Artikel - ArtikelYayasan Gizi Yasmin

Dewasa ini, konsumen semakin kritis dan cerdas. Mereka mempertanyakan dari mana makanan yang mereka konsumsi berasal dan bagaimana cara pembuatannya. Kedua informasi tersebut sangat diperlukan untuk memberikan kenyamanan saat mengonsumsi suatu produk. Pada tahun 2017, 40% dari penduduk Amerika menghendaki makanan dan minuman yang dapat membantu menjaga kesehatan mereka1. Sekitar 78% dari penduduk Amerika percaya bahwa protein berkontribusi terhadap diet sehat2. Sementara itu, penduduk dunia diperkirakan akan bertambah melebihi 9.8 miliar pada tahun 2050 mendatang, yang menyebabkan timbulnya kekhawatiran mengenai sumber protein itu sendiri3. Hal ini menyebabkan perusahaan pangan mulai mencari sumber protein yang beragam. Pada kurun waktu 2012-2017, beberapa upaya identifikasi, isolasi, dan karakterisasi protein dari berbagai sumber telah menghasilkan lebih dari 300 paten terkait fungsi protein dan aplikasinya pada industri pangan4.

Banyak jenis protein dari tumbuhan, hewan, dan sel tunggal telah dipasarkan untuk memenuhi kebutuhan industri makanan dan minuman. Dengan banyaknya pilihan sumber protein tersebut, maka para formulator (petugas formulasi) harus mendapatkan informasi yang benar sebelum melakukan kegiatan formulasi makanan dan minuman. Memilih sumber protein yang tepat sangatlah penting dalam menjaga konsistensi atribut penampakan, rasa, fungsionalitas, dan gizi yang diinginkan oleh konsumen. Setiap sumber protein memiliki ciri yang khas sehingga tidak sama satu sama lainnya.

Leaflet ini akan menginformasikan bagaimana protein susu dan whey memenuhi kebutuhan formulator dalam menjaga kesinambungan proses produksi, kandungan gizi, fungsionalitas, citarasa, keserbagunaan, ketertarikan konsumen, dan jaminan pengadaan untuk industri makanan dan minuman.

TAHUKAH ANDA?

Sapi telah berkontribusi pada sistem pangan dunia untuk memenuhi kebutuhan gizi manusia, dengan cara menggunakan pakan secara efisien dan membantu menyuburkan tanah. Berikut ini adalah beberapa kunci penting dalam hal tersebut:

Diproduksi secara lestari — melalui perhatian terhadap ternak dan managemen yang baik, Amerika Serikat telah mengungguli produksi susu dunia, dengan sisa karbon rendah dan berkelanjutan.
Proses pengolahan  — Secara alamiah protein susu sapi bersifat larut air sehingga dibutuhkan  sedikit proses pengolahan dibandingkan protein yang bersumber dari tumbuhan atau kacang-kacangan.
Zat gizi — Zat gizi susu sangat baik dalam mengurangi stunting serta mendukung pemenuhan gizi bayi dan ibu, manajemen berat badan, pemulihan setelah aktivitas fisik, dan menjaga massa otot di saat lanjut usia.
Fungsionalitas/Sensori  — tidak ada sumber protein lain yang menyamai protein susu.
Kegunaan yang beragam — susu dapat digunakan untuk berbagai tujuan.
Keamanan pasokan — produksi protein susu secara berkesinambungan memastikan keamanan pasokan

DIPRODUKSI SECARA LESTARI: KOMITMEN PETANI SAPI AMERIKA
Selama beberapa tahun, petani sapi Amerika telah menggunakan teknologi dan praktek manajemen yang tepat untuk meningkatkan efisiensi produksi susu dan mengurangi dampak lingkungan. Lebih dari 97% produsen susu Amerika (U.S. dairy farms) merupakan bisnis keluarga lintas generasi sehingga sudah sangat berpengalaman dalam meningkatkan efisiensi produksi susu melalui pemeliharaan sapi yang baik. Sapi merupakan pendaur ulang zat gizi yang sangat efisien. Sekitar 80% dari pakan sapi merupakan bahan yang tidak dapat dikonsumsi manusia. terdapat konsep saling menguntungkan  antara sapi dan manusia. Sebagai contoh, sapi memakan batang, tongkol dan kelobot jagung, sedangkan manusia memakan biji jagungnya; sapi memakan limbah kapas dan manusia menggunakan kapasnya untuk tekstil; sapi memakan kulit almon dan manusia mengonsumsi bijinya untuk sumber zat gizi. Selanjutnya sapi mengubah limbah menjadi susu untuk pemenuhan gizi manusia.  Sapi juga memproduksi pupuk berupa kotoran dan urin yang kaya nutrisi untuk menyuburkan lahan bagi kepentingan budidaya tanaman untuk pemenuhan kebutuhan manusia di masa kini dan masa depan5. Demikianlah siklus kelestarian telah terjadi dengan melibatkan peranan sapi di dalamnya (Gambar 1).

KEUNGGULAN PROTEIN SUSU SAPI (DAIRY PROTEINS)
Susu merupakan bahan pangan yang mudah rusak sehingga proses pengolahan produk berbasis susu (dairy products) harus segera dilakukan setelah susu diambil dari sapi. tidak seperti sumber protein alternatif lainnya, protein susu sapi (dairy proteins) diperoleh dalam bentuk cairan. Untuk mempertahankannya dalam bentuk cairan, susu sapi tidak membutuhkan proses penggilingan dan tidak memerlukan tambahan bahan kimia. tahapan proses yang singkat dan pendeknya jalur transportasi menyebabkan industri pengolahan susu di Amerika (U.S.dairy industry) menjamin produknya aman, berkualitas tinggi, bergizi, dan mudah diakses Petani mendaur ulang nutrisi pada kotoran sapi dengan memanfaatkannya sebagai pupuk naman untuk dikonsumsi ternak dan manusia untuk digunakan lebih lanjut pada berbagai industri makanan dan minuman.

Sumber: U.S. Dairy Sustainability Commitment (USdairy.com 2014)
GAMBAR 1. KONTRIBUSI SUSU PADA KEBERLANJUTAN

Protein susu terdiri dari kombinasi 80% protein kasein dan 20% protein whey. Pemisahan protein, lemak, dan karbohidrat susu dapat dilakukan melalui sistem filtrasi menggunakan membran berdasarkan ukuran partikelnya. Setelah pemisahan, protein dapat dikonsentrasikan dan dikeringkan menjadi ingridien berprotein lebih tinggi dengan berbagai rasio kasein dan whey yang berbeda, seperti konsentrat casein misellar (MCC = micellar casein concentrate), isolat protein susu (MPI = milk protein isolate), konsentrat protein susu (MPC = milk protein concentrate), atau protein whey, yang masing-masing memiliki atribut fungsional yang unik6,7. Protein whey juga dapat diperoleh dari hasil samping pengolahan keju. Whey dari hasil samping ini dapat disaring dan dikonsentrasikan menjadi isolat protein whey (WPI = whey protein isolate) atau konsentrat protein whey (WPC = whey protein concentrate)8. Oleh karena tipe filtrasi ini menggunakan air dan membran, maka limbah air dari susu dalam jumlah banyak ini dapat difiltrasi dan didaur ulang untuk proses pembersihan atau dimurnikan lebih lanjut untuk kemudian dialirkan kembali ke lingkungan sebagai air minum.

 

GAMBAR 2. BERBAGAI PROTEIN YANG BERASAL DARI SUSU

Sumber: Smith K. 2017. Dried Dairy ingredients, 2nd Edition. Wisconsin Center for Dairy Research
GAMBAR 3. PROTEIN YANG DIPEROLEH DARI HASIL SAMPING PENGOLAHAN KEJU

KUALITAS PROTEIN SUSU

Susu sapi telah memiliki sejarah panjang dalam mencukupi kebutuhan gizi manusia. Sejak tahun 1600-an, para imigran dari Eropa ke Amerika telah membawa serta ternaknya untuk memenuhi kebutuhan susu dan daging bagi keluarganya9. Pada tahun 2016, susu sapi dan produk olahannya telah menjadi penyedia protein ketiga terbesar dan penyedia energi kelima terbesar untuk memenuhi lebih dari 6 milyar penduduk dunia10.

Kualitas protein adalah pertimbangan kunci dalam memilih ingridien berprotein tinggi. Protein memainkan peranan integral di dalam struktur tubuh serta fungsi dan regulasi jaringan dan organ. tubuh manusia hanya dapat membuat protein yang dibutuhkannya jika semua asam amino esensial (tabel 1) tersedia melalui pangan yang dikonsumsi. Pangan dari hewan dan tumbuhan mengandung protein dengan jumlah dan komposisi asam amino esensial, daya cerna dan bioavailabilitas yang berbeda satu sama lain. jumlah protein yang dibutuhkan untuk memaksimalkan sintesis protein otot akan berbeda antar individu dan juga tergantung kepada kualitas protein yang dikonsumsi. Protein berkualitas tinggi didefinisikan sebagai protein yang mengandung semua jenis asam amino esensial pada rasio yang dibutuhkan tubuh, serta dengan ketersediaan (bioavailabilitas) dan ketercernaan yang tinggi11. Protein susu (dairy proteins) dapat memenuhi persyaratan tersebut.

Sumber protein bervariasi dalam jumlah asam amino esensial yang dikandungnya. Protein hewani cenderung memiliki asam amino esensial (persen terhadap total protein) yang lebih tinggi dibandingkan protein nabati12. Bukti-bukti ilmiah menunjukkan bahwa manfaat sehat dari makanan menjadi lebih baik jika makanan tersebut mengandung protein berkualitas tinggi dengan asam amino esensial yang lengkap13,14. Pengukuran kualitas protein antara lain dapat dilakukan dengan metode Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score (PDCAAS)15, sebagaimana tercantum pada tabel 2.

 

Kualitas protein suatu bahan pangan berbeda-beda tergantung kepada kandungan asam amino, ketercernaan, dan bioavailabilitasnya. Protein hewani adalah protein berkualitas tinggi karena mengandung semua asam amino esensial. Kecuali protein kedelai, protein tumbuhan cenderung berkualitas rendah karena komposisi asam amino esensialnya tidak lengkap. Protein susu sapi memiliki kualitas tertinggi yaitu memiliki nilai PDCAAS = 1.0.

Walaupun PDCAAS merupakan metode yang baik dalam penentuan kualitas protein dan telah diakui oleh FAO, tidak berarti metode ini tanpa kelemahan. Oleh karena itu FAO mengusulkan metode terbaru untuk pengukuran kualitas protein, yaitu metode Digestible Indispensable Amino Acid Score (DIAAS)16.

Kualitas protein dari beberapa bahan pangan berdasarkan nilai DIAAS dapat dilihat pada Gambar 5.

Keterangan : WPI=whey protein isolate; WPC=whey protein concentrate; MPC=milk protein concentrate;
SMP=skim milk powder; SPI=soy protein isolate; PPI=pea protein isolate; WHG: whole-grain wheat.
Sumber: Mathai JK, Liu Y, Stein HH. Brit J Nutr. 2017.

Gambar 5. Kualitas protein berbagai bahan pangan berdasarkan nilai DIAAS

Terdapat empat kendala utama dalam metode PDCAAS. Pertama, nilai dihitung dari total ketercernaan pada saluran cerna (fecal digestibility) dari protein kasar. Namun, daya cerna asam amino (AA) paling tepat ditentukan pada akhir usus kecil (ileum) karena AA hanya diserap di usus kecil dan fermentasi yang terjadi di usus besar dapat mempengaruhi ekskresi asam amino esensial (AAE) tinja. Kedua, daya cerna protein kasar tidak mewakili daya cerna semua AA karena setiap AA dicerna dengan efisiensi yang berbeda. Ketiga, skor dibatasi pada nilai 1.0. Beberapa  protein, terutama dairy proteins memiliki skor nilai lebih dari 1.0, sehingga menghilangkan kemungkinan membedakan nilai relatif tinggi dari sumber protein berkualitas tinggi. Keempat, tidak memperhitungkan bahwa proses pengolahan pangan dapat mengurangi bioavailabilitas AA. Secara kolektif, keterbatasan ini berkontribusi pada kecenderungan PDCAAS memberikan nilai relatif rendah pada protein berkualitas tinggi dan memberikan nilai relatif tinggi pada protein berkualitas rendah18,36,37.Oleh karena terdapat keterbatasan pada PDCAAS, maka FAO mengumpulkan panel ahli untuk mengatasi masalah ini. Rekomendasi mereka adalah mengganti PDCAAS dengan metode baru penilaian kualitas protein yang disebut DIAAS19. Metode baru ini akan menjelaskan beberapa keterbatasan pada metode PDCAAS.

BAGAIMANA TUBUH MANUSIA MENGGUNAKAN PROTEIN ?

Setelah dikonsumsi, tubuh manusia akan mencerna protein menjadi asam amino untuk diserap dan digunakan lebih lanjut. Asam amino esensial (AAE) sangat penting untuk mendukung sintesis protein otot (MPS = muscle protein synthesis) untuk pembangunan, pertumbuhan, dan perbaikan jaringan tubuh. Asam amino bercabang (branched chain amino acids = BCAA), seperti leusin, isoleusin, dan valin memiliki peran penting dalam metabolisme otot. Leusin menjadi asam amino kunci dalam inisiasi MPS. Protein hewani secara umum mengandung leusin yang lebih tinggi dari protein nabati14. Protein nabati umumnya mengandung leusin sebanyak 6-8%, sedangkan protein hewani mengandung leusin pada kisaran 8.5-9% dan >10% pada protein susu12. Oleh karena itu sumber protein yang memiliki konsentrasi AAE, BCAA dan leusin yang tinggi, lebih disukai dalam memaksimalkan MPS untuk memelihara kekuatan (strength) dan penampilan (performance)14,17. Jumlah bahan pangan yang harus dikonsumsi  untuk mendapatkan 25 gram protein dengan kadar leusin 1.7-2.9 g dapat dilihat pada Gambar 6.

BEBAN GANDA AKIBAT MALNUTRISI

Secara global, saat ini terjadi masalah kekurangan gizi dan kelebihan gizi yang keduanya berdampak buruk kepada manusia. Pada tahun 2017, lebih dari 815 juta orang menderita kelaparan20. Berdasarkan UNICEF, 156 juta anak balita mengalami stunting (pendek berdasarkan umurnya) dan 52 juta mengalami wasting (kurus berdasarkan tinggi badannya)21. Lebih dari 462 juta orang dewasa mengalami berat badan rendah dan lebih dari 1.9 milyar mengalami kelebihan berat badan atau obesitas22. Oleh karena dairy proteins adalah protein berkualitas tinggi, maka penggunaannya pada produk pangan akan sangat menguntungkan untuk segmen populasi ini.

Beberapa peneliti telah mengevaluasi enam studi klinis pada anak usia 6 bulan ke atas untuk mengukur hubungan antara kualitas protein, pertumbuhan linear dan pencegahan stunting. Para peneliti menyimpulkan bahwa pada anak kurang gizi, protein susu berasosiasi dengan pertumbuhan yang lebih tinggi15.

Pada orang dewasa, massa otot skeletal merupakan proses kontinyu dan proses yang simultan antara sintesis protein otot (MPS = muscle protein synthesis) dan penguraian protein otot (MPB = muscle protein breakdown). Keseimbangan antara MPS dan MPB akan menentukan apakah massa otot meningkat (keseimbangan protein positif), menurun (keseimbangan protein negatif) atau tetap konstan. Rasio antara MPS dan MPB dipengaruhi oleh beberapa faktor, termasuk kekurangan energi, kurangnya latihan fisik dan penuaan. Bukti-bukti ilmiah menunjukkan protein susu, khususnya protein whey dapat menstimulasi kenaikan MPS maksimal jika dikombinasikan dengan latihan fisik secara teratur, sehingga mengoptimalkan komposisi tubuh dibandingkan sumber-sumber protein non-hewani lainnya14,17. Studi meta-analisis terhadap 14 percobaan klinis menunjukkan bahwa suplementasi protein whey yang dikombinasikan dengan latihan fisik secara teratur dapat digunakan untuk mengontrol berat badan dan memperbaiki komposisi tubuh23.

Dengan meningkatnya jumlah orang dewasa dengan usia 60 tahun ke atas secara global dari 962 juta pada tahun 2017 menjadi sekitar 2,1 milyar pada tahun 2050, maka kehilangan massa otot yang berkaitan dengan penuaan, yang dikenal dengan istilah sarcopenia, dapat berdampak negatif terhadap kemampuan untuk melakukan aktivitas seharihari24.

Konsumsi protein dengan kualitas tinggi telah menunjukkan kemampuan menjaga massa otot pada orang dewasa17. Konsumsi protein hewani yang lebih banyak, apalagi jika dikombinasikan dengan aktivitas fisik secara teratur, telah berkaitan dengan pemeliharaan massa otot dan penampilan orang dewasa25. Beberapa pangan sumber protein nabati (seperti kedelai dan kacang lainnya) mengandung faktor antigizi yang membutuhkan proses tambahan untuk inaktivasinya. Proses ini dapat berpengaruh kepada ketercernaan dan ketersediaan leusin dibandingkan protein whey12. Sebagai hasilnya, protein nabati perlu dikonsumsi dalam jumlah yang jauh lebih banyak untuk mendapatkan hasil yang sama dengan yang diperoleh dari protein hewani17,26.

Jumlah sumber protein yang dapat dicerna untuk memaksimalkan tingkat MPS pasca-latihan sebagai respon terhadap pemberian makanan pada kelompok orang usia muda dapat dilihat pada Tabel 3. Data diberi peringkat dari tinggi ke rendah berdasarkan kandungan leusin. Kandungan leusin yang lebih tinggi pada suatu bahan pangan menunjukkan bahwa jumlah protein yang diperlukan lebih rendah untuk memaksimalkan tingkat MPS setelah makan (postprandial). Kolom ketiga (jumlah protein yang harus dikonsumsi setiap kali makan) merupakan nilai teoritis dengan menggunakan protein whey sebagai standar referensi. Jumlah protein yang dibutuhkan dihitung agar setara dengan 3 gram leusin yang ditemukan dalam 23 gram protein whey. Jumlah whey dan kasein diasumsikan berasal dari isolat protein, sedangkan semua sumber protein lainnya berasal dari makanan utuh.

FUNGSIONALITAS: SIFAT-SIFAT YANG MENGOPTIMALKAN KINERJA

Pemilihan ingredien berdampak pada sifat sensori dan fungsional yang berkontribusi besar pada kenikmatan produk. Suatu studi tahun 201728 telah dilakukan untuk mengkarakterisasi, membandingkan dan membedakan atribut fungsional dan sensori dari berbagai sumber protein susu dan nabati yang tersedia secara komersial. Sebanyak 30 sampel ingredien protein komersial berupa isolat Protein Susu (IPS), Konsentrat Protein Susu 80% (KPS), Konsentrat Kasein Misselar (KKM), Proten Whey (PW), isolat Protein Whey (IPW), Konsentrat Protein Whey 80% (KPW), Protein Kentang 77-89% (PK), Protein Kacang Polong 70-76% (PKP), protein kedelai 80-90%, dan protein beras 83%, telah dievaluasi. Penampilan fisik, pH (5-7), viskositas, stabilitas emulsi, gelasi dan daya busa dari protein sangat bervariasi tergantung sumbernya (susu, whey, dan nabati). namun, perbedaan yang paling menarik terdapat pada kapasitas menahan air (water holding capacity=WHC) dan stabilitas panas.  

KAPASITAS MENAHANA AIR (WHC)

Kapasitas menahan air (WHC) adalah kemampuan bahan untuk menyerap dan menjaga air atau kelembaban. WHC adalah kunci pertimbangan dalam pembuatan produk minuman, roti, daging, saus, sup, dan dessert beku, di mana seorang formulator tidak menginginkan terjadinya pemisahan air pada produk akhir. Susu, kedelai dan kacang polong menunjukkan WHC yang nyata lebih tinggi (p<0.05) dibandingkan protein dari whey, kentang atau beras (Gambar 7). namun, pH dan pengolahan panas sebelum pengemasan dapat mempengaruhi kinerja protein pada produk akhir. Sifat-sifat ini sangat penting pada pengolahan minuman siap santap (ready-to-drink beverages).

Metode: neumann et al., 1984.
Keterangan: KPS 80 = Konsentrat Protein Susu, IPS = Isolat Protein Susu, KKM = Konsentrat Kasein Misellar, PW = Protein Whey, iPW = isolat Protein Whey, KPW 80= Konsentrat Protein Whey, PK = Protein Kentang, PKP = Protein Kacang Polong, Kedelai: Protein Kedelai, Beras= Protein Beras.

Sumber: Kapoor, R., Burrington, K.j., jiang, H., Larson, S., Drake, M.A. 2017. Characterization of functional and sensory properties of select commercial food protein ingredients. 2017 International Whey Conference, Chicago

GAMBAR 7. KAPASITAS MENAHAN AIR (WATER HOLDING CAPACITY)

KESTABILAN PANAS
Terdapat empat tipe pasteurisasi dengan panas, yaitu aseptic, retort, tunnel pasteurization, dan hot-fill. Pasteurisasi retort dan aseptic digunakan pada produk pangan dengan pH berkisar 4.6 – 7.5. Tunnel pasteurization dan hot-fill processing dilakukan pada temperatur lebih rendah, sehingga produk harus dipertahankan pada kondisi pH asam, yaitu antara 2.8 - 4.5 untuk mencegah pertumbuhan bakteri patogen27. Memahami bagaimana fungsi protein di bawah kondisi yang berbeda ini sangatlah penting untuk menentukan bahan yang akan digunakan.
 
Pada pH 3 (lihat Gambar 8) kinerja protein whey nyata lebih baik (p<0.05) dibandingkan protein nabati atau protein susu, yang berarti protein whey cocok untuk kondisi pengolahan pada asam tinggi (pH rendah) 28. Selain itu, larutan IPW tetap jernih pada pH 3 sehingga produk ini ideal untuk diterapkan pada minuman jernih siap santap.

Pada pH 7 (lihat Gambar 9), baik ingredien protein susu maupun protein whey lebih stabil terhadap panas (p<0.05) daripada ingredien protein nabati28. oleh karena itu, protein susu, protein whey atau kombinasinya akan bekerja lebih baik pada produk-produk aseptic. oleh karena proses retort terjadi dalam kemasannya sendiri, maka suhu yang lebih tinggi/waktu lebih lama diperlukan untuk menghasilkan paparan panas yang lebih panjang. Stabilitas termal sangat penting untuk produk retort, sehingga protein susu yang mengandung kasein lebih tinggi akan memiliki penampilan yang lebih baik27.

EVALUASI MINUMAN

Untuk memahami bagaimana kinerja protein pada kondisi pengolahan minuman, maka protein dengan penampilan terbaik dari evaluasi stabilitas panas digunakan untuk formulasi minuman siap santap yang mengandung 5% protein, pada pH 3 dan pH 729. Minuman pH netral dibuat dari campuran gula, perisa alami vanilla, dipotassium fosfat, dan gellan gum untuk meniru minuman komersial beraroma. Formulasi minuman kemudian diproses secara termal untuk meniru kondisi aseptik (140oC selama 6 detik). Minuman berasam tinggi dibuat dari campuran gula, perisa alami mangga hijau dan 85% asam fosfat untuk memberikan rasa asam dan menurunkan pH hingga 3. Formula berasam tinggi minuman tersebut kemudian diproses secara termal untuk meniru kondisi pengisian panas (82oC selama 2 menit). Penampilan fisik dan stabilitas penyimpanan dari minuman yang diproses secara termal tersebut kemudian dinilai setelah penyimpanan pada suhu 45oC selama satu bulan (Gambar 10 dan 11).

Keterangan: MPi= isolat Protein Susu, MPC=Konsentrat Protein Susu, MCC=Konsentrat Kasein Misellar, NW= Protein Whey, WPi= isolat Protein Whey, WPC= Konsentrat Protein Whey, Pea=Protein Kacang Polong, Soy1 dan Soy3=Protein Kedelai, Rice=Protein Beras

Sumber: Burrington, K.j. 2017. Characterization of Functional and Sensory Properties of Select Commercial Food Protein ingredients. Presented at the Wi Center for Dairy Research, Research Forum, november 14, 2017.

GAMBAR 10. PERBANDINGAN MINUMAN SIAP SANTAP PADA PH NETRAL (PH 7)

 

Keterangan: NW1 = Protein Whey, WPI4 = isolat Protein Whey, WPC2 = Konsentrat Protein Whey, PoP1 = Protein Kentang, Soy1 = Protein Kedelai, Pea3 = Protein Kacang Polong, Rice1 = Protein Beras

Sumber: Burrington, K.j. 2017. Characterization of Functional and Sensory Properties of Select Commercial Food Protein ingredients.Presented at the Wi Center for Dairy Research, Research Forum, november 14, 2017.

GAMBAR 11. PERBANDINGAN MINUMAN SIAP SANTAP PADA PH ASAM (PH 3)

Ketika formula minuman berasam tinggi (pH rendah) mengalami proses pemanasan maka protein beras segera terpisah, sedangkan protein kacang polong (pea protein) baru terpisah setelah penyimpanan satu malam. Protein jenis lainnya tetap utuh dalam larutan. Protein whey, isolat protein whey (WPI) dan protein kentang tampak lebih jernih dibandingkan sumber protein lainnya29.

EVALUASI BAR
Sampel ingredien protein komersial dievaluasi aplikasinya pada produk berbentuk bar dengan target komposisi energi berasal dari 40% karbohidrat, 30% protein dan 30% lemak29. oleh karena komposisi dari masing-masing sumber protein sangat unik, maka formulasinya dilakukan secara sendiri-sendiri untuk mengakomodasi perbedaan kandungan protein dan energinya. Fruktosa cair (komponen karbohidrat) dipertahankan sama pada konsentrasi 52%. jumlah minyak kanola (komponen lemak) telah disesuaikan pada setiap formula untuk memperhitungkan perbedaan antar sumber protein. Semua bahan ditimbang dan dicampur dalam Kitchen Aid Professional Mixer pada kecepatan 3 selama 30 detik. Campuran ditimbang dan dibagi menjadi empat ulangan (25g) yang dikemas dengan gelas plastik 1-ons (28g), seperti tampak pada Gambar 12. Sama seperti pada formulasi minuman, variasi warna produk bar terjadi antar sumber protein.

Gelas-gelas plastik kemudian ditutup dan disimpan. Satu sampel kontrol untuk masing-masing sumber protein disimpan pada suhu kamar selama 24 jam sebelum dilakukan analisis kekerasan menggunakan TA.XT Plus Texture Analyzer dari Texture Technologies, Ramona, California, AS. Sampel rangkap tiga tambahan disimpan selama 30 hari pada suhu 45oC dan kemudian dianalisis teksturnya dengan metode yang sama.

 

Keterangan: MPi1-3=isolat Protein Susu, MPC1-3=Konsentrat Protein Susu, MCC1-4=Konsentrat Kasein Misellar, WPi1-4=isolat Protein Whey, WPC1-3= Konsentrat Protein Whey, nW1= Protein Whey, Soy1-4=Protein Kedelai, Pea1-4=Protein Kacang Polong, PoP1-3=Protein Kentang, Rice1=Protein Beras

Sumber: Burrington, K.j. 2017. Characterization of Functionaland Sensory Properties of Select Commercial Food Proteiningredients. Presented at the Wi Center for Dairy Research, Research Forum, november 14, 2017.

ANALISIS TEKSTUR PRODUK BAR

Setelah pengujian umur simpan dengan metode akselerasi, diketahui terdapat perbedaan tekstur  (p<0.001) antar sumber protein29. Protein yang bersumber dari susu dan nabati memiliki tekstur lebih keras dibandingkan protein whey yang tetap lebih lembut (Gambar 13). Variasi tekstur terdapat pada protein yang bersumber dari kedelai dan kentang. Oleh karena itu harus berhati-hati dalam memilih sumber protein untuk formulasi produk bar.

nilai rataan dengan huruf berbeda menunjukkan adanya perbedaan (p<0.0001)

Sumber: Burrington, K.j. 2017. Characterization of Functional and Sensory Properties of Select Commercial Food Protein ingredients. Presented at the Wisconsin Center for Dairy Research, Research Forum, november 14, 2017

GAMBAR 13. KEKERASAN PRODUK BAR

EVALUASI SENSORI

Faktor kesenangan konsumen sangat penting diperhatikan dalam pengembangan suatu produk makanan dan minuman yang baru. Mula-mula protein direhidrasi hingga mencapai 10% padatan, kemudian dievaluasi dengan dua kali ulangan pada suhu 21oC oleh panelis sensori terlatih untuk menganalisis parameter aroma. Protein susu menunjukkan atribut aroma manis dan atribut rasa susu dibandingkan sumber protein dari nabati yang menunjukkan atribut aroma langu, bau tanah, belerang dan asam. Protein kentang lebih berasa sepat (astringent) daripada sumber protein lainnya28. Selain itu, protein susu menunjukkan intensitas aroma kardus, herbal/rumput, rasa pahit dan sepat yang lebih rendah (p<0.05) daripada sumber protein nabati28. Perbedaan-perbedaan dalam persepsi sensori ini menunjukkan protein dari susu memberikan pengalaman sensori yang lebih unggul (Gambar 14 dan Gambar 15).

Keterangan: KPW=konsentrat Protein Whey, IPW=Isolat Protein Whey, IPS=Isolat Protein Susu, KKM=Konsentrat Kasein Misellar

GAMBAR  14: INTENSITAS AROMA DARI BERBAGAI SUMBER PROTEIN NABATI DAN SUSU

Penilaian sensori konsumen lainnya (n=105 konsumen) dari empat minuman protein komersial dengan rasa vanilla juga menunjukkan bahwa minuman dari protein nabati kurang disukai dibandingkan minuman protein siap campur (ready-to-mix protein beverages) dari protein susu (p<0.05) untuk atribut penampakan secara keseluruhan, penampilan, rasa, dan tekstur/mouthfeel29. tergantung pada aplikasi dan profil rasa yang ditargetkan, sumber protein nabati mungkin memerlukan penambahan rasa, stabilisator dan agen penyamar (masking agents) untuk meningkatkan penerimaan konsumen. Hal ini tentu saja akan menyebabkan peningkatan biaya dan/atau menimbulkan dampak negatif terhadap produk akhir.

Sumber: Kapoor, R., Burrington, K.j., jiang, H., Larson, S., Drake, M.A. 2017. Characterization of functional and sensory properties of select commercial food protein ingredients

GAMBAR 15: PERBEDAAN AROMA ANTARA PROTEIN YANG BERSUMBER DARI NABATI DAN SUSU

POTENSI APLIKASI YANG LUAS BAGI PEMENUHAN KEINGINAN KONSUMEN

Peluncuran produk makanan dan minuman dengan klaim “ditambah protein” atau “tinggi protein” telah meningkat lebih dari dua kali lipat pada kurun waktu 2013-2017, menciptakan peluang baru untuk aplikasi protein pada berbagai produk. Pada produk makanan dan minuman, protein nabati lebih sering diaplikasikan pada berbagai produk olahan daging, minuman dan roti; sementara protein susu lebih banyak digunakan pada berbagai produk minuman, makanan pencuci mulut beku, dan bar. namun, pada semua jenis protein, rasa masih merupakan atribut nomor satu yang diklaim pada peluncuran produk baru38. oleh karena komposisi protein, lemak, karbohidrat dan mineral susu yang bersifat unik, maka penggunaan ingredien susu (dairy ingredients) sangat berkontribusi terhadap perbaikan komposisi zat-zat gizi, fungsi dan rasa pada berbagai produk. ingredien protein susu dapat dipekatkan, diisolasi atau dihidrolisis untuk meningkatkan daya buih, emulsifikasi, gel, daya ikat air, atau tetap larut pada berbagai kondisi39.

FOOD AND BEVERAGE DRY MIXES
ingredien protein susu (dairy protein ingredients) ini dapat digunakan dalam formulasi campuran kering untuk meningkatkan kadar protein dan menyediakan sumber mineral yang ekonomis. jika diinginkan rasa yang lebih pekat di mulut, maka lebih baik menggunakan protein susu karena dapat mengikat lebih banyak air daripada protein whey. Protein whey akan menjadi pilihan yang lebih baik jika menghendaki konsistensi yang lebih encer setelah proses rehidrasi atau jika campuran akhir telah ditambahkan asidulan, karena proteinnya tetap larut pada pH di bawah 4.6.

READY-TO-DRINK LOW-ACID BEVERAGES
Minuman siap disantap (Ready-to-drink beverages) dapat dipasteurisasi, dikemas dalam keadaan panas, dipasteurisasi UHT, dan/atau di-retort untuk memastikan keamanannya. Protein susu mengandung kasein lebih tinggi sehingga stabil terhadap panas pada minuman dengan pH >6. Akibatnya, protein susu seperti MPC, MPi atau MCC,umumnya digunakan dalam minuman berasam rendah yang dipasteurisasi UHT atau diproses dengan retort. Protein whey juga dapat diformulasikan ke dalam minuman tipe ini melalui kombinasinya (minimal 50%) dengan protein susu, untuk memastikan stabilitasnya terhadap panas. jika menggunakan bubuk protein susu dalam minuman siap santap berprotein tinggi, maka pencampuran harus dilakukan secara tepat dengan waktu hidrasi yang memadai (sekitar 60 menit pada 50oC) sebelum diproses. Hal ini sangatlah penting untuk memastikan bahwa protein benar-benar larut sebelum perlakuan panas31.

HIGH-ACID BEVERAGES
Untuk minuman berasam tinggi (pH <4.6), penggunaan protein whey seperti WPC atau WPi adalah pilihan terbaik karena mereka tetap larut pada rentang pH yang lebih rendah. Proses hidrasi protein yang tepat (sekitar 30 menit) adalah sangat penting sebelum dilakukan pengemasan dalam keadaan panas, agar minuman stabil selama penyimpanan 31. jika pH minuman <3.5, maka penggunaan WPi merupakan pilihan terbaik karena mengandung kadar lemak terendah dan molekul protein bermuatan positif lebih tinggi, sehingga menghambat interaksi elektrostatik dan memungkinkan minuman tetap jernih.

APLIKASI PADA REROTIAN (BAKERY)
Pada pembuatan roti, protein susu memberikan banyak fungsi, seperti pengikatan air, pengganti telur/lemak, peningkat kandungan gizi, dan perpanjangan umur simpan. ingredien berprotein lebih tinggi, seperti WPC, telah terbukti memperbaiki struktur gluten dan sifat pengikatan air dalam roti dan adonan beku, serta meningkatkan kadar protein produk32.

NUTRITION BARS
Pada pembuatan bar berprotein, WPC dan WPi telah digunakan dalam campuran adonan sebagai pelapis dan pemberi tekstur renyah, serta peningkat citarasa dan nilai gizi produk. Protein whey yang telah dihidrolisis juga telah terbukti mengurangi pengerasan bar selama penyimpanan 33.

APLIKASI PADA FROZEN DESSERT
Susu dan krim secara tradisional telah digunakan pada pembuatan es krim dan dessert beku. oleh karena meningkatnya minat konsumen terhadap dessert berprotein tinggi, maka ada upaya melibatkan ingredien susu ke dalam es krim dan dessert beku. MPC dan WPC telah digunakan untuk meningkatkan kadar protein dari 4.9 ke 7.2% pada es krim, tanpa efek negatif terhadap sensori dan lama penyimpanan. WPC juga telah digunakan sebagai pengganti lemak pada formulasi es krim34.

APLIKASI PADA SUP DAN SAUS
Susu, keju, dan krim telah digunakan selama bertahun-tahun untuk meningkatkan citarasa sup dan saus. Protein susu berkontribusi pada pengikatan air dan pemberi rasa di mulut (mouthfeel) sehingga sangat ideal untuk makanan berprotein tinggi. Protein susu dan protein whey dapat digunakan pada formulasi sup atau saus untuk meningkatkan kandungan gizi produk dengan rasa netral dan tekstur halus. namun, jika sup atau saus akan diproses menggunakan retort atau UHt untuk memperpanjang masa simpannya, maka protein susu seperti MPC, MPi atau MCC, merupakan pilihan yang baik karena kasein susu lebih stabil terhadap panas dan dapat mengikat lebih banyak air untuk mempertahankan viskositas dan penampilannya35.

KETAHANAN PENYEDIAAN: UNTUK KEBUTUHAN INOVASI MASA DEPAN
Protein berasal dari banyak sumber pangan. Sumber tradisional meliputi susu, daging/kolagen, telur, kedelai dan gandum. Pendatang baru sumber protein meliputi kanola, serangga, rami, mikro alga dan protein sel tunggal. Untuk penggunaan pada makanan dan minuman di Amerika Serikat, sumber protein harus menjalani pengujian dan persetujuan yang ketat, seperti status Generally Recognized as Safe (GRAS), pengujian alergenisitas, analisis zat gizi, karakterisasi fungsional, dan uji penerimaan konsumen. Dengan demikian seorang formulator harus memastikan pemeriksaaan terhadap status bahan tersebut sebelum dipilih dan digunakan.

Ketersediaan pasokan yang konsisten merupakan pertimbangan utama bagi pembeli ketika memilih suatu ingredien pangan. Sebagai produsen tunggal susu sapi terbesar di dunia, yang merupakan sumber protein whey dan ingredien susu lainnya, maka industri susu AS telah dilengkapi dengan berbagai peralatan yang memadai untuk menghasilkan ingredien susu yang aman, berkualitas tinggi, dan bergizi untuk formulasi makanan di seluruh dunia. Sebaliknya, skala produksi protein nabati tetap terbatas, kecuali pada kedelai. Pada 2017, total volume protein susu (whey, konsentrat protein, dan isolat protein) yang diproduksi di Amerika Serikat saja, telah mencapai 336.000 ton45. Produksi ini hampir setara dengan gabungan protein dari sumber-sumber baru, yaitu kacang polong, beras, gandum dan kentang (330.000 ton pada tahun 2016)40. Berkat berkembangnya industri keju, lahan yang melimpah, investasi yang berkelanjutan pada penelitian dan pengembangan, serta pengembangan ekspor, maka produksi protein susu AS diantisipasi akan meningkat lebih pesat di tahun-tahun mendatang. Hal ini memastikan pasokan yang aman dan memberikan pilihan yang luas bagi pengembangan berbagai produk berbahan protein susu, sesuai dengan kebutuhan pelanggan dan konsumen.

KESIMPULAN
Semua protein tidaklah diciptakan sama. Protein berkualitas tinggi dapat diformulasikan ke dalam berbagai produk untuk berbagai tujuan, seperti meningkatkan kadar protein bagi populasi yang kekurangan gizi, pemenuhan gizi olahraga, manajemen berat badan, dan kesehatan di usia tua. Protein susu secara konsisten dapat meningkatkan kualitas gizi suatu produk.

Rasa, penampakan, penampilan, dan kandungan gizi, semuanya memainkan peran penting dalam kenikmatan suatu produk. Semua atribut tersebut adalah seimbang dengan biaya yang diperlukan dan sejalan dengan pola hidup sehat masyarakat. Di era baru terjadi peningkatan perhatian pada protein, sehingga lebih banyak pilihan makanan yang diperkaya protein dibandingkan masa sebelumnya. Kunci dari semua itu adalah bagaimana menemukan protein yang secara konsisten dapat memenuhi semua atribut yang dikehendaki konsumen.

Protein susu dari Amerika Serikat tidak dapat disangkal dan secara unik mampu memberikan banyak atribut yang diinginkan untuk membantu perkembangan manusia pada setiap tahapan kehidupan. Untuk informasi lebih lanjut mengenai artikel ini, silakan kunjungi ThinkUSAdairy.org.

Daftar Pustaka

  1. IRI. 2017. top trends in Fresh: Holistic Health. consumers-want-more-protein-in-their-diets-and-look-to-a-range-of-sources-for-it. Accessed online: December 5, 2017.
  2. NPD Group.2014. US consumers want more protein in their diets and look to a range of source for it. NPD Group
  3. UND.2017. World Population Estimates and Projections, Working Paper no. ESA/P/WP.250. new york: United nations. https://esa.un.org/unpd/wpp. Accessed online: December 5, 2017.
  4. Dolcera. 2017. Dairy versus Alternative Proteins: Patents, Scientific Articles & GRAS Study. Unpublished.
  5. U.S. Dairy’s Sustainability Report. 2016. https://www.usdairy.com/sustainability/commitment. Accessed on june 19, 2018.
  6. Patel, H. and Patel, S. technical Report: Understanding the role of dairy proteins in ingredient and product performance. 2015. U.S. Dairy Export Council. http://www.thinkusadairy.org/resources-and-insights/resources-and-insights/application-and-technical-materials/technical-report-understanding-the-role-of-dairy-proteinsinproduct-performance. Accessed online: December 5, 2017.
  7. Emerging Milk Protein opportunities technical Report. 2010. Dairy Management inc. http://www.thinkusadairy.org/resources-and-insights/resources-and-insights/marketing-trends-and-nutrition-materials/milk-protein-opportunities-brochure. Accessed online: December 5, 2017.
  8. Smith, K. 2017. Dried Dairy ingredients, 2nd Edition. Wisconsin Center for Dairy Research.
  9. USDA. https://specialcollections.nal.usda.gov/dairy-exhibit#EarlyHistory. Accessed online: December 5, 2017.
  10. Global Dairy Platform. 2016 Annual Review, p 7.
  11. Institute of Medicine. 2006. Dietary Reference intakes: the Essential Guide to nutrient Requirements. Washington, DC: the national Academies Press. https://doi.org/10.17226/11537. Accessed online: December 5, 2017.
  12. Van Vilet, S., Burd, n.A. and van Loon, L.jC. 2015. the skeletal muscle anabolic response to plant- versus animal-based protein consumption. j nutr doi: 10.3945/jn.114.204305.
  13. Paddon-jones, D., Campbell, W.W., jacques, P.F., Kritchevsky, S.B., Moore, L.L., Rodriguez, n.R., van Loon, L.jC. Protein and healthy aging. 2015. Am j of Clin nutrition101:6,p 1339S–1345S. https://doi.org/10.3945/ajcn.114.084061. Accessed online; December 5, 2017.
  14. Phillips, SM. 2016. the impact of protein quality on the promotion of resistance-exercise-induced changes in muscle mass. nutrition & Metabolism 13:64 Doi: 10.1111/nbu.12063.
  15. Stobaugh, H.C., Ryan, K.M., Kennedy, j.A., Grise, j.B., Crocker, A.H., thakwalakwa, C., Litkowaski, P.E., Maleta, K.M., Manary, M.j. & trehan, i. 2016. including whey protein and whey permeate in ready-to-use supplementary food improves recovery rates in children with moderate acute malnutrition: a randomized, double-blind clinical trial.American j of Clin nutr, 103:926-933.
  16. Paddon-jones, D., Campbell, W.W., jacques, P.F., Kritchevsky, S.B., Moore, L.L., Rodriguez, n.R., van Loon, L.jC. Protein and healthy aging. 2015. Am j of Clin nutrition 101:6,p 1339S–1345S. https://doi.org/10.3945/ajcn.114.084061. Accessed online; December 5, 2017.
  17. Devries, M.C., and Phillips, S.M. 2015. Supplemental protein in support of muscle mass and health: advantage whey. j of Food Science 80:S1.
  18. Mathi, j.K., L. yanhong, and H.H. Stein. 2017. Values for digestible amino acid scores (DiASS) for some dairy and plant protein may better describe protein quality than values calculated using the concept for protein digestibility-corrected amino acid scores (PDCAAS). British journal of nutrition 117:490-499.
  19. FAO. 2013. Report of an FAo Expert Consultation. Dietary Protein Quality Evaluation in Human nutrition. Rome. http://www.fao.org/ag/humannutrition/35978-02317b979
  20. Global nutrition Report: nourishing the SDGs. 2017. https://www.globalnutritionreport.org/files/2017/11/Report_2017.pdf. Accessed online: December 5, 2017.
  21. UNICEF, WHo & World Bank Group. 2017. Levels and trends in child malnutrition. in joint Child Malnutrition Estimates.https://data.unicef.org/wp-content/uploads/2017/05/jME-2017-brochure-1.pdf Accessed online june 5, 2017.
  22. World Health organization. 2017. Malnutrition fact sheet. http://www.who.int/mediacentre/factsheets/malnutrition/en/. Accessed December 5, 2017.
  23. Am College of nutr, 33:163-175.
  24. Population/publications/worldageing19502050. Accessed online: December 5, 2017.
  25. Bradlee, M.L. Mustafa, j., Singer, M.R. and Moore, L.L. 2017. High-protein foods and physical activity protect against age-related muscle loss and functional decline. j Gerontol A Biol Sci Med Sci. 73(1):88-94.
  26. exercise performance. nutr j. 12:86.
  27. Rittmanic, S. 2016. U.S. whey proteins in ready-to-drink beverages. U.S. Dairy Export Council. http://www.thinkusadairy.org/resources-and-insights/resources-andinsights/application-and-technical-materials/us-whey-protein-in-ready-to-drink-beverages. Accessed online: December 5, 2017.
  28. Kapoor R., Burrington, K.j., jiang, H., Larson, S., Drake M.A. 2017. Characterization of functional and sensory properties of select commercial food protein ingredients. international Whey Conference, Chicago. http://www.international whey conference.org. Accessed online: november 29, 2017.
  29. Burrington, K.j. 2017. Characterization of Functional and Sensory Properties of Select Commercial Food Protein ingredients. Presented at the Wi Center for Dairy Research,Research Forum, november 14, 2017.
  30. Technical Report: Dairy Solutions for Clean-Label Applications. 2016. U.S. Dairy Export Council. http://www.thinkusadairy.org/resources-and-insights/resourcesandinsights/application-and-echnical-materials/technical-report-dairy-solutions-for-clean-label-applications. Accessed online: December 5, 2017.
  31. Application Monograph: U.S. dairy proteins and permeates in ready-to-drink beverages. 2017. U.S. Dairy Export Council. http://www.thinkusadairy.org/resourcesandinsights/resources-and-insights/application-and-technical-materials/ready-to-drink-beverage-monograph. Accessed online: january 10, 2018.
  32. Stoliar, M. and Burrington, K.j. 2008. U.S. whey ingredients in bakery products. U.S. Dairy Export Council. http://www.thinkusadairy.org/food-and-beveragemanufacturing/bakery. Accessed online: january 10, 2018.
  33. Burrington, K.j. and R. Boutin. 2007. U.S. whey ingredients in nutrition bars and gels. U.S. Dairy Export Council. http://www.thinkusadairy.org/resources-and-insights/resources-and-insights/application-and-technical-materials/us-whey-ingredients-in-nutrition-bars-and-gels. Accessed online: january 10, 2018.
  34. young S. 2007. Whey products in ice cream and frozen dairy desserts. U.S. Dairy Export Council. http://www.thinkusadairy.org/resources-and-insights/resourcesandinsights/application-and-echnical-materials/us-whey-products-in-ice-cream-and-frozen-desserts. Accessed online December 5, 2017.
  35. Patel, H., Patel, S., and Agarwal, S. 2014. Milk Protein Concentrates technical Report. U.S. Dairy Export Council. http://www.thinkusadairy.org/resources-and-insights/resources-and-insights/application-and-technical-materials/milk-protein-concentrates-manufacturing-and-applications. Accessed online: December 5, 2017.
  36. Rutherford, SM. 2015. Protein digestibility-corrected amino acid scores (PDCAAS) for some dairy and plant protein may better describe protein quality in growing male rats. j nutr 145(2):372-9. Doi:10.3945/jn.114.195438. Accessed online; june 19, 2018.
  37. Boye, j. 2012. Protein quality evaluation twenty years after the introduction of the protein igestibility corrected amino acid score method. Br j nutr 108 (2): S183-211. doi:10.1017/S0007114512002309; Accessed online june 19, 2018.
  38. innova Market insights. 2017. Unpublished.
  39. Technical Report: Dairy Solutions for Clean-Label Applications. 2016. U.S. Dairy Export Council. http://www.thinkusadairy.org/resources-and-insights/resourcesandinsights/application-and-technical-materials/technical-report-dairy-solutions-for-clean-label-applications. Accessed online: December 5, 2017.
  40. Giract. 2017. the Changing World of Protein ingredients 2016-2021.


Disarikan dan diterjemahkan oleh Yayasan Gizi Yasmin

Download versi pdf : Leaflet #3 EraBaruProtein--WEB

Tips Kesehatan

  • Cukup Istirahat +

    Istirahat yang cukup setiap harinya, merupakan salah satu faktor untuk menjaga daya tahan tubuh anda.
  • Berolahraga +

    Setiap pagi, usahakan selalu melakukan olahraga secara teratur. Ini bertujuan untuk menjaga kondisi tubuh agar selalu bugar dan sehat.
  • Makanan Berserat +

    Penuhi makanan yang berserat setiap harinya. Makanan yang berserat yaitu apel, wortel maupun kacang-kacangan. Fungsi makanan berserat ini yaitu menjaga tubuh dari serangan bakteri.
  • Vitamin D +

    Penuhi kebutuhan vitamin D. Karena vitamin D ini berfungsi untuk menstimulus sel imun untuk menghalau virus dan bakteri. Vitamin D dapat ditemukan pada sinar matahari, telur, hati dan ikan.
  • 1