Mekanisme Kerja Asam Benzoat Sebagai Bahan Pengawet Makanan

Penggunaan bahan kimia sebagai bahan tambahan pada makanan (food additive) saat ini sering ditemui pada makanan dan minuman. Salah satu bahan tambahan pada makanan adalah pengawet bahan kimia yang berfungsi  untuk memperlambat kerusakan makanan, baik yang disebabkan mikroba pembusuk, bakteri, ragi maupun jamur dengan cara menghambat, mencegah, menghentikan proses pembusukan dan fermentasi dari bahan makanan (Winarno, F. G. dan S. L. Jenie. 1983). Salah satu bahan pengawet yang banyak digunakan adalah asam benzoat.

Pentingnya pengawet makanan dalam industri makanan

Industri makanan merupakan sektor yang sangat penting dalam perekonomian global, namun, di dalamnya terdapat tantangan-tantangan besar yang perlu diatasi untuk menjaga kesegaran, kualitas, dan keamanan produk makanan selama penyimpanan dan distribusi. Sebagai produk organik, makanan cenderung mudah terkontaminasi oleh mikroorganisme seperti bakteri, jamur, dan khamir. Pertumbuhan mikroorganisme ini dapat terjadi dengan cepat jika makanan tidak diolah atau disimpan dengan benar. Selain itu, faktor-faktor lingkungan seperti suhu, kelembaban, dan paparan udara juga dapat mempengaruhi laju pertumbuhan mikroorganisme pada makanan.

Ketika makanan terkontaminasi oleh mikroorganisme, hal ini dapat menyebabkan kerusakan produk, perubahan rasa, tekstur yang tidak diinginkan, dan bahkan membahayakan kesehatan konsumen jika mikroorganisme yang berkembang adalah patogen penyebab penyakit. Oleh karena itu, menjaga kebersihan dan keamanan produk makanan sangat penting dalam industri makanan.

Salah satu solusi umum yang digunakan oleh industri makanan untuk mengatasi masalah pertumbuhan mikroorganisme ini adalah penggunaan pengawet makanan. Pengawet makanan adalah senyawa kimia atau bahan alami yang ditambahkan ke dalam makanan untuk memperlambat atau menghentikan pertumbuhan mikroorganisme. Dengan adanya pengawet makanan, produk makanan dapat memiliki masa simpan yang lebih lama, memungkinkan distribusi produk secara lebih luas, dan menjaga kualitas serta keamanan konsumsi.

Penggunaan pengawet makanan tidak hanya membantu memperlambat pertumbuhan mikroorganisme, tetapi juga mempertahankan warna alami, tekstur, dan rasa makanan. Dengan menjaga karakteristik organoleptik (sensasi yang dapat dirasakan oleh panca indera) makanan, pengawet makanan membantu memastikan bahwa produk tetap menarik bagi konsumen, meskipun telah disimpan dalam jangka waktu yang lama.

Lebih penting lagi, penggunaan pengawet makanan harus mematuhi standar keamanan pangan yang ditetapkan oleh otoritas kesehatan setempat. Penggunaan pengawet makanan yang aman dan tepat dosis sangat penting untuk menghindari efek samping yang mungkin timbul dan memastikan bahwa produk makanan tetap aman untuk dikonsumsi.

Asam Benzoat: Definisi dan Sifat Kimia

Asam benzoat lebih banyak digunakan dalam bentuk garamnya karena kelarutannya lebih baik daripada bentuk asamnya. Bentuk garam dari asam benzoat yang banyak digunakan adalah natrium benzoat. Benzoat dan turunannya dapat menghancurkan sel-sel mikroba. Natrium benzoat bekerja efektif pada pH 2,5-4 sehingga banyak digunakan pada makanan atau minuman yang bersifat asam (Winarno, 1980). Benzoat sering digunakan untuk mengawetkan berbagai pangan dan minuman seperti sari buah minuman ringan, saus tomat, saus sambal, selai, jeli, manisan, kecap dan lain-lain. 

Asam benzoat/asam benzene karboksilat/asam phenil karboksilat (C7H6O2 atau C6H5COOH) merupakan suatu senyawa kimia yang umum digunakan sebagai bahan pengawet yang dianggap GRAS oleh FDA, dan secara kimia dapat dihasilkan melalui oksidasi fase cair dari toluena (Srour, 1989; WHO, 2000). Asam benzoat memiliki bentuk serbuk kristal padat, tidak berwarna, tidak berbau, sedikit terlarut didalam air, tetapi larut dalam etanol dan sangat mudah larut dalam benzena dan aseton. Asam benzoat, dalam bahan pangan umum digunakan sebagai bahan pengawet. Namun diluar itu, juga dapat dimanfaatkan sebagai penghambat korosi (WHO, 2000).

Asam benzoat memiliki struktur kimia yang relatif sederhana. Struktur molekulnya terdiri dari cincin benzena yang merupakan cincin karbon heksagonal dengan satu atom hidrogen terikat pada setiap karbonnya. Pada salah satu atom karbon cincin benzena, terdapat gugus asam karboksilat (COOH) yang terdiri dari gugus hidroksil (-OH) dan gugus karboksil (-COO). Struktur ini memberikan asam benzoat sifat kimia khasnya yang memungkinkannya bertindak sebagai pengawet makanan.

Pengolahan (pengawetan) dilakukan untuk memperpanjang umur simpan (lamanya suatu produk dapat disimpan tanpa mengalami kerusakan) produk pangan. Proses pengolahan apa yang akan dilakukan, tergantung pada berapa lama umur simpan produk yang diinginkan, dan berapa banyak perubahan mutu produk yang dapat diterima. Berdasarkan target waktu pengawetan, maka pengawetan dapat bersifat jangka pendek atau bersifat jangka panjang.

Sifat-sifat Fisika dan Kimia Asam Benzoat yang Membuatnya Efektif sebagai Bahan Pengawet Makanan:

1. Sifat Antimikroba: Asam benzoat memiliki sifat antimikroba yang efektif, artinya senyawa ini dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme seperti bakteri, jamur, dan khamir. Sifat ini menjadikan asam benzoat sangat berguna dalam mencegah kontaminasi mikroorganisme pada makanan.
2. Sifat Larut dalam Air Terbatas: Meskipun asam benzoat larut dalam air dalam jumlah yang terbatas, keberadaan gugus karboksilat dalam struktur molekulnya memungkinkan senyawa ini bersifat hidrofilik (mudah larut dalam air dalam jumlah kecil). Hal ini memungkinkan asam benzoat tersebar dengan baik dalam matriks makanan yang mengandung sedikit air, seperti saus atau selai.
3. Sifat Larut dalam Pelarut Organik: Asam benzoat larut dengan baik dalam pelarut organik seperti etanol dan aseton. Sifat ini memungkinkan penggunaan asam benzoat dalam berbagai formulasi produk makanan yang menggunakan pelarut organik sebagai basisnya.
4. Stabilitas Terhadap Perubahan Suhu: Asam benzoat relatif stabil terhadap perubahan suhu, memungkinkan penggunaannya dalam produk makanan yang akan mengalami variasi suhu selama penyimpanan atau pengolahan.

Regulasi terkait Pengawet Asam Benzoat

Menurut Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 722 Tahun 1988, batas maksimum penggunaan asam benzoat dalam minuman ringan adalah 600 mg/kg. Hal ini menunjukkan bahwa industri makanan harus mematuhi regulasi ini untuk memastikan produk yang dihasilkan aman untuk konsumsi manusia.

Dalam tubuh manusia, terdapat mekanisme detoksifikasi terhadap asam benzoat. Asam benzoat akan bereaksi dengan glisin, membentuk senyawa yang disebut asam hipurat. Senyawa ini kemudian akan dibuang oleh tubuh melalui proses pengeluaran limbah. Mekanisme ini penting untuk mencegah penumpukan asam benzoat dalam tubuh yang dapat menyebabkan efek samping atau keracunan.

Selain itu, penting untuk dicatat bahwa asam benzoat juga dapat ditemukan secara alami dalam rempah-rempah seperti cengkeh dan kayu manis, menunjukkan bahwa manusia telah mengenal dan menggunakan senyawa ini dari sumber alami sejak zaman dahulu. Oleh karena itu, pemahaman terhadap sumber-sumber alami asam benzoat juga relevan dalam konteks penggunaannya dalam industri makanan. (Winarno, 1992).

Efek Pengawet Asam Benzoat Terhadap Kesehatan

Efek asam benzoat dan garamnya (Ca, K, dan Na benzoat) terhadap kesehatan. Metabolisme ini meliputi dua tahap reaksi, pertama dikatalisis oleh enzim syntetase dan pada reaksi kedua dikatalisis oleh enzim acytransferase. Asam hipurat yang dibentuk dan diproses dari dalam hati, kemudian diekskresikan melalui urin. Jadi, dalam tubuh tidak terjadi penumpukan asam benzoat, sisa asam benzoat yang tidak diekskresi sebagai asam hipurat dihilangkan toksisitasnya berkonjugasi dengan asam glukoronat dan diekskresi melalui urin. Pada penderita asma dan orang yang menderita urticaria sangat sensitif terhadap asam benzoat, jika dikonsumsi dalam jumlah besar akan mengiritasi lambung.

Mekanisme kerja asam benzoat atau garamnya berdasarkan pada permeabilitas membran sel mikroba terhadap molekul-molekul asam yang tidak terdisosiasi. Isi sel mikroba mempunyai pH yang selalu netral. Bila pH sitoplasma mikroba menjadi asam atau basa, maka akan terjadi gangguan pada organ-organ sel sehingga metabolisme terhambat dan akhirnya sel mati. Membran sel mikroba hanya permeabel terhadap molekul asam yang tidak terdisosiasi, maka untuk mendapatkan efektivitas yang tinggi sebaiknya asam-asam tersebut digunakan dalam lingkungan asam. Hal ini juga disebabkan pada pH netral dan basa, asam-asam organik terurai menjadi ion-ionnya (Winarno, F.G. dan B. S. Laksmi, 1974).

Asam benzoat dan garamnya mempunyai aktivitas antimikroorganisme tergantung pada pH dan substrat, karena pH substrat sangat menentukan jumlah asam yang terdisosiasi. Pada pH 2,19 asam yang tidak terdisosiasi adalah  99%, pada pH 4,2 asam yang tidak terdisosiasi adalah 50%. Natrium benzoat sebagai antimikroorganisme berperan dalam mengganggu permeabilitas membran sel. Asam benzoat mempunyai pH optimal untuk menghambat mikroorganisme yaitu pH 2,5-4,0. Asam benzoat dan natrium benzoat digunakan untuk menghambat pertumbuhan khamir (mikroorganisme uniseluler) dan bakteri tetapi kurang efektif untuk kapang (Afrianti, LH. 2010).

Referensi

[1] Winarno, F. G. dan S. L. Jenie. 1983. Kerusakan Bahan Makanan dan Cara Pencegahannya. Gramedia. Jakarta.

[2] Winarno, F. G. 1992. Kimia Pangan dan Gizi. Gramedia. Jakarta.

[3] Winarno, F.G. dan B. S. Laksmi, 1974. Dasar Pengawetan Pangan, Sanitasi dan Peracunan. IPB-Press. Bogor.

[4] Winarno,F.G, dkk, 1980. Pengantar Teknologi Pangan. PT. Gramedia. Jakarta

 [5] Afrianti, LH. 2010. Pengawet Makanan Alami dan Sintetis. Alfabeta. Bandung

[6] Srour, R. 1989. Benzoid Acid : Aromatic Intermediate and Derivatives. Paris.

[7] WHO. 2000. Benzoic Acid and Sodium Benzoate. World Healt Organization. USA