2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Deskripsi dan Karakteristik Kitosan Kitosan merupakan polimer karbohidrat yang diturunkan dari deasetilasi kitin, yang merupakan biopolimer alami yang berlimpah setelah selulosa (No dan Meyers 1995). Kitosan atau β-1,4-glukosamin (2-amino-2-deoksi-β-D-glukosa) memiliki tiga tipe gugus fungsional reaktif, yaitu sebuah gugus amino serta dua gugus hidroksil primer dan sekunder yang masing-masing berada pada posisi C-2, C-3, dan C-6. Modifikasi kimiawi dari ketiga gugus ini menyebabkan kitosan memiliki banyak kegunaan untuk diaplikasikan pada berbagai bidang (Shahidi et al. 1999). Struktur selulosa, kitin dan kitosan dapat dilihat pada Gambar 1.
Sumber: Kumar (2000)
Gambar 1. Struktur kimia selulosa, kitin dan kitosan
Oleh karena sifat-sifat fungsional yang dimilikinya, kitosan dapat diaplikasikan sebagai bahan antimikroba, edible film, bahan tambahan pangan, perbaikan kualitas gizi pangan, pemulihan bahan-bahan padat dari limbah pengolah makanan, pemurni air dan aplikasi lainnya (Shahidi et al. 1999). Kitosan sebagai antimikroba bersifat bakterisidal (Darmadji dan Izumimoto 1994; Tsai et al. 2002) dan fungisidal (Sagoo et al. 2002b; Park et al. 2005). Kitosan sebagai bahan tambahan pangan antara lain berfungsi sebagai pengemulsi, menstabilkan warna dan bahan pengemulsi (Knorr 1982; Knorr 1983; Cho et al. 1998), bahan pengendali tekstur, penstabil dan pengental (Shahidi et al. 1999), antioksidan (Darmadji dan Izumimoto 1994; Kamil et al. 2002; Kim dan Thomas 2007) serta bahan penjernih dan penurun tingkat keasaman pada jus buah-buahan (Devlieghere et al. 2004; Park et al. 2005). Kitosan dilaporkan bersifat hipokolesterolemik dan hipolipidemik (Winterowd dan Standford 1995) dan bahan enkapsulasi mikronutrien (Han et al. 2008). 2.2. Kitosan sebagai Antibakteri dan Antioksidan 2.2.1. Aktivitas antibakteri pada kitosan dan mekanismenya Kitosan merupakan bahan pengawet pangan alami yang potensial karena memiliki kemampuan aktivitas antimikroba terhadap mikroba perusak makanan maupun patogen, baik bakteri, khamir dan jamur (Sagoo et al. 2002a). Sifat-sifat penting kitosan antara lain disebabkan memiliki muatan positif dalam larutan asam, dimana gugus amina pada molekul kitosan mengikat proton sesuai dengan persamaan reaksi: kitosan-NH2 + H3O+ ↔ kitosan-NH3+ + H2O, dimana kitosan-NH3+
juga
memiliki
aktivitas
antimikroba
terhadap
berbagai
mikroorganisme (Rhoades dan Rastall 2006). Kitosan dilaporkan mampu menghambat pertumbuhan berbagai jenis bakteri seperti Escherichia coli dan Staphylococcus aureus (Darmadji dan Izumimoto 1994; Tsai et al. 2002; Rao et al. 2005), Pseudomonas aeruginosa, Vibrio cholerae dan V. parahaemolyticus (Tsai et al. 2002), serta Bacillus cereus (Devlieghere et al. 2004; Rao et al. 2005). Yadav dan Bhise (2000) melaporkan bahwa kitosan efektif menghambat pertumbuhan Salmonella enterica var. Parathypi-A dan S. enterica var. Parathypi-B.
5
Beberapa penelitian mengenai penggunaan kitosan sebagai bahan pengawet pangan telah dilaporkan. Rhoades dan Roller (2000) melaporkan bahwa jus apel yang telah dipasteurisasi dan disimpan pada suhu 7 oC dan ditambahkan 0,3 g kitosan/l dapat mencegah pertumbuhan khamir selama 13 hari pengamatan. Oh et al. (2000) melaporkan penggunaan kitosan untuk menghambat pertumbuhan bakteri perusak pada mayonis yaitu Lactobacillus plantarium, L. fructivorans dan Zygosaccharomyces bailii. Hasilnya menunjukkan bahwa penambahan kitosan pada semua konsentrasi perlakuan (100, 500, 1000 ppm) yang disimpan pada suhu 25 oC mampu mempertahankan stabilitas emulsi mayonis sampai 10 minggu. Aplikasi kitosan untuk memperpanjang umur simpan produk perikanan juga telah dilakukan. Skonberg (2000) melaporkan penggunaan larutan kitosan 1,75% sebagai film pelapis untuk memperpanjang umur simpan filet ikan salmon atlantik dan ikan haddock pada suhu 5 oC. Hasilnya menunjukkan selama 7 hari pertama penyimpanan filet ikan mengindikasikan nilai TVB, pH, dan TPC yang rendah. Jeon et al. (2002) melaporkan pengaruh pelapisan kitosan dengan berat molekul yang berbeda untuk memperpanjang umur simpan filet ikan cod atlantik (Gadus morhua) dan ikan hering (Clupea harangus) yang dievaluasi selama 12 hari penyimpanan dingin (4 ± 1 oC). Hasilnya menunjukkan bahwa pelapisan kitosan pada filet ikan dapat mereduksi oksidasi lemak kitosan dan kerusakan kimiawi seperti basa nitrogen dan hipoksantin. Tsai et al. (2002) juga melaporkan pelapisan kitosan dengan konsentrasi yang bervariasi (0,2%; 0,5%; 1,0%) pada filet salmon yang disimpan pada suhu 4 oC. Hasilnya menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi kitosan yang diberikan pada filet ikan, lebih efektif menghambat laju pertumbuhan bakteri psikrotropik dan bakteri mesofilik serta pembentukan basa-basa volatil dibandingkan kontrol setelah 9 hari penyimpanan. Shahidi et al. (1999) menjelaskan bahwa mekanisme kerja kitosan dalam menghambat pertumbuhan mikroba adalah adanya interaksi antara muatan positif (gugus NH3+) pada molekul kitosan dengan muatan negatif pada membran sel mikroba menyebabkan lepasnya unsur-unsur protein dan unsur-unsur lain penyusun intraseluler. Kitosan juga dapat bertindak sebagai pengkelat logam sehingga dapat menghambat produksi toksin dan pertumbuhan mikroba.
6
Tsai dan Su (1999) menjelaskan bahwa kitosan berinteraksi dengan permukaan sel bakteri dimana kemungkinan adanya kekuatan elektrostatis. Setelah
terjadi
pengikatan,
perubahan
dalam
permeabilitas
membran
menyebabkan pecahnya komponen intraseluler seperti glukosa dan laktat dehidrogenase (LDH) yang akhirnya menyebabkan kematian sel. Sejumlah proton bermuatan positif (NH3+) pada kitosan dan elektronegativitas permukaan sel bakteri mempengaruhi interaksi ini. Russel (2005) menjelaskan bahwa bahanbahan pengkelat logam diketahui dapat meningkatkan permeabilitas membran luar pada bakteri Gram-negatif, dimana pengkelatan kation anorganik seperti Mg2+ akan mengekstrak lipopolisakarida, protein maupun lipida. Shahidi et al. (1999) juga menjelaskan bahwa kitosan bertindak sebagai bahan pengikat lemak, dan menghambat berbagai aktivitas enzim. Selain itu, pengikatan kitosan dengan DNA dan penghambatan sintesis mRNA terjadi melalui penetrasi kitosan yang memiliki berat molekul rendah pada nuclei mikroorganisme menyebabkan terhambatnya sintesis mRNA dan protein. Russel (2005) menjelaskan bahwa membran sitoplasma kaya akan enzim yang umumnya berasosiasi dengan rantai transpor elektron yang digunakan pada proton sebagai kekuatan transpor aktif. Beberapa bahan antibakteri akan berinteraksi dengan gugus thiol (sulfihidril, -SH) yang terdapat di dalam struktur protein dan enzim. Gugus thiol yang diturunkan dari residu sistein memiliki peranan penting pada aktivitas sejumlah enzim dan gugus ini bereaksi dengan bahan antimikroba menyebabkan inaktivasi sel bakteri. Rusaknya membran sitoplasma oleh bahan antibakteri umumnya disebabkan oleh lepasnya komponen intraseluler, dimana pada awalnya ion kalium (K+) akan terlepas dilanjutkan fosfat anorganik (Pi), asam-asam amino, kemudian membesarnya berat molekul bahan-bahan (seperti RNA/DNA) sebagai indikasi kerusakan sel bakteri. 2.2.2. Aktivitas antioksidan pada kitosan dan mekanismenya Beberapa peneliti telah melaporkan bahwa kitosan berpotensi sebagai antioksidan (Darmadji dan Izumimoto 1994; Shahidi et al. 2002; Kim dan Thomas 2007; Yen et al. 2008). Darmadji dan Izumimoto (1994) mencatat bahwa penambahan kitosan 1% pada daging mampu mereduksi nilai TBA sampai 70% setelah
7
penyimpanan selama 3 hari pada suhu 4 oC. Shahidi et al. (2002) melaporkan bahwa kitosan dengan konsentrasi yang rendah (50-200 ppm), mampu melindungi ikan masak terhadap oksidasi dan timbulnya bau (off-flavor) selama penyimpanan dan kitosan dengan viskositas 14 Cp pada konsentrasi 200 ppm sudah sangat efektif dalam mengendalikan oksidasi lipida pada sampel ikan cod. Kim dan Thomas (2007) meneliti nilai TBA pada ikan salmon yang ditambahkan kitosan pada konsentrasi 0,2%, 0,5% dan 1% (w/v) dan disimpan selama 15 hari pada suhu 4 oC. Hasilnya memperlihatkan bahwa nilai TBA tertinggi terdapat pada ikan salmon yang tidak diberi perlakuan (kontrol), sebaliknya nilai TBA terendah terdapat pada ikan salmon yang diberi kitosan. Hasil ini membuktikan bahwa pemberian kitosan mampu menghambat laju oksidasi lipida pada ikan salmon. Yen et al. (2008) melaporkan kitosan yang berasal dari kepiting memiliki sifat-sifat antioksidan yang baik, terutama pada aktivitas antioksidan, kemampuan mengikat gugus radikal hidroksil, dan kemampuan mengkelat ion-ion ferous. Yen et al. (2008) melaporkan dengan menggunakan metode konjugasi diena, kitosan yang berasal dari kepiting memperlihatkan aktivitas antioksidan, yaitu sekitar 58,3–70,2% pada konsentrasi 1 mg/ml dan 79,9–85,2% pada 10 mg/ml. Meningkatnya konsentrasi kitosan akan meningkatkan kemampuan aktivitas antioksidan. Kemampuan kitosan dalam mengikat DPPH (1,1-diphenyl2-picrylhydrazyl) juga telah dilaporkan. Lin dan Chou (2004) melaporkan bahwa turunan kitosan disakarida N-alkilasi pada konsentrasi 0,1 mg/ml memperlihatkan kemampuan mengikat radikal DPPH yang tinggi yaitu 80–95%, namun Xing et al. (2005) melaporkan bahwa turunan kitosan sulfat 0,05 mg/ml kurang efektif mengikat radikal DPPH, dan Yen et al. (2008) melaporkan kitosan yang berasal dari kepiting kurang efektif mengikat radikal DPPH, yaitu sekitar 46,4-52,3%. Hal ini menunjukkan bahwa kemampuan scavenging pada kitosan meningkat setelah proses N-alkilasi disakarida dan menurun setelah proses sulfasi (Yen et al. 2008) Secara umum antioksidan dapat diklasifikasikan berdasarkan mekanisme kerjanya sebagai antioksidan primer dan sekunder. Antioksidan primer dapat bekerja sebagai aseptor radikal bebas yang akan menghambat tahap inisiasi atau memecahkan tahap propagasi pada proses autooksidasi. Antioksidan primer bereaksi dengan lipida dan radikal peroksi membentuk suatu molekul yang lebih
8
stabil dan menjadi produk yang tidak radikal. Antioksidan sekunder lebih mengarah kepada pencegahan terhadap proses oksidasi, dimana antioksidan ini bekerja untuk memperlambat laju oksidasi dengan beberapa aksi, namun tidak dapat mengubah radikal bebas menjadi produk yang lebih stabil. Mekanisme kerja antioksidan sekunder antara lain dapat mengkelat logam-logam yang merupakan pro-oksidan dan mendeaktivasi-nya, menyediakan hidrogen untuk antioksidan primer, mendekomposisi hidroperoksida menjadi jenis yang tidak radikal, deaktivasi singlet oksigen, mengabsorbsi radiasi sinar ultraviolet, atau bertindak sebagai pengikat oksigen (Reische et al. 2002). Berdasarkan mekanisme antioksidan tersebut, kitosan dilaporkan dapat bertindak sebagai antioksidan primer maupun antioksidan sekunder (Yen et al. 2008). Park et al (2004b) menjelaskan bahwa kitosan mampu mengurangi berbagai radikal bebas yang bereaksi dengan gugus nitrogen pada posisi C-2. Kim dan Thomas (2007) menyatakan bahwa aktivitas pengikatan radikal bebas oleh kitosan dipengaruhi oleh konsentrasi dan berat molekulnya. Aktivitas pengikatan radikal pada kitosan mengalami peningkatan pada konsentrasi 0,2% - 1%, namun dilaporkan menurun pada berat molekul tinggi (120 kDa). Mekanisme antioksidan sekunder pada kitosan adalah adanya kemampuan dalam mengkelat logam dan mengikat lipida. Xie et al. (2001) menjelaskan bahwa mekanisme pengikatan radikal bebas oleh kitosan berhubungan dengan fakta bahwa gugus radikal OH• dari proses oksidasi lipida dapat bereaksi dengan ion hidrogen dari gugus ion amonium (NH3+) pada kitosan membentuk suatu molekul yang lebih stabil. Aktivitas pengikatan oleh kitosan terhadap gugus radikal OH• dapat terjadi sebagai berikut: 1.
Gugus hidroksil di dalam unit polisakarida pada kitosan dapat bereaksi dengan OH• oleh tipe reaksi pemutusan gugus atom H.
2.
Gugus OH• dapat bereaksi dengan gugus amino bebas (NH2) membentuk radikal molekul yang stabil.
3.
Gugus NH2 dapat membentuk gugus amonium NH3+ dengan mengabsorbsi ion H+ dari larutan, kemudian bereaksi dengan OH• melalui reaksi lanjutan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kemampuan kitosan mengkelat ion
lebih kompleks. Inoue et al. (1988) diacu dalam Yen et al. (2008) menjelaskan
9
pengkelatan Cu2+ oleh kitosan terjadi pada gugus hidroksil di C6 dan gugus amino di C2, dan mekanisme serupa juga terjadi pada pengkelatan ion ferous (Fe2+) oleh kitosan. Qin (1993) mengindikasikan bahwa kemampuan mengkelat ion pada kitosan dipengaruhi oleh derajat deasetilasi, dimana keberadaan gugus asetil akan melemahkan aktivitas pengkelatan pada kitosan. Transisi ion-ion logam dapat menginisiasi peroksidasi lipida dan memulai suatu reaksi rantai yang menyebabkan kerusakan citarasa dan bau dalam makanan. Oleh karena ion ferous sangat efektif sebagai pro-oksidan di dalam sistem makanan, maka kemampuan mengkelat ion ferous oleh kitosan akan bermanfaat bila diformulasikan dalam makanan (Yen et al. 2008). Kemampuan kitosan mengikat lipida juga dapat berperan dalam menghambat proses oksidasi. Hennen (1996) menjelaskan bahwa mekanisme kitosan mengikat lipida belum dipahami secara jelas, tetapi ada dua mekanisme dasar yang berperan. Mekanisme pertama melibatkan daya tarik muatan yang berlawanan, dimana muatan positif (NH3+) pada kitosan menarik muatan negatif (ROO-) pada asam lemak. Mekanisme kedua adalah proses penjerapan lipida oleh kitosan dalam suatu jaringan, dimana kitosan memerangkap di sekitar droplet lemak dan mencegah lipida diuraikan oleh enzim-enzim lipida. 2.3. Kombinasi Kitosan dengan Bahan Lain sebagai Bahan Antibakteri Beberapa penelitian mengenai kitosan yang dikombinasikan dengan bahan lain untuk meningkatkan aktivitas antimikroba telah dilaporkan. Keuntungan dari mengkombinasikan kitosan dengan bahan antimikroba lainnya adalah dapat digunakan untuk mengawetkan makanan terutama terhadap kontaminasi bakteri perusak (Cagry et al. 2004). Penggunaan kitosan dengan protamin dan lisosim telah dipatenkan sebagai bahan deoksidasi dalam makanan kemasan (Ueno et al. 1996). Klaim mereka adalah dengan penambahan satu atau lebih bahan tambahan yaitu protamin (2502000 ppm), kitosan (15,6-1000 ppm), dan lisosim (40-500 ppm) dapat digunakan untuk mengawetkan makanan selama penyimpanan dengan mempertahankan konsentrasi oksigen dan merusak mikroba seperti Lactobacilllus casei,
10
Leuconostoc lactis, Streptococcus pyogenes, Saccharomyces cerevisiae, Candida utilis, Cryptococcus laurentii, Rhodotorula rubra, dan Torulopsis candida. Ouattara et al. (2000) mengkaji peningkatan efektivitas film kitosan yang memiliki aktivitas antimikroba dengan menambahkan asam asetat, asam propionat dan asam laurat. Mereka melaporkan karakteristik film kitosan sebagai bahan antimikroba yang ditambahkan dengan bahan-bahan tersebut dan menyarankan dapat diaplikasikan pada pengawetan bahan pangan. Kombinasi kitosan dengan asam sorbat dan bahan antibakteri lainnya (tidak disebutkan) untuk memperpanjang umur simpan caviar (telur ikan salmon dan ikan sejenis) telah dipatenkan di Rusia. Bykova et al. (2001) menggunakan campuran dari 0,05-0,1% kitosan, 0,1% asam sorbat dan 0,3-0,5% antibac yang diklaim
mampu
meningkatkan
aktivitas
antimikroba,
antioksidasi
dan
memperpanjang umur simpan dari caviar. Sagoo et al. (2002b) meneliti aktivitas antimikroba dari kombinasi kitosan dengan natrium benzoat terhadap khamir perusak yaitu Saccharomyces exiguus, S. ludwigii dan Torulaspora delbrueckii. Hasilnya menunjukkan bahwa kitosan 0,005% yang dikombinasikan
natrium benzoat 0,025% mampu menghambat
pertumbuhan khamir hampir dua kali dibandingkan dengan masing-masing bahan diuji tunggal, dimana dapat menghambat pertumbuhan khamir sekitar log 1-2 sampai log 2-4, tergantung pada pH dan jenis organismenya. Park et al. (2004a) melaporkan sifat-sifat antimikroba dari kombinasi kitosan dengan lisosim. Mereka menggabungkan larutan kitosan 2% dengan larutan lisosim 10% dengan rasio pencampuran 0%, 20%, 60%, dan 100% (w lisosim/w kitosan). Hasilnya adalah kecenderungan penghambatan sinergis ada pada perlakuan 60% yang dapat mengurangi jumlah Escherichia coli dan Streptococcus faecalis masing-masing mencapai 3,8 log cfu/g dan 2,7 log cfu/g. Duan et al. (2007) melaporkan kitosan yang ditambahkan 60% lisosim (per berat kering kitosan) untuk digunakan sebagai film pelapis pada keju (mozarella cheese). Keju yang telah dilapisi film kitosan-lisosim kemudian diinokulasi dengan Listeria monocytogens, Escherichia coli dan Pseudomonas fluorescens sebanyak 104 cfu/g, selanjutnya dikemas vakum, disimpan pada suhu 10 oC dan dianalisis pada hari ke 1, 7, dan 14. Hasilnya dapat mereduksi bakteri L.
11
monocytogenes, E. coli dan P. fluorescens masing-masing 0,32-1,35 log cfu/g, 0,43-1,25 log cfu/g dan 0,40-1,40 log cfu/g pada keju. Zivanovich et al. (2003) meneliti penggunaan kitosan dan minyak esensial sebagai biopestisida untuk mempertahankan mutu buah stroberi, arbei, dan anggur pascapanen. Buah-buah tersebut diberi larutan pembentuk lapisan yang dibuat dari kombinasi kitosan 1% dan minyak esensial 4%, lalu dikemas dalam kantong poliethylene dan disimpan pada suhu 4 oC. Hasilnya menunjukkan semua buah yang diberi pelapisan kitosan-minyak esensial memperlihatkan reduksi mikroba yang sempurna dengan tidak ada pertumbuhan jamur selama 18 hari penyimpanan. Pelapisan kitosan pada buah anggur, arbei dan stroberi mampu mencegah pertumbuhan jamur masing-masing 9 hari, 6 hari dan 0 hari masa penyimpanan, sedangkan buah-buah yang tidak diberi perlakuan memperlihatkan pertumbuhan jamur yang tinggi sejak diawal percobaan. Lebih lanjut, Zivanovich et al. (2005) melakukan penambahan lemak esensial pada film kitosan untuk meningkatkan umur simpan sosis panggang. Mereka melaporkan bahwa kombinasi asam lemak oregano 1% dan 2% pada kitosan dapat mengurangi jumlah Listeria monocytogenes sampai 3,6 log cfu/g dan 4 log cfu/g. 2.4. Keamanan Kitosan Arai (1968), diacu dalam Winterowd dan Sandford (1995) telah melaporkan nilai keamanan pada kitosan dengan menentukan nilai LD50-nya, yaitu > 17,9 g/hari/kg berat badan tikus. Landes dan Bough (1976) diacu dalam Winterowd dan Sandford (1995) melaporkan nilai LD50 kitosan adalah 16,5 g/hari/kg berat badan tikus dan menganjurkan konsentrasi kitosan yang diberikan adalah kurang dari 5% dari total makanan yang dikonsumsi karena tidak ditemukan efek samping yang merugikan. Hennen (1996) menjelaskan faktor keamanan kitosan dengan nilai LD50 16 g/hari/kg berat badan tikus. Tikus bukan manusia, sehingga untuk tujuan keamanan, data yang diperoleh dari tikus dibagi 12 untuk memperoleh nilai ekuivalen pada manusia, sehingga nilai LD50 relatif pada manusia adalah 1,33 g/hari/kg. Bila rata-rata manusia memiliki berat badan 70 kg, artinya kitosan
12
menjadi toksik bagi orang tersebut bila mengkonsumsi > 90 g/hari, namun untuk lebih aman lagi, jumlah tersebut dihitung dibawah tingkat 10% yaitu 9 g/hari. Koide (1998) menjelaskan beberapa efek samping yang dapat terjadi bila mengkonsumsi kitosan. Kitosan adalah suatu serat yang membentuk gel dalam lambung yang bersifat asam. Kitosan memiliki sifat dapat mengikat lipida dan mineral, sehingga berpotensi pula mengikat vitamin larut lemak seperti A, D, E dan K. Defisiensi vitamin tersebut dalam tubuh dapat merugikan dalam jangka panjang. Kitosan dapat mempengaruhi metabolisme tulang karena mengurangi kalsium dan mengabsorbsi vitamin D, sehingga tidak dianjurkan dikonsumsi oleh wanita yang sedang hamil. 2.5. Bahan Pengawet Kimiawi Antimikroba makanan adalah bahan yang
memiliki kemampuan
menghambat mikroorganisme perusak sehingga diharapkan dapat memperpanjang umur simpan dan mempertahankan mutu makanan. Penggunaan antimikroba pada makanan disebut juga sebagai bahan pengawet makanan, meskipun istilah bahan pengawet sering termasuk bahan yang memiliki sifat antioksidan (Davidson dan Harrison 2002) Saat ini, penggunaan bahan pengawet pada makanan yang aman banyak digunakan. Pengertian bahan pengawet menurut Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 722/Menkes/Per/IX/1988 adalah senyawa yang mampu menghambat dan menghentikan proses fermentasi, pengasaman atau bentuk kerusakan lainnya atau bahan yang dapat memberikan perlindungan bahan pangan dari pembusukan. Departemen Kesehatan RI (Depkes 1999) telah mengijinkan penggunaan bahan-bahan pengawet organik dan anorganik pada batas penggunaan tertentu pada suatu produk pangan. Bahan pengawet organik yang diijinkan antara lain asam benzoat dan garamnya, asam sorbat dan garamnya, asam propionat dan garamnya, asam asetat dan garamnya, dan nisin, sedangkan bahan pengawet anorganik antara lain sulfit, nitrat dan nitrit. Bahan pengawet organik ini lebih banyak dipakai daripada anorganik karena lebih mudah dibuat (Winarno 2004). Bahan-bahan pengawet organik seperti asam
13
sorbat dan asam benzoat diharapkan dapat memberikan efek sinergis dalam memperpanjang umur simpan makanan bila dikombinasikan dengan kitosan. 2.5.1. Asam sorbat Asam sorbat (CH3-CH=CH-CH=CH-COOH) tergolong asam lemak monokarboksilat yang berantai lurus dan mempunyai ikatan tidak jenuh (-diena). Bentuk sorbat yang digunakan umumnya adalah garam Na- dan K- sorbat digunakan untuk menghambat pertumbuhan kapang dan bakteri. Sorbat aktif pada pH di atas 6,5 dan aktivitasnya menurun dengan meningkatnya pH (Winarno 2004). Garam kalium sorbat memiliki kelarutan yang lebih besar daripada asamnya, sehingga bentuk garamnya lebih sering digunakan. Garam ini mempunyai aktivitas yang hampir sama dengan bentuk asamnya, karena pada produk perikanan, garam ini akan dihidrolisis menjadi asam sorbat yang aktif (Germinder 1959, diacu dalam Jenie et al. 1993). Mekanisme asam sorbat dalam mencegah pertumbuhan mikroba adalah dengan mencegah kerja enzim dehidrogenase terhadap asam lemak. Struktur diena pada asam sorbat dapat mencegah oksidasi asam lemak oleh enzim tersebut. Sebaliknya hewan tingkat tinggi dapat memetabolisasi asam sorbat seperti asam lemak biasa (Winarno 2004). Daya kerja efektif sorbat adalah pada pH 6-6,5 (Stophfort et al. 2005). Konsentrasi penghambatan mikroba yang efektif dari asam dan garam sorbat umumnya sekitar 0,05-0,3%. Bakteri yang dihambat pertumbuhannya antara lain Acetobacter, Achromobacter, Clostridium, Escherichia, Pseudomonas, Proteus, Salmonella, Staphylococcus dan Vibrio. Konsentrasi penghambatan ini masih di bawah nilai LD50 untuk sorbat, yaitu pada kisaran 4,2-10,5 g/kg berat badan (Stophfort et al. 2005). Depkes (1999) menentukan batas maksimum asam sorbat dan bentuk garamnya yang boleh digunakan adalah 3 g/kg untuk sediaan keju olahan dan 1 g/kg untuk keju dan margarin. Kalium sorbat telah diteliti secara luas sebagai bahan antimikroba yang digunakan untuk memperpanjang umur simpan produk hewani dengan menghambat pertumbuhan patogen (Elliot et al. 1985, diacu dalam Jenie et al. 1993). Jenie et al. (1993) melaporkan udang segar direndam kalium sorbat 1%
14
selama 1 menit dan dikemas CO2 yang disimpan pada suhu 4 oC memiliki umur simpan sampai 15 hari. Waliszewski (2000) menggunakan kombinasi potasium sorbat, asam askorbat, dan asam sitrat untuk memperpanjang umur simpan ikan tilapia pada suhu -10 oC. Hasilnya menunjukkan tilapia yang tidak diberi bahan pengawet memiliki kadar hipoksantin yang telah melewati batas konsentrasi, sedangkan yang diberi tambahan bahan pengawet diketahui konsentrasi trimethylamine, hipoksantin dan jumlah bakteri total masih pada angka yang dapat diterima setelah 63 hari penyimpanan. 2.5.2. Asam benzoat Asam benzoat (C6H5COOH) merupakan bahan pengawet yang luas penggunaannya dan sering digunakan pada bahan makanan yang bersifat asam. Bahan ini digunakan untuk mencegah pertumbuhan khamir dan bakteri. Benzoat efektif pada pH 2,5-4,0. Oleh karena kelarutan garamnya lebih besar maka umumnya digunakan dalam bentuk garam Na-benzoat, sedangkan di dalam bahan makanan, garam benzoat terurai menjadi bentuk efektif yaitu bentuk asam benzoat yang tidak terdisosiasi. Tubuh manusia memiliki mekanisme detoksifikasi terhadap asam benzoat, sehingga tidak terjadi penumpukan asam benzoat. Asam benzoat akan bereaksi dengan glisin menjadi asam hipurat yang akan dibuang oleh tubuh (Winarno 2004). Meskipun banyak digunakan untuk menghambat pertumbuhan jamur dan khamir, natrium benzoat dan asam benzoat juga dapat menghambat bakteri pengurai dan patogen, seperti Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Bacillus cereus, dan Salmonella thypimurium (Cagry et al. 2004). 2.6. Ekstrak Terung Pungo (Solanum sp.) sebagai Bahan Antibakteri Terung pungo (Solanum sp.) merupakan tanaman di daerah pesisir yang telah turun temurun digunakan sebagai obat tradisional oleh masyarakat Aceh. Tanaman ini terutama daunnya telah dimanfaatkan untuk mengobati sakit gigi. Khasiat dari tanaman ini diduga berasal dari senyawa 1,2-benzenedicarboxylic acid, bis (2-ethylhexyl) ester berdasarkan identifikasi menggunakan GC-MS dan LC-MS yang memiliki kemampuan aktivitas antibakteri (Haswirna 2006). Ekstrak Solanum sp. dengan menggunakan pelarut etil asetat dan metanol memperlihatkan aktivitas antibakteri. Pengujian dilakukan dengan menggunakan
15
metode difusi agar dengan konsentrasi ekstrak 300 µg/paper disc memperlihatkan zona hambat terhadap pertumbuhan Escherichia coli dan Staphylococcus aureus. Meskipun Solanum sp. memperlihatkan aktivitas antibakteri, namun zona hambat yang dihasilkan masih lebih rendah dibandingkan dengan kontrol yang menggunakan kloramfenikol (Haswirna 2006). 2.7. Bandeng Presto Jenis olahan bandeng presto atau bandeng duri lunak merupakan salah satu diversifikasi
pengolahan
hasil
perikanan
terutama
sebagai
modifikasi
pemindangan yang mempunyai kelebihan yaitu tulang dan duri dari ekor hingga kepala menjadi lunak sehingga tidak menimbulkan gangguan pada mulut saat dimakan. Prinsip pengolahan bandeng presto adalah dengan menggunakan suhu tinggi (115-121 oC) dengan tekanan 15 psi. Suhu dan tekanan yang tinggi dapat dicapai dengan menggunakan autoclave atau pressure cooker (Hadiwiyoto dan Naruki 1999). Persyaratan mutu bandeng presto dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Persyaratan mutu bandeng presto berdasarkan SNI 01-4106-1996 Jenis Uji
Satuan
a) Organoleptik 1. Nilai minimum 2. Kapang b) Cemaran Mikroorganisme 1. ALT, maksimum 2. Escherichia coli 3. Vibrio cholerae 4. Salmonella 5. Staphylococcus aureus Koagulasi positif, maksimum
Persyaratan Mutu 7 tidak tampak
koloni/g APM/g per 25 g per 25 g koloni/g
2 x 105 <3 negatif negatif 100
c) Cemaran Kimia 1. Timbal, maksimum 2. Tembaga, maksimum 3. Seng, maksimum 4. Timah, maksimum 5. Raksa, maksimum 6. Arsen, maksimum
mg/g mg/g mg/g mg/g mg/g mg/g
2,0 20,0 100,0 40,0 0,5 1,0
d) Kimia 1. Air, maksimum
% bobot/bobot
60
e) Fisika 1. Berat bersih
sesuai label
16
