Peran Teknologi Non-Termal dalam meningkatkan Bioavailabilitas Polifenol pada Buah dan Sayuran

1. Pendahuluan

Buah dan sayuran adalah sumber utama senyawa bioaktif, termasuk polifenol, yang berperan penting bagi kesehatan manusia. Senyawa ini memiliki sifat antioksidan yang membantu melawan stres oksidatif, antiinflamasi, dan efek perlindungan terhadap penyakit kronis seperti diabetes dan penyakit kardiovaskular. Meskipun polifenol banyak ditemukan dalam makanan nabati, bioavailabilitasnya di dalam tubuh sering kali rendah, terutama ketika diolah menggunakan panas tinggi yang merusak struktur kimianya. Teknologi non-termal kini menjadi alternatif yang menarik untuk mempertahankan dan bahkan meningkatkan bioaktifitas polifenol tanpa menggunakan suhu tinggi yang dapat mengurangi kandungan nutrisi. Artikel ini meninjau berbagai teknologi non-termal, termasuk HPP, CP, PEF, Ultrasound, dan SC-CO2, yang berperan dalam meningkatkan kandungan dan bioavailabilitas polifenol pada buah dan sayuran.

2. Teknologi Non-Termal dalam Meningkatkan Bioavailabilitas Polifenol

2.1 High-Pressure Processing (HPP)

High-Pressure Processing (HPP) adalah metode yang menggunakan tekanan tinggi untuk menonaktifkan mikroorganisme tanpa meningkatkan suhu, sehingga kualitas nutrisi tetap terjaga. Penelitian menunjukkan bahwa HPP dapat meningkatkan kandungan total polifenol (TPC) hingga 80% dibandingkan metode konvensional. Proses tekanan tinggi ini merusak dinding sel tanaman dan memungkinkan pelepasan polifenol yang lebih tinggi ke dalam matriks makanan, yang berperan penting dalam meningkatkan bioavailabilitasnya dalam tubuh manusia.

2.2 Cold Plasma (CP)

Cold Plasma (CP) bekerja dengan menghasilkan plasma atau gas terionisasi yang kaya akan partikel reaktif, seperti oksigen dan nitrogen. Teknologi ini memungkinkan CP untuk menghancurkan membran sel tanpa mengubah komposisi nutrisi utama produk. Di samping itu, CP juga efektif dalam mengurangi kontaminasi mikroba, yang memperpanjang masa simpan produk. CP terbukti meningkatkan kandungan polifenol dengan cara memecah sel, sehingga senyawa bioaktif dapat lebih mudah diakses tubuh.

2.3 Pulsed Electric Field (PEF)

Pulsed Electric Field (PEF) menggunakan medan listrik untuk merusak membran sel, yang mempermudah pelepasan polifenol dari jaringan tanaman. PEF tidak hanya meningkatkan kandungan total polifenol, tetapi juga memicu respons stres pada tanaman, yang menghasilkan produksi tambahan polifenol sebagai mekanisme pertahanan alami. Penelitian menunjukkan bahwa kandungan polifenol meningkat hingga 44% dengan PEF, menjadikannya metode yang menjanjikan untuk meningkatkan bioaktifitas nutrisi.

2.4 Ultrasound

Ultrasound menggunakan gelombang suara berfrekuensi tinggi untuk menghasilkan kavitasi, yaitu pembentukan gelembung kecil di dalam sel yang memecah dinding sel dan meningkatkan difusi polifenol. Dalam studi pada jus stroberi, ultrasound terbukti mampu meningkatkan kandungan total polifenol hingga 85%, sekaligus mempertahankan senyawa bioaktif yang mendukung manfaat kesehatan.

2.5 Supercritical Carbon Dioxide (SC-CO2)

Supercritical Carbon Dioxide (SC-CO2) memanfaatkan CO2 dalam kondisi superkritis untuk ekstraksi dan pengawetan polifenol. Proses ini meningkatkan permeabilitas membran sel, yang memungkinkan lebih banyak polifenol dilepaskan dari struktur seluler. Selain itu, SC-CO2 dapat menjaga kualitas nutrisi dan organoleptik produk tanpa menggunakan panas tinggi.

3. Mekanisme Pengaruh Teknologi Non-Termal terhadap Polifenol

Teknologi non-termal memiliki berbagai mekanisme pengaruh yang dapat meningkatkan kandungan dan bioavailabilitas polifenol, yaitu:

3.1 Disintegrasi Dinding Sel

Teknologi seperti HPP, PEF, dan Ultrasound menyebabkan disintegrasi dinding sel yang memungkinkan pelepasan polifenol dari jaringan tanaman. Dengan kerusakan dinding sel yang terkontrol, kandungan total polifenol meningkat secara signifikan, sehingga meningkatkan bioaksesibilitas dan bioavailabilitasnya dalam tubuh.

3.2 Inaktivasi Enzim

Enzim oksidatif, seperti polifenol oksidase (PPO), dapat merusak struktur polifenol selama pengolahan makanan. Teknologi CP dan PEF mampu menginaktivasi enzim ini, sehingga mencegah degradasi polifenol dan mempertahankan nilai nutrisi.

3.3 Reaksi Radikal Bebas

Cold Plasma menghasilkan partikel reaktif yang dapat merusak struktur sel, memungkinkan pelepasan polifenol. Namun demikian, perlu dicatat bahwa radikal bebas berlebih dapat menyebabkan degradasi polifenol, sehingga intensitas dan durasi CP harus dikontrol dengan baik.

3.4 Respons Stres pada Tanaman

PEF dan Ultrasound diketahui dapat memicu respons stres pada tanaman, yang merangsang produksi polifenol sebagai mekanisme perlindungan. Polifenol bertindak sebagai antioksidan yang melindungi sel tanaman dari kerusakan akibat stres oksidatif, yang berkontribusi terhadap manfaat kesehatan manusia.

3.5 Interaksi Matriks Makanan

Teknologi non-termal juga mempengaruhi interaksi polifenol dengan komponen lain dalam makanan, seperti serat dan protein. Interaksi ini dapat meningkatkan atau menurunkan pelepasan dan bioavailabilitas polifenol, tergantung pada kekuatan ikatan dan komposisi makanan.

4. Manfaat dan Tantangan Penerapan Teknologi Non-Termal di Industri

4.1 Manfaat Teknologi Non-Termal

Teknologi non-termal memberikan beberapa keuntungan bagi industri pangan, antara lain:

• Peningkatan Kualitas Nutrisi: Teknologi ini mempertahankan bioaktifitas polifenol, yang sangat penting untuk kesehatan konsumen.
• Efisiensi Proses: Dengan meminimalkan penggunaan panas, teknologi non-termal memungkinkan pengolahan yang lebih cepat dan hemat energi.
• Pengendalian Mikroba: Teknologi seperti CP dan PEF dapat mengendalikan mikroorganisme tanpa bahan kimia, sehingga produk lebih alami.

4.2 Tantangan Penerapan

Namun demikian, penerapan teknologi non-termal juga menghadapi beberapa tantangan di industri, seperti:

• Biaya dan Kompleksitas Operasional: Peralatan seperti HPP dan CP memerlukan investasi tinggi, yang menjadi hambatan bagi usaha skala kecil.
• Stabilitas dan Skalabilitas: Beberapa teknologi, seperti Ultrasound dan SC-CO2, belum sepenuhnya stabil pada skala industri dan membutuhkan penyesuaian untuk berbagai jenis produk.

5. Prospek Masa Depan dan Rekomendasi

Teknologi non-termal memiliki potensi besar untuk menjadi solusi pengolahan pangan yang efektif dan ramah lingkungan di masa depan. Rekomendasi yang dapat dilakukan meliputi:

• Pengembangan Sistem Kombinasi: Menggabungkan teknologi non-termal dapat mengoptimalkan hasil pengolahan, misalnya kombinasi PEF dan HPP untuk meningkatkan kandungan polifenol sekaligus mempertahankan kualitas nutrisi.
• Penelitian dan Pengembangan Skala Industri: Mengembangkan peralatan yang lebih terjangkau dan hemat energi untuk memenuhi kebutuhan skala industri akan mempercepat adopsi teknologi ini di industri pangan.
• Standarisasi Parameter Operasional: Menetapkan standar operasi yang sesuai untuk setiap jenis produk dan teknologi akan membantu meningkatkan efisiensi dan stabilitas hasil pengolahan.

6. Kesimpulan

Teknologi non-termal merupakan inovasi pengolahan pangan yang efisien dalam meningkatkan bioaktifitas dan bioavailabilitas polifenol pada buah dan sayuran tanpa merusak kualitas nutrisinya. Dengan pemahaman yang lebih mendalam tentang mekanisme pengaruh teknologi ini, masa depan teknologi non-termal sangat menjanjikan bagi industri pangan untuk memenuhi permintaan konsumen akan produk yang sehat dan bernutrisi tinggi.

Daftar Pustaka

Dash, K.K. and Chakraborty, S. eds., 2021. Food Processing: Advances in Thermal and Non-Thermal Technologies, Two Volume Set. CRC Press.

Fellows, P.J., 2022. Food processing technology: principles and practice. Woodhead publishing.

Liu, Y., Deng, J., Zhao, T., Yang, X., Zhang, J. and Yang, H., 2024. Bioavailability and mechanisms of dietary polyphenols affected by non-thermal processing technology in fruits and vegetables. Current Research in Food Science, p.100715.

Prasad, P., Kar, S. and Sahu, J.K., 2021. Food Processing: Advances in Nonthermal Technologies. CRC press.