Pasteurisasi
Pasteurisasi adalah proses Pengawetan (Reaksi Pengikatan Silang)Secara harfiah diterjemahkan, istilah "crosslinking" berarti "jaringan silang". Dalam konteks kimia, istilah ini digunakan untuk reaksi di mana molekul dihubungkan bersama dengan memperkenalkan ikatan kovalen dan membentuk jaringan tiga dimensi. pengawetan yang terkendali dan tanpa sterilisasi yang terutama dirancang untuk mengurangi beban mikroba dan aktivitas enzimatik pada makanan, sehingga meminimalkan risiko penyakit bawaan makanan dan memperpanjang umur simpan produk makanan. Pasteurisasi dapat dilakukan dengan menggunakan teknik pasteurisasi non-termal, seperti High-Pressure Processing (HPP) dan Pulsed Electric Field (PEF). Teknik-teknik ini telah dikembangkan baru-baru ini untuk memenuhi permintaan yang meningkat akan makanan yang lebih segar dan diproses secara minimal [1].
Namun, metode pasteurisasi tradisional melibatkan penerapan panas ringan pada makanan untuk jangka waktu tertentu. Panas yang diberikan harus cukup untuk menonaktifkan mikroorganisme patogen dan agen pembusuk, namun tetap mempertahankan sebagian besar sifat organoleptik, nutrisi, dan fungsional produk. Classic metode pasteurisasi termal meliputi [2]:
- Batch (Tong) atau Suhu Rendah, Waktu Lama (LTLT): Pemanasan pada suhu 65°C selama 30 menit.
- Suhu Tinggi, Waktu Singkat (HTST): Pemanasan pada suhu 72°C selama 15 detik.
- Ultra pasteurisasi: Pemanasan pada suhu 89 hingga 100°C selama 1 detik.
- Pasteurisasi Ultra-Tinggi: Pemanasan pada suhu 138°C selama 2 detik.
Perlakuan panas dapat menimbulkan efek merusak pada produk makanan, misalnya: perubahan warna akibat PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan air atau reaksi Maillard1, hilangnya sebagian nilai gizi, atau denaturasi protein. Hal terakhir ini sangat penting jika produk yang dipasteurisasi memiliki aplikasi sebagai bahan fungsional dalam produk makanan. Denaturasi protein dapat memengaruhi kelarutan, kapasitas pengemulsi, dan sifat gelasi. Oleh karena itu, pemilihan teknik pasteurisasi harus menyeimbangkan keamanan mikroba dengan kualitas sensorik, nutrisi, dan fungsional yang diinginkan dari produk makanan.
Kinetics Neo adalah alat perangkat lunak, yang dikhususkan untuk analisis kinetik proses kimia yang bergantung pada suhu. Proses ini dapat melibatkan perubahan massa, entalpi, dekomposisi, dan KristalisasiKristalisasi adalah proses fisik pengerasan selama pembentukan dan pertumbuhan kristal. Selama proses ini, panas kristalisasi dilepaskan.kristalisasi, di antara fenomena lainnya. Perangkat lunak ini mendukung analisis kinetik tanpa model dan berbasis model.
Dalam pendekatan berbasis model, Kinetics Neo memungkinkan karakterisasi terperinci dari setiap langkah reaksi, memberikan parameter kinetik penting seperti energi aktivasi, orde reaksi, dan kontribusi kuantitatif dari setiap langkah pada keseluruhan proses. Analisis komprehensif ini memfasilitasi prediksi yang akurat dari perilaku reaksi di bawah profil suhu yang tidak terukur atau tidak dapat diakses secara eksperimental. Hal ini mencakup prediksi tingkat denaturasi protein, yang di sini disebut sebagai konversi, karena waktu pemaparan tertentu pada suhu yang berbeda seperti yang dibahas berikut ini.
1ReaksiMaillard adalah reaksi pencoklatan non-enzimatik di mana gugus amino bebas bereaksi dengan senyawa pereduksi seperti gula. Reaksi Maillard bertanggung jawab atas pencoklatan dan pengembangan rasa dalam berbagai proses memasak.
Memprediksi Denaturasi Protein
Pengaruh pasteurisasi terhadap ekstraksi protein ragi diselidiki dengan menggunakan DSC 300 Caliris® dan perangkat lunak NETZSCH Kinetics Neo .
Protein ragi didispersikan dalam air suling dengan konsentrasi akhir 15% (b/v)2. Massa sampel 25 mg dispersi, setara dengan 3,75 mg protein, dianalisis dalam cawan lebur aluminium bertekanan rendah3 di bawah atmosfer gas nitrogen dengan laju pemanasan 5 K/menit antara 0°C dan 140°C. Denaturasi protein ragi terjadi pada kisaran 44°C dan 78°C, seperti yang ditunjukkan pada kurva pemanasan pertama (hijau) pada gambar 1. Efek endotermiknya luas dan menunjukkan dua maksimum, yang mengindikasikan bahwa sampel memiliki campuran protein, seperti yang diharapkan untuk ekstraksi protein. Kurva pemanasan kedua (hitam) menunjukkan tidak adanya efek termal, yang mengindikasikan bahwa denaturasi tidak dapat dipulihkan.
Ketergantungan denaturasi pada laju pemanasan memungkinkan evaluasi proses dengan bantuan perangkat lunak NETZSCH Kinetics Neo . Untuk tujuan ini, kurva DSC diperoleh pada laju pemanasan yang berbeda, 5 K/menit, 20 K/menit, dan 50 K/menit. Beberapa kinetik dan model yang berbeda dicoba untuk menemukan kecocokan terbaik. Dua hasil terbaik adalah analisis Friedman dan model kinetik tiga langkah, dengan koefisien korelasi masing-masing 0,9988 dan 0,9989; lihat gambar 2.
2beratper volume
3Wadah bertekanan rendah terdiri dari aluminium, tahan terhadap sedikit tekanan berlebih yang mungkin terjadi selama pengukuran.
Hasil DSC yang diperoleh digunakan untuk prediksi denaturasi protein di bawah empat skema suhu pasteurisasi yang berbeda yang dijelaskan dalam literatur [2]. Menurut prediksi, analisis Friedman, tidak ditunjukkan, dan model kinetik tiga langkah, yang ditunjukkan pada gambar 2 di bawah ini, tiga dari empat metode pasteurisasi yang diuji tidak akan berlaku untuk produk ini; lihat gambar 3.
Metode Batch (Tong) akan menghasilkan konversi 90% setelah 3 menit pemanasan, yang hanya 10% dari seluruh periode waktu yang direkomendasikan. Metode UHT juga terlalu keras; setelah 1 detik pada suhu 138°C, kandungan total protein asli hanya 10%. Metode HTST masih akan mendenaturasi 27% dari seluruh kandungan protein.
Hanya Ultra Pasteurisasi yang akan menghasilkan tingkat konversi yang dapat diterima: konversi 7% setelah 1 detik pada suhu 95°C.
Validasi Hasil
Untuk memvalidasi model kinetik yang dihitung oleh Kinetics Neo untuk prediksi perilaku denaturasi dalam kondisi IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal, sampel protein ragi sebanyak 25 mg, 3,75 mg protein, dipanaskan hingga 65°C dan kemudian dijaga pada kondisi IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal selama 20 menit. Gambar 4 membandingkan efek EndotermikTransisi sampel atau reaksi bersifat endotermik jika panas diperlukan untuk konversi.endotermik yang ditentukan melalui pengukuran dengan yang ditentukan melalui prediksi (Kinetics Neo). Perbandingan tersebut menunjukkan kesesuaian yang baik antara kedua kurva dan dengan demikian, keandalan perhitungan.
Kesimpulan
Berdasarkan hasil ini, jendela pemrosesan ditemukan untuk pasteurisasi produk protein untuk industri makanan. Kinetics Neo memberikan kesempatan untuk mengembangkan model matematika yang secara akurat mewakili perilaku eksperimental sampel selama perlakuan termal. Pendekatan ini menyederhanakan proses identifikasi profil suhu yang paling menjanjikan, sehingga tidak perlu lagi menggunakan metode coba-coba yang memakan waktu.