Mikrobiologi Industri Pangan TPH1404
Microbiology of Food Preservation
1. Irradiation
2. Chemical Preservatives
Dr. Nurhayati, S.TP, M.Si ([email protected])
JURUSAN TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
Kompetensi
• Mahasiswa mampu memahami teknologi
pengawetan bahan pangan dengan
menggunakan cara iradiasi dan hayati
(biopreservasi)
Iradiansi adalah jumlah energi cahaya (atau radiasi lain) yang ditangkap oleh suatu permukaan tiap meter
perseginya setiap detik.
Jadi iradiansi adalah tingkatan kadar dari radiasi yang teramati. Rumus Daya (luminositas) menurut Stefan-Boltzmann ialah
P = eσAT^4
e = emitifitas benda (benda hitam=1)
σ = tetapan Stefan-Boltzmann, 5,67*10^-8 W m^-2 K^-4 T = temperatur efektif (permukaan)benda
A = luas permukaan benda atau luas bola dalam ruang berjari-jari R, untuk bola A=4πR²
iradiansi, I = P/A = eσT^4
Misal Matahari dengan temperatur 5778 K dan radius 6,96*10^8 m, e ≈ 1, Daya Matahari
P = σAT^4
P = (5,67*10^-8)(4π)(6,96*10^8)²(5778)^4 P = 3,86*10^26 Watt
Iradiansi Matahari yang sampai ke Bumi, bumi, karena jarak Bumi-matahari = 1,496*10^11 m
I = P/A
I = (3,86*10^26)/(4π)(1,496*10^11)² I = 1,368*10³ W m^-2 s^-1
Iradiasi dalam bahan pangan
• Iradiasi makanan: penggunaan radiasi dari
isotop radioaktif dari cobalt (Co 60) atau
cesium (Ce 137) dari pembangkit yang
memproduksi sinar β (beta), γ (gamma) atau
sinar x yang jumlahnya terkendali sehingga
makanan tidak bersifat radioaktif.
1. Irradiation
Electromagnetic (e.m.) radiation is a way in which energy can be propagated through space.
λλv = c
v = c
wavelength = λ, frequency = v, 3 x 108 m/sec in a vacuum
E = h.v
E= energy, h = Plank constanta (6.610 -27 ergs/sec)
As far as food microbiology is concerned, only three
areas of the e.m. spectrum concern us; microwaves, the UV region and gamma rays.
• A rad is a unit equivalent to the absorption of 100 ergs/g
of matter.
• krad = 103 rads, Mrad = 106 rads.
• Gray (1 Gy = 100 rads = 11 joule/kg; 1 kGy = 105 rads).
• The energy gained by an electron in moving through 1 V
is designated eV (electron volt).
• meV = 1 million electron volts.
• Both the rad and eV are measurements of the intensity
Sejarah radiasi makanan :
• 1895 : Von Rontgen menemukan sinar x
• 1896 : Becquerel menemukan radioaktivitas, Minsch mengusulkan penggunaan radiasi untuk mengawetkan
makanan.
• 1904 : Prescott : efek radiasi pada bakteri.
• 1905 : Amerika dan Inggris : radiasi membunuh bakteri pada pangan.
• 1905-1920 : makin banyak penelitian.
• 1921 : Schwartz mempelajari efek mematikan sinar x terhadap Trichinella spiralis pada daging babi.
• 1923 : penelitian makanan diradiasi pada hewan. • 1943-1950 : militer Amerika meneliti buah, sayur, produk
hewani yang diradiasi, dampaknya terhadap hewan dalam jangka waktu lama.
• 1963 : FDA iradiasi dapat mengendalikan serangga pada gandum dan terigu.
• 1964 : FDA iradiasi mencegah tunas kentang. • 1983 : FDA iradiasi membunuh serangga dan
mengendalikan mikroorganisme pada tanaman rempah dan bumbu.
• 1986 : mengendalikan serangga, mencegah pertumbuhan dan pematangan sayur, buah dan biji.
• Mei 1990 : menggendalikan Salmonella, Versinia dan
Campylobacter pada produk unggas segar dan beku.
B. Dosis dan dampak iradiasi
• Dosis: jumlah radiasi yang diserap oleh
makanan tidak sama dengan jumlah radiasi
yang dipancarkan pembangkit.
• Dosis ditentukan intensitas dan lama
penyinaran. Satuannya gray (gy)
• 1 gray = 1 gy = 100 rads
= 0,00024 kal/kg pangan
• 1 kgy = 1000 gy
Dosis rendah (≤ 1kgy)
• Mengendalikan serangga pada biji-bijian
• Mencegah pertunasan kentang
• Mengendalikan cacing pita pada daging babi
• Mencegah pembusukan dan mengendalikan
Dosis medium ( 1-10 kgy)
• Mengendalikan salmonella, versinia dan
campylobacter pada daging, produk unggas
dan ikan.
Dosis tinggi ( > 10 kgy)
• Membunuh mikroba dan serangga pada
rempah-rempah
• Sterilisasi makanan
• Dosis randah dan medium masih perlu
pendinginan.
C. Penerapan teknologi iradiasi
• Masyarakat kadang sulit menerima → kebanyakan rempah-rempah→ awalnya.
• Juni Tahun 1986, 2 ton mangga dicoba di Puertorico, • 1987→ pepaya hewni di California → sambutan
masyarakat baik.
• Sekarang lebih 30 negara memanfaatkan iradiasi.
• Tahun 1986 Jepang meradiasi 10000 pound kentang, Belanda 2 ton pangan/hari, Belgia 1 ton/hari, Thailand sekarang juga mencoba.
D. Labelisasi makanan iradiasi
• April 1986 semua makanan diiradiasi harus ada
lambang. Pada tingkat konsumen, ditambahkan “treated with radiation” atau “treated by irradiation”.
E. Keamanan makanan diiradiasi
• Makanan ini tidak jadi radioaktif. Tahun 1981 FAO, IAEA, WHO: “makanan yang diradiasi sampai dengan 1 mrad (10 kgy) aman bagi manusia, tidak perlu pengujian lebih jauh”.
• Tahun 1986, China melakukan 8 eksperimen pada 439 orang. Makanan mereka 60% diradiasi antara 0,1-8
Perubahan pada makanan yang
diradiasi:
• Hanya ada sedikit kenaikan suhu
• Perubahan tekstur mirip pasteurisasi atau pembekuan
• Pada peach: kulit melunak, pada daging : flavor berkurang • Perubahan kimia: H20 →H202 90% perubahan kimia karena
radiasi menghasilkan komponen yang alamiah. Misal trigliserida→ asam lemak
• Protein → asam amino
• Asam askorbat berubah menjadi asam dehidroaskorbat. Vitamin e mudah rusak jika dan 02.
• Untuk mencegah atau mengurangi kerusakan: – Hindari cahaya dan 02
– Dinginkan makanan – Dosisnya rendah Penerimaan konsumen
• Wise Research Associates (1984): 25% penduduk berhati-hati terhadap makanan ini, 75% diantaranya takut. Tapi
konsumen lebih takut terhadap bahan tambahan kimia dan bahan kimia lain (pestisida)
Kelebihan iradiasi
– Tidak meninggalkan residu bahan kimia
– Tidak menyebabkan perubahan suhu
– Tidak perlu dikarantina setelah proses(produk
dapat langsung dimakan)
– Daya tembus tinggi sehingga efek penetrasi
sinar gama merata hingga kebagian dalam
produk
Kelemahan iradiasi
– Biaya operasional mahal
– Butuh prasarana dan sarana yang harganya
mahal
– Perlu tenaga yang terlatih dan professional
– Kemungkinan terkena radiasi bagi tenaga
Keputusan Menkes nomor
151/Menkes/SK/II/1995
• Rempah-rempah,daun-daunan dan
bumbu-bumbu kering, untuk mencegah
pertumbuhan serangga dan mikroba, dosis
maksimal 10 kgy.
• Umbi-umbian kentang, bawang merah,
bawang putih dan rhizoma, untuk
menghambat pertunasan dosis maksimal
0,15 kgy.
Keputusan Menkes nomor
151/Menkes/SK/II/1995
• Udang beku dan paha kodok beku, untuk
menghilangkan bakteri samonella, dosis maksimal
7 kgy.
• Ikan kering untuk memperpanjang daya simpan
dosis maksimal 5 kgy
• Biji-bijian untuk menghilangkan serangga dan
bakteri patogen dosis maksimal 5 kgy.
a. Microwave radiation
- The e.m. spectrum occupies frequencies between 109 Hz up to 1012 Hz, a relatively low quantum energy
- Two frequencies used in food processing, 2450MHz and 915 MHz, around 1018 ergs or 106 eV.
b. UV radiation
- Wavelengths 450nm (nC1015 Hz) and a quantum energy of 3–5 eV (1012 ergs)
- Induce photochemical reactions will inhibit
microorga-nisms
Wavelengths 260nm correspond to a strong absorption by nucleic acid bases. The pyrimidine bases appear particularly sensitive and induce the formation of covalently linked
dimers between adjacent thymine bases in DNA so will prevent transcription and DNA replication in affected cells.
c. Ionizing Radiation
frequencies greater than 1018 Hz and carries sufficient
energy to eject electrons from molecules it encounters.
(1) High-energy electrons (2) X-rays
(3) Gamma g rays
can affect micro-organisms directly by interacting with key molecules within the microbial cell, or indirectly through the inhibitory effects of free radicals produced by the
