Inovasi Non-Termal untuk Meningkatkan Sifat Fungsional dan Keamanan Ovalbumin

Ilustrasi Ovalbumin (OvA) dengan teknologi non-termal untuk produk pangan (sumber: shutterstock)

1. Pendahuluan

Ovalbumin (OvA) merupakan protein utama dalam putih telur dan memiliki berbagai sifat fungsional, seperti pembentukan gel, stabilisasi busa, dan sifat pengemulsi yang penting dalam formulasi makanan. Namun demikian, OvA juga dikenal sebagai salah satu alergen utama yang dapat memicu reaksi imun pada individu tertentu, yang menyebabkan gejala seperti dermatitis atopik, asma, dan inflamasi. Dengan meningkatnya permintaan akan produk pangan berkualitas dan aman, teknologi pengolahan non-termal kini mulai diperkenalkan untuk mengoptimalkan sifat fungsional OvA dan mengurangi alergenitasnya tanpa menggunakan panas tinggi.

Penelitian dan pengembangan teknologi pengolahan non-termal, seperti ultrasound, pulsed electric field (PEF), iradiasi, dan fermentasi mikroba, menunjukkan hasil yang menjanjikan dalam memperbaiki kualitas dan keamanan OvA. Artikel ini bertujuan untuk meninjau perkembangan teknologi ini, menjelaskan mekanisme yang mendasarinya, serta mengeksplorasi potensi aplikasi dalam industri pangan untuk menghasilkan produk yang aman dan bernutrisi tinggi.

2. Teknologi Non-Termal dalam Pengolahan Ovalbumin

2.1 Ultrasound

Ultrasound menggunakan gelombang suara berfrekuensi tinggi yang menciptakan efek kavitasi, menghasilkan gelembung mikro yang menyebabkan pecahnya ikatan molekuler pada OvA. Proses ini memperbaiki sifat pengemulsi dan stabilitas busa, sehingga ideal untuk aplikasi dalam produk pangan seperti kue dan minuman berbasis protein. Kombinasi ultrasound dengan metode glikasi terbukti meningkatkan sifat fungsional OvA, sekaligus menurunkan risiko alergi dengan mengurangi ketersediaan epitope alergenik.

2.2 Pulsed Electric Field (PEF)

PEF memanfaatkan medan listrik intensitas tinggi yang menyebabkan permeabilitas dinding sel meningkat, memungkinkan perubahan struktur protein OvA. Teknologi ini terbukti mengurangi alergenitas OvA dengan mengurangi ikatan imunoglobulin E (IgE) yang berperan dalam reaksi alergi. Selain itu, PEF juga mampu meningkatkan sifat pengemulsi dan tekstur OvA, menjadikannya pilihan yang menarik untuk aplikasi dalam produk emulsi dan tekstur kompleks.

2.3 Iradiasi

Iradiasi adalah metode pasteurisasi yang menggunakan energi ion untuk mengawetkan makanan. Pada OvA, iradiasi dapat mengubah struktur protein dan menginaktivasi epitope alergenik, sehingga mengurangi potensi alergi. Selain meningkatkan keamanan produk, iradiasi juga memperpanjang masa simpan OvA, menjaga kualitas nutrisi dan sensoris tanpa merusak fungsi pengemulsinya.

2.4 Fermentasi Mikroba

Fermentasi mikroba menggunakan bakteri seperti Lactobacillus untuk mengubah sifat fungsional OvA. Proses fermentasi dapat meningkatkan aktivitas pengemulsi dan hidrofilisitas OvA, sekaligus menurunkan sifat alergeniknya dengan menginduksi perubahan pada epitop alergenik. Selain itu, fermentasi mikroba dapat mengubah profil mikrobiota usus yang berpotensi meningkatkan respons imun yang lebih toleran terhadap OvA.

3. Mekanisme Pengaruh Non-Termal terhadap Sifat Fungsional dan Alergenitas OvA

Teknologi non-termal pada OvA mempengaruhi struktur dan fungsinya melalui beberapa mekanisme utama:

3.1 Pengubahan Struktur Protein

Teknologi seperti ultrasound dan PEF dapat memecah ikatan hidrogen dalam struktur protein OvA, yang mengakibatkan pembentukan struktur baru yang lebih stabil. Hal ini meningkatkan sifat fungsional OvA, seperti kemampuan pengemulsi dan pembentukan gel, tanpa memerlukan suhu tinggi yang dapat merusak nutrisi.

3.2 Inaktivasi Epitope Alergenik

Beberapa teknologi non-termal, seperti iradiasi dan PEF, mampu menonaktifkan epitope alergenik yang biasanya mengikat IgE pada individu yang alergi. Hal ini mengurangi alergenitas OvA dan membuatnya lebih aman dikonsumsi.

3.3 Interaksi dengan Komponen Aktif Lain

Teknologi non-termal memungkinkan OvA untuk berinteraksi dengan bahan bioaktif lain, seperti polifenol atau polisakarida. Interaksi ini meningkatkan stabilitas dan efektivitas OvA dalam membentuk emulsi dan mikrokapsul, yang penting dalam aplikasi makanan berbasis emulsi.

3.4 Respons Stres pada Sel

Beberapa teknologi seperti PEF dan ultrasound dapat menginduksi respons stres pada struktur OvA, yang mengubah profil protein dan epitope yang mempengaruhi respon imun.

4. Manfaat dan Tantangan Aplikasi Teknologi Non-Termal pada Skala Industri

4.1 Manfaat

Penggunaan teknologi non-termal pada OvA memberikan beberapa manfaat penting:

• Peningkatan Kualitas dan Keamanan: Teknologi ini memungkinkan pengolahan OvA tanpa panas tinggi, sehingga nutrisi dan bioaktifitasnya tetap terjaga. Selain itu, alergenitas yang menurun membuat produk berbasis OvA lebih aman untuk konsumen yang sensitif.

• Peningkatan Sifat Fungsional: Dengan ultrasound, PEF, dan fermentasi mikroba, OvA dapat memiliki sifat pengemulsi dan stabilitas busa yang lebih baik, memperluas aplikasinya dalam produk makanan emulsi, roti, dan minuman berprotein.

4.2 Tantangan

Meskipun manfaatnya banyak, penerapan teknologi non-termal pada skala industri menghadapi beberapa tantangan:

• Biaya dan Kompleksitas Operasional: Peralatan PEF dan iradiasi membutuhkan investasi yang signifikan dan membutuhkan pengaturan parameter yang presisi untuk mencapai hasil optimal. Hal ini menjadi kendala bagi industri kecil dan menengah.

• Stabilitas Hasil dan Skalabilitas: Teknologi seperti ultrasound dan fermentasi mikroba memerlukan kontrol ketat agar hasilnya konsisten pada skala besar. Stabilitas kualitas produk dalam skala industri masih menjadi tantangan yang perlu diatasi.

5. Prospek Masa Depan dan Rekomendasi Pengembangan

Pengembangan lebih lanjut terhadap teknologi non-termal dapat membuka peluang untuk aplikasi lebih luas dalam industri pangan. Beberapa rekomendasi untuk meningkatkan efisiensi dan efektivitas teknologi ini meliputi:

• Sistem Kombinasi Teknologi: Kombinasi PEF dan iradiasi, misalnya, dapat mengoptimalkan peningkatan sifat fungsional OvA tanpa merusak kualitas nutrisi, serta menurunkan biaya energi dan meningkatkan efisiensi produksi.

• Pengembangan Formulasi Berbasis Emulsi: Teknologi non-termal memungkinkan pengembangan sistem emulsi OvA yang lebih stabil, seperti mikrokapsul untuk mengenkapsulasi senyawa bioaktif. Produk berbasis OvA yang lebih stabil akan meningkatkan masa simpan dan kualitas sensori.

• Standarisasi Parameter Operasional: Menetapkan standar parameter untuk setiap teknologi non-termal dalam proses OvA dapat meningkatkan stabilitas dan konsistensi produk dalam skala besar, serta memastikan kualitas hasil yang optimal.

6. Kesimpulan

Teknologi pengolahan non-termal memberikan solusi inovatif untuk meningkatkan kualitas dan keamanan OvA dalam industri pangan modern. Dengan penggunaan teknologi seperti ultrasound, PEF, iradiasi, dan fermentasi mikroba, OvA dapat diolah tanpa merusak kandungan nutrisinya, meningkatkan sifat fungsional, dan menurunkan alergenitas. Meskipun masih ada tantangan dalam penerapannya di skala industri, teknologi ini memiliki prospek yang cerah untuk memenuhi permintaan konsumen akan produk pangan yang lebih sehat, aman, dan berkualitas. Dengan penelitian dan pengembangan berkelanjutan, teknologi non-termal dapat menjadi masa depan industri pangan yang lebih berkelanjutan dan responsif terhadap kebutuhan konsumen.

Daftar Pustaka

Chen, Q., Dong, L., Li, Y., Liu, Y., Xia, Q., Sang, S., Wu, Z., Xiao, J., Liu, L. and Liu, L., 2024. Research advance of non-thermal processing technologies on ovalbumin properties: The gelation, foaming, emulsification, allergenicity, immunoregulation and its delivery system application. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 64(20), pp.7045-7066.

Dash, K.K. and Chakraborty, S. eds., 2021. Food Processing: Advances in Thermal and Non-Thermal Technologies, Two Volume Set. CRC Press.

Fellows, P.J., 2022. Food processing technology: principles and practice. Woodhead publishing.

Prasad, P., Kar, S. and Sahu, J.K., 2021. Food Processing: Advances in Nonthermal Technologies. CRC press.