Nanopartikel bermanfaat, di antaranya karena memiliki aktivitas antimikroba dari kemampuannya teroksidasi oleh cahaya sehingga menyebabkan ia mengambil elektron dari senyawa atau bahkan mikroba berbahaya, dengan kata lain ia 'menetralkan' bahan berbahaya. Nanopartikel ZnO (zinx-oxide) sebagai bahan tambahan pada pakan ternak, tergolong aman. Foto-oksidasi bersamaan dengan foto-reduksi ternyata ikut mempengaruhi enzim ribulosa bifosfat karboksilase (rubisco). Cahaya berperan sebagai katalis. Pada pertumbuhan dan metabolisme bakteri aerob dengan kultur kocok, warna merah yang terbentuk lebih cepat dan merata karena guncangan, mencampur oksigen dengan medium cairnya. Sedangkan kultur diam menyebabkan populasi bakteri dalam medium cair tersedimentasi di bagian bawah wadah.

1. Mahendra,2015. PembahasanSoalOlimpiadeSainsNasionalPertamina 2012. Slideshare.Merangin
Page 1 of 6
SOAL
1. Nanopartikel ZnOmemiliki aktivitasantimikrobadantermasuksenyawaGRASyangdigunakan
sebagai food additiveantaralainuntukfortifikasi makananberbahandasarserealia.
SEBAB
ZnO selaindapatmenjadi sumberZnyangdiperlukantubuhuntukmeningkatkan sistemimun
jugadapat menghasilkanoksigenreaktif yangbersifattoksikbagi mikroorganisme tertentu.
2. Beberapatahunbelakanganini,penelitiantentangantimikrobadari senyawa inorganik Nano
partikel terusditingkatkan.Senyawatersebutdimanfaatkansebagaikeomponenkemasanyang
dapat mempertahankankualitasbahanpangan.Senyawatersebutantaralainadalah:
1. TiO2
2. SiO2
3. Fe3O4
4. Al2O3
3. Mekanisme senyawaantimikrobadari Nanopartikel didugakarenasenyawatersebutmemiliki
kemampuan fotokatalitikdan photo-oxidizing.
SEBAB
Kemampuanphotokatalitikdan photo-oxidizing akanmempengaruhi enzimdalamproses
fotosintesis.
4. Liposome merupakanultrastruktursel eukariotayangberbentukseperti vesicle.
SEBAB
Strukturliposome tersusunatas phospholipid bilayerdenganbagiandalamdanluar bersifat
hidrofilik.
5. Pada pertumbuhandengan stillculture (kulturdiam),warnamerahrelatif akanterbentuklebih
lamadan mulai terlihatpadabagianbawahmediumsedangkanpada shakeculture(kultur
kocok) warnamerah homogen,meratadi seluruhmediumcair.
SEBAB
Pada still culture populasi bakteri adadi daerahmedium bagianbawahsehinggametabolisme
palingaktif adadi daerahmediumbagianbawah.
SOLUSI
1. E
ZnO (Zinc-oxide) merupakancontohnanomaterial palingumumyangdigunakandalamproduk
industri termasukcat,kosmetik,danbahanmedis.ZnOsangatstabil,hanya akanterurai pada
suhu1975 ⁰C. Zn berupabubukberwarnaputihyanghampirtidaklarutdalamlarutannetral,
bersifatamfoterdandapatlarut dalamlarutanasam danbasa kuat. Senyawaini tidakdigunakan
dalamfortifikasi pangan manusia(serealia) seperti padi (beras),jagung(tepungmaizena),dan
gandum(tepungterigu) (fortifikasi=penambahansatu ataulebih zatgizi/nutrienke dalam
pangan).Senyawaini berbedadenganunsurZn.Zincdapat menjagasel limfositTtetapaktif

2. Mahendra,2015. PembahasanSoalOlimpiadeSainsNasionalPertamina 2012. Slideshare.Merangin
Page 2 of 6
mengenali infeksi danmenanggulanginya. Tapi senyawazinc-oxide,hanyaakanterurai pada
suhu1975⁰C menjadi uanpZndan oksigen,dengankatalaintidakmungkindimanfaatkandalam
tubuhmanusia.
FDA (FoodandDrug Administration) AS menyatakanbahwaZinc-oxidesebagai suplemen
makananbergizi padapakanternak,dan tegolongaman.
(http://www.fda.gov/Food/IngredientsPackagingLabeling/FoodAdditivesIngredients/ucm091048.htm)
Adapun zat yangseringditambahkanke dalampanganserealia(fortifikasi) adalahzatbesi,asam
folat,zinc,VitaminB12dan VitaminA.
Fortifikasi bukanhal baru,sudah dilaksanakan sejakawal abadke-20.Seperti penambahan
iodine ke dalamgaram(Swis1923; AS 1930), vitasminA danD ke dalamsusu(InggrisdanAS
1923), VitaminA ke dalammargarin (Denmark1930), VitaminB1,B2, NiacindanIronke dalam
TepungTerigu(Kanada1933; AS 1941; Chili 1954), dan VitaminA ke dalamGula (Guatemala
1974). Fortifikasi adadua.Fortifikasivoluntary(sukarela) diprakarsai pengusahauntuk
menambahnilai produk,dampaknyahampirsemuaprodukpangandi supermarketdifortifikasi.
Sedangkanfortifikasi mandatory(wajib) diprakarsai olehUndang-Undanguntukmengatasi
masalahgizi masyarakatterutamakelompokrawangizi:remajaputri,ibuhamil,ibumenyusui
dan bayi 0-2 tahuntermasukgolonganmasyarakatmiskin.
(https://seafast.ipb.ac.id/lectures/MPTP-2011/fortifikasi_pangan.pdf)
Kekurangangizi mikro(KGM/defisiensi vitamindanmineral) padabalitamembutuhkansolusi
tepat,salahsatunyadenganfortifikasi.Fortifikasi terigudenganzatbesi di Chili mengatasi
masalahanemia(prevalensihanya1-7%).Prevalensi kelainanbawaanpadasaraf tulang
belakang bayi lahirakibatibunyaketikahamil kekuranganasamfolat,turundari 17 per 10.000
menjadi 10 per10.000. Di Chinafortifikasi(sukarela) kecapikandankecapkedelai denganzat
besi,prevalensi anemiadi kalanganperempuandanbalitamenurundari 35-40 menjadi 10
persensetelahsetahunfortifikasi.Di AmerikaLatin,fortifikasi guladenganvitaminA,dalam5
tahunberhasil menurunkanprevalensidefisiensi vitaminA dari 40 menjadi 13 persen.Di Manila
(filipina),prevalensi anemiaanaksekolahdasarmenurun,karenaprogramfortifikasiberas
denganzat besi.
(http://kfindonesia.org/apa-itu-fortifikasi-pangan/)
Populasi yangrentanterhadap defisiensibesi (sehinggamengidapanemia) adalahbayi dan
balita,anakusiasekolah,remajaputri danwanitadewasa,sertaibuhamil danibumenyusui,
pekerjaberpenghasilanrendahsertaoranglanjutusia.
Anemiayangtimbul karenakekuranganzatbesi,menyebabkanpembentukansel darahmerah
dan fungsi-fungsiyanglaindalamtubuhterganggu.Keadaanini dapatdisebabkanoleh
beberapahal sebagai berikut:(1) makananyangdikonsumsitidakcukupmengandungzatbesi;
(2) terdapatnyagangguanpenyerapanzatgizi;(3) terjadinyapeningkatankebutuhan,misalnya
dalamkondisi hamil,menyusui,sertapertumbuhan;(4) kehilangandarahketikamenstruasi;dan
(5) menderitapenyakitinfeksi.Permasalahananemiaini dapatditanggulangi melaluikegiatan
pemberiantabletzatbesi,penyuluhangizi sertamelakukanfortifikasizatbesi ke dalambahan
pangan.
(http://www.foodreview.co.id/login/preview.php?view&id=56100)

3. Mahendra,2015. PembahasanSoalOlimpiadeSainsNasionalPertamina 2012. Slideshare.Merangin
Page 3 of 6
MenurutUNICEF dan danVMI (VitaminandMineralsInitiative),kekuranganvitamindanmineral
dalammakanan mengganggupotensi perkembanganfisikdanmental dari satupertiga
pendudukdunia. WorldHealthOrganization (WHO,2010) pernah mengeluarkanbukupedoman
memperkuattepungdenganzatbesi,asamfolat,seng,vitaminB12dan vitaminA.Zat Besi dan
asam folatadalahdua nutrisi yangpalingseringditambahkan,danzat-zattersebutdapat
ditambahkanke dalamtepunghanyadenganbiaya10 sendolar ASper orang pertahun.
Fortifikasi tepungterigudenganzatbesi dapatmencegahsecarasignifikanpelemahanmental
yang seringterjadi di kalangananak-anakmudayangkurangmengkonsumsi zatbesi.Fortifikasi
tersebutjugaakanmeningkatkanproduktivitasorangdewasa,yangakanmenaikkan
pendapatannya,danmembantumenurunkanrisikopenyakitanemia,yangakanmengurangi
kemungkinankematianibuhamil.
Perempuanmembutuhkanasamfolatpadasaatawal masa kehamilanuntukmengurangirisiko
degenerasi pembuluhsyaraf (neural),misalnyaspinabifidayangmenyebabkankematiananak
dan kemungkinanbesarcacatpada anak. Penguatansecarakhususmerupakanstrategi yang
efektif karenastrategi alternatif denganpemberiansuplemenumumnyahanyadiberikanketika
perempuantahumerekahamil,di manaumumnyaterlambat.
MenurutFFI (theFlour Fortification Initiative),seorangperempuanremajamengkonsumsi 150
gram tepungyangdifortifikasi setiapharinya,sekitarduapotongroti atau duabungkusmie
instan,memperolehsekitar50persenkebutuhanhariannyaakanzatbesi dan84 persen
kebutuhanasamfolattiapharinya.
Beberapaanalisisbiaya-keuntunganmenjelaskanbagaimanakonsumendiuntungkansecara
finansial dankesehatanmelalui fortifikasi.Parapenelitidi Chili,contohnya,menemukanbahwa
setiap$1 yangdikeluarkanuntuktepungyangdiperkuatdenganasamfolatdapatmenghemat
$11,80 biaya-biayarumahsakit;di AfrikaSelatansetiap$1dapat menghemat$46 dan di AS nilai
tersebutmencapai $40 (disebabkanolehbiayaperwatanmedisyanglebihtinggi di duanegara
tersebut).
Di seluruhdunia,ada57 negara yangyang melalui undang-undangmengharuskanfortifikasi
tepungdenganzatbesi dan atau asamfolat.Bahkanbeberapanegaralebihjauhmengharuskan
tambahanvitamindannutrisi,seperti vitaminA andB,Zinc (seng) danthiamine.Undang-
undangsemacamitutelahmemberikanakseskepada2milyarorang untukmendapatkan
tepungterigudanmaizenayangdifortifikasi.
Namun,hanyalimanegarayang mewajibkanfortifikasi,seluruhnyaberadadi kawasanAsia–
Pasifik.Indonesiaadadi antara kelimanegaratersebut,yangtermasukAustralia,Fiji,Selandia
Baru dan Filipina.Hinggasaatini,fortifikasi tepungmerupakanpraktekstandardi kawasan
Amerikadandi sekitarsepertigatotal penggilingandi Afrika.
Indonesiamerupakannegarapertamadi AsiaTimur(1998) yangmenyadari pentingnya
fortifikasi tersebut.
(http://www.unicef.org/indonesia/id/reallives_12588.html)

4. Mahendra,2015. PembahasanSoalOlimpiadeSainsNasionalPertamina 2012. Slideshare.Merangin
Page 4 of 6
Tantangan programfortifikasi ini adalah: Zatfortifikanakan berkurangketikabersamaanminyak
digorengberulang-ulangdengansuhutinggi.FortifikanIodiumberkurangseiringdipanaskan.
Fortifikanbesi berkurangseiringdicuci denganairkarenaterlarut.
Bahan tambahanpanganterdiri dari 2 jenis,yaituGRAS(Generally Recognized asSafe) danADI
(AcceptableDaily Intake/batas penggunaanharian).GRASbersifatamandantidaktoksik,
misalnyaglukosa.
(GRAS:
http://www.fda.gov/Food/IngredientsPackagingLabeling/FoodAdditivesIngredients/ucm091048.htm)
(ADI: http://www.health.gov.au/internet/main/publishing.nsf/content/ocs-adi-list.htm)
2. B
JikaTiO2 dikenai cahyamatahari,daaptmenghasilkanreaksioksidasi danradikal,sehinggadapat
dimanfaatkansebagai antibakteri.TiO2 jugasifatnyayangfotokatalitik,dappatmenyerapdan
emamntulkansinarUltravioletsehinggasenyawaini sebagai UV protection.Fe3O4 berguna
karenamendetoksifikasicairanbiologis.
SiO2 biasadigunakansebagai bahanuntukmembuatgelas danpiringkarenabersifattahan
panas.Al2O3,digunakansebagai bahan pembuatankeramik.
3. B
Fotokatalismerupakangabunganduakatayaitufotodan katalisis,sehinggadapatdiartikan
sebagai suatuproseskombinasi reaksifotokimiayangmemerlukan cahayadankatalisuntuk
mempercepatterjadinyatransformasi kimia.Transformasitersebutterjadi padapermukaan
katalisyangkatalisnyadisebutsebagai fotokatalis.Fotokatalismerupakansalahsatumetode
AOPs(Advanced Oxidation Processes).KarakteristikAOPsadalahpembentukanradikal bebas
yang sangataktif,terutamaradikal hidroksil(OH˙).Bahanyangdapatdijadikanfotokatalis
merupakansemikonduktoryangmampumeng-adsorpfoton (energicahaya).
Fotokatalisadalahbahanyangdapat mengubahlajureaksi kimiadenganmenggunakanradiasi
cahaya. Klorofil merupakantumbuhanyangmenyerupai fotokatalisalam.Perbedaanantara
fotokatalisklorofildenganfotokatalisbuatanmanusiaadalahklorofil menangkapcahaya
matahari untukmengubahairdan CO2 menjadi O2 danglukosa,sedangkanfotokatalis,biasanya
merupakanoksidatorkuatdan‘lorong’elektronuntukmemecahmateri organikmenjadiCO2
dan H2O denganbantuansinarmatahari.
Fotooksidasi adalahreaksi oksidasi yangdisebabkanolehcahaya.Melalui sifatfotokatalitikdan
foto-oxidizingnanaopartikel dapatmenajdisenyawaantimikroba.
Sebenarnyaadabanyakmaterial semikonduktoryangdigunakansebagai sensitizersdalam
aktifitasfotokatalitikseperti TiO2,ZnO,Fe2O3,CdS,danZn,namunyangpalingseringdigunakan
adalahTiO2.
KetikafotokatalisTitaniumDioksida(TiO2) menyerapradiasisinarUltraviolet(UV) dari cahaya
matahari atau lampuyang berpendar(fluorescent) akanmenghasilkanreaksi reduksi-oksidasi di
mana terjadi pelepasandanpenangkapanelektron.Reaksifotokatalisisdari TiO2 merupakan
kombinasi reaksi dari fotooksidasi sertafotoreduksiyangdiawalidenganadsorpsi substratke
permukaansemikonduktor.Berikutini sayaakanjelaskangambaranumummekanismedari
aktivitasfotokatalitikTiO2.

5. Mahendra,2015. PembahasanSoalOlimpiadeSainsNasionalPertamina 2012. Slideshare.Merangin
Page 5 of 6
KetikaTitaniumdioksidamenerimaenergi dari cahaya,elektron(-) dilepaskandari permukaan.
Elektron-elektronyanglepaskemudianterkombinasidenganoksigendi dalamlarutanlalu
membentukanionsuperoksida(O2-).Tentusajatidaksembarangenergi cahayayangbisa
mengeksitasi elektron dari permukaantersebut,tergantungpadacelahenergi yangdimilikioleh
material tersebut(TiO2).Celahenergi ituadalahsalahsaturintanganyangdihadapi elektron
untuk"loncatdari permukaan".Jadi perlubantuanenergidari luar(dari cahaya) agar bisa
membantuelektronloncatdari permukaan.Tapi ingat,energi cahayayangdiperlukanharus
bersesuaiandenganbesarcelahenergi yangdimiliki oleh TiO2,yangkira-kirasebesar3.2eV.
ApabiladigunakanpersamaanMax Planck,yaituE= hc/lambda,di manaE adalahbesarcelah
energi,h= konstantaPlanckyang besarnya6.626 x 10^-34, laluc = cepat rambatcahaya, dan
lambdaadalahpanjanggelombangcahaya.Maka, panjanggelombangcahayayangbisa
mengeksitasi elektrondari permukaanpadamaterial TiO2 ini sekitar~ 87.714758 nanometer.
PanjanggelombangsebesarituberadapadajangkauanUltraviolet(panjanggelombangantara1
nm - 400nm). Ultravioletlahyangmampumengeksitasi elektronpadamaterial TiO2 tersebut.
Sedangkandi permukaanyangtadinyaditinggalkanelektronmembentuklubangelektron(hole)
bermuatanlistrikpositif (+) yangkemudianmengambil elektrondari H2Oagar bisakembali ke
keadaansemula.Lalu,H2Oyangelektronnyatadi diambilolehlubangelektron(hole) bermuatan
positif tersebutakan menjadi radikal hidroksil (OH).
AnionsuperoksidaO2
-
danradikal hidroksil OHyangdihasilkandari prosestransferelektronini
merupakanoksidatorkuatyangdapat mendegradasi senyawaorganikyangberbahayaseperti
minyak-minyakyangkotor,bakteria,gaskimiaberbahaya,danvirusmenjadi CO2 danH2O.
Enzimbekerjadipengaruhi olehpH,Inhibitor,SuhudanKonsentrasi Enzim, dankonsentrasi
substrat. Tapi apakah cahaya tidakemmpengaruhi enzimdalamfotosintesis?
Mekanisme siklusCalvin-Bensondimulai denganfiksasi CO2 olehenzimribulosabifosfat
karboksilasi (Rubisco) membentuk3-fosfogliserat.Rubiscomerupakanenzimalosterikyang
dirangsangolehtigajenisperubahanyangdihasilkandari pencahayaankloroplas.Pertama,
reaksi dari enzimini distimulasiolehpeningkatanpH.Jikakloroplasdiberi cahaya,ionH+
ditranspordari stoplasmake dalamtilakoidmenghasilkanpeningkatanpHstromayang
menstimulasi Rubisco,terletakdi permukaanluarmembrantilakoid.Kedua,reaksiini distimulasi
olehMg2+
, yang memasuki stromadaunsebagai ionH+
, jikakloroplasdibericahya.Ketiga,reaksi
ini ditrimulasiolehNADPH,yangdihasilkanolehfotofosforilasi nonsiklikselamapemberian
cahaya.
(http://biologi-12.blogspot.co.id/2013/10/metabolisme.html;telahdicekkembali dalam buku Campbell et al, 2004)
4. C
Liposome merupakan vesicle.Sebuahkantungitudapatterbentukdenganultrasonic
(memberikangangguan) padamembranbiologisyang terdiri dari fosfolipidbilayer—dimana
bagiandalambersifathidrofobiksedangkanbagianluarbersifathidrofilik.Liposome
mengangkutnutrisi danobat-obatan.
5. B
Pada pertumbuhanbakteri aerobdengan shakeculture(kulturkocok) warnamerahhomogen,
meratadi seluruhmediumcairkarenaguncanganmenyebabkanpercampuranmediumcair

6. Mahendra,2015. PembahasanSoalOlimpiadeSainsNasionalPertamina 2012. Slideshare.Merangin
Page 6 of 6
denganoksigenlebihmeratasehingga metabolisme atau pertumbuhanbakteri aerob
meningkat.Warnamerahlebihcepatterbentukpadashakeculturedaripadastill culture. Pada
still culture warnamerah terlihatpadabagianbawahmedium karenapopulasibakteri
tersedimentasi (mengendap).