Penerapan Teknologi Hurdle dalam Pengawetan Pangan


Oleh Lilis Nuraida



Di dalam prakteknya, penggunaan satu jenis metode pengawetan saja tidak cukup untuk mempertahankan mutu pangan yang diawetkan dalam waktu relatif lama. Oleh karena itu, pengawetan yang dilakukan pada umumnya merupakan kombinasi dari berbagai metode pengawetan

Sejak berabad-abad yang lalu, manusia selalu berupaya mencari cara untuk dapat menyimpan makanan dalam waktu lama tanpa adanya kerusakan. Pemanasan, pengeringan, pengasapan, penggaraman, pengasaman, penambahan gula dan penambahan bahan pengawet serta pendinginan adalah contoh-contoh metode pengawetan yang sering digunakan. Di dalam prakteknya, penggunaan satu jenis metode pengawetan saja tidak cukup untuk mempertahankan mutu pangan yang diawetkan dalam waktu relatif lama. Oleh karena itu, pengawetan yang dilakukan pada umumnya merupakan kombinasi dari berbagai metode pengawetan. Sebagai contoh pada produk-produk yang diasap, perlakuan pengawetan yang diterima adalah pemanasan, pengurangan kadar air dan senyawa antimikroba dari asap yang terdeposit pada bahan pangan yang diasap. Beberapa produk yang akan diasap juga dapat dicelupkan ke dalam air garam atau dilumuri garam, sehingga dapat menambah efek pengawetan.

Secara empiris kombinasi berbagai macam pengawet telah diketahui, namun konsep mengenai kombinasi berbagai metode pengawetan dan landasan ilmiahnya dikembangkan oleh Leistner seorang peneliti dari Jerman, yang konsepnya kemudian dikenal dengan Hrden Technologie (Jerman), Hurdle Technology (Inggris) atau kombinasi pengawetan, kombinasi proses. Setiap faktor yang berperan dalam pengawetan atau metode yang digunakan untuk tujuan pengawetan disebut hurdle. Teknologi hurdle tidak hanya sekedar mengkombinasikan berbagai metode pengawetan, namun juga dapat digunakan untuk mengoptimalkan efek pengawetan yang dinginkan tanpa memberikan perlakuan pengawetan yang berlebihan.



Secara sederhana pertumbuhan mikroorganisme pada pangan yang diawetkan dengan mengaplikasikan teknologi hurdle dapat diibaratkan sebagai seorang atlit yang sedang berlari halang rintang. Rintangan-rintangan tersebut dapat dianalogikan sebagai berbagai macam metode pengawetan yang akan menghambat pertumbuhan mikroorganisme (Gambar 1). Mikroorganisme yang berada dalam bahan pangan tidak boleh melewati hurdle yang diterapkan. Jika mikroorganisme dapat melewati hurdle atau tidak terhambat oleh hurdle maka pangan tersebut akan busuk atau mikroorganisme patogen akan tumbuh. Pada Gambar 2a, pangan memiliki 6 hurdle yaitu suhu tinggi selama pengolahan (F), suhu rendah selama penyimpanan (t), aw yang rendah (aw), keasaman tinggi (pH), potensi redoks yang rendah (Eh) dan bahan pengawet (pres). Mikroorganisme yang ada dalam bahan pangan tidak dapat melewati hurdle tersebut. Gambar 2a tersebut menggambarkan aplikasi hurdle secara teoritis karena intensitas masing-masing hurdle sama besarnya dan ini jarang terjadi pada proses pengolahan. Gambar 2b menunjukkan kondisi yang hampir mendekati keadaan sebenarnya, dimana intensitas masing-masing hurdle berbeda. Hurdle utama pada Gambar 2b adalah aw dan BTP (pres).


Hurdle utama
Hurdle yang berpotensi dalam pengawetan dapat dikelompokkan ke dalam fisik, fisiko-kimia dan yang berasal dari mikroba (Tabel 1). Diantara kelompok ini, hurdle yang paling penting adalah hurdle proses dan additif, seperti suhu tinggi, suhu rendah, aktivitas air (aw), keasaman, potensi redoks (Eh), mikroorganisme kompetitor (misalnya bakteri asam laktat) dan pengawet (misalnya nitrit, sorbat, sulfit). Aplikasi dari masing-masing hurdle utama ini dapat dilihat pada Tabel 2. Selain hurdle utama tersebut, berbagai metode pengawetan mutakhir seperti high hydrostatic pressure (HHP), electromagnetic energy, high-voltage electric pulses dan proses fisik lainnya dapat diterapkan sebagai salah satu hurdle.


Aplikasi hurlde dalam menjamin
total quality foods

Aplikasi teknologi hurdle tidak terbatas pada pencegahan pertumbuhan mikrooganisme untuk menjamin keamanan pangan, namun juga berpengaruh terhadap kualitas pangan. Pengaruhnya terhadap kualitas pangan atau poduk dapat positif atau negatif, tergantung pada intensitasnya. Beberapa hurdle (misalnya produk reaksi Maillard atau pemberian garam nitrat/nitrit) memiliki aktivitas sebagai senyawa antimikroba dan secara bersamaan dapat memperbaiki flavor. Akan tetapi beberapa hurdle memberikan efek negatif terhadap beberapa bahan pangan, misalnya pendinginan dapat merusak jaringan bahan pangan (chilling injury), sehingga pendinginan bahan pangan tertentu, seperti pisang, harus dilakukan pada suhu sedang. Hal yang sama untuk penambahan asam pada sosis yang harus dilakukan pada konsentrasi yang cukup untuk menghambat pertumbuhan bakteri patogen, namun tidak mempengaruhi rasa. Untuk memperoleh stabilitas pangan yang baik dan menjamin keamanan pangan, maka hurdle harus diaplikasikan sedemikian rupa. Jika intensitas atau konsentrasi hurdle terlalu kecil maka harus ditambah atau diperkuat. Namun, apabila hurdle merusak mutu pangan, misalnya merusak nutrisi, warna dan tekstur, maka harus dikurangi dan ditambah hurdle lain yang dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme target pada pangan tersebut.





Sebagai contoh aplikasi hurdle dengan mempertimbangkan kualitas dan keamanan adalah pada produk keju oles. Produk ini memiliki pH di atas 4.5 dengan aw di atas 0.85. Supaya produk ini memiliki umur simpan yang panjang dan tetap terjamin keamanan pangannya, maka produk ini harus disterilisasi. Namun proses sterilisasi akan menyebabkan penurunan kualitas. Oleh karena itu, produk ini dipasteurisasi. Namun untuk menjamin produk ini aman, maka terhadap produk ini ditambahkan garam, asam dan aw-nya diturunkan, sehingga produk dapat tetap awet dan aman, tanpa merusak kualitas sensori dan kimianya.

Contoh lainnya adalah bacon yang dibuat dengan garam nitrit yang dikurangi. Proses ini dikenal sebagai proses Wisconsin. Secara tradisional bacon atau produk kuring lainnya diberi garam nitrit untuk mencegah pertumbuhan Clostridium dan membentuk warna serta flavor. Namun, adanya nitrit dapat menyebabkan pembentukan yang bersifat karsinogenik ketika produk digoreng. Oleh karena itu untuk menjamin keamanan dan kualitas sensori, dikembangkan proses dengan kadar nitrit yang dikurangi, namun untuk menjamin keamanan pangan, selama proses ditambahkan bakteri asam laktat dan sukrosa. Jika terjadi peningkatan suhu selama penyimpanan, maka bakteri asam laktat akan tumbuh dan memfermentasi gula serta menghasilkan asam. Asam yang dihasilkan menurunkan pH sekaligus juga bersifat antimikroba, sehingga menghambat pertumbuhan bakteri patogen. Dengan demikian, bacon ini distabilkan dengan beberapa hurdle termasuk pengawet, suhu dingin, mikroba kompetitor dan pH, tanpa merubah kualitas sensori produk.



Hurdle pada pangan fermentasi, SSP dan pangan semi basah
Hurdle dapat muncul secara bertahap pada proses pengolahan pangan dan terjadi sekuensial antara hurdle yang satu dengan yang lainnya. Sebagai contoh pada salami yang difermentasi. Pada pembuatan salami garam nitrit selalau ditambahkan untuk menghambat patogen dan membentuk warna. Pada proses fermentasi, bakteri yang tahan terhadap nitrit mulai tumbuh dan mengkonsumsi oksigen. Kondisi ini mendorong bakteri yang memproduksi asam untuk tumbuh. Pertumbuhan bakteri pembentuk asam menyebabkan penurunan pH. Tahap selanjutnya adalah pengeringan yang menurunkan aw. Adanya sekuensi hurdle ini menjamin keamanan salami pada setiap tahapan proses.

Pangan dengan kadar air tinggi yang dipanaskan dengan konsep hurdle dan disimpan tanpa refrigerasi disebut sebagai Self-Stable Product (SSP). Keuntungan dari pengembangan produk ini adalah perlakuan pemanasan yang diberikan berkisar pada suhu 70-110 oC sehingga karakteristik sensori dan nutrisinya baik, sementara itu tidak diperlukannya refrigerator mempermudah distribusi. SSP biasanya dikemas dalam kemasan hermetis. Karena pemanasan yang dikenakan hanya pemanasan ringan, maka pangan ini masih mungkin mengandung spora sehingga diberikan pengawet yang lain seperti aw, pH dan Eh.

Pangan semi basah dengan aw pada kisaran 0.90-0.60 sering distabilkan dengan tambahan hurdle, misalnya pemanasan, pengawet, pH dan Eh. Penyimpanan pangan jenis ini tidak perlu refigerasi sehingga dapat menghemat biaya.

Aplikasi hurdle di industri pangan
Seperti telah disampaikan di atas, pada umumnya aplikasi hurdle secara sendirian (single) dengan intensitas atau konsentrasi tinggi dapat merusak mutu pangan seperti nutrisi, warna dan tekstur. Oleh karena itu, kombinasi penggunaan berbagai hurdle dalam konsentrasi atau intensitas yang lebih rendah menjadi pilihan dalam mengkompromikan antara mutu dan keamanan pangan. Konsentrasi atau intensitas tersebut mungkin tidak dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme pembusuk atau patogen jika hurdle diterapkan secara single. Namun dalam aplikasi kombinasi berbagai hurdle diharapkan adanya sinergisme yang cukup untuk menghambat mikroorgansime pembusuk dan patogen. Efek sinergis dapat bekerja jika hurdle yang diterapkan memiliki berbagai target penghambatan, misalnya dengan mengganggu sel membran, DNA, sintesis enzim, pH, aw dan Eh di dalam sel, sehingga dapat mengganggu keseimbangan (homestatis) mikroorganisme dari berbagai penjuru. Oleh karena itu dengan menerapkan berbagai hurdle pertumbuhan mikroorganisme dapat terhambat dengan intensitas hurdle yang rendah. Secara praktis ini berarti lebih baik menerapkan berbagai hurdle dengan konsentrasi yang rendah daripada menerapkan hanya satu hurdle dengan konsentrasi atau intensitas yang sangat tinggi.

Untuk masing-masing produk atau bahan pangan mungkin memerlukan hurdle yang berbeda. Hal-hal yang harus dipertimbangkan dalam memilih hurdle adalah: a) jumlah mikroorganisme awal pada pangan yang akan diawetkan, b) dukungan bahan pangan terhadap pertumbuhan mikroorganisme yang mungkin ada, dan c) umur simpan yang diharapkan.

Leistner (1995) menyarankan aplikasi teknologi hurdle di industri pangan sedapat mungkin dikombinasikan dengan penerapan HACCP dan predictive microbiology. Konsep hurdle diterapkan pada saat mendesain dan mengembangkan produk, sementara HACCP diterapkan sebagai kontrol terhadap proses dalam upaya penjaminan keamanan pangan, dan predictive microbiology diterapkan untuk mengkaji keamanan pada saat mengembangkan produk.

Ingredien seperti NaCl atau asam organik dan senyawa antimikroba alami misalnya nisin dan bakteriosin lainnya serta ekstrak tanaman dapat digunakan untuk menghambat pertumbuhan mikroorganisme dalam pangan. Efek penghambatan yang besar dapat diperoleh dengan mengkombinasikan senyawa-senyawa penghambat tersebut.

Efek sinergi nisin terhadap bakteri Gram positive seperti Clostridium sp., Bacillus sp., dan Listeria telah diperlihatkan ketika dikombinasikan dengan asam organik. Penggunaan senyawa antimikroba yang tepat, baik jumlah maupun jenisnya dapat mengurangi intensitas atau konsentrasi masing-masing akan tetapi tetap memberikan penghambatan terhadap pertumbuhan mikroorganisme pembusuk dan patogen. Dengan demikian, pangan tetap aman dan tetap memiliki kualitas sensori yang baik.

Dr. Ir. Lilis Nuraida, MSc. Peneliti pada SEAFAST Center dan Departemen Ilmu dan Teknologi
Pangan IPB.



Daftar Pustaka:

Lee, S.Y dan D.H. Kang. 2004. Microbial safety of pickled fruits and vegetables and hurdle technology. Internet J. of Food Safety, Vol 4:21-23.
Leistner, L. 1995. Principles and applications of hurdle technology. Di dalam Gould, G.W. (ed). New Methods of Food Preservation. Balckie Academic & Profesional. London. hal. 1-21.
Ohlsson, T, dan N. Bengtsson. 2002. Minimal Processing Technology in the Food Industry. CRC Press LLC, New York.



(FOODREVIEW INDONESIA Edisi Februari 2011)

Artikel Lainnya

  • Jan 23, 2021

    Strategi Percepatan Perapan Kecerdasan Buatan

    Penerapan dan adopsi teknologi digital maju seperti AI di industri pangan masih belum sesuai harapan. Banyak industri pangan saat ini berada pada posisi wait and see. Jika pesaingnya menerapkan AI, barulah dia juga akan menerapkan AI. ...

  • Jan 22, 2021

    Inovasi Kecerdasan Buatan untuk Industri Pangan

    Berbagai inovasi penggunaan kecerdasan buatan untuk pangan telah dilakukan di berbagai negara maju. Sebagai contoh, Majalah Forbes (April 2020) menyajikan artikel yang berjudul “This AI Camera Can Help Restaurants Show that Their Food is Safe from Coronavirus”. Penemuan mutakhir ini merupakan terobosan yang cukup nyata dalam industri pangan. Alat ini mampu memastikan bahwa makanan yang dihidangkan terbebas dari virus korona karena telah dipersiapkan dengan protokol kesehatan yang ketat. Hal ini dimungkinkan karena pembuatan makanan dipantau lewat kamera yang menggunakan algoritma cerdas dan teknik image recognition. ...

  • Jan 21, 2021

    Kecerdasan Buatan untuk Industri Pangan 2021

    Saat ini digitalisasi dapat meningkatkan efisiensi bisnis dan industri. Berbagai penelitian telah membuktikan bahwa kecerdasan buatan (Artificial Intelligence/AI) dan robot mampu melaksanakan berbagai tugas lebih cepat dan lebih baik (presisi) dari pada manusia. Walaupun atmosfir digitalisasi di industri pangan sudah terasa sejak dicanangkannya program “Making Indonesia 4.0” beberapa tahun lalu, namun penerapannya masih belum memuaskan. Diperkirakan baru sekitar 5-10% industri pangan yang sudah melaksanakan program digitalisasi. Selebihnya baru pada tahap pengenalan (familiarisasi) atau bahkan belum mengenal digitalisasi sama sekali. Padahal kalau kita bandingkan dengan luar negeri, negara kita masih jauh tertinggal dalam proses digitalisasi. ...

  • Jan 20, 2021

    Kinerja Pangan Strategis

    Dari sisi suplai, sektor pertanian mencatat pertumbuhan positif dan menjadi bantalan (cushion) di tengah resesi ekonomi Indonesia. Sektor pertanian tumbuh 2,19 dan 2,15% (y-on-y) dan pada Q2 dan Q3- 2020. ...

  • Jan 19, 2021

    Pola Konsumsi Masa Pandemi

    Sepanjang tahun 2020, komponen sisi pengeluaran seluruhnya mengalamai kontraksi, kecuali pengeluaran pemerintah yang mengalami pertumbuhan 9,76% (y-o-y) pada Q3-2020. Pertumbuhan pengeluaran konsumsi rumah tangga masih terkontraksi minus 4,04%, pengeluaran konsumsi LNPRT (Lembaga non-profit yang melayani rumah tangga) juga minus 2,12%, investasi atau pembentukan modal tetap bruto (PMTB) negatif 6,48%, ekspor negatif 10,82%, dan impor lebih parah sampai minus 21,86%. ...