Penelitian Terbaru Menunjukkan Bahwa Titanium Dioxida Nanopartikel Terdapat Dalam Produk Makanan Dimana-mana

(Nanowerk Spotlight) Menindaklanjuti Nanowerk Spotlight baru-baru mengenai makanan nano (nanofoods), penelitian baru menunjukkan bahwa konsumen bisa terkena nanopartikel yang berada dalam makanan dengan tingkat yang jauh lebih tinggi daripada yang dikira sejauh ini.

Oleh: Michael Berger

Untuk para konsumen modern sulit untuk menghindari titanium dioksida (TiO2) - yang secara luas digunakan sebagai aditif dalam makanan, perawatan kecantikan dan produk rumah tangga lainnya. Sekitar 7 juta ton TiO2 diproduksi secara massal setiap tahunnya dan digunakan sebagai pigmen pemutih untuk memberikan warna keputihan dan bening untuk produk seperti cat, coating, plastik, kertas, tinta, makanan, pil, serta dalam pasta gigi yang paling banyak.

Dalam produk kosmetik dan perawatan kecantikan, digunakan sebagai pigmen, pelindung sinar matahari, dan pengental. TiO2 juga merupakan fotokatalis, dapat mengoksidasi oksigen atau bahan organik secara langsung, dan superhydrophilic. Karena itu Anda dapat menduga dan melihat semakin banyak digunakan dalam cat, pelapis kaca, semen, ubin dan keramik, katalis untuk pemurnian udara dan air.

Karena peningkatan kinerjanya (misalnya penyerapan yang lebih baik dan transparansi terhadap perlindungan sinar matahari) dan dalam penggunaan baru (misalnya sebagai nanocrystals dalam solar cells), permintaan Nanomaterials TiO₂ semakin meningkat. Sekitar 50.000 ton TiO₂ nanopartikel yang diproduksi pada tahun 2010 dan jumlah ini diperkirakan akan meningkat menjadi lebih dari 200.000 ton pada tahun 2015.

"Mengaplikasikan titanium dioksida akan banyak manfaatnya karena kecil ukuran partikel primernya, dan kita dapat mengharapkan jumlah persentase TiO2 yang dihasilkan dalam atau dekat kisaran nano untuk meningkatkannya," Paul Westerhoff, seorang profesor di School of Sustainable Engineering and The Built Environment di Arizona State University dan Senior Sustainability Scientist untuk Global Institute of Sustainability, mengatakan kepada Nanowerk. "Nanomaterial TiO2 dalam makanan, produk konsumen, dan produk rumah tangga dibuang sebagai tinja / urine, dicuci dari permukaan, atau dibuang ke limbah yang masuk ke pabrik pengolahan air limbah. Sementara tanaman-tanaman menangkap sebagian dari TiO2 tersebut. Nanopartikel berukuran antara 4 dan 30 nm masih ditemukan dalam perwatan limbah ini. Nanomaterial ini kemudian dilepaskan ke permukaan air, di mana mereka dapat berinteraksi dengan organisme hidup."

Westerhoff menunjukkan bahwa, meskipun pelepasan TiO2 Nanomaterial ke lingkungan terlihat secara kualitatif, namun secara kuantifikasi berapa banyak telah dilepaskan sulit untuk diketahui. Itulah sebabnya ia dan timnya, bersama dengan rekan-rekan kerjasamanya dari dari ETH Zurich dan NTNU Trondheim, mulai mengisi kekosongan pengetahuan yang ada mengenai sumber-sumber yang umum digunakan dari bahan TiO2.

Seorang anak sedang milih jajanan permen

Dalam sebuah makalah yang baru-baru ini dalam ilmu Lingkungan & Teknologi ("Titanium Dioxide Nanoparticles in Food and Personal Care Products"), para ilmuwan menghitung jumlah titanium dalam produk makanan umum, berasal dari perkiraan paparan makanan (nano-) TiO2, dan mendiskusikan dampak dari fraksi nano TiO2 ketika memasuki lingkungan.

Secara khusus, tim menganalisis titanium dioksida dalam makanan dan dari pemasok makanan dengan menggunakan instrumentasi canggih untuk menilai pecahan material apa yang kurang dari 100 nm dalam ukurannya (apakah itu agregat atau nanopartikel individu).

Distribusi ukuran partikel utama dioksida food grade titanium (E171). Analisis menunjukkan bahwa 36% dari partikel kurang dari 100 nm dalam sedikitnya satu dimensi. (Dicetak ulang dengan izin dari American Chemical Society)

Dalam percobaan mereka, para peneliti memilih berbagai makanan olahan dari toko kelontong di Amerika Serikat. Beberapa makanan diberi label sebagai mengandung TiO2, dan yang lain tidak, tetapi produk utama atau pelapis permukaan (misalnya, icings - cream) memiliki warna putih. Sejumalh 89 jenis makanan yang dicerna menggunakan metode microwave (dalam gelas besar dengan hidrogen peroksida dan asam fluorida), dan konsentrasi titanium mereka ditentukan.

Mereka menemukan bahwa sekitar 36% dari mutu makanan TiO2 (E171) terdiri dari partikel-partikel yang kurang dari 100 nm setidaknya dalam satu dimensi dan bahwa hal itu mudah menyebar dalam air sebagai koloid cukup stabil.

Normalisasi konsentrasi Titanium dalam produk makanan (20 produk teratas). (Dicetak ulang dengan izin dari American Chemical Society)

Para ilmuwan mensimulasi paparan TiO2 untuk penduduk Amerika Serikat dimana menunjukkan rata-rata 1-2 mg TiO2 per kilogram berat badan per hari untuk anak-anak di bawah usia 10 tahun dan sekitar 0,2-0,7 mg TiO2 per kilogram berat badan per hari untuk konsumen dengan kelompok usia lainnya.

"Tentu saja, paparan titanium dioksida tergantung pada kebiasaan diet, dan dalam kasus-kasus khusus paparan bisa menjadi beberapa ratus miligram per hari," kata Westerhoff. "Karena pengukuran kami menunjukkan bahwa sekitar 36% dari partikel E171 mungkin di kisaran nano, kita bisa menganggap sebuah paparan besar untuk nano- TiO2."

Kesimpulan para peneliti adalah bahwa hal itu tampak bahwa pigmen TiO2 merupakan sumber besar mengenai tingkat nano- TiO2 yang memasuki sistem pembuangan limbah, sungai, tempat pembuangan sampah, dan ruang lingkungan sensitif lainnya.

"Hal ini juga tampak bahwa melalui permukaan modifikasi mutu makanan TiO2 (E171) lebih mudah tersebar ke dalam air daripada Nanomaterial TiO2 lainnya - seperti P25, yang telah banyak digunakan dalam studi lingkungan dan toksisitas - yang berpotensi mempengaruhi keadaan TiO2, transportasi, dan toksisitas, "Westerhoff mencatat. "Oleh karena itu, lebih Ekotoksikologi lingkungan dan penelitian keadaan harus menggunakan fraksi TiO2 berukuran kecil dalam pigmen karena paparan kepada bahan-bahan ini mungkin jauh lebih tinggi dan lebih representatif dibandingkan dengan paparan P25."

Tim peneliti menyarankan bahwa pekerjaan di masa depan harus menyelidiki makanan nano lainnya dan aditif perawatan kecantikan dan bahwa komunitas riset harus bekerja menuju pemahaman terhadap surface chemistry (cabang ilmu kimia yang mempelajari proses yang terjadi pada antarmuka antara fase (terutama antara cair dan gas) ) dan perilaku di lingkungan.