Teknik Pengawetan Pangan dengan Tekanan Tinggi

Nadia Rahma Putri, Alfiya Dewi Novanda, Sania Khoiri Rahma, Faizatul Lailiah, 

Dedin Finatsiyatull Rosida*)

Program Studi Teknologi Pangan Fakultas Teknik

UPN "Veteran" Jawa Timur

Jl. Raya Rungkut Madya Gunung Anyar Surabaya

*)Email: dedinbahrudin@gmail.com

Teknologi pengawetan dengan tekanan tinggi atau High Pressure Processing (HPP) merupakan teknologi dengan menggunakan tekanan antara 200-600 MPa dan suhu <50C. Pemrosesan tekanan tinggi membantu dalam inaktivasi mikroorganisme, patogen, dan spora vegetatif; peningkatan kualitas sensorik dan pengawetan nutrisi; pengurangan atau penghapusan bahan kimia pengawet; makanan segar yang siap untuk dimakan dan olahan tanpa aditif dapat disimpan dan dikonsumsi untuk jangka waktu yang lama.

Mekanisme dibagi menjadi 3 prinsip utama, yaitu: 1) Le Chatelier, "Tekanan mendukung semua reaksi dengan penurunan volume. Sebaliknya, reaksi yang disertai dengan peningkatan volume diperlambat". 2) Microscopic Ordering "Peningkatan tekanan, pada suhu konstan, akan meningkatkan derajat ordering molekul suatu zat yang diberikan". 3) Isostatik "Produk makanan, ketika dikompresi oleh tekanan seragam dari segala arah, kembali ke bentuk semula ketika tekanan dilepaskan".

Tekanan tinggi menyebabkan membran mikroorganisme terganggu dan menyebabkan mikroorganisme mati. Jumlah tekanan yang dibutuhkan untuk membunuh patogen akan berbeda pada tiap mikroorganisme dan produk makanan. Transkripsi dan replikasi DNA dapat diganggu oleh tekanan tinggi yang terjadi karena keterlibatan sistem enzimnya. Gangguan tersebut bersifat reversibel pada tekanan rendah dan ireversibel pada tekanan tinggi. Tekanan tinggi dapat menyebabkan denaturasi protein dan reduksi ukuran fosfolipid pada membran sel. Tekanan tinggi meningkatkan permeabilitas membran sel dan mengeluarkan isi sel sehingga mengganggu fungsi sel. 

Terdapat dua jenis mekanisme dari mesin HPP secara umum, yaitu mesin vertikal dan horizontal. Mesin horizontal dinilai memiliki keunggulan lebih dibandingkan mesin vertikal. Cara kerja mesin horizontal adalah produk dimuat dalam conveyor plastik kemudian didorong ke dalam bejana. Setelah itu, bejana bergerak di dalam yoke. Pertama bejana diisi dengan air bertekanan rendah dengan sumbat tertutup. Ketika air penuh, intensifier mulai memompa air bertekanan tinggi hingga tekanan yang diinginkan. Ketika waktu penahanan selesai, air dikeluarkan dalam beberapa detik dengan membuka katup dan akhirnya bejana kembali ke langkah pertama dan dapat diisi dengan produk lagi. Produk baru di konveyor akan mendorong produk olahan dan siklus baru dapat dimulai.

Efek HPP dibagi menjadi 3 yaitu: 1) efek biokimia dipengaruhi oleh tekanan tinggi adalah reaksi-reaksi dengan reaktan yang berakibat pada perubahan volume ruang. Tekanan menyebabkan penyempitan ruang antar molekul sehingga dapat meningkatkan interaksinya. 2) Efek pada enzim selain dapat mengaktifkan, juga dapat menginaktifkan enzim. Enzim dehidrogenase dapat diinaktifkan dengan perlakuan tekanan 1000 atm selama 15 menit pada suhu 27oC. Inaktivasi enzim dipengaruhi oleh pH, konsentrasi substrat, subunit struktur enzim, suhu dan tekanan. 3) Efek pada mikroba dapat menyebabkan perubahan struktur membran mikroba yang mengakibatkan efek inaktivasi pada mikroba tetapi juga dapat memfasilitasi akses enzim ke substratnya yang menyebabkan kerusakan produk selama penyimpanan.

Teknologi HPP berguna untuk beberapa aspek dalam industri makanan, seperti meningkatkan umur simpan, penghancuran patogen, ekstraksi daging custacean, pengembangan produk fungsional baru atau layanan pendingin bernilai tambah. HPP mampu menonaktifkan mikroba patogen bawaan makanan, bakteri pembusuk, yeasts, dan molds dengan degradasi minimal pada tekstur, warna, rasa, dan kualitas gizi makanan. Selain itu pemrosesan pada tekanan tinggi diyakini dapat meningkatkan sifat fungsional dan sensorik dari produk.  Makanan yang diolah dengan proses non-termal relatif lebih aman. Kelemahan dari HPP yaitu terdapat beberapa mikroba yang tidak mati dan membutuhkan suhu tinggi untuk membunuh mikroba tersebut misalnya E. coli dan S. aureus.

Pengaruh HPP pada proses pangan, antara lain: dapat mengubah komposisi pektin, karena enzim tertentu dinonaktifkan dan/atau modifikasi struktural terjadi pada fraksi polisakarida, lipid, dan protein. 

erja pectin methylesterase (PME) dan polygalacturonase (PG) akan menurun yang disebabkan oleh tekanan tinggi sehingga terjadi degradasi tekstur buah dan sayuran. Aplikasi HPP dapat meningkatkan kekompakan daging pada daging dan produk olahannya. Perubahan tekstur disebabkan oleh pengaruh proses tekanan tinggi pada beberapa enzim yang berhubungan dengan perkembangan keempukan daging, seperti cathepsin dan calpains. 

Modifikasi struktur daging sangat tergantung pada waktu postmortem (pre-rigor atau post-rigor) ketika tekanan tinggi diterapkan. Perlakuan tekanan tinggi daging dalam kondisi pre-rigors memiliki banyak efek, salah satunya pada keempukan. Dibandingkan dengan pasteurisasi, teknik HPP dapat menjaga antioksidan pada jus buah agar tidak berkurang banyak, sedangkan dengan pasteurisasi, antioksidan pada jus buah berkurang dengan adanya panas.

Reference

Ambrose, D. C. 2018. Why High Pressure Processing (HPP) Considered a Better Alternative to Thermal Processing?. Current Agriculture Research Journal, 6 (3): 233.

Balda, F. P., Aparicio, B. V., and Samson, C. T. 2012. Industrial High Pressure Processing of Foods: Review of Evolution and Emerging trends. Journal of Food Science and Engineering, 2 (10): 543- 549.

Daryaei, H. dan Balasubramaniam, V. M. 2012. Microbial Decontamination of Food by High Pressure Processing. Microbial Decontamination in the Food Industry. Woodhead Publishing.

Huang, H. W., Hsu, C. P., and Wang, C. Y. 2020. Healthy Expectations of High Hydrostatic Pressure Treatment in Food Processing Industry. Journal of Food and Drug Analysis, 28 (1): 1-13.

Jan, A., Sood, M., Sofi, S. A., and Norzom, T. 2017. Non-thermal Processing in Food Applications: A Review. International Journal of Food Science and Nutrition, 2 (6): 171-180.

Pivarnik, L.F. and Worobo, R. 2014. Non-thermal or Alternative Food Processing Methods to Enhance Microbial Safety and Quality. NIFA-USDA Bulletin, 8, p.8.

Pou, K. J. 2021. Applications of High Pressure Technology in Food Processing. International Journal of Food Studies, 10 (1): 248-281.

Putra, G. 2017. Pengolahan dengan Teknologi Tekanan Tinggi (High Pressure Processing). Bukit Jimbaran: Universitas Udayana.

Zhang, Z. H., Wang, L. H., Zeng, X. A., Han, Z., and Brennan, C. S. 2018. Nonthermal Technologies and Its Current and Future Application in the Food Industry: A Review. International Journal of Food Science & Technology, 54 (1): 1-13.