ABSTRAK
Penelitian ini mengusulkan metode untuk mengukur elastisitas keju secara objektif menggunakan penganalisis tekstur yang dilengkapi dengan probe garpu dua sisi. Metode ini mengukur gaya yang dibutuhkan untuk meregangkan sampel keju yang meleleh pada kecepatan konstan. Menggunakan pendekatan eksperimen desain komposit sentral (CCD), dampak parameter uji (yaitu, kuantitas sampel, suhu, kecepatan) telah dievaluasi. Selanjutnya, kombinasi optimal dari parameter uji (yaitu, 66°C, 17,5 mm/s, sampel 6,7 g) telah diusulkan. Ini bertujuan untuk meminimalkan variabilitas dan memastikan reproduktifitas hasil dalam elastisitas keju yang diamati. Pentingnya deskriptor peregangan utama untuk menggambarkan elastisitas keju, yaitu gaya puncak, gaya dan kerja pada jarak 40 mm, dan jarak putus juga telah ditunjukkan. Dengan metode yang diusulkan, perubahan sifat peregangan Mozzarella selama penyimpanan pada suhu 4°C dapat dipantau. Penurunan awal diamati hingga hari ke-7, diikuti oleh sedikit peningkatan pada hari ke-25, yang menunjukkan adanya perubahan pada jaringan protein keju. Metode ini kemudian digunakan untuk membandingkan sifat-sifat 15 keju berbahan dasar susu dan 6 alternatif keju vegan bergaya Mozzarella. Gaya puncak dan kekuatan filamen (yaitu, gaya pada jarak 40 mm) digunakan untuk mengelompokkan berbagai keju yang menunjukkan profil peregangan yang berbeda. Keju Mozzarella umumnya menunjukkan resistensi yang lebih rendah terhadap pembentukan filamen dibandingkan dengan keju berbahan dasar susu lainnya, sementara keju vegan menunjukkan pembentukan filamen yang minimal atau tidak ada dan kemampuan leleh yang lebih rendah. Dengan membandingkan dan mengelompokkan sifat-sifat elastisitas keju susu dan alternatif vegannya, metode saat ini dapat digunakan untuk memandu para peneliti dan pengembang produk dalam membuat profil sifat peregangan keju target dengan lebih baik dan kemudian menghasilkan produk (baru) dengan profil peregangan yang lebih diinginkan.
1 Pendahuluan
Keju Mozzarella termasuk keju paling populer dalam berbagai tradisi kuliner. Sebagai bagian dari keju ‘pasta filata’, proses produksinya dicirikan dengan meregangkan dadih dalam air panas, sehingga menghasilkan tekstur permukaan yang halus dan khas. Sifat fungsional mozzarella (misalnya, meleleh, meregang) memberikan kontribusi yang signifikan terhadap aplikasinya, serta preferensi dan penerimaan konsumen (Smith et al. 2018; Ah dan Tagalpallewar 2017). Misalnya, kemampuan meleleh dan kemampuan meregangnya sangat penting dalam aplikasinya sebagai topping pizza. Di sini, kemampuan meleleh mengacu pada kemampuan keju untuk melunak dan mengalir dengan lancar saat dipanaskan, sedangkan kemampuan meregang (dikenal juga sebagai kekenyalan atau kelenturan) menggambarkan kemampuan keju yang meleleh untuk membentuk untaian yang memanjang dan berkesinambungan saat ditarik (Ah dan Tagalpallewar 2017). Sifat-sifat ini dipengaruhi oleh interaksi komponen utama keju, seperti air, kasein, whey, dan lemak (McMahon et al. 2005).
Dalam beberapa tahun terakhir, permintaan konsumen terhadap keju vegan dan berbasis tanaman telah meningkat. Pasar global untuk pengganti keju vegan diproyeksikan akan berkembang pada tingkat pertumbuhan tahunan gabungan sebesar 10,64% dari tahun 2024 hingga 2030 (Research and Markets 2024). Meskipun permintaan meningkat, mengembangkan analog keju vegan yang memenuhi preferensi konsumen sangatlah menantang. Salah satu sifat yang paling sulit ditiru adalah elastisitas (Grossmann dan McClements 2021). Relevansi atribut elastisitas sangat penting tetapi subjektif, karena metode yang tidak terstandarisasi digunakan untuk pengukuran. Penilaian elastisitas keju yang paling umum bergantung pada uji garpu. Pendekatan ini melibatkan mengangkat garpu melalui keju yang meleleh hingga untaiannya putus. Jarak putus disebut sebagai “kelenturan”. Meskipun berharga untuk evaluasi awal karena kesederhanaan dan kecepatannya, uji garpu yang digunakan dalam penelitian sebelumnya mungkin kurang dapat direproduksi dan konsisten mengenai cara kerjanya biasanya, yang sangat dipengaruhi oleh orang yang melakukan pengujian. Faktor-faktor seperti fluktuasi suhu, pengukuran subjektif jarak putus, kurangnya kontrol atas kecepatan peregangan, dan ketidakkonsistenan dalam penanganan dan persiapan sampel berkontribusi terhadap variabilitas yang signifikan dalam hasil (Guinee dan O’Callaghan 1997; Lim dan Cheng 2024). Dengan demikian, diperlukan teknik pengukuran yang lebih objektif.
Berbagai upaya telah dilakukan untuk mengukur elastisitas keju secara objektif sejak awal 1990-an. Sebagian besar dari upaya tersebut mengandalkan pemanfaatan penganalisa tekstur untuk menerapkan gaya tarik pada kecepatan konstan sambil mengukur gaya respons yang dihasilkan (Fife et al. 2002; Lim dan Cheng 2024; Ma et al. 2012; Salunke et al. 2022). Pendekatan ini memungkinkan pengumpulan parameter yang selanjutnya dapat diterjemahkan ke dalam sifat peregangan sampel. Seperti yang dicatat oleh Ma et al. (2012), perilaku tarik keju yang dilelehkan menyerupai beberapa polimer plastik, di mana uji standar serupa digunakan (Draghi 2017; Ma et al. 2012). Seperti keju, selama uji tarik, tarikan kembali
Penelitian ini bertujuan untuk mengusulkan cara objektif untuk menilai elastisitas keju berbasis susu atau alternatifnya (misalnya, keju vegan) dengan menggunakan penganalisis tekstur. Dihipotesiskan bahwa, seperti halnya uji empiris lain yang menggunakan penganalisis tekstur, gaya respons dipengaruhi oleh kondisi uji tertentu. Oleh karena itu, hasilnya merupakan gambaran singkat tentang sifat mekanis sampel di bawah parameter uji tertentu, termasuk kecepatan, suhu, kuantitas sampel, dan geometri probe. Misalnya, pada kecepatan uji yang lebih rendah, sampel akan memiliki lebih banyak waktu untuk mengalir, dan oleh karena itu gaya yang diukur akan lebih rendah (Guinee dan O’Callaghan 1997; Kazemeini dan Rosenthal 2022; Peleg 2019). Dengan demikian, dalam penelitian saat ini, dampak kondisi uji pada hasil uji juga dipertimbangkan. Lebih jauh, juga diselidiki apakah metode yang diusulkan hanya akan bekerja untuk mozzarella atau keju elastis lainnya, seperti Gouda atau Cheddar. Pengaruh masa simpan terhadap elastisitas mozzarella juga dipertimbangkan dengan mencatat sifat elastisitas selama periode penyimpanan 25 hari. Yang terakhir ini juga menunjukkan beragam aplikasi dari metode yang diusulkan.
2 Bahan dan Metode
2.1 Bahan
Lima belas keju berbasis susu yang tersedia secara komersial dan enam pengganti keju mozzarella vegan yang tersedia secara komersial dinilai dalam penelitian ini. Untuk keju berbasis susu, termasuk mozzarella sapi, Gouda sapi, Cheddar sapi ringan, dan Provola sapi. Semua keju dibeli dari pasar lokal (Spar dan Billa, Vienna, Austria), disimpan pada suhu 4°C, dan digunakan dalam waktu 48 jam. Daftar lengkap sampel, serta komposisi terperincinya digambarkan dalam Tabel 1. Di sini, komposisi keju diperoleh dari label produk yang disediakan oleh produsen keju yang relevan.
TABEL 1.
Komposisi dan sifat tekstur berbagai keju. Nilai disajikan sebagai rata-rata ± simpangan baku (s.d.). Huruf kecil (a, b, c, dst.) menunjukkan keju dengan nilai yang secara statistik serupa pada properti tertentu, dengan masing-masing properti direpresentasikan sebagai kolom (α = 0,05).
2.2 Metode
2.2.1 Pengaturan Pengukuran Kelenturan
Kelenturan sampel keju ditentukan dengan mengukur gaya respons selama pemanjangan uniaxial massa keju cair pada kecepatan konstan menggunakan penganalisis tekstur (TA.XTplus, Stable Micro Systems Ltd., Inggris Raya) yang dilengkapi dengan sel beban 50 N. Selama pengujian awal, digunakan probe Cheese Extensibility Rig (yaitu, disediakan oleh Stable Micro Systems Ltd., Inggris Raya). Untuk mengatasi masalah selip yang diamati selama pengujian awal, versi probe yang diperkecil diperkenalkan (lih. Gambar 2). Probe yang direvisi ini, dicetak 3D dalam Nylon PA12 (Weerg, Italia), memiliki dimensi yang lebih kecil dibandingkan dengan probe asli yang disediakan oleh Stable Micro Systems. Dimensi dasar garpu saat ini adalah 29 mm × 12 mm, dan dasar panci internal adalah 36,5 mm × 18,5 mm. Probe ini memungkinkan analisis sampel keju dengan berat maksimum 10 g.
Prosedur percobaan yang digunakan mirip dengan yang dijelaskan dalam manual probe ekstensibilitas Stable Micro Systems. Dimulai dengan menempatkan garpu dua sisi di bagian bawah pot. Sampel ditimbang, diparut, dan ditempatkan di dalam pot. Sampel harus didistribusikan secara merata dan menutupi seluruh garpu. Selanjutnya, pot, bersama dengan garpu dan sampel, ditempatkan selama 15 menit dalam oven statis pada suhu 110°C. Hal ini memungkinkan keju meleleh secara merata dan mencapai suhu sekitar 80°C. Probe yang berisi sampel kemudian dikeluarkan dari oven dan didinginkan pada suhu ruangan (20°C) hingga suhu uji tercapai (yaitu, suhu peregangan). Selama langkah ini, suhu keju dipantau menggunakan probe PT100 (SCANTEMP PRO 450 yang dilengkapi dengan probe PT100 1,5 mm). Setelah suhu peregangan tercapai, sisipan penahan ditempatkan untuk menahan perimeter keju dengan kencang ke dasar pot. Perakitan probe dan sampel kemudian diikat dengan aman ke penganalisa tekstur. Uji tarik dimulai dalam waktu 15 detik sejak suhu yang diinginkan tercapai. Garpu kemudian diangkat dengan kecepatan konstan, dan gaya respons diukur selama perpanjangan 215 mm (lih. Gambar 2B).
Dari kurva jarak gaya, empat deskriptor regangan yang berbeda dapat diturunkan, yaitu: (1) gaya puncak (N), yang mewakili gaya maksimum yang diberikan, biasanya diukur dalam milimeter pertama perpanjangan, (2) gaya yang diukur pada jarak perpanjangan 40 mm (N), (3) area di bawah kurva hingga jarak 40 mm (mJ), yang memberikan wawasan tentang energi yang dibutuhkan untuk peregangan, dan (4) titik putus (mm), yang menunjukkan jarak di mana sampel keju tidak dapat lagi menahan gaya peregangan.
2.2.2 Optimalisasi Parameter Uji Peregangan
Parameter uji seperti kuantitas sampel, kecepatan uji, dan suhu uji dapat secara langsung memengaruhi pengukuran dalam uji peregangan keju (Fife et al. 2002; Guinee dan O’Callaghan 1997). Untuk mendeskripsikan dan mengukur dampak parameter ini, metodologi permukaan respons telah diadopsi mengikuti desain komposit sentral (CCD). Awalnya dikembangkan oleh Box dan Wilson (1951), CCD adalah kerangka kerja eksperimental yang memungkinkan konstruksi model kuadrat yang efisien untuk variabel respons yang dipertimbangkan (Box dan Wilson 1951). Tiga parameter uji dipertimbangkan: (1) ukuran sampel (g), (2) suhu peregangan (°C), dan (3) kecepatan uji (mm/s), sedangkan respons yang dipertimbangkan (yaitu, deskriptor peregangan) adalah gaya puncak (N) dan kekuatan filamen (N). Perlu dicatat bahwa kekuatan filamen digunakan di seluruh makalah dan mengacu pada gaya pada jarak 40 mm. Sebanyak 15 kali percobaan direncanakan sesuai dengan itu, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2. Setiap percobaan dianalisis dalam empat kali ulangan, dan urutan percobaan diacak untuk meminimalkan potensi bias dan memperhitungkan variabel yang tidak terkontrol yang dapat memengaruhi hasil. Data yang diperoleh dimodelkan untuk memperkirakan efek linear, kuadratik, dan kombinasi dari parameter uji pada variabel respons, termasuk gaya puncak (N) dan kekuatan filamen (N). Nilai optimal parameter peregangan didasarkan pada daerah datar dari permukaan respons yang diperoleh. Daerah datar dicirikan oleh respons yang relatif konstan meskipun ada sedikit variasi dalam parameter input. Memilih parameter di daerah datar merupakan pilihan terbaik untuk meminimalkan variabilitas respons yang disebabkan oleh pengaruh faktor yang sulit dikendalikan (Guthrie 2020). Contoh faktor yang sulit dikendalikan adalah kemungkinan perpindahan sampel keju yang tidak merata di dalam probe. Untuk pengoptimalan, keju mozzarella komersial (yaitu, Mozzarella cucina dari Galbani, Italia) dipilih karena ketersediaan produk khusus ini di toko-toko lokal selama durasi penelitian ini. Semua sampel dianalisis mengikuti pengaturan yang dijelaskan dan diukur segera setelah dikeluarkan dari lemari es (4°C).
TABEL 2.
Lima belas percobaan Desain Komposit Sentral (CCD) dan responsnya terhadap gaya puncak dan kekuatan filamen. Nilai-nilai tersebut disajikan sebagai rata-rata ± simpangan baku (s.d.).
2.2.3 Sifat Peregangan Mozzarella Selama Periode Penyimpanan
Sifat peregangan keju mozzarella (Mozzarella cucina dari Galbani, Italia) juga diikuti dan dinilai selama periode penyimpanan 25 hari pada suhu 4°C. Semua pengukuran dilakukan pada kondisi yang dihasilkan yang diperoleh dari metode yang dioptimalkan sebagaimana disebutkan dalam Bagian 3.2. Lima kali pengulangan dilakukan untuk setiap titik waktu.
2.2.4 Penilaian Sifat Peregangan dan Pelelehan Keju Vegan dan Keju Susu
Untuk penilaian sifat peregangan, lima kali pengulangan dilakukan untuk setiap sampel keju mengikuti metode yang dioptimalkan. Kemampuan meleleh keju dinilai secara bersamaan menggunakan uji Schreiber yang dimodifikasi (Muthukumarappan et al. 1999). Potongan bulat seragam dengan berat 1 g dipotong dari setiap sampel dan diletakkan di atas loyang yang dilapisi kertas roti. Baki tersebut kemudian dipanaskan dalam oven yang dipanaskan terlebih dahulu pada suhu 230°C selama 3 menit. Foto-foto setiap sampel diambil sebelum dan setelah pencairan. Di sini, penggaris diletakkan di sebelah sampel yang digunakan sebagai skala. Luas keju dalam foto-foto, baik sebelum maupun setelah pemanasan, dihitung menggunakan perangkat lunak ImageJ (versi 1.54). Enam kali ulangan dilakukan untuk setiap sampel.
3 Hasil dan Pembahasan
3.1 Menentukan Deskriptor Peregangan
Penganalisis tekstur yang dilengkapi dengan garpu dua sisi telah digunakan untuk menilai sifat peregangan keju dalam berbagai penelitian sebelumnya, dan deskriptor peregangan yang berbeda telah dipertimbangkan dari kurva gaya-jarak yang merespons. Tabel 3 mencantumkan deskriptor peregangan yang sebelumnya dilaporkan dalam literatur. Empat deskriptor peregangan dipertimbangkan dalam penelitian ini, yang disorot dalam Gambar 3, yaitu, (1) gaya puncak (N), (2) gaya pada 40 mm (N), (3) total kerja yang dilakukan untuk meregang hingga 40 mm (mJ), dan (4) jarak putus (mm). Gaya puncak, biasanya terletak setelah 3–5 mm, merupakan resistansi awal untuk menggerakkan garpu melalui massa keju yang meleleh (Guinee et al. 2015; Lim dan Cheng 2024). Setelah gaya puncak terlampaui, gaya yang diukur berkurang dengan cepat, dan menjadi stabil selama pemanjangan filamen. Gaya pada pemanjangan 40 mm dievaluasi dalam penelitian ini dan disebut sebagai kekuatan filamen (N). Pada pemanjangan 40 mm, garpu sepenuhnya berada di luar pot, yang memungkinkan pengamatan visual filamen. Mengukur nilai ini pada jarak yang lebih jauh dapat menimbulkan kesalahan karena penurunan suhu filamen yang terjadi selama pemanjangan (Ma et al. 2012) dan karena meningkatnya kemungkinan putusnya filamen dengan konsekuensi penurunan gaya respons yang diukur. Namun, penurunan suhu pada 40 mm dianggap dapat diabaikan, karena terjadi hanya 2,29 detik setelah dimulainya pengujian pada kecepatan ekstensi 17,5 mm/detik. Jarak putus, yang merupakan jarak yang ditempuh oleh garpu sebelum filamen putus, dianggap sebagai parameter yang relevan. Namun, karena keterbatasan instrumen (khususnya, ekstensi peregangan maksimum 215 mm), titik ini tidak selalu tercapai, terutama untuk keju yang sangat mudah diregangkan. Akibatnya, jarak putus dievaluasi hanya hingga 215 mm. Lebih lanjut dicatat bahwa untuk memastikan pengamatan filamen yang terlihat, 40 mm dianggap sebagai batas bawah untuk jarak putus.
Lebih jauh lagi, dalam uji tarik, area di bawah kurva gaya-jarak dapat dipertimbangkan, khususnya dari awal ekstensi hingga kegagalan sampel. Ini juga disebut sebagai ‘ketangguhan’ (Draghi 2017). Namun, dalam kasus di mana sampel tidak pecah, seperti dengan keju yang sangat elastis atau bahan yang sangat lunak, area di bawah kurva diukur hingga jarak ekstensi tertentu. Ini memungkinkan untuk perbandingan penyerapan energi selama uji regangan hingga jarak tertentu (To et al. 2023; Grasso et al. 2024). Parameter ini dievaluasi hingga jarak tetap 40 mm, disebut sebagai kerja untuk meregangkan 40 mm (mJ). Tabel 1 menyajikan nilai untuk empat deskriptor regangan yang diturunkan untuk semua keju yang dipertimbangkan dalam penelitian ini. Ini bertujuan untuk memberikan gambaran lengkap tentang sifat regangan keju yang dipelajari. Perlu dicatat bahwa selama fase optimasi, hanya gaya puncak dan kekuatan filamen yang dianggap sebagai respons utama. Kedua deskriptor regangan ini mampu menggambarkan bentuk grafik gaya-jarak hingga 40 mm dengan lebih baik, oleh karena itu perilaku regangan keju. Lebih lanjut dicatat bahwa dalam penelitian sebelumnya, seperti yang dilaporkan dalam Tabel 3, nilai gaya yang lebih besar dari 40 mm juga dianggap sebagai deskriptor regangan. Namun, dalam penelitian saat ini nilai gaya yang diukur pada jarak ini (yaitu, di atas 40 mm) tidak dipertimbangkan karena keterbatasan yang disebutkan di atas, termasuk penurunan suhu dan potensi putusnya filamen.
3.2 Optimasi Parameter Uji Regangan
Data yang dihasilkan yang diperoleh dari pelaksanaan rencana desain komposit pusat (CCD) ditunjukkan pada Tabel 2. Data ini digunakan untuk menghitung model kuadrat polinomial untuk variabel respons gaya puncak (N) dan untuk kekuatan filamen (N) (R2 = 0,90). Efek linear, kuadrat, dan interaksi dari tiga parameter, termasuk kuantitas sampel (g), kecepatan uji (mm/s), dan suhu (°C), diperkirakan menggunakan perangkat lunak Minitab (perangkat lunak Minitab, Minitab Inc., State College, PA, AS). Efek standar dari parameter ini disajikan dalam bentuk diagram Pareto (lih. Gambar 4), yang memudahkan perbandingan pengaruh relatifnya. Dalam respons gaya puncak, efek linear dan kuadrat yang lebih kuat ditunjukkan untuk kuantitas sampel. Efek linear yang lebih rendah tetapi masih signifikan telah diperkirakan untuk kecepatan dan suhu, serta untuk efek kombinasi antara kuantitas dan kecepatan dan antara kuantitas dan suhu. Tidak ada efek signifikan yang ditunjukkan untuk interaksi antara kecepatan dan suhu dan untuk efek kuadrat dari suhu dan kecepatan (p > 0,05). Dalam respons gaya yang diukur pada ekstensi 40 mm (yaitu, kekuatan filamen), efek linear yang signifikan dari ketiga faktor ditunjukkan, bersama dengan efek interaksi antara kuantitas dan suhu dan antara kuantitas dan kecepatan. Tidak ada efek kuadrat signifikan yang hadir untuk faktor apa pun (p>0,05).
Gambar 5 menyajikan plot permukaan respons untuk gaya puncak dan kekuatan filamen. Di sini, setiap plot menggambarkan interaksi antara dua dari tiga parameter yang dipelajari dalam CCD sambil mempertahankan parameter ketiga tetap pada nilai optimal yang ditemukan. Dapat diamati bahwa respons kekuatan filamen tampak dominan linier, yang berarti bahwa peningkatan kuantitas sampel, kecepatan uji, atau suhu uji dalam rentang yang dipertimbangkan mengarah pada peningkatan atau penurunan linier dalam respons. Sebaliknya, plot respons gaya puncak mengungkapkan efek kuadrat yang jelas untuk kuantitas sampel. Ini mencapai gradien yang lebih curam secara eksponensial dengan meningkatkan ukuran sampel dari 6 hingga 10 g. Gaya puncak respons di wilayah yang sangat curam dapat menghasilkan variabilitas yang lebih besar karena perubahan kecil dalam faktor input (yaitu, kuantitas sampel). Faktor ini dapat dipengaruhi oleh kemungkinan distribusi sampel yang tidak merata di atas garpu. Jenis situasi ini dapat dengan mudah terjadi dengan matriks kompleks seperti keju, yang merupakan faktor yang sulit dikendalikan. Ma et al. (2012) juga mengamati variabilitas yang signifikan dalam pengukuran gaya puncak selama uji tarik keju. Karena ketidakkonsistenan ini, mereka memilih untuk juga mempertimbangkan respons lain yang lebih stabil, seperti titik belok setelah terjadinya necking dan gradien gaya yang diukur setelah puncak. Dalam penelitian ini, masalah ini diatasi dengan memilih parameter uji di wilayah datar permukaan respons gaya puncak. Dengan berfokus pada titik datar permukaan respons, sensitivitas gaya puncak terhadap variasi parameter uji dapat diminimalkan. Selanjutnya, hal ini mengurangi variabilitas dalam hasil (Guthrie 2020). Titik permukaan paling datar untuk gaya puncak dihitung (yaitu, algoritma yang digunakan dilaporkan dalam Informasi Pendukung) dan dibulatkan, menghasilkan suhu regangan 66°C, kecepatan regangan 17,5 mm/s, dan kuantitas sampel 6,7 g. Parameter regangan ini diusulkan untuk digunakan untuk mengukur kelenturan keju, menghasilkan variabilitas paling sedikit dari deskriptor regangan yang ditentukan. Perlu dicatat bahwa pengoptimalan ini dilakukan menggunakan probe khusus yang disebutkan dalam penelitian ini. Geometri probe yang berbeda dapat menghasilkan hasil yang berbeda, karena geometri probe memengaruhi cara keju diregangkan. Perlu dicatat juga bahwa hasil yang diperoleh dari penganalisis tekstur merupakan cuplikan sifat mekanis sampel di bawah parameter uji tertentu, termasuk kecepatan, suhu, kuantitas sampel, dan geometri probe (Kazemeini dan Rosenthal 2022). Sepengetahuan kami, belum ada penelitian sebelumnya yang berupaya mengoptimalkan parameter proses untuk pengujian tarik yang ditujukan untuk studi pangan.
Selain itu, dengan menggunakan parameter peregangan yang dioptimalkan, perubahan elastisitas mozzarella dari waktu ke waktu dapat diikuti. Ini akan berguna untuk aplikasi, misalnya, selama kontrol kualitas keju, memastikan konsistensi produk selama masa simpannya. Lebih jauh, parameter yang diusulkan juga memungkinkan kami untuk mengelompokkan berbagai keju berdasarkan profil elastisitasnya. Ini dapat memberikan wawasan berharga dalam pengembangan produk, misalnya, mendeskripsikan tekstur target untuk produk baru dengan lebih baik berdasarkan profil elastisitasnya. Bagian 3.3 dan 3.4 mendatang akan membahas kedua aplikasi ini secara terperinci.
3.3 Sifat Elastis Mozzarella Selama Periode Penyimpanan
Ekselas mozzarella, dan karenanya penerimaannya, mengalami perubahan signifikan selama periode penyimpanan sebelum dikonsumsi. Hal ini terutama disebabkan oleh perubahan keseimbangan kalsium selama periode penyimpanan, yang memengaruhi proteolisis dan mobilitas air (Correia Gonçalves dan Cardarelli 2021). Pada minggu-minggu awal penyimpanan, terjadi disosiasi sebagian protein dari matriks protein. Disosiasi ini menyebabkan penurunan sifat elastis keju (Smith et al. 2018). Setelah fase ini, sifat tekstur keju terutama dipengaruhi oleh reaksi proteolitik, perubahan kapasitas pengikatan air, dan kebocoran lemak (Ah dan Tagalpallewar 2017). Menilai daya elastis selama periode penyimpanan dapat membantu mengembangkan keju elastis yang memiliki profil elastis yang konsisten selama masa simpan yang dijanjikan. Dengan menggunakan parameter uji yang dioptimalkan yang disebutkan dalam bagian 3.2, sifat elastis (misalnya, kekuatan filamen, gaya puncak) diukur untuk mozzarella selama periode penyimpanan 25 hari pada suhu 4 °C. Hasilnya ditunjukkan pada Gambar 6. Penurunan yang signifikan dalam kekuatan filamen dan gaya puncak diamati antara hari ke-0 dan hari ke-7 penyimpanan (p < 0,05). Nilai serupa dipertahankan hingga hari ke-18, sementara pada hari ke-25, peningkatan baik dalam gaya puncak maupun kekuatan filamen diukur (p < 0,05). Dari Gambar 6 dapat diperhatikan secara visual bahwa gaya puncak dan kekuatan filamen menunjukkan tren serupa selama periode penyimpanan. Ini menunjukkan penurunan setelah 7 hari, kemudian peningkatan pada minggu terakhir penyimpanan. Pola ini menunjukkan korelasi langsung potensial antara kedua variabel ini dalam sampel keju yang dianalisis. Korelasi ini menyiratkan bahwa resistensi filamen terhadap ekstensi sebagian besar berkontribusi pada nilai gaya puncak. Ini menjadi sangat signifikan ketika mempertimbangkan bahwa gaya respons yang lebih tinggi diharapkan karena luas penampang sampel yang lebih besar pada awal ekstensi sebelum necking terjadi. Sejauh pengetahuan kami, tidak ada penelitian sebelumnya yang menjelaskan korelasi antara gaya puncak dan kekuatan filamen. Penelitian lebih lanjut yang berfokus pada ini diperlukan. Selain itu, untuk semua sampel yang diukur selama uji penyimpanan, jarak putus diamati di atas batas instrumental 215 mm. Dengan demikian, lengan penganalisa tekstur yang lebih tinggi dapat disesuaikan untuk mengumpulkan informasi lengkap tentang jarak putus. 3.4 Penilaian Sifat Peregangan dan Pelelehan Keju Vegan dan Keju Susu Kelenturan 21 jenis keju dinilai, termasuk 15 keju berbasis susu dan enam keju vegan bergaya mozzarella. Keju berbasis susu dipilih karena kemampuannya yang terkenal untuk membentuk filamen saat dilelehkan. Sejauh pengetahuan kami, belum ada penelitian sebelumnya yang meneliti sifat peregangan pada 21 sampel keju yang berbeda, baik yang berbasis susu maupun alternatif vegan. Semua hasil dilaporkan dalam Tabel 1, sedangkan Gambar 7 menunjukkan hasil dalam hal gaya puncak dan kekuatan filamen. Pada Gambar 7, berbagai jenis keju (yaitu, Mozzarella, Cheddar, Gouda, Provola, dan alternatif vegan bergaya Mozzarella) disorot dengan warna yang berbeda. Grafik menunjukkan kelompok keju yang berbeda berdasarkan sifat peregangannya. Gambar 7 menunjukkan bahwa semua keju mozzarella memiliki gaya puncak yang lebih rendah dibandingkan dengan Cheddar, Gouda, dan Provola. Ini menunjukkan bahwa mozzarella membutuhkan lebih sedikit kekuatan untuk memulai pembentukan filamen. Perbedaan yang jelas dalam kekuatan filamen terlihat antara sampel Cheddar dan Provola, dengan Provola menunjukkan kekuatan filamen yang lebih tinggi. Keenam keju mozzarella vegan yang tersedia secara komersial yang diuji menunjukkan tidak ada atau pembentukan filamen yang sangat rendah, membuat kelompok mereka sangat dekat dalam hal kekuatan filamen. Gaya puncak yang diukur dalam keju vegan lebih rendah daripada gaya puncak yang diukur untuk Gouda, Provola, dan Cheddar tetapi sama dengan atau lebih unggul dari gaya puncak yang diukur dalam mozzarella. Ini menunjukkan bahwa gaya puncak saja tidak cukup untuk menggambarkan elastisitas keju, dan perlu dievaluasi bersama dengan parameter lainnya. Kisaran besar kekuatan filamen dan gaya puncak ditunjukkan untuk empat keju Gouda yang disajikan secara berbeda. Proses produksi yang berbeda dan periode penuaan setiap keju berpotensi menjadi kekuatan pendorong perbedaan ini. Jarak putus yang diukur untuk semua sampel dilaporkan dalam Tabel 1. Sembilan dari lima belas keju berbasis susu menunjukkan nilai yang lebih tinggi dari batas atas instrumen (>215 mm), sementara lima dari enam keju vegan menunjukkan nilai di bawah batas bawah (*). Batas atas dapat diatasi dengan menggunakan instrumen yang lebih tinggi yang mampu mengukur nilai di atas 215 mm. Dengan menggunakan metode yang diusulkan pada kondisi pengujian yang dioptimalkan, dimungkinkan untuk membedakan pola peregangan yang berbeda di antara berbagai jenis keju, sehingga meningkatkan pemahaman tentang perbedaan teksturnya.
3.5 Uji Leleh
Untuk kelenturan, daya leleh juga merupakan fungsi penting untuk keju tertentu. Karena alasan ini, tidak hanya kelenturan tetapi juga daya leleh dinilai pada 21 sampel keju yang sama (lih. keju di Bagian 3.4), dan hasilnya disajikan dalam Tabel 1. Daya leleh dihitung berdasarkan persentase peningkatan area setelah pencairan, dibandingkan dengan area sebelum pencairan. Ini merupakan perluasan area akibat pencairan. Di antara sampel yang diuji, keenam keju vegan umumnya tidak menunjukkan daya leleh atau daya leleh rendah dibandingkan dengan keju berbasis susu tradisional (p < 0,05). Pengecualian diamati untuk keju Gouda berbasis susu “Schärdinger Österreichischer Gouda,” yang tidak menunjukkan perbedaan signifikan dibandingkan keju vegan. Gouda khusus ini juga menunjukkan daya leleh terendah di antara keju berbasis susu. Hal ini dapat disebabkan oleh perbedaan dalam proses produksi dan pematangan yang dapat menyebabkan jaringan protein kurang fleksibel yang menyebabkan daya leleh rendah.
Temuan ini sejalan dengan penelitian sebelumnya yang menunjukkan tidak adanya pelelehan pada keju vegan berbasis pati, yang mewakili sebagian besar analog keju di pasaran. Misalnya, Grasso et al. (2024) menemukan bahwa berbagai analog keju berbasis pati yang tersedia secara komersial, yang mengandung sedikit protein, tidak menunjukkan pelelehan saat dipanaskan. Hal ini menunjukkan bahwa pati hanya memberikan integritas pada strukturnya dan tidak menyebabkan pelelehan saat dipanaskan. Temuan ini juga sesuai dengan hasil yang dilaporkan oleh Mattice dan Marangoni (2020) pada keju nabati yang terbuat dari pati jagung dan pati tapioka.
4 Kesimpulan
Dalam penelitian ini, diusulkan metode standar objektif untuk mengukur sifat regangan keju yang dilelehkan menggunakan penganalisis tekstur. Sebuah probe ekstensibilitas baru yang mampu menganalisis sejumlah kecil sampel (yaitu, hingga 6,7 g) juga disajikan. Metodologi permukaan respons yang mengikuti desain komposit sentral (CCD) digunakan untuk mengukur dampak parameter uji. Metode ini terbukti bermanfaat dalam menghitung parameter uji yang dioptimalkan sehingga menghasilkan deskriptor regangan yang konsisten, yaitu kecepatan regangan (yaitu, 17,5 mm/s), suhu regangan (yaitu, 66°C), dan jumlah sampel (yaitu, 6,7 g). Lebih jauh, deskriptor regangan utama untuk menggambarkan kelenturan keju diidentifikasi, termasuk gaya yang diperlukan untuk memulai peregangan (yaitu, gaya puncak) dan kekuatan filamen sebagai gaya yang diukur pada jarak tetap 40 mm. Total kerja yang dilakukan setelah jarak tetap (yaitu, kerja pada 40 mm) dan titik putus juga dipertimbangkan, dengan mengakui batas instrumen (yaitu, jarak maksimum 215 mm). Perubahan sifat regangan mozzarella selama penyimpanan dapat diikuti dengan menggunakan parameter uji dan deskriptor regangan yang diusulkan. Selain itu, hal ini memungkinkan pengelompokan dan diferensiasi berbagai keju berdasarkan sifat regangannya. Dalam penelitian ini, keju berbasis susu dan keju vegan dianalisis. Perlu dicatat bahwa keju hibrida (yaitu, campuran antara keju berbasis tanaman dan susu) semakin populer; dengan demikian, sifat elastisnya mungkin menarik untuk dieksplorasi dalam penelitian lebih lanjut. Meskipun metode pengukuran elastisitas ini diusulkan sebagai alat penting untuk pengembangan keju (vegan), penting untuk mengenali sifat empirisnya. Lebih lanjut dicatat bahwa hasilnya dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor, seperti geometri probe dan kondisi yang digunakan selama pengujian.
