< PreviousKimia Pangan 379Pemakaian zat warna dalam industri pangan Pewarna sintetis dipakai sangat luas dalam pembuatan berbagai macam makanan. Pemakaian zat warna oleh industri pangan biasanya tidak lebih dari 100 mg per kg produk. FLAVOR ( CITA RASA ) Flavor adalah keseluruhan sensasi yang diterima oleh indera manusia ketika produk pangan dikonsumsi. Beberapa faktor yang mempengaruhi rasa diantaranya senyawa kimia, suhu, konsentrasi, interaksi dengan komponen rasa lainnya. Flavor pada makanan dapat berasal dari tiga sumber yaitu alami, flavor yang terbentuk dari prekursor yang ada dalam bahan dasar melalui reaksi kimia akibat pemasakan. Sumber terakhir adalah adanya penambahan dari luar, baik yang alami atau sintetik. Ditinjau dari cara pembuatannya, secara umum flavor dibuat melalui tiga cara yaitu pencampuran bahan-bahan kimia, pembuatan senyawa-senyawa flavor dan pencampuran flavor alami Dari segi asal-usul, flavor dibedakan menjadi flavor natural/alami, sintetis (buatan) dan natur identical (diolah dari bahan alami untuk menghasilkan flavor sintetis). Beberapa penyebab perubahan flavor diantaranya adalah adanya interaksi antar komponen, pemrosesan dari makanan/flavor atau bahan mentah, irradiasi, enzim dan mikroba, dan oksidasi udara. SSooaall LLaattiihhaann:: 1. Sebutkan ada berapa tipe struktur protein, dan berikan penjelasan singkat mengenai perbedaan tipe struktur protein tersebut!! 2. Jelaskan secara singkat mengenai terjadinya sintesis protein! 3. Jelaskan mengenai pengelompokan asam amino berdasarkan kebutuhan tubuh Manusia ! 4. Sebutkan darimana kita bisa mendapatkam sumber protein untuk memenuhi kebutuhan tubuh kita sehari-hari. 5. Dalam proses pengolahan pangan, perlakuan yang diberikan dapat menurunkan mutu protein. Jelaskan mengenai penurunan mutu protein yang diakibatkan adanya perlakuan panas. 6. Jelaskan secara singkat mengenai peran enzim sebagai biokatalisator! 7. Jelaskan mengenai kerja enzim yang bersifat spesifik! 8. Jelaskan secara singkat peran enzim dalam proses pengolahan pangan. Berikan salah satu contoh proses pengolahan yang memanfaatkan enzim ! 9. Bagaimana komposisi mineral serta pembagiannya berdasar jumlah yang diperlukan dalam tubuh ? Kimia Pangan 38010. Jelaskan fungsi-fungsi mineral pada tubuh ! 11. Sebutkan interaksi mineral dengan komponen pangan beserta contoh ! 12. Bagaimana akibat dari kekurangan / kelebihan mineral Ca dan Se ? 13. Jelaskan mengenai bioavailabilitas zat besi ! 14. Apa yang disebut dengan komponen bioaktif serta pengaruhnya terhadap manusia ? 15. Bagaimana terjadinya keracunan amin toksis pada tubuh kita ? 16. Sebutkan efek fisiologis dari serat pangan ! 17. Mengapa oligosakarida disebut sebagai prebiotik ? 18. Sebutkan peran fitokimia dalam fungsi-fungsi fisiologis tubuh ! 19. Faktor-faktor apa sajakah yang menyebabkan adanya warna pada makanan dan minuman ? Jelaskan ! 20. Apa kekurangan dari penggunaan pewarna alami dibandingkan pewarna sintetis ? 21. Sebutkan zat-zat warna alami yang sering digunakan pada makanan ? 22. Mengapa klorofil hijau daun mudah berubah menjadi coklat atau merah jika berinteraksi dengan asam ? 23. Bagaimana peranan FDA dalam mengatur penggunaan zat warna sintetis dalam makanan ? 24. Jelaskan terjadinya sensasi dari flavor terhadap panca indra kita ! 25. Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi flavor ! 26. Sebut dan jelaskan beberapa faktor yang menyebabkan perubahan flavor ! 27. Bagaimana pengaruh fermentasi kedelai terhadap warna dan rasa pada kecap ? Bioteknologi Industri Pangan 381 99..11.. FFiissiioollooggii SSeell MMiikkrroobbaa Pertumbuhan dapat didefinisikan sebagai pertambahan secara teratur semua komponen di dalam sel hidup. Pada organisme multi-seluler, pertumbuhan adalah peningkatan jumlah sel organisme dan perbesaran ukuran sel. Pada organisme uniseluler (bersel tunggal), pertumbuhan adalah pertambahan jumlah sel yang berarti terjadi juga pertambahan jumlah organisme, misalnya pertumbuhan yang terjadi pada suatu kultur jasad renik dari sedikit menjadi banyak. Umur sel ditentukan segera setelah proses pembelahan sel selesai, sedangkan umur kultur ditentukan dari waktu atau lama-nya inkubasi. Ukuran sel tergan-tung dari kecepatan pertumbuhannya. Semakin baik zat nutrisi di dalam sel semakin cepat pertum-buhan jumlah dan ukuran sel. Pertumbuhan mikroba dalam bioreaktor terjadi secara pertumbuhan individu sel dan pertumbuh-an populasi. Pertumbuhan individu sel meliputi peningkatan substansi dan komponen sel, peningkatan ukuran sel serta pembelahan sel. Pertumbuhan populasi meliputi peningkatan jumlah akibat pembelahan sel dan peningkatan aktivitas sel yang melibatkan sintesis enzim. Dalam pertumbuhan mikroba juga terjadi proses metabolik yaitu mulai dari transport nutrien dari medium ke dalam sel, konversi bahan nutrien menjadi energi dan konstituen sel, replikasi kromosom, peningkatan ukuran dan masa sel serta pembelahan sel secara biner yang terjadi pula pewarisan genetik (genom turunan) ke sel anakan Gambar 9.1 Kurva Pertumbuhan Mikroba (Fardiaz, 1997) Kurva di atas disebut sebagai kurva pertumbuhan mikroba. Ada empat fase pada pertumbuhan bakteri sebagaimana tampak pada kurva yaitu fase lambat (lag phase), fase eksponensial/logaritma (expo-nential phase), fase stationer/ tetap (stationary phase), dan fase kematian (death phase). Adapun ciri-ciri dari keempat fase seperti yang dijelaskan pada Tabel 9.1. IIXX.. BBIIOOTTEEKKNNOOLLOOGGIIIINNDDUUSSTTRRIIPPAANNGGAANNBioteknologi Industri Pangan 382 Tabel 9.1 Fase Pertumbuhan Mikroba Fase Pertumbuhan Ciri-ciri Fase lambat (lag phase) Tidak ada pertumbuhan populasi karena sel mengalami perubahan komposisi kimiawi dan ukuran serta bertambahnya substansi intraseluler sehingga siap untuk membelah diri. Fase eksponensial/Logaritma (exponential phase) Fase stasioner/tetap (stationary phase) Fase kematian (death phase)Sel menjadi mati akibat penumpukan racun dan habisnya nutrisi, menyebabkan jumlah sel yang mati lebih banyak sehingga mengalami penurunan jumlah sel secara eksponensial. PPeerrttuummbbuuhhaann MMiikkrroobbaa Pengetahuan akan kurva pertumbuhan mikroba (seperti bakteri) sangat penting untuk menggambarkan karakteristik per-tumbuhannya, sehingga akan mempermudah dalam kultivasi (menumbuhkan) mikroba pada suatu media, atau penyimpanan kultivasi dan penggantian media. Pertumbuhan mikroba di-pengaruhi oleh berbagai faktor lingkungan, di antaranya yaitu suhu, pH, aktivitas air, adanya oksigen, dan tersedianya zat ma-kanan. Mikroba mempunyai suhu maksimum dan suhu minimum se-bagai batas suhu pertumbuhannya. Suhu yang terbaik untuk pertum-buhan mikroba disebut suhu opti-mum. Masing-masing jasad renik mempunyai suhu optimum, minimum, dan maksimum untuk pertumbuhan. Hal ini disebabkan di bawah suhu minimum dan di atas suhu maksimum, aktivitas enzim akan berhenti, bahkan pada suhu yang terlalu tinggi akan terjadi denaturasi enzim sehingga metabolisme dan pertumbuhan sel terganggu bahkan dapat menye-babkan kematian sel mikroba. Jasad renik dapat dibedakan atas beberapa grup berdasarkan atas kemampuannya untuk dapat memulai pertumbuhan pada kisaran suhu tertentu. Penggolongan terse-but yaitu meliputi: 1. Psikrofilik adalah mikroba yang dapat tumbuh pada suhu 0oC, dengan suhu optimum 5-15oC, dan suhu maksimum sekitar 20oC. Bioteknologi Industri Pangan 3832. Mesofilik adalah mikroba yang tumbuh baik pada suhu 20-45oC. Pada suhu tersebut jika suatu makanan disimpan mem-berikan pengaruh yang sangat besar terhadap jenis jasad renik yang dapat tumbuh serta kecepatan pertumbuhannya. Kapang dan Khamir pada umumnya tergolong dalam mikroba mesofilik. 3. Termofilik adalah mikroba yang dapat tumbuh pada suhu yang relatif tinggi dengan suhu minimum 25oC, suhu optimum 45-55oC, dan suhu maksimum 55-65oC. Beberapa bakteri termofilik bahkan masih dapat hidup dan tumbuh sampai suhu 75oC, misalnya Bacillus thermosaccharolyticum. Bakteri yang masih tahan dan tidak mati pada suhu pasteurisasi tersebut, disebut bakteri termodurik. Mikroba menggunakan kompo-nen-komponen kimia di dalam substrat sebagai sumber energi untuk berkembang biak dan membentuk sel-sel baru. Aktivitas sel tersebut dilakukan oleh berbagai enzim yang diproduksi sel mikroba. Berlangsungnya reaksi enzimatis dapat dilihat dari produk akhir reaksi atau berkurangnya komponen yang dipecah. Berda-sarkan sifat pemecahan terhadap komponen kimia substrat, mikroba dapat dikelompokkan menjadi mikroba amilolitik, lipolitik, pektino-litik dan sebagainya. Mikroba amilolitik dapat meme-cah pati menjadi komponen yang lebih sederhana terutama glukosa, komponen gula sederhana dapat dipecah lebih lanjut oleh mikroba menjadi asam, alkohol atau gas. Mikroba lipolitik dapat memecah lemak sehingga dihasilkan gliserol dan asam-asam lemak, sedangkan mikroba proteolitik dapat memecah protein menjadi peptida dan asam amino. Mikroba yang tersifat aerob (membutuhkan oksigen dalam kelangsungan hidup pertumbuhan-nya) dapat memecah H2O2 yang bersifat racun bagi sel mikroba itu sendiri dengan mengubahnya menjadi H2O dan O2 menggunakan enzim katalase yang diproduksi-nya. Bakteri tumbuh dengan cara pembelahan biner, yang berarti dari satu sel membelah menjadi dua sel. Waktu yang dibutuhkan oleh sel untuk membelah disebut waktu generasi. Waktu ini berva-riasi tergantung pada spesies dan kondisi pertumbuhan. Semua bak-teri yang tumbuh pada makan-an bersifat heterotropik, yaitu membu-tuhkan zat organik untuk pertum-buhannya. Dalam metabolismenya bakteri heterotropik menggunakan protein, karbohidrat, lemak dan komponen makanan lainnya seba-gai sumber karbon dan energi untuk pertumbuhannya. Beberapa bakteri dapat mengok-sidasi karbohidrat secara lengkap menjadi CO2 dan H2O, atau memecahnya menjadi asam, alkohol, aldehida atau keton. Bakteri juga dapat memecah pro-tein yang terdapat di dalam makanan menjadi polipeptida, asam amino, amonia, dan amin. Bioteknologi Industri Pangan 384Beberapa jenis spesies tertentu dapat memecah lemak menjadi gliserol dan asam lemak. Meskipun bakteri membutuhkan vitamin un-tuk proses metabolismenya, bebe-rapa dapat mensintesis vitamin-vitamin tersebut dari komponen lainnya di dalam medium. Bebe-rapa bakteri lainnya tidak dapat tumbuh jika tidak ada vitamin di dalam mediumnya. (Pelczar et al, 1977). Jika bakteri tumbuh pada bahan pangan dapat menyebab-kan berbagai perubahan baik penam-pakkan maupun komposisi kimia dan cita rasa bahan pangan tersebut. Perubahan yang dapat terlihat dari luar misalnya peru-bahan warna, pembentukan film atau lapisan pada permukaan seperti pada minuman atau makanan cair/padat, pembentukan lendir, pembentukan endapan atau kekeruhan pada minuman, pem-bentukan gas, bau asam, bau alkohol, bau busuk, dan berbagai perubahan lainnya (Fardiaz, 1992). Beberapa contoh mikroba (bakteri, khamir dan kapang) yang sering dibahas atau terdapat dalam bahan makanan antara lain: 1. E. coli Awalnya Eschericia disebut Aerobacter yang merupakan bakteri koliform yaitu bakteri yang sering digunakan dalam uji sanitasi air dan susu. Jenis Escheciria hanya mempunyai satu spesies yaitu E. coli, dan disebut koliform fekal karena ditemukan di dalam saluran usus hewan dan manusia, sehingga sering terdapat di dalam feses. Bakteri ini sering digunakan sebagai indikator kontaminasi oleh kotoran feses. 2. Endomycopsis Endomycopsis adalah jenis khamir yang memiliki morfologi spora bervariasi di antara spesies. Endomycopsis mem-produksi spora berbentuk bulan sabit. 3. Pseudomonas Pseudomonas merupakan sa-lah satu jenis dalam kelompok yang sering menimbulkan kebusukan makanan. Bakteri ini bersifat motil dengan flagela polar. 4. Candida Sel Candida tumbuh mem-bentuk pseudomiselium atau hifa yang mengandung banyak sel-sel tunas atau disebut blastospora, dan mungkin membentuk khlamidospora. Kebanyakan spesies pertum-buhannya membentuk film pada permukaan, dan sering merusak makanan-makanan yang mengandung garam dan asam dalam jumlah tinggi. Selain menyebabkan kerusak-an makanan, beberapa spesies Candida juga diguna-kan dalam industri. 5. Bacillus subtilis Bakteri ini bersifat aerobik sampai anaerobik fakultatif, katalase positif, dan kebanyak-an bersifat gram positif, hanya beberapa saja yang bersifat gram negatif. Bentuk spora Bioteknologi Industri Pangan 385yang diproduksi oleh Bacillus bermacam-macam, tergantung dari spesiesnya. Bacillus subtilis memproduksi spora yang langsing, dengan diameter tidak melebihi 0,9 µM. B. subtilis merupakan bakteri mesofilik. 6. Staphylococcus Staphylococcus merupakan bakteri berbentuk bulat yang terdapat dalam bentuk tunggal, berpasangan, tetrad, atau berkelompok seperti buah anggur. Nama bakteri ini berasal dari bahasa Latin “staphele” yang berarti anggur. Bakteri ini membutuhkan nitrogen organik (asam amino) untuk pertumbuhannya, dan bersifat anaerobik fakultatif. 7. Streptococcus faecalis Streptococcus faecalis merupakan bakteri dalam grup Enterococcus yang dapat hidup atau lebih tahan panas dan berasal dari kotoran manusia. Streptococcus faecalis merupakan varietas yang bersifat proteolitik-asam. 8. Saccharomyces ellipsoideus Saccharomyces ellipsoideus merupakan variasi khamir dari S. cereviciae yang mempunyai galur memproduksi alkohol dalam jumlah tinggi sehingga sering digunakan dalam produksi olkohol, anggur dan minuman keras (Netser et al, 1973). 9. Rhizopus Rhizopus sering disebut juga kapang roti karena sering tumbuh dan menyebabkan kerusakan pada roti. Selain itu kapang ini juga sering tumbuh pada sayur dan buah-buahan. Selain merusak makanan, beberapa spesies Rhizopus juga digunakan dalam pembuatan beberapa makanan fermentasi tradisional, misalnya R. oligosporus dan R. oryzae yang digunakan dalam fermentasi berbagai macam tempe dan oncom hitam (Frazier dan Westhoff, 1978). 10. Aspergillus niger Grup Aspergillus niger mempunyai kepala pembawa konidia yang besar yang dipak secara padat, bulat dan berwarna hitam, cokelat-hitam atau ungu-cokelat. Konidianya kasar dan mengandung pigmen. Kebanyakan galur dalam grup ini mempunyai sklerotia yang berwarna abu-abu sampai hitam. Beberapa galur digunakan dalam produksi asam sitrat, asam glukonat dan enzim. Untuk mengetahui morfologi mikroba (bentuk dan ciri-ciri tertentu) dapat dilakukan pengamatan menggunakan mikroskop. Pengamatan bakteri dilakukan dengan pengecatan gram untuk membedakan antara bakteri gram positif dengan bakteri gram negatif. Pada bakteri gram positif akan menghasilkan penampakan koloni sel berwarna ungu sedangkan bakteri gram negatif akan menghasilkan penampakan koloni sel berwarna merah muda (Gambar 9.2). Bioteknologi Industri Pangan 386Perbedaan tersebut disebabkan oleh adanya perbedaan lapisan pem-bentuk dinding sel (Gambar 9.3). Gambar 9.2 A. Pewarnaan Gram Positif (Bacillus sp), B. Pewarnaan Gram Negatif Staphylococcus aureus. Pengamatan di Bawah Mikroskop dengan Perbesaran 1000x. (Nurhayati, 2005) Gambar 9.3 Struktur Lapisan membran sel pada Bakteri Gram Positif dan Gram Negatif (Anonim, 2005) 99..22.. FFeerrmmeennttaassii MMeettaabboolliitt PPrriimmeerr Metabolit primer adalah senyawa yang termasuk produk akhir yang mempunyai berat molekul rendah dan dihasilkan pada fase eksponensial oleh mikroba. Senya-wa metabolit primer digunakan untuk membentuk makromolekul atau yang dikon-versikan menjadi koenzim senyawa intermediet/ (antara) seperti asam amino nukletida purin, pirimidin, vitamin, asam organik, seperti asam sitrat, asam fumarat, aseton butanol asam asetat dan enzim termasuk metabolit primer. Metabolit primer lainnya adalah yang termasuk senyawa antara pada jalur reaksi Embden Meyerhof, jalur pentosafosfat, dan siklus asam trikarboksilat (Siklus Krebs). Dalam memproduksi senyawa metabolit primer harus dipilih mikroba yang potensial untuk fermentasi. Beberapa contoh fermentasi metabolit primer antara lain aseton butanol, alkohol/etanol, asam cuka, asam sitrat, enzim dan vitamin. Fermentasi Aseton Butanol oleh Bakteri Bakteri yang berperan dalam fermentasi aseton butanol adalah Clostridium acetobutyricum, Clostridium butyricum. Inokulum Clostridium acetobutyricum jika dipakai berkali-kali sifatnya menurun, maka diperlukan heat shocking. Bahan dasar yang digunakan antara lain padi, tepung tapioka, arabinosa, dan xylosa. Sumber nitrogen yang dibutuhkan seperti protein, pepton, dan asam amino. Selama proses fermentasi diper-lukan kondisi fermentasi tanpa oksigen (anaerob) dengan suhu optimum 370C, pH 4,7 – 8 dan perbandingan atau konsentrasi bahan dasar sekitar 3 – 10 %. Produk akhir yang dihasilkan dari fermentasi aseton butanol dengan bahan dasar glukosa adalah Bioteknologi Industri Pangan 387n-butanol (6 bagian), aseton (3 bagian), dan etanol (1 bagian). Begitu juga bila menggunakan bahan dasar xylosa, sukrosa, dan lefulosa. Sedangkan bila bahan dasarnya menggunakan arabinosa akan menghasilkan rasio butanol: aseton : etanol sebesar 5 : 4 : 1 Fermentasi Alkohol (Wine) Hampir sebagian besar industri minuman beralkohol menggunakan produk pertanian sebagai bahan mentah dan khamir yang meng-konversikan menjadi minuman melalui proses fermentasi. Pada fermentasi alkohol memerlukan substrat gula sedangkan pada fermentasi wine menggunakan sari buah anggur (Vitis vinifera). Buah tersebut merupakan medium yang baik karena : 1. Kandungan nutrisi cukup tinggi 2. Mempunyai keasaman yang tinggi sehingga dapat meng-hambat pertumbuhan mikrobia yang tidak diinginkan. 3. Kandungan gula cukup tinggi 4. Mempunyai aroma yang sedap. Fermentasi anggur dilakukan dengan penambahan SO2 ke dalam jus/cairan buah anggur dengan tujuan untuk: 1. Mencegah browning selama penghancuran buah dan 2. Menghambat aktivitas khamir lain Wine dibedakan menjadi dua yaitu: 1. Wine merah (red wine): anggur yang dibuat dari keseluruhan buah anggur berwarna merah. 2. Wine putih (white wine): anggur yang dibuat dari buah anggur berwarna hijau dan juga warna merah yang telah dikupas kulitnya. Tabel 9.2 Jenis Khamir dan Wine yang Dihasilkan (Anonim, 2006) Jenis khamir Dapat ditemukan pada Candida pulcherima (Metschnikovia pulcherima) Sccharomyces cerevisiae Kloeckera africana; K. apiculata S. carlsbergensis; S. rouxii Torulopsis stelatta Ekstrak (hancuran buah anggur) dan wine Wine klasik Wine dan buah anggur Wine dan buah anggur Wine Proses akibat aktivitas khamir yang telah lama dikenal adalah fermentasi bir dan minuman anggur (wine). Proses tersebut melibatkan khamir yang secara alami banyak terdapat dalam buah-buahan atau biji-bijian yaitu genus Saccharomyces. Beberapa jenis khamir yang terlibat dalam fermentasi minuman beralkohol tercantum pada Tabel 9.3. Bioteknologi Industri Pangan 388Tabel 9.3 Fermentasi yang Dilakukan oleh Khamir (Anonim, 2006) Produk Fermentasi Mikrobia Bir Anggur (wine) Cider Sake dari beras Tuak Madu difermentasikan Tape Kumiss dari susu (Rusia) Kecap Miso dari kedelai dan beras Saccharomyces carlbegensi dan S. cerevisieae Saccharomyces cerevisieae var. ellipsoides Saccharomyces cerevisieae var. ellipsoides Saccharomyces sake dan Aspergillus Saccharomyces cerevisieae dan Schyzosacharomyces Saccharomyces cerevisieae Saccharomyces cerevisieae, Candida tropicalis dan Pediococcus Saccharomyces cerevisieae, Lactobacillus Saccharomyces dan Aspergilllus oryzae Saccharomyces rouxii, Aspergilllus oryzae Minuman fermentasi yang tertua adalah bir yang sudah diproduksi sejak tahun 4000 SM. Bir dibuat dari bahan baku antara lain: 1. Gandum (barley), padi-padian atau bijian yang lain, yang dio-lah menjadi roti, kemudian di-hancurkan disuspensikan dengan air dan difermenta-sikan. 2. Rasanya ada yang manis dan ada yang masam. Bir pada tahun 700SM terbuat dari biji-bijian tanpa ditambah hop (bunga) sehingga rasanya berbeda dengan bir sekarang (lebih klasik) dengan ditambah rempah-rempah. Pada abad ke 15, bir telah divariasi aromanya dengan menggunakan hop. Bir pada masa sekarang ter-buat dari perkecambahan gandum, tepung beras atau jagung, air serta hop yang selanjutnya difermen-tasikan dengan menggunakan khamir. Adapun mekanisme proses fermentasi bir modern adalah: 1. Pati dari kecambah gandum, beras atau jagung dikonver-sikan menjadi maltosa dan dekstrin yang dibantu oleh ensim yang terdapat dalam kecambah gandum. 2. Campuran karbohidrat yang diperoleh tersebut dalam ben-tuk larutan yang disebut worl, direbus bersama-sama dengan hop, kemudian didinginkan 3. Difermentasikan menjadi bir yang beralkohol, CO2 dan sisa-sisa dekstrin. 4. Bir yang telah jadi mengan-dung: a. air, dekstrin, alkohol dan CO2 b. gula-gula yang tak dapat difermentasikan, protein dan senyawa aromatik yang berasal dari resin hop c. dan hasil samping minyak fussel Next >