ASAP CAIR PENGAWET MAKANAN

FUNGSI DESTILASI DAN PENYARINGAN ASAP CAIR DENGAN ZEOLIT DAN KARBON AKTIF SEBAGAI ALTERNATIF PENGANTI BAHAN PENGAWET YANG AMAN DAN EFEKTIF UNTUK MAKANAN

 

Fungsi Tahapan Proses Destilasi dan Penyaringan Dengan Zeolit dan Karbon Aktif

    Asap cair yang diperoleh dari tahap pirolisis atau grade 3 masih mengandung tinggi tar dan benzonpiren sehingga tidak aman diaplikasikan untuk pengasapan dan pengawet makanan, sehingga diperlukan proses lebih lanjut untuk meningkatkan mutu asap cair dari grade 3 menjadi grade 2 dan 1 yang aman diaplikasikan untuk makanan dengan tahap permunian destilasi, kemudian penyaringan dengan karbon aktif dan zeolit.

Destilasi merupakan proses pemisahan komponen dalam campuran berdasarkan perbedaan titik didihnya, atau pemisahan campuran berbentuk cairan atas komponennya dengan proses penguapan dan pengembunan sehingga diperoleh destilat dengan komponen-komponen yang hampir murni. Destilasi adalah suatu proses pemisahan suatu komponen dari suatu campuran dengan menggunakan dasar bahwa beberapa komponen dapat menguap lebih cepat daripada komponen yang lainnya. Ketika uap diproduksi dari campuran, uap tersebut lebih banyak berisi komponen-komponen yang bersifat lebih volatil, sehingga proses pemisahan komponen-komponen dari campuran dapat terjadi (Earle dalam Astuti, 2000).

Dalam pembuatan asap cair, distilasi bertujuan untuk memisahkan tar yang bersifat karsinogenik. Suhu yang dibutuhkan pada destilasi tidak setinggi pada pirolisis. Suhu sekitar 150^oC – 200^oC sudah cukup untuk menghasilkan asap cair yang bagus. Destilasi sederhana dilakukan secara bertahap, sejumlah campuran dimasukkan ke dalam sebuah reaktor destilasi, dipanaskan bertahap dan dipertahankan selalu berada dalam tahap pendidihan kemudian uap yang terbentuk dikondensasikan dan ditampung dalam dergen plastik. Produk destilat yang pertama kali tertampung mempunyai kadar komponen yang lebih ringan dibandingkan destilat yang lain. Komponen-komponen dominan yang mendukung sifat-sifat fungsional dari asap cair adalah senyawa fenolat, karbonil dan asam.

Asap cair yang diperoleh dari tahap destilasi pertama atau grade 2 dapat digunakan untuk pengawet ikan pengganti formalin, namun untuk diaplikasikan sebagai alternatif pengganti pengawet makanan dengan taste asap yang rendah atau lansung digunakan sebagai pelarut adonan diperlukan tahap lebih lanjut penyaringan dengan zeolit dan karbon aktif.

Zeolit merupakan senyawa aluminosilikat terhidrasi yang memiliki kerangka struktur tiga dimensi (3D), mikroporous, dan merupakan padatan kristalin dengan kandungan utama silikon, aluminium, dan oksigen serta mengikat sejumlah tertentu molekul air didalam porinya (Bambang Setiaji, 2000).

    Karbon aktif adalah karbon yang diproses sedemikian rupa sehingga pori – porinya terbuka, dan dengan demikian akan mempunyai daya serap yang tinggi. Karbon aktif merupakan karbon yang akan membentuk amorf, yang sebagian besar terdiri dari karbon yang bebas serta memiliki permukaan dalam ( internal surface ), sehingga mempunyai daya serap yang baik. Keaktifan menyerap dari karbon aktif ini tergantung dari jumlah senyawa karbonnya yang berkisar antara 85 % sampai 95 % karbon bebas, karbon aktif dapat digunakan sebagai bahan pemucat, penyerap gas, penyerap logam, menghilangkan polutan micro misalnya zat organik, detergen, bau, senyawa phenol dan lain sebagainya (DeMarco, 1998)

 

Tahapan-tahapan penyaringan sebagai berikut:

• Proses Pemurnian asap cair
  

  Pemurnian asap cair bertujuan untuk meminimalisir jumlah tar pada asap cair. Proses tersebut dapat dilakukan dengan proses distilasi seperti yang telah dijelaskan diatas. Namun asap cair yang baru keluar dari distilasi masih belum langsung dapat digunakan sebagai pengawet makanan. Karena masih ada proses yang harus dilalui.
  

• Filtrasi dengan Zeolit Aktif
  

  Filtrasi distilat dengan zeolit akitif bertujuan untuk mendapatkan asap cair yang benar-benar bebas dari zat berbahaya seperti benzopyrene. Caranya dengan mengalirkan asap cair distilat kedalam kolom zeolit aktif sehingga diperoleh filtrat asap cair yang benar-benar aman dari zat berbahaya seperti benzopyrene.
  

• Filtrasi dengan Karbon aktif
  

  Filtrasi dengan Karbon aktif bertujuan untuk mendapatkan filtrat asap cair dengan bau asap yang ringan dan tidak menyengat. Caranya dengan mengalirkan filtrat hasil filtrasi zeolit aktif kedalam kolom yang berisi karbon aktif sehingga diperoleh asap cair dengan bau yang ringan dan tidak menyengat. sehingga, sempurnalah asap cair yang diperoleh sebagai pengawet makanan.
  

Mekanisme Penyaring Zeolit Aktif Dalam Mengurangi Kandungan Tar dan Benzopiren Dalam Asap Cair

Zeolit bersifat adsorben karena memiliki struktur berongga -rongga, sehingga senyawa tar dan benzopiren yang terdapat dalam asap cair saat dilewati penyaring zeolit aktif akan terjebak di dalam rongga zeolit, disini zeolit mampu menyerap sejumlah besar molekul yang berukuran lebih kecil atau sesuai dengan ukuran rongganya. Sedangkan asap cair yang molekulnya jauh lebih kecil dapat melewati rongga dari zeolit keluar sebagai filtrat yang bebas senyawa tar dan benzopiren, dan zeolit juga dapat melepaskan molekul air dari dalam permukaan rongga sehingga menyebabkan medan listrik meluas ke dalam rongga utama yang menyebabkan terjadinya interaksi saling mengikat antara zeolit dengan senyawa tar dan benzopiren (Bambang Setiaji, 2000).

Mekanisme Penyaring Karbon Aktif Dalam Mengurangi Senyawa Aromatis atau Aroma Asap Pada Asap Cair

Karbon aktif memiliki permukaan karbon yang luas dan struktur berongga karena berbentuk granula, sehingga senyawa aromatis yang memilki ukuran molekul yang sama atau lebih kecil dari rongga dapat diadsorpsi saat penyaringan, dengan cara menjebak senyawa aromatis didalam rongga tersebut. Dan sifat kepolaran yang sama antara karbon aktif dengan senyawa aromatis juga menyebabkan terjadinya interaksi saling mengikat, senyawa aromatis yang terjebak akan menyebabkan kandungannya dalam filtrat asap cair setelah dilewati karbon aktif akan berkurang, sehingga diperoleh asap cair dengan aroma asap dan rasa asam yang netral (DeMarco, 1998).

Bahan Pengawet Makanan

    Pengawet makanan termasuk dalam kelompok zat tambahan makanan yang bersifat inert secara farmakologik (efektif dalam jumlah kecil dan tidak toksis). Pengawet penggunaannya sangat luas, hampir seluruh industri mempergunakannya termasuk industri farmasi, kosmetik, dan makanan. Di bidang kesehatan termasuk farmasi penggunaan pengawet dibatasi jenis dan jumlah penggunaannya. Khusus untuk pengawet makanan peraturannya sesuai dengan Permenkes RI No 722/ Menkes/Per/IX/88 ( Hardman, 1988). Namun juga banyak pihak yang tidak bertanggung jawab menggunakan bahan pengawet yang dilarang oleh BPOM untuk makanan seperti formalin, yang biasanya digunakan bakso, tahu, ikan dengan alasan biaya murah dan produk keliatan lebih bagus dan tahan lebih lama. Penggunaan formalin dapat digantikan dengan asap cair, karna harganya yang cukup murah dan alami, penggunaannya ke produk pangan seperti ikan, bakso, tahu, mie dan produk pangan lain pun gampang, aman dan efektif jika digunakan sesuai dengan kadar yang telah ditentukan.

Mekanisme Asap Cair Dalam Mengawetkan Makanan

    Dalam asap cair mengandung senyawa fenol yang bersifat sebagai antioksidan, sehingga dapat menghambat kerusakan pangan dengan cara mendonorkan hidrogen sehingga efektif dalam jumlah sangat kecil untuk menghambat autooksidasi lemak, sehingga dapat mengurangi kerusakan pangan karena oksidasi lemak oleh oksigen. Dan kandungan asam pada asap cair juga sangat efektif dalam mematikan dan menghambat pertumbuhan mikroba pada produk makanan yaitu dengan cara senyawa asam ini menembus dinding sel mikroorganisme yang menyebabkan sel mikroorganisme menjadi lisis kemudian mati, dengan menurunnya jumlah bakteri dalam produk makanan maka kerusakan pangan oleh mikroorganisme dapat dihambat sehingga meningkatkan umur simpan produk pangan.

     Karakteristik dan pemanfaatan asap cair berdasarkan Grade 3, Grade 2 dan grade 1

Asap cair grade 3

• Asap cair grade 3 tidak dapat digunakan untuk pengawet makanan, karena masih banyak mengandung tar yang karsinogenik. Asap cair grade 3 tidak digunakan sebagai pengawet bahan pangan, tetapi digunakan pada pengolahan karet penghilang bau dan pengawet kayu biar tahan terhadap rayap.
  
• Cara penggunaan asap cair grade 3 untuk pengawet kayu agar tahan rayap dan karet tidak bau adalah : 1 cc asap cair grade 3 dilarutkan dalam 300ml air, kemudian semprotkan atau rendam kayu kedalam larutan.
  

Asap cair grade 2

• Asap cair digunakan untuk pengawet makanan sebagai pengganti formalin dengan taste Asap (daging Asap, Ikan Asap / bandeng Asap) berwarna kecoklatan transparan, rasa asam sedang, aroma asap lemah.
  
• Cara penggunaan asap cair grade 2 untuk pengawet pengganti formalin pada ikan adalah :
  celupkan ikan yang telah dibersihkan ke dalam 50 % asap cair, tambahkan garam , biasanya ikan yang diawetkan pakai asap cair grade 2 tahan selama 3 hari.
  

Asap cair grade 1

• Asap cair grade 1 digunakan sebagai pengawet makanan seperti bakso, mie, tahu, bumbu-bumbu barbaque, berwarna bening, rasa sedikit asam, aroma netral, merupakan asap cair yang paling bagus kualitasnya dan tidak mengandung senyawa yang berbahaya lagi untuk diaplikasikan untuk produk makanan.
  
• Cara penggunaan asap cair grade 1 untuk pengawet bakso adalah dengan cara : 15 cc asap cair dilarutkan dalam 1 liter air, kemudian campurkan larutan tersebut kedalam 1 kg adonan bakso, mie atau tahu dan disaat perebusan juga digunakan larutan asap cair dengan kadar yang sama dilarutkan kedalam adonan makanan. Biasanya bakso yang memakai pengawet asap cair grade 1 tahan penyimpanan selama 6 hari.
  

Komposisi Senyawa – Senyawa Kimia Asap Cair

Girard (1992) mengemukakan bahwa lebih dari 300 senyawa dapat diisolasi dari asap kayu secara keseluruhan yang jumlahnya lebih dari 1000. Senyawa yang berhasil diidentifikasi dalam asap dapat dikelompokkan menjadi beberapa golongan :

• Senyawa yang teridentifikasi dalam kondensat :
  

  Karbonil, keton dan aldehid (45 macam senyawa), fenol (85 macam senyawa), asam (35 macam senyawa), furan (11 macam senyawa), alkohol dan ester (15 macam senyawa), lakton (13 macam senyawa), hidrokarbon alifatik (1 macam senyawa), polisiklik aromatik hidrokarbon (PAH) (47 macam senyawa).
  

• Senyawa yang teridentifikasi dalam produk asap :
  

  Fenol (20 macam senyawa), hidrokarbon alifatik (20 macam senyawa), polisiklik aromatik hidrokarbon (PAH) (20 macam senyawa).
  

    Girard (1992) juga mengemukakan bahwa komponenkomponen kimia dalam asap sangat berperan dalam menentukan kualitas produk pengasapan karena selain membentuk flavor, tekstur dan warna yang khas, pengasapan juga dapat menghambat kerusakan produk.

Komponen Pendukung Sifat-sifat Fungsional Pengawet Asap Cair

Komponen-komponen dominan pendukung sifat-sifat fungsional dan citarasa dari asap cair adalah senyawa fenolat, karbonil dan asam-asam organik :

Senyawa fenol

Senyawa fenol bertanggung jawab pada pembentukan flavor pada produk pengasapan dan juga mempunyai aktivitas antioksidan yang mempengaruhi daya simpan makan (Girard, 1992). Komponen senyawa fenol yang berperan dalam pembentukan flavor adalah guaiakol, 4-metilguaiakol dan 2,6-dimetoksifenol. Guaiakol berperan memberi rasa asap, sementara siringol memberi aroma asap (Daun, 1979). Tilgner (1962) dalam Draudt (1963), menunjukkan bahwa nilai ambang fenol dari kondensat asap adalah 0,147 ppm untuk rangsangan rasa dan 0,023 ppm untuk rangsangan bau. Disamping itu fenol juga memberikan konstribusi dalam pewarnaan produk asapan (Ruiter, 1979). Fenol yang mempunyai kontribusi dalam pewarnaan merupakan fenol dengan berat molekul tinggi (di atas 500), memiliki gugus hidroksil yang cukup untuk membentuk ikatan silang dengan protein pada banyak sisi melalui ikatan hidrogen (Daun, 1979). Senyawa fenol juga mempunyai arti penting yang menunjukkan aktivitas antimikrobia. Adanya fenol dengan titik didih tinggi dalam asap juga merupakan zat antibakteri yang tinggi. Senyawa fenol menghambat pertumbuhan populasi bakteri dengan memperpanjang fase lag secara proporsional di dalam bodi atau di dalam produk sedangkan kecepatan pertumbuhan dalam fase eksponensial tetap tidak berubah kecuali konsentrasi fenol sangat tinggi (Barylko dan Pikielna, 1978).

Penggunaan senyawa fenol sebagai antimikrobia pada makanan dibatasi karena efek toksiknya. Konsentrasi penambahan fenol yang disarankan berkisar 0,020,1% tergantung dari produknya. Dalam bentuk larutan sampai konsentrasi 1%, fenol berfungsi sebagai bakteriostatik, sedangkan pada konsentrasi yang lebih tinggi berperan sebagai bakterisidal. Fenol pada konsentrasi 0,51% bisa digunakan sebagai anastesi lokal dan dapat diinjeksikan sampai 10 ml pada jaringan sebagai analgesik (Barylko dan Pikielna, 1978).

Kadar fenol bervariasi antara 2,10-2,13% tergantung pada macam dan bentuk kayu dengan rata-ratanya 2,85%, sedangkan untuk tempurung kelapa sebesar 5,13% (Tranggono., dkk, 1996).

Senyawa karbonil

Senyawa-senyawa karbonil yang terdapat di dalam asap cair meliputi formaldehid, glikoaldehid, metilglioksal, diasetil, furfural, aseton dan hidroksiaseton. Diantara komponen karbonil ada 4 komponen yang sangat mempengaruhi yaitu glikoaldehid, metilglioksal, formaldehid dan aseton. Glikoaldehid dan metilglioksal merupakan bahan pencoklat yang aktif dengan gugus amino, tetapi aseton memiliki potensi pencoklatan yang lebih rendah. Formaldehid mudah bereaksi dengan gugus aminonya tanpa menaikkan intensitas warna coklat (Ruiter, 1979).

Senyawa karbonil (aldehid dan keton) mempunyai pengaruh utama pada warna (reaksi maillard) sedang pengaruhnya pada citarasa kurang menonjol. Warna produk asapan disebabkan adanya interaksi antara karbonil dengan gugus amino (Girard, 1992). Kandungan senyawa karbonil dari berbagai jenis kayu bervariasi antara 8,56-15,23% dengan variasi rata-rata 11,84% sedangkan untuk tempurung kelapa sebesar 13,28% (Tranggono., dkk, 1996).

Senyawa asam

Porter, dkk (1965) mengemukakan bahwa asam organik dengan 1 sampai 10 atom karbon merupakan penyusun asap secara keseluruhan. Hanya asam beratom karbon satu sampai empat saja yang banyak dijumpai pada fase uap dalam asap, sedang yang berantai 5 sampai 10 berada di fase partikel asap. Jadi asamasam format, asetat, propionat, butirat dan isobutirat terdapat pada fase uap asap ; sedang asamasam valerat, isovalerat, kaproat, heptilat, nonilat dan kaprat berada di fase partikel asap. Menurut Tilgner, dkk (1962) dalam Girard (1992), jumlah asam merupakan 40% dari distilat kondensat asap.

Asam-asam yang ada di dalam distilat asap cair meliputi asam format, asetat, propionat, butirat, valerat dan isokaproat. Asam-asam yang berasal dari asap cair dapat mempengaruhi flavor, pH dan umur simpan makanan (Pszczola, 1995). Senyawa asam terutama asam asetat mempunyai aktivitas antimikrobia dan pada konsentrasi 5% mempunyai efek bakterisidal. Asam asetat bersifat mampu menembus dinding sel dan secara efisien mampu menetralisir gradien pH transmembran.

Efek total antimikrobia dari asam organik lemah adalah dihasilkan oleh efek kombinasi dari molekul yang tidak terdisosiasi dan molekul yang terdisosiasi. Efek antimikrobia yang diakibatkan oleh molekul yang tidak terdisosiasi secara langsung dapat mengasamkan sitoplasma, merusak tegangan permukaan membran dan hilangnya transport aktif makanan melalui membran sehingga menyebabkan destabilisasi bermacammacam fungsi dan struktur komponen sel.

Efek antimikrobia asam organik lemah yang diakibatkan oleh molekul yang terdisosiasi (menghasilkan H+ dan anion) menyebabkan penurunan pH lingkungan hidupnya dan dapat kontak dengan dinding sel bakteri, membran sel, ruang periplasmik dan permukaan luar sitoplasma atau membran sebelah dalam sel sehingga menyebabkan efek perusakan dari sel bakteri. Pada pH lingkungan hidup yang sangat rendah, asam asetat dapat menyebabkan denaturasi enzim dan ketidakstabilan permeabilitas membran sel bakteri sehingga menghambat pertumbuhan dan menurunkan daya hidup sel bakteri. Efek antimikrobia dari asam lemah tergantung pada jenis asam, konsentrasi dan pK asam, pH lingkungan, waktu dan suhu kontak serta spesies/ strain bakteri.

Keasaman (dihitung sebagai %asam asetat) asap cair dari berbagai kayu bervariasi antara 4,27-11,39% dengan nilai rata-rata 6,58%, sedangkan untuk tempurung kelapa sebesar 11,39% (Tranggono.,dkk., 1996).

Standar Mutu Asap Cair

    Asap cair yang digunakan untuk pengawet bahan pangan harus bebas dari senyawa-senyawa berbahaya seperti hidrokarbon aromatik polisiklik (polycyclic aromatic hydrocarbon) atau PAH. Menurut Anonymous^a(2009), senyawa PAH dapat bersifat karsinogenik. Diantara senyawa-senyawa PAH, yang sering digunakan sebagai indikator tingkat keamanan PAH adalah benzopyrene karena paling tinggi sifat karsinogeniknya. Di beberapa negara seperti Jerman telah menetapkan bahwa batas maksimum bezopyrene dalam produk adalah 1 ppb (Anonymous^a2009). Selain bebas dari senyawa-senyawa berbahaya, asap cair yang digunakan sebagai pengawet bahan pangan haruslah memiliki flavor yang dapat diterima konsumen.