Teknik keamanan pangan: Perbedaan antara revisi

'''Teknik Keamanan Pangan''' adalah cabang [[ilmu teknik]] yang mengkhususkan pada aplikasi prinsip

ilmu teknik untuk mennyelesaikan masalah keamanan [[mikroba|mikrobial]] dan [[kimia]] pada [[produk pangan]], sedangkan [[keamanan pangan]] itu sendiri adalah disiplin ilmu yang melakukan penanganan,

penyajian, dan penyimpanan bahan pangan dengan cara sedemikian rupa agar terhindar dari [[penyakit]]

yang bersumber dari bahan pangan (''foodborne illness''). Prinsip ini dapat diaplikasikan dalam

perkembangan intervensi [[teknologi]] untuk [[dekontaminasi]] dan [[pengawetan]] pangan. Ilmu teknik

yang terintegrasi dengan konsep [[mikrobiologi]] dan kimia memegang potensi yang cukup besar dalam

pengembangan solusi non konvensional terhadap masalah [[keamanan pangan]] yang membahayakan.

Pelanggaran terhadap keamanan pangan dapat terjadi ketika [[pemrosesan]], [[penyimpanan]], dan

[[distribusi]] bahan pangan, baik itu berupa prosesnya maupun alat yang digunakan. Teknik keamanan

pangan merupakan bagian yang tidak terpisah dari [[teknik pengolahan pangan dan hasil pertanian]],

[[ilmu pangan]], dan [[teknologi pangan]] karena semuanya bertanggung jawab dalam hal pemrosesan

bahan pangan sejak di[[panen]] hingga siap dipasarkan.

Teknik keamanan pangan bukan mengenai investigasi dan pengecekan suatu proses maupun rantai produksi

pangan, namun lebih kepada aplikasi teknik untuk menciptakan proses maupun rantai produksi pangan

yang aman tanpa mengurangi kriteria yang dibutuhkan masyarakat mengenai produk pangan.

Prinsip ilmu teknik keamanan pangan dapat diaplikasikan di:

Penyediaan produk pangan yang aman merupakan proses yang rumit, membutuhkan pengendalian terpadu

October, 2004.</ref>. Peningkatan

kepedulian terhadap keamanan pangan teah memicu pengembangan yang terus berlanjut dalam bidang

teknologi pemrosesan. Para pakar di bidang teknik, mikrobiologi, kimia, dan cabang ilmu lainnya

telah membawa peningkatan yang cukup berarti dalam kualitas dan keamanan pangan.

Pemrosesan pangan konvensional memanfaatkan [[proses termal]] ([[pemanasan]], [[pendinginan]], dsb)

untuk membunuh atau menon-aktifkan kontaminan mikrobiologi. Namun, pemrosesan termal memicu

perubahan fisik dan kimia pada bahan pangan. [[Pengawet kimia]] dan senyawa antimikroba alami juga

telah digunakan secara ekstensif pada pengawetan pangan. Dalam dua tahun ini, sejumlah alternatif

pengolahan pangan non-termal telah berkembang demi pengendalian kontaminan mikrobial dan pemenuhan

Int. J. Food Microbiol. 50: 1–17, 1999..</ref>.

Pemrosesan bertekanan tinggi adalah metode di mana bahan pangan diberikan [[tekanan]] yang tinggi

(hingga 700 [[MPa]]) dengan atau tanpa penambahan [[panas]], untuk menon-aktifkan mikroba atau untuk

Sci. Technol. 9: 152–158, 1988.</ref>. Pemrosesan ini dapat

mempertahankan kualitas bahan pangan, mempertahankan kesegaran alaminya, dan memperpanjang [[umur simpan]] bahan pangan. Pemrosesan ini dapat digunakan baik pada bahan pangan cair maupun padat.

Contoh bahan pangan yang sudah beredar yang telah mengalami pemrosesan ini adalah ''[[smoothies]]'',

''[[guacamole]]'', bahan pangan siap saji, [[kerang]], [[ham]], [[daging ayam]], [[jus buah]], dan

[[salsa]] yang diproduksi oleh industri pengolahan pangan. Bahan pangan utama yang menjadi subjek

pemrosesan ini adalah bahan pangan yang memiliki tingkat keasaman yang tinggi karena bisa dengan

mudah menon-aktifkan mikroba di dalamnya. Makanan dengan tingkat keasaman yang rendah memiliki

kesulitan terutama dalam mematikan [[spora]] atau [[bakteri]] yang dorman.

Tekanan bekerja pada semua titik dari produk dalam besaran yang sama, berbeda dengan pemrosesan

termal terkait adanya gradien pemanasan yang mengakibatkan adanya perubahan yang dipicu oleh hal

Food Sci. Technol. Int. 1: 7590, 1995.</ref>.

[[Mikroorganisme]] dengan tingkat pertumbuhan yang eksponensial bisa lebih mudah dinon-aktifkan

dibandingkan yang stasioner, dan [[bakteri gram positif]] lebih resistan dibandingkan [[bakteri gram

negatif]]. Laporan penelitian juga menunjukkan bahwa pemrosesan dengan tekanan yang tinggi dapat

2005a.</ref><ref name="Calci et

A virus within oysters.” Appl. Environ. Microbiol. 71: 339–343, 2005.</ref>. Penelitian mengenai inaktivasi spora bakteri membutuhkan tekanan tinggi dan temperatur

yang sedang sekaligus. Hingga saat ini, jumlah strain bakteri ''[[Clostridium botulinum]]'' yang

bisa dinonaktifkan dengan metode ini masih terbatas. Dan hingga saat ini, spora non-proteolitik tipe

1402–1407, 2003</ref>. Dan di antara bakteri pembentuk [[endospora]],

Penghancuran mikroorganisme dengan medan gelombang [[listrik|elektrik]] dicapai dengan

mengaplikasikan gelombang pendek ber[[tegangan listrik|tegangan]] tinggi di antara serangkaian

[[elektrode]] yang menyebabkan gangguan pada [[membran sel]] mikroba<ref name="Devlieghere et al., 2004">F. Devlieghere, L. Vermeiren, and J. Debevere. “New preservation technologies: Possibilities and limitations.” Int. Dairy J. 14: 273–285, 2004.</ref>.

Metode ini melibatkan pengolahan pangan dengan menempatkannya di antara rangkaian elektrode dengan

gelombang bertegangan tinggi dalam ordo 20-80 kV/cm. Metode seperti ini bahkan bisa diaplikasikan

untuk proses [[pasteurisasi]]<ref name="Zhang et al, 1995">Q. Zhang, G. V. Barbosa-Canovas, and B. G. Swanson. “Engineering aspects of pulses electric field pasteurization.” J. Food Eng. 25: 261–281, 1995</ref>. Hingga saat ini, teknologi yang tersedia hanya

untuk bahan pangan yang bisa mengalir.

Banyak [[sel vegetatif]] dari [[bakteri]], [[jamur]], dan [[ragi]] yang bisa dinon-aktifkan dengan

metode ini, namun [[spora]] bakteri tidak<ref name="Butz and Tauscher, 2002">P. Butz and B. Tauscher. “Emerging technologies: chemical aspects.” Food Res. Int. 35: 279–284, 2002.</ref>. Bakteri gram positif lebih

resistan terhadap metode ini, dan ragi menunjukkan sensivitas yang lebih tinggi dari bakteri

Gelombang pendek bertegangan tinggi memecah membran sel dari mikroorganisme vegetatif dalam media

cair dengan cara mengembangkan pori-pori yang ada ([[elektroporasi]]) atau membuat pori-pori membran

pulsed electric fields-basic concepts for process design.” Trends Food Sci. Technol. 12: 103–111, 2001.</ref><ref name="Vega-Mercado et al., 1997">H. Vega-Mercado, O. Martin-Belloso, B. -L. Qin, et al.. “Non-thermal food preservation: Pulsed electric fields.” Trends in Food Sci. Technol. 8: 151–157, 1997.</ref>. Pembentukan pori tersebut bisa reversibel

maupun irreversibel tergantung banyak faktor seperti intensitas [[medan listrik]], durasi gelombang,

dan jumlah gelombang. [[Membran sel]] yang terelektrifikasi menjadi sangat permeabel bahkan terhadap

molekul yang kecil sehingga menyebabkan pembengkakan dan kerusakan pada membran sel.

Sejumlah faktor kritis pemrosesan, kondisi penelitian yang kurang spesifik, dan keragaman alat

membuat metode ini sulit untuk didefinisikan secara tepat dalam hal parameter yang esensial untuk

inaktivasi mikroba.

Pada tahun 1990, [[irradiasi]] (radiasi ionisasi, ''ionizing radiation'', merujuk pada "[[pasteurisasi dingin]]") telah disetujui oleh [[FDA]] sebagai metode pengurangan mikroba yang efektif dan aman

untuk bahan pangan tertentu, termasuk [[rempah-rempah]], [[daging ayam]], [[telur]], [[daging merah]], [[makanan laut]], [[kecambah]], [[buah-buahan]], dan [[sayur-mayur]]<ref name="Farkas, 1998">J. Farkas. “Irradiation as a method for decontaminating food-A review.” Int. J. Food Microbiol. 44: 189–204, 1998.</ref><ref name="Henkel, 1998">J. Henkel. “Irradiation: A safe measure for safer food.” FDA Consumer. Publication No. (FDA) 98-2320, 1998.</ref>. Irradiasi mencakup penggunaan [[sinar gamma]] (dari [[Cobalt-60]] atau [[Cesium-137]]),

[[sinar beta]], dan [[sinar X]]<ref name="Thayer, 2003">D. W. Thayer. “Ionizing irradiation, treatment of food.” In: Encyclopedia of Agricultural,

Food and Biological Engineering (Dennis R. Heldman, ed.), Marcel Dekker, Inc. 536–539, 2003.</ref>. Radiasi ini memberikan [[energi]] yang diperlukan

untuk memindahkan [[elektron]] dari atom untuk membentuk [[ion]] atau [[radikal bebas]] namun tidak

cukup tinggi untuk membuat produk pangan terpengaruh. Elektron yang terbebaskan menabrak dan memecah

ikatan kimia dari molekul [[DNA]] mikroba dan menghancurkannya (Smith and Pillai, 2004). Tingkat

pengurangan mikroba tegrantung pada [[dosis radioaktif]] ([[kGy]]) yang diserap oleh bahan pangan<ref name="Olson, 1998">D. G. Olson. “Irradiation of food.” Food Technol. 52: 56–62, 1998.</ref>.

Faktor kunci yang mengendalikan ketahanan dari sel-sel mikroba terhadap irradiasi adalah ukuran

organisme (semakin kecil organisme, semakin resistan), tipe organisme, jumlah dan usia relatif dari

mikroba di dalam bahan pangan, dan keberadaan [[oksigen]]. Komposisi dari bahan pangan juga

memengaruhi respon mikroba terhadap irradiasi<ref name="Smith and Pillai, 2004">J. S. Smith and S. Pillai. “Irradiation and food safety.” Food Technol. 58: 48–55, 2004.</ref>. Perlakuan radiasi pada

dosis 2-7 kGy, tergantung kondisi irradiasi dan bahan pangannya, bisa secara efektif mengurangi

bakteri patogen yang tidak berspora seperti ''[[Salmonella sp]]'', ''[[Staphylococcus aureus]]'',

''[[Campylobacter jejuni]]'', ''[[Listeria monocytogenes]]'', ''[[Escherichia coli]]'', tanpa

memengaruhi sifat [[organoleptik]] (rasa, bau, dsb), [[nutrisi]], dan kuaitasnya<ref name="Farkas, 1998">J. Farkas. “Irradiation as a method for decontaminating food-A review.” Int. J. Food Microbiol. 44: 189–204, 1998.</ref>.

Cahaya [[ultra violet]] gelombang pendek (UV C, 254 nm) dapat digunakan untuk mengurangi keberadaan

mikroba di udara maupun di permukaan bahan pangan. UV C juga dapat digunakan

untuk mengurangi [[patogen]] dalam air. Jangkauan radiasi 250-260 [[nm]] mematikan bagi sebagian

besar mikroorganisme, termasuk bakteri, virus, jamur bermiselium, ragi, dan alga<ref name="Bintsis et al, 2000">T. Bintsis, E. Litopoulou-Tzanetaki, and R. K. Robinson. “Existing and potential applications of ultraviolet light in the food industry-a critical review.” J. Sci. Food Agric. 80: 637–645, 2000.</ref>. Kerusakan akibat UV C ada pada molekul sel yang menjadi target tergantung dosis UV C,

misalnya pada dosis antara 0.5 - 20 J/m2 dapat mengakibatkan kerusakan pada DNA mikroba<ref name="Ferron et al, 1972">W. L. Ferron, A. Eisenstark, and D. Mackay. “Distinction between far- and near-ultraviolet light killing of recombinationless (recA) Salmonella typhimurium.” Biochem. Biophys. Acta. 277: 651–658, 1972. </ref>. Begitu DNA rusak, kemampuan reproduksi dan penyebaran penyakit menjadi tidak ada.

Sinar UV gelombang panjang (UV A, >320 nm) memiliki kemampuan terbatas dalam mengeliminasi mikroba,

namun UV A mampu menembus air lebih baik dari UV C<ref name="Bintsis et al, 2000">T. Bintsis, E. Litopoulou-Tzanetaki, and R. K. Robinson. “Existing and potential applications of ultraviolet light in the food industry-a critical review.” J. Sci. Food Agric. 80: 637–645, 2000.</ref>. Kemampuan UV A dalam

mengeliminasi bakteri dapat ditingkatkan dengan penambahan senyawa fotosensitif (misalnya

''[[furocoumarin]]'').

Parameter yang menentukan keberhasilan penggunaan sinar UV dalam teknik keamanan pangan adalah

desain reaktor UV, [[dinamika fluida]], dan sifat [[absorptivitas]] dari bahan pangan. Partikel

tersuspensi dapat mengurangi efektivitas penggunaan UV karena menyebabkan meningkatnya jumlah

[[absorban]], pemantulan, dan penghalangan sinar UV<ref name="Liltved dan Cripps, 1999">H. Liltved and S. J. Cripps. “Removal of particle-associated bacteria by prefiltration and ultraviolet irradiation.” Aquaculture Res. 30: 445–450, 1999.</ref>.

Untuk mensterilkan udara dalam fasilitas manufaktur pangan, kombinasi filter udara dan cahaya UV

for clean air in dairy plants.” Indian Dairyman. 46: 757–759, 1994.</ref>. Kombinasi UV dan ozon memiliki kekuatan mengoksidasi yang

kuat dan dapat mengurangi jumlah material organik di dalam air hingga mendekati nol<ref name="WHO, 1994">WHO (World Health Organization). “Ultraviolet radiation.” Environmental Health Criteria. 160, Vammala. 1994.</ref>.

Teknik penggunaan radiasi UV C dan panas sekaligus untuk produksi daging mentah berkualitas tinggi

1991.</ref>.

[[Ozon]] adalah [[biosida]] yang efektif dalam melawan bakteri, virus, jamur, dan telah lama

digunakan dalam pembersihan bahan pangan tanpa pencucian. Konsentrasi ozon yang rendah dengan waktu

kontak yang sempit cukup untuk mematikan bakteri, jamur, ragi, parasit, dan virus<ref name="Kim et al, 1999">J. G. Kim, A. E. Yousef, and S. Dave. “Application of ozone for enhancing the microbiological safety and quality of foods: A review.” J. Food Prot. 62: 1071–1087, 1999.</ref>.

Sekarang, ozon dalam bentuk gas dan cair dapat digunakan dengan kontak langsung terhadap bahan

makanan seperti buah-buahan, sayur-mayur, daging mentah maupun daging siap makan, ikan, dan telur.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa spora bakteri merupakan yang paling resistan, dan sel vegetatif

bakteri adalah yang paling sensitif terhadap ozon<ref name="Kim et al, 2003">[J. G. Kim, A. E. Yousef, and M. A. Khadre. “Ozone and its current and future application in the food industry.” Adv. Food and Nutr. Res. 45: 167–218, 2003.</ref>. Dalam proses sanitasi, air yang

diperkaya dengan ozon diketahui dapat mengurangi populasi ''[[Staphylococcus aureus]]'',

''[[Salmonella chloraesuis]]'', dan ''[[Pseudomonas aeruginosa]]'' sebanyak 6 log; ''[[Escherichia coli]]'' sebanyak 5 log; dan ''[[Listeria monocytogens]]'' dan ''[[Campylobacter jejuni]]'' sebanyak

36–77, 2005b.</ref>, di mana 1 log adalah 10¹.

Di antara spora yang dihasilkan berbagai jenis bakteri, spora ''[[Bacillus stearothermophilus]]''

memiliki resistansi tertinggi, dan spora ''[[Bacillus cereus]]'' memiliki resistansi terendah,

sehingga ''B. stearothermophilus'' dapat digunakan sebagai indikator efektivitas suatu alat sanitasi

yang menggunakan ozon<ref name="Khadre dan Yousef, 2001">M. A. Khadre and A. E. Yousef.. “Sporicidal action of ozone and hydrogen peroxide: a comparative study.” Int. J. Food Microbiol. 71: 131–138, 2001.</ref>. Ozon dalam larutan cair dapat digunakan dengan

alat-alat yang terbuat dari [[keramik]], [[gelas]], [[silikon]], [[teflon]], dan [[baja tahan karat]], namun tidak cocok digunakan dengan alat yang terbuat dari [[karet alam]], [[poliuretan]],

dan [[plastik]] berbasis resin.

Sebanyak 38% produk makanan yang ditarik oleh [[FDA]] pada tahun 2004 terkait dengan kontaminasi

mikroba, dan juga 44% produk daging, daging ayam, dan telur oleh [[USDA]] Food Safety and Inspection

Service<ref name="Kennedy, 2005">P. Kennedy, P. Review of U.S. food recall data illuminates safety trends. Silliker’s e-bulletin. 3(2) http://www.silliker.com/html/eResearch/vol3issue2.php#top. Terakhir diunduh 12 Maret 2006. 2005.</ref>. Dan sepanjang 20 tahun terakhir, 5000 produk yang ditarik dari pasar

menunjukkan adanya ''Salmonella typhimurium'', ''Listeria monocytogenes'', dan ''Escherichia coli''<ref name="Bricher, 2005b">J. L. Bricher. “Technology round-up: New frontiers in pathogen testing.” Food Safety Mag. 11: 36–77, 2005b.</ref>. Hal ini menjadikan pendeteksian dan identifikasi patogen pada bahan pangan yang

cepat, efisien dan dapat diandalkan menjadi suatu kebutuhan.

Pendeteksian patogen dan kontaminan mikroba lainnya penting demi menjamin keamanan pangan. Metode

konvensional dalam pendeteksian patogen bahan pangan memakan banyak waktu dan tenaga. Untuk

menyelesaikan seluruh fase pemeriksaan dibutuhkan 16-48 jam. Penemuan terbaru di bidang teknologi

menjadikan pendeteksian dan identifikasi lebih cepat, nyaman, sensitif, dan lebih spesifik

dibandingkan pengujian konvensional.

Ada banyak metode yang dilakukan dalam teknik pengendalian, pemantauan, dan identifikasi dalam

teknik keamanan pangan.

Salah satu penemuan yang terkenal dalam bidang mikrobiologi adalah piringan media [[kromogenik]]

yang mampu membedakan spesies patogen berbahaya dari spesies lainnya. Media ini memanfaatkan

substansi kromogenik yang menghasilkan sekumpulan warna yang terkait dengan spesies patogen tertentu

ketika substrat ini mengalami [[hidrolisis]] oleh enzim patogen tersebut. Piringan kromogenik mudah

digunakan dan spesifik terhadap spesies patogen dan strain tertentu tergantung enzim yang

dikeluarkan oleh patogen tersebut. Dan pada umumnya, hasilnya bisa terlihat setelah 18-24 jam

setelah [[inkubasi]]. Hal ini memungkinkan bagi perusahaan makanan untuk meminimalisasi biaya

terkait dengan hal yang serupa, dan waktu yang terpakai bisa jauh berkurang<ref name="Bricher, 2005b">J. L. Bricher. “Technology round-up: New frontiers in pathogen testing.” Food Safety Mag. 11: 36–77, 2005b.</ref>.

Kuncinya ada pada DNA dari bakteri patogen itu sendiri dan komponen yang ada di sekitarnya. Pada pengujian berbasis DNA, yang menjadi target adalah gen RNA ribosom yang dapat diambil dalam jumlah banyak sehingga memberikan sensitivitas pengujian yang lebih tinggi<ref name="Fung, 2002">D. Y. C. Fung, D. Y. C. “Rapid methods and automation in microbiology.” Comprehen. Rev. Food Sci. Food Saf. 1: 322, 2002.</ref>. Ada juga yang memanfaatkan reaksi berantai polimerase (''polymerase chain reaction'', PCR) yang memanfaatkan prinsip dasar hibridisasi DNA di mana potongan pendek DNA primer dihibridisasi pada bagian yang spesifik yang diperbanyak secara enzimatis<ref name="Hill, 1996">W. E. Hill. “The polymerase chain reaction: application for the detection of foodborne pathogens.” CRC Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 36: 123–173, 1996.</ref>. Secara teori, PCR dapat memperbanyak satu salinan DNA menjadi jutaan dalam waktu kurang dari 2 jam sehingga mengurangi dan bahkan meniadakan kebutuhan terhadap pengkulturan bakteri. Kehadiran inhibitor pada makanan dan pada banyak media kultur dapat mencegah terjadinya pengikatan primer dan mengurangi efisiensi perbanyakan DNA sehingga sensitivitas yang tinggi yang mungkin didapat dari PCR pada kultur murni menjadi berkurang ketika dilakukan pengujian terhadap bahan pangan. PCR juga dibatasi oleh kebutuhan terhadap informasi yang spesifik terhadap patogen yang menjadi target. PCR juga tidak dapat digunakan untuk mendeteksi jumlah jenis organisme yang banyak dalam suatu campuran secara simultan.

ELISA (enzyme-linked immunological assay) adalah teknik [[biokimia]] yang digunakan untuk mendeteksi [[antibodi]] atau [[antigen]] dari sampel<ref name="Adams and Moss, 2003">M. R. Adams and M. O. Moss. Food Microbiology, Second Edition, Panima Publishing Corporation, New Delhi, 388–399, 2003.</ref><ref name="Jay, 2003">J. M. Jay. Modern food microbiology, Fourth Edition, Chapman & Hall Inc., New York, p. 147. 2003.</ref>. Antibodi yang digunakan dipertemukan dengan [[enzim]] yang akan menghasilkan efek kromogenik atau fluoresensi yang akan memberikan tanda kehadiran bakteri dan seberapa besar jumlahnya, tergantung waktu yang digunakan untuk melakukan pengayaan kultur.

[[Biosensor]] adalah metode yang dikembangkan untuk mendeteksi [[mikroorganisme]] dan [[toksin]] yang berbahaya. Biosensor menggunakan bioreseptor seperti biokatalis, bioafinitas, dan reseptor hibrida untuk mengenali berbagai tanda khusus yang akan terikat dengan bioreseptor seperti [[enzim]], [[antibodi]], [[mikroba]], [[protein]], [[hormon]], [[asam nukleat]], dan sebagainya; lalu transduser akan mengubah sinyal itu ke dalam informasi analitik kuantitatif<ref name="Mello and Kubota, 2002">L. D. Mello and L. T. Kubota. “Review of the use of biosensors as analytical tools in the food and drink industries.” Food Chem. 77: 237–256, 2002.</ref>. Prinsipnya sederhana, patogen dideteksi berdasarkan karakteristiknya, misalnya enzim yang dikeluarkannya. Enzim itu akan berikatan dengan senyawa pengenal yang ada pada biosensor, misalnya protein yang mampu membuat enzim itu bekerja. Hal itulah yang dideteksi oleh biosensor. Dan seberapa banyak hasil pekerjaan dari enzim yang menjadi target biosensor menunjukkan berbagai nilai kuantitatif seperti seberapa banyak patogen yang terdapat dalam bahan pangan, seberapa berbahaya enzim tersebut (jika enzim itu yang menjadikan bahan pangan beracun), dsb.

Kelemahan biosensor adalah kemungkinan adanya interaksi antara biosensor dengan bahan pangan, kalibrasi, perawatan, sterilisasi, tingkat reproduksi alat biosensor di pabrik, dan biaya.