PENGAWETAN MAKANAN MENGGUNAKAN BAHAN KIMIA

1
PENGAWETAN MAKANAN MENGGUNAKAN BAHAN KIMIA

• Dr. Ir. Eni Harmayani, M.Sc.

2
Pendahuluan

• Bahan-bahan kimia yang sering digunakan dalam
  makanan untuk mencegah atau menunda terjadinya
  pembusukan makanan disebut bahan pengawet.
• Bahan pengawet dapat dikategorikan sebagai
  makanan tambahan (food additive).
• FAO mendefinisikan bahan makanan tambahan sbb
  setiap substansi yang tidak biasa dikonsumsi
  baik secara sendiri maupun sebagai bahan dasar
  makanan, baik substansi tersebut mempunyai nilai
  nutrisi atau tidak, tujuan penambahannya dalam
  makanan adalah untuk alasan teknis (termasuk
  organoleptis), prosesing, preparasi, perlakuan
  pendahuluan, pengemasan, transport atau
  mempertahankan produk makanan jadi, bahan makanan
  tambahan tersebut atau produk sampingnya
  diharapkan menyebabkan (secara langsung maupun
  tak langsung) menjadi suatu komponen yang
  mempengaruhi karakterisitik dari makanannya.
• Ada beberapa bahan pengawet yang sering digunakan
  dalam makanan diantaranya adalah sebagai berikut.

3
Penggunaan Asam Organik dan Ester sebagai
Pengawet Makanan
Bhn Kimia pKa ADI (mg/kg BB) Contoh Penggunaan
Asetat 4.75 Tidak terbatas Daging, ikan, dan produk sayuran
Sodium diasetat 4.75 Tidak terbatas Roti dan produk bakery
Sodium benzoat 4.2 5 Saus asam, salad, ikan,jus buah, minuman ringan, jam, margarin
Asam sitrat 3.1 Tidak terbatas Minuman ringan
Asam laktat 3.1 Tidak terbatas Krim salad dan mayonnaise
Metil paraben 8.5 10 Idem sodium benzoat
Etil paraben 8.5 10 Idem sodium benzoat
Propil paraben 8.5 10 Idem sodium benzoat
Asam sorbat 4.8 25 Keju, produk susu, produk roti, jus buah, saus asam, salad, jam, jely, margarin, minuman ringan, ikan dan produk daging
Sodium propionate 4.9 10 roti dan produk keju
(Baird-Parker, 1980)
4
Asam benzoat dan komponen sejenisnya

• Asam benzoate (C6H5COOH) dan garam sodiumnya
  (C7H5NaO2) bersama-sama dengan metil- dan
  propilparaben dikelompokkan bersama dalam bagian
  ini.
• Sodium benzoat merupakan bahan pengawet kimia
  pertama yang diijinkan oleh FDA.
• Komponen ini sampai sekarang masih banyak
  digunakan dalam berbagai makanan.

5
Aktivitas antimikrobia as. benzoat

• berhubungan dengan pH
• terbesar pada pH rendah
• terdapat pada molekul yang tidak terdisosiasi
• tidak aktif pada pH yang netral
• terutama untuk menghambat pertumbuhan jamur dan
  yeast
• metil dan propilenparaben (ester dari
  parahidroksi asam benzoat) disebutkan efektif
  terhadap bakteri, yeast, dan jamur.

6
Penggunaan as. benzoat

• terbatas pada makanan yang keasamannya tinggi,
  misalnya sari buah, soft drink, saus tomat,
  salad dressings, margarin, sirup, dll.
• pada bahan makanan tertentu seperti sari buah
  tingkat penambahan maksimumnya 0,1.
• mempengaruhi rasa yaitu seperti merica

7
Asam Sorbat

• Asam sorbat (CH3CHCHCHCHCOOH) biasa digunakan
  sebagai bahan pengawet dalam bentuk garam
  kalsium, sodium, atau potassiumnya.
• Jumlah yang diperbolehkan dalam makanan adalah
  0,2.

8
Aktivitas mikrobia

• lebih efektif dalam makanan dengan keasaman
  tinggi.
• bekerja paling baik pada pH dibawah 6.0
• biasanya tidak aktif pada pH sekitar 7.0
• pada pH 4.0-6.0 lebih efektif daripada sodium
  benzoat, pada pH 3.0 ke bawah, sorbat sedikit
  lebih efektif dari propionat tetapi hampir sama
  dengan benzoat.
• terdapat pada molekul yang tidak terdisosiasi
• penghambatannya pada jamur dilaporkan pada
  aktivitas sistem enzim dehidrogenasenya.

9
Mikrobia yang dihambat as. sorbat

• terutama jamur dan yeast
• Salmonella spp., streptococci fekal, dan
  staphylococci tetapi tidak menghambat clostridia
• bakteri asam laktat tidak terhambat oleh sorbat
  pada pH 4,5 ke atas.

10
Penggunaan as. sorbat

• lebih banyak digunakan pada apel cider karena
  sedikit mempengaruhi rasa dibandingkan dengan
  benzoat.
• efektif untuk sirup coklat, jelli, kue, buah
  kering, salad dressing, fig, sirup, keju,
  macaroni salad, dll.
• metabolisme sorbat oleh tubuh menjadi CO2 dan H2O
  disebutkan hampir sama dengan metabolisme asam
  lemak.

11
Sulfur dioksida

• Sulfur dioksida (SO2) dan garam sodium dan
  potasium sulfitnya (SO3), bisulfit (-HSO3), dan
  metabisulfit (S2O5) bekerja dengan cara yang
  hampir sama.

12
Aktivitas antimikrobia sulfur dioksida

• asam sulfurik tak terdisosiasi atau molekul
  SO2-nya
• kemampuannya sebagai pereduksi yang kuat sehingga
  dapat mereduksi oksigen
• bekerja pada beberapa sistem enzim esensial

13
Mikrobia yang dihambat sulfur dioksida

• bakteri asam laktat dan bakteri asam asetat dan
  beberapa jamur lebih sensitif dibandingkan dengan
  yeast
• diantara yeast, spesies yang lebih aerobik lebih
  sensitif terhadap SO2 dibandingkan dengan spesies
  yang fermentatif.

14
Penggunaan sulfur dioksida

• SO2 digunakan dalam bentuk gas atau cair atau
  dalam bentuk netral atau garamnya
• dalam buah-buahan kering, sari buah, molases,
  wine, sari buah, dll.
• jumlahnya tergantung bahan makanan yang digunakan
  (contoh raisin, sirup glukosa 40 mg/kg jam
  dan jelli 100 mg/kg)

15
Propionat

• Asam propionat adalah asam organik dengan tiga
  karbon dengan rumus molekul (CH3CH2COOH).
• Kecenderungan asam propionat dan garamnya untuk
  terdisosiasi adalah rendah, dan komponen ini
  aktif dalam bahan makanan yang berpH rendah.
• Asam propionat khususnya berfungsi sebagai agen
  antimold dan antirope.

16
Aktivitas antimikrobia propionat

• Aktivitas anti mikrobia asam lemak secara umum
  menunjukkan bahwa asam organik dengan atom karbon
  kurang dari 7 lebih efektif khususnya terhadap
  jamur.
• Beberapa asam lemak diketahui mempengaruhi
  permeabilitas sel dengan jalan merusak membran
  sel dari mikroorganisme.
• Aktivitas antimikrobia propionat masih belum
  jelas benar.

17
Mikrobia yang dihambat oleh propionat

• khususnya jamur
• aktivitas penghambatannya terutama sebagai
  fungistatik

18
Penggunaan propionat

• dapat digunakan dalam roti, kue, keju, dll.
• penggunaannya tidak dibatasi namun untuk keju
  digunakan 3000 mg/kg.

19
Etilen dan propilen oksida

• Etilen dan propilen oksida (berturut-turut
  HCOOC2H5 dan HCOOCH3) mempunyai aktivitas yang
  serupa. Strukturnya adalah sebagai berikut
• H2C CH2
• O O
• H2C CH
• CH3
• etilen oksida propilen oksida

20
Aktivitas antimikrobia etilen dan propilen oksida

• Etilen oksida merupakan alkylating agents
• Aktivitas antimikrobianya diduga berhubungan
  dengan sifat tersebut
• Dengan adanya atom-atom H yang labil, cincin
  etilen oksida yang tidak stabil ini akan
  terpisah.
• Atom H akan berikatan dengan oksigen sehingga
  membentuk radikal hidroksil etil, CH2CH2OH, yang
  kemudian berikatan dengan molekul organik yang
  telah ditinggalkan atom H-nya.
• Akibatnya, gugus hidroksil etil ini dapat menutup
  gugus reaktif protein mikrobia sehingga terjadi
  penghambatan.
• Di antara gugus-gugus yang dapat memberi atom
  H-labil adalah COOH, NH2, -SH, dan OH.

21

• Mikrobia yang dihambat
• khususnya jamur
• Penggunaan
• biasa digunakan sebagai fumigan
• jumlah dan makanan yang diperbolehkan dalam
  FAO/WHO food additive data system tidak
  disebutkan.

22
Gula dan garam

• Komponen-komponen ini mempunyai kesamaan dalam
  cara kerjanya.
• Garam telah digunakan sebagai bahan pengawet
  sejak dahulu kala.
• Pertama kali digunakan untuk pengawetan daging
  dengan menggunakan pengeringan.

23
Aktivitas antimikrobia gula dan garam

• Plasmolisis akibat dari perbedaan konsentrasi di
  dalam dan di luar sel.
• Menurunkan aktivitas air (aw) sehingga tidak
  dapat digunakan untuk pertumbuhan mikrobia.
• Untuk dapat digunakan secara efektif perlu
  digunakan jumlah yang cukup sehingga terjadi
  kondisi hipertonik.
• Perbedaan utama antara garam dan gula dalam hal
  aktivitas antimikrobianya adalah konsentrasi yang
  diperlukan.
• Untuk gula (sukrosa) dibutuhkan konsentrasi 6
  kali lebih besar dibandingkan dengan garam.

24

• Mikrobia yang dihambat
• terutama bakteri
• Penggunaan
• Kebanyakan bakteri non marine dapat dihambat pada
  konsentrasi 20, sedangkan untuk jamur biasanya
  tahan terhadap konsentrasi yang lebih tinggi.
• Garam biasa digunakan pada pengawetan ikan dan
  daging.
• Gula biasa digunakan panda pengawetan
  buah-buahan, permen, susu kental, dsb.

25
Nitrat dan nitrit

• Sodium nitrat (NaNO3) dan sodium nitrit (NaNO2)
  serta garam potasiumnya biasa digunakan dalam
  curing untuk daging cured karena mereka dapat
  menstabilkan warna merah daging dan juga mampu
  menghambat kebusukan dan m.o. penyebab keracunan.

26
Aktivitas antimikrobia nitrat dan nitrit

• Ion nitrit sangat reaktif dan dapat digunakan
  sebagai agen pereduksi dan pengoksidasi.
• Dalam suasana asam, ion nitrit terionisasi
  menghasilkan (3HONO) yang kemudian terurai
  menjadi (NO) yang merupakan produk penting untuk
  pembentukan warna, namun tampaknya tidak
  berpengaruh terhadap bakteri.
• NO2 diduga mempunyai aktivitas antimikrobia.
• Aktivitas antimikrobianya naik dengan turunnya pH
  dalam suasana asam.
• Pengaruh ini diikuti dengan meningkatnya HNO2
  yang tidak terdisosiasi.

27
Penggunaan nitrat dan nitrit

• Pada produk-produk daging curing.
• Konsentrasi tidak lebih dari 200 ppm.
• Nitrit sangat toksik pada konsentrasi tinggi dan
  dapat berakibat fatal.

28
Efek Nitrit pada Daging

• Bereaksi dengan komponen daging atau aktivitas
  metabolik mikrobia
• Termasuk didalamnya bereaksi dengan pigmen heme,
  protein non-heme, dan komponen lain

29
Efek Nitrit terhadap cita rasa

• Bahan yang berpengaruh pada rasa a.l
• Garam, gula, asap, dan nitrit
• Nitrit bereaksi dengan komponen daging terutama
  daging babi untuk meningkatkan cita rasa
• Peningkatan tersebut lebih terasa dibandingkan
  jika daging hanya diawetkan dengan garam

30
Efek Nitrit terhadap warna

• Perubahan pigmen daging (myoglobin, sedikit
  hemoglobin) akibat penambahan nitrit

Oksigenasi
Myoglobin Fe2 Merah keunguan
Oksimyoglobin Fe2 Merah menyala
deoksigenasi
Oks-red
Oksidasi (nitrit)
Reduksi oksigenasi
Nitrat Oksida
Oksidasi
Metmyoglobin Fe3 Coklat
Nitrat Oksida Myoglobin Merah Fe2
Nitrat oksida reduksi
Denaturasi protein (panas)
Denaturasi protein (panas)
Oksidasi
Metmyoglobin yang terdenaturasi Coklat
Fe3
Nitrosil Homokrom Pink Fe2
Nitrat oksida reduksi
Pigmen porphirin teroksidasi (hijau, kuning, tak
berwarna)
31
Asam asetat dan asam laktat

• Kedua asam organik ini termasuk di antara bahan
  pengawet yang paling sering digunakan.

32

• Aktivitas antimikrobia as. laktat dan as. asetat
  
• Aktivitas antimikrobianya dikarenakan
  kemampuannya menurunkan pH di bawah kisaran
  pertumbuhan dan terganggunya metabolisme akibat
  molekul asam yang tidak terdesosiasi.
• Penggunaan as. laktat dan as. asetat
• Terdapat pada produk-produk fermentasi seperti
  pickle, sauerkraut, susu fermentasi.
• Dalam sauerkraut asam laktat harus ada paling
  sedikit 1,5 dari produk akhirnya.

33
Pengawet kimia lainnya

• sodium diasetat
• merupakan derivat asam asetat
• digunakan dalam roti dan cake untuk mencegah
  jamur
• hidrogen peroksida
• digunakan pada pasteurisasi susu
• etanol
• digunakan pada ekstrak flavor
• diethylpyrocarbonate
• digunakan pada pembuatan wine untuk menghambat
  yeast
• sequestrant (EDTA)
• asap kayu
• mengandung formaldehid, asam alifatik, keton,
  fenol, aldehid, metanol, kersol, dll.

34
Pengawet Kimia makanan
Pengawet Batas toleransi Organisme yang dihambat Makanan
Asam propionat dan propionat 0.32 Kapang Roti, cake, keju
Asam sorbat dan sorbat 0.2 Kapang Keju keras, sirup, salad dressing, jely, cake dll.
Asam benzoat dan benzoat 0.1 yeast dan kapang Margarin, cuka apel, minuman ringan, saus tomat, salad dressing dll.
Sodium diasetat 0.32 Kapang Roti
Sodium nitrit 200 ppm Bakteri Filet ikan, daging, salmon asap
Etil format 15-200 ppm Jamur Buah kering dan kacang
NaCl dan gula Tidak ada Mikrobia NaCl daging. Gula jely dll
Asam dehidroasetat 65 ppm serangga Pestisida pada strawberry dan squash
35
(No Transcript)
36
BAKTERIOSIN (BIOKONTROL)

• Produk ekstraseluler berupa protein yang
  sintesanya dikode langsung oleh ribosom bakteri,
  memiliki aktivitas antibakteri dengan spektrum
  yang relatif sempit. (Jack et al., 1995)

37
Bacteriocin as Food Biopreservatives(Antimicrobia
l activity of bacteriocins against pathogenic
bacteria)
Activities of bacteriocin of Pediococcus
acidilactici F-11 (PAF-11)
38
Aplikasi bakteriosin PAF-11 sebagai pengawet susu
yang didinginkan
Pertumbuhan bakteri pada susu steril yang
diinokulasi dan diberi bakteriosin
Pertumbuhan bakteri pada susu paterusisasi yang
diberi bakteriosin
39
Aplikasi bakteriosin PAF-11 sebagai pengawet
daging dan udang segar yang didinginkan
Pertumbuhan bakteri pada daging (4oC) dg
pemberian bakteriosin SM-22 dan F-11
Pertumbuhan bakteri pada udang (4oC) dg pemberian
bakteriosin SM-22 dan F-11
40
Metoda Penyemprotan
41

• Ray, B. 1996. Fundamental Food Microbiology. CRC
  Press, Inc.