Proses Pembusukkan Bahan Pangan

PROSES PEMBUSUKAN BAHAN PANGAN 

• Penyebab utama penurunan mutu hingga pembusukan (deterioration)
• Faktor yang mempengaruhi masa simpan
• Contoh penurunan mutu dari makanan kering, beku dan kaleng

1. Proses Penurunan Mutu yang Utama
Penurunan mutu hingga pembusukan terutama diakibatkan oleh
 • Perubahan secara biologis maupun mikrobiologis
• Reaksi kimia (enzimatis)
• Perubahan sifat fisik dan fisikokimia




2. Perubahan Secara Biologis Maupun Mikrobiologis
Hal ini terutama akibat kontaminasi mikroba pembusuk atau patogen
• Bakteri: pembusuk vs patogen
• Meningkatkan kandungan mikroba anaerobik total dalam tofufa (peningkatan kandungan asam dan tekstur) vs E. coli O157:H7, Campylobacter dan Salmonella
• Fungi penghasil Mikotoksin (Fusarium oxysporum; moniliformin dan fuminisin B1; spear pada gandum dan asparagus)
• Protozoa: organism uniseluer hanya tumbuh dan berkembang dalam inang tertentu (Giardia lamblia; kebanyakan menyebabkan keracunan pada air, termakannya cyst infektif, infeksi bowel)
• Virus: pembusuk atau patogen (Virus tidak akan pernah berkembang dalam makanan, oleh karena itu tidak membusukkan makanan, akan tetapi bersifat patogen, virus berkembang pada sel hidup; contohnya rotavirus dan Hepatitis A)
• Prion: partikel protein asing yang dapat menginfeksi (Prion bukanlah makhluk hidup, akan kontak dengan protein pada sel normal dalam otak, sehingga menyebabkan kehilangan fungsi protein yang asli; contohnya penyakit sapi gila)

3. Reaksi Kimia 
 • Perubahan Rasa dan Aroma: akibat dari reaksi oksidasi seperti ketengikan (oksidasi lemak – baik bersifat autokatalitik maupun katalitik dengan enzim); hidrolisis; kehilangan rasa
 • Kehilangan vitamin (terutama vitamin C) dan nutrient tertentu yang jelas tidak terdeteksi secara organoleptik (contohnya formulasi makanan bayi; selalu perhatikan tanggal kadaluarsa)
• Browning (enzimatis maupun non enzimatis)
• Degradasi akibat cahaya (photo-degradation)

 4. Perangsangan Oleh Cahaya Atau Perubahan Akibat Adanya Cahaya 
• Reaksi foto-oksidasi beberapa vitamin (contohnya vitamin C)
• Reaksi foto-oksidasi pada pigmen nitrit oksida dalam daging masak yang telah dilakukan curing sehingga menyebabkan perubahan warna yang drastic
• (Ikatan NO dengan hemoglobilin; menyebabkan warna merah; NO dapat mencegah pertumbuhan spora – sehingga lebih jauh lagi mencegah keracunan botulinum)
• Reaksi oksidasi yang dikatalis oleh cahaya tertentu contohnya ketengikan pada keripik kentang yang terpapar oleh cahaya fluorescent dalam jangka waktu lama (bahkan ketengikan terjadi sebelum perubahan tekstur)
• Dekomposisi aspartame yang dipengaruhi oleh cahaya tertentu
• (Dalam bentuk terlarut aspartame kurang manis)
• Tersisa 91% kandungan aspartame setelah disimpan selama 10 hari dalam kondisi gelap
• Apabila terpapar cahaya dengan intensitas 5500 lux (sama dengan lampu fluorescent biasa) hanya akan tersisa 55% setelah 10 hari
• Pemudaran warna pada pigmen seperti klorofil, karoten
• Apabila terpapar langsung akan menyebabkan kehilangan air dan mongering

5. Perubahan Sifat Fisik Dan Fisikokimia
• Kristalisasi gula dan lemak
• Proses kristalisasi terjadi pada laktosa dan lemak contohnya es krim
• Fenomena penurunan mutu yang tajam (collapse phenomena)
• Kenampakan visual dari padatan tertentu (bersifat datar) akan mengalami perubahan viskositas (seperti karet atau sifat mirip cairan); terjadinya peningkatan daya lengket, blooming, caking dan kristalisasi; kebanyakan dipengaruhi oleh suhu, RH, dan perubahan transisi suhu tertentu
• Blooming (pengembangan) contohnya pada permukaan coklat
• Pengembangan gula (uap pada permukaan melarutkan gula, terjadinya penguapan sehingga Kristal gula tertinggal di permukaan) atau pengembangan lemak (panas akan menyebabkan pemisahan lemak dan deposisi pada permukaan)
• Caking (penyatuan)
• Daya rekat antar partikel membentuk suatu gabungan yang permanen, kemudian mengeras sehingga terjadi kehilangan sifat tertentu. Contohnya pada penyimpanan bubuk coklat
• Perubahan dalam sifat mekanis dan tekstur (pelembekan, pengerasan, fraktur, dan wilting)
• Freezer burn akibat penyimpanan yang jelek dan fluktuasu suhu
• Kerusakan terjadi akibat dehidrasi (molekul air berubah menjadi es; sebagian dari air tersebut akan mongering dan menyebabkan corak tertentu pada bahan) atau kerusakan akibat oksidasi seperti lemak

 6. Faktor Yang Mempengaruhi Umur Simpan Bahan Pangan yang Dikemas 
• Faktor intrinsik  MC/Aw  pH dan keasaman  potensial redoks (fermentasi anaerob)  kandungan nutrient  antimikroba  struktur biologis  konsentrasi senyawa-senyawa reaktif seperti isoflavon (akibat pasteurisasi; penurunan oleh mikroba; efek suhu)  enzim  kontaminasi mikrolflora
 • faktor ekstrinsik  Suhu Penyimpanan (peningkatan kemunduran pengolahan; konsep Q10)  Cahaya (foto-oksidasi; safron-warna makanan alami karena crocins, pemutihan atas peningkatan cahaya)  O2 atau gas lainnya (O2 dalam makanan fermentasi anaerob; etilen)  Kelembaban relatif (RH) (dasar MAP; jamur tumbuh di RH> 80%)  Tegangan mekanik (kerusakan stroberi)  Bahan kemasan (Migrasi, scalping, interaksi)

7. Sifat Kemasan yang Mempengaruhi Umur Simpan
• Permeabilitas gas:  Oksigen (ketengikan makanan berlemak)  Karbon dioksida (pengurangan viabilitas mikroorganisme anaerob)  Gas lain atau organik volatile (MAP; suasana interior tidak dapat lagi dikendalikan)
 • Permeabilitas uap air (keripik, cookies)
 • Resistensi minyak (tempat untuk margarin dan selai)
 • Interaksi produk/ kemasan (scalping)

8. Bagaimana Cara Perpindahan Fisik Suatu Zat Masuk atau Keluar yang Dapat Mempengaruhi Umur Simpan Makanan?
• Perpindahan kelembaban (Aw, ERH, RVP)
• Kehilangan CO2 dari minuman berkarbonasi di polietilen terephthalate (PET) botol - hilangnya fizziness - kehilangan 60% dari 500 mL limun dalam botol PET setelah 6 bulan pada 28°C
• Serapan senyawa limonene dan aroma lainnya (Aldehid) oleh bahan kemasan dari jus jeruk dalam botol HDPE - mengurangi intensitas rasa jeruk; rasa scalping
• Berkembangnya cemaran dan rasa tidak enak: pengangkatan bau busuk asing, tergantung pada kemasan yang digunakan dan lingkungan - daun teh & kopi
• Perpindahan monomer dan aditif dari bahan kemasan ke makanan - keselamatan dan/atau masalah kualitas.  Perpindahan prekursor amina (dari kemasan); untuk dikemas-daging awet (mengandung nitrit); nitrosiamine

9. Kelembaban
• Semua mikroorganisme membutuhkan air untuk aktif dan untuk tumbuh; aktivitas air (Aw)
 • Tidak ada pertumbuhan mikroba pada Aw <0.60
• Makanan Kering: kelembaban 25%, Aw <0.75
• Perubahan kimia dan fisik yang lambat tetapi tidak benar-benar berhenti (Catatan: stabilitas peta Labuza)

10. Peta Stabilitas Makanan 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Aktivitas Air Labuza (1970)

11. Kritis AW dan MC
Produk Aw MC (% db) Kemerosotan Gula-snap cookie 0.33 4.2 Kehilangan kerenyahan Keripik kentang 0.51 5.7 Lembab Permen 0.30 3.5 Lengket Kopi Instan 0.45 6.0 Penggumpalan Coklat Bubuk 0.75 10.0 Mikroba Jeli 0.75 60.0 Pertumbuhan jamur

12. Efek Oksigen-Terkait
• Produk makanan olahan mengambil O2 karena: Reaksi Browning  Enzimatik; apel & pisang; phenolases pada senyawa fenolik seperti tirosin  Non-enzimatik, reaksi vitamin C dengan O2; memulai serangkaian reaksi yang kompleks dengan senyawa serupa dengan kasus gula karamel
• Produk makanan olahan mengambil O2 karena: Oksidasi lipid: makanan tinggi PUFA 
• Oksidasi protein:  oksidasi protein selama penyimpanan pembekuan ikan  karena peningkatan kelarutan enzim oksidatif (nukleosida difosfat kinase) pada suhu beku  hilangnya protein terlarut (presipitasi protein), kehilangan sarinya
• Oxidation of vitamins: loss of nutrients Oksidasi vitamin: hilangnya nutrisi
• Oksidasi Lemak  Dipengaruhi oleh tekanan oksigen Aw, suhu, cahaya, dan keberadaan katalis atau anti-oksidan  Kehilangan citarasa (ketengikan)  Terlebih dalam kasus, keberadaan O2 menjadi meningkat yang disebabkan oleh kinetika urutan pertama (dengan respek terhadap 02)
• Proses Pematangan Buah dan Sayur  Pisang dalam peta stabilitas makanan; dalam ikatan T yang diinginkan, produksi ethylene dikendalikan berdasarkan adanya O2  O2 dikendalikan pada 1-8% untuk berlangsungnya proses pematangan selama proses pengiriman dan penyimpanan  > 8% : nilai dasar dari pengurangan proses pematangan yang tinggi  < 1% : konsentrasi ethilene meningkat, bulir (serat) diindikasikan lebih matang dari pada warna kulit buah

 13. Suhu Penyimpanan
• Pengaruh Mikroorganisme  Psikophilik : menyukai suhu dingin (-50 C dan 150 C)  Mesophilik: menyukai suhu medium atau suhu kamar (250C - 450C)  Thermophilik : menyukai suhu panas (450 C - 700 C)  Hyperthermophilik : menyukai suhu sangat panas (700 C - 1100 C)
• Pengaruh Penurunan Kandungan Kimia  Oksidasi vitamin C: peningkatan pada suhu tinggi  Karamelisasi meningkat pada suhu tinggi
• Pengaruh pisiko-kimia bahan  Kehilangan sari dalam ikan beku (pecahnya ikatan protein)  Tingginya/meningkatnya suhu: denaturasi protein, pemadatan emulsi, bahan menjadi kering, menurunnya vitamin, kehilangan flavor  Rendah/menurunnya suhu: pembekuan beberapa protein yang terdenaturasi, membran sel menjadi inaktif, adanya enzim intrinsic

14. Pengaruh Suhu Penyimpanan Terhadap Mikroorganisme
 Perubahan suhu penyimpanan, tipe kebutuhan nutrisi mikroorganism sepertinya akan berubah juga, mengapa?  Informasi pendugaan umur simpan yang digunakan sepenuhnya yaitu diperoleh selama menjaga produk dalam hal suhu penyimpanan  Menghindari penggunaan istilah seperti suhu ruangan, suhu ambient, suhu pendinginan. Mengapa?  Laju mikroba untuk memprediksi umur simpan didasarkan pada suhu yang tidak digunakan sepenuhnya secara khusus  Dalam kondisi nyata distribusi dan penyebaran, siklus suhu sering berada antara suhu rendah dan tinggi, biasanya tidak dapat diprediksi.

15. Ciri-ciri Pembusukan Makanan Beku
Catatan: mikroba biasanya bukan permasalahan dalam makanan beku karena tidak dapat tumbuh pada suhu beku kecuali pada makanan yang umum menggunakan suhu yang salah mengenai titik beku Makanan Beku Ciri-ciri Kerusakan Daging, unggas dan seafood ketengikan; liat/keras (denaturasi protein);kehilangan warna, pengawetan melalui proses pengeringan (freezer burn) Buah dan sayuran Kehilangan nutrisi, tekstur, cita rasa dan kelembabab jaringan ; kehilangan warna Produk susu (ice cream, yoghurt, dsb) Terdapat lapisan es; memasir; kehilangan cita rasa; emulsi menutun Produk bakery Basi; kehilangan kesegaran aroma 

16. Ciri-Ciri Pembusukan Makanan Kaleng
• Jika proses dilakukan dengan benar dan dan mengutamakan sterilitas maka tidak akan ada mikroba
• Tipe pembusukan yang tidak disebabkan oleh mikroba  Perubahan warna, kehilangan cita rasa meningkat  Kehilangan klorofil, mengikuti laju kinetika pertama  Retensi warna makanan: digunakan untuk menentukan mutu
• Degradasi nutrisi  Kehilangan vitamin C; dielivasi oleh adanya oksigen selama pengalengan  Tranfer panas: dipengaruhi oleh jenis atau tipe makanan  Tomat yang dikalengkan (lebih cair) menahan tingginya persentase thiamin (untuk mengkondisikan bahan)
• Terjadi korosi dalam kaleng  Korosi dalan kaleng dapat meningkatkan Fe, Cu, Pb, Cd dan Ni dalam isi bahan  Lepasnya zat Sn (timah): sumber pengkaratan akibat oksidasi terhadap nitrat, anthosianin (sari buah anggur); suhu penyimpanan menjadi tinggi ( 12 kali lipat pada suhu 370 C lebih dari 10)  Khusus makan yang asam: produksi gas H2 menyebabkan bau