Bagian 1. Interaksi gelombang elektromagnetik dengan bahan pangan dan pertanian
Gelombang elektromagnetik (GEM) merupakan energi yang memiliki sifat listrik dan magnet. Karena GEM tersebut merambat mengikuti garis lurus dan tidak memerlukan media untuk merambat maka sering disebut radiasi GEM. Parameter GEM didefinisikan oleh tiga faktor dasar yaitu frekuensi (f), panjang gelombang (λ), dan energi foton (E). Frekuensi adalah jumlah gelombang siklus per satuan waktu (Hz, jumlah siklus per detik), yang berbanding terbalik dengan panjang gelombang. Gambar 1 menunjukkan bahwa jika panjang gelombang suatu energi adalah panjang maka frekuensi dan energinya rendah, serta sebaliknya.
Gambar 1. Hubungan antara panjang gelombang (λ), frekuensi (f), dan energi (E)
Tergantung pada besarnya panjang gelombang dan frekuensi, spektrum gelombang elektromagnetik dapat dikelompokkan seperti pada Gambar 2, yang secara garis besar dibagi menjadi sinar Gamma, sinar-X, ultraviolet (UV), cahaya tampak (visible), infra merah (infrared), microwave, dan gelombang radio. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa sinar Gamma memiliki panjang gelombang yang paling pendek sehingga memiliki frekuensi dan energi yang paling tinggi, sedangkan gelombang radio yang memiliki panjang gelombang yang paling panjang maka memiliki frekuensi dan energi yang paling rendah. Sehingga dalam aplikasinya dapat kita amati bahwa akan berbahaya bagi kita jika terpapar sinar Gamma, sinar-X, atau sinar ultra violet (UV), sedangkan kita akan aman saat mendengarkan radio, memasak menggunakan microwave oven, terpapar sinar infra merah, atau di bawah sinar matahari (cahaya visible).
Gambar 2. Spektrum gelombang elektromagnetik (Sumber: https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/toolbox/emspectrum1.html)
Jika suatu material dipapar dengan gelombang elektromagnetik (GEM) maka sejumlah energi akan diserap (absorbed), diteruskan (transmitted) atau dipantulkan (reflected). Besar energi yang diserap atau dilepaskan dari suatu material tergantung pada komposisi kimia dan parameter fisik sampel, serta sifat GEM itu sendiri. Dengan mengetahui energi yang diserap atau dilepaskan maka informasi tersebut akan dapat digunakan untuk analisis kualitatif dan kuantitatif serta mengevaluasi sifat fisik dan kimia dari berbagai bahan pangan dan pertanian.
Bahan pangan dan pertanian tersusun dari molekul-molekul baik molekul unsur atau molekul senyawa. Sebagai contoh, singkong mengandung karbohidrat, fosfor, kalsium, vitamin C dan B1, protein, zat besi, termasuk air, pati, serat kasar, lemak, dan abu. Karbohidrat misalnya, tersusun dari gugus fungsi (kelompok dari satu atau lebih atom-atom) hidroksil dengan rumus kimia umum Cn(H2O)n yang merupakan molekul yang terdiri dari gabungan atom-atom C, H, dan O. Di dalam atom terdapat inti atom dan elektron yang senantiasa bergerak mengelilingi inti atom dalam orbit tertentu.
Jika suatu bahan atau material dipapar oleh gelombang elektromagnetik (GEM), maka ada beberapa kemungkinan yang terjadi pada atom atau molekul dari bahan atau material tersebut yang tergantung dari panjang gelombang atau besarnya energi serta tergantung komposisi atau struktur molekul atau atom penyusun material. Sebagai contoh, jika suatu tanaman hijau dikenai cahaya matahari, maka klorofil yang ada pada tanaman tersebut akan menyerap energi atau cahaya pada spektrum warna merah (gelombang panjang) dan warna biru (gelombang pendek) dari spektrum cahaya tampak (visible) yang dibutuhkan untuk fotosintesis, sedangkan cahaya warna hijau akan dipantulkan karena tidak diperlukan. Oleh karena itu tanaman tersebut nampak berwarna hijau karena hanya warna hijau yang dipantulkan yang dapat masuk ke mata kita.
Contoh lain adalah jika sebuah tomat dipapar dengan gelombang infrared yang gelombangnya panjang namun energinya rendah, maka ikatan atom dalam molekul tomat akan menyerap energi tersebut dan intensitas energi yang diserap dapat diukur menggunakan instrument tertentu. Karena energi infra merah tadi cukup kecil maka hanya menyebabkan terjadinya vibrasi pada gugus atom. Besarnya penyerapan (absorbsi) dari gugus atom tersebut akan berbeda-beda, misalnya ikatan C-H akan berbeda dengan O-H. Karena setiap gugus atom tersebut mempunyai nilai penyerapan (absorption value) yang berbeda-beda maka kita dapat mendeteksi molekul apakah yang terkandung dalam suatu material, serta lebih jauh kita dapat memprediksi berapakah kandungan molekul tertentu yang terdapat dalam material tersebut.
Demikian beberapa contoh tentang pengaruh dari gelombang elektromagnetik terhadap suatu material. Secara lebih rinci tentang interaksi gelombang elektromagnetik dan kualitas pangan dan produk pertanian akan dituliskan dalam Bagian 2.
Link talk-show tentang “Pemanfaatan gelombang elektromagnetik” dapat dilihat pada: https://www.youtube.com/watch?v=eDGdT2XzC1w&t=2608s
[simple-author-box]
