zat aditif makanan, salah satu dari berbagai zat kimia yang ditambahkan ke makanan untuk menghasilkan efek khusus yang diinginkan. Aditif seperti garam, rempah-rempah, dan sulfit telah digunakan sejak zaman kuno untuk mengawetkan makanan dan membuatnya lebih enak. Dengan meningkatnya pemrosesan makanan di abad ke-20, muncul kebutuhan untuk penggunaan yang lebih besar dan jenis bahan tambahan makanan yang baru. Banyak produk modern, seperti makanan rendah kalori, makanan ringan, dan makanan siap saji, tidak akan mungkin tercapai tanpa bahan tambahan makanan. Ada empat kategori umum zat aditif makanan: zat tambahan gizi, zat pengolah, pengawet, dan zat sensorik. Ini bukan klasifikasi yang tetap, karena banyak aditif yang termasuk dalam lebih dari satu jenis tersebut.
Zat Aditif nutrisi
Aditif nutrisi digunakan untuk tujuan memulihkan nutrisi yang hilang atau rusak selama produksi, memperkuat atau memperkaya makanan tertentu untuk memperbaiki kekurangan makanan, atau menambahkan nutrisi ke pengganti makanan. Fortifikasi makanan dimulai pada tahun 1924 ketika yodium ditambahkan ke garam meja untuk pencegahan gondok. Vitamin biasanya ditambahkan ke banyak makanan untuk memperkaya nilai gizinya. Misalnya, vitamin A dan D ditambahkan ke produk susu dan sereal, beberapa vitamin B ditambahkan ke tepung, sereal, makanan yang dipanggang, dan pasta, dan vitamin C ditambahkan ke minuman buah, sereal, produk susu, dan kembang gula. Bahan tambahan nutrisi lainnya termasuk asam linoleat asam lemak esensial, mineral seperti kalsium dan zat besi, dan serat makanan.
Bahan Aditif Untuk Pemrosesan
Sejumlah agen ditambahkan ke makanan untuk membantu pemrosesan atau untuk menjaga konsistensi produk yang diinginkan.
| Fungsi | Jenis Bahan Kimia | typical product |
|---|---|---|
| anticaking | Natrium aluminosilicat | Garam |
| Pemutih | benzoyl peroxida | Tepung |
| khelating | ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) | Salad, mayones, saus, pisang kering |
| Penjernihan | bentonit, protein | Jus Buah, Anggur |
| Pemeliharaan | potassium bromat | Tepung |
| Pengemulsi | Lesitin | Es Krim, Mayonese, Roti |
| Peragian | Ragi, baking powder, baking soda | Produk roti |
| Pengontrol kelembaban (humektan) | gliserol | marshmallow, spermen lunak,permen karet |
| Pengontrol pH | Asam sitrat, Asam Laktat | keju, kembang gula, selai dan jeli tertentu |
| Penstabil dan Penebal | pektin, gelatin, karagenan, gum arab |
Salad, makanan penutup beku, kembang gula, campuran puding, selai dan jeli |
Pengemulsi digunakan untuk mempertahankan dispersi seragam dari satu cairan ke cairan lain, seperti minyak dalam air. Struktur dasar zat pengemulsi mencakup bagian hidrofobik, biasanya asam lemak rantai panjang, dan bagian hidrofilik yang dapat diisi atau tidak diisi. Bagian hidrofobik dari pengemulsi larut dalam fasa minyak, dan bagian hidrofilik larut dalam fasa air, membentuk dispersi tetesan minyak kecil. Pengemulsi dengan demikian membentuk dan menstabilkan emulsi minyak-dalam-air (misalnya mayones), menyebarkan secara seragam senyawa rasa yang larut dalam minyak ke seluruh produk, mencegah pembentukan kristal es besar dalam produk beku (misalnya, es krim), dan meningkatkan volume, keseragaman, dan kehalusan produk yang dipanggang.
Stabilizer dan pengental memiliki banyak fungsi dalam makanan. Kebanyakan zat penstabil dan pengental adalah polisakarida, seperti pati atau gusi, atau protein, seperti gelatin. Fungsi utama senyawa ini adalah bertindak sebagai zat pengental atau pembentuk gel yang meningkatkan viskositas produk akhir. Bahan ini menstabilkan emulsi, baik dengan mengadsorpsi ke permukaan luar tetesan minyak atau dengan meningkatkan viskositas fase air. Jadi, mereka mencegah penggabungan tetesan minyak, penginisiasi pemisahan fasa minyak dari fasa air (yaitu, pembuatan krim). Pembentukan dan stabilisasi busa pada produk makanan terjadi dengan mekanisme yang serupa, kecuali fasa minyak digantikan oleh fasa gas. Senyawa tersebut juga bertindak untuk menghambat pembentukan es atau kristal gula dalam makanan dan dapat digunakan untuk membungkus senyawa perasa.
Khelating, atau penstabil, agen melindungi produk makanan dari banyak reaksi enzimatik yang mendorong kerusakan selama pemrosesan dan penyimpanan. Agen ini mengikat banyak mineral yang ada dalam makanan (misalnya, kalsium dan magnesium) dan diperlukan sebagai kofaktor untuk aktivitas enzim tertentu.
Zat Aditif Pengawet
Pengawet makanan diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama: antioksidan dan antimikroba. Antioksidan adalah senyawa yang menunda atau mencegah kerusakan makanan melalui mekanisme oksidatif. Bahan antimikroba menghambat pertumbuhan pembusukan dan mikroorganisme patogen dalam makanan.
| Bahan Kimia | Mekanisme Kerja |
|---|---|
| Antioksidan | |
| Asam aksobart | Pengusir Oksigen |
| butilat hidroksi anisol (BHA) | Pengusir Radikal bebasr |
| butilat hidroksi toluena (BHT) | Pengusir radikal bebas |
| Asam sitrat | penghambat enzim/pengkhelat logamr |
| Sulfit | inhibitor enzim/pengusir oksigen |
| Tersier Butil Hidroquinon (TBHQ) | Pengusir radikal bebas |
| Tocoferol | Pengusir radikal bebas |
| Anti microba | |
| Asam aseta | mengganggu fungsi membran sel (bakteri, ragi, beberapa jamur) |
| Asam benzoat |
mengganggu fungsi membran sel / menghambat enzim (jamur, ragi, beberapa bakteri)
Â
|
| natamiasin | mengikat kelompok sterol dalam membran sel jamur (jamur, ragi) |
| nisin | mengganggu fungsi membran sel (bakteri gram positif, bakteri penghasil asam laktat) |
| nitrat, nitrit | menghambat enzim / mengganggu fungsi membran sel (bakteri, terutama Clostridium botulinum) |
| Asam Propionat | mengganggu fungsi membran sel (jamur, beberapa bakteri) |
| Asam Sorbat | mengganggu fungsi membran sel / menghambat enzim / menghambat perkecambahan spora bakteri (ragi, jamur, beberapa bakteri) |
| sulfit and sulfur dioksida | menghambat enzim / membentuk senyawa adisi (bakteri, ragi, kapang) |
Antioksidan
Oksidasi produk makanan melibatkan penambahan atom oksigen atau penghilangan atom hidrogen dari molekul kimia berbeda yang ditemukan dalam makanan. Dua jenis utama oksidasi yang berkontribusi pada kerusakan makanan adalah autoksidasi asam lemak tak jenuh (yaitu, yang mengandung satu atau lebih ikatan rangkap antara atom karbon dari rantai hidrokarbon) dan oksidasi yang dikatalisis oleh enzim.
Autoksidasi asam lemak tak jenuh melibatkan reaksi antara ikatan rangkap karbon-karbon dan oksigen molekuler (O2). Produk-produk autoksidasi, yang disebut radikal bebas, sangat reaktif, menghasilkan senyawa yang menyebabkan sifat bau tak sedap dan bau tak sedap dari sifat tengik oksidatif. Antioksidan yang bereaksi dengan radikal bebas (disebut pengusir radikal bebas) dapat memperlambat laju autoksidasi. Antioksidan ini termasuk tokoferol alami (turunan vitamin E) dan senyawa sintetis butylat hydroksianisol (BHA), butilat hydroxytoluena (BHT), dan butylhydroquinone tersier (TBHQ).
Enzim tertentu juga dapat melakukan oksidasi pada banyak molekul makanan. Produk dari reaksi oksidasi ini dapat menyebabkan perubahan kualitas makanan. Misalnya, enzim yang disebut fenolase mengkatalisis oksidasi molekul tertentu (misalnya asam amino tirosin) saat buah dan sayuran, seperti apel, pisang, dan kentang, dipotong atau diremukkan. Produk dari reaksi oksidasi ini, yang secara kolektif dikenal sebagai pencoklatan enzimatik, adalah pigmen gelap yang disebut melanin. Antioksidan yang menghambat oksidasi yang dikatalisis oleh enzim termasuk agen yang mengikat oksigen bebas (yaitu, agen pereduksi), seperti asam askorbat (vitamin C), dan agen yang menonaktifkan enzim, seperti asam sitrat dan sulfit.
Antimikroba
Antimikroba paling sering digunakan dengan teknik pengawetan lainnya, seperti pendinginan, untuk menghambat pertumbuhan pembusukan dan mikroorganisme patogen. Natrium klorida (NaCl), atau garam biasa, mungkin merupakan agen antimikroba tertua yang diketahui. Asam organik, termasuk asam asetat, benzoat, propionat, dan sorbat, digunakan untuk melawan mikroorganisme dalam produk dengan pH rendah. Nitrat dan nitrit digunakan untuk menghambat bakteri Clostridium botulinum dalam produk daging yang diawetkan (misalnya ham dan bacon). Sulfur dioksida dan sulfit digunakan untuk mengontrol pertumbuhan mikroorganisme pembusuk pada buah-buahan kering, jus buah, dan anggur. Nisin dan natamycin adalah bahan pengawet yang diproduksi oleh mikroorganisme. Nisin menghambat pertumbuhan beberapa bakteri, sedangkan natamycin aktif melawan jamur dan ragi.
Bahan sensorik
Pewarna
Warna adalah karakteristik sensorik makanan yang sangat penting; itu secara langsung mempengaruhi persepsi rasa dan kualitas suatu produk. Pengolahan pangan dapat menyebabkan degradasi atau hilangnya pigmen alami pada bahan bakunya. Selain itu, beberapa produk formula seperti minumna ringan (soft drink), manisan, es krim, dan makanan ringan memerlukan penambahan zat pewarna. Pewarna sering kali diperlukan untuk menghasilkan produk yang seragam dari bahan mentah dengan intensitas warna yang bervariasi. Pewarna yang digunakan sebagai aditif makanan diklasifikasikan sebagai pewarna alami atau sintetis. Pewarna alami berasal dari tumbuhan, hewan, dan sumber mineral, sedangkan pewarna sintetis terutama merupakan senyawa kimia berbasis minyak bumi.
Banyak minuman ringan, termasuk cola, mengandung pewarna
Pewarna Alami
Kebanyakan pewarna alami adalah ekstrak yang berasal dari jaringan tumbuhan. Penggunaan ekstrak ini dalam industri makanan memiliki masalah tertentu yang terkait dengannya, termasuk kurangnya intensitas warna yang konsisten, ketidakstabilan saat terpapar cahaya dan panas, variabilitas pasokan, reaktivitas dengan komponen makanan lain, dan penambahan rasa dan bau sekunder. Selain itu, banyak yang tidak larut dalam air dan oleh karena itu harus ditambahkan dengan pengemulsi untuk mencapai distribusi yang merata di seluruh produk makanan.
| Kelompok bahan kimi | Warna | Sumber tanaman | pewarna | Produk |
|---|---|---|---|---|
| Â | ||||
| Â | ||||
| Antosianin | Merah | strawberri (Spesies Fragaria) | pelargonidin 3-glucoside* | Minuman , Kembang gula, Pengawet buah olahan |
| Biru | Anggur (Spesies Vitis) | malvidin 3-glucoside* | Minuman | |
| Betasianin | Merah | ubi bit (Beta vulgaris) | betanin | Produk susu, Salad, lapisan es |
| Karotenoid** | Kuning/orange | anato (Bixa orellana) | bixin | Produk susu, margarin |
| kuning | Safron (Crocus sativus) | Krosin | hidangan nasi, produk roti | |
| merah/orange | paprika (Capsicum annuum) | capsanthin | Sop, Saus | |
| orange | wortel (Daucus carota) | beta-carotene | Produk roti, Kembang gula | |
| Merah | Jamur (Cantharellus cinnabarinus) | canthaxanthin | saus, sup, Salad | |
| Fenolik | orange/kuning | Kunir (Cuycuma longa) | curcumin | Produk susu, Kembang guls |
Pewarna sintetis
Pewarna sintetis larut dalam air dan tersedia secara komersial sebagai bubuk, pasta, butiran, atau larutan. Sediaan khusus yang disebut lake diformulasikan dengan memperlakukan pewarna dengan aluminium hidroksida. Mereka mengandung sekitar 10 hingga 40 persen pewarna sintetis dan tidak larut dalam air dan pelarut organik. Lake ideal untuk digunakan dalam produk kering dan berbahan dasar minyak. Stabilitas pewarna sintetis dipengaruhi oleh cahaya, panas, pH, dan reduktor. Sejumlah pewarna telah disintesis secara kimiawi dan disetujui untuk digunakan di berbagai negara. Pewarna ini dirancang menurut sistem penomoran khusus untuk masing-masing negara. Misalnya, Amerika Serikat menggunakan nomor FD&C (bahan kimia yang disetujui untuk digunakan dalam makanan, obat-obatan, dan kosmetik), dan Uni Eropa (UE) menggunakan nomor E.
| Â | Penamaan | Â | |
|---|---|---|---|
| Nama Umum | USA | Uni Eropa | Produk |
| allura red AC | FD&C red no. 40 | … | gelatin, puddin, Produk susu, kembang gula, minuman |
| brilliant blue FCF | FD&C blue no. 1 | E133 | minuman, kembang gulas, lapisan es, sirup, Produk susu |
| erythrosine | FD&C red no. 3 | E127 | ceri maraschino |
| Fast green FCF | FD&C green no. 3 | … | minuman, pudding, es cream, serbat, Kembang gula |
| indigo carmine | FD&C blue no. 2 | E132 | Kembang gula, es krim, produk roti |
| sunset yellow FCF | FD&C yellow no. 6 | E110 | Produk roti, es krim, saus, cereal, minuman |
| tartrazine | FD&C yellow no. 5 | E102 | minuman, cereal, produk roti, es krim, saus |
Semua pewarna sintetis telah menjalani analisis toksikologi ekstensif. Brilliant Blue FCF, Indigo Carmine, Fast Green FCF, dan Erythrosine kurang diserap dan menunjukkan sedikit toksisitas. Konsentrasi yang sangat tinggi (lebih dari 10 persen) dari Allura Red AC menyebabkan psikotoksisitas, dan Tartrazine menyebabkan reaksi hipersensitif pada beberapa orang. Pewarna sintetis tidak disetujui secara universal di semua negara.
Zat Aditif Perasa
Rasa makanan dihasilkan dari rangsangan indera kimiawi dari rasa dan penciuman oleh molekul makanan tertentu. Penerimaan rasa dilakukan di sel khusus yang terletak di indera perasa. Lima sensasi rasa dasar adlah manis, asin, pahit, asam, dan umami terdeteksi di daerah lidah, mulut, dan tenggorokan. Sel rasa spesifik untuk molekul rasa tertentu (misalnya pemanis).
Selain rasa dasar, molekul penyedap dalam makanan merangsang sel penciuman (penciuman) tertentu di rongga hidung. Sel-sel ini dapat mendeteksi lebih dari 10.000 rangsangan yang berbeda, sehingga menyempurnakan sensasi rasa suatu makanan.
Aditif perasa adalah bahan kimia tunggal atau campuran bahan kimia yang berasal dari alam atau sintetis yang memberikan semua atau sebagian pengaruh rasa dari makanan tertentu. Bahan kimia ini ditambahkan untuk menggantikan rasa yang hilang dalam pemrosesan dan untuk mengembangkan produk baru. Perasa adalah kelompok aditif makanan terbesar, dengan lebih dari 1.200 senyawa tersedia untuk penggunaan komersial. Perasa alami berasal atau diekstrak dari tumbuhan, rempah-rempah, tumbuhan, hewan, atau fermentasi mikroba. Perasa buatan adalah campuran dari senyawa sintetis yang mungkin secara kimiawi identik dengan perasa alami. Perasa buatan sering digunakan dalam produk makanan karena biayanya yang mahal, ketersediaannya yang kurang, atau potensi perasa alami yang tidak mencukupi.
Penambah rasa adalah senyawa yang ditambahkan ke makanan untuk menambah atau meningkatkan rasa alami sendiri. Konsep peningkatan rasa berasal dari Asia, di mana para juru masak menambahkan rumput laut ke dalam kaldu sup untuk memberikan rasa yang lebih kaya pada makanan tertentu. Komponen penambah rasa dari rumput laut diidentifikasi sebagai asam amino l-glutamat, dan monosodium glutamat (MSG) menjadi penambah rasa pertama yang digunakan secara komersial. Rasa kaya yang terkait dengan l-glutamat disebut umami.
Senyawa lain yang digunakan sebagai penambah rasa termasuk 5′-ribonukleotida, inosin monofosfat (IMP), guanosin monofosfat (GMP), ekstrak ragi, dan protein nabati terhidrolisis. Penguat rasa dapat digunakan dalam sup, kaldu, saus, kuah, campuran penyedap dan rempah-rempah, sayuran kalengan dan beku, dan daging.
Zat Aditif Pemanis
Sukrosa, atau gula meja, adalah standar yang menjadi dasar rasa manis relatif dari semua pemanis lainnya. Karena sukrosa memberikan energi dalam bentuk karbohidrat, maka sukrosa dianggap sebagai pemanis bergizi. Pemanis bergizi lainnya termasuk glukosa, fruktosa, sirup jagung, sirup jagung fruktosa tinggi, dan alkohol gula (misalnya sorbitol, manitol, dan xylitol).
Upaya sintesis pemanis secara kimiawi dimulai pada akhir 1800-an dengan ditemukannya sakarin. Sejak itu, sejumlah senyawa sintetis telah dikembangkan yang memberikan sedikit atau tidak ada kalori atau nutrisi dalam makanan dan disebut pemanis nonnutritif. Pemanis ini memiliki kekuatan pemanis yang jauh lebih besar daripada sukrosa, dan oleh karena itu konsentrasi yang relatif rendah dapat digunakan dalam produk makanan. Selain sakarin, pemanis nonnutritif yang paling umum digunakan adalah siklamat, aspartam, dan acesulfame K.
Pengujian toksikologi dan masalah kesehatan
Bahan tambahan makanan dan metabolitnya harus menjalani analisis toksikologi yang ketat sebelum disetujui untuk digunakan dalam industri. Studi pemberian makan dilakukan dengan menggunakan spesies hewan (misalnya tikus, tikus, anjing) untuk menentukan kemungkinan efek toksik akut, jangka pendek, dan jangka panjang dari bahan kimia ini. Studi ini memantau efek senyawa pada perilaku, pertumbuhan, kematian, kimia darah, organ, reproduksi, keturunan, dan perkembangan tumor pada hewan uji selama periode 90 hari hingga dua tahun. Tingkat aditif terendah yang tidak menghasilkan efek toksikologi disebut tingkat tanpa efek (NO-effect level / NOEL). NOEL umumnya dibagi 100 untuk menentukan asupan harian maksimum yang dapat diterima (ADI).
Analisis toksikologi dari pemanis nonnutritif telah menghasilkan hasil yang bervariasi. Konsentrasi tinggi sakarin dan siklamat dalam makanan tikus telah terbukti menginduksi perkembangan tumor kandung kemih pada hewan. Karena hasil ini, penggunaan siklamat telah dilarang di beberapa negara, termasuk Amerika Serikat, dan penggunaan sakarin harus menyertakan pernyataan kualifikasi mengenai potensi risiko kesehatannya. Namun, tidak ada bukti kanker kandung kemih yang dilaporkan dengan konsumsi pemanis ini. Baik aspartam dan acesulfame K telah dianggap relatif aman, tanpa bukti potensi karsinogenik pada penelitian pada hewan.