Tugas Akhir Biomolekuler - 18 - Aplikasi Selulosa Bakteri Dalam Industri Pangan

8/15/2019 Tugas Akhir Biomolekuler - 18 - Aplikasi Selulosa Bakteri Dalam Industri Pangan

1/26

1

APLIKASI SELULOSA BAKTERI DALAM

INDUSTRI PANGAN

Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Biologi Molekular

Disusun oleh:

Kelompok 18

Adeline Jessica 1406567813

Rizki Larasati 1406533541

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK, 2016


2/26

2

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL ............................................................................................. I

DAFTAR ISI..................................................................................................... II

Bab I : Pendahuluan ......................................................................................... 3

1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 3

1.2 Perumusan Masalah ................................................................................ 4

Bab II : Pembahasan ........................................................................................ 5

2.1 Keunggulan BC ........................................................................................ 5

2.2 Bahan Makanan Mentah ......................................................................... 6

2.2.1 Nata De Coco ......................................................................................... 6

2.2.2 Daging Buatan ....................................................................................... 8

2.3 Bahan Makanan Multifungsi .................................................................. 9

2.3.1 Meningkatkan Rheologi Bahan Makanan .......................................... 10

2.3.2 Menghasilkan Rendah Kalori Produk Bahan Makanan ................... 15

2.3.3. Menghasilkan Produk Rendah KolesteroL ................................... 16

2.4 Bahan Kemasan Makanan .................................................................... 18

Bab III : Penutup ............................................................................................ 21

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 22


3/26

3

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Selulosa merupakan salah satu biopolimer utaman, dan sangat mempengaruhi ekonomi

global. Selulosa merupakan penyusun utama katun (lebih dari 94%), serta kayu (lebih dari 50%).

Maka itu, selulosa merupakan sumber daya untuk pembuatan kertas, tekstil, material konstruksi,

serta turunan dari selulosa seperti cellophane, rayon, dan cellulose acetate. Selulosa dari tanaman

tersusun atas glukosa, yang diproduksi oleh sel tanaman hidup melalui proses fotosintesis. Dalam

lautan, selulosa lebih banyak diproduksi oleh plankton uniseluler ataupun alga menggunakan

fiksasi karbon dioksida yang sama pada fotosintesis. Ditemukan bahwa selulosa tersebut

merupakan sumber selulosa terbesar, dan dikenal sebagai selulosa bakteri atau bacterial cellulose

(BC).

Selulosa bakteri (BC) merupakan bahan material yang dianggap ramah lingkungan,

polimer tidak bercabang dengan nanofibril, yang terdiri atas unit glukosa yang berikatan (1→4) β-

glikosidik. Secara umum, selulosa yang dihasilkan bakteri berkualitas lebih baik apabila

dibandingkan dengan selulosa hasil fotosintesis. Selulosa yang dihasilkan bakteri lebih murni

(tidak mengandung baik hemiselulosa maupun lignin), lebih kuat, lebih tipis, dan lebih ringan

dibandingkan dengan selulosa yang berasal dari tumbuhan. Hal ini disebabkan adanya struktur

jaringan 3 dimensi yang dimilikinya, yang terbentuk oleh mikrofibril. sehingga karakteristik BC

menjadi berbeda dengan polisakarida.

Dengan karakteristik yang sedemikian rupa, terdapat berbagai aplikasi dari BC dalam

berbagai bidang, terkhusus dalam pembahasan ini industri pangan. Dalam industri pangan, salah

satu aplikasi yang umumnya diketahui adalah dalam pembuatan nata de coco, serta daging buatan.

Selain sebagai bahan dasar, BC dapat mempengaruhi karakteristik dari suatu produk makanan,


4/26

4

misalnya dari sifat reologinya, ataupun kandungan nutrisinya. Adapun BC juga dapat diaplikasikan

dalam pengemasan makanan itu sendiri, yang tentunya masih terkait dalam industri pangan.

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, dapat dirumuskan beberapa hal yang dianggap

sebagai masalah utama dalam makalah ini:

1. Apa keunggulan BC dari selulosa dari tumbuhan?

2. Bagaimana aplikasi BC dalam industri pangan, baik sebagai bahan dasar makanan ataupun

dalam mempengaruhi karakteristiknya?


5/26

5

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Keunggulan BC

Serat makanan mempunyai berbagai keuntungan dalam kesehatan, dan dapat mengurangi

resiko penyakit kronis seperti diabetes, obesitas, penyakit kardiovaskular, serta diverticulitis.

elulosa bakteri (BC) merupakan suatu serat makanan, yang diklasifikasikan sebagai generally

recognized safe (GRAS), dan diterima oleh administrasi pangan dan obat-obatan Amerika di

1992. Ketika dibandingkan dengan serat makanan lainnya, BC mempunyai beberapa keunggulan

seperti:

BC dihasilkan oleh mikroorganisme, sehingga selulosa yang dihasilkan adalah

dalam bentuk paling murni selulosa, dan tidak membutuhkan pengolahan kimiawi

yang ekstrim untuk mengisolasi dan memurnikannya seperti pada selulosa dari

tanaman

BC dapat menggunakan sumber medium kultur seperti sirup buah. BC yang

dikultur dalam medium demikian dapat bertumbuh, bereproduksi, dan bersekresi

secara in situ rasa, serta warna dari medium.

BC dapat menghasilkan berbagai bentuk, serta tekstur, seperti film, pulp berbagai

bentuk, filamen, bola, partikel, dan lainnya, sehingga dapat diaplikasikan dalam

pangan

Serat BC dalam skala nano dengan dengan jaringan struktur 3 dimensi, yang

memungkinkannya untuk digunakan dalam proses manufaktur makanan


6/26

6

Gambar 1 Berbagai Aplikasi BC dalam Pangan

(Sumber: The Korean Society of Food Science and Technology and Springer Netherlands, 1993)

2.2 Bahan Makanan Mentah

2.2.1 Nata de Coco

Nata, suatu gel selulosa bakteri, umumnya diterapkan pada suatu sajian penutup tradisional

di Filipina. Pembuatan nata sendiri diawali dengan bibit nata, yang merupakan bakteri Acetobacter

xylinum yang akan dapat membentuk serat nata jika ditumbuhkan dalam air kelapa yang sudah

diperkaya dengan karbon dan nitrogen melalui proses yang terkontrol. Acetobacter xylinum dapat

tumbuh pada pH sekitar 3,5 – 7,5, namun akan tumbuh optimal bila pada pH 4,3. Sedangkan suhu

ideal bagi pertumbuhan bakteri tersebut adalah pada suhu 28° – 31 °C.

Dalam kondisi demikian, bakteri tersebut akan menghasilkan enzim yang dapat menyusun

zat gula menjadi polisakarida, seperti selulosa. Dari jutaan renik yang tumbuh pada air kelapa

tersebut, akan dihasilkan jutaan lembar benang-benang selulosa yang akhirnya nampak padat

berwarna putih hingga transparan, yang disebut sebagai nata.


7/26

7

Gambar 2 Nata de coco yang Diproduksi Umumnya

(Sumber:http://www.xcalate.com/pt-saa.com/media/k2/items/cache/077ab55046ce80eaf9a3ddea999597ca_XL.jpg)

Nata sendiri terdiri atas beberapa varians, misalnya nata de coco, yang menggunakan

sumber medium kelapa, dan nata de pina, yang menggunakan nanas. Komponen utama dari nata

de coco adalah selulosa, bukan dekstran, yang diasumsikan dahulunya. Dalam produksi nata de

coco, Acetobacter xylinum memetabolisme glukosa dalam air kelapa yang berperan sebagai

sumber karbon, dan mengkonversinya menjadi selulosa ekstraseluler sebagai metabolit.

Acetobacter xylinum merupakan bakteri asam asetat, yang dikenal karena kemampuannya untuk

mengoksidasi berberapa jenis alkohol dan gula menjadi asam asetat. Bakteri asam asetat

merupakan gram negatif dan bersifat sangat aerob.

Gambar 3 Siklus Krebs


8/26

8

(Sumber: http://masterman2013.pbworks.com/f/1275419773/Krebs%20Cycle%20Diagram.jpg)

Acetobacter, dapat mengoksidasi asam asetat menjadi CO2 dan H2O melalui aktivitas

enzim dalam siklus Krebs. Genus lain, Gluconobacter , tidak dapat mengoksidasi asam asetat

karena tidak memiliki susunan lengkap dari enzim yang dibutuhkan. Acetobacter , yang sekarang

dikenal sebagai Gluconacetobacter , dapat memproduksi selulosa. Seperti yang dikatakan

sebelumnya, selulosa yang dihasilkan memiliki sifat-sifat seperti kemurnian tinggi, kristalinitas,

serta kekuatan yang tinggi. Asam asetat atau asam cuka digunakan untuk menurunkan pH atau

meningkatkan keasaman air kelapa.

Shirai menyatakan bahwa selulosa yang dihasilkan melalui fermentasi dengan Acetobacter

aceti terdiri atas cellulose fibrils (0,9%), bound water (0,3%) dan free water (98,8%). Jaringan

selulosa mengabsorbsi air dalam kapiler berukuran 0,5-1 mikron. Ketika diberi tekanan, gel

melepaskan air, dan berdeformasi tanpa fraktur. Gel itu sendiri sedikit keras, namun menjadi layak

dikonsumsi setelah melalui proses baik dengan gula alkohol maupun alginate dan CaCl2.

Teksturnya menyerupai buah, misalnya anggur, dan moluska seperti cumi-cumi. Mekanisme yang

terjadi adalah imobilisasi air dari selulosa bergelatin oleh bahan pembentuk gel, sehinga gel dapat

menjadi mudah dipotong oleh gigi. Hasil tersebut menyatakan bahwa selulosa bergelatin dapat

menjadi bahan untuk salad, makanan penutup rendah kalori, ataupun makanan yang direkayasa.

2.2.2 Daging Buatan

Monascus, ekstrak pigmen merah alami telah diteliti sebagai pewarna untuk BC (Jzlová,

Martinkova & Ken,1996). Kompleks Monascus BC memiliki kestabilan yang baik dalam

morfologi dan warna (Purwadaria, Gunawan & Gunawan, 2010; Wonganu & Kongruang, 2010).

Rasa yang dihadirkan BC seperti daging dan merupakan pilihan yang baik untuk vegetarian dalam

menggantikan daging dan makanan laut. Monascus-nata, memiliki sifat yang menggabungkan

penurun kolesterol dengan keuntungan lain dari bakteri serat makanan (Ng, Sheu, Wang & Shyu,

2004; Ng & Shyu, 2004).


9/26

9

Gambar 4 Pengaruh Treatment pada Kompleks Monascus-nata dengan (a) Pencucian selama 60 Jam; (b) Pemanasan; (c)Pembekuan; dan (d) Larutan dengan pH Berbeda selama 48 Jam

(Sumber: Ng, Chang-Chai 2004)

Hal ini juga ditunjukkan oleh percobaan yang dilakukan oleh Chang Chai Ng, yakni

memfermentasikan Monascus pada selulosa bakteri berbentuk nata de coco. Didapatkan kompleks

Monascus-nata mempunyai kestabilan warna yang cukup baik, dan serat makanan yang

berpengaruh baik dalam kesehatan. Namun, didapatkan bahwa kompleks tersebut cenderung

kurang stabil secara termal. Maka itu, efek pernurunan kolestrol masih bergantung pada kondisi

suhu tertentu. Secara umum, kompleks Monascus-nata mempunyai potensi untuk diaplikasi dalam

industri pangan, baik sebagai daging buatan, dan lain sebagainya.

2.3 Bahan Makanan Multifungsi

Hidrokoloid diterapkan untuk berbagai makanan olahan. Aplikasi hidrokoloid pada

makanan seperti pengental dalam sup, salad dressing, saus (Krystyjan, Sikora, Adamczyk, &

Tomasik, 2012); gelling agent di puding, jeli ; pengemulsi di yogurt, es krim dan mentega (Kiani,

Mousavi,Razavi, & Morris, 2010); pengganti lemak dalam daging dan produk susu; coating agent


10/26

10

dalam kembang gula dan gorengan; perekat di glasir roti; agen pengklarifikasi dalam bir dan

anggur; flocculating agent dalam anggur; encapsulating agent di bubuk atau minyak; inhibitor

kristalisasi dalam es krim dan gula sirup; stabilisator busa dalam bir; agen pengendap di susu

cokelat; pati retrogradasi inhibitor di roti dan adonan; agen pengikat air dalam makanan bebas

gluten (Ziobro, Korus, Juszczak, & Witczak, 2013); sineresis inhibitor dalam keju dan makanan

beku; dan bioplastik untuk kemasan makanan.

2.3.1 Meningkatkan Rheologi Bahan Makanan

Fungsi hidrokoloid dalam industri makanan bergantung pada reologi dan sifat permukaan.

Sifat reologi didefinisikan sebagai sifat mekanik yang mengakibatkan deformasi dan aliran

material dari adanya tekanan, yang meliputi dua dasar sifat sistem pangan yaitu, perilaku aliran

(viskositas) dan sifat mekanik padat (tekstur). Diperlukan pemahaman mengenai sifat reologi

sehingga dapat terlihat lebih dalam struktur suatu bahan, misalnya, hubungan antara tingkat cross-

linkage polimer dengan elastisitasnya. Kemudian, sifat reologi sering diterapkan untuk mengontrol

bahan dasar dan mengontrol proses suatu pengolahan.

Viskositas, sering disebut viskositas dinamis, merupakan gesekan internal cairan atau

kecenderungan untuk menolak aliran. Pada suspensi, viskositas akan meningkat dengan penebalan

fase cair menuju penyerapan cairan dan hasil dari penebalan koloid tersebar. Viskositas dari sistem

hidrokoloid tergantung pada 10 faktor:

1. Konsentrasi,

2. Suhu,

3. Kelarutan,

4. Muatan listrik,

5. Derajat dispersi,

6. Perlakuan termal,

7. Perlakuan mekanik,

8. Keberadaan koloid liofilik,

9. Usia koloid liofilik,

10. Elektrolit dan non-elektrolit.

Untuk mendapatkan hasil produk, teknisi makanan biasanya menguji sifat reologi bahan


11/26

11

makanan puluhan bahkan ratusan kali. Tekstur memiliki sifat organoleptik yang menentukan

palatability atau kelezatan makanan. Profil tekstur makanan termasuk kekerasan, kekenyalan,

kelengketan, keutuhan, kekuatan tarik dan fracturability atau tingkat kepatahan (Sahin & Sumnu,

2006).

Tekstur memiliki efek yang besar terhadap konsumen produk makanan karena banyak

orang memperoleh kenikmatan tersendiri saat merasakan adanya perubahan tekstur pada makanan.

Selain itu, tekstur banyak berarti untuk orang tua dan pasien dengan kesulitan pengunyahan yang

harus makan makanan tekstur yang mudah dicerna, seperti bentuk pasta dan gel lembut, di mana

hidrokoloid makanan digunakan sebagai bahan utama (Funami, Ishihara, Nakauma, Kohyama, &

Nishinari, 2012).

Setiap jenis produk makanan olahan dapat dimanipulasi untuk mengubah tekstur dengan

penambahan hidrokoloid. Sifat permukaan yang terhubung dengan sistem koloid dalam makanan

dapat dikategorikan menjadi empat kelompok sol, gel, emulsi, dan busa berdasarkan keadaan

bahan dalam fase kontinyu dan dispersi (Sahin & Sumnu,2006). Modifikasi tekstur, viskositas dan

aktivitas permukaan sistem pangan merupakan fungsi dari hidrokoloid di makanan.

Sifat dan struktur BC sebagai bahan dalam formulasi makanan berfungsi sebagai pengaktif,

bahkan pada konsentrasi rendah, menghindari terjadinya pencampuran rasa, meningkatkan

stabilitas makanan dalam rentang pH, suhu dan kondisi beku-mencair yang beragam. BC

digunakan dalam beragam hal yaitu sebagai pengental, pembentuk gel, penstabil, dan pengikat air

(Okiyama, Motoki dan Yamanaka, 1992; Okiyama et al., 1993).

Berikut ini adalah sifat-sifat fungsional utama hidrokoloid :

1. Bahan Pengental

Aplikasi dari hidrokoloid dengan kemampuan mengentalkan bahan makanan. Sifat

pengentalan, yaitu peningkatan viskositas adalah kunci dalam penggunaan hidrokoloid. Sebagai

pengemulsi, penstabil, dan bodying agent dalam makanan. Berdasarkan pengklasifikasian dansistem penomoran internasional untuk bahan aditif makanan yang diadaptasi dari Codex

Alimentarius Commission, pengental sebagai aditif makanan dengan tujuan pelabelan, yang

memiliki subkelas yaitu agen pengental, texturizer dan bodying agen sebagai fungsi teknologi.

Pengentalan terjadi ketika konsentrasi di atas kritis dikenal sebagai konsentrasi tumpang tindih (C


12/26

12

*). Pada konsentrasi rendah, hidrokoloid terdispersi berperilaku sebagai cairan Newtonian tapi

memperlihatkan perilaku non-newtonian pada konsentrasi tinggi (Phillips & Williams, 2009).

Saus tomat, menunjukkan aliran shear-thinning (geser-menipis) dengan kecenderungan

untuk menghasilkan tegangan, yang merupakan salah satu jenis makanan yang paling umumdimana hidrokoloid pengental digunakan untuk mengontrol viskositas efek dari bahan pengental

seperti karboksimetilselulosa dan pati pada kualitas saus tomat selama penyimpanan pada 30 C

menemukan bahwa karboksimetilselulosa pada saus tomat lebih diinginkan daripada pati (Alam,

Ahmed, Akter, Islam, & Eun, 2009). Juszczak et al. menyatakan bahwa pati yang dimodifikasi

secara fisik, tidak menghasilkan hasil sifat reologinya yang baik, meskipun mengunakan beberapa

jenis pati. Sementara itu, dalam kasus saus tomat dengan pati yang dimodifikasi secara kimia, baik

jenis modifikasi pati, serta sumber pati secara signifikan mendiferensiasikannya terhadap sifat

reologinya. Saus tomat yang dikentalkan dengan pati acetylated distarch adipate menunjukkan

sifat reologi yang berbeda. Sampel dengan pati yang dimodifikasi secara fisik tidak berbeda begitu

jauh secara sifat reologi, walaupu berbagai tanaman dapat menjadi sumber untuk pati

(Juszczak,Oczadły, & Gałkowska, 2013).

Pati, paling umum digunakan sebagai pengental hidrokoloid, karena jumlahnya yang

berlimpah, relatif murah dan tidak merubah rasa pada konsentrasi rendah dari 25% (Saha &

Bhattacharya, 2010). Secara umum, pati memiliki keterbatasan dalam hal kelarutan dalam air

dalam aplikasi industri. Karena hubungan antara struktur dan fungsi, pati hasil modifikasi telah

dipelajari lebih lanjut untuk mendapatkan struktur dengan fungsi khusus yang diinginkin (Singh,

Kaur, & McCarthy, 2007).

Dengan adanya kelompok karboksil dan karbonil dapat menurunkan kadar amilosa dan

kekuatan untuk mengembang pada pati teroksidasi, dan pati teroksidasi menunjukkan peningkatan

kelarutan dan suhu dibanding pati murni (Sandhu, Kaur, Singh, & Lim, 2008). Sebaliknya,

acetylating akan menurunkan kekuatan ikatan dan meningkatkan kekuatan untuk mengembang

dan kelarutan butiran pati, meningkatkan stabilitas, sehingga pati yang terasetilasi dapat digunakan

untuk mencegah retrogradasi selama penyimpanan produk.

2. Bahan Penstabil dan Pengemulsi


13/26

13

Kombinasi komponen makanan diatur dalam kompleks internal struktur mikro yang

dengan beragam jenis seperti dispersi, gel, emulsi dan sebagainya (Garti, 1999). Dalam perumusan

sistem emulsi, dibedakan antara pengemulsi dan penstabil. Emulsifier adalah spesies kimia tunggal

(atau campuran spesies) yang mendorong pembentukan emulsi dan mempertahankan campuran

dengan mengurangi tegangan permukaan antara dua fase. Stabilizer adalah suatu komponen bahan

kimia, atau campuran dari komponen, yang dapat memberi stabilitas jangka panjang dalam suatu

emulsi (Dickinson, 2003). Hidrokoloid kaku tidak dianggap sebagai pengemulsi klasik namun

masuk ke dalam stabilisator karena hidrofilisitas, yaitu berat molekul tinggi dan gelasi. Contoh

pengemulsi hidrokolid diantaranya :

Gum Arabic, yang secara luas diterapkan dalam minuman ringan untuk pengemulsi

rasa pada pH rendah dan kekuatan ion tinggi serta sebagai pewarna minuman

(Nakauma et al., 2008). Gum arabic (Akasia gusi) dikategorikan ke dalam protein

arabinogalaktan yang merupakan protein rantai melalui hidroksiprolin dan serin

(Islam, Phillips, Sljivo, Snowden, & Williams, 1997).

Gum Ghatti, juga dikenal sebagai gum India, mempunyai kemampuan emulsifikasi

karena memiliki kemampuan mengikat minyak besar, tahan asam dan garam.

Komponen karet yang teradsorbsi ke tetesan minyak dalam emulsi dari Ghatti karet

(30%, w / w) dibandingkan gum arabic (7-10%). Komponen terserap dari gum

Ghatti dalam emulsi didistribusikan di kisaran berat molekul utuh dan sebaliknya

hanya molekul tinggi fraksi berat gum arabic teradsorpsi pada minyak permukaan.

Kandungan protein (4,16%) dari gum Ghatti lebih tinggi dari gum arabic

Pektin dan galaktomannan, pati yang dimodifikasi dan beberapa turunan selulosa.

Pektin biasanya diambil dari kulit jeruk tidak bekerja sebagai pengemulsi terlepas

dari derajat esterifikasi. Pektin asetat dari gula bit menunjukkan aktivitas

permukaan yang baik sementara pektin dari jeruk buah-buahan dan apel dengan

kandungan rendah asetil (


14/26

14

dikeluarkan dari pendingin. Sedangkan, es krim standar akan meleleh pada waktu yang sama.

3. Bahan Pembuat Gel

Sebuah gel, keadaan antara solid dan sol, memiliki jaringan tiga dimensi dimana matriks

padat disertai fasa cair halus dipisahkan cairan di dalamnya dan membentuk struktur kaku yangtahan aliran. Dengan kata lain, gel adalah dispersi koloid di mana matriks padat adalah fase

kontinyu sementara cairan adalah fase terputus-putus (Saha & Bhattacharya, 2010). Berdasarkan

aspek reologi, gel adalah sistem viskoelastik dengan 'storage modulus '(G0) lebih besar dari'

modulus kehilangan '(G00). Jenis pembentuk gel hidrokoloid termasuk agar, alginat, karagenan,

pektin, gelatin, gellan, furcellaran, pati diubah, metil selulosa, dan lainnya. Produsen makanan

yang membuat penggunaan BC dalam produk seperti selai, jeli, puding serta makanan

direstrukturisasi (Saha & Bhattacharya, 2010; Soultani, Evageliou, Koutelidakis, Kapsokefalou,

& Komaitis, 2014).

Tekstur gel terkait erat dengan jumlah molekul yang membentuk zona persimpangan

( Junction Zone) (Stewart, Gray, Vasiljevic, & Orbell 2014; Ventura, Jammal, & Bianco-Peled,

2013). Molekul yang lebih dalam pada junction zone, lebih kaku dan akan menjadi gel. Junction

zone juga mempengaruhi perilaku termal gel. Gelatin meleleh pada suhu jauh lebih rendah karena

junction zone hanya terikat oleh ikatan hidrogen yang lemah. Sedangkan, untuk membuat gel

alginat agar yang tidak mencair pada saat dipanaskan, dibutuhkan kekuatan jembatan kalsium

dalam junction zone. Persimpangan atau junction yang paling terkenal adalah 'egg-box junction' di

alginat dan yang lain seperti triple helix pada gelatin dan double helix pada permen karet welan

(Saha & Bhattacharya, 2010).

Beberapa hidrokoloid secara reversibel mengubah sol ke gel dengan menaikkan atau

Gambar 5 Junction zone pada Formasi Gel

(Sumber : http://www.nutravit-technology.com/gel-formation/)

http://www.nutravit-technology.com/gel-formation/http://www.nutravit-technology.com/gel-formation/http://www.nutravit-technology.com/gel-formation/


15/26


16/26

16

Saat ini kebutuhan manusia akan penemuan produk makanan baru lebih mengutamakan

makanan dengan kadar lemak rendah bahkan bebas lemak. Pada awal tahun 1960-an penemuan

didiasari dengan memanfaatkan selulosa tanaman sebagai texturizer, bulking agent dan bahan

alami rendah lemak. Saat ini, pemilihan polisakarida didasarkan pada kemurnian dan lebar

seratnya. Penambahan 10% BC pada bakso menurunkan kadar lemak pada bakso namun tetap

memberikan hasil rasa yang sama dengan bakso pada umumnya. Hasilnya bakso kenyal, sehingga

berpontesial untuk menggantikan lemak dalam produk daging beremulsi (Lin & Lin, 2004).

Di Cina makanan khas tradisional surimi yaitu produk olahan, hasil perikanan setengah

jadi berupa hancuran daging ikan yang telah mengalami proses, pelumeran (leaching),

pengepresan, penambahan bahan tambahan, pengepakan, pembekuan, dan penyimpanan biasanya

ditambahkan sejumlah lemak babi untuk memberikan produk surimi yang lebih lembut di mulut.

Gum tanaman dan gel selulosa sekarang sering digunakan sebagai pengganti lemak babi dalam

produk surimi. Dalam penelitian ini, selulosa bakteri, yang memiliki kemampuan air-daya serap

yang tinggi, telah ditambahkan ke surimi untuk menilai karakteristik komposit gel. Surimi dengan

alkali-treatment menunjukkan karakteristik jaringan fase gel campuran. Penambahan nata sebagai

pengganti lemak dan tambahan sumber serat makanan yang tepat (5% atau kurang) dari tidak

mengurangi sifat kekenyalan surimi. Hasil ini membuat nata sebuah "lemak tinggi serat rendah"

emulsifier produk surimi sehat berpotensi kompetitif.

Surimi dengan penambahan BC memiliki kapasitas menyimpan air yang lebih baik karena

yang dihasilkan BC yang dapat menyempurnakan struktur jaringan sari surimi. Surimi dengan BC

dapat mempertahankan struktur setelah penyimpanan yang lama., BC sudah banyak digunakan

sebagai lemak pengganti dalam kategori ini makanan (Lin, Chen & Chen, 2011).

Guar gum merupakan hidrokoloid yang digunakan sebagai tambahan dalam makanan

rendah kalori. Guar gum digunakan sebagai pengental dan menstabilkan agen dalam berbagai

makanan. Diet dengan guar gum secara peridik dapat memperlama proses pemecahan makanan,

yang akan menunda pengosongan lambung scra cepat, memperlambat peningkatan glikemia

postprandial dan memberikan manfaat untuk fungsi usus.

2.3.3. Menghasilkan Produk Rendah Kolesterol

Es krim, salad dressing, puding, saus dan produk makanan berbasis emulsi lainnya


17/26

17

memiliki kandungan lemak dan kalori yang relatif tinggi. Maka itu, masalah yang sedang ditelusuri

adalah bagaimana merancang strategi yang efektif untuk mengurangi lemak produk. Pengurangan

kandungan lemak biasanya menurun kualitas yang diinginkan karena lemak berperan penting

dalam menentukan penampilan, tekstur dan rasa (Chung, Olson, Degner, & McClements, 2013).

Metode yang efektif adalah dengan memanfaatkan penggantian lemak.

Miraglio (1995) menyatakan sebuah pengganti lemak menunjukkan bahan yang

menggantikan beberapa atau semua fungsi lemak dan mungkin tidak memberikan nilai gizi.

Sebaliknya, lemak pengganti menggantikan semua fungsi dari lemak dan tidak meunjukkan akan

menghasilkan energi. Pengganti lemak berbasis hidrokoloid melibatkan Bacterial Cellulose (BC),

inulin, pektin, barley beta glukan, guar gum, permen okra, karet tragakan, gum xanthan,

kappacarrageenan, natrium alginat, curdlan, permen kacang locust.

Bacterial Cellulose (BC)

BC yang telah dimurnikan terbukti dapat mengurangi jumlah kolesterol (Stephens, Westland &

Neogi, 1990). Dalam percobaan vivo untuk menguji kemampuan penurun kolesterol,

menunjukkan bahwa penurunan yang signifikan dari serum trigliserida, serum kolesterol total, dan

kolesterol hati, bila dibandingkan dengan kelompok fiber- free atau bebas serat. Kelompok BC

juga memiliki kemampuan yang baik dalam menyimpan air dan cation-exchange dibandingkan

dengan selulosa dari tanaman. Sehingga, BC menjadi bahan yang sangat berguna untuk industri

makanan untuk saat ini.

Inulin

Inulin adalah fruktan linear yang terdiri fruktosa dihubungkan oleh β (2-1) ikatan glikosidik

dengan terminal unit glukosa. Selain menguntungkan pada kesehatan, serta sebagai bahan

prebiotik, inulin berfungsi sebagai rendah kalori pemanis, pengganti lemak atau tekstur pengubah

(Bayarri, Chuli A, & Costell, 2010). Sebagai lemak pengganti, inulin secara luas digunakan dalam

susu dan produk daging. Penambahan rantai panjang inulin pada konsentrasi di atas 8%, susu

rendah lemak minuman bisa menunjukkan kekentalan yang sama, dengan yang dirasakan dalam

minuman susu utuh (Villegas, Carbonell, & Costell, 2007).

Locust Bean Gum


18/26

18

Locust bean gum dan konjac juga telah diteliti pada makanan rendah lemak. Seperti kita ketahui,

lemak sangat penting untuk palatabilitas produk seperti sosis. Locust bean gum menyajikan

sebagai fase terputus emulsi sosis dan mempengaruhi kelembutan dan juiciness di sosis. Jika agen

pembentuk gel ditambahkan ke sosis, selain meningkatkan kemampuan mengikat air tetapi

stabilitas panas. Digunakan tepung kentang, kacang locust karet serta kappacarrageenan dalam

kombinasi untuk meningkatkan retensi kelembaban, dari hasil uji tiga hidrokoloid, dibuat

perbandingan efeknya pada tekstur sosis rendah lemak, dan menemukan bahwa kappa-karagenan

dengan locust bean gum dapat meningkatkan tekstur dan retensi air, selama kappa-karagenan dan

locust bean gum ditambahkan dalam proporsi yang sama, terendah pengujian pati dapat digunakan

sebagai extender dalam saus daging rendah lemak (García-García & Totosaus, 2008).

2.4 Bahan Kemasan Makanan

Kemasan makanan umumnya dipakai untuk meningkatkan daya simpan atau keamanan

produk. agen antimikroba, oksigen dan etilena. Penghilang kelembaban dan penghilang noda

semua digunakan dalam sistem kemasan untuk makanan. Bahan kemasan harus kuat dan

mempertahankan sifat penghambatan kontaminasi dari luar. Esterifikasi membran berhasil

menunjukkan sifat menghambat yang lebih baik terhadap uap dan gas, dari membran BC asli.

Sementara, polylactic acid (PLA) yang merupakan poliester termoplastik memiliki sifat

biodegradable dan terbarukan tidak cocok untuk beberapa aplikasi tertentu. Dengan

menggabungkan PLA dengan selulosa bakteri, sifat komposit mengalami peningkatan untuk

kemasan makanan, karena sifat mekanik masih tetap dipertahankan transparansi dan

biokompatibilitasnya.


19/26

19

Hidrokoloid bioplastik adalah hidrofilik, kemasan berdasarkan bahan-bahan ini memiliki

penghalang uap air rendah, yang menyebabkan stabilitas pengawetan terbatas dan sifat mekanik

yang rendah (sensitif terhadap kadar air) (Kristo, Biliaderis, & Zampraka, 2007). Namun dalam

bentuk gel, dapat menghambat kehilangan air selama penyimpanan jangka pendek dengen

menggunakan film hidrogel berbahan dasar karboksimetilselulosa (CMC) dan polivinilpirolidon

(PVP).

CMC dan PVP sebagai film hidrogel bersifat transparan, fleksibel dan memiliki sifat

mekanik serta biodegradasi yang baik. Selain itu, lebih menguntungkan sebagai bahan kemasan

makanan, terutama untuk buah-buahan segar dan sayuran. Hidrogel film dapat menyerap

Gambar 6 Mikoorganisme yang Diisi dengan Material Polimer

Sumber: Metabolix website (www.metabolix.com).

Gambar 7 Conventional Moulded Cellulose Cup Holder(L) vs Cellulopack Cup Holder (R)

(Sumber: http://www.cellulopack.com/en/fabrication/)


20/26

20

kelembaban dan menjaga lingkungan tetap kering, sehingga mencegah makanan dari pembusukan

cepat, dan juga mempertahankan difusi oksigen. Selain itu, karena ada hubungan terbalik antara

uap air dan permeabilitas oksigen dalam beberapa kasus, film tersebut bisa digunakan untuk

melindungi terhadap oksidasi lipid.

Agen antimikroba ditambahkan ke dalam kemasan makanan untuk membuat sebuah sistem

kemasan aktif yang akan mempertahankan aktivitas mereka selama penyimpanan makanan (JIPA,

Stoica-Guzun & Stroescu, 2012). Jenis agen mikroba diantaranya :

Nisin untuk mengontrol Listeria monocytogenes dan jumlah bakteri aerobik pada

permukaan sosis. Nisin yang mengandung film BC efektif dalam mengendalikan L.

monocytogenes dan mengurangi jumlah bakteri aerobik pada permukaan. bakteri film

selulosa menawarkan metode yang menjanjikan untuk meningkatkan keamanan dan

memperpanjang umur simpan daging olahan.

ε-Poly-L-lysine (Ε-PL) juga merupakan bahan antibakteri yang dapat dimasukkan ke

dalam membran BC untuk bertindak sebagai bahan kemasan sosis. Produk ini dapat

diproduksi dengan merendam BC dalam bentuk tubular menjadi larutan yang mengandung

ε-PL. Selain itu, permeabilitas oksigen dari komposit ini lebih rendah dari bahan kemasan

umum dan kekuatan tarik hanya sedikit lebih rendah dari SM dan tetap cukup baik untuk

kemasan bahan (Zhu et al., 2010).

Asam sorbat (Sorbat Acid ) sebagai bahan kemasan makanan dengan kemampuan untuk

melepaskan agen antimikroba secara terkontrol.

Nanopartikel logam seperti tembaga, emas, perak dan ZnO juga agen antimikroba yang

baik. Dari jumlah tersebut nanopartikel berbasis perak lebih kuat menahan aktivitas

antimikroba terhadap banyak bakteri yang berbeda, jamur, dan virus dengan toksisitas yang

relatif rendah untuk manusia yang memiliki aktivitas antimikroba yang tinggi terhadap

model mikroba seperti Escherichia coli, Staphylococcus aureus, dan Bacillus subtilis

(Maneerung, Tokura & Rujiravanit, 2008; Sureshkumar, Siswanto & Lee, 2010).


21/26

21

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Pembahasan diatas merupakan keunggulan serta aplikasi selulosa bakteri dalam industri

pangan, baik itu sebagai bahan dasar makanan, mempengaruhi produk makanan yang ingin

dihasilkan, maupun pengemasannya. Sebagai bahan dasar makanan, selulosa bakteri digunakan

untuk menghasilkan produk makanan seperti nata de coco, serta daging buatan yang masih dalam

tahap pengembangan. Dalam pembuatan nata de coco, selulosa dihasilkan dari bakteri Acetobacter

xylinum yang dikultur dalam air kelapa yang sudah diperkaya dengan karbon dan nitrogen.

Pembuatan daging buatan merupakan kelanjutan dari nata de coco, dimana pada nata de coco

difermentasikan Monascus.

Selain menjadi bahan dasar, selulosa bakteri (BC) dapat digunakan untuk mempengaruhi

karakterisitik suatu produk makanan. Sifat karakterisitik yang dibahas dalam kesempatan ini

adalah rheologi, tingkat kolestrol, serta kalori. Sifat rheologi mencakup struktur suatu bahan,

misalnya, hubungan antara tingkat cross-linkage polimer dengan elastisitasnya. Kemudian, sifat

reologi sering diterapkan untuk mengontrol bahan dasar dan mengontrol proses suatu pengolahan.

Adapula penambahan nata sebagai salah satu BC adalah untuk menggantikan lemak pada produkseperti salad dressing untu menurunkan kadar kolestrolnya. Tak hanya itu, BC dapat ditambahkn

dalam bakso ataupun surimi misalnya sebagai emulsifier untuk mengurangi kadar kalorinya tanpa

merubah rasa. Nisin yang mengandung BC dapat digunakan pula sebagai kemasan sosis untuk

mengendalikan Listeria monocytogenes, serta mengurangi bakteri aerobic di permukaan

3.2 Saran

Berdasarkan pembahasan yang telah dilakukan, disarankan untuk melakukan kajian literatur lebih

dalam lagi sehingga dapat mengetahui perkembangan topik lebih baik lagi. Misalnya, untuk

mengetahui pemanfaatan BC secara detail dalam pembuatan daging buatan. Selain itu, perlu

ditelusuri lebih lanjut mengenai aplikasi selulosa bakteri lainnya dalam industri makanan, maupun

industri lainnya.


22/26

22

DAFTAR PUSTAKA

Alam, M. K., Ahmed, M., Akter, M. S., Islam, N., & Eun, J. B. 2009. Effect of

Carboxymethylcellulose and Starch as Thickening Agents on the Quality of Tomato

Ketchup. Pakistan Journal of Nutrition, 8 (8), 1144-1149.

Bayarri, S., Carbonell, I., Barrios, E. X., & Costell, E. 2010. Acceptability of Yogurt and Yogurt‐

Like Products: Influence of Product Information and Consumer Characteristics and

Preferences. Journal of Sensory Studies, 25(s1), 171-189.

Chung, C., Olson, K., Degner, B., & McClements, D. J. 2013. Textural Properties of Model Food

Sauces: Correlation Between Simulated Mastication and Sensory Evaluation Methods.

Food research international, 51(1), 310-320.

Dickinson, E. 2003. Hydrocolloids at Interfaces and The Influence On the Properties of

Dispersed Systems. Food hydrocolloids, 17 (1), 25-39.

Emmanuel O, Olorunsola, Musiliu O. Adedokun, 2014. Surface Activity as Basis for

Pharmaceutical Applications of Hydrocolloids. Journal of Applied Pharmaceutical

Science, 4 (10), 110-116.

Funami, T., Ishihara, S., Nakauma, M., Kohyama, K., & Nishinari, K. 2012. Texture design for

products using food hydrocolloids. Food Hydrocolloids, 26 (2), 412-420.

García-García, E., & Totosaus, A. 2008. Low-Fat Sodium-Reduced Sausages: Effect of The

Interaction Between Locust Bean Gum, Potato Starch and Κ -Carrageenan by A Mixture

Design Approach. Meat science, 78 (4), 406-413.

Garti, N. 1999. What Can Nature Offer from an Emulsifier Point Of View: Trends And

Progress? . Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 152(1),

125-146.

Islam, A. M., Phillips, G. O., Sljivo, A., Snowden, M. J., & Williams, P. A. 1997. A Review of

Recent Developments On the Regulatory, Structural and Functional Aspects of Gum

Arabic. Food Hydrocolloids, 11(4), 493-505.


23/26

23

Jipa, I. M., Stoica-Guzun, A., & Stroescu, M. 2012. Controlled Release of Sorbic Acid from

Bacterial Cellulose Based Mono and Multilayer Antimicrobial Films. LWT Food Science

and Technology, 47(2), 400-406.

Jonas, R., & Farah, L. F. 1998. Production and Application of Microbial Cellulose. Polymer Degradation and Stability, 59(1), 101-106.

Juan, Shao, Juan-Mei Li, Shao-Ping Nie*, 2015. The functional and nutritional aspects of

hydrocolloids in foods. Food Hydrocolloids, 53, 46-61.

Juszczak, L., Oczadły, Z., & Gałkowska, D. 2013. Effect of Modified Starches On Rheological

Properties of Ketchup. Food and Bioprocess Technology, 6 (5), 1251-1260.

Jzlová, P., Martinkova, L., & Ken, V. 1996. Secondary Metabolites of the Fungus Monascus: A

Review. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology, 16(3), 163-170.

Kiani, H., Mousavi, M. E., Razavi, H., & Morris, E. R. 2010. Effect of Gellan, Alone and in

Combination with High-Methoxy Pectin, On The Structure and Stability of Doogh, A

Yogurt-Based Iranian Drink. Food Hydrocolloids, 24(8), 744-754.

Kristo, E., Biliaderis, C. G., & Zampraka, A. 2007. Water Vapour Barrier and Tensile Properties

of Composite Caseinate-Pullulan Films: Biopolymer Composition Effects and Impact of

Beeswax Lamination. Food chemistry, 101(2), 753-764.

Krystyjan, M., Sikora, M., Adamczyk, G., & Tomasik, P. 2012. Caramel Sauces Thickened with

Combinations of Potato Starch and Xanthan Gum. Journal of Food Engineering, 112(1),

22-28.

Lin, K. W., & Lin, H. Y. 2004. Quality characteristics of Chinese-style Meatball Containing

Bacterial Cellulose (Nata). Journal of Food Science, 69(3), Q107-Q111.

Lin, S. B., Chen, L. C., & Chen, H. H. 2011. Physical Characteristics of Surimi and Bacterial

Cellulose Composite Gel. Journal of Food Process Engineering, 34(4),1363-1379.

Maneerung, T., Tokura, S., & Rujiravanit, R. 2008. Impregnation of Silver Nanoparticles Into

Bacterial Cellulose for Antimicrobial Wound Dressing. Carbohydrate Polymers. 72(1), 43-

51.


24/26

24

Miraglio, A. M. 1995. Nutrient substitutes and their energy values in fat substitutes and

replacers. The American journal of clinical nutrition, 62(5), 1175S-1179S.

Nakauma, M., Funami, T., Noda, S., Ishihara, S., Al-Assaf, S., Nishinari, K., & Phillips, G. O.

2008. Comparison of Sugar Beet Pectin, Soybean Soluble Polysaccharide, And GumArabic as Food Emulsifiers. 1. Effect of Concentration, pH, And Salts On the

Emulsifying Properties. Food Hydrocolloids, 22(7), 1254-1267.

Ng, C., Sheu, F., Wang, C., & Shyu, Y. 2004. Fermentation of Monascus Purpureus On Agri-By-

Products to Make Colorful and Functional Bacterial Cellulose (NATA). Food and

Fertilizer Technology Center.

Ng, Chang-Chai, dan Yuan-Tay Shyu. 2004. Development and Production of Cholesterol-

lowering Monascus-nata Complex. World Journal of Microbiology & Biotechnology, 20:

875-879.

Okiyama, A., Motoki, M., & Yamanaka, S. 1992. Bacterial Cellulose II: Processing of The

Gelatinous Cellulose for Food Materials. Food Hydrocolloids, 6(5), 479-487.

Okiyama, A., Motoki, M., & Yamanaka, S. 1993. Bacterial cellulose IV: Application to

Processed Foods. Food Hydrocolloids, 6(6), 503-511.

Phillips, G. O., & Williams, P. A. (Eds.). 2009. Handbook of Hydrocolloids. Elsevier.

Phisalaphong, M., & Chiaoprakobkij, N. 2012. Applications and Products-Nata de coco. Bacterial

Cellulose: A Sophisticated Multifunctional Material, 9, 143.

Purwadaria, T., Gunawan, L., & Gunawan, A. W. 2010. The Production of Nata-colored by

Monascus purpureus J1 Pigments as Functional Food. Microbiology Indonesia, 4(1), 2.

Saha, D., & Bhattacharya, S. 2010. Hydrocolloids as thickening and gelling agents in food: a

critical review. Journal of food science and technology, 47 (6), 587-597.

Sahin, S., & Sumnu, S. G. 2006. Physical Properties of Foods. Springer Science & Business

Media.

Sandhu, K. S., Kaur, M., Singh, N., & Lim, S. T. 2008. A Comparison of Native and Oxidized

Normal and Waxy Corn Starches: Physicochemical, Thermal, Morphological and Pasting


25/26

25

Properties. LWT-Food Science and Technology, 41(6), 1000-1010.

Shi, Zhijun, Yue Zhang, Glyn O. Phillips, dan Guang Yang. 2014. Utilization of Bacterial

Cellulose in Food. Food Hydrocolloids: 35, 539-545.

Singh, J., Kaur, L., & McCarthy, O. J. 2007. Factors Influencing the Physico-Chemical,

Morphological, Thermal and Rheological Properties of Some Chemically Modified

Starches for Food Applications — A Review. Food hydrocolloids, 21(1), 1-22.

Soultani, G., Evageliou, V., Koutelidakis, A. E., Kapsokefalou, M., & Komaitis, M. 2014. The

Effect of Pectin and Other Constituents On the Antioxidant Activity of Tea. Food

Hydrocolloids, 35, 727-732.

Stewart, M. B., Gray, S. R., Vasiljevic, T., & Orbell, J. D. 2014. Exploring The Molecular Basis

for The Metal-Mediated Assembly of Alginate Gels. Carbohydrate polymers, 102, 246-

253.

Sureshkumar, M., Siswanto, D. Y., & Lee, C. 2010. Magnetic Antimicrobial Nanocomposite

Based On Bacterial Cellulose and Silver Nanoparticles. Journal of Materials Chemistry,

20(33), 6948-6955.

Ventura, I., Jammal, J., & Bianco-Peled, H. 2013. Insights into The Nanostructure of Low-

Methoxyl Pectin – Calcium Gels. Carbohydrate polymers, 97 (2), 650-658.

Villegas, B., Carbonell, I., & Costell, E. 2007. Inulin Milk Beverages: Sensory Differences in

Thickness and Creaminess Using R ‐Index Analysis of the Ranking Data. Journal of

sensory studies, 22(4), 377-393.

W. Yang a, E. Fortunati a, F. Dominici a, G. Giovanale b, A. Mazzaglia b, G.M. Balestra b, J.M.

Kenny a, D. Puglia, 2016. Macromolecular Nanotechnology Synergic effect of cellulose

and lignin nanostructures in PLA based systems for food antibacterial

packaging. European Polymer Journal, 79, 1-12.

Zhu, H., Jia, S., Yang, H., Tang, W., Jia, Y., & Tan, Z. 2010. Characterization of Bacteriostatic

Sausage Casing: A Composite of Bacterial Cellulose Embedded With 3-Polylysine. Food

Science and Biotechnology, 19(6), 1479-1484.

Ziobro, R., Witczak, T., Juszczak, L., & Korus, J. 2013. Supplementation of Gluten-Free Bread


26/26

26

with Non-Gluten Proteins. Effect On Dough Rheological Properties and Bread

Characteristic. Food Hydrocolloids, 32(2), 213-220.

Tugas Akhir Biomolekuler - 18 - Aplikasi Selulosa Bakteri Dalam Industri Pangan

Documents

Transcript of Tugas Akhir Biomolekuler - 18 - Aplikasi Selulosa Bakteri Dalam Industri Pangan