Produk Meat Emulsions

Pada pengolahan daging dikenal dua tipe produk yang dihasilkan, yaitu sectioned and formed meat products yang pada dasarnya adalah produk restrukturisasi daging dan produk daging berbasis emulsi misalnya berbagai macam sosis seperti hot dog, frankfurter, bologna dan sebagainya.  Produk-produk tersebut disukai tidak hanya oleh anak-anak tetapi juga orang dewasa, karena kepraktisannya dan nilai gizinya yang tinggi, serta dapat dimanfaatkan untuk lauk, camilan, bekal piknik, ke sekolah atau ke kantor.  Proses pengolahan meat emulsion melibatkan pencampuran daging dengan berbagai bahan tambahan seperti bahan pengemulsi (emulsifier), tepung, berbagai jenis bubuk protein (kasein, gluten gandum, protein kedelai, protein whey, dan lain-lain), dan bumbu, dengan mengintroduksikan gaya fisikal seperti penggilingan dan pencacahan.  Meski pun tahapan-tahapan prosesnya telah diikuti, tetapi hasilnya belum tentu mendapatkan produk meat emulsion yang baik. Banyak permasalahan yang timbul terutama pada kestabilan emulsinya. Destabilisasi emulsi produk-produk meat emulsion sering menyebabkan penurunan kualitasnya. Problem ini banyak menarik perhatian para pakar untuk bahan penelitian mendalam, juga menarik dunia industri pengolahan daging yang perlu diatasi secara serius karena menyangkut berbagai aspek physicoengineering dan ekonomis. 

 

Harus mengerti emulsi dan karakternya

 

Jika berdiskusi tentang emulsi maka secara umum diartikan sebagai suatu cairan yang terdispersi di dalam cairan lain yang tidak saling melarutkan. Idealnya campuran antara cairan polar dan non-polar. Di bidang teknologi pangan, emulsi umumnya merupakan campuran air dan minyak. Tergantung cairan mana yang berperan sebagai pendispersi dan terdispersi. Emulsi dibedakan menjadi tipe emulsi OW (oil in water) dan tipe WO (water in oil). Paling tidak ada dua cairan yang tidak saling melarutkan terlibat pada pembentukan emulsi.

 

Salah satu cairan merupakan fase internal atau fase terdispersi atau fase diskontinyu, sedangkan cairan yang lain merupakan fase eksternal atau fase pendispersi atau fase kontinyu. Tiga macam cairan atau lebih dapat pula membentuk sistem emulsi multi fase, misalnya tipe OWO atau tipe WOW. Jenis emulsi yang lain adalah yang dinamakan “pickering emulsion”. Tipe emulsi ini merupakan tipe OW atau WO yang distabilkan oleh padatan dan banyak diaplikasikan untuk produk-produk kosmetika dan pangan berbentuk pasta atau padat. Emulsi berbentuk bola-bola sangat kecil, ukurannya bervariasi dari nanometer  (nano-emulsi <250 nm) sampai mikrometer (mikro-emulsi 250 nm-2 μm; makro-emulsi 2-50 μm). 

 

Satu hal yang sangat penting untuk emulsi adalah kestabilannya yang dapat dijelaskan secara termodinamika dengan hukum Gibbs-Helmholtz.  Jika dua cairan dicampur tidak membentuk interface di antara keduanya, maka keduanya akan saling melarutkan satu sama lain. Dalam hal ini energi bebas pencampuran adalah negatif.  Sebaliknya jika kedua larutan tersebut membentuk interface yang stabil pada pencampuran, maka energi bebas pada pembentukan interface tersebut positif. Oleh karena itu pada pembentukan emulsi yang stabil diperlukan energi untuk mendispersikan suatu cairan ke dalam cairan yang lain.  Meski pun demikian, pada kenyataannya emulsi sangat tidak stabil. Komponen-komponennya mudah terpisah satu dengan yang lain hanya dalam hitungan menit atau jam. Pemisahan dapat berupa creaming, flokulasi,

koalesensi, dan inversi. 

 

Emulsi dikatakan stabil jika dalam waktu paling sedikit 5 hari pada suhu 15oC tidak terjadi pemisahan komponen-komponenya, atau paling tidak 50% dari fase internalnya yang berupa bola-bola kecil (droplets atau globula) tetap dalam keduduknnya. Untuk membuat emulsi stabil diperlukan katalis berupa bahan penstabil (stabilizer) atau pengemulsi (emulsifier). Bahan penstabil akan terabsorpsi pada interface di antara dua cairan dan menempel pada permukaan fase internal. Tegangan interfasial akan menurun dan dinding pemisah antara fase internal dan eksternal akan terbentuk sehingga menurunkan total energi dari sistem emulsi tersebut. Konsekuensinya fase internal akan tetap berada pada tempatnya dalam jangka waktu lama, atau dikatakan membentuk emulsi yang stabil. Stabilisasi dan destabilisai emulsi dipengaruhi oleh berbagai faktor, yaitu viskositas fase internal, ukuran globula, suhu, tenaga fisik, ageing, dan reaksi kimia.

 

 

Kenaikan viskositas fase internal akan mereduksi difusi fase tersebut sehingga menghambat terjadinya pengelompokan atau penggabungan menjadi flokulan dan koalesen. Hal ini sangat penting diperhatikan oleh karena jumlah (kadar) air produk-produk pangan biasanya rendah sehingga emulsi yang terbentuk mudah mengalami  destabilisasi. Berbagai penelitian menunjukkan bahwa pada tipe emulsi OW yang stabil viskositasnya paling sedikit dua kali lebih besar daripada viskositas minyaknya. Mengenai ukuran globula fase internal, secara teoritis makin kecil ukuran globula makin stabil emulsi yang terbentuk. Produk pangan tipe emulsi WO umumnya lebih tidak stabil daripada emulsi OW oleh karena sifat alami minyak yang cenderung membentuk globula berukuran besar di dalam air. Faktor suhu berpengaruh pada tegangan interfacial antara dua fase yang terlibat pada emulsi dan pada tingkat kelarutan bahan penstabil dalam masing-masing fase. Bahan pengemulsi pada umumnya lebih efektif larut jika berada pada kondisi di sekitar suhu minium kelarutannya di dalam suatu pelarut oleh karena mempunyai aktivitas permukan (surface active) paling besar. Gaya elektrostatik dan van der Waals memegang peranan pada kestabilan emulsi.

 

Kedua gaya ini menimbulkan gaya repulsive dan gaya attraktif. Supaya terjadi dispersi, maka gaya repulsive harus lebih besar daripada gara attraktif. Teori keseimbangan kedua gaya tersebut atau keseimbangan hidrophobik-hidrofilik dapat dijelaskan dengan teori DLVO yang dikenalkan pertama kali oleh penemunya yaitu Derajaguin dan Landau pada tahun 1941 dan dikembangkan oleh Verwey dan Overbeek pada tahun 1948. Selanjutnya berdasarkan teori van de Tempel, volume suatu globula dalam sistem emulsi meningkat dengan makin lamanya emulsi tersebut didiamkan. Peningkatan volume akan menurunkan tegangan interfacial sehingga mendorong terjadinya koalesensi yang merupakan peristiwa destabilisasi emulsi. Reaksi kimia tertentu dapat menyebabkan destabilisasi emulsi, misalnya oksidasi dan hidrolisis asam-asam lemak dan protein.

 

Di dalam praktek, stabilisasi-destabilisasi emulsi disebabkan oleh berbagai perlakuan, di antaranya homogenisasi, pengadukan, penggilingan, chopping, fermentasi, pengasaman atau sebaliknya, pemanasan dan pendinginan. Mekanisme oleh masing-masing perlakuan dapat dijelaskan oleh faktor-faktor tersebut. Tipe emulsifier yang digunakan seperti surfaktan, phosfolipida, garam, dan lain-lain berpengaruh pada stabilisasi emulsi oleh karena perbedaan kelarutan, struktur molekul terutama gugus fungsionalnya serta sifat alaminya. Oleh karena perbedaan ini maka hal tersebut harus djadikan pertimbangan dalam penggunaanya.

 

Memilih emulsifier

 

Harus dipahami terlebih dahulu bahwa emulsifier tidak mempengaruhi proses terjadinya destabilisasi emulsi, tetapi emulsifier dapat memperlambat peristiwa tersebut atau dengan kata lain dapat memperpanjang masa stabilitas emulsi. Fungsi emulsifier adalah untuk menstabilkan fase internal dan eksternal tetap dalam kedudukannya. Jenis-jenis emulsifier dapat berupa surfaktan, protein, polimer amphifilik, atau kombinasi surfaktan dan polimer. Berikut adalah jenis-jenis

emulsifier yang banyak digunakan pada pengolahan produk meat emulsion.

 

Surfaktan berfungsi mereduksi tegangan interfasial antara dua fase. Surfaktan memasukkan bagian lipofiliknya ke dalam emulsi dan menstabilkan kedudukannya. Kebanyakan surfaktan yang digunakan pada produk pangan adalah surfaktan non-ionik seperti alkil poliglikosida misalnya Tween 85 (sorbitan trioleate poly(ethylene oxide), span 80 (sorbitan oleat), sodium stearoyl lactylate (SSL), dan monogliserida. 

 

 

Protein mempunyai gugus-gugus ionik, polar dan non-polar yang menyebabkan protein mempunyai sifat aktivitas

permukaan. Protein akan mengadsorb permukaan globula lemak jika terbentuk emulsi. Jenis-jenis protein yang banyak digunakan sebagai emulsifier adalah protein whey, kasein, protein gandum, dan protein kedelai.  Akan tetapi penggunaan protein sebagai emulsifier mempunyai kelemahan jika kondisi lingkungannya asam (pH 4-6), oleh karena pada kondisi dekat titik isoelektrik protein mempunyai muatan total rendah (sedikit). Penambahan garam NaCl untuk menaikkan tegangan ionik sampai maksimum 100 mM dapat meningkatkan kemampuan protein sebagai emulsifier.

 

Phosfolipida mempunyai struktur molekular amphifilik, satu segmen mengandung dua asam lemak dan segmen yang lain mempunyai satu gugus hidrofilik yaitu ester asam phosforik (gugus phosfat).

Terdapatnya gugus-gugus lipofilik dan hidrofilik  tersebut menyebabkan phosfolipida mempunyai aktivitas permukaan. Lesitin adalah campuran beberapa phosfolipida yang terdapat pada sel tanaman dan hewan, dan merupakan salah satu emulsifier yang populer digunakan pada sistem pangan. Lesitin dapat dimodifikasi secara kimia (asetilasi, hidroksilasi, hidrogenasi) atau enzimatik (hidrolisis) untuk menghasilkan keseimbangan hidrofilik/lipofilik sehingga menaikkan performanya sebagai emulsifier. 

 

 

Poliphosfat termasuk golongan polimer amphifilik, terjadi dari peristiwa polimerisasi phosfat. Peranannya pada stabilisasi emulsi bersinergi dengan protein terutama pada kondisi asam, di atas atau di bawah titik isoelektrik protein. Poliphosfat adalah garam asam yang dapat berinteraksi dengan protein sehingga mempengaruhi kelarutaannya. Phosfat polianionik berinteraksi dengan gugus positif pada molekul protein dan membuat protein menjadi mudah larut dalam air. Golongan phosfat yang banyak digunakan adalah tripotassium phosfat (TKP), potassium pirophosfat (TKPP), sodium tripoliphosfat (STP), dan sodium heksametaphosfat.

 

Hidrokoloid adalah polimer karbohidrat yang mempunyai berat molekul tinggi yang diekstrak dari tanaman, rumput laut atau diproduksi oleh mikrobia. Hidrokolid dapat menstabilkan emulsi dengan menghambat peristiwa creaming dari globula lemak. Polisakarida dapat menstabilkan emulsi dengan meningkatkan viskositas yang berakibat pada penurunan kecepatan creaming. Meski pun demikian campuran biopolimer (protein-hidrokoloid) dapat membentuk sistem yang tidak kompatibel karena interpenetrasi menyebabkan penurunan entropi sistem justru menyebabkan peristiwa segresi (pemisahan) fase internal dan eksternal.

 

Hidrokoloid non-ionik seperti maltodektrin, dekstran dan metilselulosa tidak kompatibel dengan protein terutama pada pH 5-7. Akan tetapi hidrokoloid anionik seperti metoksil pektin, sodium alginat, atau sodium karboksimetilselulosa tidak menyebabkan pemisahan fase internal dan eksternal. Di antara hidrokoloid yang banyak digunakan adalah karrageenan (λ-, κ- dan ι-karrageenan), gum xanthan, dan gum locust. 

 

Satu hal yang tidak boleh ketinggalan dalam penggunaan emulsifier adalah pertimbangan toksisitasnya dan kehalalannya. Tidak semua emulsifier dapat digunakan untuk pangan karena menimbulkan alergi, keracunan atau gangguan kesehatan lainnya. Di samping itu pengaruh penggunaannya terhadap rasa dan aroma juga perlu dipertimbangan. Emulsifier yang tak berasa pada umumnya lebih disukai.

 

Produk daging katagori meat emulsion

 

Telah disinggung sebelumnya jenis-jenis produk meat emulsion. Produk-produk tradisional seperti bakso dan nugget juga termasuk dalam katagori ini. Produk meat emulsion sangat disenangi di samping nilai gizinya yang tinggi, juga kepraktisan dalam penggunaannya serta enak rasanya. Ciri khas produk meat emulsion adalah teksturnya yang “creamy”. Produk meat emulsion dibuat dari daging, air, garam, sesoning, dan bahan pengawet (umumnya garam nitrat, nitrit, eritrobat). Porsi bahan non-daging berkisar antara 50-70% dari total volume bahan yang digunakan.

 

Emulsi daging merupakan sistem dua fase, di mana fase terdispersi adalah lemak cair atau padat dan fase eksternalnya adalah air yang mengandung garam, protein larut dan tersuspensi. Oleh karena itu dapat diklasifikasikan sebagai emusli OW. Akan tetapi emulsi daging bukanlah emulsi murni atau sebenarnya oleh karena kedua fase yang terlibat tidak berupa cairan dan globula-globula lemaknya berukuran besar, lebih dari 50 µm. Stabilitas emulsi daging dilakukan oleh protein yang larut air yaitu protein sarkoplasmik seperti mioglobulin dan pigmen lainnya, dan yang larut dalam larutan garam yaitu protein miofiblilar seperti miosin, aktin, aktinin, α-aktinin, β-aktinin. Protein-protein tersebut bertindak sebagai emulsifier alami. Pada produk emulsi daging, emulsinya juga distabilkan oleh partikel-partikel padat yang ditambahkan pada proses pengolahannya. Partikel-partikel padat ini selain bertindak menstabilkan emulsi juga sebagai bahan pengikat (binder), yang dapat berupa karbohidrat atau protein. Tepung gandum, tapioka, tepung kedelai, dan bubuk whey banyak digunakan sebagai binder. Oleh karena itu emulsinya dapat dikatagorikan sebagai tipe pickering emulsion.

 

Masalah destabilisasi meat emulsion

 

Pada saat penyembelihan hewan, miosin daging dalam keadaan siap digunakan, tetapi setelah fase rigor-mortis miosin bergabung dengan aktin membentuk aktomiosin. Meski pun aktomiosin mudah larut tetapi kelarutannya dalam larutan garam tidak sebaik dan semudah miosin. Sebagian air akan keluar dari daging beku pada saat thawing karena banyak sel yang rusak sehingga memberikan kestabilan yang rendah. Kondisi kesegaran daging menjadi pertimbangan untuk memperoleh produk meat emulsion yang stabil. 

 

Penambahan ingridien kering seperti rempah (merica, pala, bawang putih, dan lain-lain) juga berpengaruh pada kestabilan meat emulsion. Bahan-bahan tersebut dapat menurunkan pH yang berakibat pada penurunan kapasitas penahanan air (WHC, water holding capacity). Kapasitas penahanan air minimum terjadi pada titik isoelektrik protein daging yaitu terletak pada kisaran pH 5-5,4 yang juga merupakan pH pada saat daging mengalami rigor.

 

Kandungan lemak daging berpengaruh pada stabilitas emulsi daging. Kadar lemak di bawah 15% tidak dapat memberikan emulsi yang stabil, demikian pula kadar lemak di atas 30%. Destabilisasi meat emulsion juga dipengaruhi oleh suhu, gaya fisikal, dan jenis emulsifier yang digunakan.

 

Stabilisasi meat emulsion

 

Berbagai usaha dilakukan untuk mendapatkan meat emulsion yang stabil. Pencampuran karagenan dan sodium stearoyl lactylate (SSL) dapat meningkatkan stabilitas emulsi tetapi karraggeenan dengan emulsifier lainnya tidak demikian. Protein yang mempunyai kemampuan membentuk gel lambat dapat meningkatkan stabilitas emulsi jika dicampur dengan minyak kanola. Substitusi susu skim dengan kuning telur pada pembuatan patties menghasilkan emulsi yang stabil daripada hanya dengan susu skim saja.

 

 

Referensi