Pengawet Makanan

Pengawetan makanan , salah satu dari sejumlah metode di mana makanan disimpan dari pembusukan setelah panen atau pembantaian. Praktek-praktek seperti itu berasal dari zaman prasejarah. Di antara metode pelestarian tertua adalah pengeringan, pendinginan, dan fermentasi. Metode modern termasuk pengalengan, pasteurisasi, pembekuan, iradiasi, dan penambahan bahan kimia. Kemajuan bahan kemasan telah memainkan peran penting dalam pengawetan makanan modern.

Mekanisme pembusukan

Kerusakan makanan dapat didefinisikan sebagai setiap perubahan yang membuat makanan tidak layak untuk dikonsumsi manusia. Perubahan ini dapat disebabkan oleh berbagai faktor, termasuk kontaminasi oleh mikroorganisme, infestasi oleh serangga, atau degradasi oleh enzim endogen (yang hadir secara alami dalam makanan). Selain itu, perubahan fisik dan kimia, seperti merobek jaringan tanaman atau hewan atau oksidasi unsur makanan tertentu, dapat menyebabkan pembusukan makanan. Makanan yang diperoleh dari sumber tumbuhan atau hewan mulai rusak segera setelah panen atau disembelih. Enzim yang terkandung dalam sel-sel jaringan tanaman dan hewan dapat dilepaskan sebagai akibat dari kerusakan mekanis yang ditimbulkan selama penanganan pascapanen. Enzim ini mulai memecah bahan seluler. Reaksi kimia yang dikatalisis oleh enzim menghasilkan degradasi kualitas makanan,seperti pengembangan rasa tidak enak, kerusakan tekstur, dan hilangnya nutrisi. Mikroorganisme khas yang menyebabkan pembusukan makanan adalah bakteri (misalnya,Lactobacillus ), ragi (mis., Saccharomyces ), dan kapang (misalnya, Rhizopus ).

Kontaminasi mikroba

Bakteri dan jamur (ragi dan kapang) adalah jenis utama mikroorganisme yang menyebabkan pembusukan makanan dan penyakit yang disebabkan oleh makanan. Makanan dapat terkontaminasi oleh mikroorganisme kapan saja selama panen, penyimpanan, pemrosesan, distribusi, penanganan, atau persiapan. Sumber utama kontaminasi mikroba adalah tanah, udara, pakan ternak, kulit dan usus hewan, permukaan tanaman, limbah, dan mesin atau peralatan pengolah makanan.

Bakteri

Bakteri adalah organisme uniseluler yang memiliki struktur internal yang sederhana dibandingkan dengan sel-sel organisme lain. Peningkatan jumlah bakteri dalam suatu populasi umumnya disebut sebagai pertumbuhan bakteri oleh ahli mikrobiologi. Pertumbuhan ini adalah hasil dari pembagian satu sel bakteri menjadi dua sel bakteri identik, suatu proses yang disebut pembelahan biner. Dalam kondisi pertumbuhan optimal, sel bakteri dapat membelah kira-kira setiap 20 menit. Dengan demikian, sel tunggal dapat menghasilkan hampir 70 miliar sel dalam 12 jam. Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan bakteri termasuk ketersediaan nutrisi, kelembaban, pH, kadar oksigen, dan ada atau tidak adanya zat penghambat (misalnya, antibiotik).

Persyaratan gizi sebagian besar bakteri adalah unsur kimia seperti karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, fosfor, belerang, magnesium, kalium, natrium, kalsium, dan zat besi. Bakteri mendapatkan unsur-unsur ini dengan memanfaatkan gas di atmosfer dan dengan memetabolisme konstituen makanan tertentu seperti karbohidrat dan protein.

Suhu dan pH memainkan peran penting dalam mengendalikan laju pertumbuhan bakteri. Bakteri dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok berdasarkan kebutuhan suhu mereka untuk pertumbuhan yang optimal: termofil (55–75 ° C, atau 130-170 ° F), mesofil (20–45 ° C, atau 70–115 ° F), atau psikrotrof (10–20 ° C, atau 50–70 ° F). Selain itu, sebagian besar bakteri tumbuh paling baik di lingkungan yang netral (pH sama dengan 7).

Bakteri juga membutuhkan sejumlah air yang tersedia untuk pertumbuhannya. Ketersediaan air dinyatakan sebagai aktivitas air dan didefinisikan oleh rasio tekanan uap air dalam makanan dengan tekanan uap air murni pada suhu tertentu. Oleh karena itu, aktivitas air dari setiap produk makanan selalu bernilai antara 0 dan 1, dengan 0 mewakili tidak adanya air dan 1 mewakili air murni. Sebagian besar bakteri tidak tumbuh dalam makanan dengan aktivitas air di bawah 0,91, meskipun beberapa bakteri halofilik (yang mampu mentoleransi konsentrasi garam tinggi) dapat tumbuh dalam makanan dengan aktivitas air yang lebih rendah dari 0,75. Pertumbuhan dapat dikendalikan dengan menurunkan aktivitas air — baik dengan menambahkan zat terlarut seperti gula, gliserol, dan garam atau dengan mengeluarkan air melalui dehidrasi.

Kebutuhan oksigen untuk pertumbuhan optimal sangat bervariasi untuk bakteri yang berbeda. Beberapa bakteri memerlukan keberadaan oksigen bebas untuk pertumbuhan dan disebut aerob obligat, sedangkan bakteri lain diracuni oleh kehadiran oksigen dan disebut anaerob obligat. Anaerob fakultatif adalah bakteri yang dapat tumbuh baik dengan adanya atau tidak adanya oksigen. Selain konsentrasi oksigen, potensi reduksi oksigen dari media pertumbuhan mempengaruhi pertumbuhan bakteri. Potensi reduksi oksigen adalah ukuran relatif dari kapasitas pengoksidasi atau pengurangan media pertumbuhan.

Ketika bakteri mencemari substrat makanan, dibutuhkan beberapa saat sebelum mereka mulai tumbuh. Fase jeda ini adalah periode ketika bakteri menyesuaikan diri dengan lingkungan. Mengikuti fase lag adalah fase log, di mana populasi tumbuh secara logaritmik. Seiring pertumbuhan populasi, bakteri mengkonsumsi nutrisi yang tersedia dan menghasilkan produk limbah. Ketika pasokan nutrisi habis, laju pertumbuhan memasuki fase diam di mana jumlah sel bakteri yang hidup tetap sama. Selama fase diam, laju pertumbuhan sel bakteri sama dengan laju kematian sel bakteri. Ketika tingkat kematian sel menjadi lebih besar dari tingkat pertumbuhan sel, populasi memasuki fase penurunan.

Populasi bakteri diekspresikan baik per gram atau per sentimeter persegi luas permukaan. Jarang total populasi bakteri melebihi 1010 sel per gram. Populasi kurang dari 106 sel per gram tidak menyebabkan pembusukan yang nyata kecuali dalam susu mentah. Populasi antara 106 dan 107 sel per gram menyebabkan pembusukan pada beberapa makanan; misalnya, mereka dapat menghasilkan bau tidak sedap pada daging yang dikemas dalam kemasan vakum. Populasi antara 107 dan 108 sel per gram menghasilkan bau tidak sedap pada daging dan beberapa sayuran. Pada tingkat di atas 5 × 107 sel per gram, sebagian besar makanan menunjukkan beberapa bentuk pembusukan.

Ketika kondisi untuk pertumbuhan sel bakteri tidak menguntungkan (misalnya, suhu rendah atau tinggi atau kadar air rendah), beberapa spesies bakteri dapat menghasilkan sel resisten yang disebut endospora. Endospora sangat tahan terhadap panas, bahan kimia, pengeringan (pengeringan), dan sinar ultraviolet. Endospora dapat tetap tidak aktif untuk jangka waktu yang lama. Ketika kondisi menjadi menguntungkan untuk pertumbuhan (misalnya, pencairan daging), endospora berkecambah dan menghasilkan sel-sel yang dapat memulai pertumbuhan eksponensial.