Oksidasi dapat menyebabkan hilangnya nutrien, terbentuknya flavor yang tidak disukai, perubahan warna, dan terbentuknya senyawa toksis yang membuat produk makanan tidak diterima oleh konsumen. Oksidasi yang terjadi pada produk pangan disebabkan oleh oksigen triplet (3O2) yang bersifat diradikal atau oksigen singlet (1O2) yang bersifat nonradikal. Oksigen singlet dapat terbentuk melalui reaksi kimia, enzimatis dan fotokimia (Choe and Min, 2005).
Oksigen singlet dalam makanan paling banyak terbentuk melalui mekanisme fotooksidasi. Reaksi ini dapat terjadi bila tersedia oksigen triplet, cahaya dan sensitiser. Oksigen singlet tidak dapat terbentuk bila salah satu dari ketiga komponen tersebut tidak ada. Oksidasi oksigen triplet telah banyak dipelajari untuk memperbaiki stabilitas oksidatif makanan, namun demikian oksidasi oksigen triplet tidak dapat menjelaskan tahapan inisiasi pada oksidasi lipid (Frankel et al., 1981). Rawls and Van Santen (1970) melaporkan bahwa oksigen singlet dapat bereaksi secara langsung dengan ikatan rangkap komponen makanan tanpa melalui pembentukan radikal bebas.
Kerusakan produk makanan akibat oksidasi oksigen singlet sangat signifikan, hal ini disebabkan laju oksidasi oksigen singlet jauh lebih besar dibandingkan oksidasi oksigen triplet.Oksidasi senyawa bioaktif dapat disebabkan oleh reaksi oksigen singlet maupun triplet. Oksigen singlet merupakan reactive oxygen species (ROS) yang menginisiasi oksidasi lipid. Reaksi oksigen singlet dengan asam linoleat mendekati 1450 kali lebih cepat dibandingkan oksigen triplet atau oksigen diatmosfir (Rawls and Van Santen, 1970).
Mekanisme kimia terbentuknya oksigen singlet dengan adanya sensitiser, cahaya dan oksigen triplet. Fotosensitiser menyerap ultraviolet atau energi radiasi sinar tampak secara cepat dan menjadi tidak stabil, tereksitasi, dan menjadi melekul tingkat singlet (1sen*). Fotosensitiser singlet tereksitasi kehilangan energinya oleh konversi internalnya, emisi cahaya, atau persilangan antar-sistem (Min and Boff, 2002).
Konversi internal melibatkan tranformasi dari tingkatan energi tinggi ke rendah dengan melepas energi berupa panas. Emisi fluoresensi merubah sensitiser singlet tereksitasi menjadi sensitiser tingkat dasar. Sensitiser tereksitasi juga dapat mengalami persilangan antar sistem dari molekul singlet tereksitasi (3Sen*). Emisi fosforesensi merubah sensitiser triplet tereksitasi menjadi sensitiser singlet tingkat dasar. Umur dari 3Sen* lebih besar daripada 1Sen*. Komponen 3Sen* akan bereaksi dengan 3O2 untuk membentuk 1O2 dan 1Sen melalui mekanisme interaksi triplet-triplet. Sensitiser akan kembali ke tingkat dasar (1Sen) dan dapat memulai kembali siklus untuk menghasilkan oksigen singlet.
Mekanisme quenching fotosensitiser oksidasi oksigen singlet ditentukan dengan mengukur laju konstanta quenching total, quenching fisik dan quenching kimia. Quencher mempunyai beberapa mekanisme untuk menghambat pembentukan produk oksidasi yang disebabkan oleh aktivitas oksigen singlet. Selanjutnya oksigen singlet bereaksi dengan substrat (A), sehingga terbentuk produk oksidasi (AO2). Pada setiap tahap dari reaksi ini, paling tidak terdapat satu jalur alternatif yang dapat digunakan untuk meminimalkan oksidasi substrat (A). Tahap pertama mewakili kembalinya sensitiser singlet tereksitasi (1Sen*) ke kondisi dasarnya (1Sen) tanpa mengalami silang antar sistem untuk membentuk sensitiser triplet tereksitasi (3Sen*) Tahap kedua mewakili reaksi dengan sebuah senyawa quencher (Q) dengan laju kQ, mengembalikan 3Sen* pada keadaan dasarnya (1Sen) sebelum bereaksi dengan oksigen triplet. Sensitiser triplet tereksitasi (3Sen*) dapat bereaksi dengan oksigen triplet (3O2) untuk membentuk oksigen singlet (1O2).
Tabel 1. Perbandingan oksigen singlet dan oksigen triplet
Faktor
Oksigen triplet
Oksigen singlet
Tingkatan energi
0
22,4 kcal/mol
Sifat alami
diradikal
Elektrofilik tinggi
