Buku yang berjudul “PENTINGNYA CO2 SUPERKRITIS DALAM PENGOLAHAN UDANG” merupakan kumpulan hasil penelitian penulis dan diperkaya dengan beberapa penelitian terkait lainnya. Buku ini membahas tentang inovasi teknologi CO2 superkritis pada pengolahan udang tanpa panas untuk meminimalkan hilangnya nilai gizi dan fungsi serta menjaga sifat kesegaran, sehingga meningkatkan nilai konsumen. Selain itu, buku ini juga membahas pentingnya teknologi CO2 superkritis terhadap sifat fisik, kimia, mikrobiologi dan kualitas udang selama penyimpanan.
Laboratorium Teknologi Industri Pangan Universitas Sriwijaya Palembang dan Sodari Hapsah, ST., M.Sc yang meminjamkan unit peralatan CO2 superkritis dan membantu proses penelitian. Namun belakangan diketahui bahwa teknologi CO2 superkritis dan CO2 subkritis dapat digunakan sebagai metode pengolahan makanan dan minuman tanpa panas.
PENDAHULUAN
TEKNOLOGI HIGH PRESSURE CO 2
Selain itu, penerapan karbon dioksida bertekanan tinggi pada produk makanan tidak berbahaya, tidak beracun, dan tidak meninggalkan residu. Pada tekanan dan suhu yang relatif rendah, karbon dioksida berubah menjadi fase superkritis, yaitu cair. Namun, pada tekanan dan suhu yang relatif rendah, karbon dioksida berubah menjadi fase superkritis.
PERUBAHAN NILAI PROKSIMAT UDANG
Asam amino merupakan komponen protein pada semua makhluk hidup, baik tingkat rendah maupun tinggi, dengan fungsi seperti katalis, pengangkut dan penyimpan molekul lain (Katili, 2009). Asam amino yang banyak terdapat pada udang adalah asam glutamat, asam aspartat, arginin, lisin, leusin, glisin, dan alanin. Selama penyimpanan beku, asam amino berkurang karena denaturasi protein dan turun selama pencairan.
Molekul protein yang terdiri dari asam amino dapat bersifat polar sehingga tidak mudah terekstraksi pada pengolahan CO2 bertekanan tinggi jika molekul asam amino bersifat polar dan sebaliknya jika asam amino bersifat hidrofobik maka akan mudah terekstraksi. Hilangnya protein ini kemungkinan besar berhubungan dengan reaksi denaturasi dan/atau pewarnaan, karena reaksi ini melibatkan asam amino. Udang yang terpapar logam berat (tembaga) dalam jumlah tinggi dilaporkan memiliki warna lebih merah (Martinez et al., 2014), dan hal ini menunjukkan bahwa udang berwarna tidak selalu lebih sehat dibandingkan udang pucat.
Pada udang masak, interaksi antara krustasianin (astaxanthin bebas pada udang terikat pada protein multimerik) dan astaxanthin terganggu sehingga menimbulkan warna merah yang berbeda pada udang masak. Terbentuknya warna merah pada daging udang yang terkena panas merupakan akibat keluarnya karotenoid udang astaxanthin ketika protein karotenoid dipecah pada proses denaturasi protein (protein karotenoid dipecah menjadi karotenoid dan protein). Udang yang mengalami pengeringan, baik pengeringan oven maupun penjemuran matahari, menghasilkan peningkatan warna merah (*a) yang signifikan (p>0,05) dibandingkan dengan warna daging udang segar (Akonor et al., 2016).
Senyawa pada udang yang dapat memicu alergi adalah tropomiosin, yaitu protein yang terdapat pada udang.
MELANOSIS PADA UDANG
Polimerisasi kuinon kemudian menghasilkan pigmen berwarna gelap, melanin, yang tidak larut (Nirmal & Benjakul, 2011; Whitaker et al., 2003). Difenol kemudian diubah menjadi kuinon (yang diwarnai) dan bereaksi dengan asam amino membentuk polimer coklat kompleks. Kuinon bereaksi dengan oksigen, yang kemudian mengalami oksidasi lebih lanjut untuk menghasilkan polimer tidak larut dengan berat molekul tinggi dan pigmen hitam yang disebut melanin.
Melanin yang dihasilkan merupakan zat yang bertanggung jawab atas fenomena terbentuknya bintik hitam pada udang dan krustasea lainnya, atau disebut melanosis (Garcia-Carreno et al., 2008; Amparyup et al., 2013). Bintik hitam yang terbentuk dari fenomena melanosis berdampak pada sifat sensorik udang sehingga menyebabkan penerimaan konsumen. Meskipun tidak berbahaya, hal ini merupakan salah satu masalah industri yang paling penting karena menyebabkan perubahan yang mengurangi sifat sensorik dan penerimaan warna (Senapati et al., 2017).
Kontak langsung CO2 dengan udang dapat menginduksi inaktivasi enzim lebih efektif karena kontak antara enzim dan CO2 lebih baik. Dengan demikian, mekanisme aktivasi enzim mungkin berbeda ketika CO2 bersentuhan langsung dengan udang atau ketika CO2 ditambahkan ke dalam larutan cair. Inaktivasi enzim kunci/penghambatan metabolisme sel karena penurunan pH internal Enzim yang menyusun sebagian besar protein dalam sitosol mempunyai aktivitas maksimum pada pH optimal, dan aktivitasnya menurun tajam di luar kondisi optimal.
Oleh karena itu, penurunan pH sitoplasma dapat menyebabkan penghambatan dan/atau inaktivasi enzim-enzim utama yang penting untuk proses metabolisme dan pengaturan, seperti glikolisis, transpor asam amino dan peptida, transpor ion aktif, dan translokasi proton.
TEKSTUR DAGING UDANG
Dengan mengamati struktur mikro melalui SEM, daging udang dapat tersusun dari beberapa bagian yaitu miofibril, miofilamen, sarkomer, dan sarkolema. Sebaliknya, pada kondisi udang terluka akibat perlakuan karbon dioksida superkritis pada suhu dan tekanan 31 °C dan 7,38 MPa, struktur daging akan hancur, miofilamen akan terpisah, jarak antar miofibril akan bertambah dan sarcolemma akan mulai pecah seperti terlihat pada Gambar 8. Pada kondisi ini tekstur daging udang mengalami penurunan konsistensi dan elastisitas (Jantakoson et al. 2012; Manheem et al. 2013; Kustyawati et al., 2021).
Struktur jaringan daging udang yang terkena pengolahan karbon dioksida bertekanan tinggi pada tekanan, suhu dan lama kontak dengan CO2 superkritis menunjukkan perubahan kekompakan jaringan daging (Gambar 9). Struktur jaringan daging udang kontrol (belum diolah) menunjukkan adanya jaringan kompak yang saling berhubungan antara daging dengan jaringan padatnya, baik pada potongan melintang maupun pada potongan memanjang irisan daging udang. Hasil observasi SEM menunjukkan bahwa pada udang yang diberi perlakuan teknologi CO2 superkritis terjadi perubahan mikrostruktur berupa ruang kosong antar miofibril atau sel daging udang.
Struktur protein yang tidak terlipat meningkatkan hidrofobisitas permukaannya sehingga memungkinkan air bebas dalam matriks makanan berinteraksi dan menghasilkan struktur lunak. Denaturasi parsial yang melibatkan pemutusan ikatan nonkovalen merupakan perubahan struktur protein yang bersifat reversibel sehingga ketika tekanan CO2 dilepaskan, struktur protein yang tidak terlipat dapat kembali ke struktur aslinya. Pengolahan panas pada udang tidak menunjukkan kecenderungan yang jelas terhadap perubahan tekstur udang, misalnya teksturnya tidak menjadi lebih padat atau padat.
Pemasakan udang pada suhu 50oC tidak menunjukkan perubahan tekstur yang berarti, namun pada suhu 70oC daging udang melunak, dan pada suhu 80oC daging udang menjadi keras.
KOLESTEROL UDANG
Namun tinggi rendahnya kolesterol pada udang dipengaruhi oleh jenis pakan yang diberikan (Santos et al. 2017). Udang diyakini menyebabkan efek buruk bagi kesehatan dengan meningkatkan kadar kolesterol serum (Lira et al. 2014). Udang dapat dimasukkan ke dalam pola makan yang menyehatkan jantung bila dikombinasikan dengan sumber protein nabati atau tanpa lemak lainnya (Carson et al. 2020).
Sedangkan penerapan panas menyebabkan kolesterol larut seiring dengan keluarnya air dari bahan dan penguapan senyawa volatil yang dihasilkan, termasuk alkohol dan hidrokarbon (Jacoeb et al. 2014). Lipid pada udang mengandung fosfolipid tingkat tinggi dan saponin diketahui memiliki kemampuan mengikat fosfolipid (Gulzar et al. 2020). Sifat ini mendukung pengikatan lipid polar seperti fosfolipid dengan kolesterol pada lipid udang, sehingga kadar kolesterol menurun.
Penggunaan teknologi supercooled CO2 dapat menurunkan kadar kolesterol udang Litopenaeus vannamei secara signifikan tergantung pada tekanan dan waktu perlakuan yang digunakan (Kustyawati 2021). Teknologi CO2 superkritis mampu mengekstrak kolesterol dari bahan berdasarkan interaksi antara polaritas dan kelarutan CO2 pada titik kritis, sehingga teknologi ini dapat menurunkan kadar kolesterol (Kustyawati et al., 2021; Nautiyal 2016). Kadar kolesterol semua udang olahan dalam penelitian kami konsisten dengan asupan harian yang direkomendasikan (<300 mg/hari).
Semakin tinggi kadar kolesterol dalam darah, maka semakin besar pula risiko terjadinya aterosklerosis, yaitu penebalan dan pengerasan dinding arteri akibat penumpukan kolesterol.
MIKROBIOLOGI UDANG
Karbon dioksida menembus membran sel dan melarutkan lapisan dinding sel dan membran sitoplasma. Lapisan dinding sel bakteri Gram negatif (-) terdiri dari lipopolisakarida di bagian luar dan lapisan peptidoglikan di bagian dalam. Pecahnya dinding sel dan membran sel dapat menyebabkan lisis sel dan berakibat kematian. 2011), lapisan peptidoglikan non-polar larut dalam CO2, sehingga terjadi perluasan struktur dinding sel dan peningkatan permeabilitas dinding sel.
Dinding sel bakteri Gram positif sangat tebal, 90% dinding selnya terdiri dari lapisan peptidoglikan, sedangkan lapisan lainnya merupakan lapisan tipis asam teikoat. Bakteri gram negatif memiliki dinding sel yang tersusun atas lipopolisakarida di bagian luar dan lapisan tipis. Karbon dioksida superkritis mempunyai sifat hidrofobik dan dapat menembus dinding sel, melarutkan lapisan lipopolisakarida dan menyebabkan kematian sel akibat kerusakan dinding sel (Guo et al., 2011).
Jamur memiliki dinding sel yang terdiri dari lapisan ganda fosfolipid dan glikoprotein (Madigan et al., 2012). Karbon dioksida superkritis dapat menembus lapisan membran sel jamur dan kemudian melarutkan lapisan dinding sel dan lapisan membran sel sehingga menyebabkan kerusakan pada struktur dan fungsi membran sel. Dinding sel jamur terdiri dari lapisan glikoprotein, β-glukan dan lapisan membran sel yang tersusun dari fosfolipid.
Hal ini menyebabkan penurunan laju penetrasi CO2 bertekanan tinggi ke dalam sel mikroba akibat perubahan struktur dinding sel dan membran yang mengandung lipid.
PERUBAHAN MUTU UDANG
Nilai TVB-N pada udang Litopenaeus vannamei yang disimpan pada suhu 4oC akan meningkat dari hari ke hari, baik pada udang yang tidak diberi perlakuan maupun yang diberi perlakuan CO2 superkritis (Gambar 10). Pengukuran nilai TVB-N dapat digunakan sebagai indikator tingkat kesegaran udang dan hasil laut lainnya, dimana nilai ini juga akan berhubungan dengan nilai pH (Kustyawati et al., 2021). Seperti terlihat pada Gambar 10, untuk udang yang tidak diberi perlakuan CO2 superkritis, batas aman konsumsinya adalah penyimpanan 4 hari, dan untuk udang yang diberi perlakuan CO2 superkritis pada penyimpanan hari ke 10, kondisinya masih dalam batas aman dikonsumsi. . .
Aktivitas enzimatik yang masih berlangsung di dalam tubuh udang selama penyimpanan akan memecah daging udang yang mengandung protein menjadi komponen dasar yang mudah menguap (Nirmal & Benjakul, 2011). Pengukuran perubahan pH daging udang dapat dilakukan sebagai standar acuan penilaian kesegaran selama penyimpanan (Xu et al., 2019). Glikogen dalam tubuh udang terurai menghasilkan zat-zat asam seperti asam laktat, yang menyebabkan pH daging udang turun seiring dengan matinya udang hingga memasuki fase pembusukan.
Nilai pH udang segar umumnya berkisar antara 6 (Jeyasanta et al., 2019), hal ini menunjukkan bahwa pretreatment dengan CO2 superkritis tidak memberikan efek negatif terhadap kesegaran udang vaname. Peningkatan pH daging udang terlihat ketika protein, asam amino, dan zat nitrogen pada udang diubah. Selain itu kandungan lemak pada udang dapat mengalami perubahan akibat pemecahan lemak menjadi asam lemak bebas yang mungkin disebabkan oleh proses hidrolisis atau aktivitas enzim lipase yang berasal dari pencernaan udang (Rivera-Perez et al., 2011). .
IMP adalah senyawa rasa kuat yang ditemukan pada udang dan bila terdapat dalam konsentrasi tinggi maka dikaitkan dengan kualitas rasa daging udang yang kuat.
