Makanan hewan mentah beku dan kering beku yang tidak melewati proses pemasakan menyimpan persoalan mikrobiologis: produk tersebut bisa mengandung Salmonella dan Listeria monocytogenes, dua patogen yang mengancam hewan pemakannya sekaligus orang yang menanganinya. Sebuah studi dari peneliti Pusat Penelitian Berkas Elektron Nasional Universitas Texas A&M bersama Perusahaan Daging Karnivore menyebut iradiasi berkas elektron (eBeam) mampu menyingkirkan kedua bakteri itu pada dosis yang sudah dipakai secara komersial, dengan sebagian besar profil gizi tetap utuh. Hasil penelitian itu diterbitkan di jurnal Frontiers in Veterinary Science.

Delapan produk komersial diuji

Tim menguji delapan produk makanan hewan mentah yang dijual di pasaran, mencakup beragam sumber dan bentuk protein: formula patty babi beku, hati sapi potong dadu kering beku, kulit salmon, hati ayam, ikan kecil utuh, formula ujung bebek, formula ayam giling, dan formula patty babi kering beku. Setiap produk diinokulasi di laboratorium dengan campuran beberapa serovar bermuatan tinggi. Koktail Salmonella berisi empat serovar Salmonella enterica, yakni Dublin, Enteritidis, Newport, dan Typhimurium, sementara koktail Listeria terdiri atas tiga galur L. monocytogenes. Sampel diberi sekitar satu miliar unit pembentuk koloni per 25 gram lalu disimpan 24 jam pada kondisi penyimpanan lazim agar bakteri meresap ke dalam matriks daging, meniru kontaminasi alami sedekat mungkin.

Sampel yang telah diolah dilewatkan akselerator linear S-band 10 MeV berkekuatan 15 kW di Texas A&M, yang dikonfigurasi dengan dua berkas sehingga kemasan disinari dari atas dan bawah sekaligus. Pengaturan itu memaksimalkan keseragaman dosis, yang diverifikasi lewat pemetaan dengan rasio mendekati 1,0. Dosis serap diukur memakai dosimeter alanin terkalibrasi yang dapat dilacak ke standar Institut Standar dan Teknologi Nasional. Sampel menerima dosis tambahan 0; 2,5; 4; 7; 12,5; dan 25 kilogray (kGy), sehingga peneliti dapat menyusun kurva kelangsungan hidup log-linear dan menghitung nilai D10 untuk tiap kombinasi produk-patogen.

Nilai D10 berbeda antarmatriks

Nilai D10, yakni dosis yang dibutuhkan untuk menurunkan populasi mikroba sebesar 90 persen atau satu log, menjadi ukuran utama kerentanan terhadap radiasi. Untuk koktail Listeria, nilainya berkisar 0,65 ± 0,01 kGy pada formula ayam giling kering beku hingga 1,15 ± 0,04 kGy pada ujung bebek kering beku. Salmonella lebih bergantung pada jenis matriks, dengan nilai D10 antara 0,55 ± 0,02 kGy pada daging babi beku dan 1,93 ± 0,10 kGy pada formula ayam giling kering beku. Analisis varians satu arah menunjukkan nilai D10 Salmonella berbeda nyata antarmatriks, dengan hati sapi kering beku, ayam giling, dan daging babi lebih tahan, sedangkan nilai Listeria relatif seragam. Dalam satu produk yang sama, kedua patogen tidak berbeda nyata satu terhadap yang lain.

Kadar air berperan penting bagi Salmonella. Bakteri itu sekitar dua kali lebih sensitif pada daging babi beku dibandingkan daging babi kering beku yang bernilai 1,13 ± 0,05 kGy, meski pola tersebut tidak berlaku bagi Listeria dan selisihnya tidak signifikan secara statistik. Berdasarkan nilai D10 itu, tim memperkirakan dosis minimum untuk penurunan patogen lima log yang tervalidasi, acuan yang relevan dengan kebijakan nol toleransi Badan Pengawas Obat dan Makanan Amerika Serikat terhadap Salmonella di makanan hewan. Perkiraannya 3,25 hingga 5,75 kGy untuk Listeria dan 2,75 hingga 9,65 kGy untuk Salmonella, bergantung pada matriksnya. Dosis 5 sampai 9,5 kGy efektif menurunkan lebih dari lima log, sehingga dosis komersial 9,5 hingga 12,7 kGy yang diterapkan pada fase nutrisi cukup untuk inaktivasi mikroba secara substansial.

Gizi bertahan, vitamin paling rentan

Fase nutrisi sengaja dipisahkan dari uji mikrobiologis. Tujuh dari delapan produk dikumpulkan tanpa inokulasi, dibagi menjadi kelompok kontrol tanpa perlakuan dan kelompok berperlakuan eBeam yang masing-masing terdiri atas tiga sampel, lalu diproses di fasilitas komersial Next Beam di North Sioux City, South Dakota, pada dosis 9,5 hingga 12,7 kGy. Kulit salmon kering beku dikecualikan karena kandungan lemaknya yang tinggi menyulitkan penyiapan sampel. Semua sampel dikirim ke laboratorium pihak ketiga terakreditasi, Laboratorium Midwest di Omaha, Nebraska, untuk panel analisis sesuai kebutuhan AAFCO: komposisi proksimat, asam amino, asam lemak, mineral, dan vitamin, dengan metode standar AOAC Internasional. Perbandingan memakai sejumlah uji-t tidak berpasangan dengan koreksi tingkat penemuan palsu untuk menekan kesalahan Tipe I pada banyak perbandingan simultan.

Kadar air, protein kasar, lemak kasar, serat kasar, dan abu tidak menunjukkan perbedaan signifikan secara statistik antara kelompok kontrol dan perlakuan pada ketujuh format produk (q > 0,05). Protein kasar berkisar 48,30 ± 0,66 persen pada daging babi beku berperlakuan hingga 76,10 ± 0,68 persen pada hati ayam kering beku kontrol, sedangkan lemak bergerak dari sekitar 10 persen pada hati sapi kering beku sampai lebih dari 46 persen pada daging babi beku berperlakuan, cerminan perbedaan formulasi dan bukan efek perlakuan. Taurin dan lisin sebagai penanda gizi utama hewan pendamping juga tidak berubah, dengan taurin antara 0,12 dan 1,06 persen serta lisin antara 3,52 dan 5,99 persen. Asam lemak omega-3 DHA dan EPA pun stabil secara statistik, kendati produk ikan kecil utuh menunjukkan penurunan numerik sekitar 17,4 persen DHA dan 14,3 persen EPA yang tidak mencapai signifikansi setelah koreksi.

Vitamin menjadi kelas gizi paling sensitif. Vitamin A turun signifikan pada dua produk, yakni ujung bebek kering beku sekitar 25,6 persen dan formula patty babi beku sekitar 28,4 persen. Vitamin E turun signifikan pada ikan kecil kering beku sekitar 66,4 persen. Vitamin D3 sebagian besar tetap stabil dengan penurunan tidak signifikan pada ikan kecil sekitar 7,6 persen dan ujung bebek sekitar 12,1 persen, sementara vitamin B larut air, tiamin dan riboflavin, terjaga baik di semua format. Para penulis mencatat makanan hewan mentah komersial biasanya diformulasikan melebihi kebutuhan minimum AAFCO sehingga tersedia cadangan untuk menampung kehilangan moderat akibat pemrosesan, dan degradasi vitamin karena radiasi umumnya bergantung dosis, sehingga kerugian pada dosis efektif minimum sekitar 3,25 hingga 9,65 kGy kemungkinan lebih kecil secara proporsional.

Alternatif bagi metode termal

Para penulis memosisikan pemrosesan eBeam sebagai pelengkap sekaligus alternatif bagi intervensi yang sudah ada. Metode termal seperti pemrosesan retort pada suhu 121 hingga 140 derajat Celsius dan ekstrusi pada 80 hingga 200 derajat Celsius memang mensterilkan makanan hewan, tetapi mengubah secara mendasar protein asli, warna, dan nutrisi sensitif panas yang menjadi ciri produk mentah. Pemrosesan bertekanan tinggi, teknologi non-termal yang paling banyak diadopsi industri makanan hewan mentah saat ini, bekerja baik pada format berkelembapan tinggi namun lemah pada sistem berkelembapan rendah dan kering beku karena perpindahan tekanan memerlukan aktivitas air yang memadai. Teknologi eBeam berbasis mesin, yang mempercepat elektron dari listrik komersial hingga mendekati kecepatan cahaya melalui akselerator linear, tidak memerlukan bahan radioaktif, dapat dinyalakan dan dimatikan sesuai kebutuhan, beroperasi pada laju dosis tinggi, serta bisa diterapkan setelah pengemasan sehingga berposisi sebagai langkah dekontaminasi terminal. Radiasi pengion untuk pangan dan pakan hewan diizinkan berdasarkan regulasi Amerika Serikat 21 CFR 579 untuk pengendalian patogen dan perpanjangan umur simpan.

Peneliti juga mengakui sejumlah keterbatasan. Studi ini hanya mengevaluasi bakteri patogen sehingga hasilnya tidak dapat langsung diekstrapolasi ke virus seperti flu burung sangat patogen, meskipun riset sebelumnya dari laboratorium dan kolaborator yang sama menunjukkan dosis eBeam pada rentang tersebut dapat berkontribusi menurunkan beban virus, pertanyaan yang masih memerlukan validasi eksperimental langsung. Dampak gizi dinilai hanya pada kisaran dosis komersial, bukan pada dosis efektif minimum. Stabilitas gizi jangka panjang, umur simpan, penanda oksidasi lipid seperti nilai TBARS dan peroksida, pengukuran warna instrumental, serta evaluasi sensorik atau palatabilitas berada di luar cakupan kajian awal ini. Studi lanjutan direncanakan untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan tersebut.