Backup Dokumentasi Teknologi Pangan untuk SMK Kelas 10 (Bag 2)

6..2.. Fungsii dan Peranan Kemasan Fungsi paling mendasar dari kemasan adalah untuk mewadahi dan melindungi produk dari kerusakan-kerusakan, sehingga lebih mudah disimpan, diangkut dan dipasarkan. Secara umum fungsi pengemasan pada bahan pangan adalah : a. Mewadahi produk selama distribusi dari produsen hingga kekonsumen, agar produk tidak tercecer, terutama untuk cairan, pasta atau butiran b. Melindungi dan mengawetkan produk, seperti melindungi dari sinar ultraviolet, panas, kelembaban udara, oksigen, benturan, kontaminasi dari kotoran dan mikroba yang dapat merusak dan menurunkan mutu produk. c. Sebagai identitas produk, dalam hal ini kemasan dapat digunakan sebagai alat komunikasi dan informasi kepada konsumen melalui label yang terdapat pada kemasan. d. Meningkatkan efisiensi, misalnya: memudahkan penghitungan (satu kemasan berisi 10, 1 lusin, 1 gross dan seterusnya), memudahkan pengiriman dan penyimpanan. Hal ini penting dalam dunia perdagangan. e. Melindungi pengaruh buruk dari produk di dalamnya, misalnya jika produk yang dikemas berupa produk yang berbau tajam, atau produk berbahaya seperti air keras, gas beracun dan produk yang dapat menularkan warna, maka dengan mengemas produk dapat melindungi produkproduk lain di sekitarnya. f. Memperluas pemakaian dan pemasaran produk, misalnya penjualan kecap dan sirup yang semula dikemas dalam botol gelas, namun sekarang berkembang dengan menggunakan kemasan botol plastik. g. Menambah daya tarik calon pembeli h. Sebagai sarana informasi dan iklan i. Memberi kenyamanan bagi konsumen. Fungsi f, g dan h merupakan fungsi tambahan dari kemasan, akan tetapi dengan semakin meningkatnya persaingan dalam industri pangan, fungsi tambahan ini justru lebih ditonjolkan, sehingga penampilan kemasan harus betul-betul menarik bagi calon pembeli. Beberapa cara untuk meningkatkan penampilan kemasan: Kemasan dibuat dengan beberapa warna dan mengkilat sehingga menarik dan berkesan mewah Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 233 Kemasan dibuat sedemikian rupa sehingga memberi kesan produk yang dikemas bermutu dan mahal Desain kemasan dibuat sedemikian rupa sehingga memudahkan bagi konsumen Desain teknik wadahnya selalu mengikuti teknik mutahir sehingga produk yang dikemas terkesan mengikuti perkembangan terakhir. Di samping fungsi-fungsi di atas, kemasan juga mempunyai peranan penting dalam industri pangan, yaitu : sebagai identitas produk media promosi media penyuluhan, seperti memberikan informasi tentang petunjuk cara penggunaan dan manfaat produk yang ada di dalamnya bagi pemerintah kemasan dapat digunakan sebagai usaha perlindungan konsumen bagi konsumen kemasan dapat digunakan sebagai sumber informasi tentang isi/produk, sebagai dasar dalam mengambil keputusan untuk membeli produk tersebut atau tidak. Kemasan juga mempunyai beberapa kelemahan, seperti: Pengemasan bisa disalahgunakan oleh produsen karena digunakan untuk menutupi kekurangan mutu atau kerusakan produk, mempropagandakan produk secara tidak proporsional atau menyesatkan sehingga menjurus kepada penipuan atau pemalsuan. Sehingga sering disalahgunakan oleh produsen Pengemasan bahan pangan akan meningkatkan biaya produksi 6..3.. Kllasiifiikasii Pengemasan Menurut Syarief et al (1989), kamasan dapat digolongkan berdasarkan: frekuensi pemakaian, struktur sistem kemasan, sifat kekakuan bahan kemasan, sifat perlindungan terhadap lingkungan dan tingkat kesiapan pakai. Berdasarkan frekuensi pemakaian, maka kemasan digolongkan menjadi tiga, yaitu: kemasan sekali pakai (disposable), merupakan kemasan yang langsung dibuang setelah digunakan. Contoh: daun pisang, daun waru, untuk membungkus tempe, daun jati untuk membungkus daging segar, kantong plastik untuk es. kemasan yang dapat digunakan beberapa kali (multi trip), seperti botol kecap, botol bir, botol teh dalam kemasan, peti telur, peti kemas dll. kemasan yang tidak dibuang atau digunakan kembali oleh konsumen (semi disposal). Wadah atau kemasan produk biasanya tidak dikembalikan ke produsen melainkan digunakan untuk wadah sesuatu oleh konsumen atau dibuang begitu saja. Contoh: kaleng susu bubuk dan beberapa jenis botol yang menarik bagi konsumen. Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 234 Berdasarkan struktur sistem kemas, maka bahan kemasan dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu: kemasan primer, merupakan bahan kemasan yang digunakan untuk mengemas langsung produk makanan, seperti bungkus tempe, botol atau kaleng minuman, kantong keripik dll. kemasan sekunder, merupakan kemasan yang berfungsi melindungi produk yang sudah dikemas menggunakan kemasan primer. Kemasan ini akan membantu memudahkan kegiatan pengangkutan dan penyimpanan. Contoh: kardus untuk mengemas minunan dalam kaleng/botol/kardus, kaleng untuk mengemas permen dll. kemasan tersier, merupakan kemasan yang digunakan untuk mengemas produk setelah dikemas dalam kemasan primer dan sekunder. Kemasan ini memudahkan kegiatan pengangkutan, terutama untuk jarak jauh. Contoh: peti kemas. Berdasarkan kekakuan bahan kemas, maka bahan kemasan dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu: kemasan fleksibel, bahan jenis ini mudah dilenturkan atau dibentuk sesuai keinginan, contoh plastik, kertas, aluminium foil. kemasan kaku, kemasan ini tidak dapat ditekuk-tekuk atau tidak dapat dilenturkan, contoh bahan kemasan dari bahan gelas, kayu dan logam. kemasan semi kaku atau semi fleksibel, contoh botol plastik. Berdasarkan sifat perlindungan terhadap kemasan, maka bahan kemasan dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu: kemasan hermetis (kemasan tahan uap dan gas), merupakan wadah yang secara sempurna tidak dapat dilewati oleh udara maupun uap air. Selama kemasan ini masih dalam keaadaan hermetis, maka kemasan tidak dapat ditembus oleh bakteri, kapang dan debu. Akan tetapi bila pada proses penutupan tidak sempurna atau salah akan mengakibatkan wadah tidak lagi hermetis. Dengan kata lain bakteri, kapang atau debu dapat masuk dalam kemasan, akibatnya produk pangan yang dikemas menjadi cepat rusak. Memberikan kemasan hermetis yang tidak berenamel dapat memberikan bau (odor) terhadap produk yang dikemas. Contoh kemasan hermetis: kaleng dan botol gelas. Kemasan tahan cahaya, wadah ini tidak transparan atau tidak tembus cahaya. Kemasan ini sangat cocok untuk mengemas produk yang banyak mengandung lemak dan vitamin tinggi dan makanan hasil fermentasi. Produk pangan yang mengandung lemak dan vitamin tinggi bila terkena cahaya langsung akan cepat mengalami oksidasi sehingga produk akan cepat mengalami Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 235 penurunan mutu. Disamping itu cahaya dapat mengaktifkan reaksi kimia dan reaksi enzimatis. Contoh: kemasan dari kertas, kardus, botol yang tidak tembus cahaya, plastik tidak tembus cahaya atau aluminium foil. Kemasan tahan suhu tinggi. Jenis kemasan ini banyak digunakan untuk mengemas produk yang memerlukan proses pemanasan, pasteurisasi atau sterilisasi. Berdasarkan tingkat kesiapan pakai, maka bahan kemasan dibedakan menjadi dua, yaitu wadah siap pakai dan wadah siap dirakit. 6..4.. Jeniis-jjeniis bahan pengemas Bila diperhatikan di pasaran maka untuk jenis produk yang berbeda umumnya jenis bahan pengemas yang digunakan berbeda pula, meskipun ada pula jenis produk yang sama maka jenis bahan pengemas yang digunakan bisa lebih dari satu jenis. Sebagai contoh: produk susu bubuk, ada yang dikemas langsung dalam aluminium foil, ada juga setelah dikemas dalam aluminium foil kemudian dikemas lagi dalam kardus, tetapi ada pula susu bubuk yang dikemas dalam kaleng. Contoh lain: produk keripik atau chips, produk ini ada yang dikemas dalam kantong plastik, ada pula yang dikemas dalam aluminium foil, ada juga setelah dikemas dalam aluminium foil kemudian dikemas lagi dalam kardus, tetapi ada pula yang dikemas dalam kaleng yang terbuat dari kertas dengan diberi lapisan plastik tipis. Menurut Griffin et al. (1985), bahan pengemasan dikelompokkan menjadi empat, yaitu: Keramik, yang termasuk dalam kelompok jenis ini adalah bahan-bahan dari gelas, dan keramik Logam, termasuk plat/ lempengan timah (tinplate), aluminium Bahan alami (dari tanaman), seperti: kayu, serat tanaman dan karet Plastik 6.4.1. Keramik Keramik diartikan sebagai bahan yang berasal dari partikel tanah termasuk dari pasir dan lempung. Bahan pengemas dari keramik merupakan bahan pengemas tertua. Umumnya bahan pengemas tersebut dalam bentuk botol, guci, pot atau vas bunga. Untuk fermentasi pada pembuatan kecap dan tauco biasanya digunakan wadah yang berasal dari tanah lempung. Biasanya guci juga digunakan untuk wadah minuman beralkohol. 6.4.2. Gelas/kaca Bahan gelas terbuat dari 10% tanah lempung, 15% soda abu dan pasir silika sekitar 75%, kadangkadang digunakan pula sedikit tambahan aluminium oksida, kalium oksida, magnesium oksida dan dicairkan pada suhu 1540 0C. Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 236 Pembentukan menjadi berbagai bentuk wadah dari gelas ini dilakukan pada saat adonan masih dalam kondisi semi padat, sehingga memudahkan pembentukan sesuai dengan keinginan (Griffin et al, 1985). Adapun bagian-bagian dari botol dapat dilihat pada Gambar 6.1 berikut ini. Gambar 6.1. Bagian-bagian botol Wadah atau bahan pengemas dari bahan gelas umumnya digunakan untuk mengemas bahan cair seperti parfum, bahan kosmetik (pelembab dan pembersih wajah), pickle (asinan), jam (selai), jelly dan lain-lain. Saat ini juga banyak digunakan untuk mengemas produk-produk padat untuk hiasan ruangan, contoh beberapa macam biji-bijian dikemas dalam satu botol gelas yang sama, biasanya produk ini untuk hiasan atau ornament penataan meja makan. Gambar berikut ini merupakan beberapa contoh produk dengan menggunakan kemasan botol dari bahan gelas. Pengemasan bahan/produk dengan menggunakan bahan gelas, memiliki beberapa keuntungan, yaitu: bersifat inert terhadap bahan kimia, jernih/transparan, tahan terhadap tekanan dari dalam, tahan panas dan relatif murah harganya. Gelas bersifat inert terhadap bahan kimia Gelas bersifat inert (lambat bereaksi) terhadap bahan kimia dan hampir tidak bereaksi dengan bahan/produk yang dikemas. Sifat inert dari bahan gelas memang relatif, namun hampir setiap bahan gelas tidak bereaksi dan tidak menimbulkan efek dengan bahan kimia. Kecuali asam hidroflorik berbentuk cair dapat bereaksi dengan cepat pada suhu kamar (Paine dan Paine, 1992). Disamping itu kemasan gelas dapat digunakan untuk mengemas bahan/produk berbentuk cair, padat dan gas karena mampu mencegah penguapan, kontaminasi bau atau flavor dari luar. Pada suhu kamar, air dan larutan dapat bereaksi dengan gelas tetapi kecepatan reaksinya sangat rendah. Reaksi terjadi akibat adanya ion hydrogen dari air digantikan oleh natrium dari bahan gelas dalam jumlah yang sama. Akibatnya membentuk sodium hidroksida sehingga air atau cairan sedikit bersifat basa. Pada kondisi normal, pembentukan reaksi basa yang sangat kecil tersebut diabaikan, reaksi makin cepat dengan adanya kenaikan suhu, dan proses sterilisasi berulang Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 237 dengan suhu tinggi menyebabkan pembentukan ion sodium semakin tinggi. Oleh karena itu, untuk produk-produk yang sensitif terhadap basa, seperti obat-obatan atau cairan transfus maka digunakan kemasan gelas yang yang diberi perlakuan sulphating dengan cara memasukkan sulfur dioksida ke dalam bahan gelas pada suhu 5000C. Dengan demikian gas yang bersifat asam akan cepat bereaksi dengan sodium pada permukaan bahan gelas membentuk sodium sulfat. Sodium sulfat akan mudah tercuci oleh air. Selain bersifat inert terhadap bahan kimia, gelas juga merupakan barrier (dapat melindungi) penguapan air dan gas. Namun kehilangan uap air dan gas masih dapat terjadi pada saat terjadi proses penutupan botol gelas. Gelas memiliki sifat jernih Bahan kemasan dari gelas memiliki keunggulan karena bahan gelas bersifat jernih. Dengan demikian pada saat pemasaran produk (terutaman makanan dan minuman), maka konsumen dapat melihat langsung isi/produk dalam botol/wadah gelas. Untuk produkproduk yang tidak tahan terhadap cahaya, maka digunakan botol gelas berwarna, umumnya menggunakan warna coklat. Gelas bersifat kaku/kokoh (rigid) Sifat kemasan gelas yang kaku/kokoh (rigid) hampir bisa digunakan untuk mengemas berbagai jenis produk. Hal ini dikarenakan bahan kemasan gelas lebih mudah dalam penanganannya selama proses pengisian, tahan terhadap tekanan dari luar. Kemasan gelas juga sangat baik untuk mengemas produk dengan kondisi vacuum. Sifat kemasan gelas yang kaku/kokoh (rigid) kurang baik untuk mengemas produk powder, seperti bedak dan produk cair untuk bahan saniter, seperti sabun tangan cair, pengharum pakaian cair, lantai cair dan bahan-bahan yang sejenis. Hal ini dikarenakan kemasan gelas tidak dapat berfungsi sebagai dispenser bagi produk-produk tersebut. Tahan terhadap tekanan dari dalam Bahan kemasan gelas memiliki sifat tahan terhadap tekanan dari dalam. Oleh karena itu kemasan gelas sangat sesuai untuk mengemas minuman berkarbonat, seperti soft drink, bir dan bahanbahan yang mengandung aerosol. Tahan terhadap panas Ketahanan bahan kemasan terhadap panas merupakan sifat yang penting selama proses pengemasan. Bahan gelas dapat tahan pada suhu 5000C. Ketahanan gelas terhadap panas ini akan menguntungkan selama proses: Pengisian dalam kondisi panas (hot filling). Pengisian dalam kondisi panas diperlukan untuk mengemas produk-produk yang berbentuk Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 238 pasta pada suhu kamar, seperti selai kacang (peanut butter), atau untuk menghasilkan hasil kemasan steril. Contoh: pengemasan jam (selai) dilakukan dalam kondisi panas untuk mencegah pertumbuhan kapang. Pemasakan atau sterilisasi produk dalam kemasan. Bir biasanya dilakukan pasteurisasi dalam kemasan, dengan demikian untuk mengemas produk ini digunakan bahan kemasan gelas karena tahan terhadap panas. Sterilisasi kemasan kosong baik menggunakan uap panas maupun udara panas. Meskipun bahan kemasan gelas dapat tahan terhadap suhu tinggi, namun perbedaan suhu yang mencolok di dalam dan di luar kemasan dapat menyebabkan kemasan gelas retak atau pecah. Ketahanan terhadap perbedaan suhu tersebut dipengaruhi oleh bentuk dan ketebalan kemasan gelas. Adapun kisaran perbedaan suhu antara di luar dan di dalam kemasan tanpa mengalami retak atau pecah dapat dilihat pada Tabel 6.1. Tabel 6.1. Perbedaan suhu di luar botol dan di botol untuk menghindari botol retak atau pecah Jenis botol Perbedaan suhu Botol kecil untuk obat-obatan (vial) 60 – 80 0C Botol ukuran sedang, ringan, seperti botol jam, pickle 50 – 70 0C Botol ukuran sedang, dinding kemasan tebal, seperti botol wine/anggur dan bir 45 – 60 0C Botol ukuran sedang, seperti botol untuk susu, bir 30 – 40 0C Sumber: Paine dan Paine (1993) Harga kemasan gelas murah Harga kemasan gelas relatif murah, karena botol habis pakai masih bisa digunakan untuk mengemas ulang produk yang sama atau dapat digunakan untuk mengemas produk lain. Akan tetapi pengemasan dengan bahan gelas juga memiliki kelemahan karena bahan gelas bersifat transparan maka produk dalam kemasan harus disimpan pada tempat yang tidak terkena cahaya matahari langsung (untuk menghindari oksidasi), kemasan gelas relatif berat dan mudah pecah sehingga diperlukan kemasan sekunder untuk melindunginya, bahan gelas merupakan konduktor yang buruk sehingga tidak dapat didinginkan dengan cepat. Bahan kemasan gelas yang mengalami Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 239 retak atau pecah dapat membahayakan pekerja maupun konsumen. Misalnya saja kemasan gelas selama proses pengolahan mengalami pecah, kemudian ada serpihan/potongan kaca kemasan gelas masuk dalam produk, karena sulit untuk mendeteksi ada tidaknya potongan/serpihan kaca dalam produk, maka produk tersebut akan sangat berbahaya bila tertelan olah konsumen. 6.4.3 Logam Bahan logam yang dimaksud termasuk bahan kemasan yang menggunakan bahan tembaga, perak dan emas atau campuran dari bahan-bahan tersebut. Bahan tersebut dibuat sedemikan rupa sehingga mudah dilakukan pembentukan. Karena emas dan perak relatif mahal maka digunakan pula bahan dari timah, seng, kuningan dan besi tahan karat (stainless steel). Bahan kemasan dari stainless steel banyak digunakan dalam industri pangan karena bahan ini hampir tidak bereaksi dengan bahan pangan. Bahan stainless steel yang beredar di pasaran juga memiliki berbagai kualitas, tergantung dari jenis bahan baku yang digunakan. Pemilihan peralatan atau bahan kemasan dari stainless steel harus hati-hati, karena saat ini banyak peralatan terbuat dari seng atau logam lain kemudian dilapisi dengan stainless steel. Bahan demikian biasanya mudah mengalami korosi atau berkarat terutama pada bagian sambungan atau setelah kontak dengan bahan asam dalam jangka waktu lama. Keuntungan wadah kaleng untuk makanan dan minuman : mempunyai kekuatan mekanik yang tinggi barrier (pelindung/penahan) yang baik terhadap gas, uap air, jasad renik, debu dan kotoran sehingga cocok untuk kemasan hermetis. Toksisitasnya relatif rendah meskipun ada kemungkinan migrasi unsur logam ke bahan yang dikemas. Tahan terhadap perubahanperubahan atau keadaan suhu yang ekstrim Bentuk kemasan dari bahan logam yang digunakan untuk bahan pangan yaitu : bentuk kaleng tinplate, kaleng alumunium, bentuk alumunium foil. Kaleng tinplate banyak digunakan dalam industri makanan dan digunakan sebagai komponen utama untuk tutup botol atau jars. Kaleng alumunium banyak digunakan dalam industri minuman. Alumunium foil banyak digunakan sebagai bagian dari kemasan bentuk kantong bersamasama/ dilaminasi dengan berbagai jenis plastik, dan banyak digunakan oleh industri makanan ringan, susu bubuk dan sebagainya. 6.4.4 Aluminium Bahan pengemas dari aluminium banyak diaplikasikan sebagai bahan kaleng, bahan pengemas yang agak kaku dan bahan pengemas yang fleksibel. Contoh bahan pengemas dari aluminium yang fleksibel adalah aluminium Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 240 foil. Bahan pengemas dari aluminium foil memiliki kelebihan karena bersifat impermeable (tidak dapat ditembus) oleh cahaya, gas, air, bau dan bahan pelarut yang tidak dimiliki oleh bahan pengemas fleksibel lainnya. Aluminium foil banyak digunakan untuk mengemas produk coklat, bahanbahan bakery, produk olahan susu, keripik dan lain-lain. Aluminium merupakan logam yang memiliki beberapa keunggulan yaitu lebih ringan daripada baja, mudah dibentuk, tidak berasa, tidak berbau, tidak beracun, dapat menahan masuknya gas, mempunyai konduktivitas panas yang baik dan dapat didaur ulang. Tetapi penggunaan aluminium sebagai bahan kemasan juga mempunyai kelemahan yaitu kekuatan (rigiditasnya) kurang baik, sukar disolder sehingga sambungannya tidak rapat akibatnya dapat menimbulkan lubang pada kemasan, harganya lebih mahal dan mudah berkarat sehingga harus diberi lapisan tambahan. Reaksi aluminium dengan udara akan menghasilkan aluminium oksida yang merupakan lapisan film yang tahan terhadap korosi dari atmosfir. Penggunaan aluminium sebagai wadah kemasan, menyebabkan bagian sebelah dalam wadah tidak dapat kontak dengan oksigen, hal ini menyebabkan terjadinya pengkaratan di bagian dalam kemasan. Untuk mencegah terjadinya karat, maka di bagian dalam dari wadah aluminium ini harus diberi lapisan enamel. Secara komersial penggunaan aluminium murni tidak menguntungkan, sehingga harus dicampur dengan logam lainnya untuk mengurangi biaya dan memperbaiki daya tahannya terhadap korosi. Logam-logam yang biasanya digunakan sebagai campuran pada pembuatan wadah aluminium adalah tembaga, magnesium, mangan, khromium dan seng (pada media alkali). 6.4.4.1. Aluminium foil Aluminium foil adalah bahan kemasan berupa lembaran logam aluminum yang padat dan tipis dengan ketebalan <0.15 mm. Kemasan ini mempunyai tingkat kekerasan dari 0 yaitu sangat lunak, hingga H-n yang berarti keras. Semakin tinggi bilangan H-, maka aluminium foil tersebut semakin keras. Ketebalan dari aluminium foil menentukan sifat protektifnya. Jika kurang tebal, maka foil tersebut dapat dilalui oleh gas dan uap. Pada ketebalan 0.0375 mm, maka permeabilitasnya terhadap uap air = 0, artinya foil tersebut tidak dapat dilalui oleh uap air. Foil dengan ukuran 0.009 mm biasanya digunakan untuk permen dan susu, sedangkan foil dengan ukuran 0.05 mm digunakan sebagai tutup botol multitrip. Sifat-sifat dari aluminium foil adalah hermetis, fleksibel, tidak tembus cahaya sehingga dapat digunakan untuk mengemas bahan-bahan yang berlemak dan bahan-bahan yang peka terhadap cahaya seperti margarin dan Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 241 yoghurt. Aluminium foil banyak digunakan sebagai bahan pelapis atau laminan. Kombinasi aluminium foil dengan bahan kemasan lain dapat menghasilkan jenis kemasan baru yang disebut dengan retort pouch. Syarat-syarat retort pouch adalah harus mempunyai daya simpan yang tinggi, teknik penutupan mudah, tidak mudah sobek bila tertusuk dan tahan terhadap suhu sterilisasi yang tinggi. Retort pouch mempunyai keunggulan dibanding kaleng, yaitu: Memliki luas permukaan lebih besar dibandingkan kaleng dan kemasannya tipis sehingga memungkinkan terjadinya penetrasi Memiliki sifat perambatan panas yang lebih cepat dan lebih efisien. Dengan demikian waktu sterilisasi akan berkurang, maka mutu produk dapat diperbaiki, karena nilai gizinya lebih tinggi dan sifatsifat sensori seperti rasa, warna dan tekstur dapat dipertahankan. retort pouch lebih disukai konsumen karena praktis dan awet, produk yang telah disterilisasi dalam kemasan retort pouch dapat langsung dikonsumsi tanpa harus dipanaskan. pemanasan cukup mudah, yaitu dengan cara memasukkan kemasan retort pouch ke dalam air mendidih selama 5 menit. dapat dipanaskan dalam microwave oven. 6.4.4.2. Penggunaan Aluminium untuk Kemasan Bahan Pangan Aluminium dapat digunakan untuk mengemas produk buah-buahan dan sayuran, produk daging, ikan dan kerang-kerangan, produk susu dan minuman. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan kemasan aluminium adalah : Untuk produk buah. Aluminium yang digunakan untuk mengemasan produk buahbuah harus dilapisi dengan enamel untuk mencegah terjadinya akumulasi gas hidrogen yang dapat menyebabkan terbentuknya gelembung gas dan karat. Penyimpangan warna pada saus apel yang dikemas dengan aluminium, dapat dicegah dengan menambahkan asam askorbat Produk daging. Pengemasan daging dengan wadah aluminium tidak menyebabkan terjadinya perubahan warna sebagaimana yang terjadi pada logam lain. Produk yang mengandung asam amino dengan sulfur seperti daging dan ikan dapat bereaksi dengan besi dan membentuk noda hitam. Penambahan aluminium yang dipatri pada kaleng tin plate dapat mencegah pembentukan noda karat. Ikan dan kerang-kerangan. Pengemasan ikan sarden dalam minyak atau saus tomat dan saus mustard degan kemasan aluminium yang berlapis enamel, maka pH nya Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 242 tidak boleh >3.0, karena jika lebih besar maka enamel tidak dapat melindungi produk. Pengemasan lobster dengan kaleng aluminium tidak memerlukan kertas perkamen yang biasanya digunakan untuk mencegah perubahan warna pada kaleng tinplate. Produk susu. Kemasan aluminium untuk produk susu memerlukan lapisan pelindung, terutama pada susu kental yang tidak manis. Penggunaan aluminium untuk produkproduk susu seperti margarin dan mentega bertujuan untuk melindungi produk dari cahaya dan O2. Minuman. Pengemasan minuman dengan wadah aluminium harus diberi pelapis, epoksivinil atau epoksi jernih untuk bir dan epoksivinil atau vinil organosol untuk minuman ringan atau minuman berkarbonasi. Pengemasan teh dengan aluminium yang tidak diberi pelapis dapat menyebabkan terjadinya perubahan warna dan flavor. 6.4.5 Kayu Kayu umumnya digunakan sebagai container (peti kemas). Kayu banyak digunakan sebagai peti kemas karena dapat dibuat sesuai dengan ukuran yang diinginkan, meskipun tidak sekuat peti kemas yang terbuat dari logam (untuk ketebalan bahan yang sama). Disamping sebagai peti kemas, kayu juga dibuat untuk wadah atau kemasan telur, tomat, buaahbuahan dan lain-lain. Wadah dari kayu juga masih banyak dijumpai untuk menyimpan bahan-bahan yang akan difermentasi, dan whey (limbah tahu). Saat ini juga berkembang kemasan produkproduk eksklusif menggunakan bahan kayu dengan bentuk yang unik dan menarik. Bahan kayu untuk kemasan ada yang berasal dari papan kayu, triplek atau dari bahan potongan kayu yang dilem sedemikian rupa sehingga menyerupai papan. Kayu merupakan bahan pengemas tertua yang diketahui oleh manusia, dan secara tradisional digunakan untuk mengemas berbagai macam produk pangan padat dan cair yang sudah dikemas seperti buahbuahan dan sayuran, teh, anggur, bir dan minuman keras. Kayu juga digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan pallet, peti atau kotak kayu di negara-negara yang mempunyai sumber kayu alam dalam jumlah banyak. Tetapi saat ini penyediaan kayu untuk pembuatan kemasan juga banyak menimbulkan masalah karena makin langkanya hutan penghasil kayu. Penggunaan kemasan kayu baik berupa peti, tong kayu atau pallet sangat umum di dalam transportasi berbagai komoditas dalam perdagangan internasional. Pengiriman botol gelas di dalam peti kayu dapat melindungi botol dari resiko pecah. Kemasan kayu umumnya digunakan sebagai kemasan tersier untuk melindungi kemasan lain yang ada di dalamnya. Kelebihan kemasan kayu adalah memberikan Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 243 perlindungan mekanis yang baik terhadap bahan yang dikemas, memberikan bentuk tumpukan yang baik. Penggunaan kemasan kayu untuk anggur dan minumanminuman beralkohol dapat meningkatkan mutu produk karena adanya transfer komponen aroma dari kayu ke produk. Penggunaan peti kayu untuk kemasan teh di beberapa negara juga masih lebih murah dibandingkan bahan pengemas lain. Kelemahan dari penggunaan kayu sebagai kemasan adalah pengetahuan tentang struktur kayu, metode perakitan masih lemah. Hingga saat ini perakitan kemasan kayu masih dilakukan dengan cara yang sederhana, dan jarang sekali dilakukan pengamatan terhadap kandungan air kayu, rancang bangun/disain yang efisien, pengikatan/ pelekatan tidak dengan jenis pengikat dan ukuran yang benar, sehingga dihasilkan kemasan kayu dengan kekuatan yang rendah. Akibatnya nilai ekonomis kemasan kayu menjadi rendah. Walaupun mempunyai kelemahan, tetapi kemasan kayu tetap digunakan pada industri-industri alat berat dan mesin. Kemasan kayu juga tetap merupakan alternatif untuk mengemas buahbuahan, sayur-sayuran dan ikan yaitu dengan kemasan kayu beratringan (light-weigh wooden). Peranan kemasan kayu di masa depan masih tetap baik terutama pada aplikasi pallet, dan merupakan salah satu alernatif penting disamping kertas dan plastik. 6.4.5.1. Aplikasi Kemasan Kayu Untuk Bahan Pangan Kemasan kayu yang berbentuk peti, krat atau tong kayu merupakan bentuk kemasan yang umum untuk pengangkutan berbagai komoditas dalam perdagangan inernasional. Penggunaan peti kayu untuk transportasi botol minuman baik untuk melindungi botol agar tidak pecah. Pengemasan buah segar dalam transportasi hingga saat ini juga masih banyak dilakukan. Kemasan kayu biasanya digunakan sebagai kemasan tersier yaitu kemasan yang digunakan untuk mengemas kemasan lain yang ada di dalamnya. Tanda atau label pada kemasan kayu harus berisi informasi tentang: Nama barang yang dikemas Ukuran Isi (jumlah atau volume bahan) Mutu Kayu Jenis Kayu Identitas dan nama perusahaan 6.4.5.2. Pallet Kayu Pallet kayu banyak digunakan untuk transportasi barang dari satu departemen ke departemen lain dalam suatu perusahaan, atau dari produsen ke konsumen. Pallet kayu dapat dibagi menjadi 2 kelompok yaitu : pallet untuk satu kali perjalanan (expendable pallets) dan pallet yang bersifat permanen atau untuk beberapa kali perjalanan. Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 244 Pallet permanen bisa tahan sampai 15 bulan. Bagian bawah dari pallet kayu terdiri atas dasar dan kaki kemasan yang biasanya berbentuk datar dan terbuat dari papan yang tersusun teratur dan memiliki jarak tertentu. Kayu pada pallet mempunyai minimum 2 kaki penyangga yang sesuai dengan panjang kemasan. Dasar alas kemasan berupa papan kering dan kuat berukuran tebal. Kaki alas kemasan bisa dilepas atau diikat bersama kemasannya dengan paku. 6.4.6 Kertas atau Karton Bahan kertas atau karton banyak digunakan sebagai bahan pengemas. Produk bakery (kue, roti dan pastry) biasanya dikemas dalam kertas atau karton. Karton jarang digunakan langsung sebagai bahan pengemas. Biasanya sebelum dikemas dalam karton, produk pangan dikemas dahulu dalam kemasan plastik, kemasan kaleng, kemasan botol atau kemasan dalam tetra pack. Penggunaan karton sebagai kemasan sekunder biasanya ditujukan untuk melindungi produk dari kerusakan mekanis dan fisis. Disamping itu juga bertujuan untuk memudahkan dalam proses pengangkutan atau transportasi dan penyimpanan. Kemasan kertas merupakan kemasan fleksibel yang pertama sebelum ditemukannya plastik dan aluminium foil. Saat ini kemasan kertas masih banyak digunakan dan mampu bersaing dengan kemasan lain seperti plastik dan logam karena harganya yang murah, mudah diperoleh dan penggunaannya yang luas. Selain sebagai kemasan, kertas juga berfungsi sebagai media komunikator dan media cetak. Kelemahan kemasan kertas untuk mengemas bahan pangan adalah sifatnya yang sensitif terhadap air dan mudah dipengaruhi oleh kelembaban udara lingkungan. Sifat-sifat kemasan kertas sangat tergantung pada proses pembuatan dan perlakuan tambahan pada proses pembuatannya. Kemasan kertas dapat berupa kemasan fleksibel atau kemasan kaku. Beberapa jenis kertas yang dapat digunakan sebagai kemasan fleksibel adalah kertas kraft, kertas tahan lemak (grease proof). Glassin dan kertas lilin (waxed paper) atau kertas yang dibuat dari modifikasi kertaskertas ini. Wadah-wadah kertas yang kaku terdapat dalam bentuk karton, kotak, kaleng fiber, drum, cawan-cawan yang tahan air, kemasan tetrahedral dan lain-lain, yang dapat dibuat dari paper board (kertas berbentuk papan), kertas laminasi, corrugated board dan berbagai jenis board/papan dari kertas khusus. Wadah kertas biasanya dibungkus lagi dengan bahan-bahan kemasan lain seperti plastik dan foil logam yang lebih bersifat protektif. 6.4.6.1. Jenis-jenis Kertas Ada dua jenis kertas utama yang digunakan, yaitu kertas kasar dan Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 245 kertas lunak. Kertas yang digunakan sebagai kemasan adalah jenis kertas kasar, sedangkan kertas halus digunakan untuk buku dan kertas sampul. Kertas kemasan yang paling kuat adalah kertas kraft dengan warna alami, yang dibuat dari kayu lunak dengan proses sulfatasi. Ada beberapa jenis kertas, antara lain: Kertas glasin dan kertas tahan minyak (grease proof). Kertas ini dibuat dengan cara memperpanjang waktu pengadukan pulp sebelum dimasukkan ke mesin pembuat kertas. Penambahan bahanbahan lain seperti plastisizer bertujuan untuk menambah kelembutan dan kelenturan kertas, sehingga dapat digunakan untuk mengemas bahan-bahan yang lengket. Penambahan antioksidan bertujuan untuk memperlambat ketengikan dan menghambat pertumbuhan jamur atau khamir. Kedua jenis kertas ini mempunyai permukaan seperti gelas dan transparan, mempunyai daya tahan yang tinggi terhadap lemak, oli dan minyak, tidak tahan terhadap air walaupun permukaan dilapisi dengan bahan tahan air seperti lak dan lilin. Kertas glasin digunakan sebagai bahan dasar laminasi. Kertas Perkamen, digunakan untuk mengemas bahan pangan seperti mentega, margarine, biskuit yang berkadar lemak tinggi, keju, ikan (basah, kering atau digoreng), daging (segar, kering, diasap atau dimasak), hasil ternak lain, teh dan kopi. Sifat-sifat kertas perkamen adalah: tahan terhadap lemak, mempunyai kekuatan basah (wet strength) yang baik walaupun dalam air mendidih, permukaannya tidak berserat, tidak berbau, tidak berasa, transparan sehingga sering disebut kertas glasin, tidak mempunyai daya hambat yang baik terhadap gas, kecuali jika dilapisi dengan bahan tertentu. Kertas lilin merupakan kertas yang dilapisi oleh lilin parafin. Kertas ini dapat menghambat air, tahan terhadap minyak/oli dan daya rekat panasnya baik. Kertas lilin digunakan untuk mengemas bahan pangan, sabun, tembakau dan lain-lain. Daluang (Container board). Kertas daluang banyak digunakan dalam pembuatan karton beralur. Ada dua jenis kertas daluang, yaitu: line board disebut juga kertas kraft yang berasal dari kayu cemara (kayu lunak) dan corrugated medium yang berasal dari kayu keras dengan proses sulfatasi. Chipboard dibuat dari kertas koran bekas dan sisa-sisa kertas. Jika kertas ini dijadikan kertas maka disebut bogus yaitu jenis kertas yang digunakan sebagai pelindung atau bantalan pada barang pecah belah. Kertas chipboard dapat juga digunakan sebagai pembungkus dengan daya rentang yang rendah. Jika akan dijadikan karton lipat, maka harus diberi bahanbahan tambahan tertentu. Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 246 Kertas plastik dibuat karena keterbatasan sumber selulosa. Kertas ini disebut juga kertas sintetis yang terbuat dari lembaran stirena, mempunyai sifat-sifat sebagai berikut: daya sobek dan ketahanan lipat yang baik, daya kaku lebih kecil daripada kertas selulosa, sehingga menimbulkan masalah dalam pencetakan label, tidak mengalami perubahan bila terjadi perubahan kelembaban (RH), tahan terhadap lemak, air dan tidak dapat ditumbuhi kapang, dapat dicetak dengan suhu pencetakan yang tidak terlalu tinggi, karena polistirena akan lunak pada suhu 800C. 6.4.6.2. Bentuk kemasan kertas Bentuk amplop sering digunakan sebagai pembungkus dari kantong kertas. Kantung kertas dapat dibuat secara sederhana oleh industri rumah tangga, tetapi dapat juga dibuat secara fabrikasi. Bentuk lain dari kemasan kertas adalah karton lipat dan kardus. Karton lipat dan kardus merupakan jenis kertas yang populer karena praktis dan murah. Dalam perdagangan disebut juga folding carton (FC) atau karton lipat. Bahan yang banyak digunakan untuk membuat karton lipat adalah cylinder board yang terdiri dari beberapa lapisan, dan bagian tengahnya terbuat dari kertaskertas daur ulang, sedangkan kedua sisi lainnya berupa kertas koran murni dan bahan murni yang dipucatkan. Untuk memperbaiki sifat-sifat karton lipat, maka dapat dilapisi dengan selulosa asetat dan polivinil klorida (PVC) yang diplastisasi. Kasein yang dicampurkan pada permukaan kertas akan memberikan permukaan cetak yang lebih halus dan putih. Keuntungan dari karton lipat adalah dapat digunakan untuk transportasi, dan dapat dihias dengan bentuk yang menarik untuk barang-barang mewah. Tetapi kelemahannya adalah kecenderungan untuk sobek di bagian tertentu. Model dasar yang paling umum dari karton yang terdiri dari : • lipatan terbalik (reverse tuck) • dasar menutup sendiri (autolock bottom) • model pesawat terbang (airplane style) • model lipatan lurus • model perekatan ujung (seal end) • model perkakas dasar ( hardware bottom) Dari keenam model dasar ini dikembangkan model-model lain (Gambar 6.10 dan 6.11) Gambar 6.2. Pola-pola dasar untuk membuat kemasan karton lipat. Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 247 Gambar 6.3. Model kotak karton lipat dari pengembangan pola dasar Garis putus-putus pada Gambar 6.2 dan 6.3, menunjukkan letak lipatan. Pemilihan jenis atau model karton lipat yang akan digunakan sebagai pengemas, tergantung pada jenis produk yang akan dikemas dan permintaan pasar. Pengujian mutu kemasan karton lipat dapat berupa uji jatuh bagi wadah yang sudah diisi, pengujian tonjolan atau bulge, pengujian kekuatan kompresi dan daya kaku dalam hubungannya dengan kelembaban udara. Penggunaan karton tipis (folding box atau cardboard box ) untuk kemasan, mendapat tambahan bahan-bahan tertentu dan kualitas karton tipis yang dihasilkan tergantung dari jenis bahan tambahan tersebut. Misalnya: untuk bahan pangan yang harus selalu dalam keadaan segar yang disimpan dalam lemari es, maka digunakan karton tipis yang dilapisi plastik (PE coated) atau dilapisi lilin (wax coated). Jenis ini digunakan untuk pengemasan udang, daging atau ikan beku atau mangkuk untuk es krim. Disain kemasan dibuat menarik, maka karton tipis dapat digunakan sebagai display box. Corrugated box (karton kerdut) disebut juga karton bergelombang atau karton beralur terdiri dari 2 macam corrugated sheet, yaitu: kertas kraft (kraft liner) untuk lapisan luar dan dalam kertas medium untuk bagian tengah yang bergelombang. Jenis karton bergelombang yang paling umum adalah jenis RSC (Regular Slotted Container) atau wadah celah teratur. Jenis-jenis kartton bergelombang dapat dilihat pada Gambar 6.4. Keterangan : A = Wadah Celah Teratur (RSC) B = Wadah Celah Terpusat (CSSC) C = Wadah Celah Tumpang tindih (FOL) D = Bliss Box E = Pembungkus Buku F = Kotak Laci Tiga Gambar 6.4. Berbagai jenis kotak karton kerdut Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 248 Corrugated box tanpa inner (individual box) digunakan sebagai kemasan primer untuk mengemas buah dan sayur, ikan beku dan lain-lain. Untuk pengemasan buah atau sayuran segar, maka pada dinding kotak harus diberi lubang ventilasi. Penggunaan karton bergelombang pada produk yang dikemas dengan botol gelas atau plastik dapat memakai partition divider atau pemisah untuk mencegah terjadinya benturan. 6.4.7 Plastik Penemuan dan pembuatan plastik, pertama kali dilaporkan oleh Dr.Montgomerie pada tahun 1843, yaitu oleh penduduk Malaya dengan cara memanaskan getah karet kemudian dibentuk dengan tangan dan dijadikan sebagai gagang pisau. Pada tahun 1845 J.Peluoze berhasil mensintesa sululosa nitrat. Cetakan bahan plastik yang pertama, dipatenkan oleh J.L.Baldwin pada tangal 11 Februari 1862 yang disebut dengan molds for making daguerreotype cases. Cetakan ini kemudian digunakan secara luas untuk membentuk bahan-bahan plastik yang terdiri dari campuran getah karet dengan berbagai bahan pengisi, humektan dan pemplastik. Penemuan selulosa nitrat atau seluloid pertama kali dilakukan oleh Dr.John Wesley Hyatt dari New York yaitu untuk menggantikan bola bilyard yang sebelumnya erbuat dari gading. Seluloid digunakan juga untuk mainan anak-anak, pakaian, cat dan vernis, serta film untuk foto. Tahun 1920 Dr.Leo Hendrik Baekeland (Belgia) menemukan reaksi antara fenol dan formaldehida yang menghasilkan bakelite, dan penemuan ini dianggap sebagai awal industri plastik. Berbagai jenis bahan kemasan plastik baru bermunculan sesudah perang dunia kedua usai. Bahan pembuat plastik dari minyak dan gas sebagai sumber alami, dalam perkembangannya digantikan oleh bahan-bahan sintetis sehingga dapat diperoleh sifat-sifat plastik yang diinginkan dengan cara kopolimerisasi, laminasi, dan ekstruksi (Syarief, et al., 1989). Komponen utama plastik sebelum membentuk polimer adalah monomer, yakni rantai yang paling pendek. Polimer merupakan gabungan dari beberapa monomer yang akan membentuk rantai yang sangat panjang. Bila rantai tersebut dikelompokkan bersamasama dalam suatu pola acak, menyerupai tumpukan jerami maka disebut amorp, jika teratur hampir sejajar disebut kristalin dengan sifat yang lebih keras dan tegar (Syarief, et al., 1988). Kemasan plastik dapat berbentuk kemasan kaku maupun kemasan yang mudah dibentuk atau fleksibel. Untuk mengemas produk padat dan tidak memerlukan perlindungan khusus maka digunakan plastik yang fleksibel. Contoh produk yang dikemas menggunakan plastik fleksibel Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 249 yaitu keripik, tahu, tempe dan lainlain. Sedangkan untuk mengemas produk yang memerlukan perlindungan seperti produk yang berbentuk cair atau pasta maka digunakan plastik yang kaku namun bisa dibentuk, misalnya kemasan dalam bentuk botol, kotak atau jerigen plastik. Kemasan plastik banyak digunakan dengan pertimbangan bahan tersebut mudah dibentuk sesuai dengan keinginan, tidak bersifat korosif (mudah berkarat), tidak memerlukan penanganan khusus. Dalam dunia perdagangan dikenal ada plastik khusus untuk mengemas bahan pangan (food grade) dan plastik untuk mengemas bahan bukan pangan (non-food grade). Oleh karena itu bila akan memilih plastik untuk mengemas bahan dan produk pangan maka harus dipilih yang food grade. Menurut Syarief et al (1989), berdasarkan ketahanan plastik terhadap perubahan suhu, maka plastik dibagi menjadi dua, yaitu: Thermoplastik, bila plastik meleleh pada suhu tertentu, melekat mengikuti perubahan suhu, bersifat reversible (dapat kembali ke bentuk semula atau mengeras bila didinginkan). Termoset atau termodursisabel, jenis plastik ini tidak tidak dapat mengikuti perubahan suhu (tidak reversible). Sehingga bila pengerasan telah terjadi maka bahan tidak dapat dilunakkan kembali. Pemanasan dengan suhu tinggi tidak akan melunakkan jenis plastik ini melainkan akan membentuk arang dan terurai. Karena sifat termoset yang demikian maka bahan ini banyak digunakan sebagai tutup ketel. 6.4.7.1 Jenis dan Sifat Plastik 1. Politen atau polietilen (PE) Polietilen merupakan film yang lunak, transparan dan fleksibel, mempunyai kekuatan benturan serta kekuatan sobek yang baik. Dengan pemanasan akan menjadi lunak dan mencair pada suhu 110OC. Berdasarkan sifat permeabilitasnya yang rendah serta sifat-sifat mekaniknya yang baik, polietilen mempunyai ketebalan 0.001 sampai 0.01 inchi, yang banyak digunakan sebagai pengemas makanan, karena sifatnya yang thermoplastik, polietilen mudah dibuat kantung dengan derajat kerapatan yang baik (Sacharow dan Griffin, 1970). Jenis plastik ini paling banyak digunakan dalam industri, karena memiliki sifat mudah dibentuk, tahan bahan kimia, jernih dan mudah dilaminasi. PE banyak digunakan untuk mengemas buahbuahan dan sayuran segar, roti, produk pangan beku dan tekstil. Menurut Syarief et al (1989), polietilen memiliki sifat: Penampakan bervariasi, dari transparan hingga keruh. Mudah dibentuk, lemas dan mudah ditarik. Daya rentang tinggi tanpa sobek. Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 250 Meleleh pada suhu 1200C, sehingga banyak digunakan untuk laminasi dengan bahan lain. Tidak cocok untuk digunakan mengemas bahan berlemak atau mengandung minyak. Tidak cocok untuk mengemas produk beraroma karena transmisi gas cukup tinggi. Tahan terhadap asam, basa, alkohol dan deterjen. Dapat digunakan untuk menyimpan bahan pada suhu pembekuan hingga -500C. Kedap air dan uap air. Berdasarkan sifat kedap air dan uap air, ada jenis yaitu: HDPE (high-density polyethylene), MDPE (medium-density polyethylene), LDPE (low-density polyethylene) dan LLDPE (linier low-density polyethylene). HDPE memiliki titik lunak, maupun sifat-sifat lainnya yang lebih tinggi dibandingkan LDPE. LLDPE umumnya lebih kuat dibandingkan dengan LDPE, tetapi sifat lainnya sama dengan LDPE. 2. Poliester atau Polietilen treptalat (PET) PET banyak digunakan dalam laminasi (pelapisan), terutama untuk bagian luar suatu kemasan sehingga kemasan memiliki daya tahan yang lebih baik terhadap kikisan dan sobekan. PET banyak digunakan sebagai kantong makanan yang memerlukan perlindungan, seperti buah kering, makanan beku dan permen. PET memiliki sifat : Transparan (tembus pandang), bersih dan jernih. Memiliki sifat beradaptasi terhadap suhu tinggi (3000C) yang sangat baik. Permeabilitas uap air dan gas sangat rendah. Tahan terhadap pelarut organic, seperti asam-asam dari buah-buahan, sehingga dapat digunakan untuk mengemas produk sari buah. Tidak tahan terhadap asam kuat, fenol dan benzyl alkohol. Kuat, tidak mudah sobek. Botol plastik yang menggunakan PET mampu menahan tekanan yang berasal dari minuman berkarbonat. 3. Polipropilen (PP) Polipropilen sangat mirip dengan polietilen dan sifat-sifat penggunaannya juga serupa (Brody, 1972). Polipropilen lebih kuat dan ringan dengan daya tembus uap yang rendah, ketahanan yang baik terhadap lemak, stabil terhadap suhu tinggi dan cukup mengkilap (Winarno dan Jenie, 1983). Monomer polypropilen diperoleh dengan pemecahan secara thermal naphtha (distalasi minyak kasar) etilen, propylene dan homologues yang lebih tinggi dipisahkan dengan distilasi pada temperatur rendah. Dengan menggunakan katalis Natta- Ziegler polypropilen dapat diperoleh dari propilen (Birley, et al., 1988). Polipropilen memiliki sifat-sifat sebagai berikut: Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 251 Ringan, mudah dibentuk, transpasan dan jernih dalam bentuk film. Tetapi dalam bentuk kemasan kaku maka PP tidak transparan. Kekuatan terhadap tarikan lebih besar dibandingkan PE. Pada suhu rendah akan rapuh. Dalam bentuk murni pada suhu -300C mudah pecah sehingga perlu ditambahkan PE atau bahan lain untuk memperbaiki ketahanan terhadap benturan Tidak dapat digunakan untuk kemasan beku. Lebih kaku dari PE dan tidak mudah sobek sehingga dalam penanganan dan distribusi. Permeabilitas uap air rendah, permeabilitas gas sedang. Tidak baik untuk mengemas produk yang peka terhadap oksigen. Tahan terhadap suhu tinggi sampai 1500C, sehingga dapat digunakan untuk mengemas produk pangan yang memerlukan proses sterilisasi. Tahan terhadap asam kuat, basa dan minyak. Pada suhu tinggi PP akan bereaksi dengan benzene, silken, toluene, terpentin asam nitrat kuat. 4. Polistiren (PS) Polistiren banyak digunakan untuk mengemas buah-buahan dan sayuran karena memiliki permiabilitas yang tinggi terhadap air dan gas. PS memiliki sifat umum sebagai berikut: Lentur dan tidak mudah sobek Titik lebur 880C, akan melunak pada suhu 90 - 950C. Tahan terhadap asam dan basa, kecuali asam pengoksidasi. Akan terurai dengan ester, keton, hidrokarbon aromatik, klorin dan alkoohol dengan konsentrasi yang tinggi. Memiliki permeabilitas yang sangat tinggi terhadap gas dan uap air, sehingga sanagt sesuai untuk mengemas bahan-bahan segar. Memiliki afinitas yang tinggi terhadap debu. Baik untuk bahan dasar laminasi dengan logam (aluminium). 5. Polivinil Khlorida (PVC) PVC banyak digunakan untuk mengemas mentega, margarine, dan minyak goreng karena tahan terhadap minyak dan memiliki permeabilitas yang rendah terhadap air dan gas. PVC juga digunakan untuk mengemas perangkat keras (hardware), kosmetik, dan obat-obatan. Sifat lain dari PVC, yaitu: tembus pandang, meskipun ada juga yang memiliki permukaaan keruh, tidak mudah sobek dan memiliki kekuatan tarik yang tinggi. 6. Poliviniliden Khlorida (PVDC) PVDC ini sifat permeabilitasnya terhadap air dan gas rendah. Sering digunakan untuk mengemas (wrapping) produk ternak, ham atau produk yang sejenis termasuk keju. Dapat diseal (direkatkan) dengan panas akan tetapi tidak stabil bila dipanaskan pada suhu >600C. Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 252 7. Selopan Selopan berasal dari cello = cellulose dan diaphane = transparan). Sellopan memiliki sifat: Transparan dan sangat terang. Tidak bisa direkatkan dengan panas. Tidak larut dalam air atau minyak. Tidak dapat dilewati oksigen dan aroma. Mudah dilaminasi sebagai pelapis yang baik. Mudah sobek dan pada suhu dingin akan mengkerut. 8. Selulose Asetat (CA) Selulose asetat memiliki sifat: Sensitif terhadap air Akan terdekomposisi olah asam kuat, basa kuat alkohol dan ester. Tidak mudah mengkerut bila dekat api Sangat jernih, mengkilap, agak kaku dan mudah sobek Terhadap benturan maka selulosa asetat lebih tahan dibandingkan HDPE namun lebih lebih lemah bila dibandingkan dengan selulosa propionate Tidak cocok untuk mengemas produk beku karena CA mudah rapuh pada suhu rendah Tahan terhadap minyak atau oli 9. Selulosa Propionat Selulosa propionate memliki ketahanan terhadap benturan dua kali lebih lebih besar daripada selulosa asetat, transparan, mudah dibentuk dan akan terurai oleh asam kuat, basa alkohol, keton dan ester. 10. Etil Selulosa Etil selulosa memiliki sifat: Stabil pada suhu tinggi Tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa Tidak dapat menahan uap air dan gas Tidak tahan terhadap pelarut organik Tahan terhadap minyak dan oli, sehingga dapat digunakan untuk mengemas mentega, margarine dan minyak Tidak banyak terpengaruh oleh matahari. 11. Metil Selulosa Metil selulosa banyak digunakan untuk kapsul karena memiliki sifat tahan terhadap minyak nabati dan hewani, dalam keadaan lembab tidak mudah rapuh. Akan tetapi bahan ini bila kontak langsung dengan air akan larut, semakin tinggi suhu maka akan makin banyak yang larut. 12. Nilon atau Polianida (PA) Nilon atau polianinda memiliki sifat sebagai berikut: Tidak berasa, tidak berbau, dan tidak beracun Larut dalam asam formal dan fenol Cukup kedap terhadap gas tetapi tidak kedap uap air Tahan terhadap suhu tinggi, sehingga sesuai untuk mengemas produk yang dimasak dalam kemasan seperti nasi instant dan bahan pangan yang mengalami proses sterilisasi. Dapat digunakan untuk pengemasan vakum/hampa. Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 253 13. Polikarbonat (PC) Banyak digunakan untuk mengemas jus atau sari buah, bir dan minuman yang sejenis. PC memiliki sifat: Transparan dan tidak berbau Sangat kuat dan tahan panas. Cocok untuk produk yang memerlukan proses sterilisasi Tahan terhadap asam lemah, zat pereduksi atau pengoksidasi, garam, minyak, lemak dan hidrokarbon alifatik Akan terurai oleh alkali, amin, keton, ester hidrokarbon aromatic, dan beberapa alkohol. 14. Pliofilm (Karet Hidrokhlorida) Sifat dari pliofilm, yaitu: Tahan terhadap asam, alkali, lemak dan oli. Cocok untuk mengemas daging dan hasil olahannya. Transmisi gas CO2 cukup tinggi untuk sayuran segar Tidak dapat menahan gas. Tidak dapat digunakan untuk mengemas produk yang dipanaskan dalam kemasan. 15. Poliuretan Poliuretan memiliki sifat tidak berbau, tahan oksidasi, tahan terhadap minyak, lemak dan kapang. Poliuretan termasuk jenis bahan kemasan yang fleksibel. 16. Politetra Fluoroetilen (PTFE) Jenis bahan kemasan ini memiliki sifat permukaan licin, bila dipegang seperti ada lapisan lilin dan memiliki kelebihan untuk saling melekat satu sama lain, tahan terhadap suhu dari -100 hingga 2000C. Disamping itu jenis kemasan ini inert terhadap bahan kimia dan tahan terhadap hampir semua jenis bahan kimia. 1. Low Density Polyethylen (LDPE) Sifat mekanis jenis plastik LDPE adalah kuat, agak tembus cahaya, fleksibel dan permukaan agak berlemak. Pada suhu di bawah 60OC sangat resisten terhadap senyawa kimia, daya proteksi terhadap uap air tergolong baik, akan tetapi kurang baik bagi gasgas yang lain seperti oksigen, sedangkan jenis plastik HDPE mempunyai sifat lebih kaku, lebih keras, kurang tembus cahaya dan kurang terasa berlemak. 2. High Density Polyethylen (HDPE). Pada polietilen jenis low density terdapat sedikit cabang pada rantai antara molekulnya yang menyebabkan plastik ini memiliki densitas yang rendah, sedangkan high density mempunyai jumlah rantai cabang yang lebih sedikit dibanding jenis low density. Dengan demikian, high density memiliki sifat bahan yang lebih kuat, keras, buram dan lebih tahan terhadap suhu tinggi. Ikatan hidrogen antar molekul juga berperan dalam menentukan titik leleh plastik (Harper, 1975). Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 254 6.4.7.2. Pemilihan Kemasan Plastik Untuk Bahan Pangan Sekarang telah terjadi perubahan permintaan konsumen dan pasar akan produk pangan, dimana konsumen menuntut produk pangan yang: bermutu tinggi, dapat disiapkan di rumah, segar, mutu seragam. Hal ini menyebabkan kemasan plastik merupakan pilihan yanng paling tepat, karena dapat memenuhi semua tuntutan konsumen seperti di atas. Jenisjenis plastik yang ada di pasaran sangat beragam, sehingga perlu pengetahuan yang baik untuk dapat menentukan jenis kemasan plastik yang tepat untuk pengemasan produk pangan. Kesalahan dalam memilih jenis kemasan yang tepat, dapat menyebabkan rusaknya bahan pangan yang dikemas. Beberapa pertimbangan yang perlu diperhatikan sebelum memilih jenis kemasan adalah: kemasan tersebut harus dapat melindungi produk dari kerusakan fisik dan mekanis, mempunyai daya lindung yang baik terhadap gas dan uap air, harus dapat melindungi dari sinar ultra violet, tahan terhadap bahan kimia. Berdasarkan pertimbanganpertimbangan ini maka kita dapat menentukan jenis kemasan yang sesuai dengan produk yang akan dikemas. 1. Produk Susu Kemasan plastik yang sesuai untuk produk-produk susu adalah LDPE dan HDPE. Kemasan yang baik untuk keju harus yang bersifat kedap terhadap uap air dan gas yang baik, misalnya nilon/ Polietilen, Selulosa, polietilen dan PET/PE. 2. Daging dan Ikan Daging segar dikemas dengan PVC yang permeabilitasnya terhadap uap air dan gas tinggi. Daging beku dikemas dengan LDPE dan LDPE nilon. Unggas dikemas dengan kantung laminasi dari etilen vinil asetat/polietilen (EVA/PE). Daging masak dan bacon dengan E/PVDC/PA/PT/PETT atau kemasan vakum. Ikan dan ikan beku dikemas dengan HDPE atau LDPE 3. Produk Roti Roti yang mengandung humektan dikemas dengan kemasan kedap air. Roti yang bertekstur renyah dengan kemasan kedap udara. Cake (bolu) agar tidak kering dan bau apek dikemas dengan selulosa berlapis atau OPP 4. Makanan Kering dan Seralia Untuk makanan kering dan serealia dikemas dengan kemasan kedap uap air dan gas seperti LDPE berlapis kertas atau LDPE/aluminium foil. Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 255 5. Makanan Yang Diolah Untuk makanan yang stabil seperti selai dan acar kemasan yang digunakan adalah plastik fleksibel dan jika akan diolah lagi digunakan gelas atau kaleng. Konstruksi lapisan yang dibutuhkan untuk retort pouch adalah bahan-bahan seperti poliester atau poliamida/ aluminium foil/HDPE atau PEPP kopolimer. Kemasan sekunder yang digunakan untuk distribusi adalah karton 6. Buah dan Sayur Segar Kemasan yang dipilih adalah kemasan yang mempunyai permeabilitas yang tinggi terhadap CO2 agar dapat mengeluarkan CO2 dari produk sebagai hasil dari proses pernafasan. Jenis kemasan yang sesuai adalah polistiren busa seperi LDPE, EVA, ionomer atau plastik PVC. 7. Kopi Dikemas dengan kemasan hampa seperti foil atau poliester yang sudah dimetalisasi dan PE Untuk kemasan kopi instan digunakan PVC yang dilapisi dengan PVDC, tapi harganya masih terlalu mahal 8. Lemak dan Minyak Digunakan kemasan PVC yang bersih dan mengkilap. Pengemasan mentega dan margarin dilakukan dengan polistiren 9. Selai dan Manisan Dahulu digunakan polistiren dengan pencetakan injeksi. Saat ini digunakan PVC berbentuk lembaran 10. Minuman Untuk minuman berkarbonasi maka dipilih kemasan yang kuat, tahan umbukan dan benturan, tidak tembus cahaya dan permeabilitasnya terhadap gas rendah, sehingga jenis kemasan yang sesuai adalah poliakrilonitril. Untuk minuman yang tidak berkarbonasi maka dipilih kemasan berbentuk botol yang mengalami proses ekstrusi yaitu Lamicon yang berasal dari PE dan lamipet (bahan yang mengandung 95% polivinil asetat saponifiliasi). 11. Bahan Pangan lain Garam dikemas dengan HDPE karena sifat perlindungannya terhadap kelembaban yang tinggi. Bumbu masak dikemas dengan LDPE yang fleksibel. Makanan beku dengan LDPE dan EVA. 6.5. Pembotolan (Bottling) Pengemasan didesign atau dirancang sedemikian rupa untuk melindungi produk dari kerusakan dan untuk menjual produk lengkap dengan wadah atau kemasan yang digunakan. Dalam industri pengolahan makanan yang besar, biasanya diperlukan proses pengemasan secara mekanis Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 256 untuk mendapatkan teknik pengemasan yang efisien. Salah satu bentuk bahan pengemas yang banyak digunakan adalah botol. Botol yang digunakan ada yang berbahan gelas dan ada pula dari plastik. Meskipun bahan yang digunakan untuk mengemas produk dalam bentuk yang sama yaitu botol, namun untuk produk yang berbeda maka teknik pembotolan yang digunakan juga berbeda. Teknik pembotolan juga dipengaruhi oleh bentuk botol yang berbeda pula. Sebagai contoh: teknik pembotolan untuk mengemas produk susu segar akan berbeda dengan teknik pembotolan untuk mengemas produk kopi instant. Dibandingkan dengan pengalengan maka pembotolan (pengemasan dengan botol) di industri besar dalam proses pembotolan memerlukan tenaga kerja yang lebih sedikit. Tahapan pembotolan dalam industri meliputi: memasukkan botol kosong dalam alat (bottle feeding), pembersihan botol (bottle cleaning), pengisian (filling), penutupan (closing), pelabelan (labeling), penyusunan dan pengemasan untuk tranportasi (collating and packing for transport). 6.5.1. Memasukkan Botol Kosong Dalam Alat (bottle feeding) Sebelum botol-botol kosong masung ke tempat pengisian, maka botol kosong dimasukkan dalam bottle feeder secara tidak beraturan atau dituangkan begitu saja tanpa menata dan mengaturnya. Keluar dari bottle feeder, maka botol akan berada dalam posisi berdiri satu persatu dan tidak saling menumpuk atau posisi botol tidak boleh miring. Untuk mengatur posisi botol tetap tegak, maka perlu diatur kecepatan alat, sebab bila terlalu cepat maka akan terjadi botol keluar pada posisi miring sehingga botol akan roboh, seperti terlihat pada Gambar 6.5 berikut ini. A B C D Gambar 6.5 Pengaruh bentuk botol pada saat pengisian. Dari Gambar 6.5 terlihat bahwa kemasan oval yang lancip lebih sulit untuk dikontrol (A) dibandingkan dengan kemasan oval dengan dasar yang lebih datar (B). Hindari penggunaan botol dengan salah satu bagian berbentuk lancip (C) karena pada saat pengisian pada ban berjalan menyebabkan botol berada pada posisi miring (C). Bentuk botol (D) lebih cocok digunakan pada proses pengisian menggunakan mesin (filling machine). Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 257 6.5.2. Pembersihan Botol (Bottle Cleaning) Pembersihan botol dapat dilakukan secara manual satu per satu. Dalam industri besar, maka pencucian botol secara manual tidak mungkin dilakukan. Pencucian botol bisa juga dilakukan dengan menggunakan bottle washer yang dilengkapi dengan sikat elektrik. Industri yang menggunakan botol plastik umumnya menggunakan botol baru. Botol-botol tersebut disimpan di tempat kering dengan kelembaban rendah. Penyimpanan dalam ruang yang lembab menyebabkan debu mudah menempel pada bagian dinding botol atau wadah/container. 6.5.3. Pengisian (Filling) Tahap pengisian produk cair dan produk dalam bentuk padat kedalam kemasan botol memiliki teknik yang berbeda. Teknik pengisian produk cair ke dalam kemasan botol dibagi menjadi empat (Paine dan Paine, 1992) yaitu: 6.5.3. Teknik Pengisian Produk Cair 6.5.3.1. Vacuum filling (Pengisian produk hampa udara). Teknik ini merupakan teknik pengisian yang paling bersih dan paling murah untuk berbagai jenis produk. Teknik ini mampu mendeteksi botol yang retak, botol bocor atau botol yang sumbing. Disamping itu pengisian dengan vacuum filling dapat menekan kehilangan produk dan mencegah adanya tetesan produk yang memberi kesan kotor. Setelah pengisian, tidak diperlukan pembersihan. Ada tiga jenis vacuum filler, yaitu pengisian secara rotary, tray dan secara otomatis. Pada pengisian dengan rotary vacuum filler, setiap botol diangkat satu persatu kemudian secara otomatis diisi dengan produk dimana alat terus berputar. Pada pengisian dengan tray vacuum filler maka botol diletakkan berbaris di atas tray dan dibawa oleh ban berjalan kemudian langsung diisi dengan produk. Pada pengisian otomatis, maka setiap botol kosong akan terisi secara otomatis setelah melewati alat pengisi produk (filler). Gambar 6.6 Pengisian produk dalam kemasan botol dengan teknik rotary vacuum filler. Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 258 6.5.3.2. Measured dosing (Pengisian produk terukur) Pada teknik ini setiap filler terdiri atas silinder terkalibrasi dan piston. Ketika piston menekan katup pengisian, maka katup tersebut akan membuka dan produk mengalir dan mengisi silinder dalam jumlah tertentu. Ketika botol produk sampai pada tempat pengisian maka katup akan membuka dan mengalirkan produk ke dalam botol, dan pada waktu yang bersamaan katup pengisian (yang berfungsi mengatur aliran produk ke silinder) akan menutup. 6.5.3.3. Gravity-filling (Pengisian berdasarkan gravitasi). Ada dua tipe alat gravity-filling yang sering digunakan, yaitu berdasarkan waktu atau lama pengisian dan berat botol yang digunakan. Pada garvity-filling berdasarkan lama pengisian, maka katup pengisi yang berfungsi mengisi produk akan membuka dalam waktu tertentu sehingga volume yang diinginkan tercapai. Gambar 6.7 Pengisian produk cair dengan teknik measured dosing. Alat ini didasarkan pada kekentalan produk dan diameter pipa pengisian yang dikendalikan secara mekanik oleh timer atau elektronik. Sedangkan garvityfilling berdasarkan berat botol, sebelum dilakukan pengisian maka botol ditimbang lebih dahulu. Selanjutnya botol tersebut akan menuju tempat pengisian produk, kemudian katup pengisian membuka untuk mengalirkan produk ke dalam botol. 6.5.3.4. Pressure filling (Pengisian berdasarkan tekanan) Pada dasarnya teknik ini hampir sama dengan teknik pengisisan garvity-filling berdasarkan lama pengisian. Teknik ini hanya sesuai untuk mengemas produk dengan kecepatan sedang hingga tinggi, seperti sari buah, susu segar dan produk-produk yang sejenis. Bila dibandingkan, dari keempat teknik pengisian produk cair, maka masing-masing teknik pengisian memiliki kesesuaian jenis produk yang berbeda, seperti tampak pada Tabel 6.2. Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 259 Tabel 6.2 Teknik pengisian produk cair Teknik pengisian Dosing Vacuum Grafity Pressure 1. Jenis produk Hampir semua jenis produk cair (encer maupun kental) Produk cair yang encer Hanya sesuai untuk produk yang encer Produk cair yang encer maupun kental 2. Contoh produk Sup Saos Minyak Flavouring Saos Flavouring Essence Sari buah Bir atau minuman beralkohol 3. Batasan aplikasi produk - Tidak cocok untuk produk berbusa Hanya sesuai untuk produk yang encer Produk yang berbusa akan menimbulkan masalah 4. Tingkat ketelitian pengisian ± 0,1 -0,5 % Tergantung dari ketepatan volume botol, biasanya sekitar 2% Sumber : Paine dan Paine (1993). 6.5.3. Teknik Pengisian Produk Padat Pengisian produk padat (tepung dan granular) ke dalam botol, ada dua jenis yaitu pengisian berdasarkan berat dan pengisian produk berdasarkan volume. Pada pengisian berdasarkan volume, maka alat pengisi produk padat biasanya dikeluarkan menggunakan alat yang berulir. Sebaiknya alat berulir ini tidak digunakan untuk produk tepung yang sangat halus. Hal ini untuk menghindari produk yang ringan akan berterbangan karena pengaruh tekanan dari ulir. Jumlah volume produk yang diisikan tergantung dari diameter lubang pengisian (D), pitch ulir (P) dan jumlah putaran ulir dalam satu siklus pengisian (Gambar 6.8). Gambar 6.8 Volumetric Auger Filler (paine dan Paine, 1993). Teknik pengisian produk padat berdasarkan berat produk lebih baik dibandingkan dengan teknik pengisian produk padat berdasarkan volume. Pada industri pangan, teknik pengisian produk padat berdasarkan berat produk maka wadah/botol dilewatkan dengan belt berjalan menuju tempat pengisian (filler). Dari filler, produk menuju ke tempat Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 260 penimbangan. Hasil timbangan produk yang tepat (memenuhi standar) dan yang tidak tepat akan dilewatkan pada jalur yang terpisah. Secara skematis teknik pengisian produk padat berdasarkan berat dapat dilihat pada Gambar 6.9 di bawah ini. Kelemahan dari penggunaan satu timbangan yaitu menghasilkan berat produk yang kurang seragam. Untuk menekan keragaman berat produk, maka dapat dilakukan modifikasi alat pengisian seperti pada Gambar 6.10. Pada Gambar ini alat yang digunakan biasanya menggunakan lebih dari satu timbangan. Timbangan pertama diatur sedemikian rupa sehingga produk yang diisikan mencapai 80-90% berat total, kemudian produk tersebut dilewatkan dengan ban berjalan menuju timbangan ke dua. Pada timbangan ke dua, maka pengisian sisa produk dilakukan secara perlahan-lahan sampai mencapai berat produk yang diinginkan. Setiap alat industri memiliki tingkat ketelitian yang berbeda-beda dan sangat bervariasi, termasuk alat filler, sehingga tidak menutup kemungkinan terjadi kesalahan mengisi, ada wadah yang isinya kurang atau berlebih. Untuk menghindari hal ini, maka operator alat harus melakukan pengecekan dan mengontrol jalannya alat yang ada. Gambar 6.9 Teknik pengisian berdasarkan berat otomatis sederhana (Paine dan Paine, 1993). Gambar 6.10 Pengisian produk berdasarkan berat menggunakan alat yang dimodifikasi (paine dan Paine, 1993) Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 261 6.5.4. Penutupan botol Penutupan botol hendaknya dilakukan secara hermetis (rapat), seperti penutupan botol untuk mengemas produk jam, jelly, sirup, sari buah, produk olahan daging dan hasil olahan lainnya yang diolah dengan menggunakan suhu tinggi. Tujuan penutupan secara hermetis yaitu untuk mencegah produk dari kerusakan, terutama yang disebabkan oleh mikroba. Keadaan hermetis akan tercapai bila tutup botol dan bagian luar mulut botol dalam kondisi baik. Tutup botol biasanya terdiri atas dua bagian, yaitu: lapisan luar yang terbuat dari logam dan lapisan dalam (gasket) terbuat dari karet atau PVC. Ada beberapa jenis tutup botol, yaitu jenis screwon cap closure, jenis crimp-on closure (jenis mahkota), jenis rollon closure dan jenis cork (sumbat). Jenis screw-on cap closure, memiliki ulir pada bagian tutup. Ulir ini berfungsi untuk mengunci tutup dengan ulir pada bagian mulut botol. Biasanya penutupan dilakukan dengan menekan dan memutar 1-2 kali putaran. Jenis tutup ini dapat dibuka dan ditutup kembali dengan baik. Biasanya jenis tutup ini banyak digunakan untuk menutup produk berbentuk pasta, sirup, dan yang sejenis. Tutup jenis crimp-on closure (mahkota), disebut mahkota karena hasil penutupan botol menyerupai mahkota yang menempel pada bagian mulut botol. Umumnya digunakan untuk menutup produk kecap, sirup, bir, sari buah dan produk yang sejenis.Biasanya tutup jenis roll-on closure terbuat dari aluminium lunak. Penutupan dilakukan dengan cara mengepres tutup pada bagian mulut botol sehingga tercetak sesuai dengan pola mulut botol. Untuk jenis cork (sumbat), maka penutupan botol dilakukan dengan menekan tutup botol pada bagian mulut botol. Meskipun kemasan botol merupakan kemasan yang baik untuk menahan gas, air dan bau, namun produk dalam kemasan gelas yang disimpan tetap dapat rusak apabila penutupan wadah tidak memenuhi syarat. Syarat-syarat penutupan kemasan gelas yang baik adalah : kemasan harus dapat melindungi komponen penyusun produk, dapat mencegah penetrasi senyawa dari luar ke dalam wadah, tutup botol tidak bereaksi dengan produk yang dikemas, tidak lengket dengan produk, design/rancangan bentuk tutup sedemikian rupa sehingga mudah dibuka. 6.5.5. Pelabelan botol Setelah penutupan, maka langkah berikutnya adalah memberi label pada kemasan botol. Pemberian label dapat secara manual atau menggunakan alat. 6.5.6. Case Packing Botol-botol yang sudah diisi, diberi tutup dan diberi label biasanya masih dikemas lagi dengan menggunakan kardus. Kemudian kardus-kardus tersebut dikemas Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 262 dengan menggunakan plastik wrapping (shrink-wrapping). Pengemasan ini memudahkan dalam distribusi produk untuk jarak jauh. Gambar 6.11 Pengemasan kardus dengan shrink-wrapping. 6.5.7. Palletizing Pallet dikenal sebagai alas untuk menyimpan tumpukan kemasan pada saat penggudangan. Bentuk pallet datar, biasanya terbuat dari kayu, pada bagian bawah terdapat dua lubang/celah yang berfungsi sebagai tempat kaki forklift. Gambar 6.12 Palletizing untuk kemasan kardus 6..6.. Pengallengan Secara umum pengalengan produk pangan terdiri atas delapan tahap, yaitu: penangan kaleng kosong, pembersihan kaleng kosong, persiapan produk, pengisian, penutupan, proses pengalengan, pendinginan, penanganan dan penyimpanan hasil pengalengan. 6.6.1. Penangan kaleng kosong Kaleng kosong harus disimpan dalam kemasan tertutup, ruang penyimpanan tidak lembab dan tidak berdebu, harus dihindari adanya perubahan suhu yang akan mempengaruhi kondensasi air sehingga kaleng mudah berkarat. Kaleng kosong yang belum digunakan harus dijaga sedemikian rupa sehingga permukaan/bibir kaleng tidak rusak atau penyok dan bagian sambungan tidak rusak. Penyimpanan kaleng kosong terhindar dari garam atau air garam, karena garam dapat menyebabkan kaleng berkarat. 6.6.2. Pembersihan kaleng kosong Meskipun pada saat penerimaan kaleng kosong dari supplier dalam keadaan bersih, namun pembersihan kaleng kosong wajib dilakukan sebelum digunakan. Cara efektif untuk membersihkan kaleng kosong dengan cara mencuci kaleng pada posisi terbalik menggunakan air panas yang disemprotkan. Pallllett Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 263 6.6.3. Persiapan produk Tahap awal yang penting pada proses pengalengan yaitu pembersihan dan persiapan produk sebelum diisikan ke dalam kaleng. Tahap persiapan produk meliputi trimming, pengecilan ukuran dan pencucian. Pencucian bertujuan untuk mencegah terjadinya kontaminasi silang. 6.6.4. Pengisian Pengisian kaleng harus seragam dan jumlah/berat produk relatif sama. Teknik pengisian yang benar harus dihindari adanya gas terutama oksigen. Pengisian produk dalam kondisi panas (hot filling) atau dengan cara memanaskan produk setelah pengisian sebelum dilakukan penutupan bertujuan untuk mendapatkan kondisi hampa udara. Pengisian produk ke dalam kaleng tidak dilakukan sampai penuh namun ada jarak antara permukaan produk dengan permukaan kaleng. Jarak ini dikenal dengan head space. Tinggi head space berkisar 6–9 mm. Beberapa alasan mendapatkan kondisi kemasan hampa udara, yaitu: untuk mempertahankan karakteristik flavor dan komponen nutrisi yang peka terhadap oksidasi, menyediakan ruang untuk membebaskan gas-gas yang terbentuk selama pemanasan, menghindari atau meminimalkan korosi akibat adanya oksigen. 6.6.5. Penutupan (seaming) Pengalengan didasarkan pada prinsip pemanasan dan penutupan kaleng setelah produk diberi perlakuan sterilisasi komersial. Pada proses penutupan atau dikenal pula dengan istilah double seaming harus dipastikan bahwa tidak terjadi kontaminasi ulang atau kontaminasi silang (recontamination) oleh mikroba. Kontaminasi silang dapat terjadi baik selama proses pendinginan, penanganan dan penyimpanan produk hasil pengalengan. 6.6.6. Proses pengalengan Istilah yang umum digunakan dalam proses thermal untuk pengalengan makanan adalah pemasakan (cooking), sterilisasi (retorting) dan proses pengalengan (processing). Proses pemasakan, pengalengan dan sterilisasi menerapkan proses pemansan pada suhu dan waktu tertentu. Kegiatan tersebut bertujuan untuk mendapatkan produk steril komersial dan untuk memasak produk yang dikalengkan. Produk steril komersial artinya produk memperoleh perlakuan panas pada suhu dan waktu tertentu yang dapat membunuh mikroba penyebab penyakit maupun penyebab kebusukan pada suhu penyimpanan. Suhu pemanasan harus mencukupi untuk memasak produk namun perubahan nutrisi serendahrendahnya. Dengan demikian pemberian panas pada proses Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 264 pengalengan diharapkan tidak hanya dapat membunuh mikroba penyebab penyakit dan penyebab kebusukan namun perubahan flavor, tekstur, warna dan nilai nutrisi produk tidak rusak. Penggunaan suhu dan waktu yang digunakan dalam sterilisasi komersial didasarkan pada kecukupan panas yang diberikan sehingga dapat membunuh bakteri Clostridium botulinum yang berpotensi menimbulkan racun botulin yang mematikan. Kematian mikroba oleh panas dan kemampuannya untuk berkembang akan dipengaruhi oleh tingkat keasaman produk yang akan dikalengkan. Menurut Hariyadi (2007), secara umum produk yang memiliki pH > 4,5 dan aw (water activity) 0,85, dikemas secara hermetis dan tidak disimpan dalam pendingin maka produk tersebut harus dilakukan sterilisasi komersial. 6.6.7. Pendinginan Setelah produk dilakukan proses pengalengan maka produk tersebut didinginkan. Pendinginan ini dimaksudkan untuk mendinginkan tutup kaleng setelah pengalengan, menghindari terjadinya pemasakan produk lewat masak (over cooking). Pada produk yang lewat masak akan menghasilkan produk yang terlalu lunak, terjadinya perubahan flavor dan aroma yang berbeda dari yang dikehendaki. Air untuk pendinginan harus bebas dari kontaminan mikroba atau bisa juga menggunakan air yang diklorinasi. 6.6.8. Penanganan dan penyimpanan produk hasil pengalengan Penanganan produk hasil penyimpanan yang salah dapat menyebabkan terjadinya awal kerusakan, akibatnya mikroba bisa menembus kaleng dan merusak produk. Penyimpanan produk dalam kaleng pada suhu yang tinggi atau di bawah kondisi yang diinginkan akan menyababkan kaleng berkarat. 6..7.. Tekniik Penutupan Wadah Penutupan wadah merupakan bagian penting dalam proses pengemasan. Bagian penutup sering merupakan bagian terlemah dari sistem perlindungan terhadap gangguan dari luar. Cara penutupan dapat menyebabkan tutup (sumbat) sebagai pembawa jasad renik. Bahan yang umum digunakan sebagai penutup: besi (kaleng), alumunium, gabus dan plastik Bahan-bahan penutup ini dapat bersifat kaku atau flexibel. Sumbat dari kaleng atau besi dilapisi dengan sejenis vernis untuk menghindari kontak langsung dengan bahan pangan. Penutup seperti ini digunakan untuk menahan tekanan dalam minuman bergas, bir dan makanan yang dipanaskan dalam wadah tertutup. Sumbat alumunium digunakan untuk air mineral, minuman tanpa Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 265 gas, susu, yoghurt dan sebagainya. Sumbat dari plastik digunakan untuk minuman yang tidak mengandung gas dan makanan dalam bentuk krim atau tepung (powder). Berdasarkan fungsinya penutup wadah gelas dibagi atas 3 golongan, yaitu : Penutup yang dirancang untuk menahan tekanan dari dalam wadah gelas (Pressure Seal). Tipe ini digunakan untuk minuman-minuman berkarbonasi. Contoh tipe ini adalah : sumbat gabus atau penutup polietilen atau penutup sekrup, penutup mahkota (penutup dari timah yang dilapisi dengan gabus atau polivinil klorida) atau penutup sekrup dari aluminium. Penutup yang dapat menjaga keadaan hampa udara di dalam wadah gelas (Vacuum Seals).Tipe ini digunakan untuk menutup kemasan hermetis atau bahan-bahan pangan yang diawetkan dan untuk mengemas bahan berbentuk pasta. Penutup yang dirancang semata-mata untuk mengamankan produk pangan yang ada di dalam wadah (Normal Seals). Contoh penutup tipe ini adalah gabus atau gabus sintetis yang dipasang pada penutup timah, penutup polyetilen atau alumunium, penutup plastik atau logam dan alumunium foil. 6..8.. Labelllliing (Pemberiian Labell) Label atau disebut juga etiket adalah tulisan, gambar atau deskripsi lain yang tertulis, dicetak, distensil, diukir, dihias, atau dicantumkan dengan jalan apapun, pada wadah atau pengemas. Etiket tersebut harus cukup besar agar dapat menampung semua keterangan yang diperlukan mengenai produk dan tidak boleh mudah lepas, luntur atau rusak karena air, gosokan atau pengaruh sinar matahari. Berdasarkan Undang-Undang RI No. 7 tahun 1996 yang dimaksud dengan label pangan adalah setiap keterangan mengenai pangan yang berbentuk gambar, tulisan, kombinasi keduanya, atau bentuk lain yang disertakan pada pangan, dimasukkan ke dalam, ditempelkan pada, atau merupakan bagian kemasan pangan. Pada Bab IV Pasal 30-35 dari Undang-Undang ini diatur hal-hal yang berkaitan dengan pelabelan dan periklanan bahan pangan. Tujuan pelabelan pada kemasan adalah : memberi informasi tentang isi produk yang diberi label tanpa harus membuka kemasan sebagai sarana komunikasi antara produsen dan konsumen tentang hal-hal dari produk yang perlu diketahui oleh konsumen, terutama yang kasat mata atau yang tidak diketahui secara fisik Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 266 memberi petunjuk yang tepat pada konsumen sehingga diperoleh fungsi produk yang optimum sarana periklanan bagi konsumen memberi rasa aman bagi konsumen Informasi yang diberikan pada label tidak boleh menyesatkan konsumen. Pada label kemasan, khususnya untuk makanan dan minuman, sekurang-kurangnya dicantumkan hal-hal berikut (Undang-Undang RI No. 7 tahun 1996 tentang Pangan) : Nama produk. Disamping nama bahan pangannya, nama dagang juga dapat dicantumkan. Produk dalam negeri ditulis dalam bahasa Indonesia, dan dapat ditambahkan dalam bahasa Inggris bila perlu. Produk dari luar negeri boleh dalam bahasa Inggris atau bahasa Indonesia. Daftar bahan yang digunakan. Ingridien penyusun produk termasuk bahan tambahan makanan yang digunakan harus dicantumkan secara lengkap. Urutannya dimulai d ari yang terbanyak, kecuali untuk vitamin dan mineral. Beberapa perkecualiannya adalah untuk komposisi yang diketahui secara umum atau makanan dengan luas permukaan tidak lebih dari 100 cm2, maka ingradien tidak perlu dicantumkan. Berat bersih atau isi bersih. Berat bersih dinyatakan dalam satuan metrik. Untuk makanan padat dinyatakan dengan satuan berat, sedangkan makanan cair dengan satuan volume. Untuk makanan semi padat atau kental dinyatakan dalam satuan volume atau berat. Untuk makanan padat dalam cairan dinyatakan dalam bobot tuntas. Nama dan alamat produsen atau memasukkan pangan ke dalam wilayah Indonesia. Label harus mencantumkan nama dan alamat pabrik pembuat/pengepak/importir. Untuk makanan impor harus dilengkapi dengan kode negara asal. Nama jalan tidak perlu dicantumkan apabila sudah tercantum dalam buku telepon. Keterangan tentang halal. Pencantuman tulisan halal diatur oleh keputusan bersama Menteri Kesehatan dan Menteri Agama No. 427/MENKES/SKB/VIII/1985. Makanan halal adalah makanan yang tidak mengandung unsur atau bahan yang terlarang/haram dan atau yang diolah menurut hukumhukum agama Islam. Produsen yang mencantumkan tulisan halal pada label, maka produsen tersebut bertanggung jawab terhadap halalnya makanan tersebut bagi pemeluk agama Islam. Saat ini kehalalan suatu produk harus melalui suatu prosedur pengujian yang dilakukan oleh tim akreditasi oleh LP POM MUI, badan POM dan Departemen Agama. Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 267 Tanggal, bulan, dan tahun kedaluwarsa. Umur simpan produk pangan biasa dituliskan sebagai: Best before date (produk masih dalam kondisi baik dan masih dapat dikonsumsi beberapa saat setelah tanggal yang tercantum terlewati), use by date (produk tidak dapat dikonsumsi, karena berbahaya bagi kesehatan manusia setelah tanggal yang tercantum terlewati. Permenkes 180/Menkes/Per/IV/ 1985 menegaskan bahwa tanggal, bulan dan tahun kadaluarsa wajib dicantumkan secara jelas pada label, setelah pencantuman best before/use by. Produk pangan yang memiliki umur simpan 3 bulan dinyatakan dalam tanggal, bulan, dan tahun, sedang produk pangan yang memiliki umur simpan lebih dari 3 bulan dinyatakan dalam bulan dan tahun. Beberapa jenis produk yang tidak memerlukan pencantuman tanggal kadaluarsa: sayur dan buah segar, minuman beralkohol, vinegar/cuka, gula/ sukrosa, bahan tambahan makanan dengan umur simpan lebih dari 18 bulan, roti dan kue dengan umur simpan kurang atau sama dengan 24 jam. Selain itu keterangan-keterangan lain yang dapat dicantumkan pada label kemasan adalah nomor pendaftaran, kode produksi, petunjuk atau cara penggunaan, petunjuk atau cara penyimpanan, nilai gizi serta tulisan atau pernyataan khusus. Nomor pendaftaran untuk produk dalam negeri diberi kode MD, sedangkan produk luar negeri diberi kode ML. Kode produksi meliputi : tanggal produksi dan angka atau huruf lain yang mencirikan batch produksi. Produk-produk yang wajib mencantumkan kode produksi adalah: produk susu pasteurisasi, strilisasi, fermentasi dan susu bubuk, makanan bayi, makanan kaleng yang dilakukan sterilisasi komersial, daging dan hasil olahannya. Petunjuk atau cara penggunaan diperlukan untuk makanan yang perlu penanganan khusus sebelum digunakan, sedangkan petunjuk penyimpanan diperlukan untuk makanan yang memerlukan cara penyimpanan khusus, misalnya harus disimpan pada suhu dingin atau suhu beku. Nilai gizi diharuskan dicantumkan bagi makanan dengan nilai gizi yang difortifikasi, makanan diet atau makanan lain yang ditetapkan oleh Menteri Kesehatan. Informasi gizi yang harus dicantumkan meliputi: energi, protein, lemak, karbohidrat, vitamin, mineral atau komponen lain. Tulisan atau pernyataan khusus harus dicantumkan untuk produkproduk berikut: susu kental manis, harus mencantumkan tulisan : ”Perhatikan, Tidak cocok untuk bayi”, makanan yang mengandung bahan dari babi harus diulis : ”Mengandung Babi”, susu dan makanan yang mengandung susu, makanan bayi, pemanis buatan, makanan dengan Iradiasi ditulis: Radura dan logo iradiasi, pada makanan halal maka tulisan Halal ditulis dalam bahasa Indonesia atau Arab. Pengemasan dan Penyimpanan Hasil Pertanian Pangan dan Produknya 268 Persyaratan umum tentang pernyataan (klaim) yang dicantumkan pada label kemasan adalah : Tujuan pencantuman informasi gizi untuk memberikan informasi kepada konsumen tentang jumlah zat gizi yang terkandung (bukan petunjuk berapa harus dimakan). Tidak boleh menyatakan seolaholah makanan yang berlabel gizi mempunyai kelebihan daripada makanan yang tidak berlabel. Tidak boleh membuat pernyataan adanya nilai khusus, bila nilai khusus tersebut tidak sepenuhnya berasal dari bahan makanan tersebut, tetapi karena dikombinasikan dengan produk lain. Misalnya sereal disebut kaya protein, yang ternyata karena dicampur dengan susu pada saat dikonsumsi. Pernyataan bermanfaat bagi kesehatan harus benar-benar didasarkan pada komposisi dan jumlahnya yang dikonsumsi per hari. Gambar atau logo pada label tidak boleh menyesatkan dalam hal asal, isi, bentuk, komposisi, ukuran atau warna. Misalnya: gambar buah tidak boleh dicantumkan bila produk pangan tersebut hanya mengandung perisa buah, gambar jamur utuh tidak boleh untuk menggambarkan potongan jamur, gambar untuk memperlihatkan makanan di dalam wadah harus tepat dan sesuai dengan isinya. Saran untuk menghidangkan suatu produk dengan bahan lain harus diberi keterangan dengan jelas bila bahan lain tersebut tidak terdapat dalam wadah. 6..9.. Peraturan-peraturan Dalam Kemasan Pangan Kemasan produk pangan selain berfungsi untuk melindungi produk, juga memudahkan dalam penyimpanan, informasi dan promosi produk serta pelayanan kepada konsumen. Mutu dan keamanan pangan dalam kemasan sangat tergantung dari mutu kemasan yang digunakan, baik kemasan primer, sekunder maupun tersier. Oleh karena itu diperlukan adanya peraturanperaturan mengenai kemasan pangan, yang bertujuan untuk memberikan perlindungan kepada konsumen. Soall Latiihan: 1. Sebutkan minimal lima (5) fungsi pengemasan pada bahan pangan yang anda ketahui! 2. Sebutkan jenis-jenis bahan pengemas! 3. Sebutkan persyaratan umum tentang pernyataan (klaim) yang dicantumkan pada label kemasan! 4. Sebutkan teknik-teknik pengisian produk cair! 5. Sebutkan 3 golongan penutup wadah gelas (berdasarkan fungsinya)! Limbah 269 VIIII.. LIIMBAH 7..1.. Pendahulluan Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri maupun domestik (rumah tangga), yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai ekonomis. Bila ditinjau secara kimiawi, limbah ini terdiri atas bahan kimia organik dan anorganik. Dengan konsentrasi dan kuantitas tertentu, kehadiran limbah dapat berdampak negatif terhadap lingkungan terutama bagi kesehatan manusia, sehingga perlu dilakukan penanganan terhadap limbah. Tingkat bahaya kera-cunan yang ditimbulkan oleh limbah tergantung pada jenis dan karakteristik limbah. Karakteristik limbah meliputi: 1. Berukuran mikro 2. Dinamis 3. Berdampak luas (penyebarannya) 4. Berdampak jangka panjang (antar generasi) Limbah dapat digolongkan berdasarkan sumber yang menghasilkannya yaitu: pertanian, industri dan rumah tangga. Contoh limbah dari pertanian dan residu tanaman antara lain seperti jerami dan sekam padi, gulma, batang dan tongkol jagung, semua bagian vegetatif tanaman, batang pisang dan sabut kelapa, dan sebagainya. Limbah dan residu dari ternak antara lain seperti kotoran padat, limbah ternak cair, limbah pakan ternak, cairan biogas. Beberapa tanaman air dapat menghasilkan limbah seperti azola, ganggang biru, enceng gondok dan gulma air. Limbah dari industri seperti serbuk gergaji kayu, blotong, kertas, ampas tebu, limbah kelapa sawit, limbah pengalengan makanan dan pemotongan hewan, limbah cair alkohol, limbah pengolahan kertas, ajinomoto, limbah pengolahan minyak kelapa sawit. Sedangkan limbah dari rumah tangga antara lain seperti tinja, urin, sampah rumah tangga dan sampah kota. Berdasarkan karakteristiknya, limbah industri dapat digolongkan menjadi empat (4) bagian yaitu: 1. Limbah cair 2. Limbah padat 3. Limbah gas dan partikel 4. Limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun) Faktor yang mempengaruhi kualitas limbah antara lain: 1. Volume limbah 2. Kandungan bahan pencemar, dan 3. Frekuensi pembuangan limbah Limbah 270 Gambar 7.1 Limbah Domestik Mendominasi Sampah Kota Sumber: Isro’i, tanpa tahun Pengolahan limbah berarti lebih mengutamakan cara untuk menghilangkan dan atau mengurangi dampak yang terjadi pada limbah yang apabila tidak dilakukan maka akan berdampak negatif pada lingkungan (hanya bagian akhir dari suatu proses kegiatan sebagai upaya kuratif). Sedangkan pengelolaan limbah merupakan seluruh rangkaian proses yang dilakukan untuk mengkaji aspek kemanfaatan benda/barang dari sisa suatu kegiatan sampai betulbetul pada akhirnya harus menjadi limbah, karena tidak mungkin dimanfaat-kan kembali (upaya dari awal sampai akhir dengan menggunakan pendekatan preventif). Skema prosedur umum pengelolaan limbah dapat dilihat pada Gambar 7.2 berikut. Gambar 7.2. Skema Umum Pengelolaan Limbah (Direktorat Jenderal Industri Kecil Menengah Departemen Perindustrian, 2007) Dapat dicegah? Tergolong B3? Dapat direduksi? Dapat dimanfaatkan? Manajemen limbah secara khusus Usaha pencegahan Usaha pemanfaatan (reuse, recycling) Usaha mereduksi limbah Pengolahan/pembuangan limbah secara konvensional Ya Tidak Ya Ya Tidak Tidak Tidak Ya Limbah Limbah 271 7..2.. Pengellollaan Liimbah Hasiill Pertaniian Pangan Kegiatan pertanian dapat menghasilkan produk dan limbah baik dalam bentuk padat maupun dalam bentuk cair. Pengertian limbah pertanian adalah hasil sampingan dari aktivitas pertanian yang biasanya kurang bernilai ekonomis bahkan tidak laku dijual, contohnya jerami sebagai limbah dari tanaman padi. Limbah ini berupa limbah organik. Meskipun termasuk limbah yang dapat diuraikan /dibusukkan secara alami namun bila tidak dikelola terlebih dulu tapi langsung dibuang ke lingkungan akan mengakibatkan terjadinya pencemaran. Gambar 7.3 Diagram Alir Penanganan Limbah (Anonim, 2005) BAHAN MENTAH LIMBAH PRODUK BAHAN ANORGANIK BAHAN ORGANIK - Masa sel dan padatan tersuspensi - Air: air cucian, pendingin, air limbah DIBUANG DITAMPUNG POLUSI LINGKUNGAN DIPERLUKAN MEDIA UTK PROSES LAIN PAKAN TERNAK EFFLUEN BERSIH Limbah 272 Limbah tanaman pangan dan perkebunan memiliki peran yang cukup penting dan berpotensi dalam penyediaan pakan hijauan bagi ternak ruminansia seperti sapi, kambing, domba dan kerbau terutama pada musim kemarau. Pada musim kemarau hijauan rumput terganggu pertumbuhannya, sehingga pakan hijauan yang tersedia kurang baik dari segi kuantitas maupun kualitas. Bahkan di daerah-daerah tertentu rumput pakan ternak akan kering dan mati sehingga menimbulkan krisis pakan hijauan. Gambar 7.4. Limbah dari Pabrik Kelapa Sawit (Isro’i, tanpa tahun) Pemanfaatan Limbah Hasil Pertanian Sebagai Pakan Ternak Proses pengolahan limbah menjadi pakan ternak dapat dilakukan secara kering (tanpa fermentasi) yaitu dengan mengeringkannya, baik menggunakan alat pengering maupun dengan sinar matahari. Limbah dari hasil panen dicincang, selanjutnya dijemur pada sinar matahari sampai kering yang ditandai dengan cara mudah dipatahkan atau mudah hancur kalau diremas. Setelah kering limbah ditumbuk dengan menggunakan lesung atau alat penumbuk lainnya, kemudian dilakukan pengayakan. Gambar 7.5. Proses Pengolahan Limbah dari Kulit Buah Kakao Secara Kering (Tanpa Fermentasi) Sumber : Wawo (tanpa tahun) Cara lain proses pengolahan limbah menjadi pakan ternak dilakukan secara fermentasi yang melibatkan peran mikroba sebagai perombaknya. Dengan fermentasi, nilai gizi limbah (seperti jerami, sabut kelapa, kulit buah kakao dan lain-lain) dapat ditingkatkan, sehingga layak untuk pakan penguat kambing maupun sapi, Limbah 273 bahkan untuk ransum babi dan ayam. Beberapa mikroba yang biasa digunakan adalah jenis kapang seperti Trichoderma viride, Trichoderma harzianum dan Aspergillus niger. Manfaat fermentasi dengan teknologi ini antara lain yaitu: 1. Meningkatkan kandungan protein 2. Menurunkan kandungan serat kasar 3. Menurunkan kandungan tanin (zat penghambat pencernaan) Gambar 7.6. Proses Pengolahan Limbah Secara Fermentasi Sumber : Wawo (tanpa tahun) Penggunaan pakan ternak olahan dari limbah harus memperhatikan beberapa hal antara lain: 1. Pakan ternak olahan dapat langsung diberikan kepada ternak atau menyimpannya dalam wadah yang bersih dan kering. 2. Pada awal pemberian, ternak tidak mau memakannya sehingga memberikan pakan ternak olahan pada saat ternak kelaparan dengan menambahkan garam atau gula untuk merangsang nafsu makannya. 3. Pakan ternak olahan juga bisa digunakan sebagai penguat pada ternak ruminansia (sapi, kambing, kerbau atau babi) untuk mempercepat pertumbuh an dan juga produksi susu. 4. Pakan ternak olahan dapat digunakan sebagai pengganti dedak, contohnya pakan ternak dari limbah kulit kakao dapat diberikan sebagai pengganti dedak untuk ternak ruminansia sebanyak 0,7–1,0% berat badan, untuk ternak unggas (ayam petelur) sebanyak 36% dari total ransum. Pemanfaatan Kotoran Ternak Sebagai Kompos Kotoran ternak dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan kompos yang dapat digunakan sebagai pupuk tanaman. Ada beberapa manfaat pengggunaan kompos sebagai pupuk tanaman antara lain adalah: 1. Hemat biaya dan tenaga 2. Pupuk organik yang dihasilkan berkualitas tinggi 3. C/N ratio kurang 20 Bebas dari biji-biji gulma (tanaman liar) dan mikroba 4. Bebas dari patogenik atau yang merugikan jamur-jamur akar serta parasit lainnya 5. Bebas phytotoxin Limbah 274 6. Tidak Berbau dan mudah meng gunakannya 7. Tidak membakar tanaman 8. Dapat mengurangi penggunaan pupuk anorganik 9. Aman untuk semua jenis tanaman dan lingkungan 10. pH normal berkisar 6,5 sampai 7,5 mampu memperbaiki pH tanah. 11. Mampu meningkatkan biodiversitas dan kesehatan tanah 12. Memperbaiki tekstur tanah, sehingga tanah mudah diolah 13. Meningkatkan daya tahan tanah terhadap erosi 14. Mampu meningkatkan produktivitas lahan antara 10-30%, karena biji tanaman lebih bernas dan tidak cepat busuk. 15. Tanaman akan dijauhi hama penyakit dan jamur 16. Meningkatkan Kapasitas Tukar Kation (KTK). 17. Meningkatkan kapasitas cengkeram air (water holding capacity). Bahan-bahan yang digunakan untuk pembuatan kompos menurut Roja (tanpa tahun) antara lain: kotoran ternak satu ton (+ 30 karung), urea 2 kg, SP36 3 kg, kapur 5 kg, starter Trichoderma 3 kg, dan plastik hitam 5 m. Tahap-tahap pembuatannya sebagai berikut: 1. Menyiapkan kotoran ternak (sapi atau kerbau) yang akan dijadikan kompos dengan syarat kering (tidak basah oleh urine sapi atau air hujan). Kotoran ternak yang terlalu basah akan mempengaruhi perkembangan kapang T. harzianum sehingga proses perombakan lebih lambat. 2. Menambahkan bahan aktifator (Urea, SP36, kapur, pupuk kandang, starter T. harzianum) dan mengaduknya hingga merata. Selanjutnya dibagi menjadi 4 bagian. 3. Kotoran ternak ditumpuk setinggi 1x1x1 m lalu dibagi atas 4 bagian, masing-masing setinggi + 25 cm. 4. Di atas tumpukan kotoran ternak, ditabur bahan aktifator (Trichoderma) secara merata 5. Menggabungkan tumpukan kotoran ternak menjadi 1 tumpukan sehingga volume tumpukan sekitar 1x1x1 m. 7. Menutup tumpukan dengan plastik hitam anti air agar terlindung dari hujan dan panas matahari. 8. Melakukan pembalikan tumpukan kotoran ternak setiap 1 minggu dengan menggunakan cangkul. Perlu dijaga, kelem-baban tumpukan harus stabil (kelembaban 60-80%) selama proses pengomposan. Pemanenan kompos pupuk kandang dilakukan setelah 21 hari dengan cara membongkar lalu mengayaknya sehingga dihasilkan kompos yang sempurna. Limbah 275 Gambar 7.7 Proses Pengomposan Sederhana oleh BPTP Sumantra Barat Sumber: Roja, tanpa tahun Pembuatan Kompos dari Kotoran Sapi Pengolahan kotoran sapi menjadi kompos bisa dilakukan oleh peternak secara individu karena caranya sederhana, mudah diikuti dan bahannya tersedia di sekitar peternak sendiri. Langkah awal yang dilakukan dalam pengolahan kotoran sapi menjadi kompos adalah, menyiapkan dan mengumpulkan bahan yang diperlukan yaitu : 1. Kotoran sapi minimal 40%, dan akan lebih baik jika bercampur dengan urin. 2. Kotoran ayam maksimum 25% (jika ada). 3. Serbuk dari kayu sabut kelapa 5% atau limbah organik lainnya seperti jerami dan sampah rumah tangga 4. Abu dapur 10% 5. Kapur pertanian 6. Stardec 0,25%. Mengingat Stardec merupakan stimulan untuk pertumbuhan mikroba (Stardec dapat pula merupakan agregat bakteri atau cendawan dorman) maka bila Stardec tidak tersedia dapat diganti dengan kompos yang sudah jadi, karena di dalam kompos juga tersedia agregat bakteri atau cendawan pengurai bahan organik yang sedang dorman. Setelah semua bahan terkumpul, selanjutnya dilakukan proses pengomposan sebagai berikut: 1. Sehari sebelum pengomposan dimulai (H-1), campurkan bahan utama (kotoran sapi, kotoran ayam jika ada, sabut kelapa/ serbuk gergaji, abu dapur dan kapur pertanian) secara merata, atau ditumpuk mengikuti lapisan: a. Kotoran ayam ditempatkan paling bawah (jika ada) dan dibagian atasnya ditempatkan kotoran sapi. Tinggi kotoran ayam dan sapi maksimum 30 cm (Gambar 8). b. Lapisan berikutnya dari kapur pertanian (Gambar 9), yaitu untuk menaik kan PH karena mikroba akan tumbuh baik pada PH yang tinggi (tidak asam). c. Dapat ditambahkan serbuk dari sabut kelapa, karena C/N-nya lebih rendah (sekitar 60) dan mengandung KCl, sedangkan kalau menggunakan serbuk gergaji (Gambar 10) kadar C/N-nya sangat tinggi (sekitar 400) d. Selanjutnya menaburkan abu pada bagian paling atas. (Gambar 11) Limbah 276 2. Tumpukan seperti pada point 1, harus diulangi sampai ketinggian sekitar 1,5 meter. 3. Pada hari pertama (H0), tumpukan bahan disisir, lalu ditaburi dengan Stardec (Gambar 12) sebanyak 0,25% atau 2,5 kg untuk campuran sebanyak 1 ton. 4. Tumpukan bahan minimal dengan ketinggian 80 cm. 5. Selanjutnya tumpukan dibiarkan selama satu minggu (H+7) tanpa ditutup, namun harus terjaga agar terhindar dari panas dan hujan. Pada hari ketujuh campuran bahan harus dibalik, agar memperoleh suplai oksigen selama proses pengomposan. Pembalikan ini dilakukan kembali pada hari ke 14, 21 dan 28. 6. Pada hari ke-7 suhu bahan mulai meningkat sampai dengan hari ke-21. Peningkatan bisa mencapai 60-700C, dan akan turun kembali pada hari ke 28 atau tergantung bahan yang digunakan. Jika lebih banyak menggunakan bahan dari kotoran ayam, suhu bahan men-jadi lebih tinggi dalam waktu lebih lama (bisa mencapai lebih dari 700C dalam waktu lebih dari 28 hari). Jika hanya memakai bahan dari kotoran ternak sapi, proses meningkatnya suhu akan terjadi selama 21 hari dan akan menurun pada hari ke 28, dengan tingkat suhu 35-400C. Terjadinya peningkatan dan penurunan suhu menandakan proses pengomposan berjalan sempurna, yang ditandai dengan adanya perubahan warna bahan menjadi hitam kecoklatan. Suhu yang tinggi selama proses komposing juga berfungsi untuk membunuh biji-biji gulma dan bakteri patogenik. Selain itu, apabila dilakukan uji laboratorium, pupuk organik yang dihasilkan akan memiliki komposisi sebagai berikut : a. Kelembaban 65% b. C/N ratio maksimum 20 c. Total Nitrogen (N)> 1,81% d. P205 > 1,89% e. K2O> 1,96% f. CaO >2,96% g. MgO > 0,70% h. Kapasitas Tukar Kation > 75 me/100 g j. pH 6,5 – 7,5 Dengan komposisi tersebut, pupuk yang dihasilkan adalah pupuk organik berkualitas tinggi, sehingga sangat baik untuk digunakan bagi semua tanaman, tambak dan kolam ikan. Agar dalam proses pengolahan kotoran sapi menjadi kompos lebih efektif dan efisien, sebaiknya pengolahannya dilakukan pada tempat pengolahan kompos yang merupakan sebuah bangunan yang berukuran 2 m x 6 m seperti yang telah dilakukan oleh Milik Kelompok Tani Amanah NTB (Gambar 7.13). Limbah 277 Gambar 7.8 Pencampuran Kotoran Ayam dengan Kotoran Sapi Sumber: SPFS PMU Indonesia Photo collections-Deptan Gambar 7.9. Penambahan Kapur Pertanian untuk Menaikkan Ph Sumber: SPFS PMU Indonesia Photo collections-Deptan Limbah 278 Gambar 7.10.Pencampuran Serbuk Gergaji dan atau Serbuk Kelapa Sumber: SPFS PMU Indonesia Photo Collections-Deptan Gambar 7.11 Pemberian Abu pada Lapisan Paling Atas Sumber: SPFS PMU Indonesia Photo collections-Deptan Limbah 279 Gambar 7.12 Penyisiran Tumpukan pada Hari Ke-0 dengan Stardec dan Memfermentasi dengan Membiarkannya Selama 7 Hari Sumber: SPFS PMU Indonesia Photo collections-Deptan Gambar 7.13 Tempat Pengolahan Kompas Berukuran 2 m x 6 m Milik Kelompok Tani Amanah Sumber: SPFS PMU Indonesia Photo collections-Deptan Limbah 280 7.3. Liimbah IIndusttrii Perttaniian Pengetahuan tentang sifat-sifat limbah sangat penting dalam pengembangan suatu sistem pengelolaan limbah yang layak. Limbah yang diproduksi oleh industri pertanian bervariasi dalam kuantitas dan kualitasnya. Limbah dari industri pangan merupakan limbah yang berbeban rendah dengan volume cairan tinggi, sedangkan yang berasal dari peternakan cenderung berbeban tinggi dengan volume cairan rendah. Pengetahuan mengenai sifat-sifat limbah dapat membantu dalam penetapan metode penanganan dan atau pembuangan limbah secara efektif. Seperti pada penanganan biologik cocok dilakukan pada limbah cair yang mengandung bahan padatan organik. Limbah padat dengan kadar organik tinggi cocok dilakukan pembakaran atau pengomposan. Akan tetapi cara pembakaran dapat mencemari lingkungan terutama pencemaran udara. Pengelolaan limbah industri pangan (cair, padat dan gas) diperlukan untuk meningkatkan pencapaian tujuan pengelolaan limbah (pemenuhan peraturan pemerintah), serta untuk meningkatkan efisiensi pemakain sumber daya. Secara umum, pengelolaan limbah merupakan rangkaian ke giatan yang mencakup reduksi (reduction), pengumpulan (collection), penyimpangan (storage), pengang-kutan (transportation), pemanfaatan (reuse, recycling), pengolahan (treatment), dan/atau penimbunan (disposal). Beberapa contoh alternatif lain penanganan limbah industri pertanian dapat dilihat pada Tabel 7.1. Tabel 7.1. Metode Penanganan dan Pembuangan Limbah dengan Karakteristik yang Berbeda Cairan Metode Penanganan dan Pembuangan Cairan Limbah organijk terlarut Bahan anorganik terlarut Limbah organik tersuspensi Bahan anorganik tersuspensi Padatan Limbah organik Limbah anorganik Penanganan biologik, penimbunan lahan Penimbunan lahan, perlakuan fisik dan kimia Sedimentasi penanganan biologik, presipitasi kimia, penimbunan lahan Sedimentasi, penimbunan lahan, perlakuan kimia Insinerasi, pupuk, penimbunan lahan, dehidrasi, kondisi tanah, pakan ternak Penimbuanan tanah Sumber: Loehr (1977) dalam Jenie dan Winiati, 1993 Limbah 281 Setiap industri pangan mempunyai limbah yang berbeda dalam kuantitas dan kualitas. Industri pengolahan pangan meliputi pengolahan beraneka ragam makanan seperti buah-buahan dan sayuran, beberapa hasil tanaman perkebunan, daging, susu dan hasil laut. Limbah pengolahan makanan dihasilkan dari pencucian, pemotongan, blanching, pasteurisasi, pembuatan jus, pembersihan peralatan pengolahan, dan pendinginan produk akhir. Komponen limbah cair dari industri pangan sebagian besar adalah bahan organik. Pengolahan buah dan sayuran dapat menyebabkan fluktuasi aliran dan muatan limbah karena karakteristik yang bervariasi dan relatif bersifat musiman dibandingkan dengan pengolahan daging, unggas dan susu yang tidak mengenal musim. Limbah pengolahan buah dan sayuran sering kali mempunyai pH tinggi, karena penggunaan senyawa kaustik seperti larutan alkali dalam pengupasan. Larutan kaustik dapat menghasilkan pH sekitar 12-13 yang jika tidak dikelola (langsung dibuang) dapat mencemari lingkungan. Beberapa proses pengolahan buah dan sayuran juga dapat menghasilkan pH rendah (asam) dan mengandung klorida serta bahan organik cukup tinggi seperti limbah dari pikel dan sauerkraut. Limbah dari pengolahan daging dan unggas dapat berasal dari penyembelihan, penghilangan bulu, penanganan isi perut, rendering, pemotongan bagianbagian yang tidak diinginkan, pengolahan dan pekerjaan pembersihan. Limbah mengandung darah, lemak, padatan anorganik dan organik, garamgaram serta bahan kimia yang ditambahkan selama proses pengolahan. Limbah dari pengolahan susu dihasilkan selama pengolahan dan pemindahan susu dari petani sampai ke penerima (industri maupun konsumen susu segar). Limbah dapat terdiri dari susu penuh dan olah, whey dari produksi keju, maupun air pencuci dan pasteurisasi. Untuk mengatasi limbah diperlukan pengolahan dan pena-nganan limbah. Pada dasarnya pengolahan limbah dapat dibedakan menjadi: 1. golahan menurut tingkatan perlakuan 2. ngolahan menurut karakteristik limbah 7.4. Pencemaran Aiir dan IIndiikasiinya Pencemaran air adalah suatu perubahan keadaan di suatu tempat penampungan air seperti danau, sungai, lautan dan air tanah akibat aktivitas manusia yang mengganggu kebersihan dan atau keamanan lingkungan. Walaupun fenomena alam seperti gunung berapi, badai, gempa bumi dll juga mengakibatkan perubahan yang Limbah 282 besar terhadap kualitas air, hal ini tidak dianggap sebagai pencemaran. Pencemaran air dapat disebabkan oleh berbagai hal dan memiliki karakteristik yang berbeda-beda. Meningkatnya kandungan nutrien dapat mengarah pada eutrofikasi. Sampah organik seperti air comberan (sewage) menyebabkan peningkatan kebutuhan oksigen pada air yang menerimanya yang mengarah pada berkurangnya oksigen yang dapat berdampak parah terhadap seluruh ekosistem. Industri membuang berbagai macam polutan ke dalam air limbahnya seperti logam berat, toksin organik, minyak, nutrien dan padatan. Air limbah tersebut memiliki efek termal, terutama yang dikeluarkan oleh pembangkit listrik, yang dapat juga mengurangi oksigen dalam air. Indikasi pencemaran air dapat diketahui baik secara visual maupun pengujian antara lain, seperti: 1. Prubahan pH (tingkat keasaman/konsentrasi ion hidrogen) Air normal yang memenuhi syarat untuk suatu kehidupan memiliki pH netral dengan kisaran nilai 6,5-7,5. Air limbah industri yang belum terolah dan memiliki pH diluar nilai pH netral, akan mengubah pH air sungai dan dapat mengganggu kehidupan organisme didalamnya. Hal ini akan semakin parah jika daya dukung lingkungan rendah serta debit air sungai rendah. Limbah dengan pH asam/rendah bersifat korosif terhadap logam. 2. Perubahan warna, bau dan rasa Air normak dan air bersih tidak akan berwarna, sehingga tampak bening/jernih. Bila kondisi air warnanya berubah maka hal tersebut merupakan salah satu indikasi bahwa air telah tercemar. Timbulnya bau pada air lingkungan merupakan indikasi kuat bahwa air telah tercemar. Air yang bau dapat berasal dari limba industri atau dari hasil degradasi oleh mikroba. Mikroba yang hidup dalam air akan mengubah organik menjadi bahan yang mudah menguap dan berbau sehingga mengubah rasa. 3. Timbulnya endapan, koloid dan bahan terlarut Endapan, koloid dan bahan terlarut berasal dari adanya limbah industri yang berbentuk padat. Limbah industri yang berbentuk padat, bila tidak larut sempurna akan mengendapdidsar sungai, dan yang larut sebagian akan menjadi koloid dan akan menghalangi bahan-bahan organik yang sulit diukur melalui uji BOD karena sulit didegradasi melalui reaksi biokimia, namun dapat diukur menjadi uji COD. Adapun komponen pencemaran air pada umumnya terdiri dari : Bahan buangan padat Bahan buangan organik Bahan buangan anorganik Limbah 283 7..5.. Penanganan Liimbah Caiir Limbah cair biasanya dihasilkan oleh industri. Secara umum penanganan limbah cair dapat dilakukan dengan metode perlakuan secara fisik, perlakuan secara kimia, perlakuan secara biologi. Penangan limbah metode fisika yaitu dengan menyisihkan limbah padat secara fisik dari bagian cairan. Metode kimia dilakukan dengan mengendapkan atau memflokulasi partikel menggunakan senyawa kimia sebagai koagulan seperti ferrous atau ferisulfat, almunium sulfat, kalsium hidroksida. Penanganan limbah secara biologi dilakukan dengan menggunakan agensia hayati (mikroba) melalui proses fermentasi baik fermentasi aerob (membutuhkan oksigen) maupun anaerob (tanpa membutuhkan oksigen) yang dikenal sebagai lumpur aktif atau activity sludge. Parameter kimiawi fisik yang digunakan sebagai indikator & kualitas air antara lain meliputi: kekeruhan, bahan padat terlarut, BOD, COD, suhu, pH, warna aroma, detergen senyawa radioaktif dan lain sebagainya. Parameter mikrobiologis meliputi kandungan mikroba patogen seperti Eschericia coli, Salmonella, Streptocoucus dan lain sebagainya. Jumlah dan karakteristik air limbah industri bervariasi menurut jenis industrinya. Sebagai contoh industri tapioka konvensional dapat menghasilkan limbah cair sebanyak 14 - 18 m3 per ton ubi kayu. Pada industri tapioka modern dapat meminimalkan jumlah limbah menjadi 8 M3 per ton ubi kayu (Winarrio, 1980 dalam Direktorat Jenderal Industri Kecil Menengah Departemen Perindustrian, 2007). Limbah cair industri tapioka mengandung padatan tersuspensi 1.000 - 10.000 mg/L dan bahan organik 1.500 - 5.300 mg/L (Koesoebiono, 1984). Contoh lain adalah industri tahu dan tempe. Industri tahu dan tempe mengandung banyak bahan organik dan padatan terlarut. Untuk memproduksi 1 ton tahu atau tempe dihasilkan limbah sebanyak 3.000 - 5.000 Liter (Tabel 7.2). Tabel 7.2 Parameter Limbah dari Industri Kerupuk Kulit dan Tahu-Tempe Parameter Industri Tahu- Kerupuk Tempe Kullit BOD (mg/L) 2.850 950 COD (mg/L) 8430 1.534 TSS (mg/L) 6.291 309 pH (-) 13 5 Volume (m3/ton) 2,5 3 – 5 Sumber: Wenas, Sunaryo, dan Sutyasmi (2002) Selama fermentasi maka suatu bahan mentah diubah menjadi berbagai macam produk tergantung pada proses yang digunakan. Faktor-faktor yang perlu diamati selama survey buangan pabrik antara lain: Limbah 284 1. Kecepatan alir limbah setiap hari 2. Kekeruhan, warna 3. Padatan tersuspensi 4. Oksigen terlarut, BOD dan COD 5. pH dan suhu 6. Kandungan toksik logam, CL-, sulfida, sianida, fenol dan deterjen 7. Bau dan rasa 8. Radioaktivitas Kadar oksigen terlarut perlu diketahui karena sangat beberapa alasan yaitu: 1. Sangat esensial untuk pertumbuhan beberapa jasad renik 2. konsentrasi oksigen terlarut: 4 mg/dm-3 atau 90 % konsentrasi jenuh pada suhu dan salinitasn ambien. 3. dipengaruhi oleh partikelpartikel bahan organik terlarut 4. metoda pengukuran yang sering digunakan untuk oksigen terlarut. Keperluan oksigen biokimia (BOD): ukuran kuantitas oksigen yang diperlukan untuk oksidasi bahan organik di dalam air, oleh mikrobia yang terkandung di dalamnya pada inteval waktu dan suhu tertentu. Kadar oksigen effluen ditentukan dengan memasukkan limbah atau larutan limbah ke dalam botol berwarna gelap, sebelum dan setelah diinkubasi pada suhu 200 C selama 5 hari. Penurunan oksigen dapat dihitung dengan satuan O2 yang dikonsumsi per dm3 sampel. Pengukuran ini digunakan hanya untuk menentukan bahan yang dapat didegradasi. Pada umumnya BOD diukur setelah 5 hari inkubasi. Keperluan oksigen kimia (COD) dapat diketahui dengan pengujian sampel yang dilarutkan ke dalam sejumlah larutan asam potasium dikromat yang mendidih selama 2,5 sampai 4 jam. Selanjutnya sisa dikromat dititrasi dengan ferro sulfat atau fero-ammonium sulfat. Bahan organik yang teroksidasi akan sebanding dengan potasium dikromat yang digunakan. Metode ini digunakan untuk mengukur semua kandungan bahan organik yang mudah dan sukar terdegradasi, baik yang rekalsiran maupun yang bersifat toksik. Perbandingan BOD : COD yang ideal untuk buangan antara 0,2-0,5 : 1. Pada beberapa buangan industri yang komposisinya bervariasi mempunyai rasio BOD : COD bervariasi pula. Strategi untuk Pengolahan Limbah Industri Pengolahan limbah industri memerlukan strategi tertentu yang dilakukan dengan mengadakan survey ke pabrik-pabrik khususnya untuk pelaksanaan program penanganan limbah yang ekonomis. Selanjutnya mengindentifikasi sumber-sumber air yang tidak terkontaminasi dan yang terkontaminasi yang kemungkinan digunakan kembali. Untuk limbah yang pekat harus dipisah dalam pengolahannya karena dimungkinkan Limbah 285 menghasilkan bahan yang lebih berguna. Penanganan limbah pekat ini dapat lebih ekonomis bila dibandingkan dengan effluent yang lebih encer, karena pada effluent yang lebih encer memerlukan pompa dan penampung untuk mengendapkan bahan yang terkandung di dalamnya. Pengujian di laboratorium diperlukan untuk mendapat teknik seperti teknik menurunkan kadar garam, teknik mengkoagulasi partikel tesuspensi dan koloid dan memecah emulsi. Strategi untuk menanggulangi atau menangani limbah dikenal dengan istilah 3R yaitu Reduced, Re-used dan Re-cycled. 1. Reduced: mengurangi seminim mungkin tebentuknya limbah dengan memperbaiki proses pengolahan. 2. Re-used: memanfaatkan limbah untuk bahan bakar selama prosesing. Pada umumnya dikaitkan dengan sumber air untuk pemanfaatannya. 3. Re-cycling: mengolah kembali sebagai bahan dasar pemrosesan. Khususnya untuk limbah-limbah industri yang masih mengandung sejumlah bahan yang dapat dimanfaatkan sebagai makanan, pakan ternak, pembenah tanah dan bahan bakar. Daya buangan industri harus mempunyai nilai BOD antara 40.000 sampai 70.000 mg/l-1 untuk limbah yang mengandung miselium jamur dan 10.000 – 25.000 mg/l-1 untuk nilai BOD buangan industri alkohol : Penanganan dan pembuangan limbah cair dapat dilakukan dengan cara: 1. membuang effluen tidak berbahaya ke sungai atau laut tanpa perlakuan terlebih dahulu 2. membuang effluen tidak berbahaya ke tanah, lagoon, dimasukkan ke sumur. 3. sebagian effluen yang tidak berbahaya dibuang langsung tanpa perlakuan dan sebagian diperlakukan terlebih dahulu sebelum dibuang 4. pengiriman semua effluen dikirim ke penampungan limbah untuk diberi diperlakukan (treatment) pengolahan, atau 5. semua effluen ditangani terlebih dahulu di industri itu sendiri. Pengelolaan Limbah Cair dengan Sistem Kolam (Kolam Oksidasi) Prinsip sistem kolam atau sering disebut juga sebagai kolam oksidasi merupakan salah satu sistem pengolahan limbah cair tertua, dan merupakan perkembangan dari cara pembuangan limbah cair secara langsung ke badan air. Pada sistem kolam. konsentrasi mikroorganisme relatif kecil, suplai oksigen dan pengadukan berlangsung secara alami, sehingga proses perombakan bahan organik berlangsung relatif lama dan pada area yang luas. Limbah 286 Berbagai jenis mikroorganisme berperan dalam proses perombakan, tidak terbatas mikroorganisme aerobik, tetapi juga mikroorganisme anaerbik. Organisme heterotrof aerobik dan aerobik berperan dalam proses konversi bahan organik; organisme autotrof (fitoplankton, alga, tanaman air) mengambil bahanbahan anorganik (nitrat dan fosfat) melalui proses fotosintetsis (Gambar 7.14). Karena lamanya waktu tinggal limbah cair, maka organisme dengan waktu generasi tinggi (zooplankton, larva insekta, kutu air, ikan kecil) juga dapat tumbuh dan berkembang dalam sistem kolam. Organisme tersebut hidup aktif di dalam air atau pada dasar kolam. Komposisi organisme sangat tergantung pada temperatur, suplai oksigen, sinar matahari, jenis dan konsentrasi substrat. Sistem kolam dapat diterapkan untuk pengolahan limbah industri pangan dengan konsentrasi bahan organik rendah, terutama di daerah yang cukup tersedia lahan. Sistem kolam berfungsi untuk pengolahan limbah cair, sekaligus pengolahan sludge. Alga yang tumbuh dapat dipanen dan digunakan sebagai hail samping yang bermanfaat. Gambar 7.14 Mekanisme Perobakan Bahan Organik dalam Sistem Kolam (Loehr, 1974) Faktor pembatas sistem kolam adalah suplai oksigen. Sistem kolam umumnya dirancang untuk tingkat pembebanan rendah. sehingga laju pasokan oksigen dari atmosfir mencukupi kebutuhan oksigen bakteri, dan paling tidak bagian permukaan atas kolam selalu pada kondisi aerobik. Suplai oksigen merupakan faktor pembatas, pembebanan sistem serine didasarkan pada luas permukaan kolam dan dinyatakan dalam P- BOD,,/m-,hari, dan tidak didasarkan pada volume kolam atau jumlah blomassa. Sistem kolam umumnya dirancang dewan kedalaman maksimum 1,0 - 1,5 m, sehingga pencahayaan dan pengadukan oleh angin CALIP. Waktu tinggal hidrolik dalam kolam sekitar 20 hari. Kolam sebaiknya dibagi menjadi tiga bagian, sehingga dalam masing-masing bagian organisme dapat tumbuh secara optimum dan proses perombakan berlangsung lebih cepat. Limbah 286 Sistem kolam merupakan sistem pengolahan limbah cair sederhana yang tidak memerlukan peralatan mekanis, mudah dioperasikan dan tidak memerlukan biaya tinggi. Kekurangan sistem ini adalah sangat tergantung pada cuaca, dan memerlukan lahan luas, serta berpotensi menimbulkan bau busuk terutama pada malam hari dimana suplai oksigen tidak mencukupi untuk proses aerobik. Selain itu, kolam juga dapat digunakan sebagai tempat berkembang biak nyamuk. Pengolahan Limbah Cair dengan Sistem Lumpur Aktif Prinsip pengolahan limbah dengan sistem Lumpur aktif pada dasarnya terdiri atas dua unit proses utama, yaitu bioreaktor (tangki aerasi) dan tangki sedimentasi. Dalam sistem lumpur aktif, limbah cair dan biomassa dicampur secara sempurna dalam suatu reaktor dan diaerasi. Pada umumnya, aerasi ini juga berfungsi sebagai sarana pengadukan suspensi tersebut. Suspensi biomassa dalam limbah cair kemudian dialirkan ke tangki sedimentasi dimana biomassa dipisahkan dari air yang telah diolah. Sebagian biomassa yang terendapkan dikembalikan ke bioreaktor, dan air yang telah terolah dibuang ke lingkungan. Agar konsentrasi biomassa di dalam reaktor konstan (MLSS = 3 - 5 gfL), sebagian biomassa dikeluarkan dari sistem tersebut sebagai excess sludge. Dalam sistem tersebut, mikroorganisme dalam biomassa (bakteri dan protozoa) mengkonversi bahan organik terlarut sebagian menjadi produk akhir (air, karbon dioksida), dan sebagian lagi menjadi sel (biomassa). Oleh karena itu, agar proses perombakan bahan organik berlangsung secara optimum syarat berikut harus terpenuhi yaitu: polutan dalam limbah cair harus kontak dengan mikroorganisme, suplai oksigen cukup, cukup nutnien, cukup waktu tinggal (waktu kontak), dan cukup biomasa jumlah dan Jenis). Tujuan pengolahan limbah cair dengan sistem. lumpur aktif dapat dibedakan menjadi 4 (empat) yaitu penyisihan senyawa karbon (oksidasi karbon), penyisihan senyawa nitrogen, penyisihan fosfor, dan penstabilisasian lumpur secara aerobik simultan. Pada penyisihan senyawa karbon (bahan organik), polutan berupa bahan organik dioksidasi secara enzimatik oleh oksigen yang berada dalam limbah cair. Jadi senyawa karbon dikonversi menjadi karbon dioksida. Eliminasi nutrien (nitrogen dan fosfor) dilakukan terutama untuk mencegah terjadinya eutrofikasi pada perairan. Adapun skema umum pengolahan limbah cair dengan sistem lumpur aktif dapat dilihat pada Gambar 7.15. Limbah 287 Gambar 7.15 Skema Proses Lumpur Aktif. Sumber: (Dirjen Industri Kecil Menengah Dept. Perindustrian, 2007). Parameter desain yang penting dalam sistem lumpur aktif adalah tingkat pembebanan, konsentrasi biomassa, konsentrasi oksigen terlarut, lama waktu aerasi, umur lumpur, dan suplai oksigen. Konsentrasi mikroorganisme (biomassa) diukur dari konsentrasi padatan tersuspensi (Mixed Liquor Suspended Solids/ MLSS). Nilai tipikal parameter desain/operasi sistem lumpur aktif untuk berbagai tujuan dapat dilihat pada Tabel 7.3. Untuk eliminasi fosfor diperlukan zona anaerobik dengan waktu kontak minimum 0,75 jam. Untuk pengolahan limbah cair dalam jumlah kecil, sistem lumpur aktif didesain dan dioperasikan pada beban rendah (<0,05 kg BOD5/kgNILSS.hari) atau umur lumpur sangat tinggi (<25 hari) dan tidak diperlukan pembuangan sludge (stabilisasi sludge) karena laju pertumbuhan sama dengan laju perombakan mikroorganisme. Tabel 7.3 Nilai Tipikal Parameter Desain/Operasi Sistem Lumpur Aktif Parameter Satuan Oksidasi karbon Nitrifikasi dan Denitrifikasi Stabilisasi Lumpur Laju pembebanan sludge kgBODs/kgMLSS hari 0,3 – 0,5 0,15 0,05 Laju pembebanan ruang kgBODs/m3 hari - - - MLSS g/L 2,5 – 4,5 2,5 – 4,5 4 – 5 Waktu tinggal hidrolik (waktu aerasi) Jam 0,5 – 1 1,5 – 3 - Waktu tinggal sel (sludge age) Hari 2 – 5 8 - 10 10 - 18 > 25 Suplai oksigen kgO2/kgBODs 1,3 – 1,5 2,9 dan 2,6 2,5 – 3,5 Konsentrasi oksigen terlarut mg/L 2,0 2,0 dan 0 1,0 Sumber: Bischof, 1993 Tangki sedimentasi Excess sludge Bioreaktor Efluen Influen Limbah 288 Gambar 7.16 Oksidasi karbon (A), Oksidasi Karbon dan Nitrifikasi (b), Oksidasi Karbon, Nitrifikasi dan Denitrifikasi (c), Oksidasi Karbon, Nitrifikasi-Denitrifikasi dan Eliminasi Fosfor Secara Biologis (Ket: N = Nitrifikasi, D = Denitrifikasi, AN = Eliminasi Fosfor) Sumber: (Dirjen Industri Kecil Menengah Dept. Perindustrian, 2007). Selain tangki aerasi, unit operasi lain yang penting dalam sistem lumpur aktif adalah unit sedimentasi untuk memisahkan biomassa dari limbah cair yang telah diolah. Tangki sedimentasi untuk sistem lumpur aktif biasanya didesain untuk waktu tinggal hidrolik 2 - 3,5 jam dengan laju pembebanan sekitar I - 2 m/jam. Untuk tujuan pengolahan limbah cair skala kecil, sistem lumpur aktif dapat disederhanakan dalam konstruksinya. Contoh modifikasi sistem lumpur aktif skala kecil dapat dilihat pada Gambar 7.17. Influen Influen Influen Influen Efluen Efluen Efluen Efluen Excess sluge Excess sluge Excess sluge Excess sluge Resirkulasi sluge Resirkulasi sluge Resirkulasi Resirkulasi sluge Resirkulasi sluge Limbah 289 Gambar 7.17 Skema Sistem Lumpur Aktif Skala Kecil: (A) Aerasi dan Dasar Klarifier Untuk Resirkulasi Sludge, Dan (B) Areasi Mekanis dengan Pompa Air-Lift Untuk Resirkulasi Sludge (Nathanson, 1997) Sistem lumpur aktif dapat diterapkan untuk hampir semua jenis limbah cair industri pangan, baik untuk oksidasi karbon, nitrifikasi, denitrifikasi, maupun eliminasi fosfor secara biologis. Kendala yang mungkin dihadapi oleh dalam pengolahan limbah cair industri pangan dengan sistem ini kemungkinan adalah besarnya biaya investasi maupun biaya operasi, karena sistem ini memerlukan peralatan mekanis seperti pompa dan blower. Biaya operasi umumnya berkaitan dengan pemakaian energi listrik. Hampir semua jenis limbah cair industri pangan dapat diolah dengan sistem lumpur aktif seperti limbah cair industri tapioka, industri nata de coco, industri kecap, dan industri tahu. Sistem lumpur aktif dapat digunakan untuk mengeliminasi bahan organik dan nutrien (nitrogen dan fosfor) dari limbah cair terlarut. 7..6.. Teknollogii Pengomposan Kompos menurut definisi J.H. Crawford (2003) adalah hasil dekomposisi parsial/tidak lengkap, dipercepat secara artifisial dari campuran bahan-bahan organik oleh populasi berbagai macam mikroba dalam konsisi lingkungan yang hangat, lembab, dan aerobik. Kompos memiliki banyak manfaat yang dapat ditinjau dari beberapa aspek antara lain: Aspek Ekonomi : Limbah 290 1. Menghemat biaya untuk transportasi dan penimbunan limbah 2. Mengurangi volume/ukuran limbah 3. Memiliki nilai jual yang lebih tinggi dari pada bahan asalnya Aspek Lingkungan : 1. Mengurangi polusi udara karena pembakaran limbah 2. Mengurangi kebutuhan lahan untuk penimbunan Aspek bagi tanah/tanaman: 1. Meningkatkan kesuburan tanah 2. Memperbaiki struktur dan karakteristik tanah 3. Meningkatkan kapasitas jerap air tanah 4. Meningkatkan aktivitas mikroba tanah 5. Meningkatkan kualitas hasil panen (rasa, nilai gizi, dan jumlah panen) 6. Menyediakan hormon dan vitamin bagi tanaman 7. Menekan pertumbuhan/serangan penyakit tanaman 8. Meningkatkan retensi/ketersediaan hara di dalam tanah Gambar 7.18 Kompos Sumber: Isro’i, tanpa tahun Faktor-faktor yang memperngaruhi proses pengomposan antara lain: rasio C/N, ukuran partikel, aerasi, porositas, kandungan air, suhu, pH, kandungan hara, dan kandungan bahan-bahan berbahaya. Rasio C/N yang efektif untuk proses pengomposan berkisar antara 30: 1 hingga 40:1. Mikroba dapat memecah senyawa C sebagai sumber energi dan menggunakan N untuk sintesis protein. Pada rasio C/N di antara 30 s/d 40 mikroba mendapatkan cukup C untuk energi dan N untuk sintesis protein. Apabila rasio C/N terlalu tinggi, mikroba akan kekurangan N untuk sintesis protein sehingga dekomposisi berjalan lambat. Ukuran Partikel berhubungan dengan permukaan area dan udara yang merupakan tempat aktivitas mikroba. Permukaan area yang lebih luas akan meningkatkan kontak antara mikroba dengan bahan dan proses dekomposisi akan berjalan lebih cepat. Ukuran partikel juga menentukan besarnya ruang antar bahan (porositas). Untuk meningkatkan luas permukaan dapat dilakukan dengan memperkecil ukuran partikel bahan tersebut. Aerasi secara alami akan terjadi pada saat terjadi peningkatan suhu yang menyebabkan udara hangat keluar dan udara yang lebih dingin masuk ke dalam tumpukan kompos Aerasi ditentukan oleh posiritas dan kandungan air bahan (kelembaban). Apabila aerasi terhambat, maka akan terjadi proses anaerob yang akan menghasilkan bau yang tidak Limbah 291 sedap. Aerasi dapat ditingkatkan dengan melakukan pembalikan atau mengalirkan udara di dalam tumpukan kompos. Pengomposan yang cepat dapat terjadi dalam kondisi yang cukup oksigen (aerob). Porositas adalah ruang diantara partikel di dalam tumpukan kompos. Porositas dihitung dengan mengukur volume rongga dibagi dengan volume total. Ronggarongga ini akan diisi oleh air dan udara. Udara akan mensuplay Oksigen untuk proses pengomposan. Apabila rongga dijenuhi oleh air, maka pasokan oksigen akan berkurang dan proses pengomposan juga akan terganggu. Kelembaban (moisture content) memegang peranan yang sangat penting dalam proses metabolisme mikroba dan secara tidak langsung berpengaruh pada suplay oksigen. Mikrooranisme dapat memanfaatkan bahan organik apabila bahan organik tersebut larut di dalam air. Kelembaban 40 - 60 % adalah kisaran optimum untuk metabolis-me mikroba. Apabila kelembaban di bawah 40%, aktivitas mikroba akan mengalami penurunan dan akan lebih rendah lagi pada kelembaban 15%. Apabila kelembaban lebih besar dari 60%, hara akan tercuci, volume udara berkurang, akibatnya aktivitas mikroba akan menurun dan akan terjadi fermentasi anaerobik yang menimbulkan bau tidak sedap. Temperatur yang terukur merupakan panas yang dihasilkan oleh aktivitas mikroba. Terdapat hubungan langsung antara peningkatan suhu dengan konsumsi oksigen. Semakin tinggi temperatur akan semakin banyak konsumsi oksigen dan akan semakin cepat pula proses dekomposisi. Peningkatan suhu dapat terjadi dengan cepat pada tumpukan kompos. Temperatur yang berkisar antara 30–600C menunjukkan aktivitas pengomposan yang cepat. Suhu yang lebih tinggi dari 600C akan membunuh sebagian mikroba dan hanya mikroba thermofilik saja yang akan tetap bertahan hidup. Suhu yang tinggi juga akan membunuh mikroba-mikroba patogen tanaman dan benih-benih gulma. Selama proses pengomposan terjadi perubahan nilai pH pad kisaran yang sangat lebar. pH yang optimum untuk proses pengomposan berkisar antara 6,5 sampai 7,5. pH kotoran ternak umumnya berkisar antara 6,8 hingga 7,4. Proses pengomposan sendiri akan menyebabkan perubahan pada bahan organik dan pH bahan itu sendiri. Sebagai contoh, proses pelepasan asam, secara temporer atau lokal, akan menyebabkan penurunan pH (pengasaman), sedangkan produksi amonia dari senyawa-senyawa yang mengandung nitrogen akan meningkatkan pH ada fase-fase awal pengomposan. pH kompos yang sudah matang biasanya mendekati netral. Limbah 292 Kandungan hara yang terpenting adalah kandungan fosofr (P) dan kalium (K). Kedua unsur hara ini sangat penting dalam proses pengomposan dan biasanya terdapat di dalam kompos-kompos dari penanganan limbah hasil peternakan. Hara ini akan dimanfaatkan oleh mikroba selama proses pengomposan. Beberapa bahan organik mungkin mengandung bahan-bahan yang berbahaya bagi kehidupan mikroba seperti logam-logam berat (Mg, Cu, Zn, Ni, dan Cr). Logam-logam berat ini akan mengalami imobilisasi selama proses pengomposan. Tabel 3 Kondisi yang Optimal untuk Mempercepat Proses Pengomposan (Rynk, 1992) Kondisi Ideal Konsisi yang bisa diterima Rasio C/N 20:1 s/d 40:1 25-35:1 Kelembaban berat 40 – 65 % 45 – 62 % Konsentrasi oksigen tersedia > 5% > 10% Ukuran partikel 1 inchi bervariasi Bulk Density yd 1000 lbs/cu yd 1000 lbs/cu pH 5.5 – 9.0 6.5 – 8.0 Suhu 43 – 66oC 54 -60oC Gambar 7.19 Proses Umum Pengomposan Limbah Padat Organik (Rynk, 1992 dalam Isroi, tanpa tahun) Limbah 293 Pengomposan dapat dipercepat dengan beberapa strategi. Secara umum strategi untuk mempercepat proses pengomposan dapat dikelompokan menjadi dua, yaitu: 1. Menanipulasi kondisi/faktorfaktor yang berpengaruh pada proses pengomposan. 2. Menambahkan organisme yang dapat mempercepat proses pengomposan: mikroba pendegradasi bahan organik dan vermikompos (cacing). Strategi menamipulasi kondisi pengomposan banyak dilakukan di awal-awal berkembangnya teknologi pengomposan. Kondisi atau faktor-faktor pengomposan dibuat seoptimum mungkin. Sebagai contoh, rasio C/N yang optimum adalah 25-35:1. Untuk membuat kondisi ini bahan-bahan yang mengandung rasio C/Ntinggi dicampur dengan bahan yang mengandung rasio C/N rendah, seperti kotoran ternak. Ukuran bahan yang besar-besar dicacah sehingga ukurannya cukup kecil dan ideal untuk proses pengomposan. Bahan yang terlalu kering diberi tambahan air atau bahan yang terlalu basah dikeringkan terlebih dahulu sebelum proses pengomposan. Demikian pula untuk faktor-faktor lainnya. Gambar 7.20. Perubahan Suhu dan Jumlah Mikroba Selama Proses Pengomposan (Isro’i, tanpa tahun) Strategi yang lebih maju adalah dengan memanfaatkan organisme yang dapat mempercepat proses pengomposan. Organisme yang sudah banyak dimanfaatkan misalnya cacing tanah. Proses pengomposannya disebut vermikompos dan kompos yang dihasilkan dikenal dengan sebutan kascing. Organisme lain yang banyak diperguna-kan adalah mikroba, baik bakeri, aktinomicetes, maupuan kapang/ cendawan. Saat ini di pasaran banyak sekali beredar aktivatoraktivator pengomposan, misalnya : OrgaDec, SuperDec, EM4, Stardec, Starbio, dll. Limbah 294 Gambar 7.21 OrgaDec (Isro’i, tanpa tahun) Tabel 7.4 Organisme yang Terlibat dalam Proses Pengomposan Kelompok Organisme kompos Organisme Jumlah/g Mikroflora Bakteri Actinomicetes Kapang 108 - 109 Mikrofauna Protozoa 105 - 108 Makroflora Jamur tingkat tinggi 104 - 106 Makrofauna Cacing tanah, rayap semut, kutu, dll 104 - 105 Metode atau teknik pengomposan dapat dikelompokkan menjadi tiga kelompok berdasarkan tingkat teknologi yang dibutuhkan, yaitu :1. Pengomposan dengan teknologi rendah (Low – Technology)2. Pengomposan dengan teknologi sedang (Mid – Technology)3. Pengomposandengan teknologi tinggi (High – Technology) Pengomposan dengan teknologi rendah contohnya adalah Windrow Composting (Gambar 7.22). Kompos ditumpuk dalam barisan tumpukan yang disusun sejajar. Tumpukan secara berkala dibolakbalik untuk meningkatkan aerasi, menurunkan suhu apabila suhu terlalu tinggi, dan menurunkan kelembaban kompos. Teknik ini sesuai untuk pengomposan skala yang besar dengan lama pengomposan berkisar antara 3 hingga 6 bulan, yang tergantung pada karakteristik bahan yang dikomposkan. Limbah 295 Gambar 7.22 Pengomposan dengan Teknik Windrow Composting (Isro’i, tanpa tahun) Pengomposan dengan teknologi sedang antara lain yaitu: Aerated static pile (Gambar7.23). Tumpukan/gundukan kompos (seperti windrow system) diberi aerasi dengan menggunakan blower mekanik. Tumpukan kompos ditutup dengan terpal plastik. Teknik ini dapat mempersingkat waktu pengomposan hingga 3-5 minggu. Gambar 7.23 Pengomposan dengan Teknik Aerated Static Pile (Isro’i, tanpa tahun) Aerated Compost Bins (Gambar 7.23) Pengomposan dilakukan di dalam bak-bak yang di bawahnya diberi aerasi. Aerasi juga dilakakukan dengan menggunakan blower/pompa udara. Seringkali ditambahkan pula cacing (vermi kompos). Lama pengomposan kurang lebih 2 – 3 minggu dan kompos akan matang dalam waktu 2 bulan. Gambar 7.24 Pengomposan dengan Teknik Aerated Compost Bins (Isro’i, tanpa tahun) Limbah 296 Pengomposan dengan teknologi tinggi menggunakan peralatan yang dibuat khusus untuk mempercepat proses pengomposan. Terdapat panelpanel untuk mengatur kondisi pengom-posan dan lebih banyak dilaku-kan secara mekanis. Contoh-contoh pengomposan dengan teknologi tinggi antara lain: Rotary Drum Composters (Gambar 7.25) Pengomposan dilakukan di dalam drum berputar yang diran-cang khusus untuk proses pengomposan. Bahan-bahan mentah dihaluskan dan dicam-pur pada saat dimasukkan ke dalam drum. Drum akan berputar untuk mengaduk dan memberi aearasi pada kompos. Gambar 7.25 Pengomposan dengan Teknik Rotary Drum Composters (Isro’i, tanpa tahun) Box/Tunnel Composting System (Gambar 26) Pengomposan dilakukan dalam kotak-kotak/bak skala besar. Bahan-bahan mentah akan dihaluskan dan dicampur secara mekanik. Tahap-tahap pengomposan berjalan di dalam beberapa bak/kotak sebelum akhirnya menjadi produk kompos yang telah matang. Sebagian dikontrol dengan menggunakan komputer. Bak pengomposan dibagi menjadi dua zona, zona pertama untuk bahan yang masih mentah dan selanjutnya diaduk secara mekanik dan diberi aerasi. Kompos akan masuk ke bak zona ke dua dan proses pematangan kompos dilanjutkan. Limbah 297 Gambar 7.26 Pengomposan dengan Teknik Box/Tunnel Composting System (Isro’i, tanpa tahun) Gambar 7.27 Skema Pengomposan di dalam Box/Tunnel Composting System (Isro’i, tanpa tahun) Gambar 7.28 Mechanical Compost Bins dan Pengoperasiannya (Isro’i, tanpa tahun) Mechanical Compost Bins (Gambar 7.28) Limbah 298 Sebuah drum khusus yang dibuat untuk pengomposan limbah rumah tangga. Mikroba-mikroba yang terdapat di dalam kompos diakui memiliki manfaat yang sangat baik bagi tanah maupun tanaman. Namun, mikroba ini tersedia dalam jumlah yang relatif sedikit dan tidak seragam. Mikroba-mikroba yang bermanfaat bagi tanaman dapat ditambahkan dari luar untuk memperkaya dan meningkatkan kualitas kompos. Mikroba yang sering dimanfaatkan adalah: mikroba penambat nitrogen : Azotobacter sp, Azosprilium sp, Rhizobium sp, dll mikroba pelarut P dan K : Aspergillus sp, Aeromonas sp. mikroba agensia hayati : Metharhizium sp, Trichoderma sp, mikroba perangsang pertumbuhan tanaman : Trichoderma sp, Pseudomonas sp, Azosprilium sp. Pengaruh kompos terhadap kualitas pertumbuhan tanaman dapat dilihat pada Gambar 7.29 dan 7.30 berikut. Gambar 7.29 Pengaruh Pemberian Kompos Diperkaya Mikroba pada Tanaman Tebu (K = kontrol tanpa pemupukan; S = pemupukan standard; P = kompos tanpa mikroba; P, DT 38, MPF = kompos diperkaya dengan mikroba) Gambar 7.30 Pengaruh pemberian Kompos Diperkaya Mikroba pada Tanaman Jagung (Isro’i, tanpa tahun) (K = kontrol; S = Standar; P = kompos; PM = kompos diperkaya mikroba) Adapun kualitas kompos yang dihasilkan harus memenuhi standar nasional yaitu SNI 19- 7030-2004 (Tabel 7.5). Tabel 7.5 Standar Kualitas Kompos (SNI 19-7030-2004) Limbah 299 No Parameter Satuan Minimum Maksimum 1. Kadar Air % - 50 2 Temperatur oC suhu air tanah 3 Warna kehitaman 4 Bau berbau tanah 5 Ukuran partikel mm 0,55 25 6 Kemampuan ikat air % 58 - 7 pH 6,80 7,49 8 Bahan asing % * 1,5 Unsur makro 9 Bahan organik % 27 58 10 Nitrogen % 0,40 - 11 Karbon % 9,80 32 12 Phosfor (P2O5) % 0.1 - 13 C/N-rasio 10 20 14 Kalium (K2O) % 0,20 * Unsur mikro 15 Arsen mg/kg * 13 16 Kadmium (Cd) mg/kg * 3 17 Kobal (Co) mg/kg * 34 18 Kromium (Cr) mg/kg * 210 19 Tembaga (Cu) mg/kg * 100 20 Merkuri (Hg) mg/kg * 0,8 21 Nikel (Ni) mg/kg * 62 22 Timbal (Pb) mg/kg * 150 23 Selenium (Se) mg/kg * 2 24 Seng (Zn) mg/kg * 500 Unsur lain 25 Kalsium % * 25.5 26 Magnesium (Mg % * 0.6 27 Besi (Fe) % * 2 28 Aluminium (Al) % * 2.2 29 Mangan (Mn) % * 0.1 Bakteri 30 Fecal Coli MPN/gr 1000 31 Salmonella sp. MPN/4 gr 3 Keterangan : * Nilainya lebih besar dari minimum atau lebih kecil dari maksimum Limbah 300 7..7.. Liimbah Bahan Berbahaya dan Beracun (B3) Definisi limbah B3 dijelaskan dalam PP No. 18/1999 jo. PP No. 85/1999 tentang Pengelolaan Limbah B3. Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun (B3) adalah sisa suatu usaha dan/atau kegiatan yang mengandung bahan berbahaya dan/atau beracun yang karena sifat dan/atau konsentrasinya dan/atau jumlahnya, baik secara langsung maupun tidak langsung dapat mencemarkan dan/atau merusak lingkungan hidup, dan/atau dapat membahayakan lingkungan hidup, kesehatan, kelangsungan hidup manusia serta makhluk hidup lain. Karakteristik limbah B3 yaitu mudah meledak, mudah terbakar, reaktif, beracun, bersifat korosif, dan dapat menyebabkan infeksi pada manusia atau mahluk lainnya. Untuk menentukan pengaruh suatu limbah bersifat akut dan/atau kronik bagi manusia/mahluk hidup dapat dilakukan uji toksisitas dengan menggunakan hewan percobaan seperti tikus. Ada 11 peraturan perundangundangan yang mengatur tentang pengelola an limbah B3 antara lain: 1. UU RI No. 23 Tahun 1997 tentang “Pengelolaan Lingkungan Hidup” 2. PP RI No. 18/1999 jo. PP No. 85/1999 tentang Pengelolaan Limbah B3 sebagai revisi dari PP RI No.19/1994 jo. PP N0. 12/1995 tentang Pengelolaan Limbah B3. 3. Kepdal 01/BAPEDAL/09/1995 tentang ”Tata Cara dan Persyaratan Teknis Penyimpanan dan Pengumpulan Limbah B3” 4. Kepdal 02/BAPEDAL/09/1995 tentang ” Dokumen Limbah B3” 5. Kepdal 03/BAPEDAL/09/1995 tentang ” Persyaratan Teknis Pengolahan Limbah B3” 6. Kepdal 04/BAPEDAL/09/1995 tentang ”Tata Cara Penimbunan Hasil Pengolahan, Persyaratan Lokasi Bekas Pengolahan dan Lokasi Penimbunan Lim-bah B3” 7. Kepdal 05/BAPEDAL/09/1995 tentang ” Simbol dan Label” 8. Kepdal 68/BAPEDAL/05/1994 tentang ”Tata Cara Memperoleh Izin Pengelolaan Limbah B3” 9. Kepdal 02/BAPEDAL/01/1998 tentang ”Tata Laksana Pengawasan Pengelolaan Limbah B3” 10. Kepdal 03/BAPEDAL/01/1998 tentang ” Program Kendali B3” 11. Kepdal 255/BAPEDAL/08/1996 tentang ”Tata Cara Persyaratan Penyimpanan dan Pengumpulan Minyak pelumas Bekas” Jenis limbah B3 meliputi: 1. Limbah B3 dari sumber tidak spesifik; adalah limbah B3 yang berasal bukan dari proses utamanya tetapi berasal dari kegiatan pemeliharaan alat, pencucian, pelarutan kerak, pengemasan,dll. 2. Limbah B3 dari sumber spesifik; adalah limbah B3 sisa proses suatu industri atau kegiatan tertentu. Limbah 301 3. Limbah B3 dari bahan kimia kadaluwarsa, tumpahan, sisa kemasan, dan buangan produk yang tidak memenuhi spesifikasi. Suatu industri yang menghasil limbah B3 wajib membuat dan menyimpan catatan mengenai : 1. jenis, karakteristik, jumlah, dan waktu dihasilkannya limbah B3. 2. Jenis, karakteristik, jumlah, dan waktu penyerahan limbah B3 3. Nama pengangkut limbah B3 yang melaksanakan pengiriman kepada pengumpul atau pengolah limbah B3. Penghasil limbah B3 wajib menyampaikan catatan tersebut sekurang-kurangnya sekali dalam 6 bulan kepada Kepala Bapedal dengan tembusan kepada Pimpinan Instansi Pembina dan Gubernur Kepala Daerah Tingkat I. Pengha-sil, pemanfaat, pengangkut dan pengolah limbah B3 bertanggung jawab atas penanggulangan kecelakaan dan pencemaran lingkungan akibat lepas atau tumpahnya limbah B3 yang menjadi tanggung jawabnya. Di samping itu juga wajib segera menanggulangi pencemaran atau keruskan lingkungan akibat kegiatannya. Apabila penghasil, pemanfaat, pengumpul, pengangkut, dan pengolah limbah B3 tidak melakukan penanggulangan sebagaimana mestinya maka Bapedal atau pihak ketiga atas permintaan Bapedal dapat melakukan penanggulangan dengan biaya yang dibebankan kepada penghasil, pengumpul, dan/atau pengolah limbah B3 yang bersangkutan. Tata cara dan persyaratan teknis penyimpanan dan pengumpulan limbah B3 diatur berdasarkan Keputusan Kepala Badan Pengendalian Dampak Lingkungan Nomor: Kep-01/Bapedal/09/1995 yang meliputi. 1. Persyaratan pra pengemasan a. Setiap penghasil/pengumpul limbah B3 harus dengan pasti mengetahui karkteristik limbah B3 yang dikumpulkannya. Bila ada keraguan dengan karakteristik limbah B3 yang dihasilkan/ dikumpulkan, maka limbah B3 tersebut harus diuji karakterristik di laboratorium yang telah mendapat persetujuan Bapedal dengan prosedur dan metode yang ditetapkan Bapedal. b. Bentuk kemasan dan bahan kemasan dipilih berdasrkan kecocokannya terhadap jenis dan karakteristik limbah yang akan dikemasnya. 2. Persyaratan umum kemasan a. Kemasan untuk limbah B3 harus dalam kondisi baik, tidak rusak dan bebas dari pengkaratan dan kebocoran b. Bentuk, ukuran, dan bahan kemasan limbah B3 disesuaikan dengan karakteristik limbah B3 yang akan dikemas dengan mempertimbangkan keamanan dan kemudahan dalam penanganan. Limbah 302 c. Kemasan dapat terbuat dari bahan plastik/PVC atau bahan logam (teflon, baja karbon) dengan syarat bahan kemasan yang dipergunakan tersebut tidak bereaksi dengan limbah B3 yang disimpannya. 3. Prinsip pengemasan limbah B3 a. Limbah B3 yang tidak saling cocok tidak boleh disimpan dalam satu kemasan yang disebut Incompatible Chemical, contoh : Asam asetat tidak boleh dicampur dengan asam Nitrat, asam Kromat, Peroksida sebab bisa terjadi asap beracun. b. Untuk mencegah resiko timbulnya bahaya selama penyimpanan, maka jumlah pengisian limbah dalam kemasan harus mempertimbangkan kemungkinan terjadinya pengembangan volume limbah, pembentukan gas atau terjadinya kenaikan tekanan c. Jika kemasan yang berisi limbah B3 sudah dalam kondisi yang tidak layak atau jika mulai bocor, maka limbah B3 tersebut harus dipindahkan kedalam kemasan lain yang memenuhi syarat. d. Kemasan yang telah berisi limbah B3 harus diberi penandaan sesuai dengan ketentuan yang berlaku dan disimpan dengan ketentuan dan tata cara bagi penyimpanan limbah B3 e. Kemasan wajib dilakukan pemeriksaan oleh penanggung jawab pengelolaan limbah B3 untuk memastikan tidak terjdi kerusakan atau kebocoran pada kemsan akibat korosi atau faktor lainnya. 4. Tata cara pengemasan limbah B3 Persyaratan pengemasan limbah B3 a. Kemasan (drum, tong atau bak kontainer yang digunakan harus : dalam kondisi baik, tidak bocor, berkarat atau rusak terbuat dari bahan yang cocok dengan karakteristik limbah B3 yang akan disimpan mampu mengamankan limbah B3 yang disimpan didalamnya memiliki penutup yang kuat untuk mencegah tumpahansaat dilakukan pemindahan atau pengangkutan b. Kemasan yang digunakan untuk pengemasan limbah dapat berupa drum /tong dengan volume 50 liter, 100 liter atau 200 liter atau dapat pula berupa bak kontainer berpenutup dengan kapasitas 2m3, 4m3 atau 8m3 c. Limbah B3 yang disimpan dalam satu kemasan adalah limbah yang sama, atau dapat pula disimpan bersama-sama dengan limbah lain yang memiliki karakyeristik yang sama. Limbah 303 d. Pengisian limbah B3 dalam satu kemasan harus mempertimbangkan karakteristik dan jenis limbah, pengaruh pemuaian limbah, pembentukan gas dan kenaikan tekanan selama penyimpanan. untuk limbah B3 cair harus mempertimbangkan ruangan untuk pengembangan volume dan pembentukan gas. untuk limbah B3 yang bereaksi sendiri sebaiknya tidak menyisakan ruang kosong dalam kemasan untuk limbah B3 yang mudah meledak kemasan dirancang tahan akan kenaikan tekanan dari dalam dan dari luar kemasan. e. Kemasan yang telah terisi penuh dengan limbah B3 harus: ditandai dengan simbol dan label yang sesuai dengan ketentuan mengenai penandaan kemasan limbah B3 selalu dalam keadaan tertutup rapat dan hanya dapat dibuka jika akan dilakukan penambahan atau pengambilan limbah dari dalamnya disimpan ditempat yang memenuhi persyaratan untuk penyimpanan limbah B3 serta mematuhi tata cara penyimpanannya f. Terhadap drum/tong atau bak kontainer yang telah terisi limbah B3 dan disimpan ditempat penyimpanan harus dilakukan pemeriksaan kondisi kemasan sekurangkurangnya 1 (satu) minggu satu kali. g. Kemasan bekas mengemas limbah B3 dapat digunakan kembali untuk mengemas limbah B3 dengan karakteristik : sama dengan limbah B3 sebelumnya saling cocok dengan limbah B3 yang dikemas sebelumnya. Jika akan digunakan untuk mengemas limbah B3 yang tidak saling cocok, maka kemasan tersebut harus dicuci bersih terlebih dulu sebelum digunakan. h. Kemasan yang telah rusak (bocor atau berkarat) dan kemasan yang tidak digunakan kembali sebagai kemasan limbah B3 harus diperlakukan sebagai limbah B3. 5. Tata cara penyimpanan limbah B3 a. Penyimpanan dengan kemasan harus dibuat dengan sisitem blok.Setiap blok terdiri dari 2 x 2 kemasan, sehingga dapat dilakukan pemeriksaan menyeluruh terhadap setiap kemasan sehingga jika terjadi kerusakan dapat segera ditangani b. Lebar gang antar blok harus memenuhi persyaratan yaitu untuk lewat manusia minimal 60 cm dan untuk lalu lintas kendaraan (forklift) disesuaikan dengan kelayakan pengoperasiannya. Limbah 304 c. Penumpukan kemasan limbah B3 harus mempertimbangkan kestabilan tumpukan kemasan. Jika kemasan berupa drum logam (isi 200 liter), maka tumpukan maksimal adalah 3 lapis dengan tiap lapis dialasi palet (setiap palet mengalasi 4 drum).Jika tumpukan lebih dari 3 lapis atau kemasan terbuat dari plastik maka harus dipergunakan rak. d. Kemasan-kemasan berisi limbah B3 yang tidak saling cocok harus disimpan secara terpisah, tidak dalam satu blok, dan tidak dalam bagian penyimpanan yang sama. Penempatan kemasan harus dengan syarat bahwa tidak ada kemungkinan bagi limbahlimbah yang tersebut jika terguling/ tumpah akan tercampur masuk kedalam bak penampungan bagian yang lain. e. Mengingat kemungkinan resiko/bahaya yang dapat terjadi akibat kesalahan dalam penanganan limbah B3, maka diharapkan setiap karyawan yang berhubungan langsung/ tidak dengan masalah limbah B3 ini dapat melaksanakan sistem manajemen tentang penanganan limbah B3 dengan sebaik-baiknya. f. Hal ini sesuai dengan peraturan perundangundangan yang berlaku yaitu : PP Nomor 19 Tahun 1994 tentang Pengelolaan Limbah B3 PP Nomor 12 Tahun 1995 tentang Perubahan PP No.19 Tahun 1994 KEPKA BAPEDAL No. 68/BAPEDAL/05/1994 Rangkuman Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri maupun domestik (rumah tangga), yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai ekonomis. Limbah pertanian adalah hasil sampingan dari aktivitas pertanian yang biasanya kurang bernilai ekonomis bahkan tidak laku dijual. Limbah tanaman pangan dan perkebunan memiliki peran yang cukup penting dan berpotensi dalam penyediaan pakan hijauan bagi ternak. Proses pengolahan limbah menjadi pakan ternak dapat dilakukan secara kering (tanpa fermentasi) maupun dengan fermentasi. Kotoran ternak dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan kompos yang dapat digunakan sebagai pupuk tanaman. Pengolahan kotoran sapi menjadi kompos bisa dilakukan oleh peternak secara individu karena caranya sederhana, mudah diikuti dan bahannya tersedia di sekitar peternak sendiri. Limbah 305 Pengetahuan tentang sifat-sifat limbah sangat penting dalam pengembangan suatu sistem pengelolaan limbah yang layak. Pengelolaan limbah industri pangan (cair, padat dan gas) diperlukan untuk meningkatkan pencapaian tujuan pengelolaan limbah (pemenuhan peraturan pemerintah), serta untuk meningkatkan efisiensi pemakain sumber daya. Pencemaran air adalah suatu perubahan keadaan di suatu tempat penampungan air seperti danau, sungai, lautan dan air tanah akibat aktivitas manusia yang mengganggu kebersihan dan atau keamanan lingkungan. Limbah cair biasanya dihasilkan oleh industri. Secara umum penanganan limbah cair dapat dilakukan dengan metode perlakuan secara fisik, perlakuan secara kimia dan perlakuan secara biologi. Pengolahan limbah cair dapat dilakukan dengan sistem kolam atau sering disebut juga sebagai kolam oksidasi dan sistem Lumpur aktif. Bahan limbah yang lain adalah limbah B3. Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun (B3) adalah sisa suatu usaha dan/atau kegiatan yang mengandung bahan berbahaya dan/atau beracun yang karena sifat dan/atau konsentrasinya dan/atau jumlahnya, baik secara langsung maupun tidak langsung dapat mencemarkan dan/atau merusak lingkungan hidup, dan/atau dapat membahayakan lingkungan hidup, kesehatan, kelangsungan hidup manusia serta makhluk hidup lain. Soall Latiihan 1. Apakah limbah itu? 2. Apakah pencemaran air itu? 3. Pada dasarnya pengolahan limbah dapat dibedakan menjadi apa saja? 4. Sebutkan indikasi terjadinya pencemaran air? 5. Apakah aspek ekonomi dari pembuatan kompos? 6. Strategi apa yang dapat dilakukan untuk mempercepat proses pengomposan? 7. Mikroba apa saja yang sering dimanfaatkan untuk meningkatkan kualitas kompos? 8. Apakah definisi limbah bahan beracu dan berbahaya? Kimia Pangan 306 VIIIIII.. KIIMIIA PANGAN 8..1.. Karbohiidrat Karbohidrat merupakan kelompok nutrien penting di dalam menu/diet dan berfungsi sebagai sumber energi. Karbohidrat mengandung unsur-unsur karbon (C), hidrogen (H), dan oksigen (O). Karbohidrat diproduksi di dalam tanaman melalui proses fotosintesis. Proses tersebut dapat digambarkan dalam persamaan reaksi sebagai berikut : Klorofil 6 CO2 + 6 H2O Sinar matahari C6H12O6 + 6 O2 Karbon dioksida Air glukosa oksigen (berasal dari udara) (berasal dari tanah) Karbón dioksida dari udara bereaksi dengan air yang ada di dalam tanah. Oleh klorofil yang terkandung dalam daun dan dengan bantuan sinar matahari sebagai energi surya, maka akan terbentuk glukosa sebagai salah satu anggota kelompok karbohidrat dan air. Klorofil merupakan pigmen atau zat hijau daun yang berperan sangat penting dalam menyerap energi dari sinar matahari sehingga tanaman mampu membentuk karbohidrat dari karbón dioksida dan air. Karbohidrat dibagi menjadi 3 kelompok utama didasarkan atas ukuran dari molekulnya, yaitu monosakarida, disakarida, dan polisakarida. Monosakarida dan disakarida sering dikenal juga dengan sebutan gula (sugar). Sedangkan polisakarida dikenal sebagai non gula (non-sugars), misalnya pati. Pengelompokan atau pembagian karbohidrat berdasarkan ukuran molekulnya diklasifikasikan sebagai berikut : monosakarida, oligosakarida, polisakarida. Monosakarida terdiri atas 1 unit glukosa. Oligosakarida merupakan kelompok karbohidrat yang terdiri atas 2-10 unit monosakarida, sedangkan polisakarida terdiri atas banyak (lebih dari 10) unit monosakarida. 8.1.1. Monosakarida Gula monosakarida biasanya ditemukan di dalam bahan pangan, mengandung 6 atom karbon, dan secara umum memiliki formula C6H12O6. Tiga anggota monosakarida terpenting adalah : Glukosa (juga dikenal sebagai dekstrosa) Struktur dari molekul glukosa dapat dilihat pada gambar 8.1. Kimia Pangan 307 Gambar 8.1 Struktur glukosa Gambar tersebut merupakan representasi dari atom karbon. Kandungan glukosa di dalam buah-buahan dan sayuran bervariasi. Jumlah glukosa yang cukup besar terdapat pada buahbuahan seperti anggur, sedangkan pada sayuran ditemukan kandungan glukosa yang lebih rendah , seperti pada buncis muda dan wortel. Glukosa juga ditemukan di dalam darah binatang. Sirup glukosa atau dikenal sebagai glukosa komersial tidak hanya mengandung glukosa murni, tetapi merupakan campuran glukosa, karbohidrat lain dan air. Fruktosa (juga dikenal sebagai levulosa) Secara kimia hampir sama dengan glukosa, hanya saja letak (susunan) dari atom-atom di dalam molekulnya sedikit berbeda. Fruktosa ditemukan bersamasama glukosa di beberapa buahbuahan dan madu. Galaktosa Monosakarida jenis ini secara kimia juga hampir sama dengan glukosa, Senyawa ini tidak eksis di dalam makanan, tetapi diproduksi laktosa suatu disakarida dipecah selama pencernaan. 8.1.2. Disakarida Gula jenis ini secara umum mempunyai formula C12H22O11. Senyawa ini dibentuk ketika dua molekul monosakarida bergabung dengan melepaskan satu molekul air. C6H12O6 + C6H12O6 ..... C12H22O11 + H2O Monosakarida Monosakarida Disakarida air Reaksi di atas merupakan salah satu contoh reaksi kondensasi, suatu reaksi yang merupakan gabungan dua molekul kecil untuk membentuk satu molekul yang lebih besar dengan melepaskan satu molekul kecil biasanya air dari kedua senyawa tersebut. Jenisjenis disakarida yang penting antara lain sukrosa, laktosa, dan maltosa Sukrosa Sukrosa dikenal secara umum sebagai gula rumah tangga dan diproduksi di dalam tanaman melalui kondensasi glukosa dan fruktosa. Struktur molekul sukrosa tersaji pada gambar 8.2. Kimia Pangan 308 Gambar 8.2. Struktur sukrosa Sukrosa ditemukan di beberapa jenis buah-buahan dan sayuran, Gula tebu dan gula bit mengandung senyawa ini dalam jumlah yang relatif cukup banyak. Gula tebu dan bit, diperoleh melalui proses ekstraksi gula secara komersial. Laktosa Gula jenis ini dibentuk dari kondensasi glukosa dan galaktosa. Disakarida jenis ini hanya ditemukan pada susu (milk), sebagai sumber karbohidrat. Maltosa Maltosa dibentuk dari kondensasi dua molekul glukosa. Selama germinasi atau perkecambahan barley, pati yang terkandung dipecah menjadi maltosa. Malt merupakan suatu kandungan penting di dalam proses pembuatan bir. Jika digambarkan secara ringkas maka pembentukan disakarida adalah sebagai berikut : Glukosa + fruktosa ..... Sukrosa + Air Glukosa + Galaktosa ..... Laktosa + Air Glukosa + Glukosa ..... Maltosa + Air 8.1.2.1. Karakteristik Gula Kenampakan dan Kelarutan Semua gula berwarna putih, mengandung kristal yang larut dalam air. Kemanisan Semua gula berasa manis, hanya saja mempunyai tingkat kemanisan yang berbeda-beda. Tingkat kemanisan yang berbeda dari gula apabila dibandingkan menggunakan kemanisan sukrosa dengan skala poin 100. Tabel 8.1., menunjukkan tingkat kemanisan relatif dari beberapa jenis gula. Tabel 8.1 Tingkat kemanisan relatif dari beberapa gula Gula Tingkat kemanisan relatif Fruktosa 170 Gula invert (campuran glukosa&fruktosa) 130 Sukrosa 100 Glukosa 75 Maltosa 30 Galaktosa 30 Laktosa 15 Sumber : Gaman et al, 1990 Kimia Pangan 309 Hidrolisis Disakarida jika terhidrolisis akan membentuk monosakarida. Hidrolisis merupakan pemecahan kimia suatu molekul dengan kombinasi air, memproduksi molekul-molekul yang lebih kecil. Proses ini dapat digambarkan melalui persamaan sebagai berikut: AB + H2O ..... AOH + BH Molekul Air molekul molekul lebih besar lebih kecil lebih kecil Contoh : C12H22O11 + H2O ..... 2C6H12O6 1 molekul air 2 molekul Disakarida monosakarida Sukrosa + Air ..... Glukosa + fruktosa Laktosa + Air ..... Glukosa +Galaktosa Maltosa + Air ..... Glukosa + Glukosa Inversi sukrosa Hidrolisis sukrosa juga dikenal sebagai inversi sukrosa dan produk yang dihasilkan berupa campuran glukosa dan fruktosa yang dikenal sebagai “gula invert”. Proses inversi dapat terjadi dengan memanaskan sukrosa dengan asam atau penambahan enzim invertase. Gula invert biasanya digunakan pada produksi jam, pemanispemanis yang diproses menggunakan uap, dan beberapa jenis kembang gula. Sejumlah kecil gula invert ditambahkan pada larutan sukrosa panas yang akan membantu mengurangi kristalisasi ketika larutan dingin. Efek pemberian panas Ketika gula dipanaskan maka akan mengalami karamelisasi. Meskipun karamelisasi paling sering terjadi, ketika tidak ada penambahan air, larutan gula (sirup) akan membentuk karamel jika diberi perlakuan panas cukup. Karamel berasa manis, berwarna coklat dan merupakan campuran menyerupai komponen karbohidrat. Sifat mereduksi Semua monosakarida dan disakarida yang telah dipelajari sebelumnya kecuali sukrosa, dapat berperan sebagai senyawa pereduksi (reducing agent) dan oleh karenanya dikenal sebagai gula pereduksi. Kemampuan gulagula ini untuk mereduksi agenagen yang mengalami oksidasi membentuk beberapa uji dasar untuk glukosa dan gula-gula pereduksi lainnya. Sebagai contoh, gula-gula ini mereduksi ion tembaga (II) dari larutan Fehling membentuk ion tembaga (I) pada Kimia Pangan 310 proses pemanasan. Reaksi ini menghasilkan endapan berwarna orange. Sukrosa tidak tergolong sebagai gula pereduksi dan oleh karenanya tidak mereduksi larutan Fehling. 8.1.3. Polisakarida Polisakarida merupakan senyawa hasil kondensasi polimer dari monosakarida dan terbuat dari beberapa molekul monosakarida yang bergabung bersama, dengan melepaskan satu molekul air. Senyawa ini secara umum mempunyai formula (C6H10O5)n, (n menunjukkan jumlah yang banyak). Jenis-jenis yang tergolong kelompok polisakarida adalah sebagai berikut. Pati Pati merupakan komponen utama pangan yang dihasilkan oleh tanaman. Pati merupakan campuran dua jenis polisakarida yang berbeda yaitu: Amilosa Molekul amilosa terdiri atas 50 sampai 500 unit glukosa yang bergabung dalam rantai lurus. Amilopektin Molekul ini mengandung lebih dari 100.000 unit glukosa yang bergabung dalam struktur dengan rantai bercabang. Skema dari struktur kedua senyawa tersebut dapat digambarkan sebagai berikut. amilosa (www.steve.gb.com) amilopektin (www.chemsoc.org) Gambar 8.3. Struktur molekul amilosa dan amilopektin. Beberapa tanaman, termasuk gandum, beras, jagung, dan kentang, mengandung kira-kira 80% amilopektin dan 20% amilosa. Percobaan mikroskopik memperlihatkan bahwa pati beberapa sel tanaman terlihat berupa granula-granula kecil. Kimia Pangan 311 Lapisan terluar tiap-tiap granula terdiri atas molekul-molekul pati yang rapat berhimpitan pada air dingin. Pati dari sumber-sumber tanaman yang berbeda dicirikan dengan bentuk granula dan distribusi dari ukuran granula. Granula-granula pati kentang dan jagung terlihat pada gambar berikut. Granula pati jagung Granula pati kentang Gambar 8.4. Tipe beberapa granula pati Karakteristik Pati Kenampakan dan Kelarutan Pati berwarna putih, tidak membentuk kristal powder yang tidak larut dalam air dingin. Kemanisan Berbeda dengan monosakarida dan disakarida, pati dan polisakarida lainnya tidak memiliki rasa manis. Hidrolisis Hidrolisis pati terjadi disebabkan oleh pengaruh asam atau suatu enzim. Jika pati dipanaskan dengan penambahan asam akan terpecah sempurna menjadi molekul-molekul yang lebih kecil, menghasilkan produk akhir glukosa. (C6H10O5)n + nH2O ..... nC6H12O6 Pati Air Glukosa Pada kondisi tersebut terdapat beberapa tahap reaksi. Sejumlah besar molekul-molekul pati pertama-tama akan terpecah menjadi molekul- molekul yang mempunyai rantai yang lebih pendek terdiri dari unit-unit glukosa yang dikenal sebagai dekstrin. Selanjutnya dekstrin akan terpecah menjadi molekul yang mempunyai rantai yang lebih pendek terdiri dari unit-unit glukosa yang dikenal sebagai dekstrin. Selanjutnya dekstrin akan terpecah menjadi maltosa (mengandung dua unit glukosa) dan akhirnya maltosa akan terpecah menjadi glukosa. Rangkaian tahap reaksi tersebut dapat digambarkan secara skematis sebagai berikut. Kimia Pangan 312 Pati .... dekstrin .... maltosa .... glukosa Hidrolisis pati dapat juga terjadi oleh adanya pengaruh enzim. Selama pencernaan, enzim amilase memecah pati menjadi maltosa. Amilase terdapat pada biji-bijian yang sedang mengalami proses germinasi, dan dikenal juga dengan istilah diastase. Hal ini sangat penting pada pembuatan roti dan bir yang memproduksi gula (maltosa). Pada proses ini enzim yang ada pada yeast mampu memecah lebih lanjut dan memproduksi karbon dioksida dan alkohol. Sirup glukosa komersial (glukosa cair) diproduksi dengan cara hidrolisis pati jagung menggunakan asam hidroklorida dan atau enzim amilase. Hidrolisis tidak sempurna dan sirup yang dihasilkan merupakan campuran glukosa, maltosa dan unit-unit glukosa dengan rantai yang lebih panjang. Tingkat hidrolisis dari sirup glukosa diukur dengan ekuivalen dekstrosa (DE). Sirup dengan DE tinggi mengandung lebih banyak dekstrosa (glukosa) dan oleh karena itu mempunyai tingkat kemanisan yang tinggi. Efek oleh adanya panas Dengan adanya perlakuan panas, maka pati akan mengalami beberapa kajadian seperti gelatinisasi dan dekstrinasi. Gelatinisasi Gelatinisasi melibatkan adanya air. Jika suspensi pati dalam air dipanaskan, air akan memenetrasi ke dalam lapisan luar dari granulagranula pada permulaannya akan terjadi pengembangan. Kondisi ini terjadi pada temperatur meningkat dari 60°C sampai 80°C. Granula akan mengembang sampai volume mencapai kira-kira lima (5) kali dari volume semula. Ukuran granula meningkat, campuran menjadi viskus (kental). Pada suhu kira-kira 80°C granula pati akan terpecah dan mengandung air yang terdispersi ke dalamnya. Molekul-molekul dengan rantai lebih panjang mulai terlepas ikatannya dan campuran pati air menjadi lebih viskus, menjadi lengket dan membentuk sol. Pada proses pendinginan, jika proporsi pati terhadap air cukup besar, molekul-molekul pati membentuk jaringan dengan air secara tertutup dalam ikatannya sehingga memproduksi gel. Keseluruhan proses tersebut dikenal sebagai gelatinisasi pati dan proses ini sangat penting di dalam pengolahan. Sebagai contoh yang memberi efek kental pada saus, sup, adalah oleh adanya penambahan tepung atau tepung jagung. Kondisi ini juga penting dalam pembuatan roti. Kekuatan gel pati dipengaruhi oleh beberapa faktor meliputi : Proporsi pati dan air. Semakin banyak pati, gel semakin kuat Proporsi amilosa dalam pati. Amilosa membantu pembentukan gel. Oleh karena itu pati-pati yang kadar Kimia Pangan 313 amilosanya tinggi dibutuhkan untuk kekuatan gel. Pati-pati yang berkadar amilopektin tinggi contohnya pada pati-pati lilin, hanya terbentuk gel pada konsentrasi yang tinggi. Keberadaan gula. Gula berkompetisi atau bersaing dengan pati untuk memperebutkan air, sehingga keberadaan gula mengurangi kekuatan gel. Keberadaan asam. Asam menghidrolisis pati dan mengurangi kekuatan gel pada pembentukan pasta yang viskus. Contoh kasus ini terjadi pada lemon untuk isi pay. Meskipun gel dari pati yang mengandung amilosa adalah yang terbaik, tetapi kestabilannya rendah dibandingkan dengan patipati yang mengandung amilopektin tinggi. Molekul-molekul amilosa mempunyai kecenderungan untuk saling melepas dan gel yang terbentuk menjadi opaq, menyerupai busa. Perubahan ini dikenal sebagai retrogradasi, dan terjadi khususnya ketika bahan makanan dibekukan dan kemudian dicairkan (thawing). Pati-pati yang mengandung amilopektin tinggi misalnya pati jagung berlilin, sebaiknya digunakan ketika persiapan bahan makanan yang akan diproses beku. Sebagai alternatif, pati-pati yang merupakan pati hasil modifikasi secara kimia (chemically-modified starches) secara luas digunakan dalam industri makanan beku, pati-pati tersebut tidak mudah mengalami retrogradasi. Pati-pati yang mengalami pregelatinisasi digunakan pada beberapa industri makanan. Patipati ini dimasak dalam air (gelatinisasi) dan kemudian dikeringkan. Pati-pati ini digunakan untuk campuran makanan penutup mulut yang dimasak secara instan (dessert instant). Dekstrinasi Dekstrinasi melibatkan panas kering (dry heat). Beberapa makanan yang mengandung pati, juga mengandung sejumlah kecil dekstrin. Pada proses pemanasan, dekstrin mengalami polimerisasi dan membentuk komponen yang berwarna coklat yang dikenal sebagai pirodekstrin. Piridoksin berperan pada pembentukan warna coklat pada beberapa makanan yang dimasak misal masakan yang dipanggang dan roti kering (crust). 8..2.. Proteiin Istilah Protein berasal dari kata “protos” (Yunani), berarti yang paling utama”, adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus. Kimia Pangan 314 Kebanyakan protein merupakan enzimatau subunit enzim. Jenis protein lain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yang membentuk batang dan sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon, sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam transportasi hara. Sebagai salah satu sumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam amino bagi organisme yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof). Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh Jöns Jakob Berzelius pada tahun 1838. Gambar 8.5. Jöns Jakob Berzelius Sumbe: www. student.britannica.com 8.2.1. Struktur Protein Bagaimana suatu protein dapat memerankan berbagai fungsi dalam sistem makhluk hidup? Jawabnya adalah terletak pada strukturnya. Struktur protein terdiri atas empat macam struktur. 1. Struktur primer Struktur ini terdiri atas asamasam amino yang dihubungkan satu sama lain secara kovalen melalui ikatan peptida. Informasi yang menentukan urutan asam amino suatu protein tersimpan dalam molekul DNA dalam bentuk kode genetik. Sebelum kode genetik ini diterjemahkan menjadi asam-asam amino yang membangun struktur primer protein, mula-mula kode ini disalin kedalam bentuk kode lain yang berpadanan dengan urutan kode genetik pada DNA, yaitu dalam bentuk molekul RNA. Urutan RNA inilah yang kemudian diterjemahkan menjadi urutan asam amino 2. Struktur sekunder. Pada struktur sekunder, protein sudah mengalami interaksi intermolekul, melalui rantai samping asam amino. Ikatan yang membentuk struktur ini, didominasi oleh ikatan hidrogen antar rantai samping yang membentuk pola tertentu bergantung pada orientasi ikatan hidrogennya. Ada dua jenis struktur sekunder, yaitu: á-heliks dan â-sheet. â-sheet itu sendiri ada yang paralel dan Kimia Pangan 315 juga ada yang anti-paralel, bergantung pada orientasi kedua rantai polipeptida yang membentuk struktur sekunder tersebut. 3. Struktur tersier Struktur ini terbentuk karena struktur-struktur sekunder yang dikemas sedemikian rupa membentuk struktur tiga dimensi. Struktur ruang ini adalah struktur ketiga atau struktur tersier. Disini interaksi intra molekuler seperti ikatan hidrogen, ikatan ion, van der Waals, hidropobik dan lainnya turut menentukan orientasi struktur tiga dimensi dari protein 4. Strukur kuartener Banyak molekul protein yang memiliki lebih dari satu struktur tersier, dengan kata lain multi subunit. Intraksi intermolekul antar sub unit protein ini membentuk struktur keempat/ kwaterner. Setiap subunit protein dapat melakukan komunikasi dan saling mempengaruhi satu sama lain melalui interaksi intermolekular. Gambar 8.6. Tipe Struktur Protein : (a) Struktur protein primer, (b) Struktur protein sekunder (c) Struktur protein tersier (d) Struktur protein kuartener Sumber : www.acessexcellence.org 8..2..2.. Siintesiis Proteiin Biosintesis protein alami sama dengan ekspresi genetik. Kode genetik yang dibawa DNA ditranskripsi menjadi RNA, yang berperan sebagai cetakan bagi translasi yang dilakukan ribosom. Sampai tahap ini, protein masih "mentah", hanya tersusun dari asam amino proteinogenik. Melalui mekanisme pascatranslasi, terbentuklah protein yang memiliki fungsi penuh secara biologi. (a) (b) (c) (d) Kimia Pangan 316 Gambar 8.7. Sintesis Protein Sumber : www.biocrawler.com 8..2..3.. Komposiisii Kiimiia dan Kllasiifiikasii Protein dibuat dari satu atau lebih ikatan asam amino. Ikatan ini disebut polypeptida sebab asam amino berikatan bersama asam amino yang disebut ikatan peptida. Protein masuk ke dalam tubuh akan dicerna dengan berbagai enzim pencernaan untuk mendapatkan hasil akhir asam amino. Asam amino akan diserap ke dalam tubuh. 8..2..4.. Asam Amiino Asam amino adalah senyawa organik yang memiliki gugus fungsional karboksil (-COOH) dan amina (biasanya -NH2). Gugus karboksil memberikan sifat asam dan gugus amina memberikan sifat basa. Asam amino terbagi kedalam asam amino non esensial dan asam amino esensial. Asam amino esensial inilah yang harus diperoleh dari makanan, karena tubuh tidak bisa membuatnya sendiri. Istilah "asam amino esensial" berlaku hanya bagi organisme heterotrof. Termasuk kelompok asam amino esensial adalah isoleusin, leusin, lisin, metionin, fenilalanin, treonin, triptofan, dan valin. Histidin dan arginin disebut "setengah esensial" karena tubuh manusia dewasa sehat mampu memenuhi kebutuhannya. Asam amino karnitin juga bersifat "setengah esensial" dan sering diberikan untuk kepentingan pengobatan. Pada awal pembentukannya, protein hanya tersusun atas 20 asam amino yang dikenal sebagai asam amino dasar (proteinogenik). Asam-asam amino inilah yang disandi oleh DNA/RNA sebagai kode genetik. Berikut adalah asam amino penyusun protein), dikelompokkan menurut sifat atau struktur kimiawinya: Kimia Pangan 317 Asam Amino Penyusun Protein Sumber : www.matcmadison.edu Kimia Pangan 318 8..2..5.. Fungsii Proteiin Sumber : http://www.sabah.edu Protein sangat penting sebagai sumber asam amino yang digunakan untuk membangun struktur tubuh. Selain itu protein juga bisa digunakan sebagai sumber energi bila terjadi defisiensi energi dari karbohidrat dan/atau lemak. Apabila protein digunakan sebagai sumber energi, akan menghasilkan residu nitrogen yang harus dikeluarkan dari tubuh. Pada mamalia residu nitrogen adalah urea, sedangkan pada unggas disebut asam urat. 8..2..6.. Sumber Proteiin Kita memperoleh protein dari makanan yang berasal dari hewan atau tumbuhan. Protein yang berasal dari hewan disebut protein hewani, sedangkan protein yang berasal dari tumbuhan disebut protein nabati. Beberapa makanan sumber protein ialah daging, telur, susu, ikan, beras, kacang, kedelai, gandum, jagung, dan beberapa buah-buahan. Gambar 8.8. Bahan Makanan Berprotein Tinggi Sumber: www.thompsonhighereducation.com Bahan makanan sebagai sumber energi akan mengandung protein atau asam amino yang tinggi, tetapi tidak semua bahan makanan yang mengandung protein dan asam amino yang tinggi dapat seluruhnya dimanfaatkan oleh tubuh, tergantung dari kualitas proteinnya. Tabel 8.2. Perbandingan Kadar Protein Beberapa Bahan Makanan Bahan Makanan Protein (% Berat) Susu skim kering Kedelai Kacang hijau Daging Ikan segar Telur ayam Jagung Beras Tepung singkong 36,00 35,00 22,00 19,00 17,00 13,00 9,20 6,80 1,10 Sumber : Daftar Komposisi Bahan Makanan, Depkes 1979 Membentuk antibodi Membentuk beberapa komponen penting seperti hormon, enzim dan hemoglobin Merangsang pertumbuhan dan penggantian jaringan dan otot Keseimbangan kandungan air Memelihara keseimbangan badan Kimia Pangan 319 Protein yang berasal dari hewan memiliki semua asam amino esensial, hingga disebut protein lengkap. Sedangkan sumber protein nabati merupakan protein tidak lengkap, senantiasa mempunyai kekurangan satu atau lebih asam amino esensial. Sebab itu cara mengkonsumsinya harus dikombinasikan agar saling melengkapi. Perbedaan kelengkapan itu mengakibatkan ia hanya mampu memelihara jaringan tubuh, sedangkan protein hewani mampu memelihara jaringan tubuh dan menjamin pertumbuhannya. Agar asam aminonya layak disebut sebagai protein lengkap, protein nabati bisa dikomsumsi dengan sesamanya. Misalnya padi-padian (kaya dengan methionin) dengan biji-bijian (kaya dengan lisin dan triptofan). Dalam hal ini terdapat pada nasi dengan tahu atau perkedel jagung. Protein hewani tetap penting bagi tubuh dan tak dapat digantikan seratus persen oleh protein nabati. Jika dianggap terlalu mahal, cukup mengkonsumsi sehari sekali, misalnya ikan dan telur. Kelebihan protein tidak baik, karena dapat mengganggu metabolisme protein yang berada di hati. Ginjal pun akan terganggu tugasnya, karena bertugas membuang hasil metabolisme protein yang tidak terpakai. Kekurangan protein akan membuat mudah merasa lelah, tekanan darah turun, dan daya tahan terhadap infeksi menurun. Pada anak-anak, selain mudah terserang penyakit kwashiorkor (kekurangan protein), juga pertumbuhan dan tingkat kecerdasannya akan terganggu Gambar 8.9. Penderita Kwasiorkor Sumber : www.bio.ilstu.edu Karena sistem imunitas tubuh sangat bergantung pada tersedianya protein yang cukup, maka anak-anak yang mengalami kurang protein mudah terserang infeksi seperti diare, infeksi saluran pernapasan, TBC, polio, dan lainlain. Kurang energi protein (KEP) dapat dikategorikan dalam tiga jenis yaitu ringan, sedang, dan berat. Busung lapar terjadi karena KEP berat atau gizi buruk. Seorang balita dikatakan mengalami KEP berat atau gizi buruk apabila berat badan menurut umur kurang dari 60% baku median WHO-NCHS (Nutrition Child Health Statistic). Atau berat badan menurut tinggi badan kurang dari 70% baku median WHO-NCHS. Kimia Pangan 320 8..2..7.. Pengaruh proses pengollahan pangan terhadap mutu proteiin Proses Pengolahan Susu Proses pengolahan susu cair dengan teknik sterilisasi atau pengolahan menjadi susu bubuk sangat berpengaruh terhadap mutu sensoris dan mutu gizinya terutama vitamin dan protein. Terjadi kerusakan protein sebesar 30 persen pada pengolahan susu cair menjadi susu bubuk. Sebaliknya pengolahan susu cair segar menjadi susu UHT sangat sedikit pengaruhnya terhadap kerusakan protein. Kerusakan protein pada pengolahan susu dapat berupa terbentuknya pigmen coklat (melanoidin) akibat reaksi Mallard (Reaksi pencoklatan non enzimatik yang terjadi antara gula dan protein susu akibat proses pemanasan yang berlangsung dalam waktu yang cukup lama seperti pada proses pembuatan susu bubuk). Dimana reaksi pencoklatan tersebut menyebabkan menurunnya daya cerna protein. Proses pemanasan susu dengan suhu tinggi dalam waktu yang cukup lama juga dapat menyebabkan terjadinya rasemisasi asam-asam amino yaitu perubahan konfigurasi asam amino dari bentuk L ke bentuk D. Tubuh manusia umumnya hanya dapat menggunakan asam amino dalam bentuk L. Proses rasemisasi sangat merugikan dari sudut pandang ketersediaan biologis asam-asam amino di dalam tubuh. Reaksi pencoklatan (Maillard) dan rasemisasi asam amino telah berdampak kepada menurunnya ketersedian lisinpada produkproduk olahan susu. Dimana Penurunan ketersediaan lisin pada susu UHT relatif kecil yaitu hanya mencapai 0-2 persen, sedangkan pada susu bubuk penurunannya dapat mencapai 5-10 persen. Tabel 8.3. Pengaruh Perlakuan Panas Terhadap Kandungan Lisin Susu Pasteuriasasi Perlakuan panas Rata-rata Kehilangan lisin * Susu pasteuriasasi UHT langsung UHT tidak Langsung Sterilisasi dalam polyethylene Sterilisasi dalam gelas (kaca) 1,8 3,8 5,7 8,9 11,3 Sumber : Saleh (2004) * (mean osses (%) of available lysine) Proses Pembekuan daging Pada daging yang mengalami pembekuan, kehilangan nutrien daging beku terjadi selama penyegaran kembali, yaitu adanya nutrien yang terlarut dalam air dan hilang bersama cairan daging yang keluar (eksudasi cairan) yang lazim disebut drip. Jumlah nutrien yang hilang dari daging beku bervariasi, tergantung pada kondisi pembekuan dan penyegaran kembali. Nutrien (konstituen) didalam cairan drip, antara lain terdiri atas bermacam-macam Kimia Pangan 321 garam, protein, peptida, asamasam amino, asam laktat, purin, dan vitamin yang larut dalam air, termasuk vitamin B kompleks. Selama penyimpanan beku dapat terjadi perubahan protein otot. Jumlah konstituen yang terkandung didalam drip berhubungan dengan tingkat kerusakan sel pada saat pembekuan dan penyimpanan beku. Dua faktor yang mempengaruhi jumlah drip yaitu : (1) besarnya cairan yang keluar dari daging, dan (2) faktor yang berhubungan dengan daya ikat air oleh protein daging. Kerusakan protein merupakan fungsi dan waktu dan temperatur pembekuan. Jadi jumlah drip cenderung meningkat dengan meningkatnya waktu penyimpanan. Misalnya, kerusakan protein miofibrilar dan sarkoplasmik meningkat pada temperatur pembekuan -40oC dengan semakin lamanya penyimpanan. Laju pembekuan dan ukuran kristal es yang terbentuk ikut menentukan jumlah drip. Pada laju pembekuan yang sangat cepat, struktur daging tidak mengalami perubahan. Sedangkan pada laju pembekuan yang lambat, kristal es mulai terjadi diluar serabut otot (ekstraselular), pembentukan kristal es ekstraselular berlangsung terus, sehingga cairan ekstraselular yang tersisa dan belum membeku akan meningkat kekuatan fisiknya dan menarik air secara osmotik dari bagian dalam sel otot yang sangat dingin. Air ini membeku pada kristal es yang sudah terbentuk sebelumnya dan menyebabkan kristal es membesar. Kristal-kristal yang besar ini menyebabkan distorsi dan merusak serabut otot serta sarkolema. Kekuatan ionik cairan ekstraselular yang tinggi, juga menyebabkan denaturasi sejumlah protein otot. Denaturasi protein menyebabkan hilangnya daya ikat protein daging, dan pada saat penyegaran kembali terjadi kegagalan serabut otot menyerap kembali semua air yang menaglami translokasi atau keluar pada proses pembekuan. 8..3.. LEMAK DAN MIINYAK Lemak dan minyak dikenal juga sebagai lipid, seperti halnya karbohidrat lipid juga mengandung elemen-elemen karbon, hidrogen, dan oksigen. Lipid merupakan ester dari gliserol dan asam lemak. Gliserol merupakan trihidrat alkohol mempunyai 3 grup –OH. Formula umum dari asam lemak (asam alkanoat) adalah R.COOH dimana R merupakan representasi dari rantai hidrokarbon. Tiap-tiap grup –OH dari gliserol bereaksi dengan COOH dari asam lemak membentuk molekul lemak atau minyak. Contoh reaksi kondensasi ini tersaji pada gambar 8.10. Kimia Pangan 322 Gambar 8.10. Reaksi kondensasi pada lemak Lemak dan minyak merupakan campuran trigliserida. Satu trigliserida terdiri dari satu molekul gliserol bergabung dengan 3 molekul asam lemak, seperti digambarkan pada persamaan di atas. Digliserida terdiri dari gliserol berkombinasi dengan 2 molekul asam lemak, dan di dalam monogliserida hanya satu molekul asam lemak. Digliserida dan monogliserida digunakan sebagai emulsifier. Tipe paling sederhana dari trigliserida adalah satu di dalam semua 3 asam lemak yang sama. Trigliserida biasanya mengandung dua atau tiga asam lemak yang berbeda dikenal sebagai campuran trigliserida. Secara alami lemak dan minyak merupakan campuran dari campuran trigliserida dan oleh karena itu mengandung satu asam lemak yang berbeda. Di dalam bahan pangan terdapat 40 asam lemak yang berbeda. Pada dasarnya ada dua tipe asam lemak: 1. Asam lemak jenuh yang mengandung rantai hidrokarbon jenuh dengan hidrogen. Gambar 8.11. Bagian asam lemak dengan rantai hidrokarbon jenuh hidrogen 2. Asam lemak tidak jenuh yang mengandung rantai hidrokarbon tidak jenuh hidrogen dan oleh karenanya mempunyai satu atau lebih ikatan ganda. Asam lemak tidak jenuh dapat berupa: a. monounsaturated mengandung satu ikatan ganda contoh : asam oleat atau b. polyunsaturated mengandung lebih dari satu ikatan ganda contoh : asam linoleat Posisi atom-atom pada ikatan ganda dapat bervariasi dan bisa asam lemak monounsaturated maupun polyunsaturated pada posisi: a. asam lemak cis, dengan 2 atom hidrogen pada sisi yang sama dari iaktan ganda Kimia Pangan 323 b. asam lemak trans, dengan atom-atom hidrogen pada posisi berlawanan secara geometrik dari ikatan ganda. Untuk memperjelas posisi asam lemak cis dan trans dapat dibuat skema sebagai berikut. Beberapa informasi penting asam lemak tersaji pada tabel berikut. Tabel 8.4. Beberapa informasi penting asam lemak Tipe Nama Formula Jumlah ikatan rangkap Terdapat pada Saturated Asam butirat C3H7COOH 0 Milk and butter Asam palmitat C13H31COOH 0 Terdapat secara luas pada bahan pangan, khususnya pada lemaklemak solid Asam stearat C17H35COOH 0 sda Monoun saturated Asam Oleat C17H33COOH 1 Terdapat pada lemak dan minyak Polyun saturated Asam linoleat C17H31COOH 2 sda Asam linolenat C17H29COOH 3 Ditemukan utamanya pada lemak sayuran dan lemak ikan Lemak dan minyak secara umum mempunyai struktur kimia yang sama. Pada umumnya kata ”lemak” digunakan untuk merujuk campuran trigliserida yang pada temperatur kamar berbentuk padat. Sedangkan kata ”minyak” merujuk campuran trigliserida yang pada temperatur kamar berbentuk cair. Perbedaan antara lemak dan minyak terletak pada keberadaan asam lemak, dapat dijelaskan sebagai berikut. Lemak mengandung sejumlah besar proporsi asam lemak jenuh yang terdistribusi diantara trigliserida. Minyak proporsi asam lemak tidak jenuhnya banyak. Keberadaan asam lemak-asam lemak yang tidak jenuh menurunkan slip point, contoh temperatur pada saat awal meleleh pada minyak dan lemak. Secara umum, lemak diperoleh dari sumber-sumber hewani dan minyak dari sumber-sumber nabati. Baik lemak dan minyak mengandung sejumlah kecil komponen non-trigliserida, komplek asam lemak mengandung phosphat, yang dikenal sebagai phospholipid. Tingkat ketidakjeuhan misalnya jumlah ikatan rangkap dari lemak atau minyak dapat diukur dikenal dengan istilah angka iodin. Suatu molekul iodin (I2) akan bereaksi dengan setiap ikatan rangkap, Kimia Pangan 324 kemudian minyak tidak jenuh mempunyai angka iodin yang lebih tinggi dibanding lemak jenuh. Minyak sayuran sebaiknya tidak dibuat rancu dengan baik minyak mineral maupun minyak esensial. Minyak mineral diperoleh dari minyak kasar dan merupakan campuran hidrokarbon. Minyak esensial diperoleh di dalam tanaman tetapi tidak trigliserida. Mereka adalah komponen organik yang mudah menguap, misalnya mereka mudah terevaporasi, dan bertanggung jawab pada flavor beberapa bumbu/rempah dan beberapa makanan lainnya. Contohnya eugenol, bertanggung jawab pada flavor cengkeh. Negara-negara yang makanan utamanya roti, kebutuhan akan lemak-lemak yang dapat dioleskan lebih banyak dibanding untuk minyak cair. Sejak minyak-minyak sayur lebih mudah tersedia dibandingkan lemak-lemak hewan, lebih banyak minyak sayur yang diproduksi di dunia dikonversi menjadi lemak melalui proses hidrogenasi. Hidrogenasi merupakan penambahan hidrogen pada ikatan rangkap. Asam lemak tidak jenuh diubah menjadi suatu asam lemak jenuh. Pada cara ini minyak-minyak sayur dapat digunakan di dalam industri margarin dan lemak untuk pengolahan. Karakteristik Lemak dan Minyak 1. Kelarutan Lemak dan minyak tidak larut dalam air. Namun demikian oleh adanya substansi yang dikenal dengan emulsifying agent, substansi ini mampu membentuk campuran yang stabil antara lemak dan air. Campuran ini dikenal dengan nama emulsi. Tipe emulsi bisa berupa emulsi lemak dalam air contoh susu, atau emulsi air dalam lemak, contohnya butter. Lemak dan minyak larut dalam pelarut organik seperti petrol, eter, dan karbon tetraklorit. Pelarut dengan tipe seperti ini dapat digunakan untuk menghilangkan noda lemak pada pakaian. 2. Efek panas Lemak oleh adanya perlakuan panas, terdapat tiga temperatur yang dapat menyebabkan terjadinya perubahan. a. Titik leleh (melting- point) Lemak akan meleleh jika dipanaskan. Lemak yang merupakan campuran trigliserida, maka tidak mempunyai titik leleh (melting-point) yang jelas tetapi meleleh di atas kisaran temperatur.. Temperatur awal lemak meleleh disebut slip point. Lemak meleleh pada temperatur antara 30-40°C. Titik leleh dari minyak dibawah temperatur udara normal. Semakin banyak ikatan rangkap yang dikandung lemak menurunkan melting point. Kimia Pangan 325 b. Titik asap (smoke-point) Ketika lemak atau minyak dipanaskan pada temperatur tertentu mulai terjadi penguraian, memproduksi asap berwarna biru dan timbul karakteristik aroma yang tajam. Kebanyakan lemak dan minyak mulai membentuk asap pada temperature sekitar 200°C. Titik asap untuk lemak babi 185°C dan untuk minyak jagung 232°C. Secara umum minyak dari sayuran mempunyai titik asam lebih tinggi dibandingkan lemak hewan. Dekomposisi dari trigliserida menghasilkan sejumlah kecil gliserol dan asam-asam lemak. Gliserol terdekomposisi lebih lanjut memproduksi suatu komponen yang dikenal sebagai acrolein. Dekomposisi ini bersifat tidak dapat balik, dan ketika menggunakan lemak dan minyak untuk deep frying, temperatur penggorengan sebaiknya dijaga di bawah titik asap. Titik asap bermanfaat mengukur dan menguji kualitas lemak-dan minyak untuk tujuan penggorengan. Pemanasan berulang dari lemak dan minyak atau adanya partikel makanan yang terbakar akan mengurangi nilai titik asap. Pemanasan berulang juga akan menyebabkan perubahan oksidatif dan hidrolitik pada lemak dan menghasilkan akumulasi substansi yang memberikan efek flavor yang tidak dikehendaki pada bahanbahan pangan yang dimasak di dalam lemak. c. Flash-Point Ketika lemak dipanaskan dengan temperature sangat tinggi, uap (vapour) akan keluar secara spontan ignite. Temperatur tersebut dikenal sebagai flashpoint. Untuk minyak jagung flash point 360°C. Api lemak tersebut jangan pernah di put out dengan air. Hal ini hanya akan meratakan api. Panas sebaiknya dimatikan dan oksigen 8..4.. E N Z II M Enzim dihasilkan oleh sel-sel hidup, baik hewani maupun nabati. Bila digabungkan dengan bahan organik tertentu maka bisa mengubah susunan menjadi persenyawaan yang lebih sederhana, namun enzim itu tidak turut berubah. Sehingga enzim dikenal memiliki peran sebagai biokatalisator/katalisator organik yang dihasilkan oleh sel. Enzim sangat penting dalam kehidupan dan tidak ada organisme tumbuhan atau hewan yang dapat hidup tanpa enzim, contohnya tepung tidak akan memiliki sifat-sifat tertentu bila dalam biji gandum tidak ada enzim. Struktur enzim terdiri atas : Apoenzim, yaitu bagian enzim yang tersusun atas protein, yang akan rusak bila suhu terlampau panas (termolabil). Gugus Prostetik (Kofaktor), yaitu bagian enzim yang tidak tersusun atas protein, tetapi dari ion-ion logam atau Kimia Pangan 326 molekul-molekul organik yang disebut Koenzim. Molekul gugus prostetik lebih kecil dan tahan panas (termostabil), ionion logam yang menjadi kofaktor berperan sebagai stabilisator agarenzim tetap aktif. Enzim mengatur kecepatan dan kekhususan ribuan reaksi kimia yang berlangsung di dalam sel. Walaupun enzim dibuat di dalam sel, tetapi untuk bertindak sebagai katalis tidak harus berada di dalam sel. Reaksi yang dikendalikan oleh enzim antara lain ialah respirasi, pertumbuhan dan perkembangan, kontraksi otot, fotosintesis, fiksasi, nitrogen, dan pencernaan. 8..4..1.. Siifat-siifat Enziim Enzim mempunyai sifat-sifat sebagai berikut: 1. Biokatalisator, mempercepat jalannya reaksi tanpa ikut bereaksi. 2. Thermolabil; mudah rusak, bila dipanasi lebih dari suhu 60º C, karena enzim tersusun dari protein yang mempunyai sifat thermolabil. 3. Merupakan senyawa protein sehingga sifat protein tetap melekat pada enzim. 4. Dibutuhkan dalam jumlah sedikit, sebagai biokatalisator, reaksinya sangat cepat dan dapat digunakan berulang-ulang. 5. Bekerjanya ada yang di dalam sel (endoenzim) dan di luar sel (ektoenzim), contoh ektoenzim: amilase,maltase. 6. Umumnya enzim bekerja mengkatalisis reaksi satu arah, meskipun ada juga yang mengkatalisis reaksi dua arah, contoh: lipase, mengkatalisis pembentukan dan penguraian lemak. lipase Lemak + H2O —> Asam lemak + Gliserol 7. Bekerjanya spesifik; enzim bersifat spesifik, karena bagian yang aktif ( permukaan tempat melekatnya substrat) hanya setangkup dengan permukaan substrat tertentu. Gambar 8.12. Cara Kerja Enzim yang Spesifik Sumber : www.biyolojiegitim.yyu.edu.tr 8. Umumnya enzim tak dapat bekerja tanpa adanya suatu zat non protein tambahan yang disebut kofaktor. Pada reaksis enzimatis terdapat zat yang mempengaruhi reaksi, yakni aktivator dan inhibitor, aktivator dapat mempercepat jalannya reaksi, contoh aktivator enzim : ion Mg2+, Ca2+, zat organik seperti koenzim-A. Inhibitor akan menghambat jalannya reaksi enzim. Contoh inhibitor: CO, Arsen, Hg, dan Sianida. Kimia Pangan 327 Tiap enzim memerlukan suhu dan pH (tingkat keasaman) optimum yang berbeda-beda karena enzim adalah protein, yang dapat mengalami perubahan bentuk jika suhu dan keasaman berubah. Di luar suhu atau pH yang sesuai, enzim tidak dapat bekerja secara optimal atau strukturnya akan mengalami kerusakan. Hal ini akan menyebabkan enzim kehilangan fungsinya sama sekali. Enzim adalah suatu katalisator biologis yang dihasilkan oleh selsel hidup dan dapat membantu mempercepat bermacam-macam reaksi biokimia. Enzim yang terdapat dalam makanan dapat berasal dari bahan mentahnya atau mikroba yang terdapat pada makanan tersebut. Bahan makanan seperti daging, ikan susu, buah-buahan dan bijibijian mengandung enzim tertentu secara normal ikut aktif bekerja di dalam bahan tersebut. Enzim dapat menyebabkan perubahan dalam bahan pangan. Perubahan itu dapat menguntungkan ini dapat dikembangkan semaksima mungkin, tetapi yang merugikan harus dicegah. Perubahan yang terjadi dapat berupa rasa, warna, bentuk, kalori, dan sifat-sifat lainnya. Mikroba merupakan sumber penting dari beberapa jenis enzim. Sebagai sumber enzim, mikroba memiliki beberapa kelebihan jika dibandingkan dengan hewan maupun tanaman, yaitu : Produksi enzim pada mikroba lebih murah Kandungan enzim dapat diprediksi dan dikontrol Pasokan bahan baku terjamin, dengan komposisi konstan dan mudah dikelola. Jaringan tanaman maupun hewan mengandung bahan yang kemungkinan berbahaya seperti senyawa fenolik (pada tanaman), inhibitor enzim dan protase. Enzim mikroba dapat disekresikan ke luar sel sehingga memudahkan proses isolasi dan pemurniannya. Setidaknya ada tiga keuntungan berkaitan dengan enzim ekstra sel: Tidak memerlukan proses penghancuran sel saat memanen enzim (proses penghancuran sel tidak selalu mudah dilakukan dalam skala besar). Secara alami enzim disekresikan keluar sel umumnya terbatas jenisnya, menunjukkan enzim ekstrim sel terhindar dari kontaminasi berbagai jenis protein. Secara alami enzim disekresikan keluar sel umumnya lebih tahan terhadap proses denaturasi. Tabel 8.5. Beberapa enzim penting dari hewan. Enzim Sumber Industri Pengguna Katalase Hati makanan Kemotripsin Pankreas kulit Lipase Pankreas makanan Rennet Abomasum keju Tripsin Pankreas kulit Sumber : Winarno (1989) Kimia Pangan 328 Tabel 8.6. Beberapa enzim penting dari tanaman. Enzim Sumber Industri Pengguna A ktinidin Buah kiwi makanan a - amilase Kecambah barley bir ß - amilse Kecambah barley bir Bromelin Getah nanas bir ß - glukonase Kecambah barley bir hicin Getah hg makanan Lipoksigenase Kacang kedelai makanan Papain Getah pepaya daging Sumber : Winarno (1989) 8..4..2.. Peranan Enziim dallam Biidang Pangan a. Peranan Enzim dalam Adonan Roti Ada dua jenis enzim yang sangat penting, yaitu diastase dan protease. Diastase adalah suatu enzim kombinasi dari á dan â amylase, dan berfungsi mengubah pati yang rusak menjadi gula maltose. Sehingga bila butir-butir pati rusak atau kurang tahan disenyawakan dengan diastase, maka á amylase akan mengubah pati menjadi dekstrin, sedangkan â amylase akan mengubah dekstrin, mengakibatkan pati hancur menjadi gula maltosa. Selanjutnya gula maltosa diubah oleh enzim maltose menjadi gula biasa, yang bila diasimilasikan dengan ragi akan menghasilkan karbondioksida yang dapat mengembangkan adonan, alkohol dan sejumlah kecil bahan lain seperti asam. Enzim protease berfungsi melembekkan, melembutkan atau menurunkan gluten yang membentuk protein. Sehingga bila ingin memperoleh adonan roti yang baik maka sedikit enzim protease perlu ditambahkan. b. Peranan enzim dalam pengolahan daging Beberapa enzim yang penting dalam pengolahan daging adalah bromelin dari nenas dan papain dari getah buah atau daun pepaya. Enzim Bromalin Didapat dari buah nenas, digunakan untuk mengempukkan daging. Aktifitasnya dipengaruhi oleh kematangan buah, konsentrasi pemakaian dan waktu penggunaan. Untuk memperoleh hasil yang maksimum sebaiknya digunakan buah yang muda. Semakin banyak nenas yang digunakan, semakin cepat proses bekerjanya. Enzim Papain Berupa getah pepaya, disadap dari buahnya yang berumur 2,5~3 bulan. Dapat digunakan untuk mengempukan daging, bahan penjernih pada industri minuman bir, industri tekstil, industri penyamakan kulit, industri pharmasi dan alat-alat kecantikan (kosmetik) dan lain-lain. Enzim papain biasa diperdagangkan Kimia Pangan 329 dalam bentuk serbuk putih kekuningan, halus, dan kadar airnya 8%. Enzim ini harus disimpan dibawah suhu 60 °C. Pada 1 (satu) buah pepaya dapat dilakukan 5 kali sadapan. Tiap sadapan menghasilkan ± 20 gram getah. Getah dapat diambil setiap 4 hari dengan jalan menggoreskan buah tersebut dengan pisau. 8..5.. Viitamiin dan Miinerall 8..5..1.. Viitamiin Menurut deMan (1999) vitamin adalah komponen minor makanan yang memainkan peranan penting dalam nutrisi manusia. Vitaminvitamin sintetik penggunaannya telah berkembang luas untuk menggantikan kehilangan tersebut dan menjaga jumlahnya dalam makanan. Semua makhluk hidup membutuhkan vitamin, tetapi tidak setiap vitamin yang ditemukan dibutuhkan oleh semua hewan. Tanaman (termasuk khamir dan bakteri) dapat membuat vitamin yang dibutuhkannya, tetapi hewan harus mensuplai kebanyakan vitamin dari makanan. Selain itu, ada perbedaan antara kebutuhan manusia akan vitamin dengan hewan. Bogert (1960) dalam bukunya yang berjudul Nutrition and Physical Fitness memaparkan bahwa vitamin sebagai suatu zat pengatur tubuh, memiliki fungsi sebagai berikut: a. memacu pertumbuhan; b. memacu kemampuan memproduksi keturunan yang sehat; c. memelihara kesehatan dan kekuatan melalui peningkatan: fungsi normal dari saluran pencernaan, nutrisi normal, khususnya penggunaan elemen mineral dan oksidasi karbohidrat, stabilitas urat syaraf, kesehatan jaringan-jaringan dan ketahanan terhadap infeksii bakteri. Vitamin berbeda dengan elemenelemen mineral karena vitamin merupakan zat organik, beberapa di antaranya merupakan senyawa kompleks. Vitamin juga berbeda dengan hormon karena kebanyakan tidak dapat disintesis oleh tubuh sehingga harus disuplai dari makanan. A. Klasifikasi dan Nomenklatur Sebelum mengetahui susunan kimianya, vitamin diberi nama menurut abjad ( A, B, C, D, E, dan K). Vitamin B ternyata terdiri atas beberapa unsur vitamin. Penelitian- penelitian kemudian membedakan vitamin berdasarkan kelarutannya, yang dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama (Almatsier, 2004 ). Vitamin yang larut dalam lemak Vitamin larut lemak adalah yang absorpsinya dalam tubuh tergantung pada absorspsi normal lemak dari diet. Vitamin yang larut dalam lemak ditemukan terutama dalam makanan-makanan Kimia Pangan 330 berlemak, seperti hati, mentega, kuning telur, dan lain-lain. Yang digolongkan dalam vitamin ini adalah : Vitamin A Vitamin D Vitamin E Vitamin K Vitamin yang larut dalam air Vitamin yang larut dalam air lebih banyak terdapat dalam buahbuahan dan sayur-sayuran, bijibijian utuh dan kacang-kacangan, serta daging tanpa lemak, sedangkan susu mengandung kedua kelompok vitamin tersebut (Bogert,1960). Yang digolongkan dalam vitamin ini adalah : Vitamin C Vitamin B1 Vitamin B2 Vitamin B3 Vitamin B6 Asam Folat Asam Pantotenat Biotin Vitamin B12 Vitamin P Tabel 8.7. Sifat-sifat umum vitamin larut lemak dan vitamin larut air Vitamin larut lemak Vitamin larut air Larut dalam lemak dan pelarut lemak Larut dalam air Kelebihan konsumsi dari yang dibutuhkan disimpan dalam tubuh Simpanan sebagai kelebihan kebutuhan sangat sedikit Dikeluarkan dalam jumlah kecil melalui empedu Dikeluarkan melalui urin Gejala defisiensi berkembang lambat Gejala defisiensi sering terjadi dengan cepat Tidak selalu perlu ada dalam makanan sehari-hari Harus selalu ada dalam makanan sehari-hari Mempunyai prekursor atau provitamin Umumnya tidak mempunyai prekursor Hanya mengandung unsur-unsur C, H, dan O Selain C, H, dan O mengandung N, kadang-kadang S dan Co Diabsorpsi melalui sistem limfe Diabsorpsi melalui vena porta Hanya dibutuhkan oleh organisme kompleks Dibutuhkan oleh organisme sederhana dan kompleks Beberapa jenis bersifat toksik pada umlah relatif rendah (6-10 X GA) Bersifat toksik hanya pada dosis tinggi/megadosis (>10 x KGA) Sumber : Almatsier, 2004 Beberapa vitamin berfungsi sebagai bagian dari koenzim, yang tanpa vitamin itu enzim tersebut tidak efektif sebagai biokatalis. Koenzim seperti itu seringkali adalah bentuk vitamin yang difosforilasi dan berperan dalam metabolisme lemak, protein, dan Kimia Pangan 331 karbohidrat. Beberapa vitamin terdapat dalam makanan sebagai provitamin – senyawa yang bukan vitamin tetapi dapat diubah oleh tubuh menjadi vitamin. Pada Gambar 8.13 diperlihatkan vitaminvitamin yang terkandung dalam makanan serta fungsinya secara umum dalam tubuh. Gambar 8.13. Jenis dan fungsi vitamin secara umum dalam tubuh Kekurangan vitamin telah lama dikenal mengakibatkan penyakit defisiensi yang serius. Sekarang diketahui juga bahwa kelebihan dosis vitamin tertentu, terutama vitamin yang larut dalam lemak, dapat mengakibatkan keracunan yang serius. Karena alasan ini, penambahan vitamin ke dalam makanan harus dikendalikan secara hati-hati (Almatsier, 2004). B. Kebutuhan dan Sumber Makanan Berbagai Macan Vitamin Tabel 8.8. Kebutuhan Vitamin Larut Lemak Berdasarkan Peraturan RDA Age Energy Protein Vit. A Vit. D Vit. E Vit. K k. cal g IU *ug RE IU *ug IU *mg TE *ug Anak- anak 4-6 1,800 30/24 2,500 500 400 5 9 7 -/20 7-10 2,400/ 2,000 36/28 3,300 500 400 5 10 7 -/30 Laki-laki 15-18 3,000 54/59 5,000 1,000 400 5 15 10 -/65 19-24 3,000/ 2,900 54/58 5,000 1,000 400 5 15 10 -/70 25-50 2,700 56/63 5,000 1,000 - 5 15 10 -/80 50+ 2,400 56/63 5,000 1,000 - 10 15 10 -/80 Wanita 15-18 2,100 48/44 4,000 800 400 5 12 8 -/55 19-24 2,100 46/46 4,000 800 400 5 12 8 -/60 25-50 2,000 46/50 4,000 800 - 5 12 8 -/65 50+ 1,800 46/50 4,000 800 - 10 12 8 -/65 Sumber : Http://www.anyvitamins.com/rda.htm Kimia Pangan 332 Tabel 8.9. Kebutuhan Vitamin Larut Air Berdasarkan Peraturan RDA Age Ascorbic Acid Folacin/ Folate Niacin Riboflavin Thiamine Vit. B6 Vit. B12 Vitamin P mg mcg mg mg mg mg mcg mg Anak- anak 4-6 40/45 200/75 12 1.1 0.9 0.9/1.1 1.5/1.0 0-6 bulan 1 7-10 40/45 300/100 16/13 1.2 1.2/1.0 1.2 2.0/1.4 6-12 bulan 3 Laki-laki 15-18 45/60 400/200 20 1.8 1.5 2.0 3.0/2.0 1-18 tahun 5-10 19-24 45/60 400/200 20/19 1.8/1.7 1.5 2.0 3.0/2.0 18 tahun keatas 10-25 25-50 45/60 400/200 18/19 1.6/1.7 1.4/1.5 2.0 3.0/2.0 Hamil dan menyusui 25 50+ 45/60 400/200 16/15 1.5/1.4 1.2 2.0 3.0/2.0 Wanita 15-18 45/60 400/180 14/15 1.4/1.3 1.1 2.0/1.5 3.0/2.0 19-24 45/60 400/180 14/15 1.4/1.3 1.1 2.0/1.6 3.0/2.0 25-50 45/60 400/180 13/15 1.2/1.3 1.0/1.1 2.0/1.6 3.0/2.0 50+ 45/60 400/180 12/13 1.1/1.2 1.0 2.0/1.6 3.0/2.0 Ket : * Golongan pertama menunjukkan daftar RDA yang lama, sementara kelompok kedua menunjukkan daftar DRI yang terbaru. Sumber : Http://www.anyvitamins.com/rda.htm Tabel 8.10. Sumber Vitamin pada Berbagai Bahan Makanan VITAMIN A VITAMIN D VITAMIN E VITAMIN K VITAMIN C SUMBER SUMBER SUMBER SUMBER SUMBER Hati sapi 13.170 Hati (sapi, babi) 2 – 5 Hati sapi 0,9-1,6 Kubis putih 70 Daun singkong 275 Minyak ikan 24.000 Telur 44 Daging anak lembu, tidak berlemak 0,9 Kubis merah 18 Daun katuk 200 Minyak klp. sawit 18.000 Susu 0,9 Ikan haring 1,8 Kembang kol 23 Daun melinjo 150 Wortel 3.600 Mentega 2-40 Ikan makarel 1,6 Wortel 5 Daun papaya 140 Daun pepaya 5.475 Keju 12-47 Kepiting beku 5,9 Madu 25 Sawi 102 Daun lamtoro 5.340 M. ikan 2500 Susu 0,02- 0,15 Hati ayam 13 Kol 50 Daun Katuk 3.111 Keju 0,4 Hati babi 111 Kol kembang 65 Daun Melinjo 3.000 Telur 0,5-1,5 Susu 8 Bayam 60 Daun talas 3.118 Kuning telur 3,0 K. polong 50 Kemangi 50 Ubi jalar merah 2.310 Kubis 2-3 Kentang 10 Tomat masak 40 Minyak hati ikan hiu 2.100 Gandum 7-10 Bayam 161 Kangkung 30 RE µg/100 g Ìg/1000 G Bagian Dpt Dimakan Total Tokoferol Sbg Á-Tokoferol (Mg/100 G) Units/100 Gram Mg/100 Gram Sumber : Komposisi zat gizi Pangan Indonesia, Depkes 1990 Kimia Pangan 333 VITAMIN B1 VITAMIN B2 VITAMIN B3 VITAMIN B6 ASAM FOLAT SUMBER SUMBER SUMBER SUMBER SUMBER Ragi 6000 Susu tanpa lemak 1,8 Kacang tanah lokal 13,0 Daging sapi 0,42 Daging sapi, rebus 0,03 Beras tumbuk 0,34 Hati ayamk 1,42 Teri nasi kering 9,7 Hati sapi 0,82 Daging ayam, panggang 0,07 Beras giling 0,26 Susu segar 0,14 Sardin 7,6 Hati ayam 0,72 Cod, goreng 0,16 Beras merah 0,34 Es krim 1,20 Ikan kembung 6,5 Jantung sapi 0,36 Telur, rebus 0,30 Beras ketan hitam tumbuk 0,24 Keju putih 0,35 Ikan bandeng 5,8 Jantung ayam 0,28 Kol brusel, rebus 0,20 Jagung kuning 0,12 Kacang kedelai 0,12 Udang segar 2,2 Ginjal 0,39 Kol, rebus 0,11 Havermout 0,60 Tahu 0,10 Petis udang 2,2 Ikan tuna 0,92 Slada 2,00 Roti gandum utuh 0,14 Daging sapi 0.31 Ayam 8,0 Kuning telur 0,31 Kentang, rebus 0,12 Roti biasa 0,10 Telur ayam 0,38 Daging babi 8,6 Beras pecah kulit 0,62 Bayam, rebus 0,29 Ubi jalar merah 0,13 Telur bebek 0,37 Daging sapi 4,5 Kacang tolo 0,42 Tomat 0,18 Mg/100 Gram Mg/100 Gram Mg/100 Gram Mg/100 Gram µg/g ASAM PANTOTENAT BIOTIN B12 VITAMIN P SUMBER SUMBER SUMBER SUMBER Daging sapi, tak berlemak 10 Susu 1,1-3,7 Otot sapi 0,25-3,4 µ/100 g Kelompok buah sitrus (jeruk) termasuk lemon, limau, jeruk nipis, grape fruit, jeruk bali , pepaya, ceri, anggur, apricot, plum, blackberry. Kelompok sayuran, parika hijau, brokoli, tomat, bawang merah dan bawang putih Gandum 11 Tomat 1 Hati sapi 14-152 µg/g Kentang 6,5 Kacang lebar 3 Susu 3,2-12,4 µg/l Kacang polong 20-22 Keju 1,1-7,6 Kerang 600 970 µ/100g (bobot kering) Tomat 1 Gandum 5,2 Kuning telur 0,28-1,556 Jeruk 0,7 Daging sapi 2,6 Walnut 8 Hati sapi 96 Susu 1,3-4,2 Slada 3,1 Hati sapi 25-60 Jamur 16 Telur 8-48 Kentang 0,6 Bayam 6,9 µg/ gram µg/ 100 gram µg/100gram Sumber : Komposisi zat gizi Pangan Indonesia, Depkes 1990 Kimia Pangan 334 C. Vitamin Larut Lemak 1. Vitamin A a. Klasifikasi dan Struktur Kimia Istilah vitamin A digunakan untuk menamakan dua jenis senyawa yaitu retinol dan dehidroretinol. Retinol (C20H29OH) merupakan isoprenoid poliene alkohol, disebut juga vitamin A1, akseroptol, biosterol, dan ophthalamin, merupakan vitamin antiseropthalmia, senyawa pelindung epitel, dan vitamin antiinfeksi. Strukturnya berupa alkohol siklik tidak jenuh dengan 20 atom C dan 5 konjugat berikatan rangkap. Rumus struktur vitamin A disajikan dalam Gambar 8.14 dan menunjukkan sifat ketidakjenuhan vitamin A. Senyawa yang berupa alkohol ini terdapat di alam terutama dalam bentuk ester asam lemak. Bentuk semua –trans paling aktif secara biologi. Isomer, 13-cis, dikenal sebagai neo-vitamin A, aktivitas biologisnya hanya sekitar 75% dari bentuk semua – trans (deMan, 1999). CH3 C H3 CH2OR CH3 CH3 CH3 Gambar 8.14.. Rumus sturktur vitamin A ãâDehidroretinol disebut juga vitamin A2 (C20H27OH) dapat dibedakan dari vitamin A1, di antaranya: vitamin A2 mempunyai 6 konjugat etilen, sedangkan vitamin A1 hanya 5; vitamin A2 mempunyai aktivitas biologis sekitar 40% retinol; dalam alkohol, absorbansi maksimum vitamin A1 pada 325 – 328 nm, sedangkan vitamin A2 345 – 350 nm. Pigmen karotenoid yang ditemukan dalam tanaman merupakan prekursor vitamin A disebut sebagai provitamin A. Dewasa ini telah dikenal 10 jenis provitamin A yang terdapat di alam, yaitu á-, â-, dan ã-karoten, kriptosantin, ekhinenon, mixoxantin, leproten, aphanin, aphanisin, dan â-apo-8'- karotenal. Diduga masih terdapat provitamin A lain yang belum ditemukan pada saat ini. Dari ke-10 provitamin A tersebut, yang paling penting adalah â- karoten. Rumus struktur beberapa provitamin A ditunjukkan dalam Gambar 8.15. Kimia Pangan 335 CH3 C H3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 C H3 CH3 CH3 C H3 CH3 CH3 CH3 R CH3 CH3 Gambar 8.15. Rumus struktur beberapa provitamin A (a) â-karotena, dan (b) apokarotenal (R = CHO) dan ester asam apokarotenoat (R = COOC2H5) b. Kebutuhan dan Defisiensi Vitamin A Kebutuhan vitamin A berbedabeda yang antara lain disebabkan oleh faktor jenis kelamin dan usia, serta kondisi hamil atau menyusui. Jumlah vitamin A dapat dinyatakan dalam RE (retinol ekuivalen) yang setara dengan: 1 µg RE = 1 µg retinol = 6 µg â- karoten. Kekurangan atau defisiensi vitamin A ditunjukkan oleh sejumlah gejala, yang paling serius adalah masalah penglihatan dan penekanan fungsi kekebalan. Defisiensi vitamin A jarang terjadi di negara-negara maju karena rata-rata asupan harian biasanya melebihi RDA (Stipanuk, 2000). Tetapi di negara-negara sedang berkembang di Asia Selatan dan Tenggara, Afrika, serta Amerika Tengah dan Selatan, defisiensi vitamin ini merupakan masalah gizi serius khususnya mempengaruhi anak-anak prasekolah. Diperkirakan 1,5 juta anak-anak di seluruh dunia buta dan 70% di antaranya disebabkan karena kekurangan vitamin A (Underwood, 1994). Tanda-tanda awal dari kekurangan vitamin A adalah buta senja dan mengganggu integritas epidermal yang dicirikan oleh hiperkeratosis. Kondisi ini dapat disembuhkan dengan suplementasi vitamin A. Jika dibiarkan, buta senja ini diikuti oleh xerophthalmia, suatu penyakit yang berhubungan dengan perubahan struktur pada kornea. Perubahan struktur mula-mula adalah pengeringan konjungtiva dan kornea (xerosis) dan pengembangan daerah buram tak tembus cahaya yang disebut Bitot's spot. Hal ini dikuti oleh pengembangan keratomalcia, yang meliputi kerusakan ireversibel pada kornea dan menyebabkan kebutaan (Sommer, 1982). Kimia Pangan 336 Selain keratinisasi kornea, juga mengakibatkan keratinisasi epitel tenggorokan (trachea) dan penipisan epitel usus. Xerophthalmia diikuti oleh infeksi pernafasan bagian atas dan diare serta keadaan lebih buruk yaitu malnutrisi energi protein. Gambar 8.16. Kelainan Mata Berkaitan dengan Defisiensi Vitamin A. Secara normal sekitar 70 – 90% diet retinol yang terlarut dalam lemak (lipid), diserap oleh usus halus (small intestine). Penyerapan karoten sebanyak 5 – 60% tergantung pada sifat makanan dan kondisinya, dimasak atau mentah. Bagi mereka yang makanannya kurang mengandung lemak (energi dari lemak sekitar 10%), penyerapan retinol maupun karoten terganggu. Jadi, diet yang sangat kurang mengandung lemak berhubungan dengan defisiensi vitamin A (Bender, 2002). c. Sifat Fisikokimia Retinol merupakan kristal berwarna kuning pucat dan larut dalam lemak, eter, minyak, dan kloroform, serta sedikit larut dalam etanol dan isopropanol. Kristal ini memiliki BM 286,44 dan titik lebur 62 – 64 oC, serta dapat didestilasi pada suhu 137 – 138 oC dan tekanan 10 -5 mmHg. Bentuk ester vitamin A relative lebih stabil, sedangkan bentuk alkohol, aldehid, dan asam sangat mudah teroksidasi jika terkena udara dan cahaya. Dalam bahan pangan hewani vitamin A sebagian besar terdapat dalam bentuk ester (yang lebih stabil) karena itu prosedur pengolahan yang normal tidak banyak merusak vitamin A. Jika pada bahan pangan tersebut terdapat lemak yang mengalami ketengikan, vitamin A yang terdapat di dalamnya dapat hilang dengan cepat. Vitamin A relatif stabil terhadap panas jika tidak ada oksigen (Tabel 8.11). Karena sifat tidak jenuhnya yang tinggi dalam molekul, vitamin A agak rentan teroksidasi – khususnya di bawah pengaruh cahaya, baik cahaya matahari atau buatan. Vitamin A tidak stabil dengan adanya asam-asam mineral tetapi stabil dalam alkali. Vitamin A dan karotenoid mempunyai kestabilan yang baik selama proses pengolahan makanan. Kehilangan mungkin a) Xerosis Konjungtiva a) Xerosis Konjungtiva c) Bercak Bitot Kimia Pangan 337 terjadi pada temperatur tinggi dan ada oksigen. Selain itu, vitamin A rentan terhadap oksidasi oleh lipid peroksida, dan kondisi-kondisi yang sesuai untuk oksidasi lipid, juga mengakibatkan vitamin A terurai. Prooksidan yang berbahaya terutama tembaga, sementara besi sedikit di bawah tembaga. Tabel 8.11. Stabilitas vitamin A dan karoten di dalam makanan Produk Kandungan Kondisi Penyimpanan Retensi (%) VITAMIN A Mentega 17.000-30.000 IU/lb 12 bulan @ 5oC 5 bulan @ 28oC 66-98 64-68 Margarin 15.000 IU/lb 6 bulan @ 5oC 89-100 Sereal siap santap fortifikasi 4000 IU/oz 6 bulan @ 23oC 83 Keripik kentang fortifikasi 700 IU/100g 2 bulan @ 23oC 100 KAROTEN Margarin 3 mg/lb 6 bulan @ 5oC 98 Kuning telur kering 35,2 mg/100 g 3 bulan @ 37oC 94 Minuman karbonasi 7,6 mg/29 oz 2 bulan @ 30oC 94 Minuman jus kaleng 0,6-1,3 mg/8 fl oz 12 bulan@23oC 85-100 Sumber: deRitter, 1976. d. Pengaruh Pengolahan Pasteurisasi susu tidak mengakibatkan kehilangan vitamin A, kehilangan terjadi jika kontak dengan cahaya. Oleh karena itu, sangat penting untuk mengemas susu sterilisasi dalam wadah tahan cahaya. Kemungkinan hilangnya vitamin A ini selama penyimpanan makanan lebih dipengaruhi oleh lamanya penyimpanan daripada suhu penyimpanan. Pemblansiran buah-buahan dan sayur-mayur membantu mencegah terjadinya kehilangan selama penyimpanan beku. Vitamin A (sintetik) yang ditambahkan ke dalam susu lebih mudah rusak oleh cahaya daripada vitamin A alami. Hal ini bukan karena keduanya berbeda, tetapi kedua jenis vitamin tersebut didispersikan berbeda dalam susu (deMan, 1981). Bentuk vitamin A yang ditambahkan ke dalam produk makanan mungkin mempengaruhi kestabilannya. Vitamin A dalam bentuk butiran (beadlet) lebih stabil daripada bentuk larutan dalam minyak. Butiran-butiran vitamin A distabilisasi oleh pelapis yang protektif. Jika pelapis ini dirusak oleh air, kestabilannya sebagian besar berkurang (deMan et al., 1986). Kimia Pangan 338 Menurut Andarwulan (1992), vitamin A dapat dibuat secara sintetik. Dasar pembuatan vitamin A sintetik yang stabil adalah dengan dibungkus dengan senyawa pelindung misalnya gelatin, gum, atau lilin; diformulasi dalam bentuk emulsi cair; dan dikompleks dengan senyawa lain. Dari sepuluh jenis sayuran yang umum, apabila dibekukan, disimpan, dan dimasak atau dikalengkan, disimpan dan dimasak rata-rata mengalami susut vitamin A 10%; sedangkan dari delapan macam buah-buahan jika mendapat perlakuan yang sama terjadi susut yang lebih besar yaitu 30%. Pengeringan beku hanya menyebabkan sedikit sekali vitamin A yang rusak, tetapi pengeringan telur, sayuran, dan buah-buahan yang dilakukan dengan udara panas, sinar matahari, atau suhu tinggi dapat menyebabkan susut vitamin A yang serius. Mentega yang dikemas tanpa vakum jika dipanaskan pada suhu 50 oC akan kehilangan seluruh aktivitas vitamin A-nya setelah pemanasan 6 jam; sedangkan jika dikemas vakum, pemasan 120 oC selama 6 jam hanya menyebabkan sedikit kerusakan vitamin A. Pada pembuatan semur hati, retensi vitamin A sebesar 90 – 100%. Dalam pengolahan susu bubuk dengan pengering semprot atau pada pembuatan susu kental, tak ada vitamin A yang hilang. Retensi vitamin A juga baik pada pembuatan produk-produk yang dipanggang seperti tortilla baker, bolu, dan roti tawar. Makanan dapat difortifikasi dengan vitamin A sintetik tanpa menimbulkan masalah cita rasa dengan aktivitas biologis dan stabilitas yang baik. Di samping itu, biayanya pun relatif murah. Vitamin A telah ditambahkan dengan hasil baik pada minyak salad, margarin, mentega kacang tanah, susu skim cair, susu skim bubuk, es krim, mellorin, minuman sari buah, the bubuk, the daun, gula, gula, garam, MSG, dan lainlain (Andarwulan, 1992). Vitamin A digunakan untuk fortifikasi margarin dan susu skim. Jumlah yang ditambahkan untuk margarin sebesar 3.525 IU per 100 gram. Beberapa karotenoid (provitamin A) digunakan sebagai pewarna makanan (deMan, 1999). 2. Vitamin D a. Klasifikasi dan Struktur DeMan (1999) menjelaskan bahwa vitamin ini berada dalam beberapa bentuk, dua yang paling penting adalah vitamin D2 (C28H44O) atau ergocalciferol dan vitamin D3 (C27H44O) atau biasa disebut cholecalciferol. Kedua struktur vitamin tersebut dapat dilihat pada Gambar 8.17. Kimia Pangan 339 C H3 CH3 CH3 CH3 CH2 OH CH3 CH3 CH3 C H3 CH3 CH2 OH CH3 Gambar 8.17. Rumus struktur Vitamin D2 dan D3 Vitamin D2 memiliki aktivitas penuh bagi manusia yang berasal dari iradiasi ergosterol yang terdapat dalam hampir semua tanaman, terutama sel khamir. Vitamin D3 mempunyai aktivitas penuh bagi hewan dan manusia. Bentukbentuk vitamin D yang lain adalah D4, D5, D6, dan D7. Perbedaan masing-masing vitamin D tersebut kurang penting karena aktivitasnya kecil. Prekursor vitamin D2 adalah ergosterol, sedangkan vitamin D3 adalah 7-dehidrokolesterol. Prekursor-prekursor atau provitamin-provitamin tersebut dapat dikonversi masing-masing menjadi vitamin D2 dan D3 melalui iradiasi dengan sinar ultraviolet. Selain kedua prekursor di atas, ada beberapa sterol lain yang dapat memperoleh aktivitas vitamin D ketika diiradiasi. Provitaminprovitamin itu dapat dikonversi menjadi vitamin D dalam kulit manusia melalui kontak dengan sinar matahari. b. Kebutuhan dan Defisiensi Vitamin D Vitamin D2 ada dalam jumlah yang kecil dalam minyak hati ikan; sementara vitamin D3 tersebar luas dalam produk-produk hewani dengan jumlah terbanyak terkandung dalam minyak hati ikan, sedangkan jumlah lebih kecil ada dalam telur, susu, mentega, dan keju. Satuan aktivitas untuk vitamin D adalah IU yang sama dengan aktivitas 1 mg preparat standar yang dikeluarkan WHO. Satu IU juga sama dengan aktivitas 0,025 µg kristal murni vitamin D2 atau D3. Kebutuhan manusia sebesar 400 – 500 IU tetapi meningkat hingga 1000 IU selama hamil dan menyusui. Orang dewasa yang secara teratur terkena sinar matahari mungkin mempunyai persediaan vitamin D yang cukup. Kelebihan asupan vitamin ini menyebabkan toksik. Menurut Stipanuk (2000), sintesis vitamin D dalam kulit sebagai akibat terkena sinar matahari merupakan sumber vitamin D terpenting. Suplemen vitamin D atau asupan makanan yang difortifikasi vitamin D bermanfaat bagi individu yang terkena sinar matahari terbatas atau orang dewasa lainnya yang memiliki kemampuan terbatas dalam mensintesis vitamin D. Kimia Pangan 340 Karena sangat sedikit makanan sebagai sumber vitamin D yang baik, manusia memiliki kemungkinan yang lebih besar kekurangan vitamin D dibandingkan kekurangan vitamin yang lain. Pengayaan (enrichment) beberapa makanan dengan vitamin D telah membantu secara signifikan untuk memberantas rahitis, suatu jenis penyakit kekurangan vitamin D. Margarin dan susu adalah makanan yang biasanya digunakan sebagai pembawa untuk vitamin D yang ditambahkan. Fungsi utama vitamin D dalam memelihara skeleton yang sehat adalah mempertahankan konsentrasi kalsium dan fosfor dalam serum dalam kisaran normalnya. Defisiensi vitamin D terjadi jika absorpsi kalsium dalam usus yang biasanya 30% sampai 50% menurun menjadi tidak lebih dari 15%. Penurunan ini mengakibatkan kerusakan matriks mineral dalam tulang karena kalsium dan fosfor diserap untuk menutupi kekurangan tadi. Akibatnya akan terjadi rakhitis pada anak-anak dan osteomalacia pada orang dewasa. Gambar 8.18 di bawah ini memperlihatkan pasien yang terkena rakhitis tersebut. Gambar 8.18 Penderita rakhitis c. Sifat Fisikokimia Dalam keadaan murni, semua vitamin D merupakan kristal putih, tidak berbau, larut dalam lemak atau minyak dan pelarut organik seperti eter, heksana, kloroform, aseton, alkohol, serta tidak larut dalam air. Vitamin D sensitif terhadap faktorfaktor yang sama dengan vitamin A, tetapi mempunyai tingkat kestabilan yang lebih baik. Vitamin D2 lebih labil dibandingkan D3 karena ikatan rangkapnya lebih banyak. Kestabilan vitamin ini dipengaruhi oleh jenis zat pelarut yang digunakan. Untuk menjaga kestabilan vitamin D dalam bahan pangan dapat dilakukan dengan menambahkan antioksidan pada minyak atau lemak, dihindari kontak dengan udara, asam, dan trace mineral seperti Cu dan Fe karena dapat bertindak sebagai prooksidan. Kimia Pangan 341 d. Pengaruh Pengolahan Vitamin D sangat stabil, sedikit atau tidak ada kehilangan dalam pengolahan dan penyimpanan. Vitamin D dalam susu tidak dipengaruhi pasteurisasi, perebusan, atau sterilisasi (Hartman dan Dryden, 1965). Penyimpanan beku susu atau mentega juga memiliki sedikit atau tidak berefek pada jumlah vitamin D, dan hasil yang diperoleh sama selama penyimpanan susu kering. Potensi vitamin D susu dapat ditingkatkan melalui beberapa cara: pemberian pakan sapi yang tinggi vitamin D seperti khamir yang diiradiasi, iradiasi susu, dan penambahan konsentrat vitamin D. Metode terakhir sekarang hanya digunakan sebagai prosedur biasa. Praktek iradiasi susu untuk meningkatkan potensi vitamin D telah dihentikan, karena pengaruh buruk iradiasi pada komponen susu yang lain. Vitamin D ditambahkan pada susu untuk memberikan konsentrasi sebesar 400 IU per quart (0.9463 liter). Penambahan vitamin D pada margarin ada pada level 550 IU per 100 gram. Pada saat ini hampir semua susu diperkaya dengan vitamin D dengan cara penambahan kristal vitamin D secara langsung. Susu secara alami miskin vitamin D, tetapi merupakan media yang cocok untuk fortifikasi karena mengandung kalsium dan fosfor. Bahan pangan lain yang difortifikasi dengan vitamin D adalah produk biji-bijian dan margarin, berbagai jenis breakfast cereal, serta makanan bayi. 3. Vitamin E a. Klasifikasi dan Struktur Vitamin E adalah istilah untuk semua tokoferol, tokotrienol, dan turunannya yang secara kualitatif memperlihatkan aktivitas dari RRR-á-tokoferol (Gambar 8.19). Istilah tokoferol adalah deskripsi umum untuk semua mono-, di-, dan trimetil tokoferol dan tokotrienol. Posisi metil Struktur Tokoferol Struktur Tokotrienol 5,7,8 á - Tokoferol (á-T) á-Tokotrienol ( á-T-3 ) 5,8 â - Tokoferol (â-T) â-Tokotrienol ( â-T-3 ) 7,8 ã - Tokoferol (ã-T) ã-Tokotrienol ( ã-T-3 ) 8 ä - Tokoferol (ä-T) ä -Tokotrienol ( ä-T-3) C C C C C C O C CH2 C H2 3 CH3 CH3 CH3 O H 5 CH3 1 2 5 4 6 7 8 9 10 11 12 5 8 7 6 7 9 10 2 3 4 8 CH3 Struktur Tocopherol Kimia Pangan 342 1 2 5 6 7 CH3 CH3 CH3 8 9 10 11 12 5 8 7 6 7 9 O CH2 C H2 3 O H 5 CH3 3 4 8 CH3 Struktur Tocotrienrol O CH2 C H2 CH3 C H3 CH3 CH2 O H 5 3 5 CH3 CH3 C H3 H 6 7 8 9 10 4 3 2 CH3 1 2 4 6 7 8 9 10 11 12 H3C H 2R, 4’R, 8’R- á- Tocopherol Gambar 8.19. Rumus struktur vitamin E. b. Kebutuhan dan Defisiensi Vitamin E Sumber vitamin E alami yang paling baik adalah minyak nabati, terutama minyak dari lembaga (germ) gandum. Salada dan alfalfa mengandung vitamin E cukup banyak; jeruk, pisang, dan minyak kacang tanah hanya sedikit; sedangkan minyak zaitun tidak mengandung vitamin E. Jaringan hewan hanya mengandung sedikit vitamin E. Jumlah yang paling besar terdapat dalam hati (kuda dan sapi, tetapi tidak banyak dalam tikus), sejumlah kecil terdapat dalam otot, hati, ginjal, plasenta, susu, dan telur. Minyak hati ikan yang kaya akan vitamin A dan D, sangat sedikit mengandung vitamin E. Kebutuhan dan makanan yang mengandung vitamin E didefinisikan dalam istilah á- tokoferol ekivalen (á-TE). Untuk memperoleh 1 mg á-TE, seseorang harus mengkonsumsi 1 mg RRR- á-tokoferol, 1,35 mg all-rac- á- tokoferol, 1,49 mg all-rac- á-tokoferil asetat, atau 10 mg RRR- -tokoferol. Satuan sebelumnya yang digunakan adalah International Unit (IU), yang besarnya adalah: 1 mg á-TE = 1,49 IU Kebutuhan vitamin E juga tidak sama untuk setiap golongan umur, jenis kelamin, dan kondisi. Kebutuhan tertinggi adalah bagi golongan ibu menyusui. Keadaan defisiensi vitamin E pada manusia. masih belum diketahui. Pada tikus yang dihilangkan vitamin E-nya, yang jantan menjadi steril dan betina yang sedang hamil tidak dapat melahirkan karena kekurangan vitamin ini akan mengakibatkan kematian dan reabsorpsi embrio dalam uterus. Kesuburan tikus betina tidak dihilangkan, ketika diberikan vitamin E yang cukup, mereka dapat Kimia Pangan 343 melahirkan normal. Anak-anak tikus (dan hewan lain) setelah beberapa bulan diberikan diet yang kurang vitamin E, tidak tumbuh normal, lemah, dan terjadi degenerasi (kemunduran) pada jaringan skeletal (muscular dystrophy), juga luka ditemukan pada jaringan hati (Bogert, 1960). c. Sifat Fisikokimia Tokoferol dan tokotrienol berwarna kuning sampai kuning pucat, berbentuk minyak kental, larut dalam alkohol, lemak, dan pelarut lemak, tetapi tidak larut dalam air. Tokoferol dan tokotrienol stabil terhadap asam, panas, dan alkali, tetapi dapat dirusak oleh oksigen dan proses oksidasi dapat dipercepat jika terkena cahaya, panas, alkali, dan adanya logam seperti Cu2+ dan Fe3+. Tanpa adanya oksigen, vitamin E stabil terhadap panas pada suhu di atas 200 oC, serta tidak terpengaruh oleh asam sulfat dan asam klorida pada suhu di atas 100 oC. d. Pengaruh Pengolahan Kehilangan tokoferol selama proses pengolahan bahan pangan sebagian besar disebabkan karena oksidasi karena tokoferol merupakan antioksidan sehingga mudah teroksidasi. Distribusi tokoferol di seluruh biji tidak seragam, dan tepung dengan derajat ekstraksi berbeda dapat memiliki jumlah tokoferol berbeda pula. Hal ini ditunjukkan oleh Menger (1957) dalam suatu studi tentang tepung terigu (Tabel 8.12). Tabel 8.12. Kandungan Tokoferol Gandum dan Produk- Produk Gilingnya Produk Abu (%) Tokoferol Mg/100 G (Db) Gandum utuh 2,05 5,04 Tepung 1 (halus) 1,68 5,90 Tepung 2 1,14 4,27 Tepung 3 0,84 3,48 Tepung 4 0,59 2,55 Tepung 5 0,47 2,35 Tepung 6 (kasar) 0,48 2,13 Endosperma (germ) 4,10 25,0 Sumber: Menger, 1957 Pada proses pemasakan yang normal dilaporkan tidak ada kehilangan vitamin E. Walaupun kehilangan vitamin E pada minyak yang digunakan untuk menggoreng irisan kentang hanya 11%, tetapi kehilangan yang besar dapat dialami pada minyak yang melekat pada produk hasil gorengan selama penyimpanan. Hanya setelah dua minggu penyimpanan keripik pada suhu ruang, hampir setengah tokoferol hilang. Kehilangankehilangan agak lebih kecil selama penyimpanan pada suhu freezer. Perebusan sayuran hingga 30 menit berakibat kehilangan tokoferol hanya sedikit. Pemanggangan roti putih mengakibatkan kehilangan sekitar 5% tokoferol dalam remahremahnya (crumb). Kimia Pangan 344 Vitamin E dapat ditambahkan ke dalam makanan sebagai antioksidan. Komponen ini menetralisasi radikal-radikal bebas, menuju peningkatan masa simpan. 4. Vitamin K a. Klasifikasi dan Struktur Menurut Fennema (1985), aktivitas vitamin K ditemukan dalam turunanturunan naftokuinon larut lemak. Menurut Stipanuk (2000), senyawa yang memiliki aktivitas vitamin K adalah 2-metil-1,4-naftokuinon dengan bagian hidrofobik pada posisi 3 (Gambar 8.20.). Phylloquinone atau disebut vitamin K1 diisolasi dari tanaman hijau dan memiliki grup phytyl pada posisi 3 dari cincin naftokuinon. Bakteri juga mensintesis vitamin K yang disebut K2 yang lebih dikenal dengan menakuinon. Bentuk ini mempunyai grup multiprenyl tidak jenuh pada posisi 3. Senyawa sintetik menadione (2-metil-1,4- naftokuinon) yang juga mempunyai aktivitas vitamin K biasanya digunakan sebagai sumber vitamin makanan hewan. Phylloquinone tersedia dalam bentuk tablet untuk kebutuhan manusia. 4 3 2 O 1 c3 O Phylloquinone O c6 O Menaquinone-7 Gambar 8.20. Struktur Vitamin K. b. Kebutuhan dan Defisiensi Vitamin K Vitamin K secara luas terdapat makanan dan juga disintesis oleh flora usus. Sumber-sumber vitamin K yang baik adalah sayuran berwarna hijau gelap seperti bayam dan daun kol, kembang kol, kacang polong, dan sereal. Produk hewani sedikit mengandung vitamin ini kecuali hati babi. Walaupun defisiensi vitamin K yang utama tidak umum terjadi pada orang dewasa, penyakit pendarahan pada bayi baru lahir karena kekurangan vitamin ini juga jarang, namun merupakan sindrom yang telah lama dikenal. Kimia Pangan 345 Persediaan vitamin K dari bayi yang baru lahir rendah karena transfer vitamin melalui plasenta yang minim dan usus steril menghalangi kemungkinan produksi dan penggunaan menakuinon selama awal kehidupan. Di samping itu, kandungan vitamin K air susu ibu lebih rendah dibandingkan susu sapi. Susu formula bayi kini disuplementasi dengan vitamin K. Adapun pendarahan pada orang dewasa terjadi karena rendahnya asupan diet vitamin K rendah oleh seorang pasien yang juga mengkonsumsi antibiotik, yang mengganggu sintesis menakuinon oleh mikroba dalam usus. Hipoprotrombinemia merupakan defisiensi vitamin K terjadi pada bayi yang diberikan makanan yang mengandung isolat protein kedelai, formula dasar daging (meatbase formula) atau formula yang mengandung hidrolized casein. Produk-produk tersebut ternyata rendah kandungan vitamin K-nya. c. Sifat Fisikokimia Vitamin K1 berupa cairan berwarna kuning, sedangkan K2 adalah kristal berwarna kuning. Semua vitamin K larut dalam sebagian besar pelarut lemak, tetapi hanya sedikit larut dalam metanol atau etanol. Vitamin K1 dengan lambat didekomposisi oleh oksigen atmosfer tetapi siap dirusak oleh cahaya (fotoreaktif). Vitamin ini stabil terhadap panas, tetapi tidak stabil terhadap alkali dan asam kuat. d. Pengaruh Pengolahan Kehilangan vitamin K selama pengolahan relatif kecil karena stabil terhadap panas dan tidak larut dalam air. Pemasakan biasa hanya menyebabkan kerusakan sedikit. Makanan beku cenderung mengandung sedikit vitamin K. Vitamin K1 sintetik merupakan bentuk vitamin K yang digunakan untuk nutrifikasi makanan, terutama makanan bayi. Codex Alimentarius Committee menetapkan jumlah minimal vitamin K dalam makanan bayi sebesar 4 mikrogram per 100 KKal atau 27 mikrogram per liter. D. Vitamin Larut Air 1. Vitamin C Vitamin C ditemukan oleh Albert Szent-Gyorgyi pada 1937. Albert Szent-Gyorgyi mendeskripsikan vitamin yang serupa gula itu sebagai suatu yang dapat membuat badan bekerja baik sehingga tubuh menjadi lebih kuat dan lebih sehat. Ilmuwan pemenang hadiah nobel dua kali Dr Linus Pauling meninggal dalam usia 93 tahun. Ia dengan bersemangat mengatakan dirinya telah berhasil menunda kematian sekurang-kurangnya selama 20 tahun karena mengkonsumsi vitamin C dosis tinggi. a. Klasifikasi dan Struktur Asam L-askorbat adalah lakton (ester dalam asam hidroksikarboksilat) dan diberi ciri oleh gugus enadiol yang Kimia Pangan 346 menjadikannya senyawa pereduksi yang kuat. Bentuk D tidak mempunyai aktivitas biologi. Salah satu dari isomer , asam Disoaskorbat, atau asam eritorbat, diproduksi secara niaga untuk sebagai tinambah dalam makanan (De Man, 1999). Vitamin C dapat berbentuk sebagai asam L-askorbat dan asam Ldehidroaskorbat, keduanya memiliki keaktifan sebagai vitamin C.Asam askorbat sangat mudah teroksidasi secara reversible menjadi asam L-dehidroaskorbat, yang secara kimia bersifat sangat labil dan dapat mengalami perubahan lebih lanjut menjadi asam L-diketogulonat yang tidak memiliki keaktifan vitamin C lagi (Winarno,1998). H CH2OH CH2OH H O H H O H H H OH CH2OH H O H H OH O O COOH O O O H H O O H CH2OH O O O O O H OH L-ascorbic Dehydro-L-ascorbic acid D-isoascorbic acid 2,3-Diketogutonik acid (DKGA) (DHAA) Gambar 8.21. Struktur Asam Askorbat & Unsur- Unsur Yang Berhubungan b. Kebutuhan dan Defisiensi Vitamin C Sumber vitamin C antara lain berasal dari sayur-sayuran dan buah-buahan. Di antara sayursayuran dan buah-buahan yang paling mendominasi sebagai sumber vitamin C terbanyak adalah tomat dan jeruk. beraneka jenis makanan lainnya adalah, asparagus, kol, susu, mentega, kentang, ikan, atau hati. Oleh karena itu, cara yang terbaik mendapatkan vitamin C adalah dengan mengonsumsi bahan makanan yang banyak mengandung vitamin C (Noer,R.,2002 ). Berikut ini adalah sumber makanan terbaik untuk mendapatkan vitamin C dalam setiap 100 gram bahan. Kebutuhan vitamin C memang berbeda-beda bagi tiap orang, tergantung kebiasaan masingmasing. Pada remaja, kebiasaan yang berpengaruh di antaranya: merokok, minum kopi, atau minuman beralkohol, konsumsi Kimia Pangan 347 obat tertentu seperti obat antikejang, antibiotik,obat tidur, dan kontrasepsi oral. Kebiasaan merokok menghilangkan 25% vitamin C dalam darah. Selain nikotin senyawa lain yang berdampak sama buruknya adalah kafein. Maka, sebisa mungkin hindari minum kopi, teh, dan cola. Selain itu stres, demam, infeksi, dan giat berolahraga juga meningkatkan kebutuhan akan vitamin C. Kondisi badan yang selalu didera stress juga akan menguras berbagai vitamin/mineral termasuk vitamin C. Dalam suatu penelitian diketahui mereka yang stres ringan ketika diekspos dengan virus flu, 27 persen diantaranya segera terserang flu. Vitamin C tersimpan dalam kelenjar adrenal, kelenjar lendir, ginjal, hati, indung telur, mata, dan organ yang lain. Vitamin ini akan keluar saat kita berolah raga berat dan pada saat tekanan yang sangat tinggi. Hipoaskorbemia (defisiensi asam askorbat) bisa berakibat seriawan, baik di mulut maupun perut, kulit kasar, gusi tidak sehat sehingga gigi mudah goyah dan lepas, perdarahan di bawah kulit (sekitar mata dan gusi), cepat lelah, otot lemah dan depresi. Bahkan, punya korelasi dengan masalah kesehatan seperti kolestrol tinggi, sakit jantung, artritis (radang sendi), dan pilek. Defesiensi vitamin juga akan mengakibatkan animea apabila terjadi saat bayi dan pada saat kehamilan ( Noer, R., 2002 ). c. Sifat Fisikokimia Asam L-askorbat mudah dioksidasi secara bolak-balik menjadi asam dehidro-L-askorbat, yang tetap mempertahankan aktivitas vitamin C. Senyawa ini dapat dioksidasi lebih lanjut menjadi asam diketo-Lgulonat, dalam reaksi yang tidak bolak-balik. Asam diketo-L-gulonat tidak mempunyai aktivitas biologi, tidak stabil, dan dioksidasi lebih lanjut menjadi beberapa senyawa yang mungkin, termasuk asam 1- treona. Dehidrasi dan dekarboksilasi dapat menjurus ke pembentukan furfural, yang dapat berpolimerisasi membentuk pigmen coklat atau bergabung dengan asam amino dalam penguraian Strecker (deMan, 1999). Gambar 8.22 . Reaksi metabolisme vitamin C Kimia Pangan 348 Berikut ini beberapa fungsi dari vitamin C yang sekarang semakin disadari tidak hanya sekedar untuk antisariawan, tetapi juga untuk meningkatkan kekebalan tubuh. Agar tubuh mampu menangkal penyerbu-penyerbu asing (virus, kuman, dan bakteri) maka limposit (sel darah putih) harus tersedia dalam jumlah yang cukup. Mengkonsumsi vitamin C dosis tinggi diketahui dapat meningkatkan produksi limfosit. Vitamin C bekerja sebagai antibiotika dalam tubuh untuk menghancurkan virus penyebab penyakit. Vitamin C juga akan meningkatkan kadar glutation di dalam tubuh. Glutation adalah antioksidan dalam tubuh yang dapat menjaga sistem kekebalan tubuh. Konsumsi vitamin C 500 mg sehari dapat meningkatkan kadar glutation tubuh sampai 50 persen (Khomsan, 2000). Selama ini vitamin C atau asam askorbat lebih terkenal perannya dalam menjaga dan memperkuat imunitas terhadap infeksi. Vitamin C juga berperan penting dalam fungsi otak, karena otak banyak mengandung vitamin C. Dua peneliti di Texas Woman's University menemukan, murid SMTP yang tingkat vitamin Cnya dalam darah lebih tinggi ternyata menghasilkan tes IQ lebih baik daripada yang jumlah vitamin C-nya lebih rendah. Vitamin C digunakan untuk menjaga struktur kolagen, sejenis protein yang menghubungkan semua jaringan serabut, kulit, urat, tulang rawan, dan jaringan lain di tubuh manusia. Struktur kolagen yang baik dapat menyembuhkan luka, patah tulang, memar, perdarahan kecil dan luka ringan. d. Pengaruh Pengolahan Vitamin C adalah vitamin yang paling tidak stabil dari semua vitamin dan mudah rusak selama pemrosesan dan penyimpanan. Laju perusakan meningkat karena kerja logam, terutama tembaga dan besi dan juga oleh kerja enzim. Pendedahan oksigen, pemanasan yang terlalu lama dengan adanya oksigen dan pendedahan terhadap cahaya semuanya merusak kandungan vitamin C makanan (deMan, 1999). Kandungan vitamin C pada makanan dapat hilang saat proses pengolahan, ketika dimasak atau pada proses penyimpanan. Beberapa cara untuk meminimalkan perubahan yang timbul antara lain adalah sebagai berikut: Bila merebus makanan, diusahakan tidak terlalu banyak air dan tidak dalam waktu yang terlalu lama. Menyimpan juice dalam kulkas jangan lebih dari 2-3 hari. Menyimpan buah-buahan dan sayur-sayuran di tempat yang jauh dari air agar tidak tercampur dengan air karena vitamin C larut dalam air ( Noer, ., 2002 ). Kimia Pangan 349 Tabel 8.13. Kestabilan vitamin C dalam makanan dan minuman setelah penyimpanan pada 23°C selama 12 bulan. Jumlah Produk Cuplikan Tersisa Rata-rata (%) Rentang (%) Serealia siap santap 4 71 60-87 Campuran minuman buah kering 3 94 91-97 Serbuk coklat 3 97 80-100 Susu murni kering, kemas udara 2 75 65-84 Susu murni kering, kemas gas 1 93 - Serbuk kedelai kering 1 81 - Persik beku 1 80 - Sari apel 5 68 58-76 Sari kranberi (Vacciniium oxycoccas) 2 81 78-83 Sari grape fruit 5 81 73-86 Minuman anggur 3 76 65-94 Minuman jeruk 5 80 75-83 Minuman berkarbonat 3 60 54-64 Sumber : DeMann, 1999 2. Vitamin B1 (tiamin) Tidak seperti vitamin lainnya, vitamin B dibedakan atas beberapa macam dan tergabung dalam vitamin B kompleks; ada vitamin B1 (tiamin), B2 (riboflavin), B3 (niasin), B6 (piridoksin), dan B12 (kobalamin). Masing-masing punya peran yang berbeda. Struktur kimia dan sintesis tiamin untuk pertama kali berhasil dilakukan oleh Williams dan Cline pada tahun 1936. a. Klasifikasi dan Struktur Istilah tiamin menyatakan bahwa zat ini mengandung sulfur (tio) dan nitrogen (amine).Molekul tiamin terdiri atas cncin pirimidin yang terikat dengan cincin tiasol. N N C H3 NH2 CH2 S N+ C H3 CH2CH2OH Thiamin Kimia Pangan 350 N+ N C H3 NH2 CH2 H S N+ C H3 CH2CH2 O P O O P O O O O Thiamin pyrophosphat N+ N C H3 NH2 CH2 H S N+ C H3 CH2CH2OH Cl Cl Tiamin hydrochloride N+ N C H3 NH2 CH2 H S N+ C H3 CH2CH2OH NO3 Thiamin Mononitrat Gambar 8.23. Struktur dari berbagai bentuk tiiamin. Semuanya memiliki aktivitas Vitamin B1 (tiamin) b. Kebutuhan dan Defisiensi Sedikit tiamin terdapat hamper dalam semua makanan yang berasal dari tumbuhan dan hewan. Sumber yang baik ialah butir serealia utuh; daging organ hewan seperti hati, jantung dan ginjal dan lain sebagainya. Meskipun kandungan tiamin biasanya diukur dalam mg per 100 g makanan, satuan lain telah dipakai kadang-kadang, S.I. yang setara dengan 3 µg tiamin hidroklorida. Kebutuhan harian manusia berkaitan dengan aras karbohidrat makanan. Konsumsi minimum 1 mg per 2000 kkal dianggap suatu keharusan. Peningkatan aktivitas metabolisme, seperti yang diakibatkan oleh kerja berat, kehamilan atau penyakit, memerlukan konsumsi yang lebih tinggi (deMan, 1999). Vitamin B1 memiliki beberapa fungsi, diantaranya adalah membantu mendorong nafsu makan, metabolisme karbohidrat, berperan dalam sistem saraf dan fungsi jantung. Vitamin ini adalah koenzim penting dalam produksi energi yaitu mengubah glukosa menjadi enegi, oleh karena itu bagi diabetesi sangat dianjurkan menambah asupan B1 untuk mengatur penggunaan glukosa tubuh. Kimia Pangan 351 Beberapa gejala kekurangan tiiamin diantaranya ditandai dengan berkurangnya nafsu makan, sukar buang air besar, susah tidur dan gelisah. Beri-beri adalah gejala kekurangan vitamin ini. Selain itu kekurangan thiamin sering terjadi pada pecandu minuman alkohol. Hal ini disebabkan alkohol bertentangan dengan proses penyerapan thiamin dalam pencernaan. Sementara konsumsi vitamin B1 dalam dosis tinggi (5,000-10,000 mg) dapat menyebabkan sakit kepala, iritasi, meningkatkan denyut dan menimbulkan kelemahan tubuh. c. Sifat Fisikokimia Tiamin merupakan kristal putih kekuningan yang larut dalam air. Dalam keadaan kering vitamin B1 cukup stabil. Di dalam keadaan larut, vitamin B1 hanya tahan panas bila berada dalam keadaan asam. Dalam suasana alkali, vitamin B1 mudah rusak oleh panas atau oksidasi. Tiamin secara komersial didapat sebagai tiamin hidroklorida yang lebih stabil dan aktif secara biologik (Almatsier, 2004 ). Bila ditinjau dari sifat biokimianya, dalam bentuk pirofosfat (TPP) atau difosfat (TDP), tiamin berfungsi sebagai koenzim berbagai reaksi metabolisme energi. Tiamin dibutuhkan untuk dekarboksilasi oksidatif piruvat menjadi asetil KoA dan memungkinkan masuknya substrat yang dapat dioksidasi ke dalam siklus Krebs untuk pembentukan energi. Asetil KoA yang dihasilkan enzim ini. Disamping itu merupakan prekursor penting lipida asetil kolin, yang berarti adanya peranan TPP dalam fungsi normal system syaraf. d. Pengaruh Pengolahan Tiamin adalah salah satu vitamin yang kurang kestabilannya. Berbagai operasi pemrosesan makanan dapat sangat mereduksi tiamin. Panas, oksigen, belerang dioksida, pH netral atau basa dapat mengakibatkan perusakan tiamin. Makanan dapat diautoklaf pada 1200C dengan sedikit atau tanpa kehilangan tiamin. Pada pH netral atau basa, vitamin rusak dengan pendidihan atau bahkan dengan penyimpanan pada suhu kamar. Beberapa spesies ikan mengandung enzim yang dapat merusak tiamin dengan cepat. Karena alasan ini, belerang dioksida tidak diizinkan sebagai tinambah dalam makanan yang mengandung tiamin dalam jumlah yang lumayan. Pemanggangan roti putih dapat mengakibatkan kehilangan tiamin 20%. Kehilangan tiamin dalam pemrosesan susu ialah sebagai berikut: pasteurisasi 3-20%, sterilisasi 30-50%, pengering semprot 10% dan penggilingan 20-30%. Bukan hanya karena penggilingan saja kandungan tiamin berkurang, tetapi penyimpanan butir gandum utuhpun dapat berakibat kehilangan vitamin ini (DeMan, 1997). Kimia Pangan 352 3. Vitamin B2 ( Ribloflavin) Vitamin B2 ditemukan sebagai pigmen kuning kehijauan yang bersifat fluoresen ( mengeluarkan cahaya ) dalam susu pada tahun 1879 dan fungsi biologiknya baru ditemukan pada tahun 1932. Vitamin ini disintesis pada tahun 1935 dan dinamakan riboflavin (Anonymous, 2004). a. Klasiffikasi dan Struktur Struktur riboflavin terdiri atas cincin isoaloksazin dengan rantai samping ribitil. Vitamin ini merupakan komponen dari dua koenzim, Flavin mononukleotida (FMN) dibentuk dengan dikaitkannya ester fosfat pada rantai samping ribitil. Flavin Adenin Difosfat ( FAD ) dibentuk bila FMN pada rantai sampingnya dikaitkan dengan adenine monofosfat. Enzim- enzim flavoprotein yang mengandung FMN dan FAD terikat pada bermacam apoenzim dan terlibat dalam reaksi oksidasireduksi berbagai jalur metabolisme yang berpengaruh terhadap respirasi sel ( Almatsier, 2004). C H3 C H3 N O NH N O C H2 (CHOH)3 CH2OH Riboflavin N NH N N C H3 C H3 O O C H2 (CHOH)2 CH2 O P O P O O O O O CH2 O N O H OH N N N NH2 Flavin Mononukleotida Flavin Adenin Dinukleotide Gambar 8.24 . Struktur Riboflavin, FMN dan FAD b. Kebutuhan dan Defisiensi Vitamin B12 Pada umumnya, Riboflavin makanan berada dalam bentuk nukleotida, ester asam fosfat atau terikat pada protein. Hanya dalam susu saja riboflavin kebanyakan dalam bentuk bebas. Vitamin B2 memiliki fungsi diantaranya memperbaiki kulit dan mata, serta membantu produksi energi antara sel. Kimia Pangan 353 Defisiensi vitamin ini adalah berkurangnya kepekaan terhadap cahaya, Kekurangan Riboflavin biasanya dihubungkan dengan kekurangan tiamin dan niacin. Tanda- tanda yang muncul akibat kekurangan Riboflavin bersifat menyebar, tetapi secara khusus dapat dilihat pada jaringan epithethial. Disamping itu biasanya kulit menjadi kering dan bersisik, munculnya angular stomatitis (pecah di sudut bibir, serta gangguan kulit sekitar hidung dan bibir), lidah keungu- unguan dan bengkak, rasa terbakar, dan terjadi iritasi pada mata. Tidak ada kasus mengenai keracunan riboflavin yang telah diobservasi. Batas atas keamanan untuk riboflavin belum ditentukan berkaitan dengan ketiadaan data selama ini mengenai efek negatif yang timbul bila mengkonsumsi riboflavin secara berlebihan. The Food and Nutrition Board of the Institute of Medicine merekomendasikan bahwa sebaiknya riboflavin dikonsumsi hanya dari sumber makanan saja. Hal ini dilakukan untuk mencegah intake level racun yang potensial. c. Sifat Fisikokimia Dalam bentuk murni, riboflavin adalah kristal kuning, dan larut air, tahan panas, oksidasi dan asam, tetapi tidak tahan alkali dan cahaya terutama sinar ultraviolet (Almatsier, 2004). Vitamin ini mantap terhadap panas dalam bentuk kering atau dalam medium asam (Harris dan Karmas, 1989 ). Molekul vitamin B2 terdiri atas satuan d-ribitol yang terikat pada cincin isoaloksazina, Perubahan sekecil apapun dalam molekul mengakibatkan hilangnya aktivitas vitamin. Larutan riboflavin dalam air berwarna kuning dengan fluoresensi hijau- kekuningan. Karena pengaruh cahaya dan pH basa, riboflavin diubah menjadi lumiflavin, senyawa tak aktif dengan fluoresensi hijau- kekuningan. Pada kondisi asam, Riboflavin dirubah menjadi turunan tak aktif yang lain, lumikrom dan ribitol. Senyawa ini mempunyai Fluoresensi biru. Perubahan menjadi lumiflavin dalam susu mengakibatkan kerusakan asam askorbat (deMan, 1999). Gambar 8.25 . Perubahan fotokimia Riboflavin menjadi lumikrom dan lumiflavin Kimia Pangan 354 Selain bersifat stabil terhadap panas dan dalam larutan asam, Riboflavin merupakan oksidator yang agak kuat, pada pH netral maupun basa (Harris dan Karmas, 1989 ). Gambar 8.26. Kemampuan oksidasi-reduksi Flavin Berdasarkan sifat biokimia yang dimilikinya, Riboflavin termasuk kelompok vitamin yang larut dalam air, dan merupakan energi pendukung untuk proses metabolisme dan biosintesis dari sejumlah persenyawaan termasuk dalam bentuk coenzyme, seperti flavin adenine dinucleotide (FAD) and flavin adenine mononucleotide (FMN). Riboflavin juga berperan dalam aktivasi dan pendukung aktivitas berbagai jenis vitamin seperti vitamin B6, folate, niacin, dan vitamin K. d. Pengaruh Pengolahan Riboflavin sangat peka terhadap cahaya, dan laju kerusakannya meningkat dengan naiknya pH dan suhu. Reduktor seperti asam askorbat, disertai cahaya, dapat menyebabkan kerusakan, misalnya kerusakan susu dalam botol yang terbuat dari kaca bening. Riboflavin dalam susu pada kondisi seperti itu akan mengalami kerusakan sebesar 50% dalam 2 jam. (Harris dan Karmas, 1989 ). Susu termasuk sumber utama riboflavin, maka digunakan kemasan yang bersifat opaque atau lightblocking mengingat Riboflavin bersifat larut dalam air dan stabil terhadap panas, tetapi sensitif terhadap kerusakan yang diakibatkan oleh adanya cahaya. Hal tersebut menunjukkan sifat bahan pengemas dapat mempengaruhi derajat kerusakan Riboflavin secara bermakna. Tampaknya panjang gelombang cahaya yang terlibat pada kerusakan riboflavin terdapat di daerah spectrum tampak di bawah 500 sampai 520 nm (DeMan, 1997). Sama dengan vitamin B lainnya, riboflavin hilang pada saat penggilingan biji- bijian. Untuk menutupi kekurangan ini, biasanya dilakukan penambahan vitamin pada tepung, namun Riboflavin bukan termasuk vitamin yang ikut ditambahkan. pada beras putih karena dapat menyebabkan warna kuning/ yellowish pada produk. e. Analisis Metode Fisik - Penentuan spektrum absorpsi Penentuan spektrum absorpsi sinar UV untuk vitamin B2 hanya cocok untuk Kimia Pangan 355 larutan riboflavin murni. Hal ini pun masih memiliki kelemahan karena sangat peka terhadap cahaya. - Pengukuran spektrum fluoresensi Vitamin B2 dapat diukur berdasarkan sifatnya yang dapat berfluoresensi dengan panjang gelombang maksimum 565 nm pada pH 6. Metode Biokimia Pada metode pengukuran Riboflavin adenin dinukleotida, senyawa nukleotida diukur berdasarkan kemampuannya untuk berikatan dengan d— asam-amino olsidase Metode Biologi Pada tes bakteri asam laktat, metode ini berdasarkan kebutuhan Lactobacillus caseii akan vitamin B2 untuk pertumbuhan. Metode ini tidak hanya mengukur riboflavin bebas tetapi juga riboflavin terikat. (koenzim atau enzim). 4. Vitamin B3 (niasin) Identifikasi niasin erat berkaitan dengan penelitian tentang penyebab dan pengobatan pellagra, suatu penyakit yang umum ditemukan pada abad ke – 18 di Spanyol dan Itali. a. Klasifikasi dan Struktur Niacinamide ( nicotinamide) adalah salah satu bentuk dasar niasin yang termasuk dalam vitamin BComplex. Niasin digunakan sebagai suatu istilah kolektif untuk mengacu pada keduanya, nicotinamide maupun nicotinic acid. Nicotinamide dan nicotinic acid mempunyai aktivitas vitamin yang serupa, tetapi mereka memiliki aktivitas farmakologis sangat berbeda (Anonymous, 2004). Bentuk niasin sebagai nikotinamida kemudian diisolasi dari Nikotinamida Adenin Dinukleotida Fosfat (NADP) dan Nikotinamida Adenin Dinukleotida (NAD). Hubungan antara triptofan dan niasin ditemukan melalui eksperimen pada manusia yang mengukur metabolisme niasin sesudah diberi beberapa dosis triptofan. Ternyata triptofan adalah prekursor dari niasin ( Almatsier, 2004). Kimia Pangan 356 N N N N NH2 O O H OR (H or PO3) CH2 O P O P O O O O C H2 O O O H OH N+ CONH2 N CONH2 N COOH Nicotinamide cotinamide Nicotinamide acid Gambar 8.27. Struktur nicotinic acid, nicotinamide dan nicotinamide adenine dinucleotide (phosphate) b. Kebutuhan dan Defisiensi Vitamin B3 Kebutuhan manusia akan niasin berkaitan dengan pemasukan triptofan. Protein hewan mengandung kira-kira 1,4% triptofan, protein sayur sekitar 1%. Pemasukan 60 mg triptofan melalui makanan dianggap setara dengan 1 mg niasin. Dosis kebutuhan harian untuk orang dewasa, dinyatakan sebagai niasin, 6,6 mg per 1000 kcal, dan tidak kurang dari 13 mg jika jumlah kalori kurang dari 2000kcal (deMann, 1999). Nikotinamida dalam dosis farmakologis tidak memiliki aktivitas antihyperlipidemic, maupun kemampuan untuk menyebabkan niacin-flush. Berdasarkan bukti yang ada, bagaimanapun, dosis nikotinamida secara farmakologis dapat mencegah penyakit diabetes mellitus tipe satu. Pyrazinamide, salah satu obat penting dalam perawatan tuberculosis, memiliki sifat/ keadaan yang serupa, bila dibandingkan dengan mekanisme biokimia dengan nikotinamida. Bila kekurangan vitamin ini dapat menimbulkan penyakit seperti pellagra (kerusakan kulit, lidah jadi licin, bingung, diare, lekas marah). Sebaliknya konsumsi vitamin B3 lebih dari 100 mg dapat menimbulkan rasa gatal, sakit kepala, mual, diare dan borok. Gambar. 8.28. Penderita pellagra Kimia Pangan 357 c. Sifat Fisikokimia Niasin dan asam nikotinat merupakan kristal putih, yang lebih stabil dari tiamin dan riboflavin. Niasin tahan terhadap suhu tinggi, cahaya, asam, alkali dan oksidasi. Niasin tidak rusak oleh pengolahan dan pemasakan normal, kecuali kehilangan melalui air masakan yang dibuang. Niasin mudah diubah menjadi bentuk aktif nikotinamida. Vitamin B3 memiliki peran secara biokimia yang ditunjukkan dengan beberapa fungsi, di antaranya adalah peranannya dalam sintesis lemak, pernapasan jaringan dan penggunaan karbohidrat, membentuk nafsu makan yang baik, membantu pencernaan, serta memperbaiki kulit, saraf, dan saluran pencernaan ( Anonymous, 2004). Nicotinamida berfungsi di dalam tubuh sebagai koenzim NAD dan NADP ( NADH dan NADPH adalah bentuk reduksinya). Koenzim- koenzim ini diperlukan dalam reaksi oksidasi- reduksi pada glikolisis, metabolisme protein, asam lemak, pernafasan sel dan detoksifikasi, Peranannya adalah melepas dan menerima atom hydrogen. NAD juga berfungsi dalam sintesis glikogen ( Almatsier, 2004). d. Pengaruh Pengolahan Niasin amida sebagian terhirolisis oleh asam dan basa, tetapi menghasilkan niasin dengan aktivitas hayati yang sama. Perlu diketahui juga bahwa niasin langsung tercuci pada proses pengukusan dan pencucian. Vitamin ini dapat rusak oleh reaksi enzim dalam proses pemeraman daging (Harris dan Karmas, 1989 ). Niasin barangkali merupakan vitamin B yang paling stabil. Senyawa ini tidak terpengaruh oleh cahaya, panas, oksigen, asam atau basa. Kehilangan utama yang diakibatkan oleh pemrosesan ialah pelarutan dalam air pemroses. Pemutihan sayur dapat menyebabkan kehilangan sekitar 15%. Proses yang menggunakan air garam dapat mengakibatkan kehilangan sampai 30%. Pemrosesan susu, seperti pasteurisasi, pensterilan, penguapan dan pengeringan pengaruhnya kecil bahkan tidak berpengaruh terhadap asam nikotinat. Sebenarnya semua niasin dalam susu terdapat dalam bentuk nikotinamida. Dalam banyak makanan, penggunaan panas, seperti pemanggangan dan pembakaran, meningkatkan jumlah niasin yang tersedia. Ini adalah akibat perubahan dari niasin terikat menjadi bentuk bebasnya (deMan, 1997). e. Analisis Metode Kimia - Metode sianogen bromida Prinsip metode ini adalah berdasarkan sifat turunan piridin yang dapat memberikan warna spesifik dengan sianogen bromida dan anina primer atau sekunder. Untuk mengukur kadar asam nikotinat dalam produkproduk alami, terlebih dahulu harus dilakukan hidrolisa enzimatis untuk mendapatkan asam nikotinat bebas. Kimia Pangan 358 - Metode 2,4-dinitro chlorobenzen Sampel yang dianalisi dengan metode ini hanya yang mengandung asam nikotinat dan amida bebas. Oleh karena itu, sebelumnya sampel dihidrolisis terlebih dahulu. Metode Biokimia Berdasarkan tes Lacrobacillus, dilakukan pengukuran Lactobacillus arabinous. Jika suplai faktor- faktor pertumbuhan yang diperlukan bakteri tersebut telah cukup, maka jumlah asam laktat yang diproduksinya berbanding lurus (proposional) dengan jumlah asam nikotinat yang ada. Metode ini memiliki banyak kelebihan bila dibandingkan metode kimia. 5. Vitamin B6 (pyrodoxine) Pada tahun 1934, Gyorgy mengidentifikasi dan memisahkan vitamin B6 yang dapat menyembuhkan dermatitis bersisik pada tikus percobaan. Struktur kimia dan sintesis vitamin B6 atau piridoksin ditetapkan pada tahun 1939. Bentuk lain berupa piridoksamin serta bentuk aktifnya sebagai piridoksal fosfat ditetapkan pada tahun 1942. a. Klasifikasi dan Struktur Vitamin B6 pada kenyataannya tidak hanya satu jenis vitamin saja, tapi merupakan suatu kelompok tiga campuran yang saling berkaitan yaitu, piridoksin, piridoksal dan piridoksamin, dan derivatif dari phosphorylated, yaitu pyridoxine 5'-phosphate, pyridoxal 5'-phosphate dan pyridoxamine 5'- phosphate. Meskipun semua campuran ini secara teknis dikenal sebagai vitamin B6, istilah Vitamin B6 pada umumnya digunakan untuk satu jenis vitamin yaitu piridoksin. N R CH2OH H C H3 O H 1 2 3 4 5 6 4' CH O CH2NH2 CH2OH N R C H2 O H C H3 H O P O OH OH N C H3 H CH2OH CH2 O H O O OH OH OH CH2OH Pyridoxal R Group Pyridoxamine Pyridoxine Vitamin B6 5' Phosphat Pyridoxine -5'-B- D- Gukoside Gambar 8.29. Struktur Vitamin B6 Kimia Pangan 359 Piridoksin hidroklorida adalah bentuk sintetik yang digunakan sebagai obat. Dalam keadaan difosforilasi, vitamin B6 berperan sebagai koenzim berupa piridoksal fosfat (PLP) dan piridoksamin fosfat (PMP) dalam berbagai reaksi transaminasi. Disamping itu PLP berperan dalam reaksi lain ( Amatsier, 2004). Vitamin B6 terdapat dalam jaringan hewan dalam bentuk piridoksal dan piridoksamina atau sebagai fosfatnya. Piridoksin terdapat dalam produk tumbuhan ( deMan, 1999 ). b. Kebutuhan dan Defisiensi Vitamin B6 Kekurangan vitamin B6 jarang terjadi dan bila terjadi biasanya secara bersamaan dengan kekurangan beberapa jenis vitamin B-kompleks lain. Kekurangan bisa terjadi karena obat- obatan tertentu, kacanduan alkohol, kelainan kongenital, penyakit kronik tertentu dan gangguan absorpsi. Kekurangan vitamin B6 dapat menyertai kecanduan alkohol karena alkohol dan penyakit hati yang disebabkan alkoholl dapat mengganggu metabolisme vitamin B6. Gejala kekurangan vitamin ini biasanya berkaitan dengan gangguan metabolisme protein, seperti lemah, mudah tersinggung dan sukar tidur. Kekurangan lebih lanjut menyebabkan gangguan pertumbuhan, gangguan fungsi motorik dan kejang- kejang, anemia, penurunan pembentukan antibodi, peradangan lidah serta luka pada bibir, sudut-sudut mulut dan kulit. Sedangkan kekurangan vitamin B6 berat dapat menimbulkan kerusakan pada system saraf pusat, sebaliknya kelebihan dosis > 25 mg dapat menyebabkan kerusakan syaraf yang tidak dapat diperbaiki c. Sifat Fisikokimia Piridoksin merupakan kristal putih tidak berbau, larut air dan alkohol. Piridoksin tahan panas dalam keadaan asam, tidak begitu stabil dalam larutan alkali dan tidak tahan cahaya. Ketiga bentuk vitamin B6 mengalami fosforilasi pada posisi-5 dan oksidasi hingga menjadi koenzim aktif piridoksal fosfat ( Almatsier, 2004). Piridoksin stabil terhadap panas dan basa kuat atau asam, juga peka terhadap cahaya, terutama sinar ultraviolet dan jika terdapat dalam larutan basa. Piridoksal dan piridoksamin dirusak dengan cepat jika kena udara, panas atau cahaya. Piridoksamin mudah rusak pada operasi pemrosesan makanan ( deMan, 1999 ). Dalam larutan netral atau basa, ketiganya peka terhadap cahaya ultraviolet (Harris dan Karmas, 1999). Vitamin B6 berperan dalam bentuk fosforilasi PLP dan MP sebagai koenzim terutama dalam transaminasi, dekarboksilasi, dan reaksi lain yang berkaitan dengan metabolisme protein. Dekarboksilasi yang bergantung pada PLP menghasilkan berbagai bentuk amin, seperti epinefrin, norepinefrin dan serotonin. PLP Kimia Pangan 360 juga berperan dalam pembentukan asam alfa-aminolevulinat, yaitu precursor hem dalam hemoglobin. Disamping itu, PLP diperlukan untuk perubahan triptofan menjadi niasin. Sebagai koenzim untuk fosforilase, PLP membantu pelepasan glikogen dari hati dan otot sebagai glukosa-1-fosfat. PLP juga terlibat dalam perubahan asam linoleat menjadi asam arakidonat yang mempunyai fungsi biologik penting. d. Pengaruh Pengolahan Piridoksin mantap terhadap panas dalam larutan asam dan basa, namun peka terhadap cahaya pada pH = 6,0. Piridoksal, bentuk utama yang terdapat dalam susu dan makanan lain, tak mantap terhadap panas (Harris dan Karmas, ). Pengaruh pemrosesan terhadap piridoksin dalam susu dan produk susu, tak ada kehilangan yang berarti sebagai akibat dari pasteurisasi, penghomogenan dan produksi susu kering. Akan tetapi, pensterilan secara panas dilaporkan mengakibatkan kehilangan yang mempunyai rentang dari 36 – 49 %. Kehilangan tidak hanya terjadi selama perlakuan menggunakan panas tetapi juga selama penyimpanan susu itu selanjutnya. Kehilangan pada penyimpanan ini disebabkan oleh pengubahan piridoksal menjadi piridoksamin dan karena perbedaan bentuk vitamin, diidentifikasi senyawa ini sebagai bis-4-piridoksal disulfide. Senyawa ini dibentuk oleh reaksi piridoksal dan gugus sulfihidril aktif. Yang terakhir terbentuk selama perlakuan protein dengan panas. Pengalengan makanan mengakibatkan kehilangan vitamin B6 20-30%. Penggilingan gandum dapat mengakibatkan kehilangan sampai 80-90%. Pemanggangan roti dapat menimbulkan kehilangan sampai 17 % (deMan, 1999). e. Analisis Metode Kimia - Tes Cyamida Tes ini hanya dapat digunakan untuk garam vitamin B6-metil-etil. Oleh karena itu, mulamula vitamin B6 harus dikonversi menjadi vitamin B6-metil eter dengan diazo metana dan kemudian dikonversi lebih lanjut menjadi senyawa iodo-metilpiridinium atau senyawa- senyawa piridinium lain. - Metode Ferri klorida Tes ini sangat berguna untuk penentuan kadar vutamin B6 pada sumber- sumber kaya vitamin tersebut. Vitamin B6 akan membentuk warna coklat merah dengan ferri chlorida dan hasilnya dibandingkan dengan standar. Metode Biologi Pada tes pertumbuhan khamir, Vitamin B6 dapat menstimulir pertumbuhan Kimia Pangan 361 Sacharomices carlbergensis. Oleh karena itu analisis vutamin B6 berdasarkan pengeluaran kecepatan pertumbuhan khamir tersebut dapat dilakukan. 6. Asam Folat a. Klasifikasi dan Struktur Asam folat (folid acid) merupakan sederet senyawa berkaitan yang terdiri atas tiga bagian : pteridin, asam para-amino benzoat, dan asam glutamat atau tersusun dari 2-amino-4-hidroksi pteridin yang mengikat asam glutamat (PABG), gambar 8.30. Dalam sistem bologis/hayati asam folat dapat berada dalam bentuk yang berbeda-beda. Bentuk yang tersebar di alam adalah asam glutamat yang dinamai asam pteroil glutamat (APG) atau konyugat dengan jumlah bagian asam glutamat yang beragam, seperti mono, tri- dan heptaglutamat. Bentuk ini tersedia dengan konsentrasi yang sangat kecil. Gambar 8.30. Struktur asam folat Asam folat disebut juga folasin (C19H19N7O6) sedangkan nama sebelumnya adalah antianemia, faktor U (unknown) yang diperlukan untuk pertumbuhan anak ayam, juga disebut Bc (antianemia untuk chick) atau M dan faktor L.caseii. b. Kebutuhan dan Defisiensi Asam Folat Vitamin ini terdapat dalam berbagai makanan, terutama dalam hati, ginjal, daging tanpa lemak, susu, keju, sayuran berdaun hijau tua, rumputrumputan, bunga kubis, kacangkacangan, kecambah gandum dan khamir. Asam folat dapat diisolasi dari bayam dengan absorpsi menggunakan charcoal (arang aktif), pengendapan dengan garam-garam Pb atau Ag dan absorbsi secara kromatografi menggunakan “fuller’s earth”. Asam folat merupakan vitamin yang dibutuhkan untuk pertumbuhan, reproduksi dan pencegahan anemia pada hewan dan dapat digunakan untuk penyembuhan beberapa jenis anemia pada manusia. Di samping COOH NH C NH COOH CH CH2 CH2 O C C N C N N CH C N H2 C N OH CH2 Asam folat Turunan pteridin Asam p-aminobenzoat Asam glutamat PABG Kimia Pangan 362 itu asam folat dapat menstimulir pertumbuhan tikus dan berbagai bakteri, antara lain Streptococcus lactis, Lactobucillus delbruckii dan Lactobacillus caseii. Kebutuhan harian folat untuk orang dewasa diperkirakan sebesar 0,4 – 0,8 mg. Persediaan folat yang cukup dapat dipantau oleh tingkatan asam folat bebas dalam serum darah atau sel darah merah. Folat dalam serum normal, jika nilainya berkisar antara 5 – 20 ng/ml, kurang dari 5 ng/ml berarti berada pada tingkatan defisiensi. Kebutuhan tambahan folat selama hamil sebesar 0,4 mg/hari dan 0,2 mg/hari selama menyusui. Kekurangan asam folat dapat terjadi pada wanita hamil yang hanya mengkonsumsi sedikit sayur-sayuran hijau dan tanaman polong yang banyak mengandung asam folat atau karena mengalami penyakit saluran pencernaan. Bayi dapat menderita kekurangan, bila kandungan folat dalam susu formulanya rendah. Kekurangan asam folat menyebabkan sejenis anemia dengan sel darah merah yang tidak cukup matang sebagaimana mestinya. Diagnosis kekurangan asam folat didasarkan pada ditemukannya anemia dengan sel darah merah yang berukuran besar dan ditemukannya kadar yang rendah dalam darah. Pemeriksaan sumsum tulang menunjukkan adanya prekursor sel darah merah imatur yang berukuran besar, yang akan memperkuat diagnosis. Pengobatan terhadap kekurangan asam folat adalah dengan pemberian asam folat peroral (ditelan). Kelebihan asam folat bisa menyebabkan keracunan, pada dosis lebih dari 100 kali dosis harian yang dianjurkan. Hal ini dapat meningkatkan frekwensi kejang pada penderita epilepsi dan memperburuk kerusakan saraf pada penderita kekurangan vitamin B12. c. Sifat Fisikokimia Kristal folasin berwarna kuning sampai kuning-oranye, tidak berasa dan tidak berbau. Sangat mudah larut dalam alkali encer dan sedikit larut dalam air (0,16 mg per 100 ml air pada 25o C; 1 g per 100 ml pada 100o C) dan tidak larut dalam alkohol, aseton, eter dan kloroform. Titik lebur pada 250o C dan BM –nya 441.40 dan mempunyai aktivitas optik pada {á} -25 = +2,3. Asam folat stabil dalam medium asam tetapi cepat dirusak dalam kondisi netral dan basa. Dalam larutan, vitamin mudah dirusak oleh cahaya. Asam folat stabil terhadap basa dalam kondisi anaerob, namun demikian hidrolisis masih dapat berlangsung dengan memecah rantai samping sehingga menghasilkan PABG dan asam pterin-6-karboksilat. Asam hidrolisis dibawah kondisi anaerob menghasilkan 6-metilpterin. Turunan poliglutamat dari asam folat dapat dihidrolisa oleh basa pada kondisi tanpa udara menghasilkan asam folat dan asam glutamat. Reaksi-reaksi ini dikatalisis oleh riboflavin dan FMN Kimia Pangan 363 (flavin mononukleotida). Hanya asam folat dan turunan poliglutamat yang mempunyai aktivitas vitamin. Asam folat tidak mempunyai aktivitas koenzim tetapi molekulnya tereduksi secara enzimatik. Enzim folat reduktase mereduksi asam folat menjadi asam dihidrofolat (FH2), kemudian FH2 direduksi oleh FH2 reduktase menghasilkan tetrahidrofolat (FH4), yang merupakan bentuk koenzim aktifnya. Koenzim folat berperan dalam reaksi-reaksi biokimia Asam folat + NADPH + H+ Folat FH2 + NADP+ Reduktase dihidrofolat FH2 + NADPH + H+ FH4 + NADP+ Reduktase Peran utama FH4 adalah sebagai pembawa sementara gugus 1 - karbon di dalam sejumlah reaksi kompleks enzimatik. FH4 juga berperan dalam banyak reaksi penting dalam tubuh berdasarkan fungsinya baik sebagai sumber atom hidrogen maupun sumber atom karbon dalam sintesis gugus CH3 dan menghasilkan FH2. Asam folat yang berada dalam bentuk yang lebih aktif dari pada APG disebut asam folinat atau faktor sitrovorum berupa N5– formil-5,6,7,8-tetrahidro APG. FH2 dan FH4 sangat mudah teroksidasi oleh udara, dalam larutan netral FH4 teroksidasi dengan cepat menghasilkan APG pterin, xantopterin, 6-metil pterin dan senyawa pterin lainnya seperti asam folat. Oksidasi udara terhadap FH4 dapat dikurangi dengan adanya tiol, sistein atau asam askorbat. FH2 bersifat lebih stabil daripada FH4 tetapi masih dapat teroksidasi. FH2 teroksidasi lebih cepat dalam larutan asam dari pada basa, menghasilkan PABG dan 7,8-dihidropterin-6- karboksaldehida. Disinipun senyawa tiol dan asam askorbat dapat menghambat oksidasi (gambar 8.31). Kimia Pangan 364 N N N N O H N H N R H N H2 N N O N H2 N N C H O N N O H N H2 N N N N N O O H H N H2 Tetrahidrofolat Dihidrofolat P-aminobenzoil glutamat Dihidropterin + Pterin-6-karboksaldehid Pterin Xantopterin Gambar 8.31. Mekanisme pembentukan FH2 dan Pterin dari FH4 d. Pengaruh Pengolahan Dari studi tentang penyimpanan dan pengolahan susu menunjukkan bahwa yang utama berperan dalam proses inaktivasi adalah yang bersifat oksidatif. Kerusakan folat paralel dengan askorbat, dan penambahan askorbat dapat menstabilkan folat. Kedua vitamin ini akan bertambah stabilitasnya dengan adanya deoksigenasi susu, tetapi keduanya akan menurun setelah 14 hari dalam penyimpanan pada suhu 15-190 C. Beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa kerusakan dan atau kehilangan asam folat dalam bahan pangan bervariasi, dan biasanya disebabkan oleh antara lain; pencucian, perendaman, perebusan, pengalengan, pengorengan dan blansir dengan air panas serta cara pengolahan yang lain. Berikut ini disajikan kehilangan folat dalam berbagai pengolahan sumbersumber folat. Kimia Pangan 365 Tabel 8.14. Kehilangan folat pada berbagai pengolahan sumber-sumber folat. Produk Makanan Cara Pengolahan Kehilangan Aktivitas Asam Folat (%) Telur Sourkrant Hati Ikan Pecak Kembang kol Wortel Daging Sari buah jeruk Sari buah tomat: - Yugoslavia - Amerika Tepung Daging atau sayur rebus Penggorengan Perebusan Fermentasi Pemasakan Pemasakan Perebusan Perebusan Radiasi - ã Pengalengan dan penyimpanan Pengalengan Pengalengan Penyimpanan dalam gelap (1 tahun) Penyimpaan dalam terang (1 tahun) Penggilingan Pengalengan dan penyimpanan (1½ tahun) Pengalengan dan penyimpanan (3 tahun) 18-24 Tidak ada Tidak ada 46 69 79 Tidak ada Dapat diabaikan 70 50 7 30 20 – 80 Diabaikan Diabaikan Diabaikan Sumber : Malin dalam Fennema, 1985 Pasteurisasi dan pensterilan susu hanya menyebabkan kehilangan sedikit atau tanpa kehilangan, tetapi susu kering diikuti dengan pensterilan seperti yang dapat terjadi pada susu bayi dan menyebabkan kehlangan folat yang berarti. e. Metode Analisis Kandungan asam folat di dalam bahan pangan umumnya dianalisis secara mikrobiologis. Pengujian secara mikrobilogi disajikan sebagai suatu metode tradisional dari analisis asam folat dan didasarkan pada kebutuhan makanan dari mikroorganisme (Lactobacillus caseii, Pediococcus cerevisiae, and Streptococcus faecalis). Asam folat diektrak dari sampel yaitu dengan cara mensuspensikan sampel ke dalam buffer phosfataskorbat. Asam askorbat dilarutkan dalam akuades. Campuran di autoklaf pada suhu 121 oC selama 15 menit setelah dingin diberi enzim ”Bactochicken pancreas”. Enzim ini dihilangkan setelah hidrolisa selesai, lalu ditambahkan toluen. Campuran diinkubasi pada suhu 37o C selama 24 jam, lalu di autoklaf selama 3 menit pada 121oC, Kimia Pangan 366 didinginkan dan disaring. Filtratnya diencerkan dengan buffer askorbat sampai memperoleh konsentrasi 0,5-2,0 mg asam folat per ml. Pada uji ini digunakan mikroba Streptococcus faecalis, sedangkan untuk standar digunakan larutan asam folat yang diperoleh dengan melarutkan kristal APG dalam etanol 20% dalam air. Dalam jumlah yang lebih besar pengukuran dilakukan dengan huorometri dan kromatografi. Dalam larutan murni folat diukur dengan menggunakan spektrofotometer –UV, dan secara polografi. 7. Asam Pantotenat a. Klasifikasi dan Struktur Asam pantotenat sering disingkat pantoten, berasal dari bahasa Yunani kuno yang berarti “di manamana”. Asam pantotenat (C9H17O5N), secara kimiawi diberi nama D(+)-N-(2,4-dihidroksi-3,3 - dimetil-butiril)-â- alanin (atau disebut juga vitamin B5). Vitamin ini disebut juga faktor anti dermatosis anak ayam, faktor anti uban, faktor anti pellagra anak ayam dan faktor filtrat (filtrat hati, khamir dan ekstrak hati). Asam pantotenat mula-mula diisolasi oleh Robert William pada tahun 1938 dari khamir dan ekstrak hati. Pada tahun 1950 setelah diisolasi fungsi keenzimannya, Fritz Lipmann dan Nathan Kaplan menemukan kofaktor tahan panas yang penting untuk melangsungkan asetilasi enzimatik alkohol atau amin yang bergabung pada ATP. Pada pemurnian dan analisis faktor ini disebut koenzim A (KoA atau KoA-SH, untuk asetilasi) koenzim A mengandung asam pantotenat dalam bentuk terikat (gambar 3). Sebagai koenzim A asam pantotenat terlibat dalam metabolisme karbohidrat, lemak dan protein, khususnya dalam produksi energi. Asam pantotenat juga terlibat dalam metabolisme asam lemak dan lipida lain. Koenzim A merupakan pembawa sementara gugus asil. Molekul koenzim A mengandung gugus tiol (-SH) yang reaktif, tempat gugus asil berikatan secara kovalen membentuk tioester selama reaksi pemindahan gugus asil. C CH2 O H O CH2 NH2 C O C OH C CH3 CH2 H OH CH3 Asam pantotenat S H C H2 CH2 NH C O CH2CH2 NH C 16 C O OH O C CH3 CH3 CH2O P O O O P O O O CH2 H O H O P O O O H OH N H N C H C C N CH N C Asam Pantotenat Koenzim A Ribosa 3-fosfat Adenin B - merkaptoetilamin Gugus reaktif Gambar 8.32. Struktur asam pantotenat dan koenzim A Kimia Pangan 367 b. Kebutuhan dan Defisiensi Asam Pantotenat Asam pantotenat terdapat pada semua sel dan jaringan mahluk hidup, karena itu terdapat dalam kebanyakan produk makanan. Sumber makanan yang baik termasuk daging, hati, ginjal, buah, sayur, susu, kuning telur, ragi, butir utuh serealia, dan buah batu. Dalam produk hewan sebagian besar asam pantotenat terdapat dalam bentuk terikat, tetapi dalam susu hanya sekitar seperempat dari vitamin yang terikat. Kebutuhan harian pantotenat untuk orang dewasa adalah 6 – 8 mg. Konsentrasi dalam darah 10 – 40 µg/100 ml dan 2,7 mg/hari yang dikeluarkan melalui urin. Kekurangan asam pantotenat memberikan gejala kehilangan selera makan, tidak dapat melaksanakan pencernaan makanan dengan baik, depresi mental, insomnia, mudah terjadi infeksi saluran pernapasan, yang sering ditandai dengan muntahmuntah, tremor, iritasi dan “burning feet syndrome” c. Sifat Fisikokimia Asam pantotenat merupakan cairan kental berwarna kuning, larut dalam air, etanol, etil asetat, dioksan, asam asetat glasial, agak larut dalam eter dan amil alkohol, srta tidak larut dalam benzen dan khloroform. Asam pantotenat sangat stabil pada kisaran pH 4-7. Di atas dan dibawah kisaran pH tersebut asam pantotenat dapat terhidrolisis menjadi bentukbentuk yang tidak aktif. Hidrolisis alkalin menghasilkan â-alanin dan asam pantoat, sebaliknya hidrolisis asam menghasilkan lactona-ã pada asam pantoat. Asam pantotenat dan garamgaram anorganiknya dalam bentuk larutan bersifat labil terhadap panas, terutama dengan adanya alkali dan asam kuat, tetapi larutan D-pantotenol dalam air lebih stabil. Karena sifatnya yang larut dalm air maka akan terjadi kehilangan besar pada saat pencucian dan dripping pada defrosing makanan beku terutama daging. d. Pengaruh pengolahan Pada umumnya asam pantotenat mempunyai stabilitas yang baik, dan seperti halnya riboflavin dan niasin sebagian besar kehilangan disebabkan karena menetes keluar bersama air. Kehilangan atau kerusakan asam pantotenat pada produk makanan hewani maupun nabati dapat terjadi pada proses pengalengan dan ataupun pembekuan, yaitu antara lain karena pencucian, blanching, pengukusan dan atau pemasakan. Kehilangan dapat pula terjadi pada proses pembekuan, pasteurisasi dan pada saat penyimpanan. Kehilangan pantotenat yang tinggi terutama karena pencucian, pemasakan dan blanching, sedangkan pada pengukusan, penyimpanan dan pasteurisasi hanya terjadi kehilangan pantotenat dalam jumlah yang rendah. Kimia Pangan 368 e. Metode Analisis Asam pantotenat di dalam makanan dapat diuji mikrobologis yang menggunakan Lactobacillus plantarum atau melalui uji radioimun. Faktor penentu yang berpengaruh terhadap validitas dari analisis asam pantotenat adalah perlakuan awal yang dibutuhkan untuk melepaskan bentuk-bentuk ikatan dari vitamin. Metode L. Plantarum hanya dapat mengukur asam pantotenat bebas. Untuk mengukur total pantotenat, aam pantotenat yang terikat harus dibebaskan lebih dulu dengan menggunakan enzim papain dan diastase. Cara analisis pantotenat lain ialah dengan menggunakan khamir. Dengan metode ini sejumlah 0,0005 asam pantotenat per medium dapat ditentukan secara kuantitatif. Disamping itu pantotenat dapat juga diuji dengan mengunakan metode biologi yang menggunakan hewan percobaan (anak ayam dan tikus). Metode lainnya adalah metode kimia (termasuk kromatografi). Metode kimia untuk asam pantotenat menyangkut hidrolisis atau redoksi dengan mengukur salah satu hasil degradasinya terutama â-alanin atau asam pantoat (2,4 – dihidroksi – 3,3- dimetil asam butirat). 8. Biotin a. Klasifikasi dan Struktur Biotin terdiri atas dua cincin siklik yang dibentuk dari urea dan cincin tiopen. Strukturnya mengandung tiga atom karbon asimetrik (gambar 8.33.), dan ada delapan stereoisomer yang mungkin terbentuk, dan hanya D - biotin yang terdapat di alam dan mempunyai aktifitas vitamin. Biotin dikenal juga sebagai vitamin H. Nama lainnya adalah Bios II, faktor X, koenzim R, Bios II B, faktor anti “egg-white-injury”, faktor W, vitamin Bw dan faktor S. secara kimia biotin disebut juga cis-tetrahidro-2-2oxotieno 3-4-dimidazolin- 4-asam valerat atau C10H16N2O3S. Terdapat dua bentuk yang terjadi secara alami yaitu D-Biotin bebas dan biositin atau å-N-biotinil-LLysin (gambar 8.33). Biositin berfungsi sebagai bentuk kooenzim yang berasal dari residu lisin biotinilasi yang secara kovalen berikatan dalam gugus protein dari reaksi karboksilasi. Kimia Pangan 369 HC CH NH C N H O CH C H2 S COOH Biotin HC CH NH C N H O CH C H2 C NH (CH2)4 O CH NH2 COOH Biocitin Gambar 8.33. Struktur biotin dan biocitin b. Kebutuhan dan Defisiensi Biotin Kekurangan vitamin ini jarang terjadi. Sebagian besar kekurangan biotin hanya terjadi pada manusia yang terlalu banyak mengkonsumsi albumen. Pasokan biotin manusia hanya sebagian saja berasal dari makanan. c. Sifat Fisikokimia D-biotin merupakan kristal bubuk berwarna putih atau kristal berbentuk jarum tidak berwarna. Vitamin ini sedikit larut dalam air (sekitar 22 mg per 100 ml pada 25 oC) dan larut dalam alkohol, alkali encer dan air panas, agak larut dalam asam encer dan tidak larut dalam kloroform, eter dan petroleum eter. Biotin murni stabil terhadap panas, cahaya, udara dan asam lemah serta kondisi netral (pH optimum 5- 8). Pada kondisi pH yang sangat tinggi atau rendah menyebabkan biotin mengalami degradasi. Larutan alkalin dari biotin dapat bertahan sampai pH 9. Biotin dalam putih telur terikat sangat kuat dengan avidin protein kompleks. Avidin terdenaturasi oleh panas, sehingga reaksi dapat dihilangkan jika telur dimasak. Oksidasi terhadap biotin dengan permanganat atau hidrogen peroksida di dalam asam asetat menghasilkan sulfon. Asam nitrit dapat menghilangkan aktivitas biologi biotin yang kiranya dapat membentuk suatu turunan nitros urea. Formaldehid juga menginaktifkan vitamin. Vitamin ini merupakan koenzim untuk reaksi karboksilasi. Biotin berperan sebagai pembawa gugus karboksi (-COO-) pada sejumlah reaksi karboksilasi enzimatik yang memerlukan ATP. Beberapa reaksi karboksilasi tersebut antara lain : reaksi karboksilasi (dari asam piruvat menjadi asam oksaloasetat dalam siklus krebs) dan reaksi transkarboksilasi, dari asetil Co-A menjadi malonil Co-A . Kimia Pangan 370 Biotin sangat diperlukan dalam biosintesis asam lemak dan dalam glukoneogenesis. d. Pengaruh Pengolahan Biotin mempunyai stabilitas yang baik selama pengolahan. Perlakuan panas hanya menyebabkan kehilangan yang relatif kecil. Pada produksi susu yang diuapkan dan dikeringkan, kehilangan biotin tidak mencapai 15 %. Selama pengolahan kedelai menjadi tepung dan konsentrat protein tidak ditemukan kehilangan biotin, tetapi pada pembuatan isolat protein kedelai diperoleh susut biotin sebanyak 80 %. Pada pengalengan beberapa sayuran dan biji-bijian, kehilangan vitamin ini relatif besar. Tabel 8.15. Kehilangan biotin pada pengalengan beberapa produk pertanian Produk % Kehilangan biotin Wortel Jamur Bayam Tomat Jagung Kacang Kapri 40 54,4 66,7 55,0 63,3 77,7 Sumber: Kimia Vitamin, Nuri Andarwulan, 1989 e. Metode Analisis Pengukuran kadar biotin dalam pangan dilakukan dengan uji mikrobiologis, yaitu dengan menggunakan bakteri seperti Lactobacilus plantarum, Sacharomyces cereviceae, Staphylococcus aueus, lostridium butylicum dan Lactobacillus arabinosus. Yaitu dengan menambahkan d-biotin murni pada kultur medianya (yang biasa digunakan adalah L. Plantarum). Secara teknis penggunaan mikroba ini lebih sederhana dan lebih singkat. Tetapi mikroorganisme hanya dapat menentukan kadar biotin bebas dan biotin terikat (botin total). Disamping itu kadar biotin dapat juga diukur melalui metode sebagai berikut : Metode tikus percobaan Metode ini diujicobakan pada tikus putih jantan. Tikus diberi ransum seimbang dengan satusatunya protein yaitu putih telur. Putih telur diberikan dalam jumlah yang besar dan waktu yang dibutuhkan untuk gejalagejala kelainan kulit yang pertama sebanding dengan kadar biotin dalam ransum. Penentuan jumlah biotin yang dibutuhkan untuk menghilangkan gejala-gejala tersebut dengan menggunakan standar d-biotin murni. Disamping pengujian yang menyangkut timbulnya “eggwhite injury”, dapat juga dilakukan dengan mengukur pertumbuhan tikus. Metode anak ayam Pengukuran kadar biotin dapat dilakukan berdasarkan pertumbuhan anak ayam, hal ini disebabkan karena anak ayam sangat membutuhkan biotin untuk pertumbuhannya. Kimia Pangan 371 Karena biotin murni tersedia dalam bentuk sintetik, maka hasil analisis biasanya dinyatakan dalam berat d-biotin murni per berat sampel. 9. Vitamin B12 (Sianokobalamin) a. Klasifikasi dan Struktur Vitamin ini memiliki struktur yang lebih kompleks, dengan dua komponen khas. Dalam bagian nukleotida, 5,6–dimetil bensilmidazol berikatan dengan D - ribosa melalui ikatan á-glikosidik. Ribosa mengandung gugus fosfat pada posisi 3’. Bagian pusat cincin adalah suatu sistem cincin “corrin”, yang mengandung porfirin. Empat koordinat untuk atom nitrogen dari cincin corrin adalah suatu atom kobal sehinga vitamin ini disebut juga kobalamin. Pada bentuk yang biasa diisolasi, enam posisi koordinat dari atom kobal II ditempati oleh sianida (sianokobalamin). Pada koenzim aktif, keenam koordinat mengikat 5-dioksidanosin melalui gugus metil (gambar 8.34). N N CH3 CH3 H O CH2OH H H OH CH H CH3 Co N CH2 CH2 H H2NOC H CH2 H2NOC CH3 CH3 N C H3 CH CONH2 N H CH2 CO NH CH2 CH C H3 O O P O O H CH2 CH2 CONH2 CH3 H CH2 CH2 CONH2 CH CH3 N CH2 H H OH H OH N N N N O H NH2 (CH2)2CONH2 + Gambar 8.34. Struktur Vitamin B12 Kimia Pangan 372 b. Kebutuhan dan Defisiensi Vitamin B12 Vitamin B12 banyak ditemukan pada jaringan hewan tetapi hampir tidak ada pada jaringan tumbuhan. Sumber vitamin dari makanan yang penting ialah produk hewan. Sumber yang baik adalah daging kurus tanpa lemak, hati, ginjal, ikan, kerang dan susu (tabel 24) dan pada biji/buah atau sayuran yang terkontaminasi oleh feses serangga. Dalam susu vitamin terdapat sebagai kobalamin yang terikat pada protein. Vitamin B12 diperlukan untuk fungsi sel tubuh yang normal, termasuk otak dan sel syaraf. Kobalamin berhubungan dengan produksi sel darah merah. Defisiensi dari vitamin ini akan menimbulkan Anemia Pernisiosa c. Sifat Fisikokimia Sianokobalamin adalah kristal higroskopis yang berwarna merah gelap, dengan rumus empirik C63H88N14O14Pco. Sianokobalamin bersifat basa, berbau busuk, rasanya tawar yang larut dalam air. Juga larut dalm alkohol dan fenol tapi tiak larut dalam aseton, kloroform dan eter. Gugus sianida dari sianokobalamin dapat diganti oleh ion-ion lain menjadi bentuk hidroksokobalamin, klorokobalamin, nitrokobalamin, tiosianakobalamin dan lainnya. Sianokobalamin stabil dalam udara dan dalam udara kering dan relatif stabil pada suhu 100o C selama Terkena sinar ultraviolet atau sinar tampak yang intensitasnya tinggi. Stabil pada kisaran pH 4 –6. Pada kisaran ini hanya sedikit kehilangan yang ditemukan setelah diautoklaf. Pereduksi seperti tiol dalam konsentrasi yang rendah dapat melindungi vitamin ini tetapi dalam jumlah yang lebih besar dapat menyebabkan kerusakan. Asam askorbat dan sulfit dapat merusak vitamin B12. Kombinasi dari tiamin dan asam nikotinat secara perlahan dapat pula merusak vitamin B12 dalam larutan, meskipun tidak pernah berbahaya bagi keduanya. Besi melindungi vitamin dari kedua senyawa tersebut dengan cara bergabung dengan hidrogen sulfit, senyawa perusak dari tiamin. d. Pengaruh Pengolahan Vitamin B12 tidak dirusak oleh pemasakan kecuali kalau dididihkan dalam larutan basa. Dalam hati, 8% dari vitamin ini hilang oleh perebusan pada 100o C selama 5 menit, sedangkan pendidihan otot daging pada 170o C selama 45 menit mengakibatka kehilangan sebesar 30%. Dalam pemanasan oven pada makanan beku, retensi vitamin B12 berkisar 79-100%, pada produk-produk ikan, ayam goreng, kalkun dan daging sapi. e. Metode Analisa Vitamin B12 dianalisis secara mikrobiologis dengan menggunakan L. leichmannii sebagai suatu uji organisme. Sebelum penyerapan, vitamin B12 diikat dengan mukoprotein dalam suatu getah lambung yang disebut faktor intrinsik. Protein di sekitar B12 dengan mudah dibebaskan oleh enzim pencernaan. Kimia Pangan 373 10. Bioflavonoid (Vitamin P) a. Klasifikasi dan Nomenklatur Bioflavonoid adalah sahabat asam askorbat atau vitamin C pada makanan alami. Biolavonoid memperkuat aksi vitamin C. Keduanya termasuk vitamin yang larut dalam air dan secara alami banyak terdapat pada jenis makanan yang sama. Artinya, flavonoid dian vitamin C selalu bersama-sama dalam makanan. Vitamin ini ditemukan ilmuwan rusia, Dr. Albert Sznet – Gyorgyi, (1936) dalam selaput putih di bagian dalam buah sitrus (jeruk). Huruf P berasal dari kata permeability, faktor unggulan flavonoid seperti vitamin C, flavonoid mudah diserap dari dalam usus. Oleh badan Committee on Nomenclature of American Society of Biological Chemistry dan American Institut of Nutrion (1950) namanya diubah menjadi bioflavonoid atau biasa dinyatakan dengan antihemorrhage (pendarahan) b. Kebutuhan dan Defisiensi Vitamin P Sebagaimana vitamin C, sumber utama flavonoid adalah kelompok buah sitrus (jeruk) termasuk lemon, limau, jeruk nipis, grapefruit, jeruk bali dan sebagainya. Jenis buah lain seperti pepaya, cherry, anggur, apricot, plum, blackberry, juga termasuk sumber vitamin P. Sedangkan dalam kelompok sayuran adalah paprika hijau, daun slada brokoli, tomat, bawang merah dan bawang putih Fungsi dan kegunaan flavonoid untuk meningkatkan ketahanan selaput pembuluh darah atau kapiler dan mengatur kemampuan daya serapnya, meningkatkan penyerapan vitamin C dan melindungi molekul-molekul vitamin C dari oksidasi. sehingga secara tidak langsung berperan dalam menjaga kesehatan kolagen. Flavonoid sendiri sering digunakan untuk memperbaiki ketahanan kapiler pada kasus pendarahan gusi, sariawan dengan pendarahan pada usus duabelas jari dan kulit mudah memar. Juga digunakan untuk masalah asma, alergi, bursitis dan artitis, gangguan mata pada diabetes dan mencegah kerusakan sel-sel dari efek radiasi. Juga mampu mencegah tejadinya kanker. Kebutuhan bioflavonoid khususnya rutin dan hesperidin per hari berbeda menurut golongan umur. Wanita hamil dan menyusui lebih membutuhkan vitamin ini dalam jumlah yang besar dibandingkan dengan bayi ataupun anak di usia pertumbuhan. Untuk terapi kisaran yang dianjurkan menurut RDA adalah 50 – 500 mg pe hari. Kekurangan flavonoid cenderung meningkatkan resiko mudah memar juga berkurangnya daya tahan tubuh terhadap infeksi atau peradangan pada artitis. c. Sifat Fisikokimia Bioflavonoid diekstrak dari Capsicum anunum serta Citrus limun. Citrin dan glycosidelain sebagai anthoxanthin) mempunyai Kimia Pangan 374 aktivitas vitamin P. Secara kimiawi disebut flavonoid. Sitrin dan lemon merupakan campuran dari dua flavonone, glukosida dan hesperidin dan eriodictin. Bioflavonoid yang terdapat dalam alam adalah rutin dan quercetin. D. Bahan Mirip Vitamin dan Kelompok Vitamin Baru 1. Bahan- bahan Mirip Vitamin Beberapa faktor makanan mempunyai karakteristik vitamin, namun tidak diklasifikasikan sebagai vitamin. Ada yang dapat disintesis dalam batas-batas tertentu oleh tubuh, tapi dalam keadaan stres dibutuhkan dalam bentuk suplemen. Ada pula yang terdapat di dalam tubuh tetapi belum diketahui kegunaannya. a. Kolin Kolin merupakan komponen fosfolipida, yaitu lesitin, spingomielin dan asetilkolin. Lesitin dan spingomielin merupakan bagian membran sel. Asetilkolin berfungsi sebagai pengantar saraf. Kolin pada umumnya dimakan sebagai lesitin (95% lesitin merupakan fosfatidilkolin). Percobaan pada manusia menunjukkan bahwa kekurangan kolin secara kronis mempengaruhi ingatan. Kebutuhan kolin tinggi pada pertumbuhan dan mungkin melebihi kemampuan bayi untuk mensintesisnya. Di Amerika Serikat ada ketentuan agar formula bayi mengandung kolin sebanyak 7 mg/100 kkal, jumlah yang terdapat di dalam ASI. Angka kecukupan kolin sehari belum diketahui dan akibat kelebihan juga belum diketahui. Sumber Kolin bebas terdapat dalam hati, kacang kedelai, havermout, kembang kol dan kol. Telur, hati, kacang kedelai, dan kacang tanah juga merupakan sumber fosfotidilkolin. b. Mio-inositol Inositol terdapat dalam buahbuahan, serealia, sayuran, kacangkacangan, hati, dan jantung. Dalam susunan makanan rata-rata biasa didapat cukup dalam bentuk fosfolipida inositol dan sebagai asam fitat (inositol heksafosfat). Asam fitat mengganggu absorpsi kalsium, besi, dan seng. Sumber Inositol terdapat dalam buahbuahan, serealia, sayuran, kacangkacangan, hati, dan jantung. Dalam susunan makanan rata-rata biasa didapat cukup dalam bentuk fosfolipida inositol dan sebagai asam fitat (inositol heksafosfat). Asam fitat mengganggu absorpsi kalsium, besi, dan seng. Fungsi Mio-inositol adalah satu-satunya dari sembilan isomer inositol yang mempunyai arti biologik, Mioinositol merupakan senyawa siklik dengan enam karbon dan enam gugus hidroksil dengan struktur Kimia Pangan 375 menyerupai glukosa. Mio-inositol terdapat di dalam jaringan hewan sebagai komponen fosfolipida, terutama di dalam otak, cairan serebrospinal dan juga di dalam otot dan jantung serta jaringan lain. Inositol bebas terutama terdapat dalam alat reproduksi laki- laki terutama dalam semen. Peranan faalinya berkaitan dengan kehadirannya dalam fosfatidilinositol yang berarti dengan fungsi fosfolipida dalam membran sel. Fungsinya termasuk mengatur respon sel terhadap rangsangan luar, transmisi saraf dan pengaturan aktivitas enzim. Melalui peranannya dalam sintesis fosfolipida yang mempengaruhi fungsi lipoprotein, mio-inositol mempunyai aktjfitas lipotropik. Metabolisme inositol dipengaruhi oleh kolin dalam makanan, jumlah dan tingkat kejenuhan lemak makanan dan komposisi asam lemak. Akibat Kekurangan dan Kelebihan Akibat kekurangan mio-inositol belum begitu jelas. Kekurangan pada manusia belum ditemukan, kemungkinan karena keberadaannya yang luas dalam makanan. Karena kekurangannya di dalam formula nonsusu sapi, Akademi Pediatri Amerika Serikat menganjurkan agar mio-inositol ditambahkan pada formula nonsusu sapi sebagai usaha pencegahan. Akibat kelebihannya belum diketahui. 2. Kelompok Vitamin Baru a. Vitamin U Vitamin U ditemukan dalam kubis mentah dan diperkirakan dapat membantu penyembuhan borok kulit dan borok pada saluran pencernaan. Tidak banyak informasi lain yang tersedia. Dosis dan toksik belum ditemukan. Dosis yang digunakan, dianjurkan berdasarkan aturan RDA, tetapi perlu disadari bahwa dosis ini adalah jumlah minimum yang diperlukan per hari, untuk menghindari kekurangan yang serius dari defisiensi bahan gizi ini. Di dalam penggunaan untuk tujuan mengobati, dilakukan peningkatan dosis pada umumnya. b. Vitamin T Vitamin T, ditemukan di biji wijen dan kuning telur. Hanya sedikit informasi yang diketahui mengenai vitamin ini. Fungsi vitamin ini adalah untuk memperkuat sel darah merah. Dosis dan toksisitas vitamin ini belum diketahui. c. Vitamin B17- laetrile, amygdaline Laetrile, amygdalin adalah senyawa penyusun vitamin ini, Meskipun diberi nama vitamin B 17, kebenarannya masih diragukan, Hal ini juga disebabkan masih minimnya informasi yang tersedia. Vitamin jenis ini diketahui memiliki bahan yang dapat menghambat pertumbuhan kanker. Di kebanyakan negara penjualan vitamin ini masih termasuk illegal. Bagaimanapun Laetrile dapat Kimia Pangan 376 membantu menurunkan tekanan darah dan penyakit yang berhubungan dengan arthritis. Dilain pihak Laetrile mengandung cyanide, yang dapat menunjukkan tanda- tanda keracunan, meliputi sakit kepala, tekanan darah rendah dan “ nausea”. Vitamin jenis ini banyak terdapat pada apricot kernel, dan sedikit pada stone fruit kernel lainnya. Juga bisa ditemukan pada biji yang berkecambah. d. Vitamin B15 – asam pangamic Asam pangamic, juga disebut vitamin B15, tidak termasuk kualifikasi yang penting bagi diet kita. Sampai benar- benar ada riset yang dapat dipertanggungjawabkan, kita harus berhati- hati mengkonsumsi suplemen yang mengandung asam pangamic, calcium pangamate, DMG or B15. Meskipun asam pangamic tidak beracun bila dimakan sebagai makanan normal, bahan aktif dalam asam pangamic, yang disebut dimethylglycine (DMG), bersifat karsinogenik. Sumber vitamin ini banyak terdapat pada beras merah, brewer's yeast, biji- bijian seperti biji bunga matahari dan labu. e. Vitamin B13 – asam orotic Asam orotic (vitamin B13) tidak benar- benar dikenali sebagai vitamin, dan dapat diproduksi oleh tubuh yaitu oleh ”intestinal flora”. Asam Orotic membantu produksi bahan genetik dan menguntungkan setelah terjadi serangan jantung. Juga digunakan pada kondisi seperti multiple sclerosis and chronic hepatitis. Vitamin B13 bersifat stabil dan tidak mudah rusak oleh panas. Banyak terdapat pada sayuran ubi seperti wortel, bit dan juga terdapat pada cairan whey. 8..6.. RANGKUMAN PROTEIN Protein “protos” (Yunani), senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus, peran ini ditentukan oleh struktur protein, dimana terdiri dari empat macam struktur yaitu primer, sekunder, tersier, dan kuertener Biosintesis protein alami sama dengan ekspresi genetik, mulai dari proses transkripsi DNA hingga pascatranslasi yang menghasilkan terbentuknya protein yang memiliki fungsi penuh secara biologi. Asam amino merupakan penyusun protein melalui suatu ikatan polipeptida. Senywa penyusun asam amino memiliki gugus fungsional karboksil (-COOH) dan amina (biasanya -NH2), dimana gugus karboksil memberikan sifat asam dan gugus amina memberikan sifat basa. Kimia Pangan 377 Sumber protein pada makanan terbagi dalam dua kelompok yaitu hewani (berasal dari hewan) dan nabati (tumbuhan). Protein berasal dari hewan memiliki semua asam amino esensial, hingga disebut protein lengkap, berbeda dengan sumber protein nabati yang merupakan protein tidak lengkap, senantiasa mempunyai kekurangan satu atau lebih asam amino esensial. Proses pengolahan pangan seperti pemanasan maupun pembekuan dapat berpengaruh terhadap mutu protein ENZIM Enzim dihasilkan oleh sel-sel hidup, baik hewani maupun nabati. Selain itu enzim juga dikenal memiliki peran sebagai biokatalisator Struktur enzim terdiri dari apoenzim dan koenzim . Setiap enzim memerlukan suhu dan pH (tingkat keasaman) optimum yang berbeda-beda Enzim dapat menyebabkan perubahan dalam bahan pangan. Perubahan yang terjadi dapat berupa rasa, warna, bentuk, kalori, dan sifat-sifat lainnya. MINERAL Mineral merupakan bahan organik yang terdapat dalam di alam maupun dalam tubuh makhluk hidup. Tubuh memerlukan mineral dari luar karena fungsinya yang penting untuk kelangsungan proses metabolisme. Mineral dibagi dalam 3 kelompok berdasarkan jumlah yang diperlukan oleh tubuh, yaitu Makromineral Mikromineral dan Ultrace mineral. Makromineral terdapat baik pada bahan makanan sumber hewani maupun nabati, sedangkan mikromineral dan ultratrace mineral sebagian besar terdapat pada bahan makanan sumber hewani. Kekurangan mineral, kecuali zat besi dan yodium, jarang terjadi. Sedangkan kelebihan beberapa mineral bisa menyebabkan keracunan. Mineral memiliki beberapa sifat spesifik, selain itu turut serta dalam berbagai proses biokimia penting dalam tubuh. Mineral dapat berinteraksi dengan berbagainkomponen pangan, seperti dengan mineral lain, maupun komponen makanan lainnya Kebutuhan setiap orang akan mineral bervariasi bergantung pada kondisinya. Suplementasi mineral dapat dikonsumsi bila kebutuhan dari makanan tidak dapat terpenuhi. KOMPONEN BIOAKTIF Komponen-komponen bioaktif dalam makanan dapat terbentuk secara alami atau terbentuk selama proses pengolahan makanan. Komponen bioaktif ini meliputi senyawa yang berasal dari Kimia Pangan 378 karbohidrat, protein, lemak, dan komponen-komponen yang terdapat secara alami di dalam sayuran serta buah-buahan. Komponen bioaktif di dalam sayur dan buah-buahan yang berpengaruh secara fisiologis disebut sebagai phytochemicals. Komponen Bioaktif Turunan Protein, diantaranya adalah Senyawa Amin. Sebagian senyawa amin tersebut aktif secara fisiologis sehingga sering disebut amin bioaktif (bioactive amine). Serat pangan adalah salah satu komponen bioaktif turunan karbohidrat disebut juga dietary fiber. sedangkan komponen bioaktif turunan lemak adalah lipida. Ada beberapa asam lemak dan senyawa lipida lain yang mendapat perhatian secara khusus karena mempunyai efek fisiologis yang positif maupun negatif terhadap kesehatan, yakni asam lemak essensial, omega-3, dan asam lemak tak jenuh isomer trans (trans fatty acids =TFA). Komponen aktif yang terdapat pada bahan tanaman dikenal dengan istilah fitokimia. yang dapat memberikan fungsi-fungsi fisiologis untuk pencegahan penyakit. Berbagai jenis fitokimia diantaranya Karotenoid , Fitosterol, Saponin, Polifenol , Fitoestrogen, Sulfida, Monoterpen dan Protease Inhibitor sejenis tripsin. PIGMEN Pigmen atau zat warna/ pewarna pada makanan secara umum dapat dibagi menjadi tiga golongan, yaitu : zat warna alami, zat warna yang identik dengan zat warna alami, dan zat warna sintetis. Makanan atau minuman dapat memiliki warna karena lima hal diantaranya pigmen, reaksi karamelisasi, reaksi maillard, reaksi senyawa organik dengan udara (oksidasi) dan penambahan zat warna, baik alami maupun sintetik. Pigmen alami adalah zat warna yang diperoleh dari tumbuhan,hewan, atau dari sumber-sumber mineral. Jenis zat warna alami yang sering digunakan untuk pewarna makanan antara lain Klorofil, Karotenoid, Lutein dan Zeaxanthin, Flavonoid murni artinya tidak mengandung senyawa lain terdiri dari : antosianin yaitu pigmen yang berwarna merah, biru dan ungu, antoxantin yang memberikan warna kuning, dan tanin yang berwarna coklat. Berdasarkan rumus kimianya, zat warna sintetis dalam makanan menurut “Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives” (JECFA) dapat digolongkan dalam beberapa kelas, yaitu : azo, triarilmetana, quinolin, xanten dan indigoid. Kimia Pangan 379 Pemakaian zat warna dalam industri pangan Pewarna sintetis dipakai sangat luas dalam pembuatan berbagai macam makanan. Pemakaian zat warna oleh industri pangan biasanya tidak lebih dari 100 mg per kg produk. FLAVOR ( CITA RASA ) Flavor adalah keseluruhan sensasi yang diterima oleh indera manusia ketika produk pangan dikonsumsi. Beberapa faktor yang mempengaruhi rasa diantaranya senyawa kimia, suhu, konsentrasi, interaksi dengan komponen rasa lainnya. Flavor pada makanan dapat berasal dari tiga sumber yaitu alami, flavor yang terbentuk dari prekursor yang ada dalam bahan dasar melalui reaksi kimia akibat pemasakan. Sumber terakhir adalah adanya penambahan dari luar, baik yang alami atau sintetik. Ditinjau dari cara pembuatannya, secara umum flavor dibuat melalui tiga cara yaitu pencampuran bahan-bahan kimia, pembuatan senyawa-senyawa flavor dan pencampuran flavor alami Dari segi asal-usul, flavor dibedakan menjadi flavor natural/alami, sintetis (buatan) dan natur identical (diolah dari bahan alami untuk menghasilkan flavor sintetis). Beberapa penyebab perubahan flavor diantaranya adalah adanya interaksi antar komponen, pemrosesan dari makanan/flavor atau bahan mentah, irradiasi, enzim dan mikroba, dan oksidasi udara. Soall Latiihan: 1. Sebutkan ada berapa tipe struktur protein, dan berikan penjelasan singkat mengenai perbedaan tipe struktur protein tersebut!! 2. Jelaskan secara singkat mengenai terjadinya sintesis protein! 3. Jelaskan mengenai pengelompokan asam amino berdasarkan kebutuhan tubuh Manusia ! 4. Sebutkan darimana kita bisa mendapatkam sumber protein untuk memenuhi kebutuhan tubuh kita sehari-hari. 5. Dalam proses pengolahan pangan, perlakuan yang diberikan dapat menurunkan mutu protein. Jelaskan mengenai penurunan mutu protein yang diakibatkan adanya perlakuan panas. 6. Jelaskan secara singkat mengenai peran enzim sebagai biokatalisator! 7. Jelaskan mengenai kerja enzim yang bersifat spesifik! 8. Jelaskan secara singkat peran enzim dalam proses pengolahan pangan. Berikan salah satu contoh proses pengolahan yang memanfaatkan enzim ! 9. Bagaimana komposisi mineral serta pembagiannya berdasar jumlah yang diperlukan dalam tubuh ? Kimia Pangan 380 10. Jelaskan fungsi-fungsi mineral pada tubuh ! 11. Sebutkan interaksi mineral dengan komponen pangan beserta contoh ! 12. Bagaimana akibat dari kekurangan / kelebihan mineral Ca dan Se ? 13. Jelaskan mengenai bioavailabilitas zat besi ! 14. Apa yang disebut dengan komponen bioaktif serta pengaruhnya terhadap manusia ? 15. Bagaimana terjadinya keracunan amin toksis pada tubuh kita ? 16. Sebutkan efek fisiologis dari serat pangan ! 17. Mengapa oligosakarida disebut sebagai prebiotik ? 18. Sebutkan peran fitokimia dalam fungsi-fungsi fisiologis tubuh ! 19. Faktor-faktor apa sajakah yang menyebabkan adanya warna pada makanan dan minuman ? Jelaskan ! 20. Apa kekurangan dari penggunaan pewarna alami dibandingkan pewarna sintetis ? 21. Sebutkan zat-zat warna alami yang sering digunakan pada makanan ? 22. Mengapa klorofil hijau daun mudah berubah menjadi coklat atau merah jika berinteraksi dengan asam ? 23. Bagaimana peranan FDA dalam mengatur penggunaan zat warna sintetis dalam makanan ? 24. Jelaskan terjadinya sensasi dari flavor terhadap panca indra kita ! 25. Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi flavor ! 26. Sebut dan jelaskan beberapa faktor yang menyebabkan perubahan flavor ! 27. Bagaimana pengaruh fermentasi kedelai terhadap warna dan rasa pada kecap ? Bioteknologi Industri Pangan 381 9..1.. Fiisiiollogii Sell Miikroba Pertumbuhan dapat didefinisikan sebagai pertambahan secara teratur semua komponen di dalam sel hidup. Pada organisme multi-seluler, pertumbuhan adalah peningkatan jumlah sel organisme dan perbesaran ukuran sel. Pada organisme uniseluler (bersel tunggal), pertumbuhan adalah pertambahan jumlah sel yang berarti terjadi juga pertambahan jumlah organisme, misalnya pertumbuhan yang terjadi pada suatu kultur jasad renik dari sedikit menjadi banyak. Umur sel ditentukan segera setelah proses pembelahan sel selesai, sedangkan umur kultur ditentukan dari waktu atau lama-nya inkubasi. Ukuran sel tergan-tung dari kecepatan pertumbuhannya. Semakin baik zat nutrisi di dalam sel semakin cepat pertum-buhan jumlah dan ukuran sel. Pertumbuhan mikroba dalam bioreaktor terjadi secara pertumbuhan individu sel dan pertumbuh-an populasi. Pertumbuhan individu sel meliputi peningkatan substansi dan komponen sel, peningkatan ukuran sel serta pembelahan sel. Pertumbuhan populasi meliputi peningkatan jumlah akibat pembelahan sel dan peningkatan aktivitas sel yang melibatkan sintesis enzim. Dalam pertumbuhan mikroba juga terjadi proses metabolik yaitu mulai dari transport nutrien dari medium ke dalam sel, konversi bahan nutrien menjadi energi dan konstituen sel, replikasi kromosom, peningkatan ukuran dan masa sel serta pembelahan sel secara biner yang terjadi pula pewarisan genetik (genom turunan) ke sel anakan Gambar 9.1 Kurva Pertumbuhan Mikroba (Fardiaz, 1997) Kurva di atas disebut sebagai kurva pertumbuhan mikroba. Ada empat fase pada pertumbuhan bakteri sebagaimana tampak pada kurva yaitu fase lambat (lag phase), fase eksponensial/logaritma (exponential phase), fase stationer/ tetap (stationary phase), dan fase kematian (death phase). Adapun ciri-ciri dari keempat fase seperti yang dijelaskan pada Tabel 9.1. IIX.. BIIOTEKNOLOGII IINDUSTRII PANGAN Bioteknologi Industri Pangan 382 Tabel 9.1 Fase Pertumbuhan Mikroba Fase Pertumbuhan Ciri-ciri Fase lambat (lag phase) Tidak ada pertumbuhan populasi karena sel mengalami perubahan komposisi kimiawi dan ukuran serta bertambahnya substansi intraseluler sehingga siap untuk membelah diri. Fase eksponensial/Logaritma (exponential phase) Sel membela diri dengan laju yang konstan, massa menjadi dua kali lipat, Fase stasioner/tetap (stationary phase) keadaan pertumbuhan seimbang. terjadinya penumpukan racun akibat metabolisme sel dan kandungan nutrien mulai habis, akibatnya terjadi kompetisi nutrisi sehingga beberapa sel mati dan lainnya tetap tumbuh. Jumlah sel menjadi konstan. Fase kematian (death phase) Sel menjadi mati akibat penumpukan racun dan habisnya nutrisi, menyebabkan jumlah sel yang mati lebih banyak sehingga mengalami penurunan jumlah sel secara eksponensial. Pertumbuhan Miikroba Pengetahuan akan kurva pertumbuhan mikroba (seperti bakteri) sangat penting untuk menggambarkan karakteristik pertumbuhannya, sehingga akan mempermudah dalam kultivasi (menumbuhkan) mikroba pada suatu media, atau penyimpanan kultivasi dan penggantian media. Pertumbuhan mikroba di-pengaruhi oleh berbagai faktor lingkungan, di antaranya yaitu suhu, pH, aktivitas air, adanya oksigen, dan tersedianya zat ma-kanan. Mikroba mempunyai suhu maksimum dan suhu minimum se-bagai batas suhu pertumbuhannya. Suhu yang terbaik untuk pertum-buhan mikroba disebut suhu opti-mum. Masing-masing jasad renik mempunyai suhu optimum, minimum, dan maksimum untuk pertumbuhan. Hal ini disebabkan di bawah suhu minimum dan di atas suhu maksimum, aktivitas enzim akan berhenti, bahkan pada suhu yang terlalu tinggi akan terjadi denaturasi enzim sehingga metabolisme dan pertumbuhan sel terganggu bahkan dapat menyebabkan kematian sel mikroba. Jasad renik dapat dibedakan atas beberapa grup berdasarkan atas kemampuannya untuk dapat memulai pertumbuhan pada kisaran suhu tertentu. Penggolongan tersebut yaitu meliputi: 1. Psikrofilik adalah mikroba yang dapat tumbuh pada suhu 0oC, dengan suhu optimum 5- 15oC, dan suhu maksimum sekitar 20oC. Bioteknologi Industri Pangan 383 2. Mesofilik adalah mikroba yang tumbuh baik pada suhu 20- 45oC. Pada suhu tersebut jika suatu makanan disimpan memberikan pengaruh yang sangat besar terhadap jenis jasad renik yang dapat tumbuh serta kecepatan pertumbuhannya. Kapang dan Khamir pada umumnya tergolong dalam mikroba mesofilik. 3. Termofilik adalah mikroba yang dapat tumbuh pada suhu yang relatif tinggi dengan suhu minimum 25oC, suhu optimum 45-55oC, dan suhu maksimum 55-65oC. Beberapa bakteri termofilik bahkan masih dapat hidup dan tumbuh sampai suhu 75oC, misalnya Bacillus thermosaccharolyticum. Bakteri yang masih tahan dan tidak mati pada suhu pasteurisasi tersebut, disebut bakteri termodurik. Mikroba menggunakan komponen- komponen kimia di dalam substrat sebagai sumber energi untuk berkembang biak dan membentuk sel-sel baru. Aktivitas sel tersebut dilakukan oleh berbagai enzim yang diproduksi sel mikroba. Berlangsungnya reaksi enzimatis dapat dilihat dari produk akhir reaksi atau berkurangnya komponen yang dipecah. Berdasarkan sifat pemecahan terhadap komponen kimia substrat, mikroba dapat dikelompokkan menjadi mikroba amilolitik, lipolitik, pektinolitik dan sebagainya. Mikroba amilolitik dapat meme-cah pati menjadi komponen yang lebih sederhana terutama glukosa, komponen gula sederhana dapat dipecah lebih lanjut oleh mikroba menjadi asam, alkohol atau gas. Mikroba lipolitik dapat memecah lemak sehingga dihasilkan gliserol dan asam-asam lemak, sedangkan mikroba proteolitik dapat memecah protein menjadi peptida dan asam amino. Mikroba yang tersifat aerob (membutuhkan oksigen dalam kelangsungan hidup pertumbuhannya) dapat memecah H2O2 yang bersifat racun bagi sel mikroba itu sendiri dengan mengubahnya menjadi H2O dan O2 menggunakan enzim katalase yang diproduksinya. Bakteri tumbuh dengan cara pembelahan biner, yang berarti dari satu sel membelah menjadi dua sel. Waktu yang dibutuhkan oleh sel untuk membelah disebut waktu generasi. Waktu ini bervariasi tergantung pada spesies dan kondisi pertumbuhan. Semua bakteri yang tumbuh pada makan-an bersifat heterotropik, yaitu membutuhkan zat organik untuk pertumbuhannya. Dalam metabolismenya bakteri heterotropik menggunakan protein, karbohidrat, lemak dan komponen makanan lainnya sebagai sumber karbon dan energi untuk pertumbuhannya. Beberapa bakteri dapat mengoksidasi karbohidrat secara lengkap menjadi CO2 dan H2O, atau memecahnya menjadi asam, alkohol, aldehida atau keton. Bakteri juga dapat memecah protein yang terdapat di dalam makanan menjadi polipeptida, asam amino, amonia, dan amin. Bioteknologi Industri Pangan 384 Beberapa jenis spesies tertentu dapat memecah lemak menjadi gliserol dan asam lemak. Meskipun bakteri membutuhkan vitamin untuk proses metabolismenya, beberapa dapat mensintesis vitaminvitamin tersebut dari komponen lainnya di dalam medium. Beberapa bakteri lainnya tidak dapat tumbuh jika tidak ada vitamin di dalam mediumnya. (Pelczar et al, 1977). Jika bakteri tumbuh pada bahan pangan dapat menyebab-kan berbagai perubahan baik penampakkan maupun komposisi kimia dan cita rasa bahan pangan tersebut. Perubahan yang dapat terlihat dari luar misalnya perubahan warna, pembentukan film atau lapisan pada permukaan seperti pada minuman atau makanan cair/padat, pembentukan lendir, pembentukan endapan atau kekeruhan pada minuman, pembentukan gas, bau asam, bau alkohol, bau busuk, dan berbagai perubahan lainnya (Fardiaz, 1992). Beberapa contoh mikroba (bakteri, khamir dan kapang) yang sering dibahas atau terdapat dalam bahan makanan antara lain: 1. E. coli Awalnya Eschericia disebut Aerobacter yang merupakan bakteri koliform yaitu bakteri yang sering digunakan dalam uji sanitasi air dan susu. Jenis Escheciria hanya mempunyai satu spesies yaitu E. coli, dan disebut koliform fekal karena ditemukan di dalam saluran usus hewan dan manusia, sehingga sering terdapat di dalam feses. Bakteri ini sering digunakan sebagai indikator kontaminasi oleh kotoran feses. 2. Endomycopsis Endomycopsis adalah jenis khamir yang memiliki morfologi spora bervariasi di antara spesies. Endomycopsis memproduksi spora berbentuk bulan sabit. 3. Pseudomonas Pseudomonas merupakan salah satu jenis dalam kelompok yang sering menimbulkan kebusukan makanan. Bakteri ini bersifat motil dengan flagela polar. 4. Candida Sel Candida tumbuh membentuk pseudomiselium atau hifa yang mengandung banyak sel-sel tunas atau disebut blastospora, dan mungkin membentuk khlamidospora. Kebanyakan spesies pertumbuhannya membentuk film pada permukaan, dan sering merusak makanan-makanan yang mengandung garam dan asam dalam jumlah tinggi. Selain menyebabkan kerusakan makanan, beberapa spesies Candida juga diguna-kan dalam industri. 5. Bacillus subtilis Bakteri ini bersifat aerobik sampai anaerobik fakultatif, katalase positif, dan kebanyakan bersifat gram positif, hanya beberapa saja yang bersifat gram negatif. Bentuk spora Bioteknologi Industri Pangan 385 yang diproduksi oleh Bacillus bermacam-macam, tergantung dari spesiesnya. Bacillus subtilis memproduksi spora yang langsing, dengan diameter tidak melebihi 0,9 µM. B. subtilis merupakan bakteri mesofilik. 6. Staphylococcus Staphylococcus merupakan bakteri berbentuk bulat yang terdapat dalam bentuk tunggal, berpasangan, tetrad, atau berkelompok seperti buah anggur. Nama bakteri ini berasal dari bahasa Latin “staphele” yang berarti anggur. Bakteri ini membutuhkan nitrogen organik (asam amino) untuk pertumbuhannya, dan bersifat anaerobik fakultatif. 7. Streptococcus faecalis Streptococcus faecalis merupakan bakteri dalam grup Enterococcus yang dapat hidup atau lebih tahan panas dan berasal dari kotoran manusia. Streptococcus faecalis merupakan varietas yang bersifat proteolitik-asam. 8. Saccharomyces ellipsoideus Saccharomyces ellipsoideus merupakan variasi khamir dari S. cereviciae yang mempunyai galur memproduksi alkohol dalam jumlah tinggi sehingga sering digunakan dalam produksi olkohol, anggur dan minuman keras (Netser et al, 1973). 9. Rhizopus Rhizopus sering disebut juga kapang roti karena sering tumbuh dan menyebabkan kerusakan pada roti. Selain itu kapang ini juga sering tumbuh pada sayur dan buah-buahan. Selain merusak makanan, beberapa spesies Rhizopus juga digunakan dalam pembuatan beberapa makanan fermentasi tradisional, misalnya R. oligosporus dan R. oryzae yang digunakan dalam fermentasi berbagai macam tempe dan oncom hitam (Frazier dan Westhoff, 1978). 10. Aspergillus niger Grup Aspergillus niger mempunyai kepala pembawa konidia yang besar yang dipak secara padat, bulat dan berwarna hitam, cokelat-hitam atau ungu-cokelat. Konidianya kasar dan mengandung pigmen. Kebanyakan galur dalam grup ini mempunyai sklerotia yang berwarna abuabu sampai hitam. Beberapa galur digunakan dalam produksi asam sitrat, asam glukonat dan enzim. Untuk mengetahui morfologi mikroba (bentuk dan ciri-ciri tertentu) dapat dilakukan pengamatan menggunakan mikroskop. Pengamatan bakteri dilakukan dengan pengecatan gram untuk membedakan antara bakteri gram positif dengan bakteri gram negatif. Pada bakteri gram positif akan menghasilkan penampakan koloni sel berwarna ungu sedangkan bakteri gram negatif akan menghasilkan penampakan koloni sel berwarna merah muda (Gambar 9.2). Bioteknologi Industri Pangan 386 Perbedaan tersebut disebabkan oleh adanya perbedaan lapisan pem-bentuk dinding sel (Gambar 9.3). Gambar 9.2 A. Pewarnaan Gram Positif (Bacillus sp), B. Pewarnaan Gram Negatif Staphylococcus aureus. Pengamatan di Bawah Mikroskop dengan Perbesaran 1000x. (Nurhayati, 2005) Gambar 9.3 Struktur Lapisan membran sel pada Bakteri Gram Positif dan Gram Negatif (Anonim, 2005) 9..2.. Fermentasii Metabolliit Priimer Metabolit primer adalah senyawa yang termasuk produk akhir yang mempunyai berat molekul rendah dan dihasilkan pada fase eksponensial oleh mikroba. Senyawa metabolit primer digunakan untuk membentuk makromolekul atau yang dikon-versikan menjadi koenzim senyawa intermediet/ (antara) seperti asam amino nukletida purin, pirimidin, vitamin, asam organik, seperti asam sitrat, asam fumarat, aseton butanol asam asetat dan enzim termasuk metabolit primer. Metabolit primer lainnya adalah yang termasuk senyawa antara pada jalur reaksi Embden Meyerhof, jalur pentosafosfat, dan siklus asam trikarboksilat (Siklus Krebs). Dalam memproduksi senyawa metabolit primer harus dipilih mikroba yang potensial untuk fermentasi. Beberapa contoh fermentasi metabolit primer antara lain aseton butanol, alkohol/etanol, asam cuka, asam sitrat, enzim dan vitamin. Fermentasi Aseton Butanol oleh Bakteri Bakteri yang berperan dalam fermentasi aseton butanol adalah Clostridium acetobutyricum, Clostridium butyricum. Inokulum Clostridium acetobutyricum jika dipakai berkali-kali sifatnya menurun, maka diperlukan heat shocking. Bahan dasar yang digunakan antara lain padi, tepung tapioka, arabinosa, dan xylosa. Sumber nitrogen yang dibutuhkan seperti protein, pepton, dan asam amino. Selama proses fermentasi diperlukan kondisi fermentasi tanpa oksigen (anaerob) dengan suhu optimum 370C, pH 4,7 – 8 dan perbandingan atau konsentrasi bahan dasar sekitar 3 – 10 %. Produk akhir yang dihasilkan dari fermentasi aseton butanol dengan bahan dasar glukosa adalah Bioteknologi Industri Pangan 387 n-butanol (6 bagian), aseton (3 bagian), dan etanol (1 bagian). Begitu juga bila menggunakan bahan dasar xylosa, sukrosa, dan lefulosa. Sedangkan bila bahan dasarnya menggunakan arabinosa akan menghasilkan rasio butanol: aseton : etanol sebesar 5 : 4 : 1 Fermentasi Alkohol (Wine) Hampir sebagian besar industri minuman beralkohol menggunakan produk pertanian sebagai bahan mentah dan khamir yang mengkonversikan menjadi minuman melalui proses fermentasi. Pada fermentasi alkohol memerlukan substrat gula sedangkan pada fermentasi wine menggunakan sari buah anggur (Vitis vinifera). Buah tersebut merupakan medium yang baik karena : 1. Kandungan nutrisi cukup tinggi 2. Mempunyai keasaman yang tinggi sehingga dapat menghambat pertumbuhan mikrobia yang tidak diinginkan. 3. Kandungan gula cukup tinggi 4. Mempunyai aroma yang sedap. Fermentasi anggur dilakukan dengan penambahan SO2 ke dalam jus/cairan buah anggur dengan tujuan untuk: 1. Mencegah browning selama penghancuran buah dan 2. Menghambat aktivitas khamir lain Wine dibedakan menjadi dua yaitu: 1. Wine merah (red wine): anggur yang dibuat dari keseluruhan buah anggur berwarna merah. 2. Wine putih (white wine): anggur yang dibuat dari buah anggur berwarna hijau dan juga warna merah yang telah dikupas kulitnya. Tabel 9.2 Jenis Khamir dan Wine yang Dihasilkan (Anonim, 2006) Jenis khamir Dapat ditemukan pada Candida pulcherima (Metschnikovia pulcherima) Sccharomyces cerevisiae Kloeckera africana; K. apiculata S. carlsbergensis; S. rouxii Torulopsis stelatta Ekstrak (hancuran buah anggur) dan wine Wine klasik Wine dan buah anggur Wine dan buah anggur Wine Proses akibat aktivitas khamir yang telah lama dikenal adalah fermentasi bir dan minuman anggur (wine). Proses tersebut melibatkan khamir yang secara alami banyak terdapat dalam buahbuahan atau biji-bijian yaitu genus Saccharomyces. Beberapa jenis khamir yang terlibat dalam fermentasi minuman beralkohol tercantum pada Tabel 9.3. Bioteknologi Industri Pangan 388 Tabel 9.3 Fermentasi yang Dilakukan oleh Khamir (Anonim, 2006) Produk Fermentasi Mikrobia Bir Anggur (wine) Cider Sake dari beras Tuak Madu difermentasikan Tape Kumiss dari susu (Rusia) Kecap Miso dari kedelai dan beras Saccharomyces carlbegensi dan S. cerevisieae Saccharomyces cerevisieae var. ellipsoides Saccharomyces cerevisieae var. ellipsoides Saccharomyces sake dan Aspergillus Saccharomyces cerevisieae dan Schyzosacharomyces Saccharomyces cerevisieae Saccharomyces cerevisieae, Candida tropicalis dan Pediococcus Saccharomyces cerevisieae, Lactobacillus Saccharomyces dan Aspergilllus oryzae Saccharomyces rouxii, Aspergilllus oryzae Minuman fermentasi yang tertua adalah bir yang sudah diproduksi sejak tahun 4000 SM. Bir dibuat dari bahan baku antara lain: 1. Gandum (barley), padi-padian atau bijian yang lain, yang diolah menjadi roti, kemudian dihancurkan disuspensikan dengan air dan difermentasikan. 2. Rasanya ada yang manis dan ada yang masam. Bir pada tahun 700SM terbuat dari biji-bijian tanpa ditambah hop (bunga) sehingga rasanya berbeda dengan bir sekarang (lebih klasik) dengan ditambah rempah-rempah. Pada abad ke 15, bir telah divariasi aromanya dengan menggunakan hop. Bir pada masa sekarang terbuat dari perkecambahan gandum, tepung beras atau jagung, air serta hop yang selanjutnya difermentasikan dengan menggunakan khamir. Adapun mekanisme proses fermentasi bir modern adalah: 1. Pati dari kecambah gandum, beras atau jagung dikonversikan menjadi maltosa dan dekstrin yang dibantu oleh ensim yang terdapat dalam kecambah gandum. 2. Campuran karbohidrat yang diperoleh tersebut dalam bentuk larutan yang disebut worl, direbus bersama-sama dengan hop, kemudian didinginkan 3. Difermentasikan menjadi bir yang beralkohol, CO2 dan sisasisa dekstrin. 4. Bir yang telah jadi mengandung: a. air, dekstrin, alkohol dan CO2 b. gula-gula yang tak dapat difermentasikan, protein dan senyawa aromatik yang berasal dari resin hop c. dan hasil samping minyak fussel Bioteknologi Industri Pangan 389 Beberapa proses penting yang dilakukan dalam pembuatan bir meliputi: 1. Malting: perkecambahan barley di rumah kecambah gandum (Malthouse) (Gambar 4). 2. Kecambah gandum berisi : a. Ensim yang merombak pati dari malt itu sendiri dan patipati yang ditambahkan (beras atau jagung) b. Sumber protein bir yang penting artinya untuk pembentukan buih c. Memberikan aroma yang tipikal 3. Proses perkecambahan barley a. Barley dicuci, direndam air sehingga memungkinkan baley berkecambah b. Air ditapis c. Perkecambahan dilanjutkan sampai 5 atau 7 hari d. Selama perkecambahan, â- amilase, dan terbentuk ensim baru yaitu á-amilase e. á-amilase berperan menyerang pati hanya pada rantai karbon yang lurus dan tidak mampu menyerang rantai karbon yang bercabang (amilodekstrin). Sedangkan â-amilase berperan dalam pembentukan gula akhir. f. Enzim lain yang berperan yaitu: protease meningkatkan kelarutan protein sitase yang mendegradasi beberapa gum pentosan, dan fitase yang melepaskan gugus fosfat dan inositol Gambar 9.4 Proses Malting pada Pembuatan Bir (Anonim, 2006) H20 BUAH ANGGUR ATAU BARRLEY PERENDAMAN DLM TANGKI MALTING DALAM RUANGAN PEMASAKAN DENGAN TUNGKU DEGERMINASI KE TEMPAT FERMENTASI selama 3 hari ditapis selama 5 - 7 hari dengan 45 % air 00 C untuk malt encer (agak jernih) 50C untuk malt kental dengan 3-4 % air Bioteknologi Industri Pangan 390 4. Pemasakan atau pemanasan a. Selama pemanasan sering timbul reaksi pencoklatan (browning) karena melanoidin meningkat b. Melanoidin sangat penting untuk memberi warna dan aroma yang khas. 5. Komposisi bir : alkohol 3,8 % - 5 % dekstrin 4,3 % protein 0,3 % abu 0,3 % dan CO2 6. Mikrobiologi brewing a. Khamir sangat menentukan kualitas bir: memberikan aroma dan sejumlah oligosakarida yang tidak terfermentasikan. b. Pada bir lager menggunakan S. carlsbergensis yang mampu memfermentasikan melibiosa dan gas; sedangkan S. cerevisieae tidak mampu memfermentasikan melibiosa. c. Selama proses fermentasi gula dikonversikan menjadi alkohol, CO2 dan sedikit gliserol, serta asam asetat dari hasil fermentasi karbohidrat yang lain. Protein dan lipid yang terkandung di dalam wort sebagian difermentasikan menjadi alkohol, asam dan ester yang memberikan aroma yang khas. Bir yang dihasilkan berwarna hijau, maka perlu pemeraman lebih lanjut (aging) d. Selama aging protein, khamir dan resin dipresipitasikan sehingga bir menjadi masak dan jernih dengan aroma yang lembut. Bir tersebut diunduh dengan melalui penyaringan, kemudian diinjeksi dengan CO2 agar terbentuk buihbuih (sparkling). Pada umumnya CO2 yang terbentuk selama fermentasi ditampung ke dalam bejana yang kemudian diijeksikan kembali setelah proses akhir. Kandungan CO2 di dalam bir sekitar 0,45 % - 0,5 %. Beberapa industri bir sering menambah sedikit gula ke dalam masingmasing botol untuk mempertahankan proses fermentasi tetap berlangsung. e. Proses terakhir adalah bottling dan pasteurisasi sekitar 60-65 0C kemudian disaring. f. Mengapa tidak banyak mikrobia mengkontaminasi bir? karena: Khamir menggunakan O2 dengan cepat dan menghasilkan CO2 Hop mengandung á- resin dan humulon yaitu senyawa antimikrobia khususnya terhadap pada bakteri gram positip Bir mempunyai pH asam (3,7 – 4,5) Alkohol yang dihasilkan juga mempengaruhi pertumbuhan mikrobia. Bir disimpan pada suhu dingin. g. Kontaminan selama brewing bir: Lactobacillus pastorianus dan Pediococcus cereviseae, Flavobacterium proteus. h. Fermentasi dilakukan pada suhu rendah, sekitar 2 minggu untuk produksi bir i. Produksi komersial bir dilakukan : Bioteknologi Industri Pangan 391 dengan proses sekali unduh (bacth process) dengan proses kontinyu/berkesinambun gan (continue process) yaitu dengan menambahkan substrat baru yang dilakukan secara terus menerus dan pemanenan. j. Macam-macam bir meliputi: Bir Lager: fermentasi yang melibatkan bottom yeasts dan tak berspora: S. carlsbergensis. Ale : fermentasi bir yang melibatkan top yeasts dan berspora : S. cerevisieae mempunyai kandungan alkohol cukup tinggi. Bir Pilsener (dari Chekoslovakia) : warna jernih, kering (dry) karena mengandung gula yang difermentasikan rendah, mempunyai aroma hop tajam. Minuman malt : kandungan alkohol lebih tinggi dari pada bir Bir non karbohidrat: bir yang terbuat dari larutan karbohidrat yang semua dekstrinnya dihidrolisis oleh enzim menjadi maltosa dan glukosa. Cara pembuatan wine dpat dijelaskan sebagai berikut (Gambar 9.5). a. Buah anggur yang dipetik dari kebun dihancurkan menjadi bentuk cairan yang disebut must. b. Khamir yang berasal dari permukaan kulit anggur sebagai inokulum dan kadangkadang diinokulasi dengan S. cerevisieae. c. Proses fermentasi dilakukan berdasarkan jenis wine yang dihasilkan yaitu pada: a. Red Wine : warna merah terbentuk selama proses fermentasi karena terjadi ekstraksi warna kulit buah anggur oleh alkohol yang terbentuk. CO2 terbentuk selama fermentasi sehingga sisa buahan dan kulit terangkat keatas lama fermentasi 3 – 5 hari pada 24 – 27 0C b. White Wine : proses hampir sama dengan red wine tetapi tidak terjadi warna lama fermentasi 7 – 14 hari pada 10 – 21 0C kandungan alkohol 19 – 21 %. c. memerlukan karbonasi yang dilakukan dengan menginjeksikan CO2 setelah proses fermentasi selesai Bioteknologi Industri Pangan 392 Gambar 9.5 Diagram Alir Pembuatan Wine (Anonim, 2006) Gambar 9.6 Produksi Wine Secara Komersial (Anonim, 2005) White Wine dan Red Wine Presing Fermentasi Presing Buah Penambahan SO2 Fermentasi Penuaan/aging Pengemasan/pembotolan Wine putih (white wine) Penuaan/aging Pengemasan/pembotolan Wine merah (red wine) Bioteknologi Industri Pangan 393 Fermentasi Asam Cuka (Vinegar) Kata vinegar (cuka) berasal dari istilah Perancis vinaigre yang berarti anggur asam. Menurut Food and Drugs Administration di Amerika Serikat, cuka, cuka sari buah apel, cuka apel, dibuat melalui fermentasi alkoholik sari buah apel diikuti fermentasi asetat (Pelczar and Chan, 1988). Sedangkan menurut Frazier (1976), cuka didefinisikan sebagai bumbu yang dibuat dari bahan yang mengandung pati atau gula dengan fermentasi alkohol diikuti oksidasi asetat. Bahan dasar Ada bermacam-macam cuka, perbedaannya terutama terletak pada bahan yang dipakai dalam fermentasi alkohol, seperti macam sari buah, sirop, dan bahan yang mengandung pati yang dihidrolisis. Bermacam-macam bahan yang dapat dibuat menjadi cuka diantaranya adalah : 1. Sari buah-buahan, misalnya apel, anggur, jeruk, dan sebagainya. 2. Sayur-sayuran yang mengandung pati, misalnya kentang yang mengandung pati dan harus dihidrolisis menjadi gula terlebih dahulu. 3. Biji-bijian gandum, seperti barley, gandum hitam, jagung, dan gandum. 4. Minuman keras atau alkohol, misalnya dari bir, atau dari etil alkohol yang berubah sifat. Mikrobia yang berperan Mikrobia yang berperan dalam proses pembuatan cuka adalah khamir dan bakteri. Khamir yang berperan adalah Saccharomyces cerevisiae var. ellipsoideus. Sedangkan bakteri yang berperanan adalah dari genus Acetobacter (familia Pseudomonadaceae) dan genus Bacterium. Beberapa spesies Acetobacter di antaranya adalah : Acetobacter aceti, A. rancens, A. xylinum. Genus Bacterium yang ditemukan antara lain: Bacterium schentzenbachii, B. curvum, dan B. orleanense Proses pembuatan Pada proses pembuatan cuka terjadi 2 macam perubahan biokimiawi yaitu: 1. Fermentasi gula menjadi etil alkohol, dan 2. Oksidasi alkohol menjadi asam asetat Tahap pertama adalah proses anaerobik yang dilakukan khamir dan menghasilkan alkohol. Reaksi : C6H12O6 . 2 CO2 + 2 C2H5OH Glukosa alkohol Pada proses ini sejumlah kecil produk lain dihasilkan, seperti gliserol dan asam asetat. Juga ada sejumlah kecil substansi lain, dihasilkan dari senyawa selain gula, termasuk asam suksinat dan amil alkohol. Alkohol yang dihasilkan pada proses pertama digunakan sebagai Bioteknologi Industri Pangan 394 sumber energi bagi bakteri, yang kemudian mengoksidasinya menjadi asam asetat. Bakteri ini menggunakan substansi lain dalam cairan yang difermentasi sebagai makanan. Reaksi yang merupakan reaksi aerob ini dapat dituliskan sebagai berikut : C2H5OH+O2 CH3COOH + H2O Alkohol asam asetat Asetaldehid adalah senyawa intermedier dalam reaksi ini. Di antara produk akhirnya adalah sejumlah kecil aldehid, ester, aseton, dan sebagainya. Bau cuka yang sedap berasal dari adanya bermacam-macam ester seperti etil asetat, dari alkohol, gula, gliserin dan minyak menguap yang dihasilkan dalam jumlah kecil oleh aksi mikroba. Bau ni dapat juga berasal dari sari buah-buahan yang difermentasi, gandum, atau cairan bersifat alkohol lainnya, dari apa cuka dibuat. Metode pembuatan cuka dapat dibedakan menjadi metode lambat seperti yang dikerjakan di rumah, atau metode let alone, metode Perancis atau Orleans, dan metode cepat, seperti proses pembuatan dengan genera atau prosedur fogging. Pada metode lambat, cairan alkohol tidak bergerak selama asetifikasi, sedangkan pada metode cepat, cairan alkohol bergerak. Metode lambat menggunakan sari buah-buahan yang difermentasi atau cairan gandum untuk menghasilkan asam asetat. Sedangkan metode cepat kebanyakan untuk menghasilkan cuka dari minuman keras (alkohol). Cairan gandum atau buah disediakan untuk makanan bakteri cuka, tetapi untuk memelihara bakteri cuka aktif dalam metode cepat menggunakan alkohol, ditambah dengan vinegar food, yang merupakan kombinasi senyawa organik dan anorganik. Prosentase cuka dinyatakan dalam grain, yaitu 10 kali jumlah gram asam asetat per 100 ml cuka. Jadi cuka 40 grain mengandung 4 gram asam asetat per 100 ml cuka pada suhu 200 C. G ambar 9.7 Proses Pembuatan Vinegar/ Asam Cuka (Tesfaye,W. et al. 2004) Penyebab kerusakan cuka Logam dan garam-garamnya menyebabkan kekeruhan dan perubahan warna cuka. Kerusakan yang disebabkan mikroorganisme dapat menyebabkan rendahnya mutu bahan dari apa cuka dibuat Fermentasi alkohol Fermentasi asam asetat Proses penuaan/aging Asam Cuka (Vinegar) Bioteknologi Industri Pangan 395 atau rendahnya mutu cuku itu sendiri. Spesies Lactobacillus dan Leuconostoc dalam sari buahbuahan tidak hanya bertanggung jawab pada rasa tidak enak, tetapi juga menghasilkan asam asetat yang cukup mengganggu fermentasi alkohol oleh khamir. Pada keadaan anaerob, bakteri asam butirat menghasilkan asam yang tidak diinginkan. Kesulitan ini dapat dikurangi dengan penambahan sulfur dioksida pada sari buah, tetapi kemikalia ini menghambat bakteri cuka. Kerusakan cuka di antaranya adalah rusaknya asam asetat pada produk. Lapisan tipis bakteri pada proses pembuatan cuka mengurangi kecepatan asetifikasi. Oksidasi asam asetat dalam cuka menjadi karbondioksida dan air dapat ditimbulkan oleh bakteri asam asetat sendiri selama proses pembuatan cuka jika kekurangan alkohol atau aerasinya berlebihan. Organisme lain yang dapat mengoksidasi asam asetat pada keadaan aerob adalah lapisan khamir, jamur benang dan algae. Fermentasi Asam Sitrat oleh Jamur Benang Asam sitrat dihasilkan oleh Penicillium luteum, Mucor puriformis, Aspergillus niger. Faktor-faktor yang menentukan fermentasi asam nitrat antara lain: 1. Sumber C 2. Garam organik 3. Perbandinganpermukandengan volume medium 4. pH, suhu, dan oksigen 5. Organisme Ad. 1. Senyawa organik yang mempunyai senyawa atom C 2, 3, 4, 5, 6, 7, dan 12. Senyawa yang banyak digunakan seperti sukrosa, fruktosa, laktosa, dan glukosa dengan konsentrasi gula 14 – 20 %. Ad. 2. Garam organik setiap liter memerlukan NH4NO3: 2 – 2,5 gram, KH2PO4: 0,75 – 1,0 gram, MgSO4 7H2O: 0,2 – 0,25 gram, HCl 5 N sebanyak 5 cc, pH 3,4 -3,5. Ad. 3. Perbandingan permukaan dan volume. Apabila volume media besar kemudian permukaannya dalam asam sitrat yang terbentuk lambat, sedang bila permukaan luas akan ter-bentuk asam sitrat lebih cepat. Ad. 4. Persediaan oksigen Oksigen dibutuhkan untuk pertumbuhan jamur Aspergillus niger, Aspergillus wentii. Erlenmeyer diberi oksigen 15 ml per menit. Suhu digunakan 25 – 350 C. Lama fermentasi 7 – 10 hari. Produk diambil dengan menambahkan Ca, lalu Ca sitrat diendapkan dngan asam sulfat, lalu asam sitrat dipisahkan dari kalsium sulfat. Fermentasi Asam Amino Kebanyakan mikroba mensintessis asam amino yang digunakan untuk biosintesis protein dari glukosa dan ammonium. Asam amino ini sebagai senyawa antara dalam Bioteknologi Industri Pangan 396 metabolisme, tetapi pada akhir fase exponensial dibebaskan dalam medium walaupun jumlah sedikit. Di Jepang banyak paten produksi asam amino tetapi hanya asam glutamat dan lisin yang diproduksi oleh industri dalam jumlah besar. Produksi asam glutamat Produksi asam glutamat di seluruh dunia lebih dari 100.000 ton per tahun. Monosodium glutamat digunakan untuk penyedap makanan sup. Asam glutamat dihasilkan oleh mutan Corynebactericum glutamicum sebesar 60 gram/liter, untuk bakterinya sendiri sebesar 300 miligram/liter. Lama fermentasi 40 jam pada suhu 30o C, keasaman medium alkalis dan mengandung biotin (1 – 5 µgr/l), glukosa dapat diganti dengan molase. Produksi asam glutamat oleh Corynebactericum glutamicum seperti yang djelaskan Gambar 9.8. Gambar 9.8 Jalur Metabolisme Glukosa menjadi Asam Glutamat (Anonim, 2006) Glukose Fosfoenolpiruvat CO2 Piruvat CO2 Oksaloasetat Asetyl Co.A Sitrat Cis akonitat Isositrat NH4 + Á-Ketoglutarat Asam glutamat CO2 Bioteknologi Industri Pangan 397 Gambar 9.9 Produksi Monosodium Glutamat (MSG) dari Gula Tebu (Anonim, 2005) Fermentasi Vitamin Mikrobia prototrof dapat mensintesis semua vitamin, koensim dan faktor tumbuh untuk pertumbuhan dan metaboisme. Sedikit vitamin yang dihasilkan dalam skala industri seperti pada Tabel 9.4. Tabel 9.4 Produksi Vitamin oleh Mikroba (Anonim 2006) Jenis Vitamin Jenis Mikrobia Medium Kondisi Fermentasi Ekstraksi Produk gr/l (%) Karoten (prekusor vitamin A) Blakeslea trispora Myobacterium smignaxtis Molase, minyak kedelai, â- ionon, thianin 72 jam 300C, aerob Solven 1 gr/l 0,007 gr/l Riboflavin Ashbya gassypii Glukosa, kolagen, minyak kedelai, glisin 6 hari 360C, aerob Dipanaskan 1200C + reagen untuk pengendapan 4,25 gr/l L-sorbosa (dalam sintesa vitamin C) Gluconobacter oxidans Sub spesies Suboxidans D-sorbitol 30% 45 jam 300C, aerob Filtrasi dan pemekatan di bawah vaccium 70 % 5-ketoasam glukolat (dalam sintesa vitamin C) Gluconobacter oxidans Sub spesies Suboxidans Rendaman jagung glukosa, CaCO3, air rendaman jagung 33 jam 300C, aerob Filtrasi dan pemekatan di bawah vaccium 100 % Bioteknologi Industri Pangan 398 Tabel 9.5 Produksi Vitamin B12 oleh Bakteri (Anonim 2006) Spesies Medium Aerasi Proses Suhu (0C) Waktu (jam) Produk (mg/l) Bacillus megaterium Malase, garam, mineral, karbon Aerobik 30 18 0-45 Propionibacterium Freudenreichii Glukosa, cornsteep, hetain kobalt, pH 7,5 Anaerobik (3 hari) + aerobik (2 hari) 30 120 20 Propiobacterium shermanii Glukosa, cornsteep, kobalt, pH 7 Anaerobik (3 hari) + aerobik (2 hari) 28 150 23 Bacillus coagulans Asam sitrat, tri etanolamin, kobalt, cornsteep Aerobik 55 18 6,0 Streptomyces oliveseae Glukosa, tepung Kedelai, koblat, garam mineral. Aerobik 28 96 5,7 Pseudomonans denitrifieans Asam oksalat, betain, koblat, garam mineral Aerobik - - 10 Biosintesis vitamin B12 dihasilkan oleh bermacam-macam bakteri seperti Propionibacterium, Streptomyces dan sebagainya (Tabel 9.5). Fermentasi Enzim Produk metabolit yang bersifat primer dan sekunder adalah enzim. Enzim dihasilkan oleh mikroba dalam industri fermentasi berupa eksoenzim dan endoenzim. Enzim dapat digunakan sebagai komponen pengempuk daging, komponen pembuatan detergen, untuk kebersihan, pembuatn sirup, dan sebagainya. 1. Komposisi media untuk produksi enzim Kebanyakan enzim mikrobia bersifat hidrolase yaitu ensim indusibel, enzim diproduksi bila diinduksi. Misal enzim â- glactosidase diproduksi dalam media yang mengandung laktosa. Metoda untuk memperoleh enzim dalam jumlah besar perlu ditambahkan senyawa yang mampu menginduksi produksi enzim ke dalam medium dengan konsentrasi rendah (contoh 0,05 % selobiosa). Jumlah inducer yang ditambahkan bervariasi seperti yang dijelaskan pada Tabel 9.6. Bioteknologi Industri Pangan 399 Tabel 9.6 Produksi Enzim oleh Kapang (Anonim 2006) Enzim Jenis Kapang Inducer Produk (satuan unit international) Selulase Trichoderma viride Selulosa Selobiosa Selobiosa diplamitat 22,5 0,2 4,8 Dextranase Penicellium funiculosum Dekstran Isomaltosa Isomaltosa dipalmiat 1080 2 1098 Invertase Aureobasidium pullulans Sukrosa Sukrosa monopalmiat 1,3 108 2. Enzim mikrobia dan kegunaannya a. Amilase Strain Bacillus dan Aspergillus menghasilkan beberapa ensim yaitu á-amilase mengkatalisa hidrolisis ikatan á-1,49 glukosidik, berfungsi memecah pati menjadi dextrin dan maltosa amiloglikosidase yang langsung menghasilkan glukosa dari pati. maltase menghidrolisa maltosa menjadi glukosa. Amilase yang dihasilkan oleh Aspergillus niger dan A. oryzae digunakan untuk hidrolisa pati menjadi gula b. Protease Protease dihasilkan oleh Bacillus subtilis dan Bacillus licheniformis atau A. niger, A. oryzae. Protease alkalin bersifat toleransi terhadap pH basa dan aktif dengan adanya sodium perborat atau sodium alkylbenzen sulfonat. Prolease alkalin dihasilkan oleh Bacillus dan Streptomyces 9..3.. Fermentasii Metabolliit Sekunder Mikroba mampu mensintesis senyawa metabolit sekunder pada fase pertumbuhan stasioner. Senyawa metabolit sekunder tersebut digunakan sebagai nutrisi darurat untuk mempertahankan hidupnya. Metabolit sekunder dapat tergolong sebagai antibiotik biopestisida, mikotoksin, pigmen, alkaloid dan enzim. Antibiotik yang dihasilkan oleh kapang meliputi sikloheksimida, amphosetrim, pimarcin, griscofulvin, penisilin, cephalosporin, asam fusidat dan lain sebagainya. Bioteknologi Industri Pangan 400 Bakteri juga mampu menghasilkan sikloeksimida, streptomisin, amphosetrim, pimaricin, streptomisin, tetrasiklin, khloramfenikol, novobiosin, erithromisin, polimisin dan nisin. Spesies Actinomycetes dapat menghasilkan 50-100 antibiotik setiap tahunnya dan Streptomycesgriseus menghasilkan 40 macam antibiotik yang berbeda. Biopestisida merupakan senyawa yang dihasilkan oleh mikroba yang bersifat insektisidal (mematikan insekta) sebagai contoh Bacillus thuringiensis bersifat patogen terhadap larva lepidoptera, Bacillus popilliae bersifat patogen terhadap larva lebah. Senyawa lain yang bersifat sidal (menghambat organisme lain) adalah golongan alkaloid yang dapat diproduksi oleh mikroba dan bersifat herbisidal (mematikan herb/gulma tananam) contohnya Cloviceps purpurea dan C. pospali mampu membunuh rumput Pospalum. Beberapa contoh antibiotik lain yang dihasilkan selama fermentasi metabolit skunder adalah penisilin dan biopestisida seperti yang dijelaskan sebagai berikut. A. Penisilin Pada abad 19 telah ditemukan mikroba yang dapat menghambat pertumbuhan mikroba lain, karena menghasilkan senyawa toksin. Mikroba tersebut adalah kapang Penicillium sp sehingga senyawa toksin yang dihasilkan disebut penisilin dan berperanan sebagai antibiotik. Terdapat banyak antibiotik lain yang diproduksi oleh mikroba selain kapang seperti bakteri yang juga dapat digunakan dalam bidang pengobatan sebagai senyawa antikapang dan antibakteri yang dihasilkan oleh mikrobia (Tabel 9.7). Alexander Flemming secara kebetulan menemukan Penicellium notatum tumbuh pada kultur Staphylococcus yang menyebabkan terbentuknya daerah (zone) jernih/bening di sekitar Penicellium, karena kedua mikroba tersebut saling bersifat antagonis. Kemudian setelah suatu senyawa diisolasi dari zona bening tersebut, ditemukan sejenis antibiotik yang selanjutnya dikenal sebagai penisilin. Pada tahun 1940 Florey menemukan P. chrysogenium sebagai penghasil penisilin yang mempunyai daya hambat lebih efektif dan tidak toksis terhadap jaringan manusia. Industri penisilin terus mengembangkan cara isolasinya dengan meneliti strain baru dari alam, melakukan seleksi, meningkatkan sifat kultur melalui mutasi, dan optimalisasi media serta kondisi produksi. Gambar 10 menjelaskan contoh tahap isolasi dan karakterisasi P. chrysogenum dari buah melon. Produksi Penisilin dapat dilakukan dengan dua cara yaitu: 1. kultur tenggelam, dan 2. kultur permukaan Dalam produksi penisilin diperlukan starter Penicellium yaitu dengan meumbuhkan Penicellium notatum Bioteknologi Industri Pangan 401 atau P. chrysogenium untuk membentuk spora, selanjutnya spora tersebut sebagai inokulum/starter. Beberapa faktor yang perlu diperhatikan selama fermentasi penisilin adalah: 1. Bahan dasar terdiri atas: a. Sumber karbon (6 %), laktosa, pati jagung dan dextrin jagung. b. Sumber nitrogen: sodium nitrat, ammonium sulfat, ammonium asetat, ammonium laktat, corn steep liquor. c. Sumber mineral: magnesium sulfat (MgSO4 7H2O) d. Prekursor/inducer yaitu senyawa yang mampu menginduksi pembentukan penisilin oleh Penicillum seperti asam fenilasetat. Gambar 9.10 Pengembangan Strain Penghasil Penisilin (Anonim 2006) Isolasi dari melon Isolat P. Chrysogenum Mutasi Mutan Produksi Penisilin Pengujian dengan Staphylococcus aureus (1 unit/ml) Isolasi Penisilin Purifikasi Kristalisasi (1 unit = 0,5988 µgr / sodium benzyl penisilin) Bioteknologi Industri Pangan 402 2. Kondisi fermentasi Suhu 240C, pH : 5-7,5, aerasi 400 cu/menit, antifolam tributyl citrat, 3 % oktadekanol. B. Biopestisida Kebanyakan antibiotik dengan konsentrasi antara 55-200 ppm mempunyai sifat insektisidal. Novobioci dan cycloheximide (actidione) merupakan insektisida yang mempunyai spektrum lebih luas terhadap insekta. Di Jepang telah banyak dilakukan seleksi dan juga menemukan metabolit sekunder baru yang mempunyai daya insektisida. Insektisida tersebut dihasilkan oleh Streptomyces. Tabel 9.7 Jenis Mikroba, Insektisida yang Dihasilkan dan Toksisitasnya terhadap Manusia (Anonim, 2006) Jenis mikrobia Produk Toksisitas terhadap manusia Streptomyces factum Streptomyces mabaraence Metarrhizium anisapliae Aspergillus ochraccus Aspergillus versicolor Pactomycin Piericidins A dan B Dextrixin A dan B Aspachchracin Versimide Tinggi Tinggi Tinggi Rendah - Di Jepang, kapang tingkat tinggi digunakan untuk pengendalian lalat, yaitu asam tricklomat yang dihasilkan oleh Tricholoma muscarium dan asam dibotenat dari Amania muscaria. Contoh mikroba lain seperti bakteri yang berperan sebagai pengendali hama antara lain : 1. Bacillus thuringensis: sporanya bersifat patogen terhadap larva Lipidoptera 2. Bacillus popilliae: sporanya bersifat patogen terhadap lebah (Popillia japanica). Kapang dapat menginfeksi integumen hospes. Spesies fungi yang paling baik adalah Beauveria bassiana untuk mematikan penyakit pada ulat sutera (Bombyx mori). Bioteknologi Industri Pangan 403 Gambar 9.11 Diagram Alir Produksi Penisilin Secara Komersial (Anonim 2005) 9..4.. Teknollogii Fermentasii Fermentasi berasal dari bahasa latin yaitu fervere yang berarti mendidih (to boil) sebagai suatu kenyataan yang menunjukkan adanya aktifitas khamir pada ekstrak buah-buahan atau serealia, karena selama fermentasi dihasilkan CO2 sehingga kondisinya menjadi anaerob. Proses fermentasi sering didefinisikan sebagai proses pemecahan karbohidrat dan asam amino secara anaerobik, yaitu tanpa memerlukan oksigen. Karbohidrat merupakan substrat utama yang dipecah dalam proses fermentasi. Bentuk polisakarida terlebih dahulu dipecah menjadi gula sederhana sebelum difermentasi, misalnya hidrolisis pati menjadi unit-unit glukosa. Selanjutnya glukosa dipecah menjadi senyawa-senyawa lain tergantung dari jenis fermentasinya. Tahapan fermentasi meliputi pemilihan jenis mikroba dan kultur stok, menentukan media, persiapan/preparasi inokulum, proses fermentasi, mengendalikan/ mengontrol proses dan pengunduhan hasil serta pemurnian hasil fermentasi (jika diperlukan). Operasi fermentasi secara komersial dapat digolongkan menjadi tiga golongan yaitu fermentasi nonaseptis, semi aseptis dan aseptis. Fermentasi non aseptis biasanya terjadi secara spontan di alam. Contoh fermentasi non aseptis adalah produksi protein sel tunggal (PST) dari hidrokarbon. Fermentasi semi aseptis memerlukan kondisi (lingkungan dan media) yang agak spesifik dan sedikit terkontrol, contohnya fermentasi alkohol. Sedangkan fermentasi aseptis adalah fermentasi yang harus dilakukan secara penuh karena adanya kontaminasi mikroba lain dapat mengakibatkan kegagalan proses (fatal), contohnya fermentasi produksi antibiotik. Bioteknologi Industri Pangan 404 Fermentasi merupakan proses yang relatif murah dan pada hakekatnya telah lama dilakukan oleh nenek moyang kita secara tradisional dengan produkproduknya yang sudah biasa dimakan orang sampai sekarang seperti tempe, oncom, tape, dan lain sebagainya. Proses fermentasi dengan teknologi yang sesuai dapat menghasilkan produk yang mengandung protein lebih tinggi. Protein yang berasal dari mikroba sebagai sumber pangan manusia mulai dikembangkan pada awal tahun 1900. Protein mikroba ini kemudian dikenal dengan sebutan Single Cell Protein (SCP) atau Protein Sel Tunggal (PST). Menurut Tannembaum (1971), protein sel tunggal adalah istilah yang digunakan untuk protein kasar atau murni yang berasal dari mikroorganisme, seperti bakteri, khamir, kapang, ganggang dan protozoa. Ada dua istilah yang sering digunakan untuk produk protein dari mikroba yaitu Protein Sel Tunggal (PST) dan Microbial Biomass Product (MBP) atau Produk Biomassa Mikrobial (PBM). Bila mikroba yang digunakan tetap berada dan bercampur dengan masa substratnya maka seluruhnya dinamakan PBM. Bila mikrobanya dipisahkan dari substratnya maka hasil panennya dinamakan PST. Kebanyakan produk berasal dari substrat yang mengandung karbon. Bermacam-macam produk antara yang dihasilkan dari glukosa dan selanjutnya diubah menjadi asam piruvat. Dari asam piruvat akan direduksi menjadi asam laktat, asam butirat, asam propional, butanediol, etil alkohol dan sebagainya. Produk yang dihasilkan tergantung pada ada dan tidaknya enzim mikroba. Sebagai contoh bakteri asam laktat tidak menghasilkan enzim piruvat dekarboksilase, tetapi mereduksi piruvat menjadi asam laktat, sedangkan khamir dapat menghasilkan piruvat dekarboksilase untuk mereduksi senyawa CO2 menjadi etanol. Metabolisme glukosa dalam kondisi anaerob melalui jalur Embden-Meyerhaf-Parnas (EMP). Kemudian melalui reaksi Entner Doudoroff didegradasi menjadi etil alkohol, seperti yang dilakukan oleh Pseudomonas. Piruvat dapat diubah menjadi asam laktat, seperti yang dilakukan oleh Leuconostoc mesenteraides. Beberapa jenis fermentasi yang dilakukan oleh mikroba mempunyai sifat karakteristik tersendiri antara lain: 1. Tipe fermentasi yang dibedakan atas pertumbuhan mikroba dan produk. a. Sinonim : produksi protein sel tunggal b. Assosiasi (associated) : fermentasi alkohol asam sitrat, dan asam laktat. c. Nonassosiasi (non associated): fermentasi antibiotik. d. Stepwise: fermentasi antibiotik Bioteknologi Industri Pangan 405 2. Jenis mikroba yang berperanan dalam industri adalah bakteri, fungi, khamir, alge dan protozoa a. Bakteri contohnya: Zymomonus mobilis, Clostridium acetobutylicum, Acetobacter aceti. b. Fungi contohnya: Aspergillus oryzae, Penicellium notatum, Rhizopus oligosporus c. Khamir contohnya : Saccharomyces cerevisiae, Candida utilis, Saccharomyces pombe. d. Virus perlu dipelajari karena penyebab kontaminasi e. Protozoa penting dalam penangan limbah f. Alge untuk produksi bahan makanan yaitu agar, protein sel tunggal. 3. Peranan mikroba dalam metabolismenya. a. Katabolisme : fermentasi alkohol, aseton, butanol dan asam organik b. Anabolisme : fermentasi polisakarida protein, asam nukleat, alkaloid. 4. Enzim yang berperan dalam fermentasi. a. Katalisator enzim dapat mempercepat reaksi kimia 1012–1020 kali dibandingkan dengan katalisator anorganik. b. Reaksi dengan menggunakan enzim untuk mendapatkan produk melalui degradasi tahap demi tahap. c. Energi yang dihasilkan oleh enzim ditangkap lalu dilepas, tidak seperti katalisator anorganik. d. Enzim dapat menurunkan energi aktivasi reaksi. 5. Substrat dasar yang digunakan dapat dari karbohidrat dan senyawa nitrogen organik. Tabel 9.8 Macam-Macam Fermentasi Karbohidrat (Anonim 2006) No. Macam Glikolisis Hasil akhir utama 1 2 3 4 5 6 Fermentasi alkohol - oleh khamir - oleh bakteri Fermentasi asam laktat - homofermentasi (homolaktat) - heterofermentasi (heterolaktat) Fermentasi asam propionat Fermentasi asam butiran Fermentasi asam campur Fermentasi butanediol HDP EDP HDP HMP HDP HDP HDP HDP etanol, CO2 etanol, CO2 asam laktat, etanol asam asetat dan CO2 asam propionat, asam asetat, CO2 Isopropanol. etanol, asetat, format, H2,CO2, laktat, suksinat. butanediol, etanol, laktat, suksinat, asetat, H2, CO2. Bioteknologi Industri Pangan 406 Peruraian glukosa menjadi asam piruvat dibedakan menjadi 3 jalur : 1. Jalur heksosa difosfat (HDP), yaitu Embden-Meyerhoff-Parras atau glikolisa. 2. Jalur heksosa monfosfat (HMP), yaitu jalur Warburg Dicken, jalur fosfoketolosa, atau jalur pentosa fosfat. 3. Jalur 2 keto-3 deoksi glukonat- 6 fosfat (jalur KDGP), atau jalur Entner Doudoroff. Gambar 9.12 Jalur Perubahan Asam Piruvat (Anonim 2006) 6. Tahapan fermentasi a. Pemilihan mikroba Mikroba yang dipakai dalam industri akan sangat bermanfaat bila disimpan untuk penggunaan lebih lanjut tanpa mengurangi kemampuan tumbuh dan produksinya. Ada dua macam kultur yaitu primary culture dan working culture. b. Media fermentasi Media sangat penting dalam fermentasi karena mikrobia mampu tumbuh pada substrat tersebut. Media harus mengandung makronutrien Media fermentasi dapat digolongkan menjadi dua macam yaitu media sintetik dan kompleks. Bioteknologi Industri Pangan 407 c. Preparasi inokulum Media untuk penyiapan inokulum biasanya berbeda dengan media fermentasi. Media untuk inokulum untuk menghasilkan sel mikrobia dalam jumlah besar tanpa terjadi perubahan sifat genetik sel. Konsentrasi penggunaan 0,5 % sampai 5 % volume, kadang 10 % - 20 % inokulum yang terlalu sedikit mengakibatkan waktu fermentasi menjadi lama dan produktivitas menurun. d. Kontrol proses fermentasi dan pengunduhan produk. Gambar 9.13 Contoh Aplikasi Teknologi Fermentasi (Anonim, 2005) 9..5.. Genetiicalllly Modiifiied Organiism (GMO) dallam Pangan Deskripsi singkat Bioteknologi adalah penggunaan tanaman, hewan, ataupun mikroba, baik secara keseluruhan maupun sebagian, untuk membuat atau memodifikasi suatu produk mahluk hidup ataupun merubah spesies mahluk hidup yang sudah ada. Rekayasa genetika merupakan suatu proses bioteknologi modern dimana sifat-sifat dari suatu mahluk hidup dirubah dengan cara memindahkan gen-gen dari satu spesies mahluk hidup ke spesies yang lain, ataupun memodifikasi gen-gen dalam satu spesies. Bioteknologi Industri Pangan 408 Gambar 9.14 Aplikasi Bioteknologi pada Tanaman Pisang (Jennifer, 2006) GMO (Genetically Modified Organism) adalah organisme (dalam hal ini lebih ditekankan kepada tanaman dan hewan) yang telah mengalami modifikasi genome (rangkaian gen dalam kromosom) sebagai akibat ditransformasikannya satu atau lebih gen asing yang berasal dari organisme lain (dari species yang sama sampai divisio yang berbeda). Gen yang ditransformasikan diharapkan dapat mengeluarkan atau mengekspresikan suatu produk yang bermanfaat bagi manusia. Secara sederhana GMO adalah organisme (dalam hal ini tanaman atau hewan) yang dapat menghasilkan suatu zat yang asalnya zat tersebut tidak bisa atau tidak biasa dia buat dalam jumlah yang meningkat. Rekayasa GMO sudah dimulai sejak tahun 1970-an, diawali dengan aplikasinya pada tanaman sehingga sampai kini tidak kurang dari 30 juta ladang tanaman yang ditanami GMO. Jenis-Jenis GMO Tanaman Berbagai jenis GMO tanaman yang dikelompokkan atas karakteristik khasnya antara lain sebagai berikut: 1. Toleran terhadap tekanan biotik dan abiotik Contoh yang termasuk kategori tahan faktor biotik misalnya padi yang tahan terhadap virus RYMV dengan teknik imunisasi genetik untuk jenis padi yang tumbuh di daerah sahara. Lainnya adalah tanaman papaya yang tahan virus ring spot, tanaman kentang yang tahan hama blight. Di lain pihak contoh-contoh yang tahan faktor abiotik misalnya tanaman yang tahan aluminium pada jenis tanah asam, tahan kekeringan, tahan panas, tahan dingin dan yang tahan garam. 2. Tanaman yang tahan Serangga dan herbisida. Tanaman yang tahan serangga yang sudah banyak dikenal adalah yang mengandung gen dari bakteri Bacillus thuringiensis (gen Bt) yang dapat memproduksi protein yang dapat membunuh insek. Adapun tanaman yang tahan terhadap herbisida dibuat mengandung gen yang dapat menghasilkan inhibitor bagi enzim target dari suatu herbisida. Bioteknologi Industri Pangan 409 3. Tanaman yang mengandung nilai gizi khusus. Contoh tanaman ini adalah (golden rice), yaitu padi yang banyak mengandung likopen dan beta karoten. Padi yang banyak mengandung zat besi karena mengandung jenis protein yang dapat mengikat besi. 4. Tanaman yang mengandung pharmaceuticals. Sudah ada padi dan gandum yang dapat menghasilkan antibodi anti kanker,yang dapat mengenal sel-sel kanker paruparu, kanker buah dada dan kanker usus, sehingga dapat diharapkan membantu diagnosa dan terapi dari jenisjenis kanker tersebut. Tanaman yang dapat menghasilkan zat anti kanker vinblastin dan vincristine yang berguna dalam pengobatan penyakit limfoma Hodgkin. 5. Tanaman yang mengurangi dampak negatip lingkungan. Beberapa jenis tanaman memerlukan guludan yang tinggi. Guludan semacam ini mudah terancam erosi. Oleh sebab itu tanaman jenis ini harus dibuat tahan terhadap jenis penyakit akar, sehingga guludannya dapat dibuat tidak terlalu tinggi. Keuntungan dan Kerugian Modifikasi Genetik Keuntungan: 1. Panen Lebih Besar: tanaman rekayasa bisa meningkatkan panen di tanah yang luasnya terbatas, tanah miskin, atau kawasan yang rawan banjir. 2. Meningkatkan Nutrisi: kacang kedelai MG lebih banyak mengandung protein. Sama seperti beras, yang direkayasa sehingga mengandung zat besi, untuk mengatasi anemia. 3. Kesehatan Lebih Baik: tanaman yang mengandung vaksin akan mempermudah penyebaran vaksin dan membuat obat lebih mudah ditelan. 4. Bahan Kimia Lebih Sedikit: resistensi terhadap serangga hama tertentu akan mengurangi ketergantungan terhadap pestisida. Dengan tanaman yang menghasilkan zat herbisida (pembunuh rumput), maka petani hanya perlu menyemprot setahun sekali dan dan tidak selamanya tiga kali. Kerugian: 1. Bahan alergi baru: manipulasi genetik sering menggunakan protein dari organisme yang tidak pernah menjadi bahan makanan, dan sebagian besar bahan alergi makanan berasal dari protein. 2. Resistensi terhadap antibiotik: gen resistensi-antibiotik sering digunakan sebagai "penanda" untuk menyeleksi sel-sel transgenik dan ada kemungkinan akan masuk ke jaringan tubuh manusia atau organisme lain. Hal ini akan menyebabkan persoalan baru bagi kesehatan. Bioteknologi Industri Pangan 410 3. Virus baru: gen viral pada tanaman yang direkayasa dapat menyebabkan tanaman kebal terhadap virus kemungkinan dapat terkombinasi lagi dengan mikroba lain untuk menghasilkan virus hibrida yang lebih berbahaya. 4. Rumput baru: dalam lingkungan yang lebih luas, perkawinan antar tanaman kemungkinan menghasilkan "rumput super". Di samping itu tanaman hasil rekayasa kemungkinan dapat terbawa ke luar lahan pertanian dan meluas, sehingga merusak seluruh ekosistem. 5. Resistensi terhadap hama: dalam waktu lama, hama dapat kebal terhadap tanaman yang menghasilkan pestisida, sehingga pestisida menjadi tidak efektif lagi. Gambar 9.15 Pertumbuhan Tanaman Tembakau dengan Modifikasi Gen Tahan Kekeringan (Tanpa Pemberian Air Selama 14 Hari). (A) Tembakau Non Ttransgenik (B) Tembakau Transgenik Sumber : Thomson, 2006. 9..6.. Biioteknollogii Bakterii Asam Laktat Klasifikasi dan Karakretisasi Bioteknologi bakteri asam laktat adalah penggunaan/pemanfaatan bakteri asam laktat untuk membuat atau memodifikasi suatu produk (bahan pangan/pangan) menjadi suatu produk yang lebih berkualitas. Bakteri asam laktat terdiri atas beberapa genus yaitu Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus Streptococcus, Carnobacterium, Aerococcus, Enterococcus, Lactococcus, Vagococcus, Tetracoccus dan Bifidobacterium (Salminen et al, 2004). Berdasarkan sifat memfermentasinya bakteri asam laktat dibedakan menjadi dua kelompok yaitu BAL homofermentatif yang hanya menghasilkan asam laktat, dan BAL heterofermentatif yang menghasilkan asam laktat, etanol atau asam asetat, dan CO2. Penggunaan BAL dalam Fermentasi Susu Sifat yang terpenting dari bakteri asam laktat adalah kemampuannya untuk memfermentasi gula menjadi asam laktat. Sifat ini penting dalam pembuatan produk-produk fermentasi seperti fermentasi sayuran (sauerkraut, pikel dan sebagainya), fermentasi susu A B Bioteknologi Industri Pangan 411 (keju, yoghurt, kefir dan sebagainya), fermentasi ikan dan daging. Produksi asam oleh bakteri asam laktat berlangsung secara cepat sehingga dapat menghambat pertumbuhan mikroba lain yang tidak diinginkan. Genus yang banyak digunakan dalam fermentasi susu antara lain adalah Streptococcus dan Lactobacillus (Surono, 2004). Streptococcus thermophilus mempunyai bentuk bulat (kokus) dengan diameter sel 0,7-0,9 µm. Pada susu, bakteri ini membentuk rantai panjang yang terdiri atas 10- 20 sel. Berdasarkan aktivitas metabolisme karbohidrat, bakteri ini bersifat homofermentatif yang mampu menghasilkan asam laktat sebagai produk metabolit utamanya. Asam laktat yang terbentuk berupa L(+) asam laktat. Memiliki suhu optimum bagi pertumbuhannya yaitu 380C dan akan terhenti pada suhu 100C (Robinson, 1999; Wahyudi, 2006). Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus berbentuk batang dengan sel berukuran 0,5-0,8 µm x 2,0-9,0 µm. Pada susu, bakteri ini membentuk rantai pendek yang terdiri dari 3-4 sel. Memiliki suhu optimum pertumbuhannya yaitu 450C. Bersifat homofermentatif dengan menghasilkan asam laktat yang berupa D(-) asam laktat sebesar 1,7-2,1 % pada susu (Robinson, 1999). Gambar 9.16 Beragam Produk Fermentasi Susu Menggunakan BAL (Anonim, 2005) BAL dalam Fermentasi Keju Keju berasal dari kata Inggris kuno yaitu cese dan chiese, atau dari bahasa latin caseus. Kata-kata yang sama dalam bahasa Jerman untuk keju adalah kase, sedangkan di Perancis fromage serta Spanyol dan Italia menamakan produk ini sebagai queso dan formaggio. Dadih/yoghurt Indonesia Kefir Mentega susu Bioteknologi Industri Pangan 412 Keju terbuat dari bahan baku susu baik itu susu sapi, kambing, dan kerbau. Proses pembuatannya dilakukan dengan pembentukan dadih setelah terlebih dahulu melakukan pasteurisasi terhadap susu. Pasteurisasi ditujukan untuk menghilangkan bakteri patogen sekaligus menghilangkan bakteri pengganggu dalam proses pembuatan dadih. Pembuatan dadih atau proses penggumpalan mulai terjadi saat ditambah starter kultur baktri laktat, kultur bakteri ini menyebabkan terjadi fermentasi hingga pada pH tertentu. Enzim atau pun asam ditambahkan saat telah dicapai kondisi yang sesuai untuk enzim atau asam sehingga proses koagulasi tercapai. Penambahan enzim atau pun asam bertujuan untuk menurunkan pH hingga 4.5 dimana pH tersebut merupakan titik isoelektrik kasein. Gumpalan susu yang terbentuk di dasar alat, kemudian diambil dengan cara filtrasi. Gumpalan susu ini kemudian dipres untuk mengeluarkan whey nya. Penambahan garam pada hasil gumpalan yang di filtrasi akan menghasilkan keju cottage. Untuk menghasilkan keju jenis lainnya, gumpalan susu yang disaring ini kemudian di pres dengan waktu yang bervariasi tergantung jenis keju yang diinginkan. Pada proses penekanan ini terjadi pula proses pematangan. Biasanya di Inggris proses pematangan memakan waktu lebih kurang 10 minggu sehingga menjadi keju yang dinamakan keju keras (cheddar) sedangkan di Amerika untuk menghasilkan keju keras (cheddar) dengan terlebih dahulu dicelupkan dalam parafin untuk mencegah kekeringan, serta dibiarkan mengeras sekitar enam bulan. Pada proses pematangan dapat ditambahkan mikroba-mikroba tertentu untuk menghasilkan keju yang diinginkan. Selama proses pematangan ini banyak senyawasenyawa khas yang dihasilkan tergantung dari bakteri yang ditambahkan. Keju Swis yang khas dengan cita rasa asam propionatnya dihasilkan oleh bakteri Propionibacerium shermani. Selain itu lubang-lubang yang dihasilkan pun terjadi karena terbentuknya gas karbondioksida yang diproduksi selama fermentasi. Ada lagi keju yang dinamakan keju Roquefort, yang berwarna biru khas. Keju ini berasal dari desa Roquefort di Perancis. Dalam prosesnya keju ini ditambahkan dengan jamur Penicilin roqueforti. Penambahan jamur selama proses pematangan ini mengakibatkan keju berurat dan warnanya menjadi biru yang khas. Adapun keju camemberti, ditambahkan Penicilin camemberti pada proses pematangannya yang juga memberikan efek warna biru dan citarasa khas camembert. Adapun keju yang dikenal oleh para ibu-ibu yang sering membuat kastengel atau cheese stick adalah jenis keju edam. Keju ini berasal dari Belanda yang termasuk golongan keju keras (hard cheese) yang kadar airnya berkisar antara 20-42 persen. Bioteknologi Industri Pangan 413 Gambar 9.17. Contoh Jenis Keju (Anonim, 2005) Penggunaan BAL sebagai Pengawet Menurut Ray (2004) dalam proses pengolahan makanan, BAL selain berperan sebagai fermentatif, juga berperan sebagai biopreservatif (pengawet). BAL dapat digunakan sebagai pengawet karena dapat menghasilkan senyawa antimikroba yang mampu menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain. Senyawa antimikroba tersebut antara lain adalah asam laktat, hidrogen peroksida (H2O2), diasetil, karbondioksida (CO2) dan bakteriosin (De Vuyst dan Vandamme, 1994). Aktivitas senyawa antimikroba ini terhadap mikroorganisme lain dapat bersifat bakteriostatik atau bakterisidal. Bakteriostatik yaitu mampu menghambat pertumbuhan mikroorganisme tetapi tidak menyebabkan kematian, sedangkan bakterisidal yaitu mampu menyebabkan kematian mikroorganisme. Hal ini tergantung dari jenis, karakteristik dan konsentrasi senyawa antimikrobial yang dihasilkan (Hyde, 1983; Salminen et al, 2004). Asam laktat merupakan metabolit utama yang dihasilkan oleh BAL dalam proses metabolisme karbohidrat. Metabolit ini bersifat antimikrobial terhadap pertumbuhan mikroorganisme sehingga berpotensi digunakan sebagai pengawet alami makanan. Menurut Ray (2004), penggunaan asam laktat dengan konsentrasi sebesar 1-2 % pada pH 5 atau lebih dalam makanan, mampu menghambat pertumbuhan bakteri positif dan negatif Gram. Pada pH di bawah 5, asam laktat yang dihasilkan efektif dalam mematikan jumlah populasi bakteri negatif Gram. Mekanisme penghambatan terjadi karena asam laktat dalam bentuk tidak terdisosiasi dapat menembus membran sel. Ion H+ dalam sitoplasma akan mengganggu gradien proton dan selanjutnya akan mengganggu transportasi nutrisi, sehingga ion ini harus dikeluarkan dari sel. Pelepasan ion H+ dari sel membutuhkan energi, akibatnya energi yang tersedia untuk pertumbuhan sel menjadi berkurang dan sel lambat laun akan mati. Selain itu, asam laktat yang dihasilkan dalam fermentasi juga mampu menurunkan pH dan keadaan ini akan mengganggu aktivitas enzim sehingga sel tidak dapat melakukan aktivitas metabolisme (Ray, 2004). Umumnya BAL dapat mengakumulasi H2O2 karena tidak mempunyai enzim katalase. H2O2 bersifat oksidator yang dapat mengoksidasi komponen sel bakteri, sehingga menyebabkan kerusakan struktur sel bakteri Bioteknologi Industri Pangan 414 tersebut. Penggunaan H2O2 dengan konsentrasi sebesar 6-8 µg/mL dapat menimbulkan efek bakteriostatik, sedangkan dengan konsentrasi 30-40 µg/mL dapat menimbulkan efek bakterisidal (Ray, 2004). Diasetil merupakan senyawa pembentuk aroma yang dihasilkan oleh BAL dalam metabolisme karbohidrat. Senyawa ini lebih efektif menghambat bakteri negatif Gram dibandingkan dengan bakteri positif Gram. Konsentrasi penghambatan bakteri negatif Gram oleh diasetil sebesar 200 µm/mL, sedangkan bakteri positif Gram sebesar 300 µm/mL. Namun mekanisme penghambatannya belum diketahui secara pasti (William et al., 1996; Surono, 2004). Menurut Naidu (2000), bakteriosin didefinisikan sebagai senyawa polipeptida yang bersifat antimikrobial terhadap pertumbuhan mikroorganisme. Bakteriosin yang dihasilkan oleh BAL ada yang mempunyai aktivitas penghambatan dengan spektrum luas dan juga ada yang berspektrum sempit. Efek bakterisidal terjadi pada bakteri positif Gram dan yang berkerabat dekat dengan bakteri penghasil. Menurut Kusumawati (2000), S. thermophilus menghasilkan bakteriosin thermophilin, sementara L. delbrueckii subsp. bulgaricus menghasilkan bulgarin. Mekanisme kerja bakteriosin diawali dengan absorbsi oleh reseptor spesifik yang terdapat pada permukaan sel bakteri dan masuk melalui dinding sel. Setelah molekul bakteriosin kontak dengan membran, menyebabkan membran sitoplasma menjadi tidak stabil. Akibatnya viabilitas sel menurun dan menyebabkan keluarnya material yang terdapat dalam inti sel sehingga sel menjadi mati (Holzapfel et al., 1995). Gambar 9.18 Bakteriosin dan Nisin Sebagai Pengawet Pada Produk Sosis (Anonim, 2005) Bioteknologi Industri Pangan 415 Pengembangan BAL sebagai Probiotik Kata probiotik berasal dari bahasa Yunani yang artinya untuk hidup. Pertama kali diperkenalkan oleh Lilley dan Stilwell pada tahun 1965 yang mendefinisikan probiotik sebagai mikroba yang dapat menstimulasi pertumbuhan mikroba lain, sebagai lawan kata dari antibiotic. Salminen dan Wright (1983) mendefinisikan probiotik sebagai sejumlah bakteri hidup atau produk susu yang difermentasi atau suplemen makanan yang mengandung bakteri asam laktat dalam kondisi hidup. Definisi ini selanjutnya berkembang menjadi sejumlah bakteri hidup atau sediaan sel mikroba yang menguntungkan kehidupan ianangnya (Salminen et al., 1999). Menurut Fuller (1992) probiotik merupakan bakteri hidup yang menguntungkan inangnya melalui perbaikan keseimbangan mikrobiota dalam saluran usus inang. Probiotik dengan kualitas tinggi dari galur bakteri asam laktat antara lain yaitu Lactobacillus, Streptococcus, dan Bifidobacterium. Probiotik dianngap memberikan dampak positif bagi keseimbangan flora bakteri usus, meningkatkan system imun, menurunkan kandungan kolesterol darah, serta dapat menghambat bakteri pathogen karena mampu bersaing hidup (tempat dan nutrisi) serta menghasilkan asam laktat dan antimikroba (bakteriosin). Dalam bahan pangan, kriteria suatu bakteri probiotik harus memenuhi syarat yaitu diisolasi dari manusia sebagai bakteri indigenus, aman bagi manusia, dapat menghambat bakteri patogen, memiliki ketahan terhadap asam lambung dan garam empedu serta mempunyai sifat mampu menempel pada usus manusia. Beberapa galur bakteri asam laktat yang sudah dikomersialkan antara lain seperti pada Tabel 9.9 Tabel 9.9 Strain Lactobacillus dan Distributornya (Bintang, 2000) Strain Distributor Lactobacillus rhamnosus GG L. acidophilus NCFM L. casei Shirota L. reuteri MM53 L. casei CRL431 L. rhamnosus GR-1 L. fermentum RC-14 Valio, Finlandia, Campina, Melkunie dan Belanda Rodia, WI, USA Yakult, Jepang BioGaia, Swedia Chr, Hansen, WI, USA Urex, London, Canada Urex, London, Canada Produk yang telah diklaim sebagai produk berprobiotik dan banyak dikenal masyarakat di antaranya yaitu yoghurt. Produk ini adalah susu yang difermentasi oleh L. bulgaricus dan streptococcus thermophilus dengan perbandingan satu banding satu. Yoghurt Bioteknologi Industri Pangan 416 mempunyai tekstur semi padat akibat terjadinya koagulasi kasein susu dengan pH asam sekitar 4,2 – 4,4. Beberapa manfaat dari yoghurt antara lain menurunkan kadar kolesterol darah, membantu penyerapan kalsium dan fosfor serta menghasilkan senyawa antibakteri (Bintang, 1994; Bintang dan Siburian, 1999; dalam Orasi Ilmiah Bintang, 2000). Gambar 9.19 Produksi Yoghurt Skala Industri (Anonim, 2005) Rangkuman Pertumbuhan adalah peningkatan jumlah sel organisme dan perbesaran ukuran sel. Pertumbuhan mikroba dalam bioreaktor terjadi secara pertumbuhan individu sel dan pertumbuhan populasi. Pertumbuhan mikroba dipengaruhi oleh berbagai faktor lingkungan, di antaranya yaitu suhu, pH, aktivitas air, adanya oksigen, dan tersedianya zat makanan. Mikroba menggunakan komponenkomponen kimia di dalam substrat sebagai sumber energi untuk berkembang biak dan membentuk sel-sel baru. Bakteri tumbuh dengan cara pembelahan biner, yang berarti dari satu sel membelah menjadi dua sel. Waktu yang dibutuhkan oleh sel untuk membelah disebut waktu generasi. Waktu ini bervariasi tergantung pada spesies dan kondisi pertumbuhan. Beberapa contoh mikroba yang sering dibahas atau terdapat dalam makanan antara lain seperti E. coli, Endomycopsis, Pseudomonas, Candida, Bacillus subtilis, Staphylococcus, Streptococcus faecalis, Saccharomyces ellipsoideus, Rhizopus dan Aspergillus niger . Beberapa di antaranya digunakan untuk proses fermentasi metabolit primer maupun fermentasi metabolit sekunder dengan jenis mikroba yang berbeda untuk tipe fermentasi yang berbeda. Tahapan fermentasi meliputi pemilihan mikroba, media fermentasi, preparasi inokulum, kontrol proses fermentasi dan pengunduhan produk. Rekayasa genetika merupakan suatu proses bioteknologi modern dimana sifat-sifat dari suatu mahluk hidup dirubah dengan cara memindahkan gen-gen dari satu spesies mahluk hidup ke spesies yang lain, ataupun memodifikasi gen-gen dalam satu spesies. GMO (Genetically Modified Organism) adalah organisme (dalam hal ini lebih ditekankan kepada tanaman dan hewan) yang telah mengalami modifikasi genome (rangkaian gen dalam kromosom) sebagai akibat ditransformasikannya satu atau lebih gen asing yang berasal dari organisme lain (dari species yang sama sampai divisio yang berbeda). Bioteknologi Industri Pangan 417 Rekayasa genetika pada tanaman akan memberikan banyak keuntungan, akan tetapi kemungkinan juga akan menimbulkan kerugian. Bioteknologi bakteri asam laktat adalah penggunaan/pemanfaatan bakteri asam laktat untuk membuat atau memodifikasi suatu produk (bahan pangan/pangan) menjadi suatu produk yang lebih berkualitas. Penggunaan bakteri asam laktat diantaranya dalam fermentasi susu, keju, sebagai pengawet maupun sebagai probiotik. Soall Latiihan 1. Mengapa pengetahuan mengenai kurva pertumbuhan mikroba sangat penting? 2. Apakah pengertian bakteri termofilik ? 3. Apakah definisi proses fermentasi? 4. Sebutkan beberapa contoh fermentasi metabolit primer? 5. Mengapa sari buah anggur merupakan medium fermentasi wine yang baik? 6. Sebutkan beberapa bahan yang dapat digunakan membuat cuka? 7. Apakah pengertian rekayasa genetika? 8. Apakah pengetian bioteknologi bakteri asam laktat? Analisis Kelayakan Usaha 418 X.. ANALIISIIS KELAYAKAN USAHA 10..1.. Pengantar Kebutuhan pangan semakin hari semakin banyak seiring dengan perkembangan penduduk, sementara itu ketersediaan lahan pertanian semakin menyempit dengan makin banyaknya jumlah penduduk. Untuk melakukan usaha agroindustri di bidang pangan, maka selain menguasai teknologi pengolahan maka juga diperlukan pengetahuan analisis kelayakan usahanya. Jenis-jenis usaha di bidang agroindustri pangan sangat banyak jenis atau ragamnya. Sehingga dalam kesempatan ini hanya dibahas salah satu jenis komoditas hasil pengolahan produk pangan, yaitu usaha agroindustri produksi tempe. 10..2.. Usaha Agroiindustrii Tempe Tempe merupakan salah satu produk olahan kedelai yang difermentasi menggunakan kapang. Produk ini banyak memiliki kelebihan kandungan nutrisi dibandingkan dengan kedelai. 10..3.. Piinjjaman Modall Pinjaman modal usaha untuk biaya tetap dan biaya variabel sebesar Rp 79,430,000 Besarnya suku bunga diasumsikankan 12%/tahun rata (flat). Jangka waktu pinjaman dan cicilan selama 5 tahun. Grace period 1 tahun, cicilan dan bunga dibayar mulai tahun kedua sampai tahun ke lima. Tabel 10.1 menunjukan perhitungan bunga dan cicilan. Bunga dihitung berdasarkan perkalian antara besarnya pinjaman dengan besarnya bunga 60%. Cicilan setiap bulan dihitung dengan membagi jumlah pinjaman dan bunga selama 60 bulan (5 tahun). 10..4.. Skalla Usaha Usaha agroindustri produk tempe dilakukan dengan skala usaha 100 kg/hari atau 2.500 kg atau 2.5 ton kedelai per bulan. Asumsi produksi per bulan rata-rata 25 hari kerja. Jumlah tenaga kerja yang terlibat diasumsikan 5 orang/bulan. Ratarata upah per orang diasumsikan Rp 700.000,- Analisis Kelayakan Usaha 419 10..5.. Biiaya Produksii Biaya produksi dikelompokkan menjadi biaya tetap (Fix Cost) dan biaya tidak tetap (Variable Cost). Biaya tetap merupakan biaya-biaya yang tidak terpengaruh dengan volume produksi. Biaya variable merupakan biaya yang berubahubah sesuai dengan volume produksi. 10.5.1. Biaya Tetap Yang termasuk biaya tetap pada usaha agroindustri produksi tempe adalah peralatan, bangunan, perijinan dan overhead cost (biaya dimuka untuk pengurusan administrasi) dll. Contoh tertera pada tabel 10.2 besarnya biaya tetap adalah Rp 72.500.000,- 10.5.2. Biaya Variabel Yang termasuk biaya variabel antara lain bahan baku (kedelai), ragi tempe, bahan kemasan, tenaga kerja, listrik, bahan bakar dll. Contoh perhitungan biaya variabel tertera pada Tabel 10.3 Besarnya biaya variabel adalah Rp 11.060.000,- 10.5.3 Total Biaya Total biaya merupakan penjumlahan dari biaya tetap dan biaya variable. Dari perhitungan usaha agroindustri produksi tempe, maka biaya yang diperlukan = Rp72.500.000 +Rp11.110.000 = Rp 83.610.000,- Tabel 10.1 Biaya Tetap (Fix Cost) No Deskripsi Unit Satuan Harga Jumlah 1 Dish Mill (penggiling dan pengupas kedelai) 1 unit 7.000.000 7.000.000 2 Tong kayu (untuk merendam kedelai), kapasitas 50 kg kedelai basah atau 25 kg kedelai kering 4 unit 500.000 2.000.000 3 Plastic sealer (alat penutup kantong plastic) 1 unit 500.000 500.000 4 Sepeda motor (alat transportasi) 1 unit 15.000.000 15.000.000 5 Pemanas/ kompor semawar 2 unit 750,000 1,500,000 6 Nyiru bambu, diameter 90 cm 6 buah 100,000 600,000 7 Nyiru bambu, diameter 60 cm 20 buah 50,000 1,000,000 Analisis Kelayakan Usaha 420 No Deskripsi Unit Satuan Harga Jumlah 8 Ember, diameter 40-50 cm 12 buah 75,000 900,000 Sub Total I 28,500,000 9 Bangunan produksi 50 m2 500,000 25.000,000 10 Bangunan gudang bahan 10 m2 300,000 3,000,000 11 Sumur bor 1 buah 2000,000 2,000,000 12 Instalasi Listrik 1 unit 5,000,000 5,000,000 13 Generator (2.000 watt) 1 unit 7.000.000 7.000.000 Total Bangunan (Sub Total II) 42,000,000 15 Ijin Tempat Usaha 1 ijin 500,000 500,000 16 Ijin Bangunan 1 buah 500,000 500,000 17 Proposal 1 dokum en 1,000,000 1,000,000 Total Overhead (Sub Total III) 2,000,000 Total 72,500,000 Table 10.2 Biaya Variabel (Variable Cost) Biaya Variabel (per Bulan) No Jenis Satuan Harga Jumlah 1 Tenaga Kerja 5 OB 700,000 3,500,000 2 Tenaga Admin 1 OB 700,000 700,000 3 Listrik 1 bulan 50,000 50,000 4 Kedelai 2500 kg 10,000 25,000,000 5 Ragi tempe 2.5 kg 20.000 50,000 6 Kemasan 25 kg 60,000 1.500,000 7 Gas elpiji 5 tabung 80,000 400,000 8 Operasional Kantor 1 bulan 300,000 300,000 9 Operasional Kendaraan 1 bulan 20,000 500,000 10 Sewa kendaraan 1 bulan 500,000 500,000 11 Sewa bangunan 1 bulan 300,000 300,000 12 Sewa alat 1 bulan 200,000 200,000 33,000,000 10..6.. Perhiitungan Pendapatan 10.6.1. Pendapatan (sewa alat dan bangunan) Pengertian sewa alat dan bangunan yang dimaksud merupakan biaya penyusutan peralatan, bangunan dan kendaraan. Biaya-biaya tersebut akan digunakan untuk membayar cicilan pinjaman, pemeliharaan peralatan, kendaraan dan gedung. Sehingga pendapatan tersebut Analisis Kelayakan Usaha 421 tidak diperhitungkan dalam perhitungan pendapatan dari hasil penjualan. Jumlah pendapatan dari penyusutan alat, kendaraan dan bangunan per bulan = Rp 500.000,- + Rp 300.000,- + Rp 200.000,- = Rp 1.000.000,-. Dengan jumlah pemasukan dari uang penyusutan alat, bahan dan kendaraan diasumsikan per bulan tetap (Rp 1.000.000,-), maka dalam kurun waktu 73 bulan atau 6 tahun 1 bulan akan terkumpul Rp 73.000.000,- (lebih besar dari biaya fixed cost). 10..7.. Hasiill Penjjuallan Hasil produksi per bulan diperkirakan dari 2.500 kg kedelai maka akan diperoleh tempe 4.000 kg atau setara dengan 80.000 kemasan tempe @ 50 g. Apabila harga jual Rp 450 per kemasan, maka hasil penjualan = 80.000 x Rp 500,- =Rp 40.000.000,- Perkiraan keuntungan/bulan = Rp 40.000.000 – Rp 33.000.000 = Rp 6.000.000,- 10..8.. BEP (Break Even Poiint) BEP merupakan suatu kondisi dimana diperoleh kalkulasi yang impas usaha agroindustri tempe pada posisi tidak rugi dan tidak untung. Perhitungan BEP dapat dilakukan dengan satuan harga dan satuan jumlah produk. Masingmasing dijelaskan sbb: 10.8.1. BEP Unit (berdasarkan satuan jumlah produk) Total biaya tetap BEP = Harga jual per satuan – biaya variabel per satuan Biaya tetap = Rp 72.500.000,- Biaya variabel per kemasan tempe = Rp 33.000.000,- : 80.000 = Rp 412,5 Rp 72.500.000,- 72.500.000 BEP = = = 828.572 Rp 500,- – Rp 412,5 87,5 Dengan produksi tempe 80.000 kemasan tempe (2.500 kg kedelai) per bulan maka maka BEP akan dicapai pada awal bulan ke 11. Analisis Kelayakan Usaha 422 10.8.2. BEP berdasarkan harga Total biaya tetap BEP = Total biaya variabel 1 - Total hasil penjualan dalam rupiah Rp 72.500.000 Rp 72.500.000 Rp 72.500.000 BEP = = = Rp 33.000.000 1- 0,917 0,083 1 - Rp 36.000.000 BEP = Rp 873.493.976,- Jadi BEP dicapai pada awal tahun ke 3, pada saat pendapatan sebesar Rp 163.104.612,- Kunci Jawaban 429 KUNCII JAWABAN BAB III 1. Manfaat pengecilan ukuran dalam pengolahan pangan adalah: a. Meningkatkan rasio luas permukaan terhadap volume dari bahan pangan sehingga dapat meningkatkan kecepatan pengeringan, pemanasan, atau pendinginan. b. Memperbaiki efisiensi dan kecepatan ekstraksi dari komponen terlarut (sebagai contoh estraksi jus dari potongan-potongan buah). c. Menyebabkan pencampuran bahan-bahan lebih sempurna, contohnya dalam sup kering dan campuran kue. 2. Pencampuran adalah suatu satuan operasi yang ditujukan untuk memperoleh campuran yang homogen dari dua atau lebih komponen, baik bahan yang berbentuk kering maupun cair. 3. Ekstraksi adalah proses pemisahan komponenkomponen terlarut dari suatu campuran komponen tidak terlarut dengan menggunakan pelarut yang sesuai. 4. Empat contoh ekstraksi dalam pengolahan pangan yakni: a. ekstraksi komponen flavor vanili dari vanili yang telah dikuring b. ekstraksi minyak dari kelapa c. ekstraksi kafein dari biji kopi d. ekstraksi sari buah jeruk 5. Berdasarkan bentuk panas yang digunakan, proses termal ini secara garis besar dibedakan atas empat, yakni: a. proses termal dengan menggunakan uap (steam) atau air sebagai media pembawa panas yang dibutuhkan, meliputi: blansir (blanching), pasteurisasi, sterilisasi, evaporasi, dan ekstrusi; b. proses termal dengan menggunakan udara panas, yakni: dehidrasi (pengeringan) dan pemanggangan; c. proses termal dengan menggunakan minyak panas, yaitu penggorengan (frying); d. proses termal dengan menggunakan energi iradiasi, yaitu pemanasan dengan gelombang mikro (microwave) dan radiasi inframerah. 6. Perbedaan antara pendinginan dan pembekuan dalam hal suhu yang digunakan dan daya awetnya adalah: Kunci Jawaban 430 PENDINGINAN PEMBEKUAN Suhu penyimpanan -2 – 10 oC -12 sd -24 oC Daya awet Beberapa hari –sd minggu Beberapa bulan – sd tahun 7. Metode pengeringan yang dimaksud adalah: a. Pengeringan dengan sinar matahari b. Pengeringan dengan oven c. Pengeringan dengan pengering makanan d. Pengeringan dengan pengering beku e. Pengeringan dengan pengering semprot f. Pengeringan dengan pengering drum yang berputar 8. Produk-produk tersebut adalah selai, jeli, marmalade, manisan buah, buah dalam sirup, sirup, conserves, preserves, mentega buah, dan madu buah. 9. Tiga zat yang berperan dalam pembentukan struktur jeli adalah gula, asam, dan pektin. 10. Penggaraman termasuk pengawetan karena garam akan menarik air dari bahan sehingga mikroorganisme pembusuk tidak dapat berkembang biak karena menurunnya aktivitas air (aw). 11. Fermentasi spontan adalah fermentasi yang berjalan alami, tanpa penambahan starter, misalnya fermentasi sayuran (acar/pikel, sauerkraut dari irisan kubis), terasi, dan lainlain. Fermentasi tidak spontan adalah fermentasi yang berlangsung dengan penambahan starter/ragi, misalnya tempe, yoghurt, roti, dan lain-lain. 12. Bahan tambahan pangan yang dimaksud adalah: pemanis buatan; pengatur keasaman; pewarna; penyedap rasa dan aroma serta penguat rasa; pengawet; antioksidan dan antioksidan sinergis, antikempal; pemutih dan pematang tepung; pengemulsi, pemantap dan pengental; pengeras; sekuestran; enzim; penambah gizi; dan bahan tambahan lain (antibusa, humektan, dan lain-lain) 13. Manfaat pengecilan ukuran dalam pengolahan pangan adalah: a. Meningkatkan rasio luas permukaan terhadap volume dari bahan pangan sehingga dapat meningkatkan kecepatan pengeringan, pemanasan, atau pendinginan. b. Memperbaiki efisiensi dan kecepatan ekstraksi dari komponen terlarut (sebagai contoh estraksi jus dari potongan-potongan buah). c. Menyebabkan pencampuran bahan-bahan lebih sempurna, contohnya dalam sup kering dan campuran kue. 14. Pencampuran adalah suatu satuan operasi yang ditujukan untuk memperoleh campuran yang homogen dari dua atau lebih komponen, baik bahan yang berbentuk kering maupun cair (liquid). 15. Ekstraksi adalah proses pemisahan komponenkomponen terlarut dari suatu campuran komponen tidak terlarut dengan menggunakan pelarut yang sesuai. Kunci Jawaban 431 16. Tiga contoh ekstraksi dalam pengolahan pangan yakni: a. ekstraksi komponen flavor vanili dari vanili yang telah dikuring b. ekstraksi minyak dari kelapa c. ekstraksi kafein dari biji kopi d. ekstraksi sari buah jeruk 17. Berdasarkan bentuk panas yang digunakan, proses termal ini secara garis besar dibedakan atas empat, yakni: a. proses termal dengan menggunakan uap (steam) atau air sebagai media pembawa panas yang dibutuhkan, meliputi: blansir (blanching), pasteurisasi, sterilisasi, evaporasi, dan ekstrusi; b. proses termal dengan menggunakan udara panas, yakni: dehidrasi (pengeringan) dan pemanggangan; c. proses termal dengan menggunakan minyak panas, yaitu penggorengan (frying); d. proses termal dengan menggunakan energi iradiasi, yaitu pemanasan dengan gelombang mikro (microwave) dan radiasi inframerah. 18. Perbedaan antara pendinginan dan pembekuan dalam hal suhu yang digunakan dan daya awetnya adalah: PENDINGINAN PEMBEKUAN Suhu penyimpanan -2 – 10 oC -12 – (-24) oC Daya awet Beberapa hari - minggu Beberapa bulan - tahun 19. Metode pengeringan yang dimaksud adalah: a. Pengeringan dengan sinar matahari b. Pengeringan dengan oven c. Pengeringan dengan pengering makanan d. Pengeringan dengan pengering beku e. Pengeringan dengan pengering semprot f. Pengeringan dengan pengering drum yang berputar 20. Produk-produk tersebut adalah selai, jeli, marmalade, manisan buah, buah dalam sirup, sirup, conserves, preserves, mentega buah, dan madu buah. 21. Tiga zat yang berperan dalam pembentukan struktur jeli adalah gula, asam, dan pektin. 22. Penggaraman termasuk pengawetan karena garam akan menarik air dari bahan sehingga mikroorganisme pembusuk tidak dapat berkembang biak karena menurunnya aktivitas air (aw). 23. Fermentasi spontan adalah fermentasi yang berjalan alami, tanpa penambahan starter, misalnya fermentasi sayuran (acar/pikel, sauerkraut dari irisan kubis), terasi, dan lain-lain. Fermentasi tidak spontan adalah fermentasi yang berlangsung dengan penambahan starter/ragi, misalnya tempe, yoghurt, roti, dan lain-lain. 24. Bahan tambahan pangan yang dimaksud adalah: pemanis buatan; pengatur keasaman; pewarna; penyedap rasa dan aroma serta penguat rasa; Kunci Jawaban 432 pengawet; antioksidan dan antioksidan sinergis, antikempal; pemutih dan pematang tepung; pengemulsi, pemantap dan pengental; pengeras; sekuestran; enzim; penambah gizi; dan bahan tambahan lain (antibusa, humektan, dan lain-lain). 25. Fungsi dari komponenkomponen asap adalah: a. Fenol berfungsi sebagai antioksidan, anti-mikroba, dan mem-bentuk cita rasa. b. Alkohol memiliki fungsi utama membentuk cita rasa, selain itu sebagai antimikroba. c. Asam-asam organik fungsi utamanya untuk mempermudah pengupasan selongsong, di samping itu sebagai antimikroba. d. Karbonil memiliki fungsi untuk membentuk warna dan citarasa spesifik e. Senyawa hidrokarbon memiliki fungsi neg:atif karena bersifat karsinogenik. 26. Faktor-faktor yang mempengaruhi pengasapan a. Suhu pengasapan, b. Kelembaban udara, c. Jenis kayu, d. Jumlah asap, ketebalan asap, dan kecepat-an aliran asap dalam alat pengasap, e. Mutu bahan yang di-asap, f. Perlakuan sebelum pengasapan. 27. Fungsi dari komponenkomponen asap adalah: a. Fenol berfungsi sebagai antioksidan, anti-mikroba, dan mem-bentuk cita rasa. b. Alkohol memiliki fungsi utama membentuk cita rasa, selain itu sebagai antimikroba. c. Asam-asam organik fungsi utamanya untuk mempermudah pengupasan selongsong, di samping itu sebagai antimikroba. d. Karbonil memiliki fungsi untuk membentuk warna dan citarasa spesifik e. Senyawa hidrokarbon memiliki fungsi negatif karena bersifat karsinogenik. 28. Faktor-faktor apakah yang mempengaruhi pengasapan, yaitu: a. Suhu pengasapan, b. Kelembaban udara, c. Jenis kayu, d. Jumlah asap, ketebalan asap, dan kecepat-an aliran asap dalam alat pengasap, e. Mutu bahan yang diasap, f. Perlakuan sebelum pengasapan. 29. Karena asam memiliki sifat antimikroorganisme sebagai berikut: a. asam memiliki pH rendah yang tidak disukai oleh mikroor-ganisme; b. asam-asam yang tidak terurai bersifat racun bagi mikroorganisme. 30. Ya, fermentasi dapat dikatakan sebagai salah satu bentuk pengasaman kare-na selama fermentasi terja-di perubahan-perubahan, di Kunci Jawaban 433 antaranya terbentuk asam laktat atau asam asetat hasil pemecahan senyawa kompleks karbohidrat. BAB IIV 1. Buah klimaterik merupakan jenis buah-buahan yang terus mengalami perubahan fisiologi, terutama proses pemasakan (pematangan), meskipun buah telah dipetik. Proses perubahan fisiologi ditandai dengan perubahan struktur daging buah, warna kulit buah, aroma dan cita rasa, meningkatnya kandungan gula, serta menurunnya kandungan pati. Contoh buah klimaterik yaitu mangga, pepaya, pisang cempedak, kesemek. Sedangkan Buah non klimaterik adalah jenis buah yang tidak mengalami proses fisiologis meski telah dipetik dari pohon. Contoh sayuran buah (mentimun, terung dan gambas). 2. Klimaterik terjadi apabila buah matang dan apabila buah tersebut telah kelewat matang maka klimaterik tidak akan terjadi. Buah diperkirakan hanya mengalami satu kali klimaterik selama prose pematangan. Ada dua teori yang dapat digunakan untuk menerangkan terjadinya klimaterik yaitu, teori perubahan fisik dan teori perubahan kimia. Teori perubahan Fisik Karena banyak sekali buah yang melakukan proses klimaterik, khususnya untuk menerangkan sebab terjadinya klimaterik karena perubahan fisik, seperti apel, pisang dan advokad. Dalam proses klimaterik yang terjadi pada buah diperkirakan karena adanya perubahan permeabilitas dari sel. Perubahan tersebut akan menyebabkan enzim-enzim dan substrat yang semula dalam keadan normal akan bergabung dan bereaksi satu dengan lainya sehingga klimetrik terjadi. Perubahan Kimia Perubahan kimia diperkirakan dapat menyebabkan terjadinya klimaterik, karena selama proses pematangan kegiatan yang berlangsung di dalam sel buah meningkat sehingga memerlukan energi yang diperoleh dari ATP Karena kebutuhan ATP meningkat maka mitokondria sebagai penghasil ATP juga terus mengalami peningkatan aktivitas produksi dan proses respirasi akan meningkat yang akhirnya menyebabkan peristiwa klimaterik. Oleh karena itu pernafasan dapat digunakan sebagai cara untuk mengontrol klimaterik. 3. Upaya yang dapat ditempuh untuk menyimpan buah-buahan secara umum yaitu dengan cara mengatur tingkat kemasakan buah, mengeringkan Kunci Jawaban 434 permukaan kulit buah dan menyusun buah dalam tumpukan yang aman. Contohnya buah pisang disimpan masih dalam bentuk tandannya. Dan disusun agar udara segar dapat mengenai semua bagian permukaan buah. Syarat utama dalam penyimpanan buah adalah tempat/ ruang harus bersih, sejuk, vetilasi dan sirkulasi udara lancar dan terhindar dari panas matahari secara langsung. 4. Pada umumya tahap-tahap proses pertumbuhan atau kehidupan buah dan sayuran meliputi pembelahan sel, pembesaran sel, pendewasaan sel (maturasi), pematangan (ripening), kelayuan (sinescence) dan pembusukan (deterioration). Khususnya pada buah, pembelahan sel segera berlangsung setelah terjadinya pembuahan yang kemudian diikuti dengan pembesaran atau pegembangan sel sampai mencapai volume maksimum. Setelah itu sel-sel dalam buah berturut-turut mengikuti proses pendewasan, pematangan, kelayuan dan pembusukan. 5. Tujuan utama menyimpan bijibijian untuk keperluan konsumsi manusia atau hewan ternak adalah mendapatkan mutu bahan yang keadaannya tetap prima dan terhindar dari berbagai kerusakan meskipun telah melampaui waktu simpan cukup lama. Agar tujuan yang dimaksud dapat terlaksana maka diperlukan persiapan dan penanganan bahan secara lebih baik dan benar.Untuk mengatasi masalah tersebut sebaiknya bahan dikeringkan dan diupayakan agar kadar air bahan rendah. Untuk melakukan uji secara sederhana cukup menggigit biji kering dan jika mudah retak atau pecah berarti tingkat kekeringan bahan tercukupi 6. Faktor-faktor yang mempengauhi mutu ikan sebagai ikan basah yang baru ditangkap adalah : a. Jenis ikan, ada jenis ikan yang mudah sekali busuk seperti lemuru, kerangkerangan, molusca dan crustacea dan adapula yang tahan seperti ikan bandeng, tuna, dan cakalang b. Ukuran ikan, umumnya ikan yang ukurannya kecil lebih cepat rusak daripada ikanikan yang berukuran besar. Hal ini disebabkan karena ikan-ikan yang berukuran kecil disamping luas arealnya atau tubuhnya sempit juga disebabkan dagingnya masih belum kompak terutama pada ikan muda sehingga penguraian daging oleh kegiatan mikroba akan berlangsung cepat. c. Kondisi biologis, ikan-ikan yang saat ditangkap dalam keadaan kenyang akan lebih cepat menjadi busuk daripada ikan yang dalam Kunci Jawaban 435 keadaan lapar. Pembusukan ini terutama menjolok dari cepatnya isi perut dan dinding perut mengalami penguraian dan pembusukan, mengingat isi perut merupakan salah satu sumber mikroba. d. Suhu air saat ikan ditangkap, suhu air akan berpengaruh pada kecepatan pembusukan. Kalau ikan ditangkap pada suhu air yang tinggi akan mempercepat proses pembusukan dibandingkan dengan ikan yang ditangkap pada suhu rendah, suhu yang tinggi akan mempengaruhi kecepatan perubahan komposisi daging ikan. e. Cara penangkapan dan kematian, ikan yang ditangkap dengan suatu jenis alat tangkap tertentu (jala atau pancing) yang dalam proses kematiannya banyak mengeluarkan tenaga untuk melepaskan diri dari jeratan alat tangkap dapat mempercepat proses rigor mortis dan pembusukan dibandingkan dengan ikan yang diproses kematiannya dalam keaadaan tenang. f. Cara penanganan, pengangkutan dan pendistribusian ikan pasca penangkapan ikan sangat mempengauhi mutu ikan. Ikan-ikan yang diperlakukan secara kasar dan kurang hati-hati sehingga terjadi pelukaan dan lecet-lecet pada tubuhnya akan lebih cepat mengalami pembusukan dibandingkan dengan ikan yang diperlakukan secara baik. Luka pada tubuh ikan akan menjadi pintu masuknya mikroba dan mempercepat perombakan pada daging ikan. 7. Telur mentah yang dibiarkan di udara terbuka (disimpan dalam suhu kamar) dalam waktu yang lama akan mengalami beberapa perubahan seperti : a. Perubahan bau dan cita rasa b. Perubahan pH c. Penurunan berat telur d. Pembesaran rongga udara e. Penurunan berat jenis f. Perubahan indeks putih telur g. Perubahan indeks kuning telur h. Perubahan nilai haugh unit (HU) i. Pengenceran isi telur 8. Cara-cara yang dapat dilakukan untuk mengawetkan telur adalah: menggunakan kulit akasia, minyak kelapa, parafin dan kantong plastik. a. Menggunakan kulit akasia b. Pengawetan dengan kulit akasia dapat mempertahankan kesegaran telur sampai sekitar 2 bulan. Caranya dengan menumbuk kulit akasia dan merebusnya. Air rebusan ini digunakan untuk merendam telur segar sebelum disimpan. Kunci Jawaban 436 Untuk setiap 10 liter air diperlukan 80 gram serbuk kulit akasia. c. Menggunakan minyak kelapa d. Pengawetan telur dengan metode ini dapat memperpanjang umur simpan telur sampai 3 minggu. Cara pengawetannya dengan memanaskan minyak kelapa sampai mendidih dan didiamkan sampai dingin. Telur yang akan diawetkan dibersihkan dahulu, kemudian dicelupkan satu per satu dalam minyak tersebut. Telur selanjutnya diangkat dan ditiriskan, lalu disimpan dalam rak-rak. Untuk setiap 1 liter minyak kelapa dapat untuk mengawetkan telur sekitar 70 kg. e. Menggunakan parafin f. Dengan menggunakan parafin, telur akan bisa diawetkan hingga 6 bulan. Caranya dengan membersihkan telur dengan alkohol 96%. Sementara parafin dipersiapkan dengan memanasakan parafin hingga suhu 50- 60oC. Telur dicelupkan selama 10 menit, telur selanjutnya diangkat, ditiriskan dan disimpan dalam rak telur. Untuk 1 liter parafin dapat mengawetkan sekitar 100 kg. g. Menggunakan kantong plastik h. Pengawetan dengan kantong plastik hanya dapat memperpanjang umur simpan sampai 3 minggu, caranya adalah dengan membersihkan telur terlebih dahulu, kemudian masukkan dalam kantong plastik yang cukup tebal. Selama penyimpanan tidak boleh ada keluar masuk kantong. Oleh karena itu, kantong harus ditutup rapat-rapat, misalnya menggunkan patri kantong plastik elektrionik (sealer). 9. Jenis daging berdasarkan bentuk fisiknya yaitu : a. daging segar yang dilayukan tanpa pelayuan b. daging segar yang dilayukan kemudian didinginkan (daging beku) c. daging segar yang dilayukan, didinginkan, kemudian dibekukan (daging beku) d. daging masak e. daging asap, dan f. daging olahan 10. Pemanenan buah nenas dalam suatu kebun hendaknya dilakukan apabila rata-rata buah nenas telah menunjukkan tanda tanda sebagai berikut : mata demi matanya berjarak agak lebar, berbentuk datar sedang tepinya bundar. warna menjadi kuning (jenis nenas dengan kulit kuning) sedang jenis lainnya (berwarna hijau) maka kulit berwarna hijau agak gelap atau warna hijau tua dengan warna agak kuning Kunci Jawaban 437 kemerah-merahan. Mengeluarkan aroma yang khas. Indeks panen yang digunakan buah pisang menggunakan kriteria seperti hilangnya penampakan sudut-sudut buah (fullnees of finger), ukuran buah dan jumlah hari setelah keluarnya bunga sampai buah menjadi tua. Panen buah mangga sebaiknya dilakukan pada saat sebagian buahnya yang telah dewasa berada pada tingkat masak optimal, yang dapat diketahui karena buah menunjukkan tanda-tanda sebagai berikut : • kulit dan buah yang berbentuk wajar, tidak terserang penyakit, telah berwarna hijau pekat, atau kekuning-kuningan atau agak jingga • pada beberapa buah, kulit tampak mengkilat, berlapis lilin • bagian buah yang terbawah benar-benar telah memadat, sedang bagian tengahnya bila diketutketuk dengan jari agak nyaring • pada beberapa buah hampir penuh dengan bintik-bintik coklat, bukan terserang gigitan larva, hama/kutu. • umur masak buah seperti mangga arum manis dinyatakan masak optimal setelah berumur antara 93- 107 hari, mangga golek 75 hari-85 hari. BAB V 1. Sanitasi adalah upaya penghilangan semua faktor luar makanan yang menyebabkan kontaminasi dari bahan makanan sampai dengan makanan siap saji. 2. bakteri indikator sanitasi antara lain yaitu Escherichia coli, kelompok Streptococcus (Enterococcus) fekal dan Clostridium perfringens. 3. Pekerja atau manusia, hewan, debu dan kotoran, udara dan air, makanan mentah, buangan (sampah). 4. (1) senyawa-senyawa pelepas khlorin, (2) quaternary ammonium compounds, (3) iodophor, (4) senyawa amfoterik, dan (5) senyawa fenolik. 5. persyaratan higiene pada pekerja yang menangani bahan makanan adalah: a. Kesehatan yang baik; untuk mengurangi kemungkinan pekerja menjadi tempat penyimpanan bakteri patogen, b. Kebersihan; untuk mengurangi kemungkinan penyebaran bakteri oleh pekerj, c. Kemauan untuk mengerti tentang sanitasi; merupakan prasyarat agar program sanitasi berjalan dengan efektif. 6. Sanitasi lingkungan meliputi sanitasi di dalam dan di luar area Kunci Jawaban 438 7. Untuk mencegah kontaminasi pangan dilakukan dengan cara: a. menyentuh makanan sesedikit mungkin b. menghindarkan makanan dari semua sumber bakteri c. menutup makanan d. memisahkan makanan mentah dari makanan yang sudah dimasak e. menghindarkan hewan dan serangga dari tempat makanan f. membuang sisa makanan dan sampah lain dengan hati-hati g. menjaga tempat sampah tetap tertutup h. menjaga segalanya sebersih mungkin 8. Keamanan pangan adalah kondisi dan upaya yang diperlukan untuk mencegah pangan dari kemungkinan cemaran biologis, kimia, dan benda lain yang dapat mengganggu, merugikan, dan membahayakan kesehatan manusia. BAB VII Jawab: 1. Fungsi pengemasan pada bahan pangan yaitu (Pilih 5 dari jawaban berikut): • Mewadahi produk selama distribusi dari produsen hingga ke konsumen (produk tidak tercecer/tumpah, terutama untuk cairan, pasta atau butiran) • Melindungi dan mengawetkan produk (melindungi dari sinar ultraviolet, panas, kelembaban udara, oksigen, benturan, kontaminasi dari kotoran dan mikroba yang dapat merusak dan menurunkan mutu produk) • Sebagai identitas produk • Meningkatkan efisiensi • Melindungi pengaruh buruk dari produk di dalamnya, misalnya jika produk yang dikemas berupa produk yang berbau tajam, atau produk berbahaya seperti air keras, gas beracun dan produk yang dapat menularkan warna, maka dengan mengemas produk dapat melindungi produkproduk lain di sekitarnya. • Memperluas pemakaian dan pemasaran produk • Menambah daya tarik calon pembeli/konsumen • Sebagai sarana informasi dan iklan • Memberi kenyamanan bagi konsumen. 2. Jenis-jenis bahan pengemas, yaitu: • Logam • Gelas • Plastik • Kertas/karton • Kayu • Keramik 3. Persyaratan umum tentang pernyataan (klaim) yang dicantumkan pada label kemasan adalah : Kunci Jawaban 439 • Informasi gizi • Tidak menyatakan seolaholah makanan yang berlabel gizi mempunyai kelebihan daripada makanan yang tidak berlabel. • Tidak memuat pernyataan adanya nilai khusus (nilai khusus tersebut tidak sepenuhnya berasal dari bahan makanan tersebut) • Pernyataan yang berhbungan dengan kesehatan didasarkan pada komposisi dan jumlahnya yang dikonsumsi per hari. • Gambar atau logo pada label tidak boleh menyesatkan (dalam hal: asal/bahan baku, isi, bentuk, komposisi, ukuran atau warna). • Saran penyajian suatu produk dengan bahan lain harus diberi keterangan dengan jelas bila bahan lain tersebut tidak terdapat dalam wadah (bila diperlukan). 4. Teknik-teknik pengisian produk cair: • Vacuum filling (Pengisian produk hampa udara). • Measured dosing (Pengisian produk terukur). • Gravity-filling (Pengisian berdasarkan gravitasi). • Pressure filling (Pengisian berdasarkan tekanan). 5. Berdasarkan fungsinya, penutup wadah gelas ada 3 golongan, yaitu : Penutup yang dirancang untuk menahan tekanan dari dalam wadah gelas (Pressure Seal). Jenis penutup ini digunakan untuk minuman-minuman berkarbonasi. Penutup yang dapat menjaga keadaan hampa udara di dalam wadah gelas (Vacuum Seals). Jenis penutup ini digunakan untuk menutup kemasan hermetis atau bahanbahan pangan yang diawetkan dan untuk mengemas bahan berbentuk pasta. Penutup yang dirancang untuk mengamankan produk pangan yang ada di dalam wadah (Normal Seals). BAB VIIII 1. Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri maupun domestik (rumah tangga), yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai ekonomis. 2. Pencemaran air adalah suatu perubahan keadaan di suatu tempat penampungan air seperti danau, sungai, lautan dan air tanah akibat aktivitas manusia yang mengganggu kebersihan dan atau keamanan lingkungan. 3. Pada dasarnya pengolahan limbah dapat dibedakan menjadi: a. Pengolahan menurut tingkatan perlakuan. b. Pengolahan menurut karakteristik limbah. Kunci Jawaban 440 4. Indikasi terjadinya pencemaran air adalah: a. Perubahan pH (tingkat keasaman / konsentrasi ion hidrogen) b. Perubahan warna, bau dan rasa c. Timbulnya endapan, koloid dan bahan terlarut. 5. Aspek ekonomi dari pembuatan kompos adalah: a. Menghemat biaya untuk transportasi dan penimbunan limbah. b. Mengurangi volume/ukuran limbah. c. Memiliki nilai jual yang lebih tinggi dari pada bahan asalnya. 6. Strategi untuk mempercepat pengomposan adalah: a. Menanipulasi kondisi/faktorfaktor yang berpengaruh pada proses pengomposan. b. Menambahkan organisme yang dapat mempercepat proses pengomposan: mikroba pende-gradasi bahan organik dan vermikompos (cacing). 7. Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun (B3) adalah sisa suatu usaha dan/atau kegiatan yang mengandung bahan berbahaya dan/atau beracun yang karena sifat dan/atau konsentrasinya dan/atau jumlahnya, baik secara langsung maupun tidak langsung dapat mencemarkan dan/atau merusak lingkungan hidup, dan/atau dapat membahayakan lingkungan hidup, kesehatan, kelangsungan hidup manusia serta makhluk hidup lain. 8. Mikroba yang sering dimanfaatkan untuk meningkatkan kualitas kompos adalah: a. mikroba penambat nitrogen: Azotobacter sp, Azosprilium sp, Rhizobium sp, dll b. mikroba pelarut P dan K : Aspergillus sp, Aeromonas sp. c. mikroba agensia hayati : Metharhizium sp, Trichoderma sp, d. mikroba perangsang pertumbuhan tanaman: Trichoderma sp, Pseudomonas sp, Azosprilium sp. BAB VIIIIII BAB IIX 1. Pengetahuan akan kurva pertumbuhan mikroba (seperti bakteri) sangat penting untuk menggambarkan karakteristik pertumbuhannya, sehingga akan mempermudah dalam kultivasi (menumbuhkan) mikroba pada suatu media, atau penyimpanan kulur dan penggantian media. 2. Bakteri termofilik adalah mikroba yang dapat tumbuh pada suhu yang relatif tinggi dengan suhu minimum 25oC, suhu optimum 45-55oC, dan suhu maksimum 55-65oC. 3. Proses fermentasi sering didefinisikan sebagai proses pemecahan karbohidrat dan asam amino secara anaerobik, yaitu tanpa memerlukan oksigen. Kunci Jawaban 441 4. Beberapa contoh fermentasi metabolit primer antara lain aseton butanol, alkohol/etanol, asam cuka, asam sitrat, enzim dan vitamin. 5. Sari buah anggur merupakan medium fermentasi wine yang baik karena: a. Kandungan nutrisi cukup tinggi. b. Mempunyai keasaman yang tinggi sehingga dapat meng-hambat pertumbuhan mikrobia yang tidak diinginkan. c. Kandungan gula cukup tinggi d. Mempunyai aroma yang sedap. 6. Bahan yang dapat digunakan untuk membuat cuka diantaranya: a. Sari buah-buahan, misalnya apel, anggur, jeruk, dan sebagainya. b. Sayur-sayuran yang mengandung pati, misalnya kentang yang mengandung pati dan harus dihidrolisis menjadi gula terlebih dahulu. c. Biji-bijian gandum, seperti barley, gandum hitam, jagung, dan gandum. d. Minuman keras atau alkohol, misalnya dari bir, atau dari etil alkohol yang berubah sifat. 7. Rekayasa genetika merupakan suatu proses bioteknologi modern dimana sifat-sifat dari suatu mahluk hidup dirubah dengan cara memindahkan gen-gen dari satu spesies mahluk hidup ke spesies yang lain, ataupun memodifikasi gen-gen dalam satu spesies. 8. Bioteknologi bakteri asam laktat adalah penggunaan/ pemanfaatan bakteri asam laktat untuk membuat atau memodifikasi suatu produk (bahan pangan/pangan) menjadi suatu produk yang lebih berkualitas Daftar Pustaka 423 DAFTAR PUSTAKA Anonim. 1980b. PNKP Padalarang. Laporan Biro Engineering. Padalarang. Anonim. 1992. USDA/FDA Consumer Bulletin: January 1992, vm.cfsan. fda.gov/~dms/eggs.html Anonim… Daily Fress Eggs. www.dailyfresheggs.com.au. Anonim… Egg Shopping Guide. www.hormel.com/templates/ knowledge/knowledge.asp? catitemid=2&id=181 Anonim… Foodservice Professionals. www.aeb.org/professional/egg safety.htm Anonim. (tanpa tahun). Pengantar Mikrobiologi Industri. Diakses 20 Desember 2005 dari http://www.google.co.id Anonim, (tanpa tahun). Pencemaran. Diakses 20 Desember 2005 dari http://id.wikipedia.org/wiki/ Pencemaran Anonim, 2005. Food Safety (Guideline Distance Education). Seafast Center IPB. Bogor Anonim. 2005. Industrial Fermentation. Diakses 14 Desember 2005 dari www.google.com/ Anonima. (tanpa tahun). Probiotik. Diakses 20 Oktober 2007 dari www.google.com/growth microorganism. Anonim.b (tanpa tahun). Probiotik. Diakses 20 Oktober 2007 dari www.id.wikipedia.org/probiotikyoghurt. Anonim. 2006. Mikrobiologi Industri. Diakses 08 Januari 2006 dari www.google.com/ Anonim, 2007. Keamanan Pangan "Food Safety" Industri. Diakses 30 Oktober 2007 dari http://teknofood blogspot.com/ 2007/04/ keamanan-panganfood- safety-industri.html Anonim. (tanpa tahun). Industril Fermentation. Diakses 04 September 2007 dari www.google.com/fermentation Anonim, 2000. Cari Tahu Tentang Telur Dari Pemilihan, Penyimpanan, sampai Teknik Merebus yang Rumit. Sedap Sekejap Edisi 6/1 Mei 2000. Anonim. 2001. Daftar Komposisi Zat Gizi Makanan Indonesia. Departemen Kesehatan RI. Badan Penelitian dan Pengembangan Kesehatan. Pusat Penelitian dan Pengembangan Gizi. Bogor. Anonim, 2002. Food Safety Facts For Consumers. Center for Food Safety and Applied Nutrition, U.S. Food and Drug Administration. www.FoodSafety.gov, Hypertext updated by kwg/ear/dms2002- MAY-17 Adiwilaga C.S dan SDI. Insyaf. 2005. Teh Sebagai Sumber Kesehatan dan Kebugaran. Makalah pada pertemuan Daftar Pustaka 424 Ilmiah Festival Teh. Desember. Bandung. Bachriansyah, S. 1997. Identifikasi Plastik. Makalah Pelatihan Teknologi Bambang BS. dan Purwako SB. Fisiologi dan Tekologi Pasca Panen Tanaman Holtikultura. Indonesia Austraila, Estern University Project, Ausaid. Kerjasama Universitas Mataram dan Institut Pertanian Bogor. Bierley, A.W., R.J. Heat and M.J. Scott, 1988, Plastic Materials Properties and Bintang, M. 2000. Orasi Ilmiah ”Aspek Biokimiawi Bakteri Asam Laktat Selain Sebagai Bibit Keju dan ypghurt”. F-MIPA IPB. Bogor Bishcof, W. 1993. Abwasser Technik. B.G. Teuber, Stuttgart. Brody. A.L. 1972. Aseptic Packaging of Foods. Food Technology. Aug. 70-74. Brydson J.A. 1975. Platic Materials. 3th. Newnes- Butterworths. London Buckle KA et al. 1987. Ilmu Pangan. Penerjemah Purnomo H dan Adiono. UI Press. Buckle. K.A., R.A. Edwards, G.H. Fleet, M.Wootton. 2007. Ilmu Pangan. Penerjemah Hari Purnomo dan Adiono. Departement of Education and Culture Directorate General of Higher Education, International Development Program of Australia Universities and Colleges. Penerbit Universitas Indonesia. Casey, J.P. 1961. Pulp and Paper, vol.II Second Ed. International Publisher Inc. Christopher. H. 1981. Polymer Materials. Mac Millan Publishers LTD. London. Crawford. J.H. 2003. Composting of Agricultural Waste in Biotechnology Applications and Research. Paul N. Cheremisinoff and R. P.Ouellette (ed). p. 68-77. Crompton, T.R. 1979. Additive Migration from Plastic into Food. Pergamon Press. Davidson A., 1970. HandBook of Precision Engineering. Mc. Graw Hill Book Departemen Pertanian. Pengolahan Limbah Ternak Sapi Menjadi Pupuk Organik Berkualitas Tinggi (Lombok Tengah, Nusa Tenggara Barat Diakses 30 Oktober 2007 dari http://database.deptan.go.id Dewanti-H, R. 2005. Keracunan Pangan. Departemen Teknologi Pangan dan Gizi. Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Bogor. Diakses 02 November 2007 dari www.ipb.ac.id Direktorat Jenderal Industri Kecil Menengah Departemen Perindustrian, 2007. Pengelolaan Limbah Industri Pangan. Departemen Perindustrian RI. Jakarta Earle RL. 1982. Satuan Operasi dalam Pengolahan Pangan. Penerjemah Nasution Z. Sastra Hudaya. Daftar Pustaka 425 Erliza dan Sutedja. 1987. Pengantar Pengemasan. Laboratorium Pengemasan, Fardiaz, S. 1992. Mikrobiologi Pangan 1. PT Gramedia Pustaka, Jakarta. Fellows PJ. 1988. Food Processing Technology Principles and Practice. Ellis Horwood Limited. England. Flin R.A. and P.K. Trojan. 1975. Engineering Materials and Their Aplications. Frazier, dan Westhoff. 1978. Food Microbiology. McGraw-Hill Book Co, New York. Fruits And Vegetables. The The AVI Publishing. Co. Westport. Guideline Industri PT. Pulau Sambu Gunung. 2000. Penanganan Limbah. PT. PSG. Kepulauan Riau Hadi, R dan Srikandi F. 1990. Bakteri Asam Laktat dan peranannya dalam Pengawetan Makanan. Jurnal Media Teknologi Pangan. Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi FTP-IPB. Bogor Harun Yahya,… Keajaiban Design di Alam. Harun Yahya Seruan Kepada Kebenaran. www. harunyahya.com/i...angan/bird_ egg_2.jpg Haryono. 1996. Teknologi Tepat Guna. Pengawetan Telur Segar. Penerbit Kaisius. Jakarta. Heri PI. dan Nawawangsih AA.1999. Menyimpan Bahan Pangan. Penebar Swadaya. Hunnicliffe, H. 1993. Basic Food Hygiene Certificate Coursebook, The Institution of Environmental Health Officers, London. Hyde TA, Millor LD, Raphael S. 1983. Lync’s Medical Laboratory Technology, 4th Edition. WB Saunders Company. Philladelphia. Isroi.(Peneliti pada Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia). Pengomposan Limbah Padat Organik. Diakses 30 Oktober 2007 dari http://www.google.co.id Jenie BSL, Winiati PR. 1992. Penanganan Limbah Industri Pangan. Kanisius. Jogyakarta Jenie, BSL. 1987. Sanitasi dalam Industri Pangan. PAU-LSI IPB. Bogor Jennifer A Thomson. 2006. Biotechnology Resenct (JAT@science.uct.ac.za), Departemen Molekular dan Biologi Cell, University of Cape Town, Afrika Selatan. Joedodibroto, H. 1982. Plan Plantation Residues as an Alternative Sourece of Kartasapoetra, 1994. Teknologi Penanganan Pasca Panen. Rineka Cipta Ketaren S. 1986. Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. UI Press. Ketaren S. 1986. Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. UI Press. Daftar Pustaka 426 Loehr, R.C. 1974. Agricultural Waste Management. Academic Press, New York. Makfoeld D., Marseno D.W., Hastuti P.,Anggrahini S. Raharjo S.,Sastrowuwignyo S., Suhardi, Martoharsono S. Hadiwiyoto S. Tranggono. 2002. Kamus Istilah Pangan dan Gizi. Kanisius. Yogyakarta. Mathlouthi, M. 1994. Editor. Food Packaging and Preservation. Blackie Academic & Professional. Chapman & Hall. London. Melawati. 2006. Optimasi Pro-ses Maserasi Panili (Vanilla planifolia Andrews) Hasil Modifikasi Proses Kuring [skripsi]. Bogor: Fateta-IPB. Melawati. 2006. Optimasi Proses Maserasi Panili (Vanilla planifolia Andrews) Hasil Modifikasi Proses Kuring [skripsi]. Bogor: Fateta-IPB. Moavenzadeh F. and H.F. Taylor. 1995. Recycling and Plastics. Center for Construction Research and Education Departement of Civil and Environtmental Engineering Massachuett Institute of Technology. Muchtadi D. 1992. Petunjuk laboratorium Fisiologi Pasca Panen Sayuran dan Buah- Buahan. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi. Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi. Institut Pertanian Bogor. Naidu AS. 2000. Natural Food Microbial System. CRC Press. New York. 2000 Nathanson, J. A. 1997. Basic Environmental Technology. 2nd ed. Prentica Hall, Ohio. Nazution Z., Wachyudin T. 1975. Pengolahan Teh. Jurusan Teknologi Industri Pertanian. Fateta-IPB. Bogor Nester EW, Anderson DG, Robertf JR. 2001. Microbiology a Human Perspective, Third Edition. McGraw-Hill. New York. Paine, F.A. dan H.Y. Paine, 1992. Editor. A Handbook of Food Packaging. Second Edition. Blackie Academic & Professional. Chapman & Hall. London. Pandit S. IG. 2004. Teknologi Penanganan dan Pengolahan Ikan. Universitas Warmadewa. Bali. Pelczar et. Al, dkk. 1977. Microbiology. Tata McGraw-Hill Publ. Co. Ltd, New Delhi. Peleg. K. 1985. Produce Handling Packaging and Distribution. The AVI Publishing. Pencegahannya. Ghalia Indonesia. Jakarta. Pengemasan Industri Makanan dan Minuman, Departemen Perindustrian dan Perdagangan, Bogor 29 November 1997 Daftar Pustaka 427 Phillip J. Clauer, 1997. Proper Handling of Eggs : From Hen to Consumption. Small Flock Factsheet, Number 9, Posted October 1997. Virginia Cooperative Extension Knowlwdge for the Commonwealth. Virginia State University Ray B. 2004. Fundamental Food Microbiology, Third Edition. CRC Press. New York. Robinson RK. 1999. Yoghurt. dalam Robinson RK, Batt CA dan Patel PD (Ed) Encyclopedia of Food Microbiology II, 784-790. Academic. London. Roja, A. (tanpa tahun). Teknologi Pembuatan Kompos Kotoran Ternak Diakses 30 Oktober 2007 dari http:// sumbar.litbang.deptan.go.id/ttg komposternak. Rynk R, 1992. On-Farm Composting Handbook. Northeast Regional Agricultural Engineering, Service Pub. No. 54. Cooperative Extension Service. Ithaca, N.Y. 1992; 186pp. A classic in on-farm composting. Website: www.nraes.org Sacharow. S. and R.C. Griffin. 1980. Principles of Food Packaging. The AVI Salminen S, Wright AV, Arthur Ouwehand. 2004. Lactic Acid Bacteria Microbiologcal and Functional Aspects, Third Eddition, Revised and Expanded. Marcel Dekker Inc. New York. Saraswati (ed.). 1993. Mengawetkan Daging. Bhratara. Jakarta. Sofyaningsih M. 1992. Mempelajari Proses Pengolahan Daging Sapi dan Ayam di PT Kemfoods, Jakarta [Laporan Praktek Lapang]. Bogor: Fateta-IPB. Sofyaningsih M. 2007. Retensi Vanilin [Laporan Praktek Lapang]. Bogor: Fateta-IPB. Sofyaningsih M. 2007. Retensi Vanilin pada Produk Ekstrak Pekat dan Pasta Vanili Selama Penyim-panan [Tesis]. Bogor: Fateta-IPB. Sofyaningsih M. 1992. Mempelajari Proses Pengolahan Daging Sapi dan Ayam di PT Kemfoods, Jakarta [Laporan Praktek Lapang]. Bogor: Fateta-IPB. Somali L., Marudut, Muthia S. dan Aminarti ET. Buku Pegangan Praktek Ilmu Teknologi Pangan. Proyek Pendidikan Tenaga Kesehatan Pusat. Aka-demi Gizi Jakarta. Sudjatha W.dan Wisaniyasa. 2001. Pengantar Teknologi Pangan. Program Studi Teknologi Pertanian Universitas Udayana Denpasar Supardi, I dan Sukamto, 1999. Mikrobiologi dalam Pengolahan dan Keamanan Pangan. Penerbit Alumni Bandung Suryani A, Hambali E, dan Rivai M. 2004. Membuat Aneka Selai. Penebar Swadaya. Jakarta. Daftar Pustaka 428 Suryani A, Hambali E, dan Rivai M. 2004. Membu-at Aneka Selai. Penebar Swadaya. Jakarta. Suyitno. 1990. Bahan-bahan Pengemas. PAU. UGM. Yogyakarta. Swasembada Eksport. Departemen Pertanian. Jakarta. Syarief.R., S. Santausa dan Isyana. 1989. Teknologi Pengemasan Pangan, Teknologi Pangan. Penerbit PT. Media. Jakarta. Tesfaye, W et al. 2004. Evolution of Wine Vinegar Compo-sition During Acceterated Aging with Oak Chips. J. of Elsevier; 239- 245 Diakses dari www.elsevier.com/locate/aca Thomas P. (1975), Journal Food Science, 40 (4).704-706. dalam Winarno. FG. 2002. Fisiologi Lepas Panen Produk Holtikultura. M-Brio Press Bogor. Wawo, B. (Penyuluh Pertanian Madya). (tanpa tahun). Mengolah Limbah Kulit Buah Kakao Menjadi Bahan Pakan Ternak. Diakses 30 Oktober 2007 dari http://www. google.co.id Wenas, R.I.F, Sunaryo, dan Styasmi, S. 2002. Comperative Study on Characteristics of Tannery, "Kerupuk Kulit", "Tahu-Tempe" and Tapioca Waste Water and the Altemative of Treatment. WHO, 2002. WHO Global Strategy for Food Safety: Safer Food for Better Health. WHO. Geneva. Wibowo S. 2002. Industri Pengasapan Ikan. Penebar Swadaya. Jakarta. Winarno FG dan Rahayu TS. 1994. Bahan Tambahan untuk Makanan dan Kontaminan. Pustaka Si-nar Harapan. Jakarta. Winarno FG dan Rahayu TS. 1994. Bahan Tambahan untuk Makanan dan Kontaminan. Pustaka Sinar Harapan. Jakarta. Winarno FG. 1994. Sterilisasi Komersial Produk Pa-ngan. PT Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. Winarno FG. 1994. Sterilisasi Komersial Produk Pangan. PT Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. Winarno, F.G. 1983. Gizi Pangan, Teknologi dan Konsumsi. Penerbit Gramedia. Winarno, F.G. 1987. Mutu, Daya Simpan, Transportasi dan Penanganan Winarno, F.G. dan Jennie. 1982. Kerusakan Bahan Pangan dan Cara Winarno, F.G. Moehammad A. 1979. Fisiologi Lepas Panen. Sastra Hudaya. Institut Pertanian Bogor. Glossary 442 GLOSSARY Absorpsi (absorption): proses perpindahan nutrien yang menembus dinding usus dan pengangkutannya terjadi dalam darah verna atau limfa. Diperkirakan selama 24 jam usus mampu mengabsorpsi 18 liter air 3,5 kg glukosa, 500 g asam amino, Berta 750 g gliserida. Adsorpsi (adsorption): penyerapan suatu molekul atau suatu zat pada permukaan partikel secara fisik tanpa reaksi kimiawi yang terjadi antara substrat ( zat penyerap ) dengan produk yang terserap, misalnya misela, karbon aktif, alumina dan sebagainya. Aerobik (aerobic) : keadaan cukup oksigen bebas yang dibutuhkan mikroorganisme untuk metabolisms dan pertumbuhannya. Beberapa strain mikroorganisme bersifat obligat-aerob yang tidak mampu untuk mengadaptasi medium nonaerasi. Namun, sejumlah besar mikroorganisme bersifat fakultatif anaerob, yaitu dapat tumbuh dengan ada atau tidak adanya udara Aflatoksin (aflatoxin): metabolik sekunder dari berbagai fungi, khususnya Aspergillus flavus. Aflatoksin membentuk sekelompok senyawa kompleks yang secara kimiawi sejenis. Semua senyawa ini disusun oleh dua cincin furan yang berpasangan dengan inti benzen dan cincin piran, selain dengan cincin pentana (tipe B) atau heksana (tipe G). Tergantung pada 0apakah cincin pentana furan jenuh atau berikatan rangkap, aflatoksin diberi indeks 1 atau 2. Sekitar 15 aflatoksin dikenali dengan nilai Rf-nya, warna perpendarannya (B: biru, G: kehijau-hijauan, M: biru-ungu), dan toksisitasnya (daya peracunannya). Aflatoksin kebanyakan bersifat karsinogenik yang kuat pada hati, yaitu kira-kira seratus kali lipat lebih kuat daripada nitrosamin. Aflatoksin dicurigai sebagai penyebab kanker hati di kalangan orang yang tinggal di daerah panas dan lembab yang mendukung pertumbuhan Aspergillus flavus pada makanannya. Agar: agensia pembentuk tekstur pada makanan (E 406), dihasilkan dari ekstraksi ganggang merah (Rhodophyceae sp). Agar terdiri dari dua polisakarida: agarosa (galaktosa dengan 3,6-anhidro-Lgalaktosa) dan agaropektin (1,3-D galaktosa dengan gugus-gugus ester sulfat); BM = kurang lebih 100.000. Sin. agarosa, agaropektin. Aktin (actin): protein dalam sel otot yang berbentuk benang (fibril). Protein ini dapat bergabung dengan miosin membentuk aktomiosin ktika oto mengalami kontraksi. Sekitar 15 % nitrogen dalam jarimgan otot berasal dari aktin. Glossary 443 Aktomiosin (actomyosin): komponen protein utama sel-sel kontraksi pada otot. Sel kontraksi terdiri atas filamen-filamen protein yang saling terkait. Ada dua tipe protein filamen yang berinteraksi, yaitu filamen tebal yang mempunyai diameter sekitar 15 nm dan terutama mengandung miosin dan filamen tipis mempunyai diameter sekitar 7 nm dan terutama mengandung aktin. Komplek aktomiosin terbentuk jika aktin dan miosin bergabung menjadi satu. ATP menyebabkan kompleks ini terdisosiasi menjadi aktin dan miosin. Kalium dan energi dari ATP mengaktifkan interaksi protein aktin dan miosin yang dapat menyebabkan kontraksi fibril. Komplek yang terbentuk seperti itu memiliki kekokohan mekanis yang besar. Ini terjadi pada perubahan pascamortem .yang menyebabkan rigor mortis. Albumen (albumen): zat putih telur. Pada biji serealia, zat ini terdapat dalam jaringan cadangan yang ada di sekitar embrio. Albumin (albumin): nama umum dari sekelompok protein yang berupa larutan koloid. Albumin merupakan unsur utama yang terdapat pada putih telur (ovalbumin), merupakan unsur penting dalam serum darah (serum albumin), juga terdapat dalam susu (lactalbumin), jaringan dan cairan fisiologis, dan dalam tumbuhan (vegetable albumin). Komposisi asam amino dalam albumin bervariasi, tergantung pada asal bahan dasarnya. Hasil beberapa analisis menunjukkan bahwa albumin telur mengandung 54,3% karbon, 7,1% hidrogen, 21% oksigen, 15,8% nitrogen, Serta 1,8% sulfur. Albumin dapat bergabung dengan beberapa logam berat, maka digunakan sebagai penangkal pada keracunan garam-garam merkuri. Albumin dapat terkoagulasi atau terdenaturasi oleh panas, alkohol, atau asam. Koagulasi juga akan mengendapkan padatan tersuspensi, sifat inilah yang menyebabkan albumin digunakan untuk menjernihkan produk seperti wine, sirupm dan sebagainya. Aldehida (aldehyde): senyawa dengan rumus umum R-COH, di mana gugus radikalnya (—R) dapat berupa senyawa alifatis atau aromatis Aldehida mengandung gugus karbonil ( C O ) yang dapat memberikan sifat reaktivitas kimia yang spesifik. . Alkaloid (alkaloid): suatu substansi yang mengandung nitrogen, terdapat pada berbagai jenis tanaman dan pada konsentrasi rendah menyebabkan berbagai aksi fisiologis sebagaimana stimulan. Pada konsentrasi tinggi akan bersifat toksik bagi tubuh. Contoh alkaloid, adalah morfin, kokain dan sejenisnya. Alkohol (alcohol): komponen organik dengan rumus umum R - OH, di mana R adalah gugus alkil atau alkil tersubstitusi. Etanol yang diproduksi dengan cara fermentasi menggunakan yeast adalah alkohol yang umumnya terdapat dalam minuman beralkohol. Glossary 444 Amilase (amylase ): enzim yang mampu menghidroisis molekul pati, glikogen, dan turunan polisakarida pada ikatan á-14, á - Amilase menghidrolisis ikatan glikosidik secara acak, B-amilase menghidrolisis menjadi unit-unit mitosa dari ujung nonreduksi, dan glukoamilase menghidrolisis menjadi unit-unit glukosa dari ujung nonreduksi branching (cabang) amilase: menghidrolisis ikatan cabang á-1,6 pada amilopektin atau glikogen. á - Amilase (á-1, 4-glukosa 4- glukonohidrolase, EC 3.2.1.1), (Bamilase (á-1,4-glukan maltohidrolase, EC 3.2.1.2), glukoamilase (á-1,4-glukan glukohidrolase, EC 3.2.1.3). Amilopektin (amilopectin): fraksi pati yang tidak larut dalam air; selain tersusun dari rantai lurus Dglukosa yang berikatan á -1-4 juga terdapat rantai cabang á -1-6; dengan larutan iodin berwarna cokelat-violet. Berat molekul sekitar 500.000. Amilosa (amylose): fraksi pati yang larut dalam air, tetapi tidak larut di dalam N-butanol atau pelarut organik polar lainnya; tersusun dari rantai lurus Dglukosa yang berikatan á -1,4 dengan derajat polimerisasi antara 100-400; berwarna biru tua dengan iodin. Amilosa menyusun sekitar 20% dari pati serealia, tetapi hanya 1% dalam jagung dan sorgum. Pada beberapa strain jagung dapat mencapai 75%. Berat molekulnya 4.000-150.000. Amino, asam (amino acid) : penyusun protein dan peptida, dicirikan oleh suatu rantai yang mengandung suatu gugus karboksil pada atom karbon terminal dan suatu gugus amino pada atom karbon á -. Hanya isomer asam amino serf L yang bisa digunakan oleh tubuh. Pada campuran rasemik, hanya separuh yang mempunyai fungsi aktivitas. Anaerobik (anaerobic): sebutan untuk mikroorganisme yang dapat hidup pada atmosfer bebas oksigen, terutama bakteri patogen. Mikroorganisme seperti itu dapat berkembang biak di dalam bahan makanan yang disimpan dalam lingkungan tanpa udara. Pencegahan pertumbuhan bakteri tersebut lebih sulit dibanding bakteri aerobik. Angka asam (acid number): suatu bilangan atau angka yang menunjukkan banyaknya asam lemak bebas yang, terdapat dalam lemak atau minyak, yang dihasilkan terutama dari peranan enzim lipase (EC 3.1.1.3). Angka yang asam yang dinyatakan sebagai banyaknya mg KOH yang dibutuhkan untuk menetralkan asam lemak bebas dalam setiap g lemak. Angka penyabunan (saponification value): banyaknya mg KOH yang diperlukan untuk menyabunkan 1 g lemak. Angka penyabunan menjadi lebih tinggi pada asam lemak dengan berat moIekul rendah. Glossary 445 Antibiotik (antibiotic) : produk sekresi mikroorganisme atau substansi kimiawi sintetis yang menghambat perkembangbiakan bakteri (bakteriostatik) atau dapat menyebabkan kematiannya (bakteriosidal). Pada konsentrasi tertentu dalam diet, antibiotik memacu kecepatan pertumbuhan hewan. Antibiotik juga merusak atau menghambat pertumbuhan mikroorganisme dalam makanan yang dikonsumsi manusia. Beberapa individu alergi pada antibiotik tertentu. Adanya antibiotik dalam lambung dapat pula menyebabkan resistensi mikroorganisme tertentu. Antifungi (antifungal): substansi yang mampu menghambat pertumbuhan atau merusak fungi dan yeast. Senyawa antifungi tertentu diizinkan sebagai bahan pengawet dalam makanan, misalnya asam sorbat (E 200). Antigen (antigen) : substansi kimia yang dimasukkan ke dalam organisme hidup, yang mampu mendorong pembentukam antibodi. Antigen bereaksi spesifik dengan antibodi yang terbentuk. Bakterisidal (bactericidal): suatu zat yang dapat membunuh bakteri. BHA : singkatan dari Butylated Hydroxyanisole, merupakan senyawa antioksidan. BHT: singkatan dari Butylated Hydroxytoluene, merupakan senyawa antioksidan. Biodegradasi (biodegradation) : kerusakan bahan-bahan industri oleh mikroorganisme. Biodegradasi diterapkan untuk produk-produk yang dapat memberikan kenaikan keracunan jika dibuang di lingkungan. Biomasa (biomase ): bahan organik yang dihasilkan oleh pertumbuhan organisms. Sering diartikan untuk sel-sel mikroorganisme yang dihasilkan oleh fermentasi, misalnya yeast, bakteri, jamur, alga. Pada keadaan tertentu dapat digunakan langsung sebagai makanan untuk manusia atau hewan, tetapi biasanya memerlukan pemurnian yang intensif. Biotin (biotin) : bentuk B dari vitamin yang mengandung cincin diaminothiofen yang bergandengan dengan asam isovalerat. Biotin (BM = 224,31) tidak berwarna larut dalam air (20 mg/100 ml), dan alkohol 100 mg / ml) bahkan dalam larutan alkali. Stabil terhadap panas, cahaya, sinar ultraviolet di dalam medium asam, tetapi sensitif terhadap alkali, oksigen, dan agensia pengoksidasi. Jika teroks0idasi, terbentuk Bitot, noda (Bitot’t spots ) : bercak putih kusam yang berkembang di sekitar kornea. Kekurangan vitamin A dapat menyebabkan noda bitot. Blansing(blanching): perlakuan panas yang ditujukan untuk menginaktifkan enzim dalam buah maupun sayuran segar. Blansing dimaksudkan agar reaksi-reaksi yang tidak dikehendaki, rnisaInya Glossary 446 pencoklatan enzimatis, dapat dicegah. Blansing dapat dilakukan dengan air panas ataupun uap panas. Bromelain, bromelin: dua macam bromelin, yaitu A dan B, telah berhasil diisolasi dari nanas. Ini merupakan protease tiol sangat aktif yang memecah protein pada residu lisin, alanin, tirosin, serta glisin. Bungkil, minyak (oil caked): residu padat pada ekstraksi minyak dengan pengepresan. Asam butirat (butyric acids): asam lemak jenuh berantai pendek C4 yang larut dalam air dan pelarut lemak. Asam lemak ini memiliki bau yang dikenal sebagai mentega tengik dan merupakan produk flora rurninan sia. butirometer (butyrometer): tabung sentrifus berskala; digunakan untuk menentukan kadar lemak dalam susu. Sampel susu pertamatama diperlakukan dengan asam sulfat dalam butirometer dan kemudian disentrifus. Lemak akan membentuk lapisan atas yang terpisah jelas dan kadar lemak dapat dibaca langsung dari skala pada tabung sentrifus. Butil hidroksi anisol (butylated hydroxyl anisole): suatu derivat fenol (BM = 180,25) yang merupakan substansi seperti lilin; pada suhu kamar berupa zat padat, tidak larut dalam air, namun larut dalam lemak dan pelarutnya. Senyawa ini berperan sinergistik sebagai antioksidan dan digunakan sebagai aditif bahan makanan (E 320) dengan antioksidan lainnya. Butil hidroksi toluen (butitylated hydroxy toluene): suatu derivat fenol (BM= 220,34); ticlak larut dalam air, tetapi larut dalam lemak atau solvennya serta dalam sejumlah alkohol. Zat ini merupakan suatu antioksidan yang sering digunakan sebagai aditif bahan makanan (E 321) untuk mencegah timbulnya ketengikan dalam lemak. Cairan lambung (gastric juice): hasil sekresi lambung mengandung asam klorida (5 g per 1), ion mineral dan kation-kation Na, K, Ca, serta Mg. Asam klorida digunakan untuk mempertahankan pH 1-2 tergantung pada spesies hewan; pada anak hewan yang masih menyusu pH lebih tinggi, yaitu 3 - 4. Komponen utama cairan lambung yang lain adalah 3 macam endopeptidase: pepsinogen (propepsin), yang diaktifkan oleh asam klorida dan memecah ikatan peptida pada posisi asam amino aromatik; katepsin (gastriksin), juga dikeluarkan sebagai proenzim; renin, yang hanya terbentuk pada perut mamalia muda dan bekerja pada misel kasein dengan menghidrolisis fraksi dan menyebabkan penggumpalan. Cairan lambung juga mengandung sejumlah kecil lipase, mukopolisakarida sulfat, dan beberapa macam glikoprotein, yang berperan pada proses pencernaan bermacam-macam nutrien. Orang dewasa memproduksi sekitar 1-1,5 l cairan lambung per hari. Glossary 447 Cat Gram (Gram stain): suatu cat bakteriologis paling penting; ditemukan pertama kali pada tahun 1880 oleh Christian Gram. Bila bakteri dicat dengan kristal violet atau cat dasar lainnya, beberapa spesies tertentu (Gram negatif) akan dengan mudah dilunturkan warnanya dengan pelarut organik yaitu etanol atau aseton; sedangkan yang lainnya (Gram positif) tidak akan luntur. Cat Gram merefleksikan perbedaan dasar dinding sel dari dua golongan bakteri. Celcius, skala (Celsius scale) suatu skala suhu yang awalnya disebut sentigrade. Skala tersebut berdasarkan pada 100 interval derajat yang sama antara titik leleh air murni pada 0°C dan titik didihnya pada tekanan 1 atmosfer (760 mm Hg) pada suhu 100°C. Unit Satuan Internasional suhu adalah Kelvin (K) dan 1°K setara dengan 1°C, dan 0°C sama dengan 273°K. Perubahan suhu dalam derajat Celsius menjadi derajat Fahrenheit (T) adalah T = 9/5 x °C + 32°. CMC (Carboxymethycellulose) atau karboksimetil sellulosa COD: singkatan dari Chemical Oxygen Demand, merupakan ukuran tentang banyaknya kebutuhan oksigen kimiawi yang diperlukan untuk mengoksidasi senyawa kimia (mineral ataupun organik) yang ada dalam air; COD dinyatakan dalam mg oksigen per liter air. Daging kyuring (cured meats): daging awetan yang umumnya diolah dengan penggaraman. Organisme pembusuk tidak akan mampu tumbuh karena akibat aktivitas air yang rendah. Pengawetan dapat dilakukan dengan menebarkan garam pada permukaan daging. Namun sekarang, daging umumnya ditempatkan dalam suatu tangki bergaram. Injeksi dapat Pula untuk mempercepat kuring "Corn" merupakan istilah yang digunakan untuk garam berbutir dan hasilnva disebut dengan nama “corned beef”. Nitrit mungkin pula dimasukan pula dalam garam untuk nitrosomioglobin. Daging yang telah mengalami kurin dinilai berdasarkan sifat flavor biogis yang mereduksi nitrat menjadi nitrit dan No yang mampu mereduksi feri menjadi fero, selanjutnya terjadi denaturasi globin oleh panas. Reaksi perubahan warna daging yang dikyuring adalah sebagai berikut : Dekstrorotatori (dextrorotatory): sifat suatu substansi dengan atom karbon yang mampu memutar sinar polarisasi searah jarum jam atau putar kanan. Sifat ini ditunjukkan dengan simbol (+) sebelum nama substansi. Dekstrosa (dextrose): nama lain glukosa. Denaturasi (denaturation): perubahan struktur molekul protein yang menyebabkan perubahan sifat-sifat fisik, kimiawi, dan biologis. Denaturasi terjadi dengan perlakuan panas, alkohol, aseton, Glossary 448 asam, getaran ultrasonik, atau radiasi ultraviolet. Denaturasi tidak termasuk hidrolisis ikatan peptida. Nilai gizi tidak akan berubah meskipun protein kehilangan sifat biologisnya. Denaturasi albumin menyebabkan proteolisis berlangsung lebih mudah. Selama pemanasan makanan dengan pasteurisasi atau sterilisasi kimiawi, di samping terdenaturasi, kemungkinan protein akan rusak oleh karena interaksi komponenkomponen dalam makanan, yang berakibat nilai gizinya berkurang. Detoksikasi (detoxication): penghilangan subtansi toksin dari produk makanan; dapat dilakukan dengan pelarut, reaksi kimia, enzim, atau aktivitas mikroorganisme. Pada hewan tingkat tinggi, detoksikasi terjadi pada hati. Ekskresi (excretions) pengeluaran produk dari dalam tubuh. Sesuai dengan sifat metabolismenva, pengeluaran produk dapat terjadi melalui feses (mineral, molekulmolekul hidrofobik), urine (molekul larut air), respirasi (CO2, air), atau lewat kulit (elektrotit, nitrogen). pengeluaran produk lewat kulit terjadi pada lingkungan yang panas. Ekstrusi (extrusion): suatu proses dengan memberikan tekanan dan panas pada suatu bahan dengan kadar air tertentu, sehingga produk masakan keluar melalui lubang kecil dengan bentuk dan ukuran tertentu. Emulsi (emulsion): suatu campuran antara dua cairan yang tidak saling melarutkan, cairan yang satu terdispersi dalam bentuk tetesan-tetesan dalam fase kontinu dari cairan yang lain. Emulsi, penstabil (emulsifier): suatu bahan surface aktif yang dapat menurunkan kecenderungan tetesan-tetesan dalam suatu emulsi untuk bergabung; kestabilan terjadi oleh adanya tegangan permukaan. Bahan yang dapat menstabilkan emulsi secara baik mempunyai gugus polar dan nonpolar rang kuat dan dapat mencegah bergabungnva tetesantetesan dalam emulsi karena adanya penyerapan molekul bahan surface aktif pada permukaan fase yang terdispersi. Garam-garam empedu berfugsi sebagai bahan penstabil dalam bentuk daerah usus halus yang menstabilkan globula dalam suspense dan juga membantu dalam mencerna lemak. Dalam pengelolaan makanan bahan penstabil emulsi yang sering digunakan adalah lesitin yang berasal dari kuning telur atau kedelai. Ada juga beberapa emulsifier sintetik yang digunakan seperti monogliserida, monoster gliserol, bahan pengantur testur juga dapat mempertahankan stabilitas emulsi. Enzim (enzymes) : suatu protein yang berperan sebagai katalis biologi (biokatalisator). Enzim tertentu pada dasarnya akan mengkatalisis setiap reaksi di dalam set hidup. Misalnya, Escherichia coli, telah diketahui paling tidak memiliki 3.000 enzim Glossary 449 yang berbeda, dan Bel eukariotik memiliki sekitar 50.000 macam enzim. Semua enzim merupakan protein, yang memerlukan suatu kofaktor agar dapat aktif. Kofaktor tersebut dapat berupa unsur anorganik, misal besi (Fe) atau o tembaga (Cu), atau senyawa organik, misal FAD, NAD. Enzim peka terhadap pH ekstrem, dan umumnya menjadi inaktif pada suhu 60°C. Enzimatik, aktivitas (enzymatic activity aktivitas enzimatik dapat ditentukan sebagai jumlah mikromol substrat yang diubah oleh enzim dalam satu menit (pada laju reaksi maksimum dan substrat yang berlebihan) Satuan (IU) merupakan jumlah protein enzim yang mengubah satu mikromol substrat permenit pada kondisi standar (baku). Aktivitas enzim spesifik adalah jumlah mikromo; substrat yang diubah oleh 1 mg protein enzim dalam satu menit. Escherichia coli : spesies bakteri yang sangat besar tersebar ke seluruh tempat yang berasal dari saluran pencernaan. Esensial (essential) : istilah untuk menerangkan sesuatu bahan yang tak dapat disintesis oleh tubuh, padahal bahan tersebut sangat diperlukan tubuh untuk menjaga agar fungsi organ baik. Oleh karenanya, zat esensial tersebut harus ada pada makanan yang dikonsumsi dalam jumlah cukup. Bila kekurangan zat ini akan menyebabkan penyakit atau mengurangi kecepatan dalam pertumbuhan clan perkembangan. badan. Yang termasuk senyawa esensial bagi manusia ialah sebagai berikut. 1. Mineral yang mempunyai fungsi biologis. 2. Vitamin: retinol tokoferol, tiamin, riboflavin, piridoksin, kobalamin, asam askorbat, asam pantotenat, asam folat dan biotin. 3. Asam lemak esensial: linoleat, linolenat, arakidonat. 4. Asam amino esensial: isoleusin, leusin, lisin, metionin, fenilalanin, tirosin, triptofan dan valin. Etilen (ethylene) : senyawa gas yang mengatur pematangan (ripening) buah; etana CH2. CH2 Produksi etilen pada buah meningkat secara tajam sewaktu mulai matang. Eukariotik (eukaryotic): sel eukariotik merupakan unit struktur tanaman, hewanm protozoa, fungi, dan kebanyakan algae (ganggang). Sel eukariotik secara has mengandung lebih dari satu kromosom, satu membrane inti, DNA yang terikat ke histon, DNA dalam organel-organel, mitokondria dan atau kloplas, dam kompleks Golgi. Fahrenheit, derajat (Fahrenheit degree) suatu skala suhu yang ditentukan oleh Gabriel Fahrenheit (1686-1736), seorang ahli fisika bangsa jerman. Dalam skala Fahrenheit (°F), suhu air membeku 32oF, dan suhu air mendidih 212oF. Konversinya ke derajat Celcius adalah oC = 5/9 (oF - 32o). Glossary 450 FAO: singkatan Food and Agriculture Organization; organisasi dari Perserikatan Bangsa-Bangsa yang berhubungan dengan produksi pertanian dan pangan; bermarkas besar di Roma. Fenilalanin (phenylalanine) : asam amino aromatik netral yang tersusun dari cincin bensen dan rantai samping alanin; merupakan asam amino esensial bagi manusia dan hewan monogastrik, dan sebagian dapat diganti dengan tirosin. Fermentasi (fermentation) suatu reaksi metabolisme yang meliputi sederet reaksi oksidasi-reduksi, yang donor dan aseptor elektronnya adalah senyawasenyawa organik, umumnya menghasilkan energi. Fermentasi dilakukan oleh bakteri, fungi dan yeast tertentu, baik fakultatif maupun obligat. Contoh fermentasi alkohol merupakan proses paling penting pada tips ini. Fermentasi atas (fermentation top) suatu fermentasi oleh suatu strain Saccharomyces cereviseae terhadap bahan pada suhu 15- 20°C. Yeast muncul ke permukaan dan secara periodik dihilangkan. Fermentasi sempurna berlangsung selama satu minggu. Fermentasi bawah (fermentation, bottom). suatu fermentasi oleh strain Saccharomyces carlergensis atau strain tertentu S. Ceriviseae pada suhu rendah (kira-kira 10°C) secara perlahan-lahan. Fermentasi bawah berlangsung lebih lama dari fermentasi atas, selama proses yeast cenderung mengendap (turun ke dasar bejana). Fermentasi nilai (fermentation value) rasio antara gula yang digunakan dengan yeast yang dihasilkan dalam produksi sel-sel yeast. Dalam pembuatan roti nilai fermentasi dapat dinilai sebagai jumlah gas CO2 yang dihasilkan di bawah kondisi standar. Fermentor (fermentor) : peralatan untuk mengendalikan pertumbuhan mikroorganisme dalam medium cair. Parameter-parameter seperti pH, komposisi medium, suhu, pengadukan, konsentrasi metabolit dan gas dapat dimonitor serta dikendalikan. Feses (faeces) : ekskreta yang dikeluarkan dari jalur pencemaan. Jumlah yang dihasilkan orang bervariasi dari 80 sampai 200 g per 24 jam. Warnanya disebabkan oleh sterkobilin yang diturunkan dari pigmen. Feses terutama tersusun oleh residu sekresi usus halus, lendir, leukosit, dan sejumlah besar sel bakteri dari mikroflora usus halus. Fitat asam (phytic acid) : inositol heksafosfat C8H18O24, BM = 660,08; terdapat pada biji-bijian seperti kacang-kacangan dan serealia. Asam fitat merupakan cadangan unsur fosfat (P) dalam biji. Kadar asam fitat bertambah besar pada biji yang semakin tua. Asam fitat dihidrolisis oleh enzim fitase menjadi inositol dan asam fosfat. Asam fitat disebut zat anti gizi karena sifatnya dapat mengikat unsur-unsur Ca, Fe, Mg, Zn, dan Glossary 451 membentuk garam yang mengendap. Karen terbentuknya garam yang tidak larut ini, maka penyerapan unsur-unsur tersebut oleh darah akan terganggu. Apabila berlangsung lama akan mengakibatkan tubuh kekurangan mineral tersebut dan dapat mengganggu kesehatan. Dalam tubuh manusia tidak terdapat enzim fitase yang dapat memecah fitat. Kandungan fitat dalam berbagai bahan tertera pada Tabel F-1. Tabel F-1 Kandungan asam fitat dan kalium bermacam-macam makanan Macam-macam makanan Asam fitat Kalium mg/100 bahan Asam fitat/Ca (mil equivalen) mg/100 g bahan p % total Produk biji-bijian Biji utuh : Jewawut' 725 70 15 17,5 Cantel 920 75 20 16,5 Jagung 890 75 20 14,5 Barley 660 55 20 12,0 Gandum 960 70 35 10,0 Bergs 710 70 30 8,5 Rye 870 75 40 8,0 Oat 990 70 50 7,0 Produk gandum Tepung 100% ER 960 70 35 10,0 Tepung 85% ER 520 60 20 9,5 Tepung 70% ER 380 50 15 9,5 Roti 100% ER 660 50 35 6,5 Roti 85% ER 250 25 20 4,5 Roti 70% ER 140 20 15 3,5 Dedak 150 90 120 3,5 Sayuran Lentil 1050 90 80 4,81. Biji Haricot 970 60 145 2,4 Chick pea 890 75 150 2,2 Biji berminyak Kacang tanah 725 55 70 3,8 Kedelai 1420 65 230 2,3 Kapas 1290 40 230 2,0 Sayuran hijau Kacang hijau 185 45 100 1,5 Kentang 55 35 35 0,6 Produk lainnya Kakao 600 25 130 1,7 Kenari 430 25 .50 3,0 Glossary 452 Flavonoid (flavonoid) : kelompok pigmen fenolat yang memberikan warna pada sayuran, buahbuahan, dan bunga, pigmen dalam bentuk heterosida glukosa atau rhamnosa. Pigmen ini berasal dari kondensasi tiga gugus karbon nomor 2 asam hidroksi sinamat atau turunannya, dan membentuk dua cincin fenolat A dan B yang dihubungkan oleh sebuah rantai dengan tiga atom karbon (maka disebut senyawa C6 - C3 - C6) membentuk suatu kalkon. Apabila rantai C3 berakhir pada OH fenol dari cincin A, diperoleh suatu senyawa heterosiklis teroksidasi. Dikenal berbagai senyawa flavonoid yang tergantung pada derajat oksidasinya (antosianidin, flavonol, flavonon, Berta flavononal). 1. Antosianictin, biasanya terdapat sebagai glikosida, disebut antosianin, yang merupakan molekul terion berwarna merah dalam medium asam dan biru dalam medium alkalis (seperti pelargonidin, sianidin, dan delfinidin). 2. Flavonol, memberikan warna kuning pada beberapa bunga. Flaflora usus (gut flora) mikroflora dalam rongga pencernaan di duodenui sekitar 103 per ml. Konsentrasi ini meningkat sepanjang jalur intesti menjadi 101 di ileuin, 1011 di caecum, dan 1011 di colon. Bagian atas intesti didominasi bakteri Gram-positif, yang secara bertahap bagian lebih bawah didominasi bakteri Gramnegatif. Di colon terdapat campuran, Entrobacteriae, Enterococci, Lactobacilli, Clostridia, dan sebagainya. Organisme tersebut memproduksi enzimenzim untuk menghidrolisi dan merombak nutrien. Flora mengembangkan á- dan â- glukosidas dan disakaridase yang menghidrolisis karbohidrat tercerna dan sebagaian karbohidrat tidak tercerna. Deaminase merombak asam amino menjadi amonia dan rantai karbon dengan gugus-gugus karboksil, alkoho dan atau aldehid. Asam amino didekarboksilasi menjadi amina dan karbon dioksida. Vitamin K dan B-komplek disintesis oleh flora usus dalam jumlah yang cukup guna kebutuhan tubuh, baik pada hewan monogastrik maupun poligastrik. Fortifikasi (fortification) : penambahan nutrien ke dalam produk makanan untuk mengatasi defisiensi alamiah. Misalnya, fortifikasi tepung ketela dengan vitamin B-komplek, besi, dan kalsium. Fortifikasi sinonim dengan "pengayaan" atau enrichment dan lebih berimplikasi ke penambahan substansial dibanding istilah suplementasi. Fotosintesis (photosynthesis) : sintesis karbohidrat dari air dan karbondioksida oleh tanaman berklorofil dengan menggunakan energi cahaya matahari. Reaksi umum fotosintesis adalah sebagai berikut. 6H2O + 6CO2 + energi cahaya matahari C6H12O6 +6O2 Sistem reaksi ini dapat dibagi menjadi dua tahap. Glossary 453 1. Reaksi terang yang memerlukan cahaya (fotokimia), energi cahaya diserap oleh Korofil yang menyebabkan terjadi fotolisis air dan memberikan elektron dan oksigen + ion hidrogen seperti reaksi Hiil's: 2H2O 4e+4H+ + O2 Elektron ditransfer sepanjang rantai senyawa oksidasi atau reduksi dan selanjutnya membentuk ATP dan koenzim tereduksi berupa NADPH; senyawa terakhir ini yang selanjutnya digunakan dalam reaksi tahap kedua yang disebut reaksi gelap. 2. Reaksi gelap: CO2 difiksasi pada ribulosa difosfat kemudian masuk pada lingkaran Calvin lewat fosforilasi triosa, tetrosa, pentosa, heksosa, dan heptulosa serta menghasilkan kembali (regenerasi) reseptor CO2 (ribulosa difosfat). Reaksi metabolik ini menggunakan ATP dan NADPH sebagai sumber energi yang diproduksi dari reaksi. terang. Hampir semua jasad hidup, kecuali bakteri, menggunakan air sebagai donor elektron atau hidrogen. Bakteri menggunakan H2S clan isopropanol sebagai donor elektron. Polimerisasi gula menjadi pati dilakukan pada jaringan, penyimpanan hasilnya pada umbi, batang, atau buah, dan biji. Fotosintesis merupakan kebalikan dari reaksi respirasi, yaitu mecahan gula secara oksidasi menghasilkan air, karbondioksida dan energi. Gel : suatu koloid di mans fase yang terdispersi bersama-sama dengan fase kontinu menghasilkan bahan viskus seperti jeli. Gel dibuat dengan cara mendinginkan suatu larutan ketika zat terlarut membentuk kristal submikroskopik yang menahan sebagian besar pelarutnya. Gelatin (gelatin) : protein yang larut dalam air, berasal dari pemecahan kolagen dengan perlakuan asam atau dengan air mendidih. Pada saat pendinginan akan terbentuk gel yang sanggup mengabsorsi air sebanyak 5-10 kah bobot bahannya. Lih. kolagen. Gelatinisasi (geladnization) : peristiwa terbentuknya gel dari pati karena perlakuan dengan air panas. Gel dapat memiliki selaput yang tidak dapat berubah pada permukaan produk sehingga mengurangi kehilangan nutrien yang larut dalam air bila produk dimasak atau direndam dengan air. Glikogen (glycogens) : polimer glukosa yang berfungsi sebagai cadangan energi pada hewan, terkonsentrasi di dalam hati dan otot. Juga terdapat pada sel-sel mikroorganisme tertentu. Strukturnya mirip amilopektin, tetapi mempunyai cabang lebih banyak namun rantainya lebih pendek. Bobot molekulnya di atas sate juta. Bila bereaksi dengan iodin menyebabkan glikogen berwarna cokelat merah gelap. Heterotrof : Organisme yang membutuhkan senyawa organik, dimana karbon diekstrak untuk Glossary 454 pertumbuhannya. Termasuk ke dalam heterotrof adalah semua hewan, jamur dan bakteri Homogenisasi (homogenisation) proses untuk mempertahankan emulsi lemak dalam air. Pada susu atau krim dilakukan dengan cars mengalirkan susu melalui suatu pengabut dalam 2 tihapan, mulamula dengan tekanan tinggi (200 bar) kemudian dengan tekanan lebih rendah (50 bar). Pada proses ini terjadi pengecilan ukuran globula lemak menjadi 1-2 P, sehingga dapat mencegahterjadinya pemisahan lemak tersebut dari komponen penyusun susu yang lain. Proses ini dilakukan sebelum susu dipasteurisasi. GRAS : singkatan Generafly Recogniced As Safe, keterangan yang diberikan pada bahan tambahan makanan oleh FDA yang menunjukkan bahwa bahan tersebut dianggap tidak berisiko bagi konsumen dan belum ada laporan mengenai gangguan yang ditimbulkannya. Goiter : adalah pembesaran atau hypertrophy dari kelenjar thyroid. Grade goiter ada 3 yaitu : (1) Pembesaran, kecil dapat dideteksi dengan palpasi; (2) Leher yang tebal; (3) Pembengkakan yang besar yang terlihat dari jarak jauh Histamin : Zat yang diproduksi oleh tubuh yang keluar sebagai reaksi terhadap rangsangan tertentu, misalkan pada reaksi alergi terhadap rangsangan benda asing. Histamina memiliki nama kimia 1H-imidazol-etanamin yang merupakan hasil dekarboksilasi histidin (C5H9N3). Zat ini ditemukan dalam semua jaringan tubuh, khususnya dalam sel mast dan basofil darah yang berhubungan dengannya Homogenisasi (homogenisation) : proses untuk mempertahankan emulsi lemak dalam air. Pada susu atau krim dilakukan dengan cara mengalirkan susu melalui suatu pengabut dalam 2 tahapan, mulamula dengan tekanan tinggi (200 bar) kemudian dengan tekanan lebih rendah (50 bar). Pada proses ini terjadi pengecilan ukuran globula lemak menjadi 1-2 P, sehingga dapat mencegahterjadinya pemisahan lemak tersebut dari komponen penyusun susu yang lain. Proses ini dilakukan sebelum susu dipasteurisasi. Inaktivasi (inactivation) : proses penghambatan aktivitas biologis dan fisiologis substansi tertentu. Inaktivasi tersebut mungkin menguntungkan, misal hilangnya toksisitas atau merugikan, misal hilangnya aktivitas enzim yang menguntungkan. Inaktivasi dapat dilakukan dengan secara fisik atau kimia. Inkubasi (incubation) perlakuan produk kimia atau biologik pads kondisi tertentu dalam lingkungan yang terkendali. Inkubasi dapat dilakukan dalam almari khusus atau dalam suatu penangas yang dinamakan inkubator. Glossary 455 In-vitro : (M-vitro proses yang berlangsung di luar tubuh, kebanyakan diterapkan pada prosedur laboratorium. Pencernaan in-vitro merupakan suatu pencernaan buatan dari zat-zat makanan yang dilakukan dalam laboratorium dengan enzim-enzim yang berasal dari sistem pencernaan. In-vivo : proses yang berlangsung dalam organismme hidup. Pencernaan in-vivo dengan demikian mengacu pada studi mekanisme pencernaan yang berlangsung pada hewan. Katabolisme (catabolism). pemecahan nutrien (karbohidrat, lipida, dan protein) dalam jaringan hidup menghasilkan senyawaan BM lebih kecil, penting dalam menghasilkan energi dan biosintesis. Energi yang dibebaskan dari reaksi ini disimpan dalam bentuk ikatan fosfat (ATP) digunakan bila diperlukan. Katalase (catalase) : enzim yang mengkatalisis dekomposisi H202 menghasilkan oksigen. Umumnya terjadi di alam, terutama pada mikroorganisme Micrococcuslysodeikticus, eritrosit dan hati. Katalase di dalam susu biasa digunakan untuk diagnosis mastitis. Katalis (catalyst). suatu bahan yang dapat mempercepat terjadinya reaksi kimia tanpa ikut dalam reaksi. Enzim adalah katalis biologis atau biokatalisator. Keasaman (acidityt) sifat asam suatu bahan, contoh aktivitas lipase pada lemak menyebabkan keasaman lemak. Keasaman dapat diukur dengan banyaknya ml NaOH 1N yang dibutuhkan untuk menetralkan asam lemak bebas yang terkandung dalam 100 g lemak. Nilai ini disebut derajat keasaman. Kelvin, derajat (Kelvin degree) : satuan suhu absolut Kelvin (oK). oK = 273, 15 oC. Titik beku air dalam skala Kelvin adalah 273,15oK. Penyimpangan satu derajat Kelvin ekuivalen dengan satu derajat Celsius. Rigor mortis : tahap transisi selama pematangan karkas yang ditandai dengan keras dan kakunya otot. Koagulasi (Coagulation) : Proses terjadinya gumpalan akibat aglomerasi molekul-molekul suatu larutan atau suspensi Koenzim (coenzyme) fraksi nonprotein enzim yang diperlukan untuk aktivitas enzim Sebagian besar koenzim berupa. turunan dari vitamin B kompleks, unsur anorganik seperti kalsium (Ca++), kalium (K+) juga merupakan koenzim beberapa enzim. Koenzim dapat dibedakan dari gugus prostetik enzim dengan sifat-sifat yaitu sebagai berikut. 1. Koenzim tidak terikat kuat dengan enzim. 2. Satu molekul koenzim dapat berperan pada banyak reaksi yang dikatalisis oleh sejumlah enzim. 3. Gugus prostetik terikat kuat Glossary 456 pada enzim dan hanya berperan dalam reaksi yang dikatalisis oleh enzim itu. Koenzim A (coenzyme A) koenzim yang tersusun atas asam pantotenat dan adenosin trifosfat (ATP). Koenzim A (KoA) mudah larut dalam air, tidak larut dalam pelarut nonpolar dan mudah teroksidasi. KoA berperan pada transfer gugus asil seperti dalam sintesis kolesterol, P-oksidasi, daur Krebs, dan pemanjangan asam lemak. Satu unit KoA ekivalen dengan 0,7 µg asam pantotenat; 1 mg mengandung 413 satuan Lipmann. Koenzim Q (coenzyme Q) : strukturnya sangat mirip dengan vitamin K, vitamin E, dan plastokuinon, memiliki cincin kuinon yang mengikat gugus metoksil dan rantai samping dengan molekul dasar isopren. Koenzim Q dapat direduksi dari quinol menjadi quinon dan bersifat reversibel. Koenzim Q berperan dalam rantai reaksi respirasi. Sin. ribikuinon. Kolesterol (cholesterol) : sterol yang memiliki cincin tidak jenuh; merupakan prekursor asam empedu, hormon seks, dan vitamin D. Kolesterol merupakan penyebab aterosklerosis dan gangguan kardiovaskuler. Sumber utama kolesterol adalah otak, hati, kuning telur, mentega, serta lemak hewani. Kwashiorkor : Kwashiorkor adalah suatu sindrom yang diakibatkan defisiensi protein yang berat. Istilah ini pertama kali digunakan oleh Cecily Williams bagi kondisi tersebut yang diderita oleh bayi dan anak balita. Komponen Bioaktif : Senyawa minor yang ada dalam makanan mempunyai efek fisiologis yang positif dan negative Kretinisme : Kretinisme adalah suatu kelainan hormonal pada anak-anak. Ini terjadi akibat kurangnya hormon tiroid. Penderita kelainan ini mengalami kelambatan dalam perkembangan fisik maupun mentalnya. Lactobacillus sp : suatu genus bakteri Gram positif yang menghasilkan asam laktat dalam fermentasi karbohidrat. Lactobacillus tidak patogen, terdapat dalam mulut dan saluran pencernaan manusia. Bakteri tersebut penting dalam fermentasi bermacam-macam makanan, seperti keju, asinan, dan yoghurt. Lactobacillus bifidus : bakteri Gram positif yang banyak terdapat dalam flora perut anak-anak yang menyusu, memegang peranan penting dalam memelihara kesehatan normal saluran pencernaan bayi. Belum jelas pengaruhnya terhadap mukosa usus atau pengaruh penghambatan pertumbuhan organisme patogen dalam perut. Sin. bacteroides bifidium. Makromineral: mineral yang dibuthkan dalam jumlah banyak, antara lain Ca, P, K, Na, Cl, S dan Mg Glossary 457 Marasmus : penyakit yang biasanya menimpa anak-anak yang tidak lagi mengkonsumsi air susu ibu. Keadaanya mirip dengan kwashiorkor namun tidak ditandai dengan edema. Lih. kwashiorkor. Mikroorganisme Halofilik (halophic microorganism): jenis mikroorganisme yang membutuhkan garam natrium chlorida (NaCl) dalam jumlah besar untuk pertumbuhannya. (Kadang tahan sampai konsentrasi NaC1 20%) dalam media yang kandungan garamnya kurang mencukupi, jenis mikroorganisme ini halofilik ini akan menyerap air kemudian akan mengalami turgesensi Mesofil (mesophiles): mikroorganisme yang tumbuh optimal antara 20- 45"C, dapat dihambat pertumbuhannya dengan suhu rendah. Mikromineral: mineral yang dibutuhkan dalam jumlah sedikit, antara lain Fe, Za, Cu Nilai D (D value) : ukuran stabilitas thermal senyawa biokimia atau mikroorganisme. Nilai tersebut menyatakan jangka waktu perlakuan panas yang diperlukan pada suhu tertentu untuk mereduksi kadar senyawa atau mikroorganisme yang bersangkutan sampai sepersepuluh nilai mula – mula, Suhu yang ditetapkan ditunjukan sebagai subskrip. Jika suhu tersebut 121oC (250oF) yang digunakan untuk sterilisasi, maka nilai tersebut dituliskan D121. Obesitas ( obesity ) : hipertropi dari jaringan subkutan adiposi yang disebabkan oleh kelebihan energi yang di konsumsi dalam menu makanan atu disebabkan oleh gangguan fisiologis seperti kelaianan hormon. Osteoporosis : Osteoporosis merupa-kan suatu gangguan dengan sifat-sifat khas berupa massa tulang yang rendah disertai perubahan-perubahan mikro aristektur dan kemunduran tulang yang akhirnya menyebabkan terjadinya peningkatan kerapuhan tulang dan peningkatan risiko terjadinya patah tulang. Antihistamin : Kelompok obat yang mencegah kerja histamina dalam tubuh. Oligosakarida : Oligosakarida merupakan gabungan dari molekul-molekul monosakarida. Oligosakarida dapat berupa disakarida, trisakarida, dan seterusnya. Sebagian besar oligosakarida dihasilkan dari proses hidrolisa polisakarida dan hanya beberapa oligosakarida yang secara alami terdapat di alam. Probiotik : Bakteri yang hidup dalam saluran cerna yang bersifat baik dan mendukung saluran cerna. Contoh probiotik: Bifidobacterium, Eubacterium, dan Lactobacillus. P Prebiotik : Makanan Probiotik, yaitu kandungan makanan yang tak dapat dicerna yang memiliki keuntungan Glossary 458 merangsang pertumbuhan dan/ atau aktivitas satu atau sejumlah bakteri baik di usus”. Fitokimia : Komponen bioaktif di dalam sayur dan buah-buahan yang berpengaruh secara fisiologis untuk meningkatkan kesehatan, mencegah, serta mengobati berbagai penyakit Pasteurisasi (pasteurisation): pasteurisasi proses panas yang digunakan untuk memperpanjang umur simpan produk pangan dengan cara mengurangi jumlah mikroorganisme dalam produk tanpa mempengaruhi sifat-sifat fisiko-kimiawi dan organoleptiknya. Karena proses ini tidak merusak seluruh mikroorganisme, pengaruhnya bersifat sementara dan produk yang dipasteurisasi harus disimpan dalam suhu dingin dan hanya untuk waktu pendek. Teknik Pasteurisasai dapat dilaksanakan pada dua suhu yang berbeda. Proteinogenik : Asam amino dasar atau asam amino baku atau asam amino penyusun protein Psikrofil (Psychrophiles): mikroorganisme yang dapat tumbuh pada suhu rendah. Kecepatan pertumbuhan maksimum terjadi pada suhu kira - kira 10°C dan pada suhu 30oC pertumbuhannya terhambat. Mikroorganisme ini tumbuh secara kontinu pada suhu ruang pendingin (4°C) yang menyebabkan pengawetan beberapa makanan dan bahan biologis hanya efektif bila dilakukan dalam waktu pendek pada suhu dingin. Psikrotrof (psychrotrophs) : mikroorganisme yang dapat tumbuh optimal pada suhu kira-kira 20°C, tetapi sanggup tumbuh pada suhu pendingin meskipun secara lambat. Reaksi Maillard : Suatu reaksi kimia yang terjadi antara asam amino dan gula tereduksi, biasanya terjadi pada suhu yang tinggi. Reaksi non enzimatik ini menghasilkan pewarnaan coklat (browning), menghasilkan warna dan aroma yang khas; proses ini berlangsung dalam suasana basa. Resemisasi asam-asam amino : Perubahan konfigurasi asam amino dari bentuk L ke bentuk D Rigor mortis : tahap transisi selama pematangan karkas yang ditandai dengan keras dan kakunya otot. Saccharomyces (accharomyce): yeast yang digunakan secara luas dalam industri pengolahan pangan seperti baking, peragian ( S. Cerevisae ), dan pengolahan susu ( S.lactis ), untuk proses fermentsi dan untuk produksi yeast pangan. Saccharomyces kebanyakan memfermentasi heksosa. Salmonella : genus bakteri Gram – negatif, bersifat aerob atau anaerob, kebanyakan merupakan spesies penyebab kercunan pangan seperti: salmonela typhii ( typoid ), S. Paratypi ( paratipoid ), dan S. enteroidis. Salmonelosis : kedaan patologi disebabkan oleh berbagai spesies. Glossary 459 Salmonella sp. yang menimbulkan gejala kercunan. Serat kasar (crude fibre) : bagian karbohidrat tak tercerna dalam diet (gizi). Ditentukan dengan ekstraksi sampel pertama kali petroleum eter untuk menghilangkan lemak. Kemudian dengan asam sulfat dan dihidrolisis residu tak larut dengan natriumhidroksida. Residu kedua setelah dicuci dan dihilangkan bagian abunya merupakan serat kasar. Metode ini dikembangkan di stasiun Agronomi Weende, Belanda pada abad ke- 19 dan masih dapat diandalkan dalam prosedur analisis. Serat makan (dietary fibre) : komponen dari jaringan tanaman yang tahan terhadap hidrolisis oleh enzim dalam lambung dan usus kecil. Sporulasi (sporulation) : pembentukan spora dari beberapa organisme bentuk vegetatif. Sterilisasi (sterilisation) : perlakuan yang dirancang untuk membunuh semua mikroorganisme dan sporanya pada bahan makanan sehingga makanan menjadi tahan lama dalam penyimpanan dan aman dikonsumsi. Sterilisasi biasanya dilakukan pada suhu 121oC selama 15 – 50 menit untuk produk makanan yang sudah dikemas, atau bisa juga dilakukan pada suhu 130 – 145 oC selama beberapa detik untuk produk makanan berupa cairan. Proses ini juga dikenal dengan istilah UHT ( Ultra High Temperature ). Tekanan osmosis (osmoticpressure) : tekanan yang diperlukan oleh larutan melalui dinding tipis semipermeable yang memisahkan hidro larutan. Dapat dihitung: ð = R = tetapan gas; T = suhu absolut (K); V = isi larutan; u = jumlah osmol dalam larutan. Teksture (textur) : sifatnya mekanis, fisikawi, dan rheologis produk pangan yang dirasakan oleh mulut dan organ perasa. Sin. konsistensi. Temperatur atau suhu (temperatures) : pengukur derajat (tingkat) pangs suatu medium, yang diekspresikan dalam derajat Celcius (dulu disebut Centri grade), derajat Fahrenheit, atau derajat Kelvin: t°C = 5/9 (t°F - 32)t°F = 9/5 (t°C + 32°)t'K = VC + 273,15 suhu absolute dalam termodinamika dinyatakan sebagai derajat Kelvin Termofilik (Thermophilic) istilah diterapkan pada jasad renik, yang menerangkan bahwa jasad tersebut dapat tumbuh pada suhu tinggi, misalnya antara 25 - 75°C, dengan suhu optimum sekitar 55°C, tergantung pada strain-nya. Risiko terjadinya kontaminasi oleh jasad termofilik berlangsung bila suatu produk telah dipanaskan pada suhu tidak terlalu tinggi (60- 90°C) dan kemudian dibiarkan menjadi dingin perlahan- lahan sehingga jasad renik hidup dan Glossary 460 tumbuh pada Suhu optimal pertumbuhannya. Ultrace mineral : mineral diperlukan dalam jumlah yang sangat kecil (yodium, selenium, mangan, kromium, molibdenim, boron, dan kobalt) Yeast (yeast) : organisme bulat bersel tunggal berukuran 1-10 0 umumnya berkembangbiak dengan proses pernbentukan tonjolan (budding). Kebutuhan nutrien yeast sedikit yaitu nitrogen dalam bentuk sederhana, berbagai stunber karbon (heksosa, pentosa, disakarida, alkana) dan beberapa mineral kelumit. Pada kondisi anaerobik yeast mampu memetabohsme (memfermentasi) gula menjadi alkohol dan pada kondisi aerobik yeast menggunakan gula ini untuk perturnbuhan. Pada umumnya yeast tumbuh pada medium asam (pH 3,5 - 7) dan optimal pada suhu 20 sampai 30°C dan dalam kelembaban antara 60% dan 90%. Ada dua familia utama dari yeast yaitu (1) Cryptococcaceae tang terdiri dari Torulopsis (Torah) dan Candida, (2) Ondom wetaceae vanc, meliputi Kluyveamyces, Schizosaccharom, Picia, dan hansenula. Beberapa yeast seperti Candida spp. adalah pathogenic. Z value : suhu yang diperlukan (OC) untuk menurunkan jumlah mikroorganisme 1 log cycle. Besarnya z value memberikan informasi resistansi relatif mikroorganisme terhadap perlakuan panas yang berbeda suhunya. Dengan memngetahui z value ini, memungkinkan dilakukan perhitungan kebutuhan waktu pemanasan yang dapat berakibat sama dalam mematikan mikroorganisme. Antioksidan : Suatu senyawa yang akan mencegah radikal bebas yang dihasilkan dari proses oksidasi normal dalam tubuh. Radikal bebas ini akan merusak sel-sel tubuh sehingga berisiko menimbulkan penyakit. Bahan Tambahan Makanan (BTM) : Bahan yang ditambahkan dengan sengaja ke dalam makanan dalam jumlah kecil, dengan tujuan untuk memperbaiki penampakan, cita rasa, tekstur, flavor dan memperpanjang daya simpan. Selain itu dapat meningkatkan nilai gizi seperti protein, mineral dan vitamin. Klorofil : Pigmen hijau yang terdapat dalam kloroplas bersamasama dengan karoten dan xantofil Flavonoid : Zat warna alam yang mengandung dua cincin benzena yang dihubungkan dengan 3 atom karbon dan dirapatkan oleh sebuah atom oksigen Myoglobin : Pigmen berwarna merah keunguan yang menentukan warna daging segar. Kafein : Kafein ialah senyawa kimia yang dijumpai secara alami di dalam makanan, contohya : biji kopi, teh, biji kelapa, guarana, dan maté. Ia terkenal dengan rasanya Glossary 461 yang pahit dan berlaku sebagai perangsang sistem saraf pusat, jantung, dan pernafasan. Kafein juga bersifat diuretik. Flavor enhancer : Istilah untuk bahan-bahan yang dapat meningkatkan rasa enak yang tidak diinginkan dari suatu makanan. Sedangkan bahan pembangkit itu sendiri tidak atau sedikit mempunyai cita rasa. Fermentasi : Reaksi oksidasireduksi, di mana zat yang dioksidasi (pemberi elektron) maupun zat yang direduksi (penerima elektron) adalah zat organik dengan melibatkan mikroorganisme (bakteri, kapang dan ragi). Zat organik yang digunakan umumnya glukosa yang dipecah menjadi aldehida, alkohol atau asam. Irradiasi : Teknologi pengawetan makanan menggunakan radiasi, bertujuan untuk mengendalikan mikroba patogen, mengurangi infeksi serangga, menghambat pertunasan, memperpanjang masa simpan, dan memperlambat pematangan buah. Menurut aturan Codex 106-1983, Rev.1-2003, ada tiga sumber radiasi ionisasi yang dapat digunakan untuk pangan, yaitu sinar gamma dari radionuklida 60 Co or137Cs, sinar- X yang dipancarkan dari sumber yang dioperasikan pada atau di bawah tingkat energi 5 MeV, dan elektron yang dipancarkan dari sumber yang dioperasikan pada atau di bawah tingkat energi 10 MeV. Anabolisme : penyusunan senyawa sederhana menjadi biomol dengan bantuan energi yang dihasilkan pada katabolisme. Asam absisik (abscissic acid): hormon yang dapat merangsang terjadinya proses absisi. ATP (Adenosin trifosfat) : suatu substansi yang tersusun dari adenine, ribose, trifosfat yang mengandung dua ikatan fosfoanhidrida. Energi bebas dalam jumah besar akan dilepaskan pada hidrolisis masingmasing ikatan itu. ATP merupakan senyawa energi tinggi yang berperan sebagai cadangan energi yang dibutuhkan sel untuk berbagai metabolisme. Browning : Raksi maillard adalah reaksi antara karbohidrat khususnya gula pereduksi dengan gugus amina primer. Hasil reaksi ini berupa produk berwarna coklat yang sering dikehendaki namun kadang-kadang menjadi pertanda penurunan mutu. Pada buah dan sayur reaksi pencoklatan disebabkan oleh aktivitas enzim fenolase yang aktif karena adanya oksigen yang kontak dengan bahan Enzim : suatu protein yang berperan sebagai katalis biologi (biokatalisator) yang akan mengkatalisis setiap reaksi di dalam sel hidup. Fermentasi : suatu reaksi metabolisme yang meliputi sederet reaksi oksidasi reduksi, yang donor akseptor elektronnya adalah Glossary 462 senyawa-senyawa organik, umumnya menghjasilkan energi. Dilakukan oleh bakteri, fungi dan yeast tertentu baik fakultatif maupun obligat. Haugh Unit: merupakan suatu unit yang memberi korelasi antar tinggi putih telur yang ketal dengan berat telur. Hormon : hasil sekresi kelenjar endokrin tanpa pembuluh yang mempunyai aktivitas dan pengaruh katalis yang sangat spesifik dalam mengendalikan fungsi tubuh. Seperti faktor pertumbuhan tanaman. Ideks putih telur merupakan perbandingan antara tinggi putih telur (albumen) dengan rata-rata lebar albumen terpendek dengan terpanjang. Indeks kuning telur merupakan perbandingan antara tinggi dengan garis tengah kuning telur. Metabolisme : semua perubahan dan energi yang terjadi di dalam sel hidup atau karena kegiatannya meliputi 1). mengekstrak energi dari bahan makanan dengan bantuan sinar matahari dan mengubahnya jadi bentuk energi lain. 2). Mengubah senyawa yang terdapat dalam bahan makanan menjadi senyawa yang diperluan , 3). Mengurai dan membentuk biomol yag diperlukan bagi sel. Metabolisme dibagi menjadi 2 fase yaitu katabolisme atau fase degratif dan anabolisme atau fase penyusunan. Katabolieme: penguraian seyawa komplek menjadi seyawa yang lebih sederhana. Klimaterik: suatu fase yang kritis dalam kehidupan buah dan selama terjadinya proses ini banyak sekali perubahan yang berlangsung. Merupakan suatu keadaan ”auto stimulation” dari dalam buah tersebut sehingga buah menjadi matang yang disertai peningkatan proses respirasi. Oksidasi: reaksi kimia yang dapat berupa pengikatan oksigen, kehilangan hidrogen, atau kehilangan satu elektron atau lebih. Secara biokimiawi oksidasi dapat terjadi secara aerobik maupun anaerobik. Sinescene: suatu tahap normal yang selalu terjadi dalam siklus kehidupan sayuran dan buahbuahan menjadi layu. Rigor mortis: keadaan karkas menjadi kaku yang terjadi antara 24-48 jam setelah peyembelihan. HET (Harga Eceran Tertinggi) Rp. 7.888,00 ISBN XXX-XXX-XXX-X Buku ini telah dinilai oleh Badan Standar Nasional Pendidikan (BSNP) dan telah dinyatakan layak sebagai buku teks pelajaran berdasarkan Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Nomor 46 Tahun 2007 tanggal 5 Desember 2007 tentang Penetapan Buku Teks Pelajaran yang Memenuhi Syarat Kelayakan untuk Digunakan dalam Proses Pembelajaran.