BOGOR, biem.co – Tingkat kesadaran konsumen akan pentingnya makanan segar, minim pengolahan dan bebas dari pengawet semakin meningkat dalam beberapa tahun terakhir. Salah satu cara untuk menjaga dari kontaminasi mikroba, umunya industri menggunakan proses termal seperti pasteurisasi (Xia et al. 2023. Mandal et al. 2018).
Namun, meskipun proses termal efektif untuk membunuh mikroorganisme, akan tetapi dapat menyebabkan kerusakan nilai gizi, perubahan sifat organoleptik (aroma, rasa dan warna), serta tidak sesuai dengan prinsip produk berbasis nabati (plant-based food) yang mengutamakan kesegaran.
Teknologi non-termal adalah salah satu pilihan yang tepat untuk plant-based food karena menggunakan suhu pengolahan yang rendah serta waktu yang singkat sehingga memiliki dampak minimal pada komponen fungsional pangan. Teknologi non-termal mencakup high hydrostic static (HHP), ultrasonikasi, radiasi ionisasi, ohmic heating dan cold plasma (Usaga et al. 2021; Coutinho et al. 2019; Putnik et al. 2019).
Mekanisme kerja hhp dalam inaktivasi mikroba
HHP bekerja dengan memberikan tekanan tinggi (400-600 MPa) pada produk yang sudah berada dalam kemasan, durasi singkat dan pada suhu ruang. HHP adalah salah satu pilihan yang terbaik untuk memperpanjang umur simpan dengan tetap mempertahankan kualitas nutrisi produk (Usaga et al. 2021).
HHP terdiri atas wadah tekanan dan penutupnya (pressure vessel), pressure transmitting medium (PTM), dua atau lebih pompa untuk menghasilkan tekanan dan pengatur suhu (Gambar 1). HHP biasa dilakukan secara langsung dan tidak langsung. Mekanisme secara langsung dilakukan dengan menekan PTM langsung ke wadah tekanan dan penutupnya (pressure vessel) menggunakan piston.
Kebanyakan sistem industri menggunakan metode pemadatan tidak langsung. Pada sistem yang tidak langsung, PTM didorong ke dalam wadah tekanan tinggi hingga tekanan yang diperlukan tercapai. Setelah mencapai tekanan yang diinginkan, piston atau aliran PTM dihentikan dan tekanan dipertahankan selama waktu proses yang diperlukan diikuti oleh pengurangan tekanan (Sehrawat 2020).
Perlakuan High Hydrostatic Pressure (HHP) dapat menonaktifkan mikroorganisme melalui berbagai mekanisme biologis. Tekanan tinggi mampu meningkatkan permeabilitas membran sel, menyebabkan perubahan struktur morfologi sel, mengganggu aktivitas biokimia, serta memicu kerusakan pada sistem genetik mikroba.
HPP bekerja dengan cara merusak integritas membran sel, sehingga terjadi kebocoran komponen intraseluler yang berujung pada kematian sel (Tewari et al. 2017). Perlakuan tekanan tinggi dapat membuat protein fungsional bakteri mengalami denaturasi dan agregasi sehingga mengurangi pergerakan proton dan menyebabkan pH intraseluler berkurang (Huang et al. 2014)
Pendekatan Kinetika Inaktivasi Mikroba
Pendekatan matematis sangat penting untuk memprediksi kinetika inaktivasi mikroorganisme akibat perlakuan tekanan tinggi. Terdapat dua model yang umum digunakan untuk menggambarkan perilaku inaktivasi mikroba adalah model reaksi orde 1 dan model Weibull. Pendekatan dengan reaksi orde 1 mengasumsikan bahwa penuruan mikroorganisme bersifat eksponensial dan konstan sepanjang waktu.
Sedangkan, model weibull dapat menggambarkan kondisi dimana terdapat mikroba yang resisten yang menyebabkan kurva tidak linear seperti terbentuknya tailing atau shoulder Tailing menggambarkan kondisi di mana laju inaktivasi mikroba melambat pada bagian akhir proses, ditunjukkan oleh kurva yang semakin melandai. Hal ini menandakan adanya subpopulasi mikroba yang lebih resisten terhadap perlakuan yang diberikan.
Sementara itu, shoulder menggambarkan fase awal inaktivasi mikroba yang berlangsung lambat, ditunjukkan oleh kurva yang datar di awal sebelum akhirnya menurun tajam. Pada model weibull, fenomena tailing ditunjukkan dengan nilai parameter n kurang dari 1, sedangkan shoulder muncul ketika nilai n lebih dari 1. Berikut ini contoh model reaksi order 1 yang berasal dari jurnal (Cap et al. 2020) dan dicari model weibullnya berdasarkan Tabel 2.
Interpretasi :
Berdasarkan hasil analisis kinetika destruksi Salmonella spp. pada daging dada ayam fillet frozen menggunakan tekanan tinggi sebesar 400 MPa dengan pendekatan reaksi orde 1 menunjukkan bahwa laju inaktivasi mikroba berlangsung cukup cepat dengan konstanta laju (k) sebesar 0,308 log CFU/g setiap menit.
Model ini mengasumsikan bahwa penurunan jumlah mikroba terjadi secara eksponensial dengan laju tetap sepanjang waktu proses dengan nilai koefisien determinasi (R²) sebesar 0,933 (mendekati 1) ini menunjukkan bahwa model orde 1 cukup baik dalam menggambarkan pola inaktivasi mikroorganisme secara keseluruhan.
Sementara itu, model Weibull menghasilkan parameter b (laju inaktivasi) sebesar 2,023 dengan nilai n<1 (0,342) yang menandakan adanya fenomena tailing, yaitu kecenderungan mikroba yang tersisa menjadi lebih resisten terhadap perlakuan tekanan seiring bertambahnya waktu, sehingga laju inaktivasi melambat. Meskipun nilai koefisien determinasi (R²) dari model Weibull (0,894) sedikit lebih rendah dibandingkan model orde 1 (0,933), tetapi lebih unggul dalam menjelaskan perubahan sensitivitas bakteri terhadap tekanan (resistensi).
Efektivitas HHP dalam Inaktivasi Mikroba
Berdasarkan Gambar (5,6,7) High Hydrostatic Pressure (HHP) pada 600 MPa secara signifikan paling efektif menurunkan jumlah mikroba (APC, koliform, dan Y&M) pada jus anggur hingga di bawah batas deteksi selama penyimpanan pada suhu rendah yaitu 4 °C selama 21 hari.
Perlakuan ini setara bahkan lebih baik dibandingkan metode termal pasteurisasi (TP), sedangkan HHP (300 MPa) tidak cukup efektif. HHP berpotensi sebagai alternatif teknologi pengawetan non-termal yang memperpanjang umur simpan produk tanpa merusak kualitas.
Pengaruh Perlakuan HHP Terhadap Perubahan Fisikokimia Jus Anggur
Tabel 3 menunjukkan perubahan sifat fisikokimia jus anggur yang disimpan pada suhu 4 °C selama 21 hari dengan perlakuan untreated, HHP (300 MPa), HHP (600 MPa), dan TP (thermal processing):
- Total Soluble Solids (TSS) (°Brix):
- Tidak terjadi perubahan signifikan selama penyimpanan.
- Semua perlakuan, termasuk HHP dan TP, tidak memengaruhi kandungan gula total.
- Total Titratable Acidity (TTA)P
- Untreated mengalami peningkatan tajam hingga 0.93% akibat aktivitas mikroba.
- HHP (600 MPa) dan TP berhasil menjaga TTA tetap rendah (0.39% dan 0.31% di hari ke-21), menunjukkan kemampuannya dalam menekan pertumbuhan mikroba.
- pH:
- Untreated dan HHP (300 MPa) mengalami penurunan pH yang drastis hingga 3.4–4.1 yang sejalan dengan peningkatan TTA.
- HHP (600 MPa) dan TP menunjukkan stabilitas pH yang lebih baik (masih di atas 4,5) yang menandakan pengendalian mikroba yang lebih efektif.
- ΔE (Perubahan Warna):
- Nilai ΔE meningkat seiring meningkatnya tekanan
- TP menghasilkan perubahan warna paling tinggi pada hari ke-0 (2,71), dibanding HHP (600 MPa) sebesar 1,52 dan HHP (300 MPa) sebesar 1,17.
High Hydrostatic Pressure (HHP) terutama tekanan 600 MPa mampu mempertahankan kualitas fisikokimia jus anggur selama penyimpanan pada suhu 4 °C hingga 21 hari. HHP 600 MPa dapat menjaga kestabilan TSS, keasaman, dan pH. HHP menghasilkan perubahan warna yang lebih rendah dibandingkan dengan TP.
Pengaruh Perlakuan HHP Terhadap Senyawa Bioaktif pada campuran jus dari buah apel, stroberi dan lemon
Perbandingan antara perlakuan High Hydrostatic Pressure (HHP) dan Thermal Processing (TP) pada tabel 4 menunjukkan bahwa HHP lebih unggul dalam mempertahankan kapasitas antioksidan jus campuran stroberi, lemon dan apel selama penyimpanan 10 hari pada suhu 4 °C menunjukkan kandungan total fenol, antosianin dan asam askorbat yang lebih tinggi dibandingkan dengan perlakuan terma (TP)
Pengaruh Perlakuan HHP Terhadap Sensori Jus
Gambar 8 menunjukkan hasil evaluasi sensoris terhadap jus ceri hitam yang telah diproses menggunakan metode High Hydrostatic Pressure (HHP) pada tekanan 200 MPa dan 400 MPa selama 10 menit, serta 600 MPa selama 5 menit, dibandingkan dengan perlakuan termal konvensional (VAT pasteurisasi), setelah disimpan selama 49 hari pada suhu 4 ± 1 °C.
Evaluasi dilakukan terhadap enam atribut sensoris, yaitu aroma, warna, penampakan, rasa, kemanisan, dan penerimaan umum. Secara keseluruhan, semua sampel memperoleh skor antara 6 (suka sedikit) hingga 7 (suka sedang), yang menunjukkan bahwa semua varian jus masih dapat diterima dengan baik oleh panelis. Penampakan, warna, aroma, dan tingkat kemanisan tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan di antara sampel yang diuji.
Rasa dan penerimaan keseluruhan yang terbaik menurut panelis yaitu jus ceri hitam yang diproses dengan tekanan 200 MPa selama 1 menit. Jus ceri hitam yang paling tidak disukai adalah yang diberikan perlakuan dipasteurisasi menggunakan metode VAT . (Red)
DAFTAR PUSTAKA
Cap M, Paredes PF, Fernández D, Mozgovoj M, Vaudagna SR & Rodriguez A. 2020. Effect of high hydrostatic pressure on Salmonella spp inactivation and meat-quality of frozen chicken breast. LWT.118:108873. doi:10.1016/j.lwt.2019.108873.
Coutinho NM, Silveira MR, Fernandes LM, Pimentel TC, Freitas MQ, Silva MC, Renata SL, Ranadheera CS, Borges FO, Neto RPC, Tavares IB, Fernandes FAN, Fonteles TV, Rodrigues S & Cruz AG. 2019. Processing chocolate milk drink by low-pressure cold plasma technology. Food Chemistry. 278:276–283. doi:10.1016/j.foodchem.2018.11.061.
Feng X, Zhou Z, Wang X, Bi X, Ma Y & Xing Y. 2020. Comparison of high hydrostatic pressure, ultrasound, and heat treatments on the quality of strawberry–apple–lemon juice blend. Foods. 9(2). doi:10.3390/foods9020218.
Huang HW, Lung HM, Yang BB, Wang CY. 2014. Responses of microorganisms to high hydrostatic pressure processing. Food Control. 40(1):250–259. doi:10.1016/J.FOODCONT.2013.12.007.
Mandal R, Singh A, & Singh AP. 2018. Recent developments in cold plasma decontamination technology in the food industry. Trends in Food Science & Technology. 80:93–103. doi:10.1016/j.tifs.2018.07.014.
Rios-Corripio G, Welti-Chanes J, Rodríguez-Martínez V & Guerrero-Beltrán JÁ. 2024. High hydrostatic pressure processing of fresh juice and a fermented beverage of black cherry (Prunus serotina). Journal of Agriculture and Food Research. 15:100937. doi: 10.1016/j.jafr.2023.100937.
Sehrawat R, Kaur BP, Nema PK, Tewari S, Kumar L. 2021. Microbial inactivation by high pressure processing: principle, mechanism and factors responsible. Food Sci Biotechnol. 30:19–35. doi: doi:10.1007/s10068-020-00831-6.
Tewari S, Sehrawat R, Nema PK, Kaur BP. 2017. Preservation effect of high pressure processing on ascorbic acid of fruits and vegetables: A review. J Food Biochem. 41(1). doi:10.1111/JFBC.12319.
Usaga J, Acosta O, Churey JJ, Padilla-Zakour OI & Worobo RW. 2021. Evaluation of high pressure processing (HPP) inactivation of Escherichia coli O157: H7, Salmonella enterica, and Listeria monocytogenes in acid and acidified juices and beverages. International Journal of Food Microbiology. 339:109034. doi:10.1016/j.ijfoodmicro.2020.109034.
Putnik P, Kresoja Z, ˇBosiljkov T, Jambrak AR, Barba FJ, Lorenzo JM, Roohinejad S, Granato, D, Putnik P, Kresoja Z, Bosiljkov T & Jambrak AR. 2019. Comparison the effects of thermal and non-thermal technologies on pomegran- ate juice quality: A review. Food Chemistry. 279:150–161. doi:10.1016/j.foodchem.2018.11.131.
Wang CY, Wang YT, Wu SJ & Shyu Y T. 2018. Quality changes in high hydrostatic pressure and thermal pasteurized grapefruit juice during cold storage. Journal of Food Science and Technology. 55(12):5115–5122. doi:10.1007/s13197-018-3452-z.
Xia Q, Liu C, Cao Y, Zhao Y, Lu S, Wu D, Aniya & Guan R. 2023. Improving quality of sea buckthorn juice by high-pressure processing. LWT. 185:115149. doi:10.1016/j.lwt.2023.115149
