Mikrobiologi Industri Pangan TPH1404

Microbiology of Food Preservation

1. Irradiation

2. Chemical Preservatives

Dr. Nurhayati, S.TP, M.Si (nhyati04@yahoo.com)

JURUSAN TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS JEMBER

2005 2008

Kompetensi

• Mahasiswa mampu memahami teknologi

pengawetan bahan pangan dengan

menggunakan cara iradiasi dan hayati

(biopreservasi)

1. Iradiasi vs radiasi?

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 = cv = cwavelength = 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

of irradiation.

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.

pasteurisasi dingin.

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 serangga pada buah dan sayur

Dosis medium ( 1-10 kgy)

• Mengendalikan salmonella, versinia dan campylobacter pada daging, produk unggas dan ikan.

• Mencegah jamur pada buah.

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

kgy→ tidak ada dampak.

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

operasional mengakibatkan kemandulan.

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.

- Domestic microwave ovens use 2450MHz

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

radiolysis of water

2. Organic acid preservatives

Mechanism of organic acid-antimicrobial

Mechanism

of organic

acid-

resistance

TUGAS MINGGU DEPAN

Meresume jurnal ilmiah tentang:

NIM GANJIL: teknologi iradiasi pada pengawetan

bahan/produk pangan.

NIM GENAP: teknologi hayati (biopreservatif ) pada

pengawetan bahan/produk pangan

Isi tugas: Judul, tujuan, metode, hasil, kesimpulan.

Tugas beserta jurnal referensinya dikumpulkan

dalam bentuk softfile dalam satu folder ke ketua

kelas masing-masing.

Jurnal tidak boleh sama antar mahasiswa

AGENDA 2 MINGGU KE DEPAN (MINGGU KE DUA DAN KETIGA)

mengevaluasi tugas dengan cara: tugas dibaca oleh

mahasiswa dan 2 mahasiswa lain yang bertanya

Dosen yang memberi nilai pada saat itu dan

mengumumkan nilainya.

Deadline: 18 Mei 2012 pkl 12.00pm ke

nhyati04@yahoo.com

atau ke ketua kelas Senin 21 Mei 2012 pkl 12.00am