Institute of Food Technologist mendefinisikan umur simpan sebagai waktu yang dibutuhkan suatu produk untuk mengalami kerusakan hingga tingkat yang tidak dapat diterima pada kondisi penyimpanan, proses, dan pengemasan yang spesifik. Menurut Syarief et al (1989), faktor-faktor yang mempengaruhi umur simpan pangan yang dikemas adalah :
1. Keadaan alamiah atau sifat makanan dan mekanisme berlangsungnya perubahan, seperti kepekaan terhadap perubahan kimia internal dan fisik 2. Ukuran kemasan dalam hubungannya dengan volume
3. Kondisi atmosfir terutama suhu dan kelembaban
4. Ketahanan keseluruhan dari kemasan terhadap keluar masuknya air, gas, dan bau, termasuk perekatan, penutupan, dan bagian-bagian yang terlipat.
Pendugaan umur simpan bahan pangan atau produk pangan sangat penting untuk mengetahui masa kadaluarsa suatu produk, yaitu suatu masa bagi produk tidak layak untuk dikonsumsi atau produk tersebut sudah terdapat dalam kondisi yang tidak sesuai dengan keterangan yang tertera pada label kemasan.
Umur simpan suatu produk pangan dapat diduga dan ditetapkan waktu kadaluwarsanya dengan menggunakan konsep studi penyimpanan produk pangan. Metode-metode yang umumnya digunakan dalam pendugaan umur simpan tersebut adalah metode Extended Storage Studies (ESS) dan Accelerated Storage Studies (ASS).
ESS disebut juga dengan metode konvensional, yaitu penentuan tanggal kadaluwarsa dengan cara menyimpan suatu seri produk pada kondisi normal sehari-hari sambil dilakukan pengamatan terhadap penurunan mutunya (usable quality) hingga mencapai tingkat mutu kadaluwarsa. Metode ini akurat dan tepat, tapi memerlukan waktu yang panjang serta analisa parameter mutu yang relatif banyak.
Berbeda halnya dengan metode ESS, metode AAS membutuhkan waktu pengujian yang relatif singkat, tetapi tetap memiliki ketepatan dan akurasi yang tinggi. Hal ini dikarenakan, metode ASS menggunakan suatu kondisi lingkungan yang dapat mempercepat (accelerated) reaksi deteriorasi (penurunan mutu) produk pangan. Oleh karena itu, kerusakan yang berlangsung dapat diamati dengan cermat dan diukur. Hal ini dapat dilakukan dengan mengontrol semua lingkungan produk dan mengamati parameter perubahan yang berlangsung.
Metode akselerasi pada dasarnya adalah metode kinetik yang disesuaikan untuk produk pangan tertentu. Model-model yang diterapkan pada penelitian akselerasi ini menggunakan dua cara pendekatan. Pertama adalah pendekatan kadar air kritis dengan bantuan teori difusi, yaitu suatu cara pendekatan yang diterapkan untuk produk kering dengan menggunakan kadar air atau aktifitas air sebagai kriteria kadaluwarsa. Kedua adalah pendekatan semi empiris dengan bantuan persamaan Arrhenius, yaitu suatu cara
pendekatan yang menggunakan teori kinetika yang pada umumnya mempunyai ordo reaksi nol atau satu untuk produk pangan (Arpah, 2001).
Menurut Arpah (2001), pendekatan semi empiris dawali dengan menganggap bahwa perubahan mutu produk pangan akan mengikuti pola reaksi sebagai berikut :
A produk intermediet B
Dalam kondisi tersebut konsentrasi mutlak A maupun B tidak dianalisa. Akan tetapi, yang diukur adalah perubahan konsentrasi produk intermediet terhadap waktu. Perubahan konsentrasi ini dianggap proporsional terhadap penurunan konsentrasi produk A maupun peningkatan konsentrasi produk B. Secara matematis laju reaksi dinyatakan sebagai :
dA - — = k [A]n...Persamaan 1 dt atau, dB - — = k [B]n...Persamaan 2 dt keterangan :
[A] = penurunan konsentrasi A yang dikorelasikan dengan mutu produk [B] = peningkatan konsentrasi B yang dikorelasikan dengan mutu produk k = konsentrasi laju reaksi
n = ordo reaksi t = waktu
Persamaan 2 diterapkan pada suatu kondisi suhu, Aw, dan intensitas cahaya dibuat konstan. Penerapan persamaan ini untuk penentuan umur simpan dilakukan dengan menentukan konsentrasi kritis A atau B yang mana pengaruhnya terhadap mutu mencapai tingkat kerusakan yang tidak dapat diterima oleh konsumen (Arpah, 2001).
Pendugaan umur simpan dapat dilakukan dengan cara memantau penurunan mutu produk selama penyimpanan melalui teori kinetika reaksi. Penurunan mutu produk dapat mengikuti reaksi ordo 0, 1, atau ordo lainnya.
Laju reaksi pada ordo nol tidak dipengaruhi oleh konsentrasi reaksi sehingga laju reaksi ordo nol hanya dipengaruhi oleh konstanta laju reaksi yang dinyatakan sebagai k (Syarief et al, 1989). Laju perubahan A menjadi B dapat dinyatakan sebagai berikut :
d[A]
- = k...Persamaan 3
dt
Persamaan tersebut diintegralkan menjadi sebagai berikut :
A0∫ At
dA = -k to∫t dt...Persamaan 4 A0 – Ac = kt...Persamaan 5
Apabila konsentrasi kritis komponen A = Ac, maka umur simpan produk sama dengan :
A0-Ac
= t...Persamaan 6
k
Plot antara perubahan konsentrasi [A] dan waktu (t) untuk reaksi ordo nol, memberikan garis lurus dengan nilai kemiringan (slope) = k (Arpah, 2001). Penurunan mutu mengikuti reaksi ordo nol diantaranya adalah oksidasi lemak (ketengikan pada snacks, dry foods, dan frozen foods), pencoklatan enzimatis dan non-enzimatis (Labuza, 1982).
Penurunan mutu yang mengikuti reaksi ordo satu diantaranya adalah ketengikan pada minyak sayur, pertumbuhan mikroba pada pada daging maupun ikan segar, kerusakan vitamin, penurunan mutu protein, dan off flavor akibat mikroba pada daging dan ikan (Labuza, 1982). Persamaan pada laju reaksi ordo 1 adalah sebagai berikut :
dA
= - k dt... Persamaan 7 [A]
Persamaan tersebut diintegralkan menjadi sebagai berikut :
A0∫ A dA = - k t0∫ t [A]... Persamaan 8 dt Pada t0 = 0, maka :
ln A - ln Ao = - kt... Persamaan 9 A = A0 e-kt... Persamaan 10 Ac = A0 e-kts... Persamaan 11
Ts merupakan umur simpan produk dan plot antara perubahan logaritma konsentrasi [A] dengan waktu t, untuk reaksi ordo satu, memberikan garis lurus dengan slope –k (Arpah, 2001).
Untuk mengkuantifikasi pengaruh temperatur terhadap reaksi deteriorasi, maka dapat dilakukan pendekatan Arrhenius. Pada model Arrhenius, suhu merupakan faktor yang berpengaruh terhadap produk pangan. Semakin tinggi suhu, maka semakin tinggi laju reaksi berbagai senyawa kimia yang akan mempercepat pula penurunan mutu produk. Dengan demikian, suhu penyimpanan diusahakan dalam keadaan tetap. Laju penurunan mutu dengan metode Arrhenius adalah sebgai berikut :
k = ko e-Ea/RT ln k = ln ko e-Ea/RT ln k = ln ko + e-Ea/RT ln k = ln ko - Ea/RT ln e ln k = ln ko - Ea/RT... Persamaan 12 Keterangan :
k = konstanta penurunan suhu ko = konstanta
Ea = energi aktivasi
R = konstanta gas (1.986 kal/mol) T = suhu mutlak (K)
Interpretasi energi aktivasi dapat memberikan gambaran mengenai besarnya pengaruh suhu terhadap reaksi. Nilai Ea diperoleh dari slope grafik garis lurus hubungan ln k dengan 1/T. Dengan demikian, energi aktivasi yang besar mempunyai arti bahwa nilai ln k berubah cukup besar dengan hanya perubahan beberapa derajat dari suhu sehingga nilai slope akan besar (Arpah, 2001).
Model Arrhenius memiliki asumsi-asumsi yang diterapkan dalam pendugaan umur simpan. Asumsi-asumsi tersebut adalah perubahan faktor mutu hanya ditentukan oleh satu macam reaksi saja, tidak terjadi faktor lain yang mengakibatkan perubahan mutu, proses perubahan mutu dianggap bukan merupakan akibat dari proses yang terjadi sebelumnya, dan suhu selama penyimpanan tetap atau dianggap tetap (Syarief et al, 1989).
III. METODOLOGI PENELITIAN