|
Hasil pertanian hortikultura khususnya buah-buahan dan sayuran tropis sifatnya peka terhadap suhu rendah. Beberapa jenis buah-buahan dan sayuran akan mengalami kerusakan yang disebut chilling injury atau kerusakan karena suhu rendah yang berakibat warna berubah atau tekstur cepat menjadi lunak. Sebagai contoh, pisang yang disimpan di lemari es akan segera mengalami pencoklatan dan pelunakan dan jika dikeluarkan dari lemari es menjadi tidak layak lagi untuk dimakan. Oleh karena itu buah-buahan seperti pisang dan tomat jangan disimpan di lemari es yang terlalu dingin.
Pembekuan juga akan mengakibatkan kerusakan pada makanan yang bentuknya cair, misalnya sebotol susu sapi jika dibekukan akan mengakibatkan lemak susu atau krim terpisah cairannya. Demikian juga, pembekuan dapat menyebabkan protein susu menjadi menggumpal.
Terjadinya kerusakan bahan pangan pada suhu rendah seperti disebutkan di atas hanya perkecualian karena umumnya penyimpanan pada suhu rendah dapat mengawetkan bahan pangan dan umumnya makin rendah suhunya semakin baik pengawetannya.
Gambar 1: freezing injury pada tomat
Seperti halnya suhu yang terlalu rendah, suhu yang terlalu tinggi pun dapat menyebabkan kerusakan bahan pangan. Umumnya pada suhu penanganan bahan pangan, setiap kenaikan 10 derajat celsius, kecepatan reaksi kimia naik 2 kalinya. Beberapa contoh kerusakan karena suhu tinggi misalnya protein menggumpal, emulsi pecah, keringnya bahan pangan karena airnya menguap dan rusaknya vitamin
Penyebab utama dari injury dianggap kerusakan membran sel tanaman. Kerusakan membran set off riam reaksi sekunder, yang mungkin meliputi produksi etilen, respirasi meningkat, fotosintesis berkurang, gangguan energi, akumulasi produksi senyawa beracun seperti etanol dan asetaldehida dan struktur selular diubah. Sebagai struktur tanaman berbeda di kedua kerentanan terhadap kerusakan dan kemampuan untuk memperbaiki membran ini, gejala sangat bervariasi antara komoditi. Freezing injury adalah waktu dengan masalah suhu. Jika menghasilkan disimpan di bawah temperatur kritis untuk jangka pendek, tanaman dapat memperbaiki kerusakan. Jika pemaparan berkepanjangan, kerusakan permanen terjadi dan sering mengakibatkan gejala terlihat. Cedera terjadi lebih cepat dan lebih parah, semakin rendah suhu di bawah suhu ambang batas. Deteksi dan diagnosis cedera mengerikan seringkali sulit, sebagai produk sering melihat suara ketika dihapus dari suhu dingin, tetapi gejala dapat terjadi ketika menghasilkan ditempatkan pada suhu tinggi. Gejala yang muncul pada temperatur yang lebih tinggi mungkin muncul segera, atau mungkin memakan waktu beberapa hari untuk berkembang. Gejala juga mungkin tidak terlihat dari luar.
GAMBAR 2. Infrared thermography video dari holly daun selama membeku di ruang lingkungan terkendali pendingin (Atherton, Pearce dan Fuller, unpubl. res.). Metode yang seperti yang dijelaskan dalam Pearce dan Fuller (2001). Pembekuan eksotermik dan dengan demikian dapat dideteksi dengan mendeteksi pemanasan. Sebuah kamera pencitraan inframerah digunakan untuk memantau peristiwa eksotermik daun beku. Gambar menampilkan suhu sebagai palsu-warna, yang berjalan dari 'dingin' warna (pink dan biru) untuk 'hangat' warna (kuning dan merah). Skala ke kanan setiap gambar menunjukkan suhu yang sesuai dengan warna palsu. Rentang suhu yang terdeteksi disesuaikan selama pendinginan untuk mempertahankan jendela 8oC untuk memasukkan kisaran suhu spesimen dalam bagian ini. Gambar a petama ditangkap dan gambar b ditangkap 156 s kemudian. Wilayah pucat biru / putih di daun 1 dan 2 in a dan b daun 3 menunjukkan wilayah awal penyebaran exotherm intensitas rendah sampai saat itu di daun, berikut nukleasi es masing-masing 0,9, 4,9 dan 2,9 s sebelumnya. Panah hijau menunjukkan tetesan air yang ditempatkan pada permukaan daun sebelum pendinginan. Nukleasi daun adalah internal dalam daun 1 (panah hitam menunjukkan di mana terjadi nukleasi) dan di daun 2 dan 3 itu terjadi dari situs tetesan beku di permukaan. Warna hangat daun 1 dan 2 di b menunjukkan di mana air dalam jumlah yang lebih besar telah kemudian beku selama acara beku kedua di daun, ketika air diambil dari sel dan membeku extracellularly. Bars = 1 cm.
bbMeskipun es dapat merata di seluruh beberapa organ, seperti banyak daun, itu juga dapat bentuk es massa pada situs-situs yang dapat diprediksi (seperti yang dibahas di atas). Es massa dapat memisahkan lapisan sel dan membuat rongga. Contohnya adalah pemisahan epidermis dari jaringan yang mendasari (Levitt, 1980). Meskipun seperti pemisahan, pemeriksaan mikroskopis menunjukkan sitoplasmik streaming di sel epidermal, yang dengan demikian tidak dibunuh. Ketika struktur organ terganggu dengan cara ini, itu perlu tidak membahayakan tanaman kelangsungan hidup langsung. Dengan demikian, es dapat terbentuk di organ-organ yang diabaikan seperti bud skala (Ashworth, 1990), dan es-massa dibentuk pada batang langsung di bawah tunas (dibahas di atas) membuat rongga tetapi es dan rongga ditoleransi (Roger, 2001).
Celah-celah embun di pohon adalah contoh yang baik dari kerusakan struktural sebagai akibat tidak langsung beku. Ini melibatkan pemisahan radial tiba-tiba sebuah batang dari pusat melalui untuk kulit, dikatakan membuat suara seperti tembakan. Retak tidak diciptakan langsung oleh pertumbuhan lokal es massa; Sebaliknya, itu adalah hasil dari ketegangan di kayu. Beberapa faktor dapat berkontribusi untuk ini, termasuk beku keluar dari air dari dinding sel ke lumen sel-sel mati kayu, dan lebih cepat pendinginan luar kayu dari kayu batin (Kubler, 1983 Sakai dan Larcher, 1987). Frost keretakan tidak langsung membunuh pohon; celah-celah dapat bertahan selama bertahun-tahun, membuka lagi setiap musim dingin, dan dapat menyebabkan kerugian ekonomi dalam Kehutanan (Sano dan Fukazawa, 1996). (Roger, 2001).
Potensi air es lebih rendah daripada air. Akibatnya, es ekstraselular kristal tumbuh dengan menggambar air dari sel sampai air potensi es dan sel sama, dengan demikian dehydrating isi sel. Potensi air es jatuh sebagai suhu falls, karenanya dehidrasi selular menjadi semakin besar karena suhu jatuh (Gusta et al., 1975), ke batas yang ditetapkan oleh vitrifiksi. Pada beberapa spesies, dinding sel sebagian menolak runtuhnya pada volume seluler, menciptakan sebuah perbedaan dari keseimbangan dan mengurangi tingkat dehidrasi; Namun, dehidrasi selular yang substansial masih terjadi (Zhu dan Beck, 1991).
Membran struktur rusak ketika beku-induced dehidrasi melebihi toleransi dehidrasi sel (Steponkus, 1984; Pearce dan Willison, 1985; Pearce, 1985; Steponkus et al., 1993). Konsekuensi Fisiologis hilangnya compartmentation adalah dapat dideteksi sebagai kebocoran elektrolit dan lain larutan bahkan sebelum pencairan (Stout et al., 1980; Zhang dan Willison, 1992a). Dalam sereal, membran plasma adalah membran yang paling rentan terhadap jenis kerusakan; membran lain yang juga diinfeksi tetapi sering pada suhu yang lebih rendah. Namun, pada spesies lain dan organ, kerusakan tonoplast membatasi kelangsungan hidup (Stout et al., 1980; Zhang dan Willison, 1992b; Murai dan Yoshida, 1998). (Roger, 2001).
Membran sel sereal intensif dipelajari dalam kaitannya dengan pembekuan kerusakan. Mekanisme kerusakan melibatkan pemisahan fase dalam membran. Pearce Willison (1985) pemikiran dan bahwa terjadi kegagalan membran dengan mekanisme yang sama di aklimatisasi dan tidak terbiasa tanaman, sedangkan Steponkus et al. (1993) berpendapat bahwa rincian penting di lingkungan tanaman yang tidak terbiasa. Namun, terdapat persetujuan bahwa stres mengarah ke perubahan fase dalam lipid membran, dari bilayer struktur non-bilayer dan bahwa ini adalah sebuah langkah penting dalam destabilisasi. (Roger, 2001).
Gambar 3 : freezing injury pada appel
Jadi, perlindungan dari membran sel terhadap kerusakan beku dehidrasi-diinduksi adalah faktor utama dalam toleransi. Hal ini mungkin dicapai oleh perubahan dalam membran lipid komposisi (Steponkus et al., 1988) maupun oleh akumulasi zat ini dalam sitosol sekitarnya. Larutan mengumpulkan selama acclimation, termasuk gula, prolina dan betaines (ditinjau oleh Xin dan Browse, 2000). Selain itu, sangat hidrofilik, stabil mendidih protein mengumpulkan, terutama kelompok 2 LEA (akhir-embriogenesis-berlimpah) protein, juga disebut dehydrins (dekat, 1996). Diajukan bahwa larutan dan dehydrins menstabilkan membran baik oleh langsung interaksi dengan permukaan membran atau tidak langsung oleh interaksi kuat mereka dengan air sekitarnya (Crowe et al. 1992; Dekat, 1996). (Roger, 2001).
Apakah sel-sel beku-toleran dan beku-sensitif spesies beku-dibunuh serupa atau tajam pada mekanisme yang berbeda? Daun spesies sensitif serta toleran membekukan extracellularly dan dengan demikian mereka keduanya dibunuh oleh dehidrasi (di atas). Meskipun jelas bahwa membran sel target untuk kerusakan spesies toleran, target subcellular spesies sensitif tidak diketahui. Kemungkinan yang paling jelas untuk menguji adalah bahwa lesi membran yang ditemukan di non-terbiasa toleran spesies juga menjelaskan kerusakan pada spesies sensitif.
(Roger, 2001)
Pengaruh Pembekuan
Pengaruh pembekuan dapat dibagi menjadi dua hal berdasarkan komponen yang terpengaruhi:
1. Pengaruh Pembekuan pada Jaringan
Hampir semua bahan pangan dapat dibekukan. Hanya bahan makanan kering yang hampir tak mengandung air seperti keripik, kerupuk yang tak membeku walau disimpan pada suhu di bawah nol derajat Celsius. Bahan-bahan makanan seperti tahu, telur, wortel, kacang polong, ikan, kubis akan membeku sempurna. Tetapi tidak semua bahan tersebut akan kembali ke bentuk semula ketika dilelehkan.
Pada waktu pelelehan kembali, sebagian air akan keluar dari sel-sel jaringan tersebut. Kondisi itu akan berakibat kurang baik terhadap bentuk, tekstur serta sifat fisiko-kimia lainnya. Akan tetapi, hal ini tidak akan terjadi pada bahan-bahan pangan yang memunyai jaringan dengan dinding sel yang kuat dan elastis. Dinding sel ini dapat menahan pemuaian, sehingga pada saat meleleh, air masih tetap pada tempatnya. Fenomena ini dapat dilihat pada bahan pangan seperti daging-dagingan dan ikan.
Pada waktu thawing terjadi kerusakan sel yang irreversible yang mengakibatkan mutu menjadi jelek setelah thawing, terjadi khususnya sebagai hasil pembentukan kristal es yang besar dan perpindahan air selama pembekuan dari dalam sel ke bagian luar sel yang dapat mengakibatkan kerusakan sel karena pengaruh tekanan osmotis. Pembekuan yang cepat dan penyimpanan dengan fluktuasi suhu yang tidak terlalu besar, akan membentuk kristal-kristal es kecil di dalam sel dan akan mempertahankan jaringan dengan kerusakan minimum pada membrane sel.
2. Pengaruh Pembekuan Terhadap Mikroorganisme
Pertumbuhan mikroorganisme dalam makanan pada suhu di bawah kira-kira 12oC belum dapat diketahui dengan pasti. Jadi penyimpanan makanan beku pada suhu sekitar 18oC dan di bawahnya akan mencegah kerusakan mikrobologis, dengan persyaratan tidak terjadi perubahan suhu yang besar.
Mikroorganisme psikofilik mempunyai kemampuan untuk tumbuh pada suhu lemari es terutama di antara 0o dan 5oC. Jadi penyimpanan yang lama pada suhu ini baik sebelum atau sesudah pembekuan dapat mengakibatkan terjadinya kerusakan oleh mikroba.
Walaupun jumlah mikroba biasanya menurun selama pembekuan dan penyimpanan beku (kecuali spora), makanan beku tidak steril dan acapkali cepat membusuk seperti produk yang tidak dibekukan jika suhu cukup tinggi dan lama penyimpanan pada suhu tersebut cukup lama. Pembekuan dan penyimpanan makanan beku juga mempunyai pengaruh yan nyata pada kerusakan sel mikroba. Jika sel yang rusak atau luka tersebut mendapat kesempatan menyembuhkan dirinya, maka pertumbuhan yang cepat akan terjadi jika lingkungan sekitarnya memungkinkan.
Gambar 4 : Chilling injury pada pisang dan alpokat
Suhu rendah tidak membunuh mikroorganisme tetapi menghambat perkembangbiakannya. Dengan demikian pertumbuhan mikroorganisme semakin berkurang seiring dengan semakin rendahnya suhu, dan akhirnya di bawah “suhu pertumbuhan minimum” perkembangbiakannya akan berhenti.
Suhu pertumbuhan minimum yang tertera dalam Tabel 1 hanyalah angka perkiraan dan secara eksperimental hanya berlaku untuk beberapa strain dari spesies tertentu dan tidak dapat berlaku umum. Pada penyimpanan bahan makanan dalam suhu beku, proses pembusukan oleh mikroorganisme masih dapat terjadi walau sangat diperlambat. Proses kerusakan baru dapat dihentikan pada suhu di bawah -18°C.
Suhu minimal hanya berlaku bila dalam keadaan lingkungan yang optimal. Adanya perubahan sedikit saja pada nilai aw atau pH telah dapat menyebabkan peningkatan suhu pertumbuhan secara drastis. Contohnya adalah Enterobacter aerogenes yang memiliki suhu pertumbuhan minimal sebesar 5 °C apabila angka aktivitas airnya optimal yaitu di atas 0,97. Pada nilai aw sebesar 0,955 pertumbuhannya berhenti pada suhu sekitar 20 °C , dan pada aw 0,950 pertumbuhan berhenti pada suhu 30 .
Pada uji mikroorganisme yang sama, terjadi peningkatan suhu pertumbuhan minimal menjadi 15 °C ketika terjadi penurunan pH dari pH optimal 7 menjadi 3,9. Pada beberapa mikroorganisme, suhu rendah dapat pula menyebabkan aktivitas enzimatik menjadi intensif. Pseudomonas lebih banyak menghasilkan lipase dan proteinase pada suhu di bawah suhu optimum pertumbuhannya. Hal ini dapat menjelaskan hasil pengamatan yang menunjukkan bahwa perubahan akibat kerja mikroorganisme dalam bahan makanan sering terjadi walau jumlah mikroorganisme tidak melebihi jumlah yang diperbolehkan. Pada fase eksponensial, mikroorganisme sangat peka terhadap suhu rendah, khususnya Enterobacter dan Pseudomonas, sedangkan bakteri Gram positif nampaknya lebih tahan. Pembekuan sedikit banyak membuat kerusakan. mikroorganisme Kerusakan ini dapat bersifat reversibel maupun menyebabkan kematian sel bakteri. Kerusakan ini bergantung pada jenis dan kecepatan proses pembekuan. Pembekuan cepat dengan suhu sangat rendah tidak atau hanya sedikit membuat kerusakan sel bakteri, sedangkan pembekuan lambat dengan suhu pembekuan relatif tinggi (s/d –10 °C) dapat membuat kerusakan hebat pada sel bakteri.
Hal ini didukung pada kenyataan bahwa laju kematian bakteri meningkat dengan semakin meningkatnya suhu mendekati titik nol. Dalam suatu uji kultur diperoleh hasil bahwa setelah disimpan selama 220 hari dalam suhu –10 °C hanya tinggal 2,5 % sel bakteri yang masih hidup, sedangkan yang disimpan pada suhu –20 °C masih ada 50 % sel bakteri yang hidup. Pada suhu –4 s/d – 10 °C angka kematian sangat tinggi. Meskipun demikian hal ini dalam prakteknya tidak dapat digunakan untuk menghilangkan mikroorganisme pada bahan makanan yang dibekukan karena pada suhu ini mikroorganisme psikrofil tertentu masih dapat berkembangbiak dan juga perombakan kimiawi masih berjalan sehingga mempengaruhi kualitas bahan makanan.
Pengetahuan mengenai proses ini penting karena alasan berikut: mikroorganisme yang subletal rusak sulit ditemukan pada pemeriksaan kultur bakteriologik. Setelah bahan makanan beku ini dihangatkan dan pada kondisi yang menguntungkan, bakteri ini dapat kembali beraktivitas sehingga seperti halnya pada kasus Salmonella, dapat menjadi ancaman kesehatan konsumen. Oleh karena itu, pada pemeriksaan mikrobiologik bahan makanan yang dibekukan (demikian pula pada produk yang dikeringkan atau dipanaskan), hendaknya memakai metode dan media yang cocok untuk dapat menghidupkan kembali mikroorganisme yang rusak tersebut.
Suhu sebagai Penyebab Kerusakan Bahan Pangan
Tergantung pada jenis bahan pangan, suhu yang terlalu rendah atau terlalu tinggi dapat mempercepat kerusakan bahan pangan. Oleh karena itu, jika proses pendinginan atau pemanasan tidak dikendalikan dengan benar, maka dapat menyebabkan kerusakan bahan pangan. Hasil pertanian hortikultura khususnya buah-buahan dan sayuran tropis sifatnya peka terhadap suhu rendah Beberapa jenis buah-buahan dan sayuran akan mengalami kerusakan yang disebut chilling injury atau kerusakan karena suhu rendah yang berakibat warna berubah atau tekstur cepat menjadi lunak. Sebagai contoh, pisang yang disimpan di lemari es akan segera mengalami pencoklatan dan pelunakan, dan jika dikeluarkan dari lemari es menjadi tidak layak lagi untuk dimakan. Oleh karena itu buah-buahan seperti pisang dan tomat jangan disimpan di lemari es yang terlalu dingin.
Demikian juga buah-buahan atau sayuran tropis yang dibekukan akan mengalami kerusakan, khususnya tekstur akan menjadi lunak. Jika dikeluarkan dari lemari pembeku buah-buahan atau sayuran tersebut akan menjadi lembek karena jaringannya rusak dan tidak layak lagi untuk dimakan.
Pembekuan juga akan mengakibatkan kerusakan pada makanan yang bentuknya cair. Misalnya, sebotol susu sapi jika dibekukan akan mengakibatkan lemak susu atau krim terpisah cairannya. Demikian juga, pembekuan dapat menyebabkan protein susu menjadi menggumpal.
Terjadinya kerusakan bahan pangan pada suhu rendah seperti disebutkan di atas hanya perkecualian, karena umumnya penyimpanan pada suhu rendah dapat mengawetkan bahan pangan dan umumnya makin rendah suhunya semakin baik pengawetannya.
Seperti halnya suhu yang terlalu rendah, suhu yang terlalu tinggipun dapat menyebabkan kerusakan bahan pangan. Umumnya pada suhu penanganan bahan pangan, setiap kenaikan 100C, kecepatan reaksi kimia naik 2 kalinya. Beberapa contoh, kerusakan karena suhu tinggi misalnya protein menggumpal, emulsi pecah, keringnya bahan pangan karena airnya menguap dan rusaknya vitamin.
Suhu kurang dari 15 ° C melukai sayuran tertentu. Fenomena ini terutama penting dalam penanganan pascapanen dan penyimpanan, penggunaan suhu rendah adalah metode yang paling efektif memperpanjang hidup banyak produk penyimpanan.
Tingkat cedera mengerikan yang terjadi tergantung pada suhu, durasi paparan suhu rendah, dan kepekaan spesies terhadap suhu dingin. Semakin rendah suhu, semakin besar tingkat keparahan dari cedera akhirnya. Setelah penghapusan non-dingin suhu, manifestasi penuh stres menjadi jelas. Semakin lama durasi paparan suhu dingin, manifestasi penuh stres menjadi jelas. Semakin lama durasi paparan suhu dingin, semakin besar cedera. Sensitivitas dari sayuran terhadap stres dingin tergantung pada beberapa faktor, di antaranya spesies, kultivar, bagian tanaman, dan kondisi morfologi dan fisiologis pada saat paparan sangat penting. Pendinginan stres dan cedera tidak hanya terjadi di penyimpanan. Pendinginan suhu juga dapat ditemui di lapangan, selama penanganan atau transit, selama distribusi grosir, di toko ritel, dan / atau di rumah.
Tabel berikut berisi daftar sayuran yang sensitif terhadap suhu dingin, serta aman terendah penyimpanan / penanganan suhu dan symptons cedera dingin untuk sayuran itu.
Tanaman suhu aman Terendah (C) Pendinginan symptons cedera
Asparagus 0-2 kusam, abu-abu-hijau, lemas kiat
Bean (jepret) 7 Pitting dan russeting
Mentimun 7 Pitting, lesi direndam air, pembusukan
Terong 7 Permukaan melepuh, Alternaria busuk, biji menghitamkan
Okra 7 Perubahan warna, air direndam daerah, pitting, pembusukan
Lada 7 Pitting, membusuk Alternaria, biji menghitamkan
Kentang 2 Mahoni pencoklatan, pemanis
Labu 10 Decay, terutama Alternaria busuk
Squash 10 Decay, terutama Alternaria busuk
Kentang manis Decay 10, pitting, perubahan warna internal yang
Tomatoe (matang) 7-10 Air-merendam, pelunakan, pembusukan
Tomatoe (dewasa-hijau) 13 warna Miskin saat masak, Alternaria busuk
attachment:/245/18hrt04a5.htm
Upaya Mempertahankan Mutu Makanan beku
Faktor-faktor dasar yang mempengaruhi mutu akhir dari makanan beku adalah:
1). Mutu bahan baku yang digunakan termasuk varietas, kemasakan, kecocokan untuk dibekukan dan disimpan dalam kondisi beku.
2). Perlakuan sebelum pembekuan seperti blansir, penggunaan SO2 atau asam askorbat.
Blanching, yaitu pemanasan singkat dengan uap panas atau perebusan terhadap bahan pangan yang dibekukan. Perlakuan ini dapat menyebabkan dinding sel jaringan menjadi sedikit lunak sehingga tidak mudah rusak.
3). Metoda dan kecepatan pembekuan yang dipakai
Kecepatan pembekuan juga berpengaruh terhadap mutu produk beku yang dihasilkan. Semakin rendah suhu pada produk maka mutu produk yang dihasilkan semakin baik, karena kemungkinan kerusakan jaringan dapat diperkecil. Walaupun demikian suhu pembekuan optimal untuk setiap jenis bahan baku berbeda. Selain itu, suhu penyimpanan produk beku juga akan berpengaruh pada mutu produk.
Sifat produk yang diakibatkan oleh pembekuan yang sangat cepat sangat berbeda dari produk yang dihasilkan dari pembekuan lambat. Pembekuan yang sangat cepat akan menghasilkan kristal es yang kecil tersusun secara merata pada jaringan. Sedangkan pembekuan lambat akan menyebabkan terbentuknya kristal es yang besar yang tersusun pada ruang antar sel dengan ukuran pori yang besar. Dari segi kecepatan berproduksi, pembekuan secara sangat cepat dianggap menguntungkan, selama mutu produk yang dihasilkan tidak dikorbankan.
4). Suhu Penyimpanan dan Fluktuasi Suhu
Kehilangan mutu sebagai hasil fluktuasi suhu penyimpanan adalah kumulatif selama masa simpan dari produk.
5). Waktu Penyimpanan
6). Kelembaban lingkungan tempat penyimpanan, terutama jika makanan tidak dikemas.
7). Sifat-sifat dari setiap bahan pengemas
attachment:/91/pengaruh-penyimpanan-suhu-rendah-pada.html
terimakasih sangat bermanfaat
BalasHapus