PENGOLAHAN PANGAN FUNGSIONAL - elisajulianti · PDF fileasin, saus, jahe fermentasi, minuman anggur, kopi dan lain-lain. EKSTRAKSI ... Kelarutan komponen dalam pelarut SF tergantung

PENGOLAHAN PANGAN FUNGSIONAL

Kompetensi yang diharapkan : Mahasiswa dapat mengembangkan produk pangan fungsional dari berbagai sumber pangan yang memiliki khasiat/kompnen bioaktif

BENTUK-BENTUK PANGAN FUNGSIONAL

• Probiotic yoghurts • Fortified and specialty breads • Fortified milk and milk powders • High fibre food and drinks • Fortified breakfast cereals • Fruits/vegetable snacks • Isotonic drinks • Herbal products • Energy drinks • Fruit and vegetable juices

• 2 pendekatan dalam pengembangan pangan fungsional : 1. Menggunakan bahan secara utuh dalam

pengolahan produk pangan (misal oat)

2. Ekstraksi komponen bioaktif (dengan atau tanpa pengolahan lebih lanjut) dan dijual sebagai bahan tambahan atau untuk dikombinasikan dengan produk 9misal beta glukan dari oat).

• Tahap esktraksi harus diikuti dengan fraksinasi dan purifikasi distandarisasi

• Hasil ekstraksi ==? Dibuat dalam bentuk tepung

• Pengembangan produk Sering didahului dengan percobaan pada skala lab

Establis the processing parameters

Collect data on the physical, chemical, organoleptic and microbiological quality

Cost

• Jika dari percobaan lab produk menjanjikan untuk dikembangkan dilanjutkan pada scaled up untuk memroduksi pada skala lebih besar

Metode Pengolahan pangan Fungsional

• Fermentasi yang paling banyak

• Thermal preservation

• Low temperature preservation

• Dehydration and concentration

• Chemical preservation

• Irradiation

digunakan secara individu atau kombinasi

Dikombinasikan dengan pengemasan dan pemberian label untuk dapat dikomersialisasi

• Pemilihan metode pengolahan/pengawetan disesuaikan dengan : Karakteristik produk (sensitivitas terhadap panas,

volatilitas)

Bentuk produk (kering, tepung, pasta, padat, cair)

Kemasan (kaleng, botol, pouch, kesesuaian produk dengan kemasan)

Umur simpan dan stabilitas produk

Suhu penyimpanan produk (ambien, beku, dingin?)

Cara penyajian produk

Biaya investasi

Unit Operasi pada Pengolahan Pangan Fungsional

1. Inspection, cleaning and sorting

2. Size reduction/ comminution

3. Screening

4. Mixing

5. Extraction

6. Fractionation and purification

7. Filtration and centrifugation

Metode Ekstraksi

• Perebusan

• Maserasi

• Perkolasi

• Ekstraksi refluks

• Ekstraksi Solent

• Ekstraksi Countercurrent

• Supercritical Fluid Extraction (SFE)

• Distilasi uap.

Teknik Purifikasi

• Ekstraksi solvent-solvent

• Presipitasi

• Filtrasi Membran

• Distilasi Fraksional

• Proses adsorpsi

• Kromatografi

Metode Pengawetan

• Metode Proses • Pengendalian suhu Pendinginan Pembekuan Perlakuan panas • Pengendalian kadar air Pengeringan

Penggaraman Konsentrasi Syruping • Pengendalian oksigen Pengemasan • Pengendalian pH Asidifikasi Fermentasi/Pickling • Pengendalian Kimia Pengasapan Pengawetan dengan bahan kimia

Studi Kasus 1 : Kedelai dan Produk Olahan Kedelai

• Produk-produk fermentasi : kecap, tempe, minuman fermentasi, miso, snack fermentasi, keju, tauco

• Produk non fermentasi : minyak kedele, tepung, konsentrat dan isola protein, roti, cake, cookies, donat, konfeksionari, snack, makaroni, makanan bayi, produk daging tirun/daging analog, susu kedele bubuk, tahu, desert beku, premix, yoghurt buah, minuman dengan flavor susu kedele dan lain-lain.

• Konsumsi kedele secara nyata berhubungan dengan penurunan :

resiko kanker terutama kanker payudara, kolon, lambung, paru-paru dan prostat.

Penyakit jantung

Sindrom menopause

Kedele juga banyak mengandung isoflaon, saponin, phyosterol dan pitokimia lainnya.

Studi Kasus 2 : Jahe dan Produk Olahan Jahe

• Jahe mempunyai aktivitas anttioksidan, antimikroba, modulator untuk keseimbangan eukosanoid, anti-hepatoksik, anti-ulcer, anti tumor dan dapat mencegah biosintesis kolesterol.

• Produk-produk dari jahe misalnya minuman jahe, campuran dalam minuman, bubuk jahe untuk bumbu dan ingradien, permen jahe, biskuit, cakes, campuran bumbu, jelly, snack manis-asam-asin, saus, jahe fermentasi, minuman anggur, kopi dan lain-lain.

EKSTRAKSI

Ekstraksi : peristiwa pemindahan zat terlarut (solut) di antara 2 pelarut yang tidak saling bercampur atau pemisahan satu solut dari matriks padat ke suatu pelarut.

Tujuan Ekstraksi :

• Isolasi komponen dalam larutan

METODE EKSTRAKSI KOMPONEN VOLATIL

• 3 Prosedur dasar untuk pemisahan dan identifikasi komponen aroma :

1. Perlakuan pendahuluan terhadap sampel

2. Ekstraksi dan pemekatan komponen volatil

3. Pemisahan komponen volatil dari pelarut serta identifikasinya.

• Metode ekstraksi yang digunakan :

Ekstraksi dengan pelarut organik

Distilasi vakum

Likens Nickerson

Metode Headspace

Perlu pemilihan metode yang tepat untuk mendapatkan flavor sesuai asalnya

METODE EKSTRAKSI KOMPONEN VOLATIL ………….

• Tahapan ekstraksi komponen volatil bahan pangan (Health dan Reineccius, 1986) :

1.Perlakuan awal : pemotongan, penggilingan, penghalusan, sentrifugasi, bertujuan agar pelarut yang digunakan dapat berpenetrasi ke dalam bahan

2.Kontak bahan dengan pelarut, bertujuan agar pelarut dapat menangkap komponen volatil dalam bahan. Tahap ini dapat dikombinasikan dengan pengadukan dan pemanasan untuk optimalisasi pelarutan

3.Pemisahan hasil ekstraksi dari bahan yang dianalisa

4.Penguapan pelarut dan pemekatan, bertujuan untuk meningkatkan intensitas flavor. Dilakukan pada suhu rendah (titik didih pelarut)

METODE EKSTRAKSI DENGAN PELARUT ORGANIK

Sederhana

Digunakan untuk bahan pangan seperti buah-buahan yang sensitif terhadap panas

Tahapan proses ekstraksi :

Persiapan bahan mentah

Pencampuran dengan pelarut

Pemisahan residu

Penguapan pelarut dan pemekatan

METODE EKSTRAKSI DENGAN PELARUT ORGANIK …

• Menurut Health (1981) ada 3 metode ekstraksi dengan pelarut :

a. Maserasi

b. Digestion

c. Perkolasi

• Maserasi :

Sampel dihancurkan

Dicampur dan direndam dengan pelarut beberapa jam pada suhu dingin sambil diaduk

Setelah komponen dan pelarut tercampur rata dilakukan pemisahan antara pelarut dan komponen dengan penyaringan

• Digestion :

Ekstraksi dilakukan pada suhu 60oC selama 24 jam

METODE EKSTRAKSI DENGAN PELARUT ORGANIK …

• Perkolasi : Mengalirkan pelarut pada bahan yang diekstrak secara kontiniu Dilakukan dengan pemanasan atau tanpa pemanasan Pelarut yang digunakan sebaiknya memiliki titik didih yang rendah

agra penguapan pelarut tidak merusak flavor

• Pelarut organik yang digunakan untuk mengekstraksi komponen flavor ada 2 : o Pelarut polar o Pelarut non polar

• Pelarut polar : Mengandung gugus karbonil atau hidroksi cukup tinggi Konstanta dielektriknya tinggi Larut dalam air

• Pelarut non polar : Lebih inert Konstanta dielektriknya lebih rendah Tidak larut dalam air

Mempengaruhi efektifitas ekstraksi

Jika senyawa interest bersifat polar maka pelarut yang digunakan harus bersifat polar dan sebaliknya konsep “Like dissolve like”

Pertimbangan dalam memilih pelarut :

o Sifat bahan yang akan diekstrak

o Tingkat oksidasi

o Pembentukan artefak (senyawa asing)

o Mudah tidaknya terbakar

o Tingkat toksisitas

Tabel 2. Pelarut organik untuk ekstraksi komponen volatil

Pelarut Titik didih (oC) Pelarut Titik Didih (oC)

Metil klorida -24 Etil Klorida 12.5

Isopentana 27-31 Petroleum Eter 30-70

Dietil eter : pentana (2:1) 33.5 Dietil eter 35

Pentana 36 Diklorometana 40.5

Aseton 58 Kloroform 61

Tetrahidrofuran 66 Heksana 69

Etil Asetat 77 Karbon tetraklorida 77.5

Etanol 78.5 Benzena 80

Sikloheksan 81 Nitrometana 98

Heptana 98.5 Metil Glikol 124.5

Etil Glikol 135 n-amil Asetat 138

Isoamil Asetat 142.5 Sikloheksanol 160

Propilen Glikol 188 Gliserol 290

Sumber : Health (1981)

METODE DISTILASI VAKUM

Distilasi dilakukan pada kondisi vakum sehingga suhu yang digunakan lebih rendah

Jika distilasi dilakukan pada kondisi vakum yang sempurna (absolut), maka disebut distilasi molekuler digunakan di industri

untuk pemurnian vitamin dan produk lain yang tidak stabil

Bahan ditempatkan di dalam suatu plate yang udaranya dikosongkan (divakumkan) kemudian dipanaskan

Kondensernya berupa plate yang dingin dan ditempatkan di bawah plate bahan

Bahan akan lewat di antara dua plate tersebut

Kehilangan komponen sangat sedikit

METODE LIKENS-NICKERSON

Ditemukan tahun 1964 dengan modifikasi alat ekstraksi komponen

Tujuan : meningkatkan efisiensi ekstraksi

Cara : kombinasi metode distilasi dan ekstraksi dengan pelarut dalam satu rangkaian alat yang prosesnya berjalan simultan

Tdd 2 labu, 1 labu diisi dengan bahan yang telah dicampur dengan air, dan labu lain berisi pelarut organik

Masing-masing labu dididihkan pada titik didihnya dan uapnya bertemu pada bagian tengah alat

METODE HEADSPACE

• Dilakukan dengan mengalirkan suatu gas inert pada bahan pangan sehingga komponen volatil yang berada di sekitar bahan pangan (headspace vapour) terbawa bersama-sama dengan gas dan diperangkap dengan pelarut organik

• Komponen volatil yang ditangkap gas tsb dapat langsung dianalisa dengan kromatografi gas (direct injection)

• Perkembangan teknik headspace :

- direct injection

- cryogenic trapping

- porous polymer adsorbents

• Hal yang penting dipertimbangkan : kualitas komponen volatil yang tertangkap berada di bawah komposisi naturalnya karena tekanan gas inert yang berlangsung lama mengganggu keseimbangan antara komponen volatil dan bahan pangan.

EKSTRAKSI DENGAN FLUIDA SUPERKRITIS

Fluida superkritis (Supercritical Fluida) : keadaan fluida yang berada di atas titik kritisnya (antara cair dan gas)

Misal CO2 pada suhu dan tekanan tertentu CO2 berada pada fase cair kemudian suhu diturunkan dan tekanan dinaikkan sehingga CO2 berada pada fase gas, setelah itu suhu dinaikkan hingga CO2 berada pada fase kritisnya, yaitu pada suhu 31.06oC dengan tekanan 73.8 Bar

Setelah melewati fase kritis CO2 berada dalam bentuk fluida superkritis.

Pada kondisi superkritis, CO2 dapat berperan sebagai pelarut untuk ekstraksi, fraksinasi atau deodorisasi

Gambar 1. Diagram fase suhu-tekanan dari komponen murni

FLUIDA SUPERKRITIS

Karakteristik fluida superkritis :

- densitas tinggi

- viskositas rendah

- difusivitas berada antara gas dan cair

Kelarutan komponen dalam pelarut SF tergantung pada densitas pelarut dan afinitas fisiko kimia dari zat terlarut dan pelarut

Penggunaan SF secara komersial diawali dengan ekstraksi kafein tahun 1968 di Jerman dengan menggunakan tekanan 160-220 atm dan suhu 70-90oC

Secara umum SF dapat digunakan untuk :

- larutan pengekstrak

- eluen dalam teknik kromatografi

- media reaksi

Baik sebagai pelarut

FLUIDA SUPERKRITIS

• Fluida superkritis yang banyak digunakan untuk pemisahan komponen pangan adalah CO2

• Kelebihan fluida superkritis CO2 :

Densitasnya tinggi

Relatif inert

Murah

Non-toksik

Tidak mudah terbakar

Dapat didaur ulang

Tersedia dalam bentuk kemurnian yang tinggi

Tidak meninggalkan residu

Pada kondisi superkritisnya (31.1oC, 7.38 MPa), maka CO2 :

o Relatif aman, nyaman digunakan

o Sesuai untuk ekstraksi komponen yang lebih volatil dan/atau yang labil terhadap panas

CO2 superkritis baik digunakan untuk pemisahan komponen lipofilik dengan berat molekul rendah (< 500 Dalton) seperti : hidrokarbon, halokarbon, eter, ester, keton dan aldehid.

Kelarutan komponen menurun dengan :

meningkatnya berat molekul

penambahan gugus polar seperti hidroksil, karboksil atau nitrogen

Selektivitas dan fraksinasi dapat diperoleh dengan :

pengendalian suhu dan tekanan pelarut

Kelemahan CO2 superkritis dibanding pelarut organik :

• Ekstrak yang dihasilkan berbeda secara kualitatif dan quantitatif, misal :

Minyak ikan dan minyak nabati yang diekstrak dengan hexan kaya akan pospatida (lesitin), sedang yang diekstrak dengan CO2 miskin akan pospatida.

PERALATAN EKSTRAKSI FLUIDA SUPERKRITIS

• 4 Komponen peralatan yang terdapat pada SFE :

1. kompresor

2. ekstraktor

3. separator

4. regulator

• Pada ekstraksi dengan CO2 superkritis, CO2 ditempatkan pada kondensor dan kemudian dipompakan ke extraction vessel melalui sebuah heat exchanger dengan tekanan pompa yang tinggi. Keadaan CO2 di dalam ekstraktor ditentukan oleh suhu dan tekanan.

Bahan yang akan diekstraksi dibersihkan dengan gas CO2 untuk menghilangkan udara dan kemudian CO2 cair dipompakan larutan dimasukkan ke separation vessel dan CO2 dikembalikan ke kondensor untuk digunakan kembali.

METODE PEMISAHAN LAIN

• Sentrifugasi

• Cyclone

• Difusional/Keseimbangan

• Kristalisasi

• Absorpsi/Stripping

• Pertukaran Ion