(ID 340335451 © Oleksiy Makhalov | Dreamstime.com)
BIRMINGHAM, Inggris — Di dapur di seluruh dunia, minyak goreng mendesis dan memercik, melepaskan partikel tak kasat mata ke udara. Meskipun banyak dari kita mengandalkan kipas ekstraktor untuk menghilangkan asap masakan ini, penelitian baru menunjukkan bahwa partikel-partikel di udara ini tidak hilang begitu saja begitu saja. Sebaliknya, para ilmuwan mengatakan mereka menata ulang diri mereka menjadi struktur arsitektur kompleks yang dapat mempengaruhi kualitas udara dan iklim.
Studi baru yang diterbitkan di Kimia dan Fisika Atmosfer mengungkap bagaimana lemak memasak di udara mengatur ulang dirinya pada tingkat molekuler, sehingga berpotensi melindungi emisi perkotaan yang berbahaya dan memengaruhi pembentukan awan.
Para ilmuwan dari berbagai universitas di Inggris, yang dipimpin oleh para peneliti di Universitas Birmingham, menyelidiki bagaimana asam lemak – terutama asam oleat, komponen umum dalam minyak goreng dan semprotan laut – berperilaku ketika dilepaskan ke atmosfer. Temuan mereka menunjukkan bahwa senyawa-senyawa ini tidak hanya melayang sebagai molekul individual namun membentuk struktur kompleks yang dapat memerangkap air dan menahan penguraian kimia.
Bayangkan balok-balok penyusun yang dapat menyusun dirinya sendiri dalam pola yang berbeda-beda. Molekul asam lemak ini dapat menumpuk seperti pelat, membentuk tabung silinder, atau mengelompok menjadi bentuk bola tergantung kondisi lingkungan. Tim peneliti menemukan bahwa menambahkan gula (khususnya fruktosa) ke dalam zat lemak menyebabkan mereka mengadopsi susunan arsitektur yang berbeda pada skala molekuler.
Bekerja di garis pancaran I22 Diamond Light Source, bersama para ahli dari Central Laser Facility di Rutherford Appleton Laboratory, para peneliti mengamati susunan molekul ini secara real-time. Dengan menggunakan teknik sinar-X yang canggih, mereka melacak bagaimana struktur berubah dalam berbagai tingkat kelembapan dan paparan ozon, oksidan atmosfer yang umum.
Pendekatan ini mengungkapkan sesuatu yang mengejutkan: partikel-partikel ini dapat menyerap lebih banyak air dibandingkan model sederhana yang diperkirakan sebelumnya. Para ilmuwan mengatakan bahwa ketika tetesan-tetesan ini menyerap lebih banyak air, mereka menjadi lebih berat, dan akhirnya jatuh sebagai hujan dan hilang dari atmosfer. Namun, penelitian ini mengungkapkan dinamika kompleks di mana partikel dapat berubah menjadi struktur tiga dimensi yang berbeda bahkan ketika mereka terurai, masing-masing dengan kemampuan berbeda dalam menyerap air dan bereaksi dengan bahan kimia lainnya.
Mungkin yang paling menarik, susunan molekul tertentu membuat asam lemak lebih tahan terhadap penguraian kimiawi oleh ozon, yang biasanya menghancurkan senyawa-senyawa ini di atmosfer. Temuan ini membantu menjelaskan misteri lama: mengapa asam lemak yang terkait dengan memasak bertahan lebih lama di lingkungan perkotaan daripada yang diperkirakan oleh penelitian laboratorium.
Implikasinya lebih dari sekedar memahami kimia atmosfer. Bagi perencana kota dan pejabat kesehatan masyarakat, penelitian ini menyoroti pentingnya ventilasi yang baik di lingkungan perkotaan. “Untuk mengurangi paparan polutan dari proses memasak, masyarakat harus mempertimbangkan untuk lebih banyak menggunakan kipas ekstraktor dan memastikan dapur memiliki ventilasi yang baik agar partikel aerosol dapat keluar dengan cepat,” kata pemimpin peneliti Christian Pfrang dalam sebuah pernyataan.
Penelitian ini juga menekankan sifat dinamis partikel atmosfer tersebut.
“Hasil kami menunjukkan bahwa aerosol ada dalam keadaan yang sangat dinamis, dengan struktur kompleks yang terbentuk dan juga hancur. Masing-masing keadaan ini memungkinkan molekul-molekul pencemar bertahan di atmosfer lebih lama,” jelas Pfrang.
Dari penggorengan hingga partikel atmosfer, perjalanan memasak lemak menunjukkan bagaimana terkadang zat paling biasa menyimpan rahasia paling canggih. Setiap panci tidak hanya memancarkan aroma makan malam, namun juga ikut serta dalam perjalanan atmosfer yang dapat memengaruhi lingkungan kita dengan cara yang halus dan mendalam.
Ringkasan Makalah
Metodologi
Para peneliti membuat lapisan tipis campuran asam lemak yang mengandung asam oleat, natrium oleat, dan fruktosa dalam jumlah yang bervariasi. Film-film ini dipelajari menggunakan hamburan sinar-X sudut kecil (SAXS) dan mikroskop Raman, yang memungkinkan pengamatan struktur molekul dan komposisi kimia secara simultan. Sampel dipaparkan pada tingkat kelembapan dan konsentrasi ozon yang terkendali, sementara pengukuran melacak perubahan struktural dan reaksi kimia secara real-time.
Hasil
Konsentrasi fruktosa yang berbeda menghasilkan susunan molekul yang berbeda, mulai dari kelompok bola sederhana hingga pola geometris yang lebih kompleks. Struktur ini menunjukkan kemampuan yang berbeda-beda dalam menyerap air dan menahan degradasi ozon. Susunan yang paling tidak teratur terbukti paling reaktif terhadap ozon, sedangkan struktur yang lebih teratur menunjukkan ketahanan yang lebih besar terhadap penguraian kimia.
Keterbatasan
Studi ini berfokus pada campuran yang disederhanakan daripada kombinasi kompleks yang ditemukan pada partikel atmosfer nyata. Selain itu, percobaan dilakukan pada film yang relatif tebal dibandingkan dengan ukuran partikel atmosfer pada umumnya. Meskipun para peneliti berpendapat bahwa susunan molekul dasar harus tetap serupa pada skala yang lebih kecil, hal ini merupakan peringatan penting terhadap temuan mereka.
Diskusi dan Kesimpulan
Penelitian ini membantu menjelaskan mengapa asam lemak dari proses memasak bertahan lebih lama di lingkungan perkotaan dibandingkan dengan penelitian laboratorium. Kemampuan senyawa-senyawa ini untuk mengatur dirinya sendiri menjadi struktur pelindung memungkinkan pengangkutan polutan perkotaan dalam jangka panjang. Meskipun sifat menyerap air mungkin mempengaruhi pembentukan awan, para peneliti menekankan bahwa komponen atmosfer lainnya mungkin memainkan peran yang lebih signifikan dalam proses ini.
Pendanaan dan Pengungkapan
Penelitian ini didukung oleh Natural Environment Research Council (NERC) dan dilakukan dengan menggunakan fasilitas di Diamond Light Source, sebuah fasilitas sains nasional Inggris. Para penulis menyatakan tidak ada kepentingan yang bersaing.
