DAFTAR LAMPIRAN
D. PENGARUH POLIFOSFAT TERHADAP SUSUT MASAK
Polifosfat adalah komponen kimia yang berfungsi sebagai buffer, sekuestran dan sebagai polimer yang berperan meningkatkan kekuatan ionic. Pada umumnya fosfat digunakan sebagai bahan tambahan pangan pada bermacam makanan termasuk daging, unggas dan produk perikanan. Melalui reaksi kimia antar komponen makanan dengan bahan tambahan lain, fosfat akan mempengaruhi daya ikat air, warna, pengawetan dan penanganan berbagai jenis makanan (Sofos, 1986).
Polifosfat merupakan salah satu jenis garam alkali fosfat yang sering digunakan oleh industri yang ditujukan untuk memperbaiki mutu produk, salah satunya adalah mengurangi susut masak. Pada daging alkali fosfat berfungsi untuk meningkatkan daya ikat air/Water Holding Capacity (WHC) oleh protein daging, mereduksi pengerutan daging dan memperbaiki tekstur, sehingga dapat mengurangi susut masak.
Daya ikat air oleh protein atau water holding capacity (WHC) adalah kemampuan daging untuk mengikat airnya atau air yang ditambahkan selama ada pengaruh kekuatan dari luar, misalnya pemanasan, penggilingan, pengadukan dan tekanan. Absorpsi air atau kapasitas gel adalah kemampuan daging menyerap air secara spontan dari lingkungan yang mengandung cairan.
Air yang berada pada otot daging minimal ada dalam dua kondisi dan dalam
setiap kondisi tersebut proporsinya “terikat” atau “bebas”. Hamm (1960) menjelaskan
bahwa tidak lebih dari 5 persen total air dalam otot daging dapat secara langsung terikat pada grup hidrofilik dalam protein. Air yang terikat di dalam otot dapat dibagi menjadi tiga kompartemen air, yaitu air yang terikat secara kimiawi oleh protein otot sebesar 4 – 5 % sebagai lapisan monomolecular pertama; air terikat agak lemah sebagai lapisan kedua dari molekul air terhadap grup hidrofilik, sebesar kira-kira 4% dan lapisan ketiga adalah
terikat (lapisan pertama dan kedua) adalah bebas dari perubahan molekul yang disebabkan oleh denaturasi protein daging, sedangkan jumlah air terikat yang lebih lemah yaitu lapisan air diantara molekul protein akan menurun bila protein mengalami denaturasi (Wismer-Pedersen, 1971). Hampir semua air dalam urat daging berada dalam myofibril, dalam ruang antara filamen yang tebal dari myosin dan filamen tipis dari aktin/tropomiosin. Ruang interfilamen (menurut hasil pengamatan) berukuran antara 320
Ǻdan 570 Ǻ; ukuran tersebut ada hubungannya dengan pH, panjang sarkomere, kekuatan
ionik, tekanan osmotic dan apakah otot daging tersebut dalam keadaan pre- atau post- rigor (Offer dan Trinick, 1983). Dalam penelitian yang mendetail tentang myofibril, Offer dan Trinick (1983) melaporkan suatu kenyataan dalam menunjang pandangan mereka bahwa hampir semua air yang ada dalam otot daging ditahan oleh tenaga kapiler diantara filamen-filamen tebal dan tipis. Filamen tipis mempunyai diameter kira-kira 1µm pada setiap jalur Z dan merupakan ban I-nya sarkomer. Filamen tipis terutama terdiri dari molekul-molekul protein aktin, sehingga disebut juga filamen aktin (Forrest et al., 1975; Lawrie, 1979; Swatland, 1984) (Gambar 2). Myosin adalah protein filamen tebal yang dominan dan proporsi asam-asam amino basic dan asidiknya tinggi. Myosin memiliki pH isoele ktrik kira-kira 5,4, mengandung asam amino prolin yang lebih rendah dan lebih fibrus dari aktin. Struktur molekul myosin berbentuk seperti batang korek api dengan bagian tebal pada salah satu ujungnya. Bagian tebal ini disebut kepala myosin yang berjumlah dua buah, dan bagian yang seperti batang panjang disebut ekor myosin. Bagian antara kepala dengan ekor disebut leher myosin (Gambar 3).
Gambar 2. Struktur Sarkolema (Soeparno, 2005)
Gambar 3. Struktur Miosin (Soeparno, 2005)
WHC dipengaruhi oleh pH (Bouton et al., 1971; Wismer-Pedersen, 1971). WHC menurun dari pH tinggi sekitar 7 – 10 sampai pada pH titik isoelektrik protein-protein daging antara 5,0 – 5,1. Pada pH isoelektrik ini protein daging tidak bermuatan (jumlah muatan positif sama dengan jumlah muatan negatif) dan solubilitasnya minimal. Pada pH yang lebih tinggi dari isoelektriknya protein daging, sejumlah muatan positif dibebaskan dan terdapat surplus muatan negatif yang mengakibatkan penolakan dari miofilamen dan memberi lebih banyak ruang untuk molekul air (Gambar 4). Demikian pula pada pH lebih rendah dari titik isoelektrik protein-protein daging, terdapat ekses muatan positif yang
mengakibatkan penolakan miofilamen dan member lebih banyak ruang untuk molekul- molekul air. Jadi pada pH lebih tinggi atau lebih rendah dari titik isoelektrik protein- protein daging , WHC meningkat (Gambar 5). Hanya sangat jarang pH jatuh dibawah 5,0, karena enzim yang mempengaruhi glikolisis pascamati cenderung dinonaktifkan pada saat pH turun sampai 5,4 – 5,5 yaitu titik isoelektrik protein otot daging. Periode pembentukan asam laktat yang menyebabkan penurunan pH otot postmortem, menurunkan WHC daging dan banyak air yang berasosiasi dengan protein otot akan bebas meninggalkan serabut otot. Pada titik isoelektrik protein myofibril, filamen myosin dan filamen aktin akan saling mendekat, sehingga ruang diantara filamen-filamen ini menjadi lebih kecil. Pemecahan dan habisnya ATP serta pembentukan ikatan diantara filamen pada saat
rigormortis menyebabkan penurunan WHC. Penurunan pH yang cepat karena pemecahan ATP akan meningkatkan kontraksi aktomiosin dan menurunkan WHC protein (Bendall, 1960). Dua pertiga penurunan WHC otot sapi adalah karena pembentukan aktomiosin dan menjadi habisnya ATP pada saat rigor, dan sepertiga lainnya disebabkan oleh penurunan pH (Hamm, 1960).
Gambar 4. Pengaruh pH terhadap Struktur Protein (Warriss, 2004)
.
Gambar 5. Pengaruh pH terhadap kelarutan protein daging (Warriss, 2004) Pemasakan menyebabkan perubahan WHC karena adanya solubilitas protein daging. Temperatur tinggi meningkatkan denaturasi protein dan menurunkan WHC (Bouton dan Harris, 1971). Pada temperatur 30 dan 40oC, protein myofibril mulai mengalami koagulasi dan pada temperatur 55oC, protein myofibril mengalami denaturasi sempurna (Locker, 1956). Pada temperatur 60oC, protein sarkoplasmik hamper mengalami denaturasi sempurna (Bendall, 1960). WHC mengalami perubahan besar dengan pemanasan pada temperatur 60oC (Hamm, 1960). Bendall dan Restall (1983)
dimasak/dipanasi dalam media cair) dapat dijelaskan dalam 4 fase. Pertama, suatu kehilangan cairan dari zat-zat myofibril ke dalam ruang-ruang ekstraseluler pada protein- protein sarkoplasma dan myofibril terdenaturasi pada suhu antara 40 – 53oC tanpa diikuti pemendekan; Kedua, kehilangan cairan yang cepat dari myofibril pada saat temperature meningkat menjadi 60oC; pada saat itu kolagen dari membrane basal mengalami pengerutan karena panas. Ketiga, pengerutan karena panas dari kolagen endomisium, perimisium dan epimisium pada suhu antara 64 – 90oC semakin banyak pengerutan,
penurunan diameter miofiber dan kehilangan karena pemasakan. Keempat, selama pemanasan lebih lanjut atau diperpanjang ada konversi kolagen dari epimisium, sendomisium dan perimisium menjadi gelatin diikuti oleh pengempukan.
Pemanasan udara kering juga mempengaruhi WHC daging. WHC menurun dengan meningkatnya temperatur pemanasan. Penurunan WHC pada pemanasan sampai temperatur 80oC berhubungan dengan berkurangnya grup asidik. Hilangnya grup asidik ini meningkatkan pH daging, sehingga titik isoelektrik daging berubah dan berada pada pH yang lebih tinggi (Hamm, 1960). Selama proses pemasakan atau pemanasan terjadi peningkatan pH akibat hilangnya group asidik di dalam otot (Angsupanich dan Ledward, 1998). Disamping faktor pH dan pemasakan atau pemanasan, WHC daging juga dipengaruhi oleh spesies, umur dan fungsi otot (Wismer-Pedersen, 1971). Peningkatan kapasitas WHC kelihatannya lebih banyak disebabkan oleh perubahan-perubahan dalam hubungan ion-protein; ada peningkatan ion K+ dan peningkatan ion Ca++. Semakin kuat ion-ion terikat oleh protein, akan semakin kuat pula pengaruh hidrasinya (Hamm, 1960).
Penurunan WHC menyebabkan terjadinya susut masak. Susut masak merupakan fungsi dari temperature dan lama pemasakan. Disamping itu susut masak juga dipengaruhi oleh pH, panjang sarkomer serabut otot, status kontraksi myofibril, ukuran dan berat sampel daging dan penampang lintang daging (Bouton et al., 1971). Daging dengan susut masak yang lebih rendah mempunyai kualitas yang relatif lebih baik daripada daging dengan susut masak yang lebih besar, karena kehilangan nutrisi selama pemasakan akan lebih sedikit.
Perubahan nilai WHC dan denaturasi protein dipengaruhi oleh konsentrasi dan komposisi garam didalam otot. Hanya 4 – 5% dari total air terikat kuat didalam otot dan tidak dipengaruhi oleh perubuahan struktur dan muatan protein. Kebanyakan air yang ada didalam otot dipengaruhi oleh perubahan struktur dan muatan yang ada pada protein otot. Phosfat dan natrium klorida memberikan pengaruh terhadap nilai WHC baik pada daging maupun ikan (Greene, 1981). Pada garam dengan konsentrasi sangat rendah (0 – 0,1 M) peningkatan konsentrasi garam dapat menurunkan ruang antara filamen dan menyebabkan penyusutan serat otot. Pada konsentrasi garam yang lebih tinggi dari 0,1 M , ruang antara filamen meningkat seiring dengan peningkatan muatan negatif dan meningkatnya gaya tolak menolak protein otot. Peningkatan pembekakan filamen dapat juga terjadi karena dipolimerisasi filamen tebal, yang mendorong terjadinya disosiasi dari kompleks aktomiosin (Fennema, 1990). Pada konsentrasi diatas 1 M, ruang antara filamen makin tidak mengembang, sedangkan diatas 4,5 M, otot menyusut (Offer and Knight, 1988). Pada kekuatan ionik yang tinggi, garam mempunyai pengaruh dehidrasi; hidrasi maksimum bila kekuatan ionik sekitar 0,8 – 0,1. Ini setara dengan 5 – 8 % NaCl untuk daging tanpa dan dengan penambahan 60% air (Hamm, 1960).
Selama beberapa tahun terakhir, penggunaan zat aditif dalam produksi pangan telah meningkat. Penambahan polifosfat pada daging dan produk perikanan dapat
mempengaruhi nilai WHC selama proses sehingga dapat meningkatkan berat produk tersebut. Pada dasarnya protein daging dibagi menjadi tiga bagian yaitu protein sarkoplasma, protein myofibril dan kolagen, elastin dan reticulum. Protein sarkoplasma memiliki sifat mudah larut air, memiliki kemampuan yang rendah dalam menjaga WHC dan emulsi, sedangkan protein myofibril memiliki sifat larut garam, larut pada suhu rendah (-4oC – 4oC), memiliki kemampuan yang tinggi dalam menjaga WHC dan emulsi. Kolagen, elastin dan reticulum memiliki sifat larut pada suhu tinggi dan asam. Penggunaan polifosfat mempengaruhi protein myofibril (aktin dan myosin) yang dapat meningkatkan nilai WHC. Menurut Lindsay (1996), mekanisme yang digunakan alkalin phosfat dan polifosfat dalam meningkatkan hidrasi daging tidak dipahami dengan jelas. Hal ini bisa dipengaruhi oleh efek pH dan kekuatan ionik, dan interaksi spesifik anion phosfat dengan kation divalent dan myofibril protein. Fungsi dari phosfat adalah untuk memecah atau memisahkan kompleks aktomiosin menjadi aktin dan myosin sehinggan myosin akan lebih mudah larut dan sifat fungsionalnya lebih baik daripada aktomiosin ; meningkatkan pH, kekuatan ionik dan daya ikat air (WHC) sehingga akan meningkatkan rendemen pemasakan (mengurangi susut masak) ; dan sebagai antioksidan (pengkelat ion divalent seperti Fe+2, Cu +2) mencegah oksidasi dan pembentukan flavor tengik. Menurut Thorarinsdottir et al. (2001) penggunaan polifosfat mempengaruhi hidrasi produk perikanan karena pengaruh dari pH, kekuatan ionik dan interaksi spesifik dengan protein myofibril sehingga efektif untuk meningkatkan WHC. Phosfat dapat meningkatkan WHC daging post mortem dengan cara meningkatkan pH daging sehingga muatan negatif dalam daging meningkat. Peningkatan muatan negatif meningkatkan gaya tolak menolak elektrostatik diantara protein serat daging sehingga WHC daging meningkat. Efeknya, susut masak produk rendah, stabilitas emulsi dan daya ikat produk akan lebih baik.
Efektivitas phosfat dalam mempertahankan air didalam daging tergantung dari tipe phosfat yang digunakan, jumlah yang digunakan dan produk spesifik. Phosfat memberikan efek sinergis jika diaplikasikan bersama-sama garam (NaCl). Pada jumlah phosfat terbatas, garam akan mengembangkan protein miofibril protein sehingga dan dengan bantuan gaya dari luar (misalnya pengadukan) akan menyebabkan protein terlarut kedalam larutan garam. Protein terlarut akan membentuk matriks yang bisa mengikat air. Selama pemanasan, protein yang terlarut (terekstrak) akan terkoagulasi dan memberi efek pengikatan antar setiap partikel daging, mengikat air (meminimalkan susut masak) dan membentuk matriks yang koheren yang akan memerangkap lemak yang meleleh sehingga tidak keluar. Peningkatan konsentrasi garam yang digunakan akan meningkatkan jumlah protein yang terlarut (terekstrak). Penambahan garam akan berpengaruh besar pada peningkatan kekuatan ionik (ion Cl berfungsi untuk meningkatkan gaya tolak menolak pada protein otot sehingga WHC meningkat dan susut masak rendah. Dalam hubungan ini Offer dan Trinick (1983) telah melaporkan bahwa pirofosfat banyak menurunkan konsentrasi garam yang dibutuhkan untuk menghasilkan pembengkakan maksimum bila myofibril-miofibril diletakkan dalam larutan NaCl.
Offer dan Knight (1988) mendiskusikan efek dari garam dan phosfat pada myofibril dan WHC didalam daging. Mereka menjelaskan ada tiga cara phosfat mempengaruhi WHC. Pertama, phosfat merupakan buffer yang baik, yang dapat membantu terjadinya depolimerisasi dari filamen tebal dan meningkatkan penyerapan air. Kedua, dengan adanya Mg2+, pyophosfat dan triphosfat mengikat molekul myosin.
mendorong terjadinya disosiasi aktomiosin. Ketiga, polifosfat dapat mengikat ekor myosin dan mendorong disosiasi dari filamen myosin. Schmidt, et al (1970) juga menjelaskan pengaruh garam dan phosfat didalam otot, disosiasi dari aktin dan myosin, dan kecenderungan melubangi filamen tebal sehingga terjadi dipolimerisasi. Faktor lain seperti konsentrasi ion (Mg2+, Ca2+, Cl-) dan phosfat, suhu dan pH dipercaya dapat mempengaruhi bagaimana phosfat berinteraksi dengan otot. Polifosfat memiliki potensial yang bagus sebagai buffer awal daging postmortem ketika pH akan turun karena memiliki kapasitas buffer yang sangat bagus (Ellinger, 1972). Sebagai tambahan berbagai bentuk polifosfat sering digunakan secara luas untuk industri daging, unggas dan perikanan karena polifosfat dapat meningkatkan karakteristik daging selama proses. Keuntungan ini menghasilkan empat fenomena yang berbeda: meningkatkan pH, meningkatkan kekuatan ion, menghilangkan alkali metal dan disosiasi komlpleks aktomiosin (Hamm, 1960). Kekuatan ionik berhubungan dengan jumlah ion dalam larutan phosfat yang dapat meningkatkan jumlah ion yang dapat berinteraksi dengan protein dan meningkatkan hidrasi. Interaksi phosfat-protein melibatkan beberapa hubungan antara protein dan alkali metal hancur dan memungkinkan air untuk migrasi. Kemampuan phosfat untuk meningkatkan pH tidak diragukan lagi karena phosfat telah terbukti memiliki kapastas buffer yang baik (Ellinger, 1972).
Phosfat tergolong senyawa yang tergolong GRAS (generally recognize as safe) dan harus digunakan sesuai dengan proses GMP (good manufacturing practices). Senyawa polifosfat diketahui tidak memiliki sifat beracun jika dikonsumsi oleh manusia. Berdasarkan peraturan international yang dikeluarkan oleh CODEX (Codex Alimentarius Commission 1992) penggunaan phosfat pada produk seafood tidak boleh lebih dari 0,5 % dalam bentuk P2O5. Peraturan ini juga diterapkan oleh Europian Union Council on Foods
penambahan maksimum phosfat pada produk makanan laut beku sebesar 5 g/kg. Di Indonesia peraturan penggunaan batas maksimum phosfat diatur didalam MENKES RI No. 722/Menkes/Per/IX/88 yang juga menyatakan pada produk udang masak kandungan phosfat dalam bentuk P2O5 tidak boleh lebih dari 0,5 %. Namun penggunaan fosfat
berlebihan (konsentrasi >0,5%) memberikan citarasa menyimpang (pahit) dan bisa memberikan sensasi terbakar karena fosfor bila terpapar udara akan teroksidasi secara spontan menjadi fosfor pentaoksida, yang akan mengalami hidrolisis di dalam air menjadi asam fosfat kausatik. Cedera panas langsung ditimbulkan oleh partikel-partikel fosfor yang membakar, dank arena sifat eksplosif dari pembakaran spontan, partikel fosfor sering tertanam dibawah kulit (Soeparno, 2005).