BAB X. MIKROBIOLOGI DALAM PENAMBAHAN ZAT PENGAWETPADA BAHAN PANGAN

Berdasarkan kemampuannya membunuh mikrobia, maka dapat dikelompokkan

sebagai germisida (membunuh semua jenis mikrobia), fungisida (membunuh jamur-kapang),

bakterisida (membunuh bakteri), sporisida (membunuh spora), dan virisida (membunuh

virus). Sedangkan yang menghambat atau menunda pertumbuhan mikrobia dikelompokkan

sebagai fungistatik atau bakteriostatik. Bahan anti mikrobia ini tidak dapat membunuh secara

sempurna seluruh mikrobia atau mencegah pertumbuhan mikrobia dalam waktu lama selama

penyimpanan.

Ada beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan dalam mengevaluasi kecocokan

agen anti mikrobia sebagai bahan pengawet makanan, di antaranya sifat anti mikrobia,

kecocokan untuk diterapkan pada bahan pangan dan kemampuan untuk memenuhi

persyaratan peraturan yang berlaku. Untuk sifat anti mikrobia, senyawa yang bersifat

membunuh, (sidal) lebih dipilih daripada yang mengendalikan pertumbuhan (statik).

Demikian halnya, suatu senyawa yang memiliki spektrum anti mikrobia yang luas akan

dapat efektif melawan berbagai tipe mikrobia yang ada di dalam bahan (kapang, khamir,

bakteri, dan virus). Senyawa yang efektif tidak hanya melawan sel vegetatif tetapi juga

melawan spora juga akan dipilih.

Agar sesuai untuk aplikasi di dalam bahan pangan, bahan pengawet tidak hanya

memiliki sifat anti mikrobia yang diinginkan, tetapi juga tidak mempengaruhi kualitas dari

bahan pangan tersebut (tekstur, flavour, atau warna). Bahan tersebut juga tidak berinteraksi

dengan komponen pangan yang menjadikannya inaktif. Bahan tersebut juga diharapkan

memiliki sifat anti mikrobia yang tinggi pada pH, Aw, Eh, dan suhu penyimpanan bahan

pangan. Senyawa tersebut dituntut stabil selama penyimpanan bahan pangan, ekonomis, dan

tersedia di pasaran.

Bahan pangan dapat mengandung senyawa anti mikrobia melalui tiga cara, yaitu

secara alamiah terdapat pada bahan pangan terbentukselama proses atau fermentasi, atau

ditambahkan sebagai ingredient. Bahan pangan yang ditambahkan harus mendapatkan

persetujuan dari badan yang berwenang, dan memenuhi Generally Recognized As Safe

(GRAS/bahan pengawet yang aman dikonsumsi), contoH asam sorbat. Beberapa bahan

pengawet yang diakui aman ialah asam propionat, asam sorbat, asam benzoat, paraben,

SO2/Sulfit, etilena/propilena oksida, natrium diasetat, asam dehidroasetat, natrium nitrit,

asam kaprila, dan etil format. Beberapa bahan pengawet makanan, batas toleransi maksimum

dan jenis mikrobia yang dipengaruhi serta contoh bahan pangannya dapat dilihat pada tabel

berikut.

Tabel 10.1. Bahan Pengawet Makanan yang Aman (GRAS)

Bahan pengawet Toleransimaksimum

Mikrobia yangdipengaruhi

Bahan pangan

Asampropionat/propionatAsam sorbat/sorbatAsam benzoat/benzoat

Paraben

SO2/Sulfit

Etilena/Propilenaoksida

Sodium diasetateAsam dehydroasetate

Natrium nitritEthyl Format

0,32%0,2%0,1%

0,1%

200-300 ppm

700 ppm

0,32%65 ppm

120 ppm15-200 ppm

KapangKapangKapang, khamir

Kapang

Insekta, mikrobia

Kapang, khamir

Jamur/kapangInsectaClostridiaKhamir dan kapang

Roti/cake, kejuKeju, sirup, jeli, cakeMargarin, pikel, softdrink, apple cyderPikel, soft drink, saladdressing, produk bakery

Tetes, buah yangdikeringkan, wine, juslemonFumigan untuk rempah-rempah/bumbu, kacang-kacangan

RotiPestisida pada stroberi,squashDaging curingBuah-buahan yangdikeringkan, dan kacang-kacangan

A. Nitrit (NaNO2 dan KNO2)

Natrium nitrat (NaNO3) dan Natrium nitrit (NaNO2) digunakan dalam curing

daging karena dapat menstabilkan warna daging merah, menghambat beberapa mikrobia

perusak dan penyebab keracunan, serta mengembangkan flavor. Agen curing yang

mengandung nitrit, dan bersama NaCl, gula, bumbu, askorbat, dan eritorbat diijinkan untuk

digunakan pada olahan ikan, ternak, daging yang diproses dengan pemanasan untuk

mengendalikan pertumbuhan dan produksi toksin oleh C. botulinum. Nitrat dan nitrit juga

digunakan pada keju di negara-negara Eropa untuk mencegah penggelembungan gas oleh C.

butyricum dan C. tyrobutyricum. Aksi nitrit sebagai antimikrobia dimungkinkan karena

kemampuannya bereaksi dengan beberapa enzim sel vegetatif dan germinasi spora,

pembatasan penggunaan zat besi pada bakteri, terlibat dalam permeabilitas membran yang

membatasi transpor nutrien. Nitrit pada kadar 200 ppm dapat menghambat S. aureus,

Pseudomonas, dan Enterobacter spp., meskipun pada konsentrasi tersebut Lactobacillus dan

Salmonella spp. masih tahan.

Efek antibakteri dari NO2 dapat ditingkatkan pada pH lebih rendah (5-6), adanya

agen peruduksi (askorbat, erithorbat, sistein) dan sorbat. Batas penggunaan NO2 di USA

sebesar 156 ppm. Efek NO2 juga dapat ditingkatkan dengan penurunan Aw dan Eh yang

rendah. Pada produk daging yang curing, NO2 bereaksi dengan mioglobin untuk membentuk

warna pink yang stabil (nitrosil hemochrom) selama pemanasan. Pada bacon (daging babi

yang diasinkan dan dikering) , nitrit dapat menyebabkan pembentukan senyawa karsinogenik

(nitrosoamin). Karena itu, terdapat kecenderungan menurun penggunaannya atau

menggunakan pengawet lainnya untul mengkontrol C. botulinum pada produk daging yang

dipanaskan suhu rendah.

B. Sulfur Dioksida (SO2) Dan Sulfit (SO3)

Sulfur dioksida, Natrium sulfit (NaSO3), natrium bisulfit (NaH SO3), dan Natrium

metabisulfit (Na2S2O5) digunakan untuk mengendalikan mikrobia (dan insekta) pada soft

fruit, jus buah, jus lemon, minuman, wine, sosis, pickle, sari buah anggur, soft drink, udang,

dan udang segar. Akhir-akhir ini, senyawa tersebut tidak diijinkan untuk ditambahkan pada

daging di USA karena merusak vitamin B1. Zat ini efektif melawan kapang dan khamir

daripada bakteri dan di antara bakteri, bakteri Gram negatif berbentuk batang pendek, dan

aerob bersifat paling peka. Aksi antimikrobianya ditunjukkan oleh asam sulfur yang tak

terdisosiasi yang secara cepat masuk ke dalam sel dan bereaksi dengan gugus tiol pada

protein struktural, enzim-enzim dan kofaktor, dan komponen seluler lainnya. SO2 bereaksi

dengan atau merusak struktur protein enzim, lemak, asam nukleat, vitamin dan sebagainya,

sehingga kematian cel merupakan akibat kombinasi kerusakan komponen sel tersebut.

Pada pH rendah (≤ 4,5) dan Aw rendah , efek fungisidalnya sangat kuat. Pada bakteri, zat ini

efektif pada pH tinggi (≥ 5) tetapi mungkin bersifat bakteriostatik pada konsentrasi lebih

rendah dan bakteriosidal pada konsentrasi lebih tinggi. Konsentrasi yang digunakan pada

pangan bervariasi di beberapa negara, di USA diijinkan penggunaannya pada konsentrasi

200-300 ppm.

Sulfur oksida dan sulfit juga digunakan sebagai antioksidan pada sayuran dan

buah-buahan segar dan dikeringkan untuk mencegah pencoklatan (browning). Mengingat

sifatnya yang dapat menggangu pernafasan dan menimbulkan alergi, maka produk pangan

yang menggunakan senyawa tersebut perlu dicantumkan pada kemasan.

Gas SO2 dapat diberikan dalam bentuk garam sulfit, bisulfit atau metabisulfit.

Campuran garam tersebut dengan air akan sangat tergantung pada pH, dan sangat penting

pengaruhnya terhadap sifat antimikrobianya. Pengaruh SO2 terhadap mikrobia sangat

tergantung dari bentuk molekul dan dengan senyawa lain. SO2 dapat memikat senyawa

organik : aldehid, keton, gula, enzim, vitamin,dan lemak. Hasil dari pengamatan diketahui

pada pH < 4, SO2 lebih efektif 1000 kali terhadap E.coli dan 500 kali lebih aktif terhadap

khamir dibandingkan dalam bentuk sulfit atau bisulfit.

pH

SO2 Bisulfit (HSO3) Sulfit (SO3)

pH asam pH basa

C. H2O2

Beberapa bakteri asam laktat (BAL) menghasilkan H2O2 pada kondisi aerob pada

pertumbuhannya, karena kekurangan katalase, pseudokatalase, atau peroksidase.

Beberapa strain BAL dapat memproduksi cukup banyak sampai dapat bertindak sebagai

bakteriostatik (6-8 µm/ml), tetapi jarang sebagai bakterisidal (30-40 µm/ml). H2O2

merupakan agen pengoksidasi yang kuat dan dapat sebagai antimikrobia terhadap

bakteri, fungi, dan virus.

Larutan H2O2 (0,05-0,1%) direkomendasikan sebagai agen antimikrobia pada

susu mentah yang digunakan pada proses pembuatan keju, telur cair untuk memudahkan

destruksi Salmonella dengan pasturisasi suhu rendah, bahan pengemas yang dipakai dalam

pengepakan aseptik makanan, dan peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan

makanan. Penggunaan H2O2 diijinkan pada telur cair dan susu mentah refrigerasi (sekitar 25

ppm) untuk mengontrol bakteri perusak dan patogen. Sebelum pasteurisasi bahan tersebut,

enzim katalase (0,1-0,5 / 1000 lb) ditambahkan untuk menghilangkan residu H2O2. H2O2

beraksi sebagai agen pengoksidasi yang kuat dan merusak komponen sel, terutama

membran. Katalase akan menghidrolisis H2O2 menjadi air dan oksigen. Sifat

pengoksidasinya yang kuat tersebut, dapat menyebabkan efek yang tidak diinginkan dalam

pengolahan pangan, misalnya terjadi discolorisasi pada daging yang diolah. Oleh karenanya

dibatasi penggunaannya.

2 4

% T

otal

SO

2

6

SO2

8

HSO3- SO3

=SO2

HSO3-

SO3=

H2O2 telah digunakan untuk memodifikasi tepung serat tanaman dari jerami untuk

makanan rendah kalori, serta untuk pemutih dan pewarna pada biji-bijian, cokelat, teh

instan, ikan, bungkus sosis, dan untuk mengurangi sulfit pada wine. Di masa mendatang,

penggunaan H2O2 pada bahan pangan diperkirakan terus meningkat.

D. Epoksida (Etilena Oksida dan Propilena Oksida)

Etilena oksida dan propilena oksida digunakan sebagai fumigan untuk membunuh

mikrobia, (dan serangga) pada biji-bijian, bubuk cokelat, gum, kacang-kacangan, buah-

buahan yang dikeringkan, dan bahan pengemas. Bahan tersebut bersifat germisidal dan

efektif melawan sel, spora, dan virus. Etilena oksida bersifat lebih efektif. Bahan tersebut

merupakan agen alkylating dan dapat bereaksi dengan berbagai gugus (-SH, -NH2, dan –

OH) di dalam makromolekul seluler, khususnya protein struktural dan enzim, dan berakibat

merugikan dari fungsinya. Zat tersebut juga dapat bereaksi dengan beberapa komponen

makanan, seperti klorida, dan membentuk senyawa racun yang menjadi residu pada bahan

makanan. Epoksida bersifat toksik pada konsentrasi tinggi tinggi (sebagai residu), khususnya

pada orang yang sensitif.

Etilena oksida pada kadar > 100 ppm dapat membahayakan manusia. Senyawa ini

bersifat mengiritasi mata dan merusak kulit, mudah terbakar. Efektivitasnya dipengaruhi

oleh kadar gas, suhu, RH, dan sifat bahan pangannya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa

kematian Salmonella senftenberg, E.coli dan C. botulinum karena terjadi perusakan guanin

dan adenin pada komponen DNA sel. Kelemahan penggunaan etilena oksida ialah adanya

hidrolisa residu etilena oksida ialah etilena glicol dan etillena khlorohidrin yang bersifat

toksik (batas residu dalam BM tidak lebih dari 50 ppm), dan dapat merusak vitamin dan

asam amino essensial.

Terdapat 3 kelompok mikrobia berdasarkan sensifivitasnya terhadap etilena

oksida, yaitu :

1. Kapang dan khamir bersifat tidak tahan

2. Bakteri tidak membentuk spora/sel vegetatif memiliki 2 kali lebih tahan daripada

kapang dan khamir

3. Spora bakteri memiliki 10 kali lebih tahan daripada sel vegetatif

Propilena oksida, sebagaimana etilena oksida, tetapi kurang aktif dan kurang

volatil. Zat ini dapat digunakan sebagai sterilisasi dan efektif apabila dipakai kadar 800 –

2000 ppm. Kematian mikrobia akibat propilena oksida mirip dengan pada etilena oksida.

Keunggulannya ialah hasil degradasi propilen oksida berupa propilen glikol yang bersifat

tidak toksik, dan dapat digunakan sebagai humektan. Senyawa ini lazim digunakan pada

pati, biji-bijian, dan coklat, serta residu maksimal yang diizinkan sebesar 300 ppm.

Tabel 11.6. Nilai D value mikrobia pangan dari 4 sterilan kimia

Organisme Da Kadar SuhuoC KondisiHidrogen peroksida

C. botulinum 169 B 0.03 35% 88B. coagulans 1.8 26% 25B. stearothermophilus 1.5 26% 25B. subtilis ATCC 95244 1.5 20% 25B. subtilis A 7.3 26% 25

Ethylene oxideC. botulinum 62A 11.5 700

mg/L40 RH 47%

C. botulinum 62A 7.4 700mg/L

40 RH 23%

C. sporagenes ATCC 7955 3.25 500mg/L

54.4 40% RH

B. coagulans 7.0 700mg/L

40 33% RH

B. coagulans 3.07 700mg/L

60 33% RH

B. stearothermophilus ATCC 7953 2.63 500mg/L

54.4 40% RH

L. brevis 5.88 700mg/L

30 33% RH

M. radiodurans 3.00 700mg/L

54.4 40% RH

Sodium hypochloriteA. Niger conidiospores 0.61 20 ppmc 20 pH 3.0A. Niger conidiospores 1.04 20 ppmc 20 pH 5.0A. Niger conidiospores 0.31 20 ppmc 20 pH 7.0

IodineA. Niger conidiospores 0.86 20 ppmc 20 pH 3.0A. Niger conidiospores 1.15 20 ppmc 20 pH 5.0A. Niger conidiospores 2.04 20 ppmc 20 pH 7.0

E. CO2

Gas CO2 biasanya ditambahkan atau digunakan pada modified Atmosphere

Packaging (MAP). Metode ini diterapkan untuk mengontrol atau mengurangi

pertumbuhan mikrobia yang tidak dinginkan pada bahan pangan. Teknik ini juga

membantu menunda aktivitas enzim dan respirasi pada bahan segar. Pertumbuhan

mikrobia aerob (kapang, khamir, dan bakteri aerob) dicegah pada produk pangan yang

dikemas vakum (vacuum packaged) atau dihembus (flushed) dengan 100% CO2, 100%

N2 atau campurannya. Meskipun demikian, bakteri anaerob dan fakultatif anaerob, dapat

tumbuh, kecuali teknik lain digunakan untuk mengontrol pertumbuhannya.

Aksi antimibrobia pada MAP pangan ditunjukkan adanya perubahan potensial

redoks (Eh) dan konsentrasi CO2. Mikrobia fakultatif anaerob tumbuh pada kisar Eh

yang lebar. Pengemasan vakum dan penghembusan gas, terutama CO2, N2, atau

campurannya, tanpa O2, tidak mendukung pertumbuahan mikrobia aerob, tapi dapat

mendukung pertumbuhan fakultati anaerob dan anaerob.

Gas flushing dengan CO2 dan N2 digunakan dan beberapa kasus pada daging

segar bersama dengan gas oksigen digunakan gas campuran. Gas Nitrogen sebagai

pengisi inert, sedangkan oksigen memberikan warna oksimiogloblin merah pada

daging dan CO2 sebagai antimikrobia. Kadar serendah 20% CO2 diketahui

mengendalikan pertumbuhan bakteri anaerob; Pseudomonas, Aerobacter, dan Moraxella,

meskipun umumnya digunkan pada kadar 40-60%, bahkan beberapa kasus digunakan

100% CO2.

CO2 digunakan sebagai pengawet karena bersifat tidak toksik pada manusia

sampai kadar < 20%, umumnya disimpan dalam silinder bertekanan : 50 kg/cm2 atau dry

ice, dan telah banyak digunakan dalam jenis minuman, sayuran dan buah-buahan.

Sensitivitas mikrobia bervariasi bergantung dari jenisnya, Bacillus, Enterobacteri,

Flavobacterium,dan Micrococcus tahan hidup 100% CO2, selama 4 hari pada suhu

kamar, sedangkan Proteus, Lactobacillus, C. perfringens tidak tahan. Pada konsentrasi 5

-50% CO2, jamur dan khamir terhambat, sedangkan pada 10% CO2 pada umumnya

terjadi penurunan 50% jumlah mikrobia. Penghambatan oleh CO2 akan meningkat

dengan penurunan suhu simpan, sehingga umur simpan produk dapat lebih lama.

Pengaruh suhu penyimpanan dan kadar CO2 terhadap laju pertumbuhan bakteri psikrofil

dapat dilihat pada gambar berikut.

Beberapa usulan yang menjelaskan mekanisme penghambatan CO2 terhadap

mikrobia ialah karena terdesaknya O2 oleh penggunaan CO2, adanya CO2 pada bahan

akan mengakibatkan bentuk H2CO3 (asam karbonat) dan merubah pH produk,

metabolisme suksinat terhambat pada konsentrasi ≥ 20% CO2 pada P.aerogenosa dan R.

nigrificans, CO2 merusak membran sel mikrobia dan menginaktivasi enzim

dekarboksilase.

Penggunaan CO2 sebagai bahan pengawet bahan pangan ditambahkan pada

vacum packaged meat dengan kadar 10 -30 % CO2 di dalam kantong plastik dan

disimpadan pada 5oC ternyata dapat mengawetkannya. Bakteri yang masih tahan pada

kondisi tersebut ialah bakteri laktat, tapi tidak membentuk “off odor” pada penyimpanan

0-5 0C. Controlled atmosphere storage (CA) diterapkan pada transportasi daging, sayuran

dan buah segar dengan 5 – 20% CO2 dapat menghambat Acinetobacter dan Moraxella,

juga proses fisiologi (respirasi, pematangan / maturasi). Carbonated beverages pada soft

drink dengan tekanan CO2 sebesar 3 – 5 atm mematikan pertumbuhan mikrobia perusak

dan patogen. Kecepatan kematian sel tergantung dengan tekanan CO2 dan kadar gula

pada soft drink. Pada kadar gula tinggi bersifat protektif terhadap sel.

F. Ozon (O3)

Industri pangan, kini memerlukan teknologi pengolahan yang inovatif agar memenuhi

permintaan konsomen akan produk yang siap makan (ready-to-eat) lebih segar dan aman.

Disamping pengolahan dengan tekanan tinggi dan medan listrik bergetar, penggunaan ozon

Kece

pata

npe

rtum

buha

n

5oC

10oC20oC

Kadar CO 2

merupakan alternatif yang telah banyak digunakan oleh industri pangan. Food and Drug

Administration USA telah menyetujui ozon sebagai tambahan makanan langsung untuk

perlakuan, penyimpanan, dan pengolahan pangan, baik dalam bentuk gas maupun cair. Ozon

merupakan sanitizer yang potensial karena kelebihannya akan mengalami auto-dekomposisi

secera cepat dan menghasilkan oksigen, sehingga tidak meninggalkan residu pada bahan

pangan.

Ozon (O3) hasil dari penyusunan atom-atom apabila molekul oksigen diperlakukan

pada listrik bertegangan tinggi. Produknya berupa gas berbau menyengat dan memliki sifat

sebagai pengoksidasi yang kuat. Ozon secara relatif tidak stabil pada larutan cair (aqueous).

Ozon terdekomposisi secara terus menerus, tetapi lambat, menjadi oksigen dengan

laju reaksi pseudo order pertama. Waktu paruh ozon di dalam air distilasi pada 20oC

umumnya 20-30 menit. Meskipun peneliti lain mengemukakan 165 menit, bahkan ada yang

hanya 2-4 menit pada pH 7 dan suhu 25oC. Stabilitas ozon pada larutan tertinggi pada

pH 5, dan menurun apabila pH dinaikkan, dan tidak terdeteksi apabila pada pH 9

larutan buffer.

Dekomposisi ozon ketika mengikuti kinetika order pertama dapat ditulis sebagai

berikut:

-d[O3]/dt = k [O3] [OH-]

Menurut Staehelin dan Hoigne (1985), dekomposisi ozon mencakup tiga reaksi, yaitu

inisiasi, promosi, dan inhibisi (Gambar...).

1. Inisiasi merupakan tahap pembatas lajur reaksi yang menyebabkan pembentukan

radikal bebas, yakni ion radikal super oksida (O2-) dan bentuk terhidrogenasinya

yaitu radikal hidroperoksida (HO2.). Pembentukan radikal tersebut akan

menyebabkan generasi radikal hidroksil (.OH) yang sangat reaktif. Ion radikal

ozonida (.O3-) terbentuk sebagai produk reaksi antara. Faktor-faktor yang

meningkatkan tingkat dekomposisi ozon (inisiator) ialah ion hidroksil, beberapa

kation seperti Fe2+, senyawa organik seperti asam glioksilat dan radiasi ultarviolet

pada 253,7 nm.

O3 + OH- HO.2 + .O2

-

.O2- + H+

2. Reaksi promosi kembali menghasilkan hidroperoksida dan radikal superoksida.

Promotor pada tahap ini ialah asam format, asam glioksilat terutama alkohol dan

grup aril.

O3 + OH HO.4

.O2- + H+ HO2

- + O2

3. Penghambatan/inhibisi menunjukkan reaksi yang menyebabkan konsumsi radikal

hidroksil tanpa regenerasi radikal superoksida. Inhibitornya dapat berupa bikarbonat,

karbonat, alkohol tersier, dan grup alkil.

OH- + HCO3- OH- + HCO3-

Molekul ozon dan produk dekomposisinya (radikal hidroksil, hidrogen peroksida,

radikal superoksida) akan menginaktifasi mikrobia secara cepat melalui reaksinya dengan

enzim intraseluler, bahan genetik, dan komponen dinding sel, pembungkus spora atau kapsid

virus. Kombinasi ozon dengan inisiator yang cocok seperti ultraviolet atau hidrogen

peroksida akan menyebabkan proses oksidasi lebih lanjut (AOP) yang sangat efektif

melawan kebanyakan mikrobia yang resistan. Ketika ozon diaplikasikan pada bahan pangan,

zat tersebut akan digenerasi on-site dan mengalami dekomposisi secara cepat, tanpa

meningalkan residu. Ozon cocok untuk mengurangi kontaminasi pada produk pangan,

peralatan permukaan yang kontak dengan bahan pangan, dan lingkungan pengolahan.

Gas ozon dapat digunakan untuk disenfeksi persediaan air. Penambahan 100-200 ppm

dalam limbah cair selama 30 menit dapat menginaktivikasi Clostridium botulium dan juga

mikrobia perusak bahan makanan yang lain. Spora bakteri sangat tahan terhadap ozon

sedangkan umumnya bakteri lebih peka terhadap ozon dibanding yeast dan jamur.

Sensitivitas mikrobia terhadap ozon di dalam air tegantung dari spesies mikrobianya.

B. cereus lebih sensitif dibanding E. coli dan B. megaterium. Penghambatan aktivitas

mikrobia oleh ozon diduga akibat inaktivasi enzim dehidrogenase serta penghambatan

respirasi dan rusaknya membran dan dindin sel.

G. BHA (Butylated Hydroxyanisol), BHT (Butylated Hydroxytoluene), dan TBHQ (t-Butyl Hydroquinone).

BHA, BHT, dan TBHQ biasanya digunakan pada kadar 200 ppm atau kurang

sebagai antioksidan untuk menunda oksidasi lemak tak jenuh. BHA, BHT, dan TBHQ

mempunyai sifat antimikrobia sehingga dapat sebagai antimikrobia tidak langsung. Pada

konsentrasi sekitar 50-400 ppm, BHA menghambat bakteri Gram-positif dan Gram-

negatif, meskipun beberapa spesies dapat menjadi hambatan. BHA, BHT, dan TBHQ juga

mencegah baik pertumbuhan maupun produksi racun oleh kapang dan pertumbuhan

khamir, tetapi BHA nampaknya lebih efektif. Aksi antimikrobianya merusak fungsi

membran sel dan enzim. Keefektifan antimikrobia BHA, BHT, dan TBHQ akan meningkat

bila adanya sorbat, tetapi akan menurun pada makanan dengan lipida tinggi dan pada suhu

rendah.

H. Pengasapan Pangan

Asap mengandung beberapa senyawa organik yang dapat membantu proses

pengawetan bahan makanan, yaitu fenol, cresol, teer, formaldehida, dan oksida nitrogen.

Efektivitas asap sangat tinggi terhadap bakteri Gram negatif berbentuk batang, Micrococus,

Leunostoc, dan Streptococcus.

Produk olahan daging dan ikan banyak yang diproses dengan pengasapan, yang

mana asap dihasilkan dari pembakaran kayu keras, seperti oak, walnut, maple, turi, dan

lainnya. Sebagai alternatif, juga dapat digunakan asap cair (liquid smoke), yang diperoleh

dari distilasi asap kayu keras, yang diaplikasikan sebagai ingredien pada bahan pangan.

Alasan utama dilakukan pengasapan terhadap daging, ikan dan keju ialah dapat

mengembangkan flavor, tekstur, dan warna produk yang diinginkan. Pengasapan

menyebabkan senyawa asap terdeposit pada permukaan bahan. Tergantung dari suhu dan

lama pemanasan, derajat kekeringan permukaan (Aw) dan konsentrasi zat asap yang

menempel, pengasapan dapat bertindak baik sebagai bakterisostatik, maupun baktrisidal,

meskipun bersifat antifungal yang lemah. Asap cair, pada kondisi yang sama, kurang efektif

sebagai antimikrobia dibanding asam kayu. Asap juga mengandung beberapa bahan kimia

yang bersifat karsinogenik, yaitu benzopyrene and dibenzanthracene. Salah asatu

rekomendasi untuk menurunkan kanker colon dianjurkan mengurangi konsumsi makanan

yang diasap.

I. Antibiotik

Penggunaan antibiotik tertentu boleh ditambahkan pada bahan makanan. Namun

demikian, apabila diinjeksikan pada hewan ternak atau diberikan lewat pakan, ada

kekhawatiran tertinggalnya residu antibiotik dalam produk bahan makanan yang dapat

menyebabkan kekebalan terhadap mikrobia. Adanya residu antibiotik tersebut, misalnya

pada susu, dan daging, apabila diproses lebih lanjut, terutama proses fermentasi, dapat

menghanbat pertumbuhan biakan atau inokolum.

Beberapa antibiotik klasik, tidak termasuk bakteriosin dari bakteri Gram positif

(nisin, pediosin, sakasin, dan subtalin) telah dipelajari sebagai bahan pengawet.

Tetracyckin (sekitar 10 ppm) disetujui oleh Food and Drug Administration (FDA)

digunakan untuk memperpanjang umur simpan sefood dan produk perunggasan yang

didinginkan pada tahun 1950-an. Karena munculnya resistensi bakteri terhadap antibiotik,

jenis antibiotik tersebut akhirnya dilarang.

Hingga kini, USA tidak mengiijinkan penggunaan antibiotik sebagai bahan

pengawet makanan, sementara di beberapa negara menyetujui 2 jenis antibiotik, yaitu nisin

dan natamisin, sedangkan 3 lainnya (tetrasiklin, subtilin, dan tilosin) telah dipelajri dan

menunjukkan efektif palikasinya pada bahan pangan. Antibiotik subtilin, tilosin dan nisin

telah diteliti pada makanan kaleng, sedangkan nisin banyak diteliti penggunaanya pada

keju.

Penggunaan antibiotik pada bahan pangan harus mempertimbangkan beberapa

hal sebagai berikut:

1. Antibiotik harus membunuh mikrobia, tidak hanya menghambat mikrobia, dan idealnya

terdekomposisi kedalam produk atau rusak selama pemasakan produk tersebut.

2. Antibiotik tidak terinaktivasi oleh komponen bahan pangan atau produk dari

metabolisme mikrobia.

3. Antibiotik tidak segera menstimulasi munculnya resistensi suatu mikrobia.

4. Antibiotik tidak digunakan pada bahan pangan jika digunakan pengobatan atau sebagai

tambahan pakan ternak.

Nisin memiliki struktur mirip subtilin, tetapi tidak mempunyai gugus tritofan (

Gambar ). Pertama kali dilaporkan, penggunaan nisin dapat menghambat C. butiricum

pada keju. Alasan aplikasi antibiotik ini ialah (1) tidak toksik, (2) diproduksi oleh

Streptomyces lactis, (3) stabil terhadap panas dan penyimpanan, (4) terdekomposisi oleh

enzim pencernaan. Tidak mengasilkan produk yang 0ff-odor atau off-flavor, (6) memiliki

spektrum yang sempit dari aktivitas antimikrobianya. Nisin efektif melawan bakteri Gram

positif, bakteri pembentuk spora, tetapi inefektif terhadap bakteri Gram negatif.

Streptococcus faecalis, salah satu bakteri Gram positif yang tahan nisin. Antibiotik ini

merupakan senyawa polipeptida yang dapat dicerna oleh enzim proteolitik pada pH

8.

Natamisin, antibiotik yang dihasilkan oleh Streptococcus natalensis, berfungsi

untuk antijamur/antikapang dan kapang, tetapi tidak efektif terhadap bakteri. Antibiotik

ini diaplikasikan pada keju, sosis, dan kacang mentah. Dosis yang biasa digunakannya

500 ppm, dinyatakan aman. Dilaporkan pada dosis 1000 ppm mencegah pertumbuhan

jamur, dan pada 500 ppm menghambat pertumbuhan jamur pada keju. Kelemahannya,

adanya strain A.flavus mampu memproduksi enzim yang dapat mengaktivasi natamisin.

FAO/WHO Expert Committee menerima natamisin sebgai pengawet makanan

karena : (1) tidak mempengaruhi bakteri, (2) menstimulasi pada level rendah (unusually)

dari resistensi diantara kelompok kapang, (3) jarang terlibat pada resistensi silang (cross-

resistance di antara poliena yang lain (4) transfer DNA antara fungi tidak terjadi.

Efektivitas natamisin relatif lebih tinggi dibanding asam sorbat dan beberapa

antifungi lainnya. Asam sorbat memerlukan 100 – 1000 ppm dan natamisin 1-25 ppm

untuk menghambat fungi pada media yang sama.

Gambar . Sruktur kimia nisin (A), subtilin (B), natamisin (C), dan tetrasiklin (D)

Tetrasiklin (CTC) dan oksitetrasiklin (OTC) disetujui FDA berturut-turut pada

tahun 1955 dan 1956, pada level 7 ppm untuk mengontrol bakteri perusak pada produk

unggas yang direfrigerasi dan tidak dimasak, tetapi selanjutnya dibatalkan. CTC dan

OTC diketaui menunda kerusakan oleh baakteri, bukan hanya pada ikan dan seafood,

tetapi juga produk unggas, daging merah, sayuran, susu segar, dan lainnya. Umumnya

CTT lebih efektif daripada OTC. Tetrasiklin peka terhadap panas dan labil selama

penyimpanan bahan pangan.

Subtilin, antibiotik yang dihasilkan oleh B. subtilis. Seperti nisin, efektif melawan

bakteri Gram positif, stabil pada suasana asam, dan tahan terhadap pemanasan pada suhu

1210C selama 30 – 60 menit. Subtilin efektif digunakan pada makanan kaleng pada kadar

5-20 ppm untuk mencegahgerminasi spora, yang sisi aksinya sama dengan pada nisin.

Tylosin, antibiotik antibakterisidal, bekerjanya menghambat sintesis protein,

efektif melawan bakteri Gram positif daripada bakteri Gram negatif, juga mengambat

germinasi endospora. Efek penghambatannya lebih tinggi daripada nisi atau subtilin.

Karenanya sifatnya yang tahan panas, antibiotik ini efektif ditambahkan (1 ppm) produk

yang dikalengkan – berasam rendah.