Proses pasteurisasi melalui peralatan teknologi modern (Shutterstock/SPOPOP)
Pangan merupakan kebutuhan dasar manusia yang harus selalu tersedia dalam jumlah yang cukup, mutu yang memadai, dan harga terjangkau agar dapat menjamin kelangsungan hidup. Teknologi pangan merupakan ilmu yang memelajari jenis-jenis pengolahan pangan dari bahan dasar makanan. Bidang ini berhubungan dengan pemrosesan dan pengolahan pangan pada skala industri. Syaratnya bidang ini memiliki pengetahuan tentang komponen pangan khas Indonesia, serta mengetahui pangan tandingan yang berasal dari dalam negeri. Teknologi pangan, agar dapat dikonsumsi oleh manusia, memerlukan sebuah proses, agar manusia aman menyantapnya, atau jika mengonsumsinya, manusia akan sehat dan terpenuhi gizi yang diinginkan oleh tubuh.
Ilmu biologi melalui berbagai teknik pengembangannya bisa menghasilkan makananan yang banyak. Caranya ialah dengan memanfaatkan beragam jenis bakteri saat proses pembuatannya. Bakteri ini bukan jenis bakteri yang berbahaya melainkan jenis bakteri yang menguntungkan.
Pengolahan dan pengawetan bahan makanan berhubungan erat dengan pemenuhan gizi manusia yang cukup, aman, dan bergizi. Salah satunya adalah dengan melakukan berbagai cara pengolahan dan pengawetan pangan yang dapat memberikan perlindungan terhadap bahan pangan yang akan dikonsumsi.
Peranan ilmu biologi dalam bidang teknologi pangan antara lain:
- Pengolahan pangan
Pengolahan pangan merupakan cara atau teknik memasak bahan pangan menjadi produk pangan. Pengolahan bahan pangan zat gizi yang terkandung dalam bahan pangan dapat mengalami kerusakan bila diolah, karena zat itu peka terhadap PH pelarut, oksigen, cahaya dan panas atau kombinasinya. Alasan mengolah bahan makanan pada umumnya meliputi:
- Menyiapkan bahan makanan untuk dihidangkan
- Membuat produk yang dikehendaki termasuk di dalamya nutrifikasi bahan makanan, (contoh: roti)
- Mengawetkan, mengemas dan menyimpan (contoh: pengalengan).
- Pengawetan produk pangan
Pengawetan produk pangan yaitu cara/teknik/metode untuk membuat suatu produk pangan menjadi tahan lama dan tidak rusak kualitasnya. Pada umumnya bahan pangan mudah rusak. Ini terjadi karena pengaruh cuaca, serangan serangga maupun mikroba terutama yang dapat memproduksi toksin mematikan. Berdasarkan hal tersebut muncullah teknologi tepat guna yang dapat mencegah kerusakan bahan pangan/produk pangan untuk jangka waktu tertentu. Teknologi pengawetan konvensional dengan cara pengeringan, penggaraman, pemanasan, pembekuan dan pengasapan serta fumigasi, sampai saat ini masih diterapkan untuk mempertahankan mutu sekaligus memperpanjang masa simpan bahan pangan. Penambahan bahan pengawet sintetis masih seringkali digunakan meskipun memberikan dampak negatif bagi kesehatan.
Macam metode pengawetan yang digunakan antara lain:
1. Fermentasi merupakan proses pengawetan produk pangan dengan cara perombakan senyawa organik bahan pangan dengan bantuan mikrorganisme untuk menghasilkan energi dan tidak mengurangi kandungan zat nutrien pangan bahkan dapat meningkatkan kualitas, dan daya tahan pangan itu sendiri. Contoh mikroorganisme yang sering digunakan antara lain khamir, kapang, bakteri. Dengan menggunakan kemajuan teknologi dalam industri pangan, manusia mengusahakan produk yang dahulu sangat sulit untuk diproduksi atau tidak dapat diproduksi dengan bahan kimia.
Pertumbuhan mikroba pada proses fermentasi ditandai dengan peningkatan jumlah masa sel seiring dengan lamanya waktu yang digunakan sehingga konsentrasi metabolisme semakin tinggi sampai akhirnya menjadi terbatas yang kemudian dapat menyebabkan laju pertumbuhan menurun. Lama fermentasi dipengaruhi oleh faktor‐faktor antara lain substrat, suhu, pH, oksigen, dan mikroba yang digunakan.
2. Pendinginan merupakan proses pengawetan produk pangan dengan cara pengambilan panas dari bahan pangan tersebut. Penurunan suhu mengakibatkan reaksi biokimia dan pertumbuhan mikroba menjadi lambat. Kemudian dampaknya adalah daya simpan produk menjadi lebih panjang. Pada suhu yang lebih tinggi atau lebih rendah dari suhu optimum, metabolisme akan berjalan kurang sampurna bahkan berhenti sama sekali pada suhu yang terlalu tinggi atau terlalu rendah. Setiap penurunan 80oC pada suhu penyimpanan, metabolisme berkurang setengahnya. Penyimpanan suhu rendah dapat memperpanjang masa hidup jaringan-jaringan dalam bahan pangan tersebut karena aktivitas respirasi menurun dan menghambat aktivitas mikroorganisme. Jika menginginkan penyimpanan yang semakin lama, maka penurunan suhu yang dibutuhkan semakin rendah. Namun hal ini tidak menjamin dapat menghambat perubahan dalam produk. Keuntungan dari proses ini adalah tidak merupakan proses sterilisasi sehingga tidak menyebabkan inaktivasi mikroba. Perlu penanganan bahan pangan secara hati-hati sebelum pendinginan dan pembekuan.
3. Pemanasan merupakan proses pengawetan produk pangan dengan cara memberikan proses pemanasan dengan tingkatan suhu tertentu. Proses pemanasan dapat di kelompokkan menjadi 3 yaitu: blanching, pasteurisasi, dan sterilisasi.
Beberapa jenis bahan pangan seperti halnya susu dan kapri serta daging, sangat peka terhadap suhu tinggi karena dapat merusak warna maupun rasanya. Terutama untuk susu, bila suhu pemanasan terlalu tinggi akan dapat merusak protein yang terdapat di dalamnya. Beberapa tumbuhan seperti jagung dan kedelai dapat menerima panas yang hebat tanpa banyak mengalami perubahan. Pada umumnya semakin tinggi jumlah panas yang diberikan semakin banyak mikroba yang mati.
Proses pasteurisasi merupakan proses pemanasan dengan suhu sekitar 60 – 70oC dengan waktu yang singkat. Proses ini bertujuan untuk memusnahkan sebagian besar mikroorganisme pembusuk yang bersifat merusak bahan pangan. Setelah proses pasteurisasi dilakukan, biasanya diikuti dengan teknik lain misalnya pendinginan atau pemberian gula dengan konsentrasi tinggi atau penambahan garam yang bertujuan untuk mengawetkan bahan pangan tersebut. Produk hasil pasteurisasi dapat disimpan pada suhu kamar namun hanya bertahan 1 – 2 hari. Sedangkan jika penyimpanan dilakukan pada suhu rendah (misalnya dalam lemari pendingin) dapat bertahan selama 1 minggu.
Pasteurisasi memiliki tujuan antara lain: untuk membunuh bakteri patogen, yaitu bakteri yang berbahaya karena dapat menimbulkan penyakit pada manusia misalnya Mycobacterium tuberculosis dan Coxiella bunetti, dapat mengurangi populasi bakteri, untuk memperpanjang daya simpan bahan pangan, dapat menimbulkan citarasa yang lebih baik pada produk pangan, khusus pada susu proses ini dapat menginaktifkan enzim fosfatase dan katalase yaitu enzim yang membuat susu cepat rusak.
Proses sterilisasi merupakan proses pembebasan suatu material bahan atau pun alat dari berbagai mikroorganisme hidup atau stadium istirahatnya. Sel–sel vegetatif bakteri dan fungi dapat dimatikan pada suhu 60°C dan dalam waktu 5 – 10 menit. Namun spora fungi dapat mati pada suhu di atas 80°C dan spora bakteri baru mati di atas suhu 120°C selama 15 menit.
Proses blanching merupakan proses pemanasan yang diberikan terhadap suatu bahan yang bertujuan untuk menginaktivasi enzim, melunakkan jaringan dan mengurangi kontaminasi mikroorganisme yang merugikan, sehingga diperoleh mutu produk yang baik. Lama waktu proses blanching bergantung pada karakteristik bahan, contohnya blanching 3 menit menghasilkan warna french fries yang lebih baik. Pada umumnya blanching membutuhkan suhu berkisar 75 – 95oC selama 1 – 10 menit. Metode blanching yang paling umum digunakan adalah dengan uap air panas (steam blanching) dan dengan air panas (hot water blanching). Kerugian proses ini adalah dapat mempengaruhi nilai gizi bahan, yaitu kerusakan beberapa zat gizi. Metode perebusan dapat menyebabkan kehilangan 40% mineral dan vitamin, 35% gula, dan 20% protein.
4. Pengeringan (drying) merupakan proses pengawetan produk pangan dengan cara pemisahan sejumlah kecil air atau zat cair lain dari bahan padat, sehingga mengurangi kandungan sisa zat cair di dalam zat padat itu sampai suatu nilai terendah yang dapat diterima/ditentukan. Laju penguapan air bahan dalam pengeringan sangat ditentukan oleh kenaikan suhu. Semakin besar perbedaan antara suhu media pemanas dengan bahan yang dikeringkan, semakin besar pula kecepatan perpindahan panas ke dalam bahan pangan, sehingga penguapan air dari bahan akan lebih banyak dan cepat
5. Pengalengan merupakan proses pengawetan produk pangan dengan cara dipak secara hermetis (kedap terhadap udara, air, mikroba, dan benda asing lainnya) dalam suatu wadah, yang kemudian disterilkan secara komersial untuk membunuh semua mikroba patogen (penyebab penyakit) dan pembusuk. Biasanya bahan kaleng yang akan digunakan sudah melalui proses sterilisasi dengan standar khusus untuk produk pangan.
6. Penambahan bahan kimia merupakan proses pengawetan produk pangan dengan cara menambahkan bahan kimia tertentu ke dalam produk. Bahan kimia tersebut berfungsi membantu mempertahankan bahan makanan dari serangan mikroba pembusuk dan memberikan tambahan rasa sedap, manis, dan pewarna. Contohnya penambahan cuka, asam asetat, fungisida, antioksidan, inpackage desiccant, ethylene absorbent, wax emulsion dan growth regulatory untuk melindungi buah dan sayuran dari ancaman kerusakan pasca panen untuk memperpanjang kesegaran dalam pemasaran. Nitrogen cair sering digunakan untuk pembekuan secara tepat buah dan sayur sehingga dipertahankan kesegaran dan rasanya yang nyaman.
7. Iradiasi merupakan proses pengawetan produk pangan dengan cara pemberian bahan pangan dengan radiasi pengion. Pemberian radiasi ini bertujuan untuk mengurangi mikroorganisme patogen, mencegah kerusakan, mencegah serangan serangga, mencegah perkecambahan dan memperlambat proses pematangan buah dan sayur. Beberapa keunggulan proses iradiasi bahan pangan antara lain dapat mengurangi kontaminasi makanan, meningkatkan masa simpan bahan pangan tanpa mengubah struktur kimianya dan mempercepat waktu preparasi pengawetan makanan. Sampai saat ini proses iradiasi masih merupakan teknologi yang aman, sehat dan bersih bagi bahan pangan.
8. Pengemasan produk pangan. Pengemasan produk pangan merupakan kegiatan untuk melindungi produk pangan pada tahap akhir pengolahan makanan yang berfungsi untuk pengawetan makanan, mencegah kerusakan mekanis, perubahan kadar air. Teknologi pengemasan perkembangan sangat pesat khususnya pengemas plastik yang dengan drastis mendesak peranan kayu, karton, gelas dan metal sebagai bahan pembungkus primer. Saat ini mulai dikembangkan bahan kemasan plastik yang berasal dari tumbuhan seperti dari tepung singkong sehingga akan mudah terurai di alam. Penemuan teknik bahan pengemasan ini pastilah memerlukan ilmu pengetahuan lain yang juga berkaitan dengan cabang ilmu biologi.
Peranan Ilmu Biologi dalam Bidang Teknologi Pangan (Download Materi)
Daftar Pustaka
Campbell, et al. 2012. Biologi Edisi Kedelapan Jilid I & 2. Erlangga. Jakarta
Irnaningtyas. 2017. Biologi untuk SMA/MA Kelas X Kelompok Peminatan Matematika dan Ilmu Alam. Erlangga. Jakarta.
Irnaningtyas. 2017. Biologi untuk SMA/MA Kelas XI Kelompok Peminatan Matematika dan Ilmu Alam. Erlangga. Jakarta.
Irnaningtyas. 2017. Biologi untuk SMA/MA Kelas XII Kelompok Peminatan Matematika dan Ilmu Alam. Erlangga. Jakarta.
Maniam dan Yusa. 2014. Advanced Learning Biology 1A for Grade X Senior High School. Facil-Grafindo. Bandung.
Nurhayati, N. 2013. Biologi untuk SMA/MA Kelas X Peminatan. Yrama Widya. Bandung.
Pratiwi, D.A. et al. 2017, Biologi 1. Kelompok Peminatan Matematika dan Ilmu-Ilmu Alam untuk SMA/MA Kelas X. Erlangga. Jakarta.
Pratiwi, D.A. et al. 2017, Biologi 2. Kelompok Peminatan Matematika dan Ilmu-Ilmu Alam untuk SMA/MA Kelas XI. Erlangga. Jakarta
Prawirohartono, S. dan Hidayati, S. 2013. Konsep dan Penerapan Biologi SMA/MA Kelas X. Bailmu. Jakarta.
Prawirohartono, S. dan Hidayati, S. 2013. Konsep dan Penerapan Biologi SMA/MA Kelas XII. Bailmu. Jakarta.