Beberapa Fungsi Karbohidrat Dalam Industri Pangan

Beberapa Fungsi Karbohidrat Dalam Industri Pangan

Secara umum, karbohidrat digolongkan menjadi 3 kelompok, yaitu : monosakarida dan turunannya, oligosakarida serta polisakarida. Masing-masing kelompok memiliki keunggulan serta fungsi yang khas dalam pangan. Higroskopisitas karbohidrat bervariasi dan tergantung pada struktur, isomer dan kemurnian. Sedangkan solubilitas karbohidrat akan berkurang jika karbohidrat lengket satu sama lain. Monosakarida dan oligosakarida larut dalam air. Monosakarida juga larut dalam etanol tetapi tidak larut dalam pelarut organic (ether, chloroform, benzene). Monosakarida dan oligosakarida serta gula alcohol memiliki rasa manis. β – D Mannose memiliki rasa manis dan pahit. Beberapa oligosakarida, seperti gentiobiosa, memiliki rasa pahit. Pemanis yang sering digunakan adalah sukrosa, starch syrup (campuran glukosa, maltosa dan malto oligosakarida), glukosa, gula invert, fruktosa, laktosa dan gula alcohol (sorbitol, mannitol, xylitol).

Sukrosa memiliki rasa manis yang paling nyaman, meskipun digunakan dalam konsentrasi tinggi. Tabel tingkat kemanisan beberapa jenis gula terhadap sukrosa dapat dilihat pada table .

Tabel . Tingkat kemanisan beberapa gula terhadap sukrosa

Gula	Tingkat kemanisan	Gula	Tingkat kemanisan
Sukrosa	100	D-Mannitol	69
Galactitol	41	D-Mannosa	59
D-Fruktosa	114	Raffinosa	22
D-Galaktosa	63	D-Rhamnosa	33
D-Glukosa	69	D-Sorbitol	51
Gula invert	95	Xylitol	102
Laktosa	39	D-Xylose	67
Maltosa	46

Keterangan : 10 % larutan

Monosakarida merupakan molekul karbohidrat yang tidak dapat dipecah menjadi bentuk yang lebih sederhana lagi. Molekul ini merupakan molekul pembentuk oligosakarida dan polisakarida. Glukosa, fruktosa dan galaktosa merupakan beberapa jenis karbohidrat yang termasuk ke dalam kelompok monosakarida. Glukosa dan fruktosa biasa digunakan sebagai pemanis. Gula pereduksi (glukosa, fruktosa) yang bereaksi dengan gugus amino pada suhu tinggi/water activity rendah akan menimbulkan warna kecoklatan. Reaksi ini disebut reaksi maillard (berguna dalam pembuatan roti/bread). Pada proses pemanasan suhu tinggi dengan katalis asam atau basa, gula pereduksi akan mengalami karamelisasi.

Beberapa turunan monosakarida adalah D-glucitol/sorbitol (pemberi kesan dingin pada candies), D-mannitol (non sticky coating pada candies) dan D-xylitol (pemberi kesan dingin). Reaksi pyrolitik yang terjadi pada maltol dan isomaltol akan menghasilkan warna dan aroma yang khas. Polyols adalah istilah untuk menyebutkan gula-gula alkohol. Polyols menimbulkan efek/sensasi dingin saat senyawa tersebut larut di dalam mulut. Semakin kecil ukuran partikel, maka akan semakin cepat larut dan efek dinginnya lebih terasa. Xylitol dan sorbitol memberikan cooling effect yang lebih baik jika dibandingkan dengan maltitol, manitol atau sukrosa. Polyols tidak menyebabkan pengikisan gigi. Bahkan, xylitol dilaporkan dapat menghambat pertumbuhan Streptococcus (bakteri yang sering dijumpai pada plak gigi). Selain itu, xylitol juga dapat membuat plak menjadi mudah dihilangkan, membantu menghambat demineralisasi pada lapisan enamel, dan menstimulasi keluarnya kelenjar saliva untuk menetralisir asam. Energi yang dihasilkan oleh polyols antara 2 - 4 kkal/g (rata-rata : 2,4 kkal/g). Polyols memiliki efek laksatif. Sorbitol dan maltitol mempunyai efek humektan yang sangat bagus. Kedua polyol ini sangat mudah menyerap air pada RH tinggi. Pada RH rendah, sorbitol dan maltitol akan melepaskan air ke udara dan membentuk keseimbangan kadar air yang baru.

Oligosakarida merupakan gabungan dari molekul-molekul monosakarida. Oligosakarida dapat berupa disakarida, trisakarida, dst. Sebagian besar oligosakarida dihasilkan dari proses hidrolisa polisakarida dan hanya beberapa oligosakarida yang secara alami terdapat di alam. Oligosakarida yang paling banyak digunakan dalam industri pangan adalah maltosa, laktosa dan sukrosa.

Maltosa terdiri dari 2 molekul glukosa. Maltosa diperoleh dari hasil hidrolisa pati. Kegunan maltosa yang paling menonjol adalah sebagai bahan pemanis. Laktosa terdiri dari 1 molekul glukosa dan 1 molekul galaktosa. Secara alami, laktosa terdapat pada air susu. Laktosa yang terfermentasi akan berubah menjadi asam laktat. Laktosa dapat menstimulasi penyerapan kalsium. Lactose intolerance merupakan gangguan ketidakmampuan tubuh mencerna laktosa akibat kurang/tidak adanya enzim lactase. Sukrosa merupakan gabungan dari α-D-glukopyranosil/glukosa dan β-D-fruktofuranosil/fruktosa. Sukrosa biasa diperoleh di alam sebagai gula tebu dan gula bit (dalam ekstrak gula bit, sukrosa bercampur dengan rafinosa dan stakiosa).

Polisakarida merupakan polimer dari monosakarida yang tersusun dalam rantai bercabang atau lurus. Derajat polimerisasi polisakarida dinyatakan dalam DP (Degree of Polymerization), contoh : DP selulosa sebesar 7000 – 15000. Polisakarida juga biasa disebut sebagai glikan. Berdasarkan unit pembentuknya, glikan terbagi menjadi 2 kelompok : homoglikan (selulosa, pati, amilopektin) dan heteroglikan (algin, guar gum). Polisakarida yang sering digunakan dalam industri pangan adalah agar, alginate, carragenan, LBG, pectin, CMC, modified starch dan xanthan gum.

Agar merupakan hasil isolasi rumput laut (alga merah/Rhodopyceae), seperti : Gelidium spp., Pterocladia spp., Glaciralia spp., melalui proses ekstraksi dengan bantuan air panas. Agar tidak larut dalam air dingin, sedikit larut dalam ethanolamine dan larut dalam formamide. Agar biasa digunakan sebagai media dalam mikrobiologi dan bahan baku/tambahan dalam industri pangan. Beberapa sifat dan kegunaan agar adalah : tidak dapat dicerna, membentuk gel tahan panas serta dapat digunakan sebagai emulsifier dan stabilizer. Sejumlah 0.1 % agar biasa ditambahkan pada ice cream dan sherbets (frozen dessert dari jus buah, gula, air dan susu). Sejumlah 0.1 – 1 % agar biasa digunakan sebagai stabilizer pada yoghurt, keju, candy dan produk bakery.

Alginate diperoleh dari alga coklat (Phaeophyceae) melalui proses ekstraksi dalam kondisi alkali. Alginat berfungsi sebagai thickening, stabilizing dan gel forming agent. Sejumlah 0.25 – 0.5 % alginate dapat memperbaiki dan menstabilkan konsistensi isi dari produk yang dipanggang (cake, pie), salad dressing dan coklat, serta dapat mencegah pembentukan kristal berukuran besar pada ice cream selama penyimpanan. Alginat juga biasa digunakan dalam pembuatan pudding.

Carrageenans berasal dari spesies Chondur, Eucheuma, Gigartina, Gloiopeltis dan Iridaea yang diekstraksi menggunakan air panas sedikit alkali. Carrageenans biasa digunakan untuk menaikkan kekentalan dan menstabilkan emulsi. Sejumlah 0.03 % carrageenans ditambahkan pada coklat untuk mencegah pemisahan lemak dan menstabilkan suspensi partikel kakao. Carrageenans mencegah syneresis pada keju serta memperbaiki sifat adonan produk bakery. Carrageenans dengan garam K⁺ biasa digunakan dalam desserts dan daging kaleng. Pengendapan protein pada susu kental manis dapat dicegah dengan penambahan carrageenans. Carrageenans juga biasa ditambahkan untuk menstabilkan ice cream dan menjernihkan minuman.

Locust Bean Gum (LBG) digunakan sebagai thickener, binder dan stabilizer dalam pembuatan daging kaleng, salad dressing, sosis, keju lunak dan ice cream. LBG juga digunakan untuk memperbaiki water holding capacity terigu bergluten rendah.

Pektin biasa digunakan pada pembuatan marmalade dan jelly. Gel akan terbentuk pada kondisi pH 2.8 – 3.5 dan 58 – 75 % sukrosa serta pectin < 1 %. Pektin juga digunakan pada pembuatan minuman dan ice cream.

Modified starch merupakan starch yang sifatnya telah dimodifikasi secara fisika atau kimia sehingga memiliki sifat tertentu yang menguntungkan.

Carboxymethyl Cellulose (CMC) merupakan hasil perlakuan antara cellulose bersifat alkali dengan chloroacetic acid. CMC berfungsi sebagai binder dan thickener yang digunakan untuk memperbaiki tekstur produk-produk seperti : jelly, pasta, keju, salad dressing dan ice cream. CMC dapat mempertahankan tekstur ice cream dan mencegah kristalisasi gula pada produk candy serta mencegah retrogradasi pati pada produk yang dipanggang.

Xanthan Gum merupakan polisakarida yang diperoleh dari Xanthomonas campestris dan beberapa mikroorganisme lain. Xanthan gum tahan pada pemanasan suhu tinggi serta bisa berfungsi sebagai thickener dan stabilizer.

Dekstran biasa digunakan sebagai thickener atau stabilizer pada confectionery, minuman, ice cream dan produk yang dipanggang.

Polyvinyl Pyrrolidone (PVP) merupakan kompleks tidak larut yang mengandung komponen phenol sehingga biasa digunakan sebagai penjernih.

4. Lemak

Lemak merupakan salah satu kelompok yang termasuk golongan lipida. Salah sau sifat yang khas dari golongan lipida (lemak dan minyak) adalah daya larutnya dalam pelarut organik (misalnya ether, benzena dan kloroform) atau sebaliknya ketidaklarutannya dalam pelarut air. Lemak dan minyak secara kimiawi adalah trigliserida yang merupakan bagian terbesar kelompok lipida.

Trigliserida ini merupakan senyawa hasil kondensasi satu molekul gliserol dan tiga molekul asam lemak. Di alam, bentuk gliserida yang lain yaitu digliserida dan monogliserida yang dibuat dengan sengaja dari hidrolisa tidak lengkap. Trigliserida banyak dipakai dalam teknologi makanan sebagai pengemulsi dan penstabil.

Secara umum lemak diartikan sebagai trigliserida yang dalam kondisi suhu ruang dalam keadaan padat, sedangkan minyak adalah trigliserida dalam suhu ruang berbentuk cair. Secara lebih pasti tidak ada batasan yang jelas untuk membedakan minyak dan lemak.

Lemak dalam makanan sebagai sumber energi dan secara biologis mempunyai arti sebagai penyimpan zat-zat cadangan. Jika makan melebihi kebutuhan, maka kelebihannya akan diubah menjadi lemak dan disimpan dalam jaringan-jaringan tertentu dalam lemak jaringan.

Lemak berbeda dengan karbohidrat dan protein karena tidak terdiri dari polimer satuan-satuan molekuler. Setiap gram lemak mengandung kalori 2,25 kali dari jumlah kalori yang dihasilkan olej protein atau karbohidrat. Lemak selalu tercampur dengan komponen-komponen lain dalam makanan misalnya vitamin-vitamin yang larut lemak yaitu A, D, E dan K, sterol seperti zoo sterol (dalam lemak hewan) dan fitosterol (dalam lemak sayuran), fosfolipida yang bersifat sebagai zat pengemulsi dengan protein yaitu lipoprotein atau dengan karbohidrat yaitu glikolipid.

Hampir semua bahan pangan banyak mengandung lemak dan minyak, terutama bahan pangan hewani. Lemak dalam jaringan hewan terdapat pada jaringan adipose. Dalam tanaman lemak disintesis dari 1 molekul gliserol dengan 3 molekul asam lemak yang terbentuk dari kelanjutan oksidasi karbohidrat dalam proses respirasi. Lemak dalam bahan pangan umumnya dipisahkan dari kjomponen lain dengan cara ekstraksi menggunakan pelarut ether, etil ether, khloroform, atau benzena yang dinamakan ether soluble fraction atau crude fat. Sesungguhnya crude fat bukan saja terdiri dari trigliserida, tetapi termasuk lilin, fosfolipida, cerebrosida, turunan lipid seperti sterol, pigmen, hormon, minyak atsiri dll.

Beberapa bahan pangan cenderung untuk mengikat oksigen dari udara. Hal ini terjadi dari bahan pangan yang mengandung lemak dan minyak. Terjadinya oksidasi pada bahan tersebut mengakibatkan kerusakan yang disebut ketengikan. Ransiditas yang merupakan kerusakan lemak meliputi ransiditas hidrolitik dan ransiditas oksidatif. Ransiditas hidrolitik terjadi secara spontan karena pengaruh luar. Spontan terjadai karena dalam lemak terdapat enzym lipase yang tidak aktif, tetapi kalau substratnya sesuai akan aktif dan menghidrolisis lemak dalam pangan tersebut. Pengaruh luar tersebut diantaranya:

1. pengadukan yang dapat menyebabkan buih pada susu yang belum dimasak.
2. Fluktuasi suhu akibat pemanasan bisa mempengaruhi kadar lemak
3. Homogenisasi pada susu diperlukan agar tidak terjadi pemisahan antara skim dan krim. Biasanya dilakukan setelah pasteurisasi untuk menginaktifkan lipase yang aktif setelah proses pasteurisasi.

Ransiditas oksidatif  secara spontan dapat terjadi 48 jam karena adanya pengaruh oksigen, kemudian terjadi hidrolisis secara spontan. Beberapa faktor yang mempengaruhi proses ransiditas oksidatif adalah:

1. semakin tinggi suhu akan semakin cepat terjadinya ransiditas oksidatif. Suhu 20⁰C lebih cepat berpengaruh terhadap ransiditas dibandingkan dengan suhu 4⁰C
2. Oksigen akan mempercepat ransiditas oksidatif, maka perlu dilakukan pengurangan oksigen dalam proses pengolahan
3. Pemanasan akan mempengaruhi gugus SH yang akan menyebabkan flavor yang tidak dikehendaki.
4. Pengaruh logan Cu dan Fe akan meningkatkan pengaruh oksidasi lemak oleh karena itu disarankan menggunakan alat dari stainless steel.

Air dan lemak tidak dapat menyatu, oleh karena itu perlu emulsifier untuk menstabilkan lemak dengan air sehingga tidak mudah pecah emulsi lemak dalam air.

Setelah dipanen bahan pangan secara fisiologik masih hidup, proses ini perlu dipertahankan, namun jangan dibiarkan berlangsung cepat karena akan mempercepat pembusukan. Cara memperlambat pernafasan bahan pangan tersebut dengan perlakuan yang penting untuk mengawetkan bahan pangan. Beberapa perlakuan pengawetan bahan pangan meliputi:

1. pemanasan dan pengeringan
2. pendinginan dan pembekuan
3. pengasapan
4. radiasi
5. penambahan bahan lain (kimia, asam, gula, garam) dalam dosis tertentu.