Pernahkah kamu bertanya-tanya bagaimana susu yang cair bisa berubah menjadi keju yang padat atau yogurt yang lembut? Proses itu terlihat sederhana, tinggal dibiarkan sedikit asam, dan voila, jadilah keju! Namun di balik kesederhanaan itu, ada ilmu kimia yang kompleks dan memukau yang bekerja di tingkat molekul.
Penelitian terbaru oleh John A. Lucey, seorang ahli susu dan keju dari University of Wisconsin–Madison, mengungkapkan rahasia ilmiah di balik pembentukan gel susu oleh asam proses penting dalam pembuatan keju, yogurt, dan produk susu fermentasi lainnya. Riset ini menjelaskan bagaimana perubahan pH, suhu, dan komposisi mineral dalam susu bisa mengubah teksturnya dari cair lembut menjadi padat elastis dan mengapa hasil akhirnya bisa berbeda-beda tergantung perlakuan yang diberikan.
Baca juga artikel tentang: Labu Siam Bakar untuk Asam Urat, Fakta atau Fiksi?
Dari Susu Cair ke Gel Padat: Awal dari Keajaiban Kimia
Susu adalah sistem kimia yang sangat kompleks. Didalamnya, terdapat protein, lemak, mineral, dan gula yang tersuspensi dalam air dalam bentuk emulsi dan koloid. Pemeran utama dalam kisah ini adalah protein kasein, yang membentuk sekitar 80% dari total protein dalam susu.
Protein kasein tidak berdiri sendiri. Mereka berkumpul membentuk struktur kecil bernama “misel kasein” semacam bola-bola mikroskopis yang mengambang di dalam cairan susu. Selama kondisi normal, bola-bola ini bermuatan negatif, sehingga saling tolak-menolak dan membuat susu tetap cair.
Namun, ketika asam mulai bekerja misalnya dari bakteri dalam yogurt atau dari cuka/lemon dalam pembuatan keju rumahan pH susu turun, dan muatan negatif itu mulai hilang. Akibatnya, misel kasein kehilangan keseimbangannya dan mulai saling menempel, membentuk jaringan tiga dimensi yang menjebak air dan lemak. Inilah yang disebut gel koagulasi asam dasar dari yogurt, keju cottage, dan banyak produk susu lainnya.
Peran Asam: Pemicu Koagulasi yang Elegan
Dalam penelitian Lucey, dijelaskan bahwa koagulasi susu oleh asam terjadi karena penurunan muatan negatif pada permukaan misel kasein. Ketika pH turun mendekati titik isoelektrik (sekitar 4,6), gaya tolak-menolak antar protein menghilang, dan mereka mulai membentuk ikatan satu sama lain.
Tapi yang menarik, proses ini tidak sekadar tentang menambah asam. Banyak faktor lain ikut menentukan hasil akhirnya, seperti:
- Pemanasan (heat treatment): Susu yang sudah dipanaskan sebelum fermentasi akan membentuk gel yang berbeda dari susu mentah, karena panas mengubah struktur protein whey dan menyebabkan interaksi baru dengan kasein.
- Kandungan mineral (terutama kalsium fosfat): Kalsium bertindak sebagai “lem” alami yang menyatukan jaringan protein. Kehilangan kalsium (misalnya karena pemanasan tinggi) bisa membuat gel lebih lemah.
- Suhu penggumpalan: Semakin tinggi suhu, biasanya gel yang terbentuk lebih cepat tapi lebih kasar.
- Jenis bakteri atau sumber asam: Fermentasi bakteri (seperti pada yogurt) menghasilkan asam laktat perlahan, sedangkan penambahan asam kuat seperti cuka membuat proses berjalan cepat, tapi hasilnya bisa lebih kasar.
Struktur Mikroskopis: Seperti Jaring Protein yang Menjebak Air
Jika dilihat dengan mikroskop, gel susu asam tampak seperti jaring halus protein kasein yang saling terhubung, dengan air dan lemak terperangkap di antaranya. Kepadatan dan kekuatan jaring ini menentukan tekstur akhir produk apakah menjadi lembut dan creamy seperti yogurt, atau padat seperti keju feta.
Dalam istilah ilmiah, ini disebut rheologi, yaitu ilmu yang mempelajari bagaimana bahan mengalir dan berubah bentuk. Menurut Lucey, perubahan kecil pada pH atau suhu bisa mengubah cara protein berikatan, sehingga hasilnya bisa sangat berbeda. Misalnya:
- Yogurt yang terlalu asam bisa menjadi berair (sinérisis) karena jaringan gel terlalu rapat dan air terperas keluar.
- Keju lunak yang ideal memiliki keseimbangan sempurna antara elastisitas dan kelembutan, di mana jaring protein kuat tapi tetap mampu menahan air.
Apa yang Terjadi Saat Susu Dipanaskan Sebelum Fermentasi
Banyak orang tidak menyadari bahwa pemanasan susu sebelum fermentasi sangat memengaruhi hasil akhirnya. Menurut penelitian ini, pemanasan tinggi (misalnya 85°C selama 30 menit) menyebabkan protein whey, terutama β-laktoglobulin berinteraksi dengan kasein. Ketika kemudian asam ditambahkan, jaringan yang terbentuk menjadi lebih rapat dan kokoh, menghasilkan tekstur yogurt yang lebih lembut dan tidak mudah berair.
Namun, ada sisi lain: pemanasan juga mengubah kandungan mineral, terutama kalsium fosfat, yang berfungsi sebagai “perekat” antar kasein. Kehilangan kalsium bisa membuat jaringan menjadi lebih lemah, tergantung kondisi fermentasinya. Artinya, pembuat keju harus menyeimbangkan panas, waktu, dan kadar asam agar mendapatkan hasil yang ideal.
Kenapa Ada Yogurt yang Padat dan Ada yang Cair?
Mungkin kamu pernah memperhatikan bahwa beberapa yogurt sangat kental, sementara yang lain cenderung cair.
Ini bukan kebetulan, melainkan hasil dari pengaturan ilmiah yang sangat presisi.
Faktor-faktor seperti:
- kadar protein (semakin tinggi, semakin kental),
- suhu inkubasi (semakin hangat, fermentasi lebih cepat),
- dan waktu fermentasi (semakin lama, semakin asam dan kaku),
semuanya memengaruhi kekuatan jaringan gel yang terbentuk.
Selain itu, sebagian produsen menambahkan sedikit rennet (enzim penggumpal yang biasa digunakan dalam pembuatan keju) untuk memperkuat struktur tanpa menambah keasaman terlalu banyak. Itulah mengapa tekstur yogurt bisa sangat bervariasi di antara merek dan jenisnya.
Dari Dapur ke Pabrik: Ilmu yang Mengubah Industri Susu
Pemahaman tentang koagulasi susu oleh asam tidak hanya penting bagi ilmuwan, tetapi juga krusial bagi industri pangan. Dengan memahami bagaimana suhu, pH, dan mineral berinteraksi, pabrik bisa mengontrol tekstur, rasa, dan daya simpan produk susu fermentasi.
Misalnya:
- Produsen keju bisa mengatur kadar kalsium untuk menentukan tingkat kekerasan keju.
- Pembuat yogurt bisa memilih suhu fermentasi yang menghasilkan tekstur paling creamy.
- Peneliti bahkan bisa menciptakan alternatif nabati dengan meniru struktur gel susu menggunakan protein dari kedelai atau oat.
Penelitian Lucey juga menjadi dasar bagi pengembangan produk susu rendah lemak.
Karena lemak berperan besar dalam memberi rasa lembut, industri kini mencari cara mengganti peran itu dengan pengaturan struktur protein dan air, sehingga produk tetap terasa enak meski lebih sehat.
Ilmu di Balik Lezatnya Keju dan Yogurt
Ketika kita menikmati yogurt segar di pagi hari atau sepotong keju di atas roti, jarang kita memikirkan bahwa ada reaksi kimia kompleks yang memungkinkan semua itu terjadi. Setiap sendok yogurt adalah hasil dari interaksi halus antara asam, protein, mineral, dan suhu sebuah tarian molekul yang menghasilkan tekstur, rasa, dan aroma khas.
John A. Lucey berhasil menjelaskan proses ini secara ilmiah, membuka peluang untuk mengoptimalkan pembuatan produk susu fermentasi, baik di dapur rumahan maupun di industri skala besar. Dengan pengetahuan ini, masa depan produk susu bisa menjadi lebih efisien, lebih lezat, dan lebih ramah lingkungan.
Baca juga artikel tentang: Inovasi dalam Gelas: Mempercepat Pembuatan Bir Asam dengan Gula dari Kacang Polong
REFERENSI:
Lucey, John A dkk. 2025. Formation, structural properties and rheology of acid-coagulated milk gels. Cheese, 193-212.
