PENGAWETAN MAKANAN MENGGUNAKAN BAHAN KIMIA Dr. Ir. Eni Harmayani, M.Sc.

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.

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 Roti dan produk bakery Sodium benzoat 4.2 5 Saus asam, salad, ikan,jus buah, minuman ringan, jam, margarin Asam sitrat 3.1 Minuman ringan Asam laktat Krim salad dan mayonnaise Metil paraben 8.5 10 Idem sodium benzoat Etil paraben Propil paraben 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 roti dan produk keju (Baird-Parker, 1980)

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.

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.

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

Asam Sorbat Asam sorbat (CH3CH=CHCH=CHCOOH) biasa digunakan sebagai bahan pengawet dalam bentuk garam kalsium, sodium, atau potassiumnya. Jumlah yang diperbolehkan dalam makanan adalah 0,2%.

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.

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.

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.

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

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

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.

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)

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.

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.

Mikrobia yang dihambat oleh propionat : khususnya jamur aktivitas penghambatannya terutama sebagai fungistatik

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

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

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.

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

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.

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.

Mikrobia yang dihambat : Penggunaan : 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.

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.

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.

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.

Efek Nitrit pada Daging Bereaksi dengan komponen daging atau aktivitas metabolik mikrobia Termasuk didalamnya bereaksi dengan pigmen heme, protein non-heme, dan komponen lain

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

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 Reduksi + oksigenasi Oksidasi (nitrit) Nitrat Oksida Oksidasi Nitrat Oksida Myoglobin Merah Fe2+ Metmyoglobin Fe3+ Coklat 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)

Asam asetat dan asam laktat Kedua asam organik ini termasuk di antara bahan pengawet yang paling sering digunakan.

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.

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.

Pengawet Kimia makanan Batas toleransi Organisme yang dihambat Makanan Asam propionat dan propionat 0.32% Kapang Roti, cake, keju Asam sorbat dan sorbat 0.2% 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 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

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)

Bacteriocin as Food Biopreservatives (Antimicrobial activity of bacteriocins against pathogenic bacteria) Activities of bacteriocin of Pediococcus acidilactici F-11 (PAF-11)

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

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

Metoda Penyemprotan

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