SISTEM PENCERNAAN PADA MANUSIA

A. Organ-Organ Pencernaan
Proses pencernaan merupakan suatu proses yang melibatkan
organ-organ pencernaan dan kelenjar-kelenjar pencernaan. Antara
proses dan organ-organ serta kelenjarnya merupakan kesatuan
sistem pencernaan. Sistem pencernaan berfungsi memecah bahan-
bahan makanan menjadi sari-sari makanan yang siap diserap dalam
tubuh.

Berdasarkan prosesnya, pencernaan makanan dapat dibedakan
menjadi dua macam seperti berikut.
1. Proses mekanis, yaitu pengunyahan oleh gigi dengan dibantu
lidah serta peremasan yang terjadi di lambung.
2. Proses kimiawi, yaitu pelarutan dan pemecahan makanan oleh
enzim-enzim pencernaan dengan mengubah makanan yang ber-
molekul besar menjadi molekul yang berukuran kecil.
Makanan mengalami proses pencernaan sejak makanan berada
di dalam mulut hingga proses pengeluaran sisa-sisa makanan hasil
pencernaan. Adapun proses pencernaan makanan meliputi hal-hal
berikut.
1. Ingesti: pemasukan makanan ke dalam tubuh melalui mulut.
2. Mastikasi: proses mengunyah makanan oleh gigi.
3. Deglutisi: proses menelan makanan di kerongkongan.
4. Digesti: pengubahan makanan menjadi molekul yang lebih
sederhana dengan bantuan enzim, terdapat di lambung.
5. Absorpsi: proses penyerapan, terjadi di usus halus.
6. Defekasi: pengeluaran sisa makanan yang sudah tidak berguna
untuk tubuh melalui anus.

Saat melakukan proses-proses pencernaan tersebut diperlukan
serangkaian alat-alat pencernaan sebagai berikut.
1. Mulut
Makanan pertama kali masuk ke dalam tubuh melalui mulut.
Makanan ini mulai dicerna secara mekanis dan kimiawi. Di dalam
mulut seperti Gambar 6.1, terdapat beberapa alat yang berperan
dalam proses pencernaan yaitu gigi, lidah, dan kelenjar ludah
(glandula salivales).
a. Gigi
Pada manusia, gigi berfungsi sebagai alat pencernaan
mekanis. Di sini, gigi membantu memecah makanan menjadi
potongan-potongan yang lebih kecil. Hal ini akan membantu
enzim-enzim pencernaan agar dapat mencerna makanan
lebih efisien dan cepat. Selama pertumbuhan dan per-
kembangan, gigi manusia mengalami perubahan, mulai dari
gigi susu dan gigi tetap (permanen). Gigi pertama pada bayi
dimulai saat usia 6 bulan. Gigi pertama ini disebut gigi susu
(dens lakteus). Pada anak berusia 6
tahun, gigi berjumlah 20, dengan susunan sebagai berikut.
1) Gigi seri (dens insisivus), berjumlah 8 buah, berfungsi
memotong makanan.
2) Gigi taring (dens caninus), berjumlah 4 buah, berfungsi
merobek makanan.
3) Gigi geraham kecil (dens premolare), berjumlah 8 buah,
berfungsi mengunyah makanan.
Struktur luar gigi terdiri
atas bagian-bagian berikut.
1) Mahkota gigi (corona) merupakan bagian yang tampak
dari luar.
2) Akar gigi (radix) merupakan bagian gigi yang tertanam
di dalam rahang.
3) Leher gigi (colum) merupakan bagian yang terlindung
oleh gusi.
Adapun penampang gigi dapat diperlihatkan bagian-
bagiannya sebagai berikut.
1) Email (glazur atau enamel) merupakan bagian terluar
gigi. Email merupakan struktur terkeras dari tubuh,
mengandung 97% kalsium dan 3% bahan organik.
2) Tulang gigi (dentin), berada di sebelah dalam email,
tersusun atas zat dentin.
3) Sumsum gigi (pulpa), merupakan bagian yang paling
dalam. Di pulpa terdapat kapiler, arteri, vena, dan saraf.
4) Semen merupakan pelapis bagian dentin yang masuk
ke rahang.
b. Lidah
Lidah dalam sistem pencernaan berfungsi untuk mem-
bantu mencampur dan menelan makanan, mempertahankan
makanan agar berada di antara gigi-gigi atas dan bawah
saat makanan dikunyah serta sebagai alat perasa makanan.
Lidah dapat berfungsi sebagai alat perasa makanan karena
mengandung banyak reseptor pengecap atau perasa. Lidah
tersusun atas otot lurik dan permukaannya dilapisi dengan
lapisan epitelium yang banyak mengandung kelenjar lendir
(mukosa).
c. Kelenjar ludah
Terdapat tiga pasang kelenjar ludah di dalam rongga mulut,
yaitu glandula parotis, glandula submaksilaris, dan glandula
sublingualis atau glandula submandibularis. Amati gambar 6.4
agar Anda mengenali letak ketiga kelenjar ludah tersebut.
Air ludah berperan penting dalam proses perubahan zat
makanan secara kimiawi yang terjadi di dalam mulut. Setelah
makanan dilumatkan secara mekanis oleh gigi, air ludah ber-
peran secara kimiawi dalam proses membasahi dan mem-
buat makanan menjadi lembek agar mudah ditelan. Ludah
terdiri atas air (99%) dan enzim amilase. Enzim ini meng-
uraikan pati dalam makanan menjadi gula sederhana
(glukosa dan maltosa). Makanan yang telah dilumatkan
dengan dikunyah dan dilunakkan di dalam mulut oleh air liur
disebut bolus. Bolus ini diteruskan ke sistem pencernaan
selanjutnya.

2. Kerongkongan (Esofagus)
Kerongkongan merupakan saluran panjang (± 25 cm) yang
tipis sebagai jalan bolus dari mulut menuju ke lambung. Fungsi
kerongkongan ini sebagai jalan bolus dari mulut menuju lambung.
Bagian dalam kerongkongan senantiasa basah oleh cairan
yang dihasilkan oleh kelenjar-kelenjar yang terdapat pada dinding
kerongkongan untuk menjaga agar bolus menjadi basah dan licin.
Keadaan ini akan mempermudah bolus bergerak melalui
kerongkongan menuju ke lambung. Bergeraknya bolus dari mulut
ke lambung melalui kerongkongan disebabkan adanya gerak
peristaltik pada otot dinding kerongkongan.
Gerak peristaltik dapat terjadi karena adanya kontraksi otot
secara bergantian pada lapisan otot yang tersusun secara me-
manjang dan melingkar. Proses gerak bolus di dalam kerongkongan
menuju lambung
Sebelum seseorang mulai makan, bagian belakang mulut (atas)
terbuka sebagai jalannya udara dari hidung. Di kerongkongan,
epiglotis yang seperti gelambir mengendur sehingga udara masuk
ke paru-paru. Ketika makan, makanan dikunyah dan ditelan masuk
ke dalam kerongkongan. Sewaktu makanan bergerak menuju
kerongkongan, langit-langit lunak beserta jaringan mirip gelambir
di bagian belakang mulut (uvula) terangkat ke atas dan menutup
saluran hidung. Sementara itu, sewaktu makanan bergerak ke arah
tutup trakea, epiglotis akan menutup sehingga makanan tidak masuk
trakea dan paru-paru tetapi makanan tetap masuk ke kerongkongan.

3. Lambung
Lambung merupakan saluran pencernaan yang berbentuk
seperti kantung, terletak di bawah sekat rongga badan. Dengan
mengamati Gambar 6.5, Anda dapat mengetahui bahwa lambung
terdiri atas tiga bagian sebagai berikut.
a. Bagian atas disebut kardiak, merupakan bagian yang ber-
batasan dengan esofagus.
b. Bagian tengah disebut fundus, merupakan bagian badan
atau tengah lambung.
c. Bagian bawah disebut pilorus, yang berbatasan dengan
usus halus.
Daerah perbatasan antara lambung dan kerongkongan ter-
dapat otot sfinkter kardiak yang secara refleks akan terbuka bila
ada bolus masuk. Sementara itu, di bagian pilorus terdapat otot
yang disebut sfinkter pilorus. Otot-otot lambung ini dapat ber-
kontraksi seperti halnya otot-otot kerongkongan. Apabila otot-
otot ini berkontraksi, otot-otot tersebut menekan, meremas, dan
mencampur bolus-bolus tersebut menjadi kimus (chyme).
Sementara itu, pencernaan secara kimiawi dibantu oleh
getah lambung. Getah ini dihasilkan oleh kelenjar yang terletak
pada dinding lambung di bawah fundus, sedangkan bagian dalam
dinding lambung menghasilkan lendir yang berfungsi melindungi
dinding lambung dari abrasi asam lambung, dan dapat beregenerasi
bila cidera. Getah lambung ini dapat dihasilkan akibat rangsangan
bolus saat masuk ke lambung. Getah lambung mengandung
bermacam-macam zat kimia, yang sebagian besar terdiri atas
air. Getah lambung juga mengandung HCl/asam lambung dan
enzim-enzim pencernaan seperti renin, pepsinogen, dan lipase.
Asam lambung memiliki beberapa fungsi berikut.
a. Mengaktifkan beberapa enzim yang terdapat dalam getah
lambung, misalnya pepsinogen diubah menjadi pepsin. Enzim
ini aktif memecah protein dalam bolus menjadi proteosa dan
pepton yang mempunyai ukuran molekul lebih kecil.
b. Menetralkan sifat alkali bolus yang datang dari rongga mulut.
c. Mengubah kelarutan garam mineral.
d. Mengasamkan lambung (pH turun 1–3), sehingga dapat
membunuh kuman yang ikut masuk ke lambung bersama
bolus.
e. Mengatur membuka dan menutupnya katup antara lambung
dan usus dua belas jari.
f. Merangsang sekresi getah usus.
Enzim renin dalam getah lambung berfungsi mengendapkan
kasein atau protein susu dari air susu. Lambung dalam suasana
asam dapat merangsang pepsinogen menjadi pepsin. Pepsin
ini berfungsi memecah molekul-molekul protein menjadi molekul-
molekul peptida. Sementara itu, lipase berfungsi mengubah
lemak menjadi asam lemak dan gliserol.
Selanjutnya, kimus akan masuk ke usus halus melalui suatu
sfinkter pilorus yang berukuran kecil. Apabila otot-otot ini
berkontraksi, maka kimus didorong masuk ke usus halus sedikit
demi sedikit.

4. Usus halus
Usus halus merupakan saluran berkelok-kelok yang
panjangnya sekitar 6–8 meter, lebar 25 mm dengan banyak
lipatan yang disebut vili atau jonjot-jonjot usus. Vili ini berfungsi
memperluas permukaan usus halus yang berpengaruh terhadap
proses penyerapan makanan. Lakukan eksperimen berikut untuk
mengetahui pengaruh lipatan terhadap proses penyerapan.
Usus halus terbagi menjadi tiga bagian seperti berikut:
a. duodenum (usus 12 jari), panjangnya ± 25 cm,
b. jejunum (usus kosong), panjangnya ± 7 m,
c. ileum (usus penyerapan), panjangnya ± 1 m.
Kimus yang berasal dari lambung mengandung molekul-
molekul pati yang telah dicernakan di mulut dan lambung,
molekul-molekul protein yang telah dicernakan di lambung,
molekul-molekul lemak yang belum dicernakan serta zat-zat lain.
Selama di usus halus, semua molekul pati dicernakan lebih
sempurna menjadi molekul-molekul glukosa. Sementara itu
molekul-molekul protein dicerna menjadi molekul-molekul asam
amino, dan semua molekul lemak dicerna menjadi molekul
gliserol dan asam lemak.
Pencernaan makanan yang terjadi di usus halus lebih banyak
bersifat kimiawi. Berbagai macam enzim diperlukan untuk
membantu proses pencernaan kimiawi ini.
Hati, pankreas, dan kelenjar-kelenjar yang terdapat di dalam
dinding usus halus mampu menghasilkan getah pencernaan.
Getah ini bercampur dengan kimus di dalam usus halus. Getah
pencernaan yang berperan di usus halus ini berupa cairan
empedu, getah pankreas, dan getah usus.
a. Cairan Empedu
Cairan empedu berwarna kuning kehijauan, 86% berupa
air, dan tidak mengandung enzim. Akan tetapi, mengandung
mucin dan garam empedu yang berperan dalam pencernaan
makanan. Cairan empedu tersusun atas bahan-bahan
berikut.
1) Air, berguna sebagai pelarut utama.
2) Mucin, berguna untuk membasahi dan melicinkan
duodenum agar tidak terjadi iritasi pada dinding usus.
3) Garam empedu, mengandung natrium karbonat yang
mengakibatkan empedu bersifat alkali. Garam empedu
juga berfungsi menurunkan tegangan permukaan lemak
dan air (mengemulsikan lemak).
Cairan ini dihasilkan oleh hati. Perhatikan Gambar 6.9.
Hati merupakan kelenjar pencernaan terbesar dalam tubuh
yang beratnya ± 2 kg. Dalam sistem pencernaan, hati
berfungsi sebagai pembentuk empedu, tempat penimbunan
zat-zat makanan dari darah dan penyerapan unsur besi dari
darah yang telah rusak. Selain itu, hati juga berfungsi
membentuk darah pada janin atau pada keadaan darurat,
pembentukan fibrinogen dan heparin untuk disalurkan ke
peredaran darah serta pengaturan suhu tubuh.
Empedu mengalir dari hati melalui saluran empedu dan
masuk ke usus halus. Dalam proses pencernaan ini, empedu
berperan dalam proses pencernaan lemak, yaitu sebelum
lemak dicernakan, lemak harus bereaksi dengan empedu
terlebih dahulu. Selain itu, cairan empedu berfungsi
menetralkan asam klorida dalam kimus, menghentikan
aktivitas pepsin pada protein, dan merangsang gerak
peristaltik usus.
b. Getah Pankreas
Getah pankreas dihasilkan di dalam organ pankreas.
Pankreas ini berperan sebagai kelenjar eksokrin yang
menghasilkan getah pankreas ke dalam saluran pencernaan
dan sebagai kelenjar endokrin yang menghasilkan hormon
insulin. Hormon ini dikeluarkan oleh sel-sel berbentuk pulau-
pulau yang disebut pulau-pulau langerhans. Insulin ini
berfungsi menjaga gula darah agar tetap normal dan
mencegah diabetes melitus.
Getah pankreas ini dari pankreas mengalir melalui
saluran pankreas masuk ke usus halus. Dalam pankreas
terdapat tiga macam enzim, yaitu lipase yang membantu dalam
pemecahan lemak, tripsin membantu dalam pemecahan pro-
tein, dan amilase membantu dalam pemecahan pati.
c. Getah Usus
Pada dinding usus halus banyak terdapat kelenjar yang
mampu menghasilkan getah usus. Getah usus mengandung
enzim-enzim seperti berikut.
1) Sukrase, berfungsi membantu mempercepat proses pe-
mecahan sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa.
2) Maltase, berfungsi membantu mempercepat proses
pemecahan maltosa menjadi dua molekul glukosa.
3) Laktase, berfungsi membantu mempercepat proses
pemecahan laktosa menjadi glukosa dan galaktosa.
4) Enzim peptidase, berfungsi membantu mempercepat
proses pemecahan peptida menjadi asam amino.
Monosakarida, asam amino, asam lemak, dan gliserol
hasil pencernaan terakhir di usus halus mulai diabsorpsi atau
diserap melalui dinding usus halus terutama di bagian
jejunum dan ileum. Selain itu vitamin dan mineral juga
diserap. Vitamin-vitamin yang larut dalam lemak,
penyerapannya bersama dengan pelarutnya, sedangkan
vitamin yang larut dalam air penyerapannya dilakukan oleh
jonjot usus.
Penyerapan mineral sangat beragam berkaitan dengan
sifat kimia tiap-tiap mineral dan perbedaan struktur bagian-
bagian usus. Sepanjang usus halus sangat efisien dalam
penyerapan Na+, tetapi tidak untuk Cl
–, HCO3
–, dan ion-ion
bivalen. Ion K+
penyerapannya terbatas di jejunum.
Penyerapan Fe++ terjadi di duodenum dan jejunum.
Proses penyerapan di usus halus ini dilakukan oleh villi
(jonjot-jonjot usus). Di dalam villi ini terdapat pembuluh darah,
pembuluh kil (limfa), dan sel goblet. Di sini asam amino dan
glukosa diserap dan diangkut oleh darah menuju hati melalui
sistem vena porta hepatikus, sedangkan asam lemak
bereaksi terlebih dahulu dengan garam empedu membentuk
emulsi lemak. Emulsi lemak bersama gliserol diserap ke
dalam villi. Selanjutnya di dalam villi, asam lemak dilepaskan,
kemudian asam lemak mengikat gliserin dan membentuk
lemak kembali. Lemak yang terbentuk masuk ke tengah villi,
yaitu ke dalam pembuluh kil (limfa).
Melalui pembuluh kil, emulsi lemak menuju vena sedang-
kan garam empedu masuk ke dalam darah menuju hati dan
dibentuk lagi menjadi empedu. Bahan-bahan yang tidak dapat
diserap di usus halus akan didorong menuju usus besar
(kolon).

5. Usus besar
Usus besar atau kolon memiliki panjang ± 1 meter dan terdiri
atas kolon ascendens, kolon transversum, dan kolon descendens.
Di antara intestinum tenue (usus halus) dan intestinum
crassum (usus besar) terdapat sekum (usus buntu).
Pada ujung sekum terdapat tonjolan kecil yang disebut
appendiks (umbai cacing) yang berisi massa sel darah
putih yang berperan dalam imunitas.
Zat-zat sisa di dalam usus besar ini didorong ke
bagian belakang dengan gerakan peristaltik. Zat-zat sisa
ini masih mengandung banyak air dan garam mineral
yang diperlukan oleh tubuh. Air dan garam mineral
kemudian diabsorpsi kembali oleh dinding kolon, yaitu
kolon ascendens. Zat-zat sisa berada dalam usus besar
selama 1 sampai 4 hari. Pada saat itu terjadi proses
pembusukan terhadap zat-zat sisa dengan dibantu
bakteri Escherichia coli, yang mampu membentuk
vitamin K dan B12. Selanjutnya dengan gerakan
peristaltik, zat-zat sisa ini terdorong sedikit demi sedikit
ke saluran akhir dari pencernaan yaitu rektum dan
akhirnya keluar dengan proses defekasi melewati anus.
Defekasi diawali dengan terjadinya penggelembungan bagian
rektum akibat suatu rangsang yang disebut refleks gastrokolik.
Kemudian akibat adanya aktivitas kontraksi rektum dan otot
sfinkter yang berhubungan mengakibatkan terjadinya defekasi.
Di dalam usus besar ini semua proses pencernaan telah selesai
dengan sempurna.

MODIFIED ATMOSPHERE PACKAGING (MAP)

Latar Belakang

Saat ini permintaan konsumen akan kemasan bahan pangan adalah teknik pengemasan yang ramah lingkungan, produk yang lebih alami dan tanpa menggunakan bahan pengawet. Industri-industri pengolahan pangan juga berusaha untuk meningkatkan masa simpan dan keamanan dari produk. Teknologi pengemasan bahan pangan yang modern mencakup pengemasan atmosfir termodifikasi (Modified Atmosfer Packaging/MAP), pengemasan aktif (Active Packaging) dan Smart Packaging, bertujuan untuk semaksimal mungkin meningkatkan keamanan dan mutu bahan sebagaimana bahan alaminya.

Pengemasan atmosfir termodifikasi (MAP) adalah pengemasan produk dengan menggunakan bahan kemasan yang dapat menahan keluar masuknya gas sehingga konsentrasi gas di dalam kemasan berubah dan ini menyebabkan laju respirasi produk menurun, mengurangi pertumbuhan mikrobia, mengurangi kerusakan oleh enzim serta memperpanjang umur simpan. MAP banyak digunakan dalam teknologi olah minimal buah-buahan dan sayuran segar serta bahan-bahan pangan yang siap santap (ready-to eat).

Saat ini MAP telah berkembang dengan sangat pesat, hal ini didorong oleh kemajuan fabrikasi film kemasan yang dapat menghasilkan kemasan dengan permeabilitas gas yang luas serta tersedianya adsorber untuk O2, CO2, etilen dan air. Ahli-ahli pengemasan sering menganggap bahwa MAP merupakan satu dari bentuk kemasan aktif, karena banyak metode kemasan aktif juga memodifikasi komposisi udara di dalam kemasan bahan pangan. Ide penggunaan kemasan aktif bukanlah hal yang baru, tetapi keuntungan dari segi mutu dan nilai ekonomi dari teknik ini merupakan perkembangan terbaru dalam industri kemasan bahan pangan. Keuntungan dari teknik kemasan aktif adalah tidak mahal (relatif terhadap harga produk yang dikemas), ramah lingkungan, mempunyai nilai estetika yang dapat diterima dan sesuai untuk sistem distribusi.

Modified Atmosfer Packaging (MAP)

Saat ini permintaan konsumen akan kemasan bahan pangan adalah teknik pengemasan yang ramah lingkungan, produk yang lebih alami dan tanpa menggunakan bahan pengawet. Industri-industri pengolahan pangan juga berusaha untuk meningkatkan masa simpan dan keamanan dari produk. Teknologi pengemasan bahan pangan yang modern mencakup termodifikasi (Modified Atmosfer Packaging/MAP), pengemasan aktif (Active Packaging) dan Smart Packaging, bertujuan untuk semaksimal mungkin meningkatkan keamanan dan mutu bahan sebagaimana bahan alaminya. Pengemasan atmosfir termodifikasi (MAP) adalah pengemasan produk dengan menggunakan bahan kemasan yang dapat menahan keluar masuknya gas sehingga konsentrasi gas di dalam kemasan berubah dan ini menyebabkan laju respirasi produk menurun, mengurangi pertumbuhan mikrobia, mengurangi kerusakan oleh enzim serta memperpanjang umur simpan. MAP banyak digunakan dalam teknologi olah minimal buah-buahan dan sayuran segar serta bahan-bahan pangan yang siap santap (ready-to eat).

Saat ini MAP telah berkembang dengan sangat pesat, hal ini didorong oleh kemajuan fabrikasi film kemasan yang dapat menghasilkan kemasan dengan permeabilitas gas yang luas serta tersedianya adsorber untuk O₂, CO₂, etilen dan air. Ahli-ahli pengemasan sering menganggap bahwa MAP merupakan satu dari bentuk kemasan aktif, karena banyak metode kemasan aktif juga memodifikasi komposisi udara di dalam kemasan bahan pangan. Ide penggunaan kemasan aktif bukanlah hal yang baru, tetapi keuntungan dari segi mutu dan nilai ekonomi dari teknik ini merupakan perkembangan terbaru dalam industri kemasan bahan pangan. Keuntungan dari teknik kemasan aktif adalah tidak mahal (relatif terhadap harga produk yang dikemas), ramah lingkungan, mempunyai nilai estetika yang dapat diterima dan sesuai untuk sistem distribusi.

Gambar Contoh Pengemasan Aktif (Safetechnopack, 2011)

Modified atmosphere packaging adalah suatu teknologi pengemasan yang dilakukan pada produk pangan dengan tujuan agar dapat mempertahankan umur simpan produk pangan tersebut. MAP umumnya menghalangi pergerakan udara, memungkinkan proses respirasi normal produk mengurangi kadar oksigen dan meningkatkan kadar karbon dioksida udara di dalam kemasan. MAP dapat digunakan dalam kontainer pengapalan dan dalam unit-unit kemasan konsumen. Modifikasi atmosfer dan secara aktif ditimbulkan dengan membuat sedikit vakum dalam kemasan tertutup (seperti kantong polietilen yang tidak berventilasi),dan kemudian memasukkan campuran komposisi atmosfer yang diinginkan yang sudah jadi dari luar. Secara umum, penurunan konsentrasi oksigen dan peningkatan konsentrasi karbon dioksida akan bermanfaat terhadap kebanyakan komoditi. Pemilihan film polimerik terbaik untuk setiap komoditi/kombinasi ukuran kemasan tergantung pada permeabilitas film dan laju respirasi pada kondisi waktu/suhu yang dinginkan selama penanganan. Penyerap oksigen, karbon dioksida dan/atau etilen dapat digunakan dalam kemasan atau kontainer untuk membantu menjaga komposisi atmosfer yang diinginkan.

Jenis plastik yang digunakan dalam metode pengemas Modified Atmosfer Packaging (MAP) adalah plastik jenis LDPE (Low Desity Polyethilene), HDPE (High Density lyethilene), PVC (Polyvinylcholride) dan PP (Polypropylene).

Pengemasan Aktif

Pengemasan aktif adalah suatu konsep inovatif yang mengubah kondisi pengemasan untuk memperlama masa simpan atau meningkatkan penampakan dan keselamatan produk, dan sekaligus mempertahankan mutu produk tetap tinggi. Dilihat dari tidak-adanya pengendalian (aktif) komposisi udara di dalam kemasan, pengemasan aktif (active packaging) tergolong ke dalam MAP.

Istilah lain dari kemasan aktif (active packaging) adalah smart, interactive, clever atau intelligent packaging. Defenisi dari kemasan aktif adalah teknik kemasan yang mempunyai sebuah indikator eksternal atau internal untuk menunjukkan secara aktif perubahan produk serta menentukan mutunya. Kemasan akif disebut sebagai kemasan

interaktif karena adanya interaksi aktif dari bahan kemasan dengan bahan pangan yang dikemas. Tujuan dari kemasan aktif atau interaktif adalah untuk mempertahankan mutu produk dan memperpanjang masa simpannya.

Pengemasan aktif merupakan kemasan yang mempunyai :

- bahan penyerap O₂ (oxygen scavangers)

- bahan penyerap atau penambah (generator) CO₂

- ethanol emiters

- penyerap etilen

- penyerap air

- bahan antimikroba

- heating/cooling

- bahan penyerap (absorber) dan yang dapat mengeluarkan aroma/flavor

- pelindung cahaya (photochromic)

Kemasan aktif juga dilengkapi dengan indikator- indikator yaitu :

- time-temperature indicator yang dipasang di permukaan kemasan

- indikator O2

- indikator CO2

- indikator physical shock (kejutan fisik)

- indikator kerusakan atau mutu, yang bereaksi dengan bahan-bahan volatil yang

dihasilkan dari reaksi-reaksi kimia, enzimatis dan/atau kerusakan mikroba pada

bahan pangan.

Absorber Oksigen

Absorber oksigen umumnya digunakan untuk menyerap oksigen pada bahan-bahan pangan seperti hamburger, pasta segar, mie, kentang goreng, daging asap (sliced ham dan sosis), cakes dan roti dengan umur simpan panjang, produk-produk konfeksionari, kacang-kacangan, kopi, herba dan rempah-rempah. Penggunaan kantung absorber O2 memberikan keuntungan khususnya untuk produk-produk yang sensitif terhadap oksigen dan cahaya seperti produk bakery dan pizza, daging ham yang dimasak dimana pertumbuhan jamur dan perubahan warna merupakan masalah utamanya.

Keuntungan penggunaan absorber oksigen sama dengan keuntungan dari MAP yaitu dapat mengurangi konsentrasi oksigen pada level yang sangat rendah (ultra-low level), suatu hal yang tidak mungkin diperoleh pada kemasan gas komersial. Konsentrasi oksigen yang tinggi di dalam kemasan dapat meningkatkan pertumbuhan mikroorganisme, menurunkan nilai gizi bahan pangan, menurunkan nilai sensori (flavor dan warna) serta mempercepat reaksi oksidasi lemak yang menyebabkan ketengikan pada bahan pangan berlemak.

Bahan penyerap oksigen secara aktif akan menurunkan konsentrasi oksigen di dalam head-space kemasan hingga 0.01%, mencegah terjadinya proses oksidasi, perubahan warna dan pertumbuhan mikrooorganisme. Jika kapasitas absorber mencukupi, maka absorber juga dapat menyerap oksigen yang masuk ke dalam head-space kemasan melalui lubang-lubang dan memperpanjang umur simpan bahan yang

dikemas.

Keuntungan lain dari penggunaan absorber oksigen adalah biaya investasinya lebih murah dibandingkan biaya pengemasan dengan gas. Pada dasarnya untuk pengemasan aktif hanya dibutuhkan sistem sealing. Keuntungan ini menjadi lebih nyata apabila diterapkan untuk kemasan bahan pangan berukuran kecil hingga medium, yang biasanya memerlukan investasi peralatan yang besar. Sebaliknya, kelemahan dari kemasan aktif adalah kemasan ini visible (sachet atau labelnya terlihat jelas) sedangkan pada kemasan gas, maka gasnya tidak terlihat

Absorber oksigen yang tersedia saat ini pada umumnya berupa bubuk besi (iron powder), dimana 1 gram besi akan bereaksi dengan 300 ml O2. Kelemahan dari besi sebagai absorber oksigen adalah tidak dapat melalui detektor logam yang biasanya dipasang pada jalur pengemasan. Masalah ini dapat dipecahkan dengan menggunakan absorber oksigen berupa asam askorbat atau enzim.

Ukuran penyerap oksigen yang digunakan tergantung pada jumlah oksigen pada head-space, oksigen yang terperangkap di dalam bahan pangan (kadar oksigen awal) dan jumlah oksigen yang akan masuk dari udara di sekitar kemasan selama penyimpanan (laju transmisi oksigen ke dalam kemasan), suhu penyimpanan, aktivitas air, masa simpan yang diharapkan dari bahan pangan tersebut. Absorber oksigen lebih efektif jika digunakan pada kemasan yang bersifat sebagai barrier bagi oksigen, karenajika tidak maka absorber ini akan cepat menjadi jenuh dan kehilangan kemampuannyauntuk menyerap oksigen.

Bahan penyerap O2 seperti asam askorbat, sulfit dan besi dimasukkan ke dalam polimer dengan permeabilitas yang sesuai untuk air dan oksigen seperti polivinil klorida (PVC) , sedangkan polietilen dan polipropilen mempunyai permeabilitas yang sangat rendah terhadap air.

Bahan Penyerap dan Penambah Co2 (Absorber Dan Emitters Co2)

Absorber CO2 terdiri dari asam askorbat dan besi karbonat sehingga mempunyai fungsi ganda dapat memproduksi CO2 dengan volume yang sama dengan volume O2 yang diserap. Hal ini diperlukan untuk mencegah pecahnya kemasan, terutama pada produk-produk yang sensitif terhadap adanya perubahan konsentrasi CO2 yang mendadak seperti keripik kentang. CO2 yang dihasilkan dapat larut di dalam fase cair atau fase lemak dari produk, dan ini akan mengakibatkan terjadinya perubahan flavor. Penggunaan lain dari adsorber dan generator CO2 ini adalah pada kopi bubuk. Kopi yang di sangrai (roasted) dapat mengeluarkan sejumlah CO2, dan mengakibatkan pecahnya kemasan karena peningkatan tekanan internal. Reaktan yang biasanya digunakan untuk menyerap CO2 adalah kalsium hidroksida (Ca(OH)2) dengan aktivitas air yang cukup, yang dapat bereaksi dengan CO2 membentuk kalsium karbonat.

Absorber Etilen

Etilen adalah hormon tanaman yang dihasilkan selama pematangan buah dan sayuran. Etilen dapat memberikan pengaruh yang negatif terhadap produk segar, karena etilen akan mempercepat proses pematangan pada produk seperti pisang dan tomat, sehingga produk menjadi cepat busuk, tetapi jika digunakan pada produk seperti jeruk, maka dapat menghilangkan warna hijau (degreening) sehingga dihasilkan jeruk dengan warna kuning yang merata, dan penampilannya lebih baik. Secara umum, etilen merupakan bahan yang tidak diinginkan untuk penyimpanan produk segar, sehingga etilen harus disingkirkan dari lingkungan penyimpanan, hal ini disebabkan karena :

- dalam jumlah sedikit sudah dapat menurunkan mutu dan masa simpan produk

- dapat meningkatkan laju respirasi sehingga akan mempercepat pelunakan

jaringan dan kebusukan buah.

- Mempercepat degradasi klorofil yang kemudian akan menyebabkan kerusakan-

kerusakan pasca panen lainnya.

Penyerap etilen yang dapat digunakan adalah potasium permanganat (KmnO4), karbon aktif dan mineral-mineral lain, yang dimasukkan ke dalam sachet. Bahan yang paling banyak digunakan adalah kalium permanganat tang diserapkan pada silika gel. Permanganat akan mengoksidasi etilen membentuk etanol dan asetat. Bahan penyerap etilen ini mengandung 5% KmnO4 dan dimasukkan ke dalam sachet untuk mencegah keluarnya KmnO4 karena KmnO4 bersifat racun.

Absorber Air Dan Uap Air

Akumulasi air pada kemasan dapat disebabkan oleh transpirasi produk hortikultura, keluarnya air dari jaringan pada daging atau fluktuasi suhu pada kemasan yang kadar airnya tinggi. Adanya air pada kemasan dapat memacu pertumbuhan mikrobia serta terbentuknya kabut pada permukaan film kemasan, sehingga air dan uap air yang ada pada kemasan harus keluarkan.

Lapisan absorber untuk uap air (Drip-absorber pad) biasanya digunakan untuk pengemasan daging dan ayam, terdiri dari granula-granula polimer superabsorbent di antara dua lapisan polimer mikroporous atau non-woven yang bagian pinggirnya dikelim. Absorber ini akan menyerap air serta mencegah perubahan warna dari produk dan kemasan. Polimer yang sering digunakan untuk menyerap air adalah garam poliakrilat dan kopolimer dari pati. Polimer superabsorben ini dapat menyerap 100-500 kali dari beratnya sendiri. Alat yang sama dengan skala yang lebih besar digunakan untuk menyerap lelehan es pada transportasi ikan segar dan hasil laut lain melalui udara.

Penurunan kelembaban relatif di sekitar kemasan akan menurunkan aktivitas air di permukaan bahan pangan, sehingga dapat memperpanjang umur simpannya. Kondisi ini dapat diperoleh dengan cara menyerap air dalam bentuk fase uapnya sehingga penggunaan humektan lebih efektif daripada polimer superabsorbing. Perusahaan Showa Denko Co., di Jepang telah mengembangkan film (Pichit) yang dapat menyerap uap air dan digunakan untuk rumah tangga. Film ini dilaminasi dengan propilen glikol dan polivinil alkohol (PVA). Film PVA akan menahan glikol tapi permeabilitasnya terhadap air sangat tinggi. Bahan pangan dibungkus di dalam selofan kemudian dimasukkan ke dalam kantung Pichit dan disimpan dalam refrigerator. Perbedaan aktivitas air antara bahan pangan dan glikol berarti bahwa air ditarik dari permukaan bahan pangan dan diabsorbsi oleh film. Pengaruh yang diinginkan, misalnya mengeringnya permukaan biasanya akan terjadi dalam waktu 4-6 jam. Masa simpan ikan yang disimpan dikemas dengan bahan penyerap air ini 3-4 hari lebih panjang dari pada ikan yang dikemas tanpa penyerap air. Kantung Pichit dapat digunakan kembali yaitu untuk 10 kali penggunaan setelah bahan yang dikemas dikeluarkan dengan cara mencuci kantung di dalam air dan dikeringkan.

Penambahan bahan anti kabut (anti fog) yang dicampur dengan resin polimer sebelum proses ekstrusi dapat mencegah timbulnya kabut dan embun di permukaan kemasan. Bahan amfifilik akan menurunkan tegangan permukaan di antara polimer dan konsendasi air, akibatnya tetesan air akan menyebar sebagai lapisan tipis yang transparan di permukaan film polimer. Konsumen akan dapat melihat dengan jelas produk yang ada di dalamnya, tetapi air masih tetap ada dan berpotensi untuk menyebabkan kebusukan. Oleh karena itu, perlakuan ini hanya digunakan untuk memperindah bentuk kemasan aktif tapi tidak untuk memperpanjang masa simpannya.

Ethanol Emitters

Etanol digunakan sebagai bahan pengawet selama berabad-abad lamanya. Pada konsentrasi yang tinggi etanol dapat mendenaturasi protein dari kapang dan ragi sehingga dapat bersifat sebagai antimikroba walapun pada dosis yang rendah. Penyemprotan etanol pada bahan pangan sebelum dikemas dapat memberikan pengaruh yang baik, tetapi pada beberapa kasus pemberian etanol yang dimasukkan ke dalam sachet sehingga dapat mengahsilkan uap etanol lebih baik dari pada penyemprotan etanol.

Etanol emitters dengan nama dagang Ethicap terdiri dari campuran etanol dan air yang dijerap pada bubuk silika oksida, dan dimasukkan ke dalam sachet yang terbuat dari kertas dan kopolimer etil vinil asetat (EVA). Bau alkohol dapat ditutupi dengan penambahan flavor seperti vanila, pada sachet. Ukuran sachet tergantung pada aktivitas air (aw) bahan pangan dan masa simpan yang diinginkan dari produk.

Keuntungan generator uap etanol adalah memperpanjang umur simpan, menghambat proses staling pada produk bakery, dan mencegah tumbuhnya mikrobia. Ethanol emitters dimasukkan ke dalam kemasan segera setelah proses pembakaran (baking) dan pendinginan dengan kondisi yang steril.

Kelemahan dari penggunaan uap etanol untuk tujuan pengawetan adalah pembentukan aroma yang tidak diinginkan pada bahan pangan, absorpsi dari head space oleh bahan pangan, pada beberapa kasus konsentrasinya pada produk meningkat 2 kali dari konsentrasi awal sehingga menimbulkan masalah dalam standard mutu. Jika sebelum dikonsumsi produk dipanaskan terlebih dahulu dengan oven, maka etanol yang terakumulasi sebagian besar akan diuapkan. Oleh karena itu produk yang mengandung ethanol emitters hendaknya dipanaskan terlebih dahulu sebelum dikonsumsi.

Modifikasi komposisi udara

Komposisi dari udara di ruang penyimpanan mempunyai pengaruh yang besar terhadap sifat-sifat bahan segar yang disimpan. Baik kandungan oksigen, karbon dioksida dan ethylene, saling mempengaruhi metabolisme komoditi. Komposisi udara secara normal terdiri dari O₂ (20%), CO₂ (0.03%), N₂ (78.8%). Dengan melakukan modifikasi atmosphere di sekitar komoditi tersebut dapat menghasilkan beberapa keuntungan terhadap komoditi tersebut.

Modifikasi komposisi udara dilakukan dengan menurunkan kadar oksigen dan atau meningkatkan kandungan karbon dioksida (CO₂). Oksigen dalam udara tidak dapat dihilangkan sama sekali dari atmosphere, karena adanya oksigen masih diperlukan untuk menjaga berlangsungnya metabolisme secara normal. Di bawah 1 – 3% oksigen, banyak komoditi justru mengalami banyak kerusakan. Demikian halnya dengan konsentrasi CO₂. batas toleransi komoditi terhadap gas-gas tersebut bervariasi. Berbagai jenis kantong plastik yang memiliki bagai derajat permeabilitas terhadap uap air dan gas, dapat digunakan untuk penyimpanan MA. Teknik mana sebetulnya telah berkembang sejak tahun 1940. dan kini kantong plastik dengan beberapa jenis ketebalan, densitas serta permeabilitas dapat dipilih untuk menjaga susunan komposisi atmosphere disekitar produk yang dikemas tersebut.

Modified Atmosphere Packaging (MAP) adalah salah satu cara pengemasan untuk mengatur faktor-faktor lingkungan yang berpengaruh terhadap komoditas yang disimpan agar kesegaran dan warna produk dapat dipertahankan sampai produk di tangan konsumen. Modified atmosphere dilakukan dengan mengatur komposisi udara di sekitar bahan yang berbeda dengan komposisi udara atmosfir. Modifikasi tersebut dapat berupa penurunan persentase oksigen dari 21% menjadi 0%, penurunan persentase oksigen ini bertujuan untuk mencegah pertumbuhan mikroorganisme aerob dan juga untuk memperlambat proses oksidasi. Modifikasi ini dilakukan dengan cara menggantikan gas diudara dengan nitrogen sebagai gas inert (tidak bereaksi) sehingga udara dalam kemasan terdiri dari 100% gas nitrogen. memperlambat proses oksidasi. Modifikasi lainnya adalah dengan cara menggunakan campuran 20% karbon dioksida (CO₂) dan 80% gas nitrogen. Karbon dioksida akan menurunkan pH produk sehingga dapat mencegah pertumbuhan bakteri, karena kebanyakan bakteri bersifat tidak tahan akan asam atau pH rendah. Misalnya pada pengemasan daging segar. Modifikasi tersebut dapat memperpanjang kesegaran produk, akan tetapi tanpa adanya oksigen warna cerah merah daging kurang dapat dipertahankan. Oleh karena itu digunakan campuran gas yang terdiri dari 60%-70% gas karbon dioksida, 30%-40% gas nitrogen, dan 0,3%-0,5% gas CO (CO₂ tinggi /CO rendah). Gas CO akan berikatan dengan Fe dalam senyawa heme dari myoglobin dan membentuk carboksimioglobin yang berwarna merah cerah globin cincin-tetrapyrrole- Fe₂+(CO). Carboksimioglobin ini lebih tahan terhadap oksidasi dibandingkan oxymioglobinkarena ikatan antara Fe-CO lebih kuat dibandingkan dengan Fe-O₂. Dengan demikian carboksimioglobin yang berwarna merah cerah dapat bertahan lebih lama. MAP ini merupakan rahasia keawetan daging segar karena memberikan kondisi anaerob sekaligus memberikan warna merah cerah. Cara ini sudah dipakai secara luas untuk pengemasan produk daging segar maupun daging olahan serta dapat mempertahankan jumlah hitung mikroba tetap rendah selama 11 sampai 21 hari lamanya pada suhu penyimpanan optimal 40°C . Gas CO dalam modified atmosphere packaging dinyatakan aman oleh FDA (Komisi Eropa Dirjen Perlindungan Kesehatan dan Konsumen).

Meskipun demikian ada satu hal sangat penting yang harus diingat dan dilakukan dengan cermat dalam praktek modified atmosphere packaging yaitu menjaga suhu penyimpanan dan saat transport pada 40°C karena peningkatan suhu dapat menyebabkan perubahan jumlah mikroorganismeyang tumbuh pada daging segar. Untuk memastikan keamanan produk daging yang dikemas dengan modified atmosphere packaging, maka sejak penyembelihan, pengepakan dengan modified atmosphere packaging, distribusi, dan pada tingkat pengecer harus dijaga dan dilakukan praktek penanganan dan higienitas yang baik. Bila hal ini tidak dilakukan maka modified atmosphere packaging kemungkinan tidak memberikan hasil seperti yang telah dijelaskan. Modified atmosphere packaging kemudian dikembangkan lebih lanjut dengan memodifikasi bahan pengemas yang dipakai. Penambahan ekstrak rosemary yang dikenal sebagai antioksidan kedalam lapisan tipis polypropylene dapat mempertahankan potongan steak daging sapi tetap merah cerah dan segar sampai sekitar 14 hari pada suhu lemari dingin seperti di supermarket supermarket. Dapat pula dilakukan penambahan bacteriosin, enzim laktoperoksidase, atau ekstrak herbal kedalam “edible film” seperti alginate. Pelapis alginate dikembangkan untuk memenuhi permintaan konsumen yang menginginkan produk alami. Pengembangan bahan pengemas lainnya adalah menggunakan teknologi partikel nano dimana ketebalan bahan pengemas dibentuk dalam ukuran nanometer swhingga menurunkan permeabilitas gas, meningkatkan kekeuatan pengemas, dan lebih ringan. Koekstruksi ethylene-co-acrylyc acid (EAA) dengan polyethylene oxide (PEO) menghasilkan komposit dimana didalamnya terbentuk lapisan tunggal kristal PEO dengan ketebalan 20 nm yang dapat menurunkan permeabilitas gas sampai 100 kali. Pelapisan PEO yang mengandung perak (Ag) pada plastic PE dapat menghambat pertumbuhan Alicylobacillus acidoterrestris yang umumnya tumbuh pada produk pangan berasam rendah.

Indikator O2 dan CO2

Permeabilitas kemasan terhadap gas merupakan sifat penting dalam pemilihan jenis kemasan. Jika terjadi kebocoran pada kemasan, maka modifikasi atmosfir di sekitar kemasan yang sudah dibuat optimal sesuai dengan kebutuhan produk, akan rusak, karena gas akan masuk ke dalam kemasan, dan mutu produk pangan menjadi menurun. Oleh karena itu terjadinya kebocoran pada kemasan harus dapat dideteksi untuk menghindari terjadinya kerusakan produk.

Pada kemasan dengan konsentrasi CO2 yang tinggi, kebocoran berarti terjadinya peningkatan konsentrasi O2 dan penurunan konsentrasi CO2 di dalam kemasan, dan ini dapat mengakibatkan pertumbuhan mikroba perusak. Untuk dapat meningkatkan mutu dan keamanan pangan, maka perlu dilakukan pengendalian kerusakan melalui deteksi kebocoran pada kemasan.

Indikator O2 yang tersedia secara komersial umumnya berbentuk label warna yang di lamiansikan pada film polimer atau tablet. Indikator ini akan bereaksi dengan O2 yang masuk ke dalam kemasan melalui lubang kemasan yang bocor, atau digunakan sebaagi absorber O2 sehingga semua O2 yang masuk ke dalam kemasan akan diserap. Indikator O2 yang paling banyak digunakan adalah Ageless-Eye (diproduksi oleh Mitsubishi Gas Chemical Co., Jepang), yang berupa O2 scavenger, dan akan berwarna pink jika tidak ada oksigen di lingkungan tersbeut (<0.1%) dan berwarna biru jika O2 lebihd ari 0.5%.

Indikator O2 dapat digunakan untuk memastikan bahwa produk sudah dikemas secara benar. Tetapi, alat ini mempunyai kekurangan di dalam distribusi, karena kebanyakan indikator O2 sangat sensitif terhadap O2 dari kemasan gas dan perubahan warnanya bersifat dapat balik (reversible). Indikator ini dapat bereaksi dengan sisa O2 yang ada di dalam kemasan, atau alat ini menunjukkan tidak ada O2, karena oksigen yang ada telah digunakan oleh mikroba perusak untuk pertumbuhannya. Oleh karena itu perubahan warna dari indikator harus tidak dapat balik (irreversible). Tipe visual dari indikator oksigen terdiri dari : perubahan warna redoks, serta komponen reduksi dan komponen alkali. Komponen-komponen tersebut misalnya pelarut (air dan/atau alkohol) dan bulking agent (misalnya zeolit, gel silika, bahan selulosa, polimer).

Indikator CO2 diperlukan pada kemasan dengan konsentrasi CO2 yang ditentukan (bisa untuk menunjukkan konsentrasi CO2 yang terlalu rendah atau terlalu tinggi. Contohnya, indikator CO2 yang terdiri dari 5 strips indikator. Strips ini terdiri dari bahan yang sensitif terhadap CO2, seperti indikator anion dan kation liofolik organik. Konsentrasi CO2 ditunjukkan oleh perubahan warna dari satu atau lebih strips.

DAFTAR PUSTAKA

Anonimous. 2007. Teknologi Pengemasan Aktif. ocw.usu.ac.id/…pengemasan/thp_407_ handout_teknologi_pengemasan_aktif.pdf. Diakses tanggal 27 Maret 2011.

Anonimous. 2009. Kemasan. www.kemenperin.go.id/asp/pelatihan_ikm/kemasan/kemasan .pdf. Diakses tanggal 27 Maret 2011.

Anonimous. 2010. Fresh pizza packaging in thermoforming in modified atmosphere (MAP) in rigid film http://www.ulmapackaging.com/packaging-solutions/food-packaging/ready-meals. Diakses tanggal 27 Maret 2011.

Anonimous.2010. Meat Packaging. http://www.pfmusa.com/packaging_meats.htm. Diakses tanggal 27 Maret 2011.

Syarief, R., dan Ismayana B. 1989. Modified Atmosphere Packaging. repository.ipb .ac.id/bitstream/handle/123456789/13802/F08sum.pdf?…2. Diakses tanggal 27 Maret 2011.

PROSES BROWNING PADA BAHAN PANGAN DAN PENCEGAHANNYA

Proses browning adalah proses kecoklatan pada buah yang terjadi akibat proses enzimatik oleh polifenol oksidasi. Pada umumnya proses browning sering terjadi pada buah–buahan seperti pisang, pear, salak, pala, dan apel. Proses browning terbagi menjadi dua yaitu enzimatik dan non enzimatik.

Browning secara enzimatik terjadi pada buah-buahan yang banyak mengandung substrat senyawa fenolik. Senyawa fenolik banyak sekali yang dapat bertindak sebagai substrat dalam proses browning enzimatik pada buah-buahan dan sayuran. Contohnya substrat yang baik adalah senyawa fenolik dengan jenis ortodihidroksi atau trihidroksi yang saling berdekatan. Proses pencoklatan enzimatik akan terjadi apabila adanya reaksi antara enzim fenol oksidase dan oksigen dengan substrat tersebut. Pada pencoklatan enzimatis seperti pada buah apel dan buah lain setelah dikupas disebabkan oleh pengaruh aktivitas enzim Polypenol Oxidase (PPO), yang dengan bantuan oksigen akan mengubah gugus monophenol menjadi O-hidroksi phenol, yang selanjutnya diubah lagi menjadi O-kuinon. Gugus O-kuinon inilah yang membentuk warna coklat.

Bahan pangan sayur dan buah dapat mudah mengalami pencoklatan jika bahan pangan tersebut terkelupas atau dipotong. Pencoklatan (browning) merupakan proses pembentukan pigmen berwarna kuning yang akan segera berubah menjadi coklat gelap (Rahmawati 2008). Pembentukan warna coklat ini dipicu oleh reaksi oksidasi yang dikatalisis oleh enzim fenol oksidase atau polifenol oksidase. Kedua enzim ini dapat mengkatalis oksidasi senyawa fenol menjadi quinon dan kemudian dipolimerasi menjadi pigmen melaniadin yang berwarna coklat (Mardiah 1996). Bahan pangan tertentu, seperti pada sayur dan buah, senyawa fenol dan kelompok enzim oksidase tersebut tersedia secara alami. Oleh karena itu pencoklatan yang terjadi disebut juga reaksi pencoklatan enzimatis.

Enzim polifenol oksidase memiliki kode Enzym Commision (EC) 1.14.18.1, nama trivial monophenol monooxygenase dan nama IUPAC monophenol, L-dopa:oxygen oxidoreductase. Selain itu, enzim ini juga memiliki nama lain, yaitu tyrosinase, phenolase, monophenol oxidase, cresolase, catechol oxidase, polyphenolase, pyrocatechol oxidase, dopa oxidase, chlorogenic oxidase, catecholase, monophenolase, o-diphenol oxidase, chlorogenic acid oxidase, diphenol oxidase, o-diphenolase, tyrosine-dopa oxidase, o-diphenol:oxygen oxidoreductase, polyaromatic oxidase, monophenol monooxidase, o-diphenol oxidoreductase, monophenol dihydroxyphenylalanine:oxygen oxidoreductase, N-acetyl-6-hydroxytryptophan oxidase, monophenol, dihydroxy-L-phenylalanine oxygen oxidoreductase, o-diphenol:O2 oxidoreductase, dan phenol oxidase (NC-IUBMB 2010). Enzim polifenol oksidase dihasilkan dari reaksi antara L-tyrosine, L-dopa, dan O2 menjadi L-dopa, dopaquinone, dan H2O.

Pencoklatan enzimatis dapat terjadi karena adanya jaringan tanaman yang terluka, misalnya pemotongan, penyikatan, dan perlakuan lain yang dapat mengakibatkan kerusakan integritas jaringan tanaman (Cheng & Crisosto 1995). Adanya kerusakan jaringan seringkali mengakibatkan enzim kontak dengan substrat. Enzim yang bertanggung jawab dalam reaksi pencoklatan enzimatis adalah oksidase yang disebut fenolase, fenoloksidase, tirosinase, polifenolase, atau katekolase. Dalam tanaman, enzim ini lebih sering dikenal dengan polifenol oksidase (PPO). Substrat untuk PPO dalam tanaman biasanya asam amino tirosin dan komponen polifenolik seperti katekin, asam kafeat, pirokatekol/katekol dan asam klorogenat . Tirosin yang merupakan monofenol, pertama kali dihidroksilasi menjadi 3,4-dihidroksifenilalanin dan kemudian dioksidasi menjadi quinon yang akan membentuk warna coklat.

Pencoklatan enzimatis dalam pangan biasanya dianggap merugikan karena menurunkan penerimaan sensori pangan oleh masyarakat walaupun pencoklatan enzimatis tidak terlalu mempengaruhi rasa dari bahan pangan tersebut. Reaksi pencoklatan enzimatis membutuhkan tiga komponen, yaitu polifenolase aktif, oksigen dan subtrat yang cocok. Penghilangan salah satu di antara komponen tersebut akan melindungi terjadinya reaksi pencoklatan enzimatis. Selain itu, senyawa pereduksi mampu mengubah o-quinon kembali kepada komponen fenolik sehingga mengurangi pencoklatan.

Pada umumnya ada tiga macam reaksi pencokelatan nonenzimatik yaitu karamelisasi, reaksi millard, dan pencokelatan akibat vitamin C. dalam suasana asam, cincin lakton asam dehidroaskorbat terurai secara irreversible dengan membentuk suatu senyawa diketogulonaat, dan kemudian berlangsunglah reaksi Maillard dan proses pencokelatan. Karamelisasi terjadi pada suatu larutan sukrosa yang diuapkan maka konsentrasinya akan meningkat, begitu juga titik didihnya sehingga seluruh air akan menguap semua. Bila keadaan tersebut telah tercapai dan pemanasan diteruskan, maka cairan yang ada bukan lagi terdiri dari air tetapi cairan sukrosa yang melebur. Reaksi maillard berlangsung melalui beberapa tahap yaitu, suatu aldosa bereaksi bolak-balik dengan asam amino atau dengan suatu gugus amino dari protein sehingga menghasilkanbasa Schiff. Perubahan terjadi menurut aksi Amodori sehingga menjadi amino ketosa. Dehidrasi dari hasil selanjutnya menghasilkan hasil antara metal α-dikarbonil yang diikuti penguraian menghasilkan redukstor-reduktor dan α-dikarboksil seperti metilglioksal, aseton, dan diasetil. Aldehida-aldehida aktif dari 3 dan 4 terpolimerisasi tanpa mengikutsertakan gugus amino (hal ini disebut kondensasi aldol) atau dengan gugusan amino membentuk senyawa berwarna cokelat yang disebut melanoidin.

• Pengurangan oksigen (O2) atau penggunaan antioksidan, misalnya vitamin C ataupun senyawa sulfit. Antioksidan dapat mencegah oksidasi komponen-komponen fenolat menjadi quinon berwarna gelap. Sulfit dapat menghambat enzim fenolase pada konsentrasi satu ppm secara langsung atau mereduksi hasil oksidasi quinon menjadi bentuk fenolat sebelumnya, sedangkan penggunaan vitamin C dapat mereduksi kembali quinon berwarna hasil oksidasi (o-quinon) menjadi senyawa fenolat (o-difenol) tak berwarna. Asam askorbat selanjutnya dioksidasi menjadi asam dehidroaskorbat. Ketika vitamin C habis, komponen berwarna akan terbentuk sebagai hasil reaksi polimerisasi dan menjadi produk antara yang irreversibel. Jadi produk berwama hanya akan terjadi jika vitamin C yang ada habis dioksidasi dan quinon terpolimerisasi.
  
• Mengkontrol reaksi browning enzimatis dengan menambahkan enzim mometiltransferase sebagai penginduksi.
  
• Mengurangi komponen-komponen yang bereaksi browning melalui deaktivasi enzim fenolase yang mengandung komponen Cu (suatu kofaktor esensial yang terikat pada enzim PPO). Chelating agent EDTA atau garamnya dapat digunakan untuk melepaskan komponen Cu dari enzim sehingga enzim menjadi inaktif.
  
• Pemanasan untuk menginaktivasi enzim-enzim. Enzim umumnya bereaksi optimum pada suhu 30-40 ºC. Pada suhu 45 ºC enzim mulai terdenaturasi dan pada suhu 60 ºC mengalami dekomposisi.
  
• Penambahan Sulfit. Larutan sulfit bertujuan untuk mencegah terjadinya browning secara enzimatis maupun non enzimatis, selain itu juga sulfit berperan sebagai pengawet. Pada browning non enzimatis, sulfit dapat berinteraksi dengan gugus karbonil yang mungkin ada pada bahan. Hasil reaksi tersebut akan mengikat melanoidin sehingga mencegah timbulnya warna coklat. Sedangkan pada browning enzimatis, sulfit akan mereduksi ikatan disulfida pada enzim, sehingga enzim tidak dapat mengkatalis oksidasi senyawa fenolik penyebab browning. Sulfit merupakan racun bagi enzim, dengan menghambat kerja enzim esensial. Sulfit akan mereduksi ikatan disulfida enzim mikroorganisme, sehingga aktivitas enzim tersebut akan terhambat. Dengan terhambatnya aktivitas enzim, maka mikroorganisme tidak dapat melakukan metabolisme dan akhirnya akan mati. Sulfit akan lebih efektif dalam bentuk yang bebas atau tidak terdisosiasi, sehingga sebelum digunakan sulfit dipanaskan terlebih dahulu. Selain itu, sulfit yang tidak terdisosiasi akan lebih terbentuk pada pH rendah (2,5 – 4), dan pada pembuatan manisan bengkoang ini, pH rendah atau suasana asam diperoleh dari penambahan asam sitrat
  
• Pemberian Asam sitrat. Asam sitrat adalah asam trikarboksilat yang tiap molekulnya mengandung tiga gugus karboksilat. Selain itu ada satu gugus hidroksil yang terikat pada atom karbon di tengah. Asam sitrat termasuk asidulan, yaitu senyawa kimia yang bersifat asam dan ditambahkan pada proses pengolahan makanan dengan berbagai tujuan. Asidulan dapat bertindak sebagai penegas rasa dan warna atau menyelubungi after taste yang tidak disukai. Sifat senyawa ini dapat mencegah pertumbuhan mikroba dan bertindak sebagai pengawet. Asam sitrat (yang banyak terdapat dalam lemon) sangat mudah teroksidasi dan dapat digunakan sebagai pengikat oksigen untuk mencegah buah berubah menjadi berwarna coklat. Ini sebabnya mengapa bila potongan apel direndam sebentar dalam jus lemon, warna putih khas apel akan lebih tahan lama. Asam ini ditambahkan pada manisan buah dengan tujuan menuru nkan pH manisan yang cenderung sedang sampai di bawah 4,5. dengan turunnya pH maka kemungkinan mikroba berbahaya yang tumbuh semakin kecil. Selain itu pH yang rendah akan mendisosiasi sulfit dan benzoat menjadi molekul-molekul yang aktif dan efektif menghambat mikroorganisme.
  

Jika dalam manisan : Caranya, setelah dikupas dan dipotong-potong, buah apel direndam dalam air panas (suhu 82 – 93 derajat Celcius) atau dikenai uap air panas selama 3 menit. Selanjutnya, direndam dalam larutan jeruk lemon/asam sitrat/vitamin C. Maksudnya, untuk menonaktifkan enzim penyebab pencoklatan itu. Adanya bahan pangan yang telah mengalami pengontrolan pencoklatan enzimatis dapat terminimalisir dari pembentukan warna coklat yang berlebihan dan terjadi secara cepat pada bahan pangan yang mengalami kerusakan jaringan. Hal ini dapat berdampak pada penerimaan sensori dan cita rasa bahan pangan tersebut, baik di kalangan industri maupun masyarakat.

PENYIMPANAN BAHAN PANGAN SUHU RENDAH (PENDINGINAN & PEMBEKUAN)

Prinsip dasar penyimpanan pada suhu rendah :

• Menghambat pertumbuhan mikroba

• Menghambat reaksi-reaksi enzimatis, kimiawi dan biokimiawi

Penyimpanan pada suhu rendah dapat menghambat kerusakan makanan, antara lain kerusakan fisiologis, kerusakan enzimatis maupun kerusakan mikrobiologis. Pada pengawetan dengan suhu rendah dibedakan antara pendinginan dan pembekuan. Pendinginan dan pembekuan merupakan salah satu cara pengawetan yang tertua.

Pendinginan atau refrigerasi ialah penyimpanan dengan suhu rata-rata yang digunakan masih di atas titik beku bahan. Kisaran suhu yang digunakan biasanya antara – 1oC sampai + 4oC. Pada suhu tersebut, pertumbuhan bakteri dan proses biokimia akan terhambat. Pendinginan biasanya akan mengawetkan bahan pangan selama beberapa hari atau beberapa minggu, tergantung kepada jenis bahan pangannya. Pendinginan yang biasa dilakukan di rumah-rumah tangga adalah dalam lemari es yang mempunyai suhu –2oC sampai + 16oC.

Pembekuan atau freezing ialah penyimpanan di bawah titik beku bahan, jadi bahan disimpan dalam keadaan beku. Pembekuan yang baik dapat dilakukan pada suhu kira-kira –17 oC atau lebih rendah lagi. Pada suhu ini pertumbuhan bakteri sama sekali berhenti. Pembekuan yang baik biasanya dilakukan pada suhu antara – 12 oC sampai – 24 oC. Dengan pembekuan, bahan akan tahan sampai bebarapa bulan, bahkan kadang-kadang beberapa tahun.

Perbedaan antara pendinginan dan pembekuan juga ada hubungannya dengan aktivitas mikroba.

• Sebagian besar organisme perusak tumbuh cepat pada suhu di atas 10 oC
  
• Beberapa jenis organisme pembentuk racun masih dapat hidup pada suhu kira-kira 3,3oC
  
• Organisme psikrofilik tumbuh lambat pada suhu 4,4 oC sampai – 9,4 oC
  

Organisme ini tidak menyebabkan keracunan atau menimbulkan penyakit pada suhu tersebut, tetapi pada suhu lebih rendah dari – 4,0 oC akan menyebabkan kerusakan pada makanan.

Jumlah mikroba yang terdapat pada produk yang didinginkan atau yang dibekukan sangat tergantung kepada penanganan atau perlakuan-perlakuan yang diberikan sebelum produk itu didinginkan atau dibekukan, karena pada kenyataannya mikroba banyak berasal dari bahan mentah/ bahan baku. Setiap bahan pangan yang akan didinginkan atau dibekukan perlu mendapat perlakuan-perlakuan pendahuluan seperti pembersihan, blansing, atau sterilisasi, sehingga mikroba yang terdapat dalam bahan dapat sedikit berkurang atau terganggu keseimbangan metabolismenya.

Pada umumnya proses-proses metabolisme (transpirasi atau penguapan, respirasi atau pernafasan, dan pembentukan tunas) dari bahan nabati seperti sayur-sayuran dan buah-buahan atau dari bahan hewani akan berlangsung terus meskipun bahan-bahan tersebut telah dipanen ataupun hewan telah disembelih. Proses metabolisme ini terus berlangsung sampai bahan menjadi mati dan akhirnya membusuk. Suhu dimana proses metabolisme ini berlangsung dengan sempurna disebut sebagai suhu optimum.

Penggunaan suhu rendah dalam pengawetan makanan tidak dapat mematikan bakteri, sehingga pada waktu bahan beku dikeluarkan dan dibiarkan hingga mencair kembali (“thawing”), maka pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroba dapat berlangsung dengan cepat. 

Penyimpanan dingin dapat menyebabkan kehilangan bau dan rasa beberapa bahan bila disimpan berdekatan. Misalnya :

• Mentega dan susu akan menyerap bau ikan dan bau buah-buahan

• Telur akan menyerap bau bawang

Bila memungkinkan sebaiknya penyimpanan bahan yang mempunyai bau tajam

terpisah dari bahan lainnya, tetapi hal ini tidak selalu ekonomis. Untuk mengatasinya, bahan yang mempunyai bau tajam disimpan dalam kedaan terbungkus.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pendinginan yaitu :

• Suhu

• Kualitas bahan mentah

Sebaiknya bahan yang akan disimpan mempunyai kualitas yang baik

• Perlakuan pendahuluan yang tepat

Misalnya pembersihan/ pencucian atau blansing

• Kelembaban

Umumnya RH dalam pendinginan sekitar 80 – 95 %. Sayur-sayuran disimpan dalam pendinginan dengan RH 90 – 95 %

• Aliran udara yang optimum

Distribusi udara yang baik menghasilkan suhu yang merata di seluruh tempat pendinginan, sehingga dapat mencegah pengumpulan uap air setempat (lokal).

Keuntungan penyimpanan dingin :

• Dapat menahan kecepatan reaksi kimia dan enzimatis, juga pertumbuhan dan metabolisme mikroba yang diinginkan. Misalnya pada pematangan keju.

• Mengurangi perubahan flavor jeruk selama proses ekstraksi dan penyaringan

• Mempermudah pengupasan dan pembuangan biji buah yang akan dikalengkan.

• Mempermudah pemotongan daging dan pengirisan roti

• Menaikkan kelarutan CO2 yang digunakan untuk ” soft drink “

Air yang digunakan didinginkan lebih dahulu sebelum dikarbonatasi untuk menaikkan kelarutan CO2.

Kerugian penyimpanan dingin :

• Terjadinya penurunan kandungan vitamin, antara lain vitamin C

• Berkurangnya kerenyahan dan kekerasan pada buah-buahan dan sayur-sayuran

• Perubahan warna merah daging

• Oksidasi lemak

• Pelunakan jaringan ikan

• Hilangnya flavor

Pengaruh pendinginan terhadap makanan :

1. Penurunan suhu mengakibatkan penurunan proses kimia, mikrobiologi , dan biokimia yang berhubungan dengan kelayuan, kerusakan, pembusukan , dll.

2. Pada suhu kurang dari 0 oC , air akan membeku kemudian terpisah dari larutan dan membentuk es. Jika kristal es yang terbentuk besar dan tajam akan merusak tekstur dan sifat pangan , tetapi di lain pihak kristal es yang besar dan tajam juga bermanfaat untuk mereduksi atau mengurangi mikroba jumlah mikroba.

Pembentukan kristal es menjadi bagian penting dalam mekanisme pengawetan dengan pembekuan. Sebuah kristal es yang terbentuk misalnya, dapat menarik seluruh air bebas dalam sel bakteri dan khamir. Kristal-kristal ekstra seluler dapat menyebabkan pembekuan isi sel melalui perforasi. Tanpa kristal es ekstra seluler, sel masih bisa betahan (belum membeku) pada suhu – 25 oC, tetapi jika terdapat kristal es tersebut sel membeku pada – 5 oC.

Proses pembekuan yang terjadi pada makanan :

Perubahan bahan sampai membeku tidak terjadi sekaligus dari cairan ke padatan. Contohnya sebotol susu yang disimpan pada ruang pembeku (freezer), maka cairan yang paling dekat dengan dinding botol akan membeku lebih dahulu. Kristal yang terjadi mula-mula ialah air murni (H2O). Ketika air terus berkristal, susu menjadi lebih pekat terutama pada komponen protein, lemak, laktosa, dan mineral. Pekatan ini akan berkristal secara perlahan-lahan sebanding dengan proses pembekuan yang berlangsung pada makanan.

Pada pembekuan akan terjadi beberapa proses sebagai berikut :

Mula-mula terjadi pembentukan kristal es yang biasanya berlangsung cepat pada suhu dibawah 0 oC. Kemudian diikuti proses pembesaran dari kristal-kristal es yang berlangsung cepat pada suhu – 2 oC sampai – 7 oC. Pada suhu yang lebih rendah lagi, maka pembesaran kristal-kristal es dihambat karena kecepatan pembentukan kristal es meningkat.

Secara normal pembesaran kristal-kristal es dimulai di ruang ekstra seluler, karena viskositas cairannya relatif lebih rendah. Bila pembekuan berlangsung secara lambat, maka volume ekstra seluler lebih besar sehingga terjadi pembentukan kristal-kristal es yang besar di tempat itu. Kristal es yang besar akan menyebabkan kerusakan pada dinding sel. Kadar air bahan makin rendah , maka akan terjadi denaturasi protein terutama pada bahan nabati. Proses ini bersifat irreversible.

Pembekuan secara cepat akan menghambat kecepatan difusi air ke ruang ekstra seluler, akibatnya air akan berkristal di ruang intra seluler, sehingga massa kristal es akan terbagi rata dalam seluruh jaringan. Kristal es yang terbentuk berukuran kecil-kecil. Keadaan ini mengakibatkan kehilangan air pada waktu ” thawing ” akan berkurang.

Pembekuan menyebabkan terjadinya :

• perubahan tekstur

• pecahnya emulsi lemak

• perubahan fisik dan kimia dari bahan

Perubahan yang terjadi tergantung dari komposisi makanan sebelum dibekukan. Konsentrasi padatan terlarut yang meningkat, akan merendahkan kemampuan pembekuan. Bila dalam larutan mengandung lebih banyak garam, gula, mineral, dan protein, akan menyebabkan titik beku lebih rendah dan membutuhkan waktu yang lebih lama untuk membeku.

Dibandingkan dengan pemanasan dan pengeringan, maka pembekuan dalam pengawetan sebenarnya lebih berorientasi pada usaha penghambatan tumbuhkembangnya mikroba serta pencegahan kontaminasi yang akan terjadi. Oleh karena itu jumlah mikroba dan kontaminasi atau kerusakan awal bahan pangan sangat penting diperhitungkan sebelum pembekuan. Jadi sanitasi dan higiene pra-pembekuan ikut menentukan mutu makanan beku. Produk pembekuan yang bahan asalnya mempunyai tingkat kontaminasi tinggi, akan lebih cepat rusak atau lebih cepat turun mutunya dibandingkan dengan bahan yang pada awalnya lebih rendah kadar kontaminasinya.

Teknik-teknik Apakah yang Dilakukan pada Pembekuan ?

Teknik-teknik Pembekuan :

1. Penggunaan udara dingin yang diiupkan atau gas lain dengan suhu rendah kontak langsung dengan makanan. Contohnya alat pembeku terowongan (“tunnel freezer ” ).

2. Kontak tidak langsung

Makanan atau cairan yang telah dikemas kontak dengan permukaan logam (lempengan silindris) yang telah didinginkan dengan cara mensirkulasikan cairan pendingin. Contohnya alat pembeku lempeng ( “plate freezer ” ) .

3. Perendaman langsung makanan ke dalam cairan pendingin atau menyemprotkan cairan

pendingin di atas makanan, misalnya nitrogen cair, freon, atau larutan garam.

Dalam sistem pendingin diperlukan suatu medium pemindahan panas yang disebut “refrigeran “. Yang dimaksud dengan refrigeran yaitu suatu bahan yang dapat menghilangkan atau memindahkan panas dari suatu ruang tertutup atau benda yang didinginkan.

Sifat-sifat refrigeran dalam sistem pendingin, a.l. :

• Titik didih rendah

• Titik kondensasi rendah

• Tidak menimbulkan karat pada logam

• Tidak mudah menimbulkan iritasi / luka

• Harganya relatif murah

• Mudah dideteksi dalam jumlah kecil

Refrigeran yang sering digunakan, a. l. :

• Ammonia ( NH3 )

• Metil khlorida ( CH3Cl )

• Freon 12 atau dichlorofluorometana ( CCl2F2)

• Karbon dioksida ( CO2 )

• Sulfur dioksida ( SO2 )

• Propane ( C3H8 )

Sirkulasi udara dalam lemari es perlu dijaga untuk mencegah pengeringan dari produk dan menghilangkan panas dari produk dan dari dinding lemari es. Sebagian besar makanan mengandung air dalam kadar yang tinggi, karena itu jangan dibiarkan bahan terbuka terhadap sirkulasi udara yang cepat. Kelembaban dalam ruang es perlu dikontrol karena perbedaan uap diantara lemari es dan makanan menyebabkan hilangnya air dari makanan yang tidak dibungkus, sehingga terjadi pengringan bahan.

Pengeringan terutama terjadi pada bahan yang dibekukan tanpa dibungkus lebih dahulu atau dibungkus dengan bahan yang tidak tembus uap air serta waktu membungkusnya masih banyak ruang-ruang yang tidak terisi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pengeringan , antara lain :

1. Suhu

Suhu yang terlalu tinggi akan mengakibatkan pengeringan yang terjadi lebih besar

2. Kelembaban relatif atmosfir

Bila RH rendah, maka pengeringan lebih besar

3. Kontak dengan atmosfir

Penggunaan pembungkus akan mengurangi gejala kekeringan

4. Intensitas sirkulasi udara

Perbedaan suhu antara produk dan udara

Perubahan-perubahan yang terjadi pada pendinginan, antara lain :

• Perubahan warna pemucatan warna khlorofil -Pencoklatan

• perubahan tekstur kerusakan gel -pengerasan

• perubahan flavor hilangnya flavor asal (pembentukan flavor yang menyimpang) -ketengikan

• perubahan zat gizi

-vitamin C

-lemak tidak jenuh

-asam amino essensial

Kerusakan-kerusakan yang terjadi pada pendinginan

Pemakaian suhu rendah untuk mengawetkan bahan pangan tanpa mngindahkan syarat-syarat yang diperlukan oleh masing- masing bahan, dapat mngakibatkan kerusakan-kerusakan sebagai berikut :

1. Chilling injury

Chilling injury terjadi karena :

• kepekaan bahan terhadap suhu rendah

• daya tahan dinding sel

• burik-burik bopeng (pitting)

Jaringan bahan menjadi cekung dan transparan

• Pertukaran bau / aroma

 Di dalam ruang pendingin dimana disimpan lebih dari satu macam komoditi atau produk, kemungkinan terjadi pertukaran bau/aroma. Contoh: apel tidak dapat didinginkan bersama-sama dengan seledri, kubis, ataupun bawang merah.

2. Kerusakan oleh bahan pendingin / refrigeran

Bila lemari es menggunakan amonia sebagai refrigeran, misalnya terjadi kebocoran pada pipa dan ammonia masuk ke dalam ruang pendinginan, akan mengakibatkan perubahan warna pada bagian luar bahan yang didinginkan berupa warna coklat atau hitam kehijauan. Kalau proses ini berlangsung terus, maka akan diikuti proses pelunakan jaringan-jaringan buah. Sebagai contoh : suatu ruangan pendingin yang mengandung amonia sebanyak 1 % selama kurang dari 1 jam, akan dapat merusak apel, pisang, atau bawang merah yang disimpan di dalamnya.

3. Kehilangan air dari bahan yang didinginkan akibat pengeringan

Kerusakan ini terjadi pada bahan yang dibekukan tanpa dibungkus atau yang dibungkus dengan pembungkus yang kedap uap air serta waktu membungkusnya masih banyak ruang-ruang yang tidak terisi bahan. Pengeringan setempat dapat menimbulkan gejala yang dikenal dengan nama ” freeze burn ” , yang terutama terjadi pada daging sapi dan daging unggas yang dibekukan. Pada daging unggas, hal ini tampak sebagai bercak-bercak yang transparan atau bercak-bercak yang berwarna putih atau kuning kotor.

Freeze burn disebabkan oleh sublimasi setempat kristal-kristal es melalui janganjaringan permukaan atau kulit. Maka terjadilah ruangan-ruangan kecil yang berisi udara, yang menimbulkan refleksi cahaya dan menampakkan warna-warna tersebut. Akibat terjadinya

freeze burn, maka akan terjadi perubahan rasa pada bahan , selanjutnya diikuti dengan proses denaturasi protein.

4. Denaturasi protein

Denaturasi protein berarti putusnya sejumlah ikatan air dan berkurangnya kadar protein yang dapat diekstrasi dengan larutan garam. Gejala denaturasi protein terjadi pada daging, ikan, dan produk-produk air susu. Proses denaturasi menimbulkan perubahan-perubahan rasa dan bau, serta perubahan konsistensi (daging menjadi liat atau kasap). Semua bahan yang dibekukan, kecuali es krim, sebelum dikonsumsi dilakukan “thawing”, maka untuk bahan yang telah mengalami denaturasi protein pada waktu pencairan kembali, air tidak dapat diabsorpsi (diserap) kembali. Tekstur liat yang terjadi disebabkan oleh membesarnya molekul-molekul.

Tahapan Proses Pengalengan

Pada dasarnya prinsip-prinsip pengolahan dalam pengalengan, baik dilakukan di rumah maupun di pabrik ternyata sama saja. Tahapan pengalengan terdiri dari :

Penyiapan wadah, penyiapan bahan mentah, pengisian ke dalam wadah, dan proses pengalengan.

Penyiapan Wadah

Penyiapan wadah terdiri dari proses :

1. Pembersihan wadah sebelum dipakai

Wadah perlu dicuci terlebih dahulu, dan kemudian dibersihkan dari sisa-sisa air pencuci.

2. Pemberian kode

Pada wadah perlu diberikan kode tentang tingkat kualitas bahan yang diisikan , tanggal, tempat, dan nomor dari batch pengolahan. Hal ini perlu dilakukan untuk memudahkan pemeriksaan jika ada suatu kerusakan atau kelainan yang terjadi pada produk akhir yang dihasilkan.

Penyiapan Bahan Mentah

Penyiapan bahan umumnya terdiri dari pemilihan/sortasi dan grading, pencucian, pengupasan atau pemotongan bahan mentah

1. Pemilihan (Sortasi/Grading)

Dipilih bahan yang masak optimal untuk buah-buahan dan bahan yang berkualitas untuk sayuran, daging atau ikan. Sortasi dan grading dapat dilakukan berdasarkan ukuran/diameter, berat jenis atau warna.

2. Pembersihan (Washing)

Pembersihan dimaksudkan untuk menghilangkan kotoran-kotoran dari bahan baku; dapat dilakukan dengan cara pencucian dengan air dingin untuk sayur- sayuran dan buah-buahan, dan menghilangkan bagian-bagian yang tidak diinginkan untuk daging dan ikan. Pencucian dapat dilakukan dengan cara merendam atau menyemprot bahan dengan air.

3. Pengupasan

Tujuan pengupasan ialah membuang bagian-bagian yang tidak dapat dimakan dan tidak diinginkan, seperti kulit, tangkai, bagian-bagian yang cacat atau busuk, dll. Pengupasan dapat dilakukan dengan :

• Pisau (Sebaiknya stainless steel)

• Secara mekanis

• Larutan alkali (lye peeling)

Konsentarsi larutan alkali (NaOH) yang dipakai tergantung dari jenis dan tingkat kematangan bahan, umumnya sekitar 1,5 – 2,0 %. Pada cara pengelupasan dengan larutan NaOH, bahan biasanya direndam dalam larutan tersebut, kemudian dicuci dengan air yang telah ditambah asam.

4. Blansing

Dilakukan pada sayur-sayuran dan buah-buahan. Blansing dapat dilakukan dengan merendamnya sebentar dalam air mendidih atau dengan uap air panas, kemudian diikuti dengan pendinginan dalam air. Umumnya untuk bahan yang dibekukan dilakukan dengan uap air panas, sedangkan pada bahan yang akan dikalengkan digunakan blansing dengan cara perendaman dalam air panas.

5. Penambahan Bahan Tertentu

Larutan garam dengan konsentrasi 1- 3 % sebagai media untuk sayur-sayuran, daging, dan ikan

Minyak dipakai untuk pengalengan ikan

Larutan sirup (sukrosa atau glukosa) untuk pengalengan buah-buahan

Pengisian (Filling)

Pengisian bahan ke dalam wadah (kaleng atau botol) harus dilakukan sedemikian rupa sehingga tidak terlalu banyak udara tertahan dalam wadah. Pengisian bahan jangan terlalu penuh dan harus disisakan tempat kosong di bagian atas wadah (” head space “). Volume head space tak lebih dari 10 % dari kapasitas wadah. Gunanya head space adalah supaya waktu proses sterilisasi masih ada tempat untuk pengembangan isi. Pengisian bahan dilakukan dengan tangan atau mesin. Besar ” head space ” dalam wadah sangat penting. Bila terlalu kecil akan sangat berbahaya, karena ujung kaleng akan pecah akibat pengembangan isi selama pengolahan. Bila head space tidak cukup, kecepatan pemindahan panas menurun, dengan demikian waktu pengolahan lebih lama. Sebaliknya apabila ” head space ” terlalu besar, udara yang terkumpul di dalam ruang tersebut lebih banyak, sehingga dapat menyebabkan oksidasi dan perubahan warna bahan yang dikalengkan.

Dalam pengalengan buah- buahan, kaleng diisi dengan buah-buahan dahulu, kemudian ditambahkan larutan gula; konsentrasinya berbeda-beda tergantung dari jenis buah dan kualitas produknya. Buah-buahan yang sudah manis menggunakan larutan gula yang lebih encer. Demikian pula untuk menghasilkan produk dengan kualitas lebih rendah dipakai larutan gula yang encer, sedangkan untuk kualitas baik dipakai larutan kental. Dalam pengalengan buah-buahan, sirup berfungsi sebagai :

• Bahan pemanis
  
• Pemberi flavor
  
• Mengurangi rasa asam
  
• Membantu dalam pengawetan bahan, karena sifat osmotiknya.
  
• Mengusir udara dan gas dari wadah dan bahan serta mengurangi tekanan selama pengolahan
  
• Pada beberapa bahan pangan misalnya apel dapat mencegah pencoklatan
  

Untuk pengalengan sayuran, digunakan larutan garam. Penambahan garam ke dalam wadah dapat berbentuk larutan garam atau tablet garam, kemudian ditambahkan air secukupnya untuk memperoleh konsentrasi yang diinginkan.

Proses Pengalengan

Terdiri dari beberapa tahap yaitu :

1. Pembuangan Udara/Penghampaan / (Exhausting)

2. Penutupan Wadah (Sealing)

3. Sterilisasi (Processing)

4. Pendinginan (Cooling)

1. Pembuangan Udara/Penghampaan/Exhausting

Sebelum wadah ditutup, biasanya dilakukan penghampaan/exhausting untuk memperoleh keadaan vakum parsial.

Tujuan penghampaan:

Untuk memperoleh keadaan vakum dalam wadah yaitu dengan jalan mengeluarkan udara terutama oksigen (O2) yang ada dalam head space

• Maksud penghampaan :
  
• Mencegah terjadinya tekanan yang berlebihan dalam wadah pada waktu sterilisasi
  
• Mengeluarkan O2 dan gas-gas dari makanan dan kaleng
  
• Mengurangi kemungkinan terjadinya karat atau korosi
  
• Agar tutup kaleng tetap cekung
  
• mencegah reaksi oksidasi yang dapat menimbulkan kerusakan flavor serta kerusakan vitamin, misalnya vitamin A dan vitamin C
  

Udara dan gas yang dikeluarkan dari isi kaleng ditampung dalam head space yaitu ruangan antara tutup wadah dan permukaan bahan. Head space ini perlu untuk menampung gas-gas yang timbul akibat reaksi-reaksi kimia dalam bahan dan juga agitasi (pengadukan) serta isi kaleng selama sterilisasi.

Penghampaan dapat dilakukan dengan beberapa cara, antara lain

1. Exhausting termal

Wadah yang telah diisi bahan dipanaskan untuk mengeluarkan gas-gas, baru ditutup. Hal ini dimungkinkan karena daya larut udara pada suhu tinggi dalam head space rendah, sehingga akan keluar bersama-sama dengan uap air. Wadah akan diisi oleh uap air. Pada pendinginan kembali, uap air dalam head space akan mengembun kembali, dan terjadilah keadaan vakum.

• Cara pengisian panas-panas.

Bahan makanan dipanaskan sampai 71 – 82 oC, kemudian diisikan panas-panas ke dalam wadah dan langsung ditutup.

• Secara mekanis menggunakan pompa vakum

• Dengan cara menginjeksikan uap air panas ke dalam head space untuk menggantikan udara dan gas-gas, selanjutnya wadah ditutup, lalu didinginkan agar uap air mengembun dan terjadi keadaan vakum.

• Kombinasi dari cara-cara tersebut di atas.

Metode mana yang dipilih, tergantung dari sifat-sifat produknya; untuk sayur sayuran biasanya digunakan exhausting termal, sedangkan untuk juice tomat digunakan cara pengisian panas-panas. Cara menentukan suhu kaleng dapat dilihat pada Gambar 6.6 dan cara penghampaan dapat dilihat pada Gambar 6.7.

2. Penutupan Wadah (Sealing)

Tujuan penutupan wadah : Memasang tutup dari wadah sedemikian rupa, sehingga faktor-faktor penyebab kerusakan tidak dapat masuk lagi ke dalamnya setelah dilakukan sterilisasi.

Penutupan kaleng dilakukan dengan alat khusus. Penutupan kaleng harus sempurna, sebab kebocoran dapat merusak produknya. Sebelum wadah ditutup diperiksa dahulu apakah head space-nya sudah cukup dan sesuai dengan perhitungan. Setelah ditutup sempurna, kaleng/wadah perlu dibersihkan jika ada sisa-sisa bahan yang menempel pada dinding kaleng / wadah. Pencucian dilakukan dengan air panas (suhu sekitar 82,2 oC) yang mengandung larutan H2PO4 dengan konsentrasi 1,0 – 1,5 %, kemudian dibilas dengan air bersih beberapa kali.

3. Sterilisasi (Processing)

Sterilisasi (Processing) pada pengalengan adalah proses pemanasan wadah serta isinya pada suhu dan jangka waktu tertentu untuk menghilangkan atau mengurangi faktorfaktor penyebab kerusakan makanan, tanpa menimbulkan gejala lewat pemasakan (over cooking) pada makanannya. Suhu yang digunakan biasanya 121 oC selama 20 – 40 menit, tergantung dari jenis bahan makanan. Setiap jenis bahan pangan mempunyai suhu dan lama sterilisasi yang berbeda, tergantung dari :

• Kecepatan penetrasi panas ke dalam bahan pangan.

Kecepatan penetrasi panas dipengaruhi pula oleh konsistensi bahan

• Ketahanan panas (heat resistance) dari bakteri penyebab kerusakan dan penyakit.

Faktor ini ditentukan oleh jenis bakteri, jumlah bakteri pada saat akan dilakukan sterilisasi dan pH dari bahan pangan.

Pada umumnya suhu sterilisasi yang biasa dilakukan pada sayur-sayuran, daging, atau unggas di atas 100 oC ( pada 121 oC), sedangkan untuk buah-buahan pada suhu 100 oC.

4. Pendinginan (Cooling)

Apakah Tujuan Pendinginan dan Bagaimana Caranya Melakukan Pendinginan ?

Tujuan Pendinginan :

• mencegah lewat pemasakan (over cooking) dari bahan pangan

• mencegah tumbuhnya spora-spora dari bakteri perusak bahan pangan yang belum mati

Cara Pendinginan :

Kaleng / wadah yang sudah dipanaskan kemudian didinginkan dengan air dingin sampai suhunya 35 – 40 oC. Pendinginan dapat dilakukan :

# di dalam otoklaf sebelum autoklaf dibuka atau

# di luar otoklaf dengan jalan menyemprotkan air dingin. Air pendingin sebaiknya mengalami khlorinasi terlebih dahulu.

Pendinginan dilakukan sampai suhunya sedikit di atas suhu kamar, maksudnya agar air yang menempel pada dinding wadah cepat menguap, sehingga terjadinya karat dapat dicegah.

Apakah Tujuan dan Syarat Penyimpanan (Storage ) ?

Tujuan penyimpanan : agar makanan yang dikalengkan tidak berubah kualitasnya maupun kenampakannya sampai saat akan diangkut / dipasarkan. Suhu penyimpanan yang dapat mempertahankan kualitas bahan yang disimpan adalah 15oC. Suhu penyimpanan yang tinggi dapat mempercepat terjadinya :

• korosi kaleng

• perubahan tekstur, warna, rasa serta aroma makanan kaleng

Syarat-syarat penyimpanan yang baik :

1. Suhu rendah

2. RH rendah

3. Ventilasi atau pertukaran udara di dalam ruangan penyimpanan harus baik.

Kerusakan Makanan Kaleng

Pada umumnya kerusakan utama pada makanan kaleng ditimbulkan oleh kurang sempurnanya proses termal dan pencemaran kembali sesudah pengolahan. Kerusakan makanan kaleng dapat disebabkan tiga hal yaitu :

1. Keadaan terlipatnya sambungan-sambungan kaleng

2. Kontaminasi bakteriologisdari air pencuci atau air pendingin.

3. Peralatan pengalengan bekerja kurang baik

Macam-macam kerusakan yang sering dijumpai antara lain :

a. Perubahan Warna

• Warna produk yang dikalengkan menjadi pucat.

• Warna produk menjadi hitam/coklat pada permukaan makanan

• Perubahan warna karena adanya tembaga, besi dan timbal

 b. Kerusakan karena Sulfida

Beberapa jenis bakteri termofil ternyata dapat membentuk gas H2S. Kaleng tidak menjadi cembung dan tetap vakum, ditemukan pada makanan kaleng dari jagung, kacang polong, bayam, asparagus.

c. Flat Sours

Flat sours disebabkan oleh bakteri yang membentuk asam, tetapi tidak menimbulkan gas. Bakteri ini termasuk fakultatif anaerob. Kaleng tetap datar/cekung. Jenis ini sukar diperiksa, karena baru diketahui setelah kalengnya dibuka.

d. Penggembungan Kaleng

Penyebabnya adalah bakteri-bakteri yang membentuk gas. Organisme yang tidak membentuk spora dalam bahan makanan yang asam termasuk tipe fakultatif atau obligat aerob. Dalam makanan yang tidak asam, swell tersebut disebabkan bakteri obligat anaerob. Penggembungan kaleng dapat disebabkan karena timbulnya gas CO2 atau H2. Isi kaleng dapat mengalami perubahan warna, rasa, dan terbentuk senyawa yang berbau tidak sedap. Pada kaleng yang berisi buah-buahan, dapat terjadi penggembungan kaleng karena adanya reaksi asam dari buah-buahan dengan senyawa logam dan menghasilkan H2.

Proses ini berjalan sangat lambat, baru terlihat setelah beberapa bulan bahkan beberapa tahun. Kerusakan ini terutama terjadi pada makanan yang asam. Penggembungan kaleng dapat pula terjadi karena pengisian kaleng terlalu penuh (over filling), sehingga waktu disterilkan kaleng menjadi gembung. Meskipun demikian makanan kaleng ini tidak rusak.

e. Lain-lain

Hal ini disebabkan adanya kebocoran kaleng, sehingga kaleng menjadi kurang vakum. Sayuran dapat menjadi liat atau keras, karena air yang digunakan ialah air sadah atau banyak mengandung garam kalsium.