Teknik keamanan pangan
Teknik Keamanan Pangan adalah cabang ilmu teknik yang mengkhususkan pada aplikasi prinsip ilmu teknik untuk mennyelesaikan masalah keamanan 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 dipanen 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.
Penyediaan produk pangan yang aman merupakan proses yang rumit, membutuhkan pengendalian terpadu sepanjang rantai produksi pangan dan konsumsinya. 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 kebutuhan konsumen terhadap bahan pangan yang segar dengan proses pengolahan yang minimal.
Pemrosesan bertekanan tinggi adalah metode dimana bahan pangan diberikan tekanan yang tinggi (hingga 700 MPa) dengan atau tanpa penambahan panas, untuk menon-aktifkan mikroba atau untuk mengubah sifat dan penampilan bahan pangan dengan maksud memenuhi keinginan konsumen. 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 tersebut seperti "browning", denaturasi, atau pembentukan lapisan.
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 digunakan untuk melawan hepatitis A pada kerang dan juga norovirus. 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 B adalah spora patogen yang paling tahan terhadap tekanan tinggi. Dan di antara bakteri pembentuk endospora, "Bacillus amyloliquefaciens" menghasilkan spora yang paling tahan teradap tekanan tinggi.
Penghancuran mikroorganisme dengan medan gelombang elektrik dicapai dengan mengaplikasikan gelombang pendek bertegangan tinggi di antara serangkaian elektrode yang menyebabkan gangguan pada membran sel mikroba. 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. 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. 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 yang baru. 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. Irradiasi mencakup
penggunaan sinar gamma (dari Cobalt-60 atau Cesium-137), sinar beta, dan sinar X. 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.
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. 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.
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. Kerusakan akibat UV C ada pada molekul sel yang menjadi target