chromatography coupled with triple

quadrupole
mass
spectrometry.
J.
Chromatogr. A 1218,107–117.
Research and Market. 2014. Functional Food
and Nutraceuticals Market (2014 - 2020) By Type (Foods, Beverages, Supplements);
Benefits (Health and Wellness, Disease
Prevention, Fitness, Beauty); Origin &
Ingredient.
[online].
Tersedia
di:
ttp://www.researchandmarkets.com/resea
rch/m9qvsw/global_functional.
Diakses
2016 Maret 20.
Shaikh J, Ankola DD, Beniwal V, Singh D, Kumar
M. 2009. Nanoparticle encapsulation
improves oral bioavailability of curcumin by
at least 0-fold when compared to curcumin
administered with piperine as absorption
enhancer. Eur. J. Pharm. Sci. 37(3-4), 223230.
Wang X, Meng H, Chen P, Yang N, Lu X, Wang
ZM, Gao W, Zhou N, Zhang M, Xu Z, Chen B,
Tao Z, Wang L, Yan Z, Zhu T, 2014. Beneficial
effects of muscone on cardiac remodeling
in a mouse model of myocardial infarction.
Int. J. Mol. Med. 34, 103–111.
Wang XY, Jiang YW, Huang MT, Ho CT, Huang
QR. 2008. Enhancing anti-inflammation
activity of curcumin through O/W
nanoemulsions. Food Chem. 108(2), 419424.
Zhi de J, Feng N, Liu DL, Hou R, Wang MZ, Ding
XX, Li HY, 2014. Realgar bioleaching solution
suppress ras excessive activation by
increasing ROS in Caenorhabditis elegans.
Arch. Pharm. Res. 37, 390–398.