Biji-bijian bekas pembuat bir: Mengungkap aplikasi inovatif dalam industri makanan dan pengemasan

Abstrak
Biji-bijian bekas pembuat bir, produk sampingan dari pembuatan bir, sering dibuang sebagai limbah, yang menimbulkan masalah lingkungan. Namun, meningkatnya minat terhadap keberlanjutan dan bioekonomi sirkular telah mendorong penelitian tentang penggunaannya dalam industri makanan dan pengemasan. Tujuan dari makalah tinjauan ini adalah untuk mengeksplorasi kemajuan terkini dalam aplikasi makanan, dengan fokus pada berbagai aspek seperti inovasi pemrosesan, sifat makanan, penerimaan sensorik, dan pertimbangan keamanan. Makalah ini menyoroti peran senyawa bioaktif fungsional BSG dalam makanan dan mengevaluasi aktivitas farmakologisnya. Selain itu, makalah ini menyelidiki pengembangan bahan kemasan makanan berkelanjutan yang berasal dari BSG, membahas aplikasinya, tantangan, dan potensinya untuk solusi pengemasan yang ramah lingkungan. Penyertaan BSG berdampak signifikan pada matriks makanan selama pemrosesan, yang dapat berdampak negatif pada sifat fisik, reologi, dan tekstur serta penerimaan sensorik. Untuk meningkatkan daya tarik BSG sebagai bahan makanan, berbagai pendekatan telah digunakan, termasuk pengeringan, fermentasi, ekstrusi, dan modifikasi menggunakan perawatan enzim, penambah adonan, dan pengubah tekstur. Film dan pelapis biodegradable yang berasal dari BSG menunjukkan potensi yang menjanjikan untuk aplikasi pengemasan makanan, menawarkan sifat-sifat yang diinginkan seperti keberlanjutan dan kinerja yang efektif. Tantangan utama untuk mengadopsi solusi berbasis BSG dalam industri makanan dan pengemasan meliputi kesadaran konsumen yang terbatas, strategi komersialisasi, dan kebutuhan untuk penilaian siklus hidup dan biaya siklus hidup untuk integrasi yang sukses dan adopsi yang luas.

1. PENDAHULUAN
Gagasan tentang bioekonomi sirkular mendapatkan momentum karena masyarakat dan industri mengakui pentingnya praktik berkelanjutan dan sirkular (Baiano et al., 2023 ; Nyhan et al., 2023 ). Valorisasi produk sampingan industri bir merupakan aspek utama dari pendekatan ini, dan hal ini meningkat karena dampak positifnya terhadap pengurangan limbah, pelestarian lingkungan, pembangunan ekonomi, dan peningkatan kesejahteraan manusia, terutama bila digunakan sebagai suplemen pangan global (Naibaho, Butula, et al., 2022a ; Naibaho et al., 2023 ). Brewer’s spent grain (BSG), produk sampingan dari pembuatan bir dan produksi minuman keras (misalnya, wiski, korn), merupakan sumber daya yang sedang berkembang dengan potensi yang belum dimanfaatkan. Ekspansi global industri pembuatan bir telah menyebabkan peningkatan produksi BSG, yang memerlukan strategi pemanfaatan yang berkelanjutan dan efisien (Koirala et al., 2022 ; Mussatto, 2014 ). Jumlah BSG yang signifikan, mencakup sekitar 85% dari keluaran limbah pabrik bir, dihasilkan oleh pabrik bir skala besar dan pabrik bir mikro kecil (Sahin, Atzler, et al., 2021 ; Yadav et al., 2023 ). Untuk setiap 100 L bir yang diseduh, sekitar 20 kg BSG basah dihasilkan sebagai produk sampingan, dengan perkiraan nilai pasar berkisar antara €35 hingga €50 per ton (Assandri et al., 2021 ; Pabbathi et al., 2022 ). Pada tahun 2021, produksi bir global adalah 1,89 miliar hektoliter, dengan Tiongkok memimpin sebagai produsen terbesar dengan 360 juta hektoliter, diikuti oleh Amerika Serikat dengan 194 juta hektoliter (Heinrich, 2023 ). Setiap tahunnya, produksi bir sebanyak 1,89 miliar hektoliter menghasilkan 38 juta ton BSG di seluruh dunia (Hejna, 2022 ). Menurut laporan BarthHaas untuk tahun 2023, Jerman merupakan produsen bir terkemuka di Eropa dan peringkat ke-5 di dunia, dengan 87,8 juta hektoliter yang diproduksi oleh 1528 pabrik bir, diikuti oleh Polandia, Spanyol, dan Inggris (Heinrich, 2023 ). Eropa memproduksi sekitar 10 juta ton BSG setiap tahunnya.

BSG dicirikan oleh komposisi nutrisi protein dan serat yang kaya dan dihasilkan sepanjang tahun dalam jumlah besar, cukup murah, dan kurang memiliki aplikasi yang layak secara ekonomi (Assandri et al., 2021 ; Mitri et al., 2022 ; Naibaho, Jonuzi, et al., 2022 ; Petit et al., 2020 ; Sanches et al., 2023 ). Secara tradisional, BSG telah disediakan untuk petani lokal, atau menjalani proses seperti pengomposan, pengeringan dan pembakaran, pembuangan, atau fermentasi anaerobik (Mitri et al., 2022 ; Pabbathi et al., 2022 ). Saat ini di Eropa, sekitar 70% BSG digunakan sebagai pakan ternak, sedangkan 20% dibuang di tempat pembuangan sampah, dan 10% digunakan untuk menghasilkan biogas (Kavalopoulos et al., 2021 ). Limbah BSG yang tidak dikelola dengan baik dapat menimbulkan dampak lingkungan yang berbahaya karena degradasinya yang lambat dalam kondisi anaerobik, karena merupakan material lignoselulosa. Kekhawatiran utama adalah emisi gas rumah kaca metana dan karbon dioksida, yang terjadi selama dekomposisi anaerobik di tempat pembuangan terbuka atau tempat pembuangan akhir yang dikelola dengan buruk. Pembuangan limbah BSG di tempat pembuangan akhir menghasilkan emisi gas rumah kaca sebesar 513 kg CO2 ekuivalen per ton, sedangkan pengolahan air limbah menghasilkan 83 kg CO2 ekuivalen per ton (Fernandes et al., 2023 ). Polusi air merupakan masalah kritis lainnya. Ketika BSG dibuang dengan tidak benar, air hujan dapat menyebabkan perkolasi ke badan air, yang menyebabkan eutrofikasi dan ledakan alga yang berbahaya.

Karena BSG mengandung kadar air yang tinggi (70%–85%), metode pengawetan seperti pengeringan dan peletisasi dapat meningkatkan penyimpanan dan distribusi, tetapi juga dapat meningkatkan penggunaan energi, yang berpotensi meningkatkan emisi GRK (Ortiz et al., 2019 ). Insinerasi BSG di fasilitas limbah kota tanpa menjalani pengeringan atau pengeringan menghasilkan emisi tanpa menghasilkan pemulihan energi apa pun. Proses ini dimodelkan menggunakan model pabrik insinerasi untuk limbah, di mana emisi tinggi dihasilkan dari bahan tambahan (40%), energi (42%), dan pembakaran tidak sempurna (18%), yang mengarah ke emisi yang lebih tinggi dibandingkan dengan pengeringan dan pembakaran BSG dalam boiler (Scherhaufer et al., 2020 ). Pembuangan yang tidak tepat juga dapat menyebabkan polusi tanah dan udara. Nutrisi dan asam organik berlebih dari BSG dapat menurunkan kualitas tanah dari waktu ke waktu, sedangkan dekomposisi BSG melepaskan bau yang tidak sedap dan senyawa organik yang mudah menguap, yang berdampak buruk pada kualitas udara (Klitkou et al., 2019 ). Perusahaan pembuat bir mungkin menghadapi peningkatan biaya terkait pengelolaan limbah jika BSG dibuang secara tidak benar. Ini termasuk biaya transportasi dan pembuangan akhir, yang dapat dihindari jika BSG digunakan untuk komponen-komponennya yang berharga. Rencana pengelolaan limbah yang komprehensif dan inisiatif keterlibatan masyarakat sangat penting untuk mengurangi dampak ini. Dengan menerapkan praktik berkelanjutan, limbah BSG dapat diubah menjadi sumber daya yang berharga, mengurangi jejak lingkungannya, dan mendorong masa depan yang lebih berkelanjutan.

Karena kadar airnya yang tinggi (70%-85%) dan adanya polisakarida dan protein, BSG sangat rentan terhadap pertumbuhan mikroba dan perkembangan toksin. Hal ini mengakibatkan ketidakstabilan, berkurangnya masa simpan, penurunan kualitas nutrisi, dan potensi risiko keamanan (Kitaw et al., 2022 ; Robertson, I’Anson, Brocklehurst, et al., 2010 ; Robertson, I’Anson, Treimo, et al., 2010 ). Kontaminasi mikroba ini dicirikan oleh berbagai macam mikroorganisme, dengan mikroflora yang terjadi secara alami dalam BSG segar sebagian besar terdiri dari bakteri mesofilik aerobik (2,58–6,12 log 10 CFU/g FW), bakteri termofilik aerobik (2,25–7 log 10 CFU/g FW), Pseudomonas spp. bakteri (<2 log 10 CFU/g FW), khamir dan jamur (1,96–4,56 log 10 CFU/g FW), bakteri mikroaerofilik (2,40–7,93 log 10 CFU/g FW), dan bakteri anaerob (2,43–6,14 log 10 CFU/g FW). Komposisi mikroorganisme ini bervariasi di berbagai tempat pembuatan bir dan selama penyimpanan (Robertson, I’Anson, Treimo, dkk., 2010 ). BSG menunjukkan peningkatan khamir (4,8–7,7 log 10 CFU/g WBG)) dan jamur (4,8–6,6 log 10 CFU/g WBG)) selama penyimpanan pada suhu 15–25 °C selama 2–6 hari (Kitaw dkk., 2022 ). Demikian pula, dalam BSG segar, bakteri aerobik mesofilik dan termofilik terdeteksi (2–3 log 10 CFU/g FW) dan meningkat menjadi (4–8 log 10 CFU/g FW) pada suhu 4–20°C selama periode penyimpanan 0–18 hari (Robertson, I’Anson, Brocklehurst, et al., 2010 ). Selain itu, analisis molekuler mengungkapkan bahwa Bacillota adalah filum bakteri dominan, sedangkan Ascomycota dan Mucoromycota adalah komunitas jamur dominan dalam BSG mentah (Bianco et al., 2024 ). Selain itu, sampel pakan BSG yang dikumpulkan dari berbagai peternakan sapi perah di Austria menunjukkan adanya Fusarium , Aspergillus , dan Alternaria , dengan mikotoksin seperti zearalenone, T-2, dan HT-2 terdeteksi tetapi pada tingkat di bawah pedoman pakan hewan Eropa. Namun, metabolit Penicillium memiliki konsentrasi tertinggi, menunjukkan potensi kontaminasi selama penyimpanan (Penago et al., 2022 ).

Variabilitas dan komposisi mikrobioma BSG dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti bahan baku, teknik pembuatan bir, suhu, bahan tambahan, dan kondisi penyimpanan (suhu, kelembapan, dan durasi) (Bianco et al., 2024 ; Kitaw et al., 2022 ; Robertson, I’Anson, Brocklehurst, et al., 2010 ; Robertson, I’Anson, Treimo, et al., 2010 ). Faktor-faktor ini berkontribusi pada mikroflora yang sangat rentan terhadap perubahan cepat setelah produksi. Selama waktu antara produksi dan pemrosesan, yang dapat berlangsung beberapa jam, sebagian besar BSG panas menahan panas, yang mendorong pertumbuhan mikroba, sementara paparan udara yang terbatas selanjutnya mendorong pembentukan kondisi mikroba yang beragam. Akibatnya, hal ini dapat menyebabkan perubahan cepat pada mikroflora, yang berpotensi menyebabkan kerusakan cepat pada konstituen BSG. Oleh karena itu, pemahaman menyeluruh tentang sumber variabilitas dan komposisi mikrobioma dalam BSG memungkinkan penentuan prioritas berdasarkan risiko keamanan, kualitas produk, dan tujuan penggunaan.

Kontaminasi BSG terhadap toksin jamur dan mikotoksin menimbulkan risiko yang signifikan terhadap kesehatan manusia dan hewan. Sampel yang dikumpulkan dari pabrik bir besar di Argentina menunjukkan kontaminasi dengan fumonisin (FB1) pada tingkat yang berkisar antara 104 hingga 145 µg/kg, sedangkan 18% sampel mengandung aflatoksin B1 (AFB1) pada konsentrasi antara 19 dan 44,52 µg/kg. Namun, tidak ada jejak aflatoksin B2, AFG1, AFG2, atau ZEA yang terdeteksi (Gonzalez Pereyra et al., 2011 ). Demikian pula, sampel yang dikumpulkan dari pabrik bir di Belgrano, Córdoba, Argentina, menunjukkan kandungan AFB1 awal sebesar 11,76 µg/kg dalam BSG segar, yang meningkat menjadi 257 µg/kg setelah 7 hari penyimpanan, dengan prevalensi berkisar antara 50% hingga 57% (Gerbaldo et al., 2011 ). Dalam studi lain, sampel BSG yang dikumpulkan dari pabrik bir Uni Eropa (UE) menunjukkan konsentrasi aflatoksin B1, B2, G1, dan G2 bervariasi dari 0,04 hingga 0,13, 0,08 hingga 0,26, 0,08 hingga 0,25, dan 0,12 hingga 0,39 µg/kg, masing-masing (Benešová et al., 2012 ). Demikian pula, sampel BSG yang dikumpulkan dari berbagai peternakan sapi perah di Austria terdeteksi mengandung zearalenon, T-2, dan HT-2, meskipun kadarnya ditemukan di bawah pedoman pakan hewan Eropa (Penago et al., 2022 ). Temuan ini menyoroti pentingnya mengatasi kontaminasi BSG untuk memastikan keamanan dan kualitas produk yang berasal darinya. Akibatnya, mencegah perpindahan racun melalui rantai makanan memerlukan penyimpanan, penanganan, dan pemantauan kadar toksin BSG yang tepat. Langkah-langkah ini sangat penting dalam mengurangi risiko kontaminasi dan menjaga kesehatan hewan dan manusia.

Manajemen pascaproduksi BSG basah yang efektif melibatkan metode penyimpanan yang tepat (Kitaw et al., 2022 ; Robertson, I’Anson, Brocklehurst, et al., 2010 ; Wang et al., 2014 ) dan teknik pemrosesan seperti pengeringan (Capossio et al., 2022 ; Domingues De Camargo et al., 2019 ; Pratap Singh et al., 2020 ; Thai et al., 2022 ). Pendekatan lain, termasuk penggunaan asam organik dan anorganik serta fermentasi, juga telah digunakan (Bianco et al., 2024 ; Liang & Wan, 2015 ; Sarkar et al., 2021 ; Shetty et al., 2023 ). Metode penyimpanan dan pemrosesan ini penting untuk menjaga stabilitas BSG dan mengoptimalkan potensi penggunaannya dalam pangan dan pertanian. Sejalan dengan meningkatnya penekanan pada praktik berkelanjutan dan bioekonomi sirkular, pengawasan aliran limbah semakin intensif, mendorong para peneliti dan industri untuk mempertimbangkan kembali BSG sebagai bahan baku yang berharga.

Valorisasi BSG sebagai bahan pangan telah mengalami kemajuan signifikan dalam beberapa tahun terakhir, didorong oleh potensinya untuk meningkatkan produksi pangan, memperbaiki kualitas produk, memberikan manfaat nutraseutika, dan berkontribusi pada keberlanjutan. Tinjauan sebelumnya telah membahas komposisi dan nilai gizi BSG (Ikram et al., 2017 ), pemanfaatannya dalam biorefineri (Agrawal et al., 2023 ; Colpo et al., 2022 ; De Paula et al., 2023 ; Pabbathi et al., 2022 ), aplikasi dalam produk pangan (Lynch et al., 2016 ; Naibaho & Korzeniowska, 2021a ; Nyhan et al., 2023 ; Oyedeji & Wu, 2023 ), dan aplikasi pengemasan (Qazanfarzadeh et al., 2023 ). Hingga saat ini, BSG telah banyak dipelajari sebagai bahan dalam roti, kue, biskuit, pasta, mi, daging tiruan, yogurt, susu fermentasi, dan berbagai produk makanan lainnya. Meskipun tinjauan sebelumnya sebagian besar membahas produk makanan berbasis BSG secara umum, tinjauan ini berfokus pada perjalanan komprehensif BSG dari pabrik bir hingga penggunaannya dalam berbagai produk makanan dan bahan kemasan. Secara khusus, tinjauan ini menyoroti kemajuan dalam teknik penyimpanan, pengeringan, dan pemrosesan, sekaligus membahas masalah keamanan selama prosesnya. Makalah ini memberikan analisis langkah demi langkah tentang pemrosesan BSG, dengan menekankan metode sistematis yang diperlukan untuk mengoptimalkan penggunaannya dalam aplikasi makanan. Dampak dari penggabungan BSG ke dalam produk-produk ini dieksplorasi secara rinci, dengan memeriksa efeknya pada sifat nutrisi, fisik, reologi, tekstur, dan fungsional serta penerimaan keseluruhannya. Lebih jauh, pembahasan diperluas ke manfaat kesehatan, dengan menawarkan wawasan tentang senyawa bioaktif BSG dan aktivitas farmakologisnya. Selain perannya dalam produksi pangan, penelitian tentang penerapan BSG dalam bahan kemasan berkelanjutan telah muncul sebagai jalan yang menjanjikan, meskipun masih dalam tahap awal. Analisis terperinci meneliti kontribusi spesifik komponen BSG, dengan fokus pada sifat, karakteristik fungsional, dan mekanisme yang digunakan untuk meningkatkan kinerja bahan kemasan. Mengingat hal ini, tinjauan ini juga mengeksplorasi potensi BSG untuk kemasan ramah lingkungan, menganalisis manfaat lingkungannya, termasuk pengurangan limbah dan perannya dalam mempromosikan keberlanjutan dalam industri pengemasan.

Melalui pendekatan terfokus ini, tinjauan ini menggarisbawahi semakin pentingnya BSG sebagai sumber daya serbaguna, yang membuka jalan bagi aplikasi inovatif dalam sistem pangan, bahan pengemasan, dan teknologi berkelanjutan yang ramah lingkungan.

2 KOMPOSISI KOMPONEN GIZI DAN BIOAKTIF
BSG merupakan material lignoselulosa yang melimpah dan mengandung sejumlah besar selulosa, hemiselulosa, dan lignin, beserta protein, lipid, lemak, dan mineral (Mitri et al., 2022 ; Pabbathi et al., 2022 ). Namun, komposisinya dapat bervariasi karena faktor-faktor seperti jenis dan variasi campuran biji-bijian (barley, gandum, gandum hitam, jagung, dll.) dan jenis malt, metode budidaya, proses pembuatan bir, dan peralatan (Cadenas et al., 2021 ; Naibaho & Korzeniowska, 2021b ; Salanță et al., 2020 ; Yorke et al., 2021 ).

BSG merupakan sumber serat makanan yang signifikan, terdiri dari 40%–60% dari total kandungan serat makanan, dengan sekitar 38%–58,2% diklasifikasikan sebagai serat makanan tidak larut (IDF) dan 1,3%–10% sebagai serat makanan larut (Naibaho, Butula, et al., 2022a ; Nocente et al., 2019 ). Komponen utama IDF dalam BSG adalah selulosa (12%–33%), hemiselulosa (20%–42%), dan lignin (12%–22%) per 100 g BSG, dengan hemiselulosa terutama mengandung 40% arabinoksilan (AX) (Gutiérrez-Barrutia et al., 2022 ; Jin et al., 2022 ; Neylon et al., 2021b ). AX, yang memainkan peran penting dalam berbagai aplikasi makanan seperti pengemulsi, antioksidan, dan prebiotik, serta dalam kemasan farmasi dan biodegradable, menghadapi keterbatasan tertentu seperti kelarutan, rasa, dan warna (Cervantes-Ramirez et al., 2022 ; Lynch et al., 2016 ; Rojas-Pérez et al., 2022 ). Lebih jauh lagi, lignin (10%–28%) merupakan komponen penting dari BSG dan sangat penting untuk menjaga kekakuan dan integritas struktural sel tanaman karena komposisinya yang rumit (Naibaho & Korzeniowska, 2021b ; Yadav et al., 2023 ).

BSG merupakan 12%–31% protein, sekitar 30% di antaranya terdiri dari asam amino esensial, dengan kandungan lisin yang melimpah (10%–15%). Variasi sumber protein dalam BSG memengaruhi keberagaman peptida, kadar β-glukan, sifat fungsional, dan bioaktivitas senyawa yang dihasilkan (González-García et al., 2021 ; Jaeger et al., 2023 ; Qazanfarzadeh et al., 2023 ). Di antara protein-protein ini, 60% adalah hordein (protein penyimpanan), bersama dengan glutelin (protein struktural), albumin, dan globulin, dengan asam amino utama adalah leusin, prolin, dan glutamin (Arauzo et al., 2019 ; He et al., 2021 ; Jaeger et al., 2023 ). Hordein, khususnya, kaya akan glutamin/asam glutamat, prolin, dan leusin, masing-masing terdiri dari 25%, 7%, dan 10% dari beratnya (Shroti & Saini, 2022 ). Fraksi B-hordein, terutama B1-, B2-, dan B3-hordein, merupakan 70%–90% dari total, sedangkan C-hordein membentuk 10%–20%, dengan jenis hordein lainnya berkontribusi kurang dari 5% (Oyedeji & Wu, 2023 ). Selama pencampuran, protein BSG mengalami denaturasi parsial, yang mengarah pada pembentukan kompleks yang menggabungkan B-/D-hordein dan glutelin, yang disatukan oleh ikatan silang disulfida (Forssell et al., 2008 ). Agregat seperti gel ini, yang merupakan bagian integral dari protein BSG, berada di lapisan atas. Kompleks seperti gel ini dapat terbentuk dalam suspensi dan kemudian naik ke lapisan atas, mungkin karena kepadatan atau viskositasnya. Akibatnya, interaksi ini dapat memengaruhi tekstur, viskositas, atau kejernihan tumbukan. Lebih jauh lagi, protein BSG memiliki kelarutan terbatas pada pH 6 dan mencapai kelarutan tertingginya pada pH 8–9 (Vieira et al., 2016 ). Oleh karena itu, kelarutan memengaruhi hasil protein, kualitas, dan komposisi asam amino (Cian et al., 2018 ). Selain sifat-sifat fungsional ini, protein BSG menunjukkan aktivitas antioksidan, antiinflamasi, dan penghambat ACE, menjadikannya protein berkualitas unggul dengan potensi manfaat kesehatan untuk beragam aplikasi (Connolly et al., 2017 ; Wen et al., 2019 ).

Lipid barley yang tidak dimalt umumnya berkisar antara 1% hingga 2,6%. Namun, selama proses penumbukan, lipid menjadi lebih pekat, dengan kadarnya dalam BSG meningkat dari 3% menjadi 13% (Niemi et al., 2012 ). Pengayaan ini menghasilkan profil lipid yang sebagian besar terdiri dari trigliserida diikuti oleh asam lemak bebas yang masing-masing terdiri dari sekitar 55%–67% dan 18%–30% (Fărcaş et al., 2015 ; Patel et al., 2018 ). Komposisi lipid spesifik meliputi trigliserida, asam lemak bebas, sterol bebas, glikosida sterol, dan ester sterol, yang masing-masing berjumlah 25.300, 6710, 910, 390, dan 550 mg/kg (Del Río et al., 2013 ). Lipid ini menghasilkan senyawa seperti asam propionat dan asetat, bersama dengan asam lemak seperti asam palmitat, linoleat, dan stearat, serta tokotrienol (Parekh et al., 2017 ; Ribau Teixeira et al., 2020 ). Hasilnya, lipid yang diekstraksi dari BSG merupakan sumber daya yang berharga untuk aplikasi industri, termasuk penggunaan nutraceutical, farmasi, dan kosmetik, serta untuk sektor lain seperti produksi biofuel cair. Misalnya, fitosterol yang ditemukan dalam lipid ini diketahui secara efektif mengurangi kadar kolesterol darah, menjadikannya tambahan yang praktis dan aman untuk makanan (Zio et al., 2024 ). Selain itu, alkilresorsinol menunjukkan sifat pencegahan kanker dengan menargetkan sel kanker (Shestopalov et al., 2023 ). Namun, asam lemak omega-6 esensial, seperti asam linoleat, sangat penting untuk kesehatan dan harus diperoleh melalui makanan karena tubuh tidak dapat memproduksinya. Asam linoleat juga digunakan dalam farmasi dan kosmetik, membantu metabolisme kulit, meningkatkan aktivitas vitamin A dan E, dan memulihkan lapisan kulit (Egalini et al., 2023 ). Lebih jauh lagi, lipid memainkan peran penting dalam pemberian obat oral, meningkatkan bioavailabilitas obat yang sulit diserap melalui penyerapan limfatik (Jeong et al., 2024 ).

BSG kaya akan senyawa fenolik seperti asam ferulat dan asam p -kumarat, yang bertindak sebagai antioksidan dan mengurangi risiko penyakit kronis, termasuk kanker, dengan memerangi stres oksidatif intraseluler (De Paula et al., 2023 ; Parekh et al., 2017 ). Selain itu, asam p -kumarat berfungsi sebagai kemoprotektor dan prekursor senyawa bermanfaat seperti senyawa xylitol dan pullulan, yang terlibat dalam menghambat oksidasi LDL dan mencegah kerusakan DNA (Blidi et al., 2023 ; Thai et al., 2022 ). Lebih jauh lagi, keberadaan asam kafeat, sinapik, dan siringat dalam BSG meningkatkan sifat antioksidan, antikarsinogenik, dan antiaterogeniknya (De Paula et al., 2023 ). Di samping senyawa bioaktif ini, BSG kaya akan mineral seperti kalsium, magnesium, kalium, dan fosfor, serta vitamin seperti niasin, riboflavin, dan tiamin. Unsur-unsur nutrisi ini berkontribusi terhadap berbagai manfaat kesehatan, termasuk efek antioksidan, antiinflamasi, dan imunomodulasi, serta penghambatan enzim AEC (Cian et al., 2018 ; Connolly et al., 2019 ; Oyedeji & Wu, 2023 ; Parekh et al., 2017 ). Bersama-sama, sifat-sifat ini menggarisbawahi potensi BSG untuk aplikasi yang meningkatkan kesehatan dalam makanan, kemasan, kosmetik, dan nutraseutika.

3 PENGARUH TEKNIK PENGOLAHAN TERHADAP SIFAT FISIO-KIMIA BSG
Bahasa Indonesia: Untuk memastikan penyimpanan jangka panjang dan melindungi dari rasa tidak enak dan masalah keamanan BSG, sangat penting untuk menurunkan kadar airnya di bawah 10%, mengingat kadar air awalnya berkisar antara 70% hingga 85% (Capossio et al., 2022 ; Delfiya et al., 2022 ; Pratap Singh et al., 2020 ). Ada beberapa teknik pengawetan seperti pengeringan, ensilase, bahan kimia organik dan anorganik, dan metode pengawetan lainnya yang telah diterapkan untuk meningkatkan masa simpan BSG (Kitaw et al., 2022 ; Terefe, 2022 ). Di antara metode-metode ini, pengeringan banyak digunakan dalam pengolahan dan pengawetan makanan. Ini adalah operasi yang intensif energi karena energi termal yang tinggi diperlukan untuk mengekstraksi sejumlah besar air dari produk. Yang lebih penting, paparan suhu tinggi dalam jangka panjang diperlukan untuk membuat bahan pangan yang stabil di rak, yang pasti akan memengaruhi kualitas pangan (Md Saleh et al., 2020 ; Raut et al., 2021 ; Sturm et al., 2020 ). Berbagai metode pengeringan seperti pengeringan tenaga surya, udara panas, inframerah, dan uap super panas telah digunakan dalam pengeringan BSG
Studi terbatas telah mengeksplorasi dampak metode pengeringan terhadap pengawetan nutrisi dalam BSG (Santos et al., 2003 ; Shih et al., 2020 ; Thai et al., 2022 ). Kandungan protein BSG kering berkisar antara 12% hingga 31% (Fărcaş et al., 2015 ; Lynch et al., 2016 ; Santos et al., 2003 ). Studi yang membandingkan metode pengeringan vakum microwave, pembekuan, dan oven (65 °C) tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan secara statistik dalam konsentrasi protein BSG kering di antara metode tersebut (Pratap Singh et al., 2020 ). Demikian pula, penelitian yang meneliti pengeringan uap super panas pada suhu yang berbeda (110°C selama 36 menit, 145°C selama 11,5 menit, dan 180°C selama 7,5 menit) dan kecepatan (0,25–1,08 m/s) tidak menemukan perbedaan signifikan dalam kandungan protein (Tang et al., 2005 ). Hasil yang konsisten diamati dalam penelitian lain yang membandingkan pengeringan benturan (110°C selama 3,5 jam) dan pengeringan udara panas (40°C selama 48 jam), tidak menunjukkan perbedaan signifikan dalam kandungan protein (Shih et al., 2020 ). Penelitian lain mengevaluasi suhu sekitar (30°C), oven konveksi (150°C), dan pengeringan uap super panas (150°C) dan juga melaporkan tidak ada perbedaan signifikan dalam kandungan protein di antara metode-metode tersebut (Cenkowski et al., 2012 ). Secara keseluruhan, temuan ini menunjukkan bahwa metode dan suhu pengeringan umumnya tidak memengaruhi kandungan protein BSG.

Namun, beberapa pengecualian telah dicatat, seperti pengeringan oven pada suhu 65 °C selama 50 menit, menunjukkan retensi protein sebesar 2,8%–3,5% dibandingkan dengan dua suhu lainnya (60 °C selama 70 menit dan 70 °C selama 40 menit) (Pratap Singh et al., 2020 ). Dalam studi lain, pengeringan inframerah (20,69%) dan pengeringan udara panas (21,66%) menunjukkan variasi yang signifikan secara statistik dalam konsentrasi protein sebesar 0,97% (Thai et al., 2022 ). Lebih jauh lagi, konsentrasi protein berbeda secara signifikan di antara sampel yang dikeringkan dalam oven (60 °C selama 18 jam) (24,2% DW), dikeringkan beku (21,8% DW), dan BSG beku (26,4% DW) (Santos et al., 2003 ) . Singkatnya, meskipun metode dan kondisi pengeringan tertentu dapat memiliki efek positif atau negatif pada konsentrasi protein dalam BSG kering, belum ada tren yang jelas yang telah ditetapkan. Variabilitas dalam hasil menyoroti pengaruh parameter dan kondisi pengeringan tertentu pada retensi protein.

Tidak ada perbedaan signifikan yang diamati dalam kandungan lemak, abu, dan karbohidrat antara BSG yang dikeringkan menggunakan metode inframerah dan udara panas (Thai et al., 2022 ). Demikian pula, kandungan abu tidak terdapat perbedaan signifikan antara sampel BSG yang dikeringkan dalam oven, dikeringkan beku, dan dibekukan (Santos et al., 2003 ). Namun, BSG yang dikeringkan dengan udara panas memiliki kandungan abu yang lebih tinggi dibandingkan dengan yang dikeringkan dengan benturan, karena penguapan senyawa volatil dan kemungkinan beberapa kehilangan mineral, yang sedikit mengurangi kandungan abu yang diukur (Shih et al., 2020 ). Pengeringan uap super panas, alternatif lain, menyebabkan sedikit perubahan dalam komposisi nutrisi BSG, termasuk kandungan lemak dan abu (Tang et al., 2005 ). Kandungan lemak dalam BSG telah dilaporkan berkisar antara 3% hingga 13% (Lynch et al., 2016 ). Namun, perbedaan yang signifikan dalam konsentrasi lemak diamati di antara sampel BSG yang dikeringkan dalam oven, dikeringkan dengan beku, dan dibekukan (Santos et al., 2003 ). BSG yang dikeringkan menggunakan metode tumbukan, yang melibatkan udara panas di bawah tekanan dan mengarahkan semburan kecil udara panas di sekitar makanan, menunjukkan kandungan lemak yang jauh lebih tinggi (12,9%) dibandingkan dengan BSG yang dikeringkan dengan udara panas konvensional (9,17%). Susunan protein, air, dan lemak yang teratur mungkin telah menjebak lemak, dan gangguan struktural dalam struktur disebabkan oleh pengeringan tumbukan dibandingkan dengan pengeringan udara panas (Shih et al., 2020 ). Untuk serat makanan, yang merupakan 45%–48% dari total komposisi dalam BSG kering, tidak ada perbedaan yang diamati antara BSG yang dikeringkan dengan inframerah dan dikeringkan dengan udara panas (Thai et al., 2022 ). Selain itu, pengeringan uap super panas BSG pada suhu 110–180°C tidak menunjukkan dampak pada β-glukan dan pentosan, komponen serat makanan utama yang ditemukan dalam biji-bijian bekas (Tang et al., 2005 ).

Metode pengeringan berdampak pada total kandungan flavonoid (TPC), total kandungan fenolik (TFC), dan aktivitas antioksidan (RSA, DPPH) dari suatu sampel. Pengeringan tumbukan meningkatkan TPC, TFC, dan RSA masing-masing sebesar 115%, 200%, dan 58%, dibandingkan dengan pengeringan udara panas, sedangkan pengeringan udara panas menurunkan masing-masing sebesar 26%, 63%, dan 34%, dibandingkan dengan BSG segar (Shih et al., 2020 ). Tingginya kadar TPC, RSA, dan TFC disebabkan oleh perlakuan suhu tinggi dan durasi pendek, yang meminimalkan degradasi dan oksidasi. Suhu tinggi selama pengeringan dapat mengganggu ikatan ester, eter, dan asetal yang mengikat senyawa fenolik, sehingga meningkatkan pelepasan senyawa bioaktif (Shih et al., 2020 ). Demikian pula, pengeringan uap super panas menunjukkan kandungan fenol yang lebih tinggi (13 mg GAE/g) dibandingkan dengan dua metode lainnya, yakni suhu ruang dan oven konveksi (3–4,6 mg GAE/g), dikarenakan kurangnya oksigen dan intensitas energi uap yang lebih tinggi menyebabkan kerusakan lebih parah pada struktur dinding sel, sehingga membuat senyawa tertentu lebih mudah diakses (Cenkowski et al., 2012 ).

Sebaliknya, terdapat peningkatan persentase total fenolik terlarut dan kapasitas antioksidan dari sampel yang dikeringkan dengan inframerah secara berselang (350–380 °C selama 3 menit, diikuti oleh 3 menit tanpa pemanasan yang diulang selama 24 menit pada awalnya, dan diakhiri dengan 2 menit pemanasan dan 3 menit tanpa pemanasan selama 17 menit terakhir) dibandingkan dengan pengeringan udara panas (85 °C selama 2 jam), tetapi tidak ditemukan perbedaan signifikansi statistik (Thai et al., 2022 ). Tidak ada tren signifikan untuk total fenolik yang diamati untuk sampel BSG yang dikeringkan dalam oven, dikeringkan dengan beku, dan dibekukan (Santos et al., 2003 ). Pengeringan beku umumnya mempertahankan nilai TPC dan TFC yang lebih tinggi, yang mengarah pada retensi antioksidan yang lebih baik. Sebaliknya, pengeringan dengan gelombang mikro dapat mengakibatkan hilangnya sebagian senyawa fenolik dan flavonoid karena proses pemanasan yang cepat (Pratap Singh et al., 2020 ).

Kandungan pati dalam sampel BSG menurun dari 6,83% menjadi 5,84% saat suhu pengeringan meningkat dari 110 menjadi 180°C selama 5–40 menit dan kecepatan uap 0,66 m/s (Tang et al., 2005 ). Suhu pengeringan yang tinggi dan kadar air awal kemungkinan menyebabkan gelatinisasi parsial pati, menghasilkan kompleks amilosa–lipid atau pati resisten. Sifat fungsional lain dari bubuk BSG kering dipengaruhi oleh metode pengeringan, dengan kapasitas menahan air tertinggi diamati pada biji-bijian yang dikeringkan dengan pengeringan oven pada suhu 65°C (1,52 g/g), diikuti oleh microwave vakum (1,31 g/g) dan pengeringan beku (1,18 g/g) (Santos et al., 2003 ). Metode pengeringan secara signifikan memengaruhi warna produk. Sampel yang dikeringkan dengan impingement menunjukkan nilai L * yang lebih rendah daripada sampel yang dikeringkan dengan udara panas, mungkin karena suhu pengeringan impingement yang lebih tinggi (110°C), sehingga menghasilkan reaksi Maillard dan karamelisasi yang lebih jelas, sehingga menghasilkan produk yang lebih gelap (Shih et al., 2020 ). Variasi dalam komposisi kimia BSG ini disebabkan oleh varietas, pemanenan, lokasi geografis, suhu penyeduhan dan pengeringan, metode, dan waktu pemaparan. Pemaparan produk pada suhu tinggi selama pengeringan menghadirkan tantangan dalam mempertahankan sifat fisik, nutrisi, dan sensorisnya. Evaluasi kualitas pada akhir pemrosesan jarang menghasilkan makanan berkualitas tinggi karena pendekatan ini tidak mempertimbangkan perubahan dinamis pada atribut produk yang terjadi selama pemrosesan makanan (Nurkhoeriyati et al., 2022 ; Sturm, 2018 ). Teknik non-destruktif untuk evaluasi kualitas lebih efisien, lebih cepat, menghasilkan lebih sedikit limbah, dan lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan metode inspeksi tradisional. Teknik penyaringan cepat seperti spektroskopi, pencitraan hiperspektral, hamburan balik cahaya laser, dan berbagai sensor dapat digunakan untuk menilai tidak hanya komposisi dan kualitas makanan tetapi juga keamanannya. Pekerjaan pemantauan kualitas selama pengeringan diamati pada hop (Sturm et al., 2020 ), wortel (Md Saleh et al., 2022 ; Raut et al., 2021 ), apel (Arefi et al., 2023 ), daging sapi (Von Gersdorff et al., 2018 ), dan kentang (Amjad et al., 2018 ). Teknik non-destruktif seperti spektroskopi dan pencitraan hiperspektral menawarkan alternatif yang lebih cepat dan lebih ramah lingkungan untuk penilaian kualitas.

Menempelnya material BSG ke permukaan pengeringan adalah masalah lain yang terjadi selama pengeringan, yang mengarah pada degradasi produk dan risiko keamanan. Pengeringan drum pada kondisi tertentu (14 kg/jam hingga panjang drum 0,5 m) dapat mengurangi lengket 1000–1 g/m 2 (Stroem et al., 2009 ), tetapi uap super panas dan pengeringan beku adalah alternatif yang lebih aman, meskipun memerlukan peralatan yang canggih. Selain faktor nutrisi dan lainnya, mengoptimalkan penggunaan energi dan memenuhi persyaratan energi merupakan aspek penting dalam proses pengeringan. Pengeringan BSG melalui pengering drum putar dianggap intensif energi karena mekanisme perpindahan panasnya, massa termal yang signifikan, operasi berkelanjutan, kehilangan panas, dan kompleksitas operasinya. Selain itu, pengeringan beku, meskipun kemampuannya untuk mengurangi volume tanpa mengubah komposisi, tidak layak secara ekonomi karena konsumsi energinya yang tinggi, waktu pemrosesan yang lama, peralatan yang mahal, dan biaya perawatan dan pengoperasian yang besar. Pengeringan oven juga intensif energi dan memerlukan suhu di bawah 60°C untuk menghindari masalah rasa. Kecepatan dan suhu uap, dan waktu pemaparan sangat penting dalam pengeringan BSG. Dalam pemrosesan BSG, pabrik bir biasanya menggunakan teknik pengeringan dua langkah. Metode ini dimulai dengan pengepresan mekanis untuk menurunkan kadar air hingga kurang dari 60%, diikuti dengan pengeringan termal untuk menurunkan kadar air di bawah 10% (Lynch et al., 2016 ; Santos et al., 2003 ). Ini bukan metode yang efektif untuk pengawetan karena mengubah karakteristik fisik dan membuatnya lebih kompleks selama pengeringan. Selain pengeringan, pengeringan kue BSG melalui pemerasan membran dengan air panas (65 °C) dan aplikasi vakum (30 menit) secara efektif mengurangi kadar air dari 80% menjadi 20%, tetapi pemahaman yang mendalam dan penelitian lebih lanjut diperlukan untuk memvalidasi metode ini (El-Shafey et al., 2004 ).

Menggabungkan pengeringan cerdas, kembaran digital, pendekatan non-invasif, dan teknik sensor ke dalam pengeringan tidak hanya dapat meningkatkan keamanan pangan dan kontrol kualitas tetapi juga energi dan kinerja keseluruhan proses pengeringan. Penelitian di masa mendatang harus difokuskan pada pembentukan hubungan antara parameter pengeringan dan kandungan nutrisi, di samping mengembangkan teknik pemantauan dan pemodelan tingkat lanjut. Penelitian tentang pengembangan sistem pengeringan cerdas telah dieksplorasi secara ekstensif dalam beberapa tahun terakhir (Md Saleh et al., 2020 ; Raut et al., 2022 ). Integrasi kembaran digital ke dalam proses pengeringan merupakan kemajuan signifikan menuju metode produksi yang cerdas, efisien, dan terkendali kualitasnya (Raut et al., 2022 ; Schemminger et al., 2024 ).

4 APLIKASI BSG PADA PRODUK PANGAN
Produk roti, yang merupakan bagian penting dari diet harian yang seimbang, sangat bergantung pada penggunaan tepung terigu. Studi terkini telah mengeksplorasi potensi BSG yang kaya nutrisi sebagai bahan dalam pembuatan berbagai produk makanan, termasuk roti, biskuit, kue kering, muffin, pasta, burger, analog daging dengan kadar air tinggi, yogurt, dan minuman, yang bertujuan untuk memanfaatkan berbagai manfaat kesehatannya (da Silva et al., 2024 ; Heredia-Sandoval et al., 2020 ; Koirala et al., 2022 ; Madsen et al., 2021 ; Neylon et al., 2021b ; Tan et al., 2020 ). Meningkatnya minat terhadap BSG berasal dari sifat bioaktif dan antioksidannya, serta kemampuannya untuk meningkatkan produk roti dan pasta jika digunakan sebagai pengganti sebagian tepung terigu. Substitusi ini mencakup bahan nutraceutical, seperti serat dan protein, yang berkontribusi untuk meningkatkan profil nutrisi (Gambar 1 ) (Aprodu et al., 2017 ; Cappa & Alamprese, 2017 ; Nocente et al., 2019 ; Torbica et al., 2019 ).
4.1 Investigasi komposisi gizi produk pangan berbasis BSG
Suplementasi BSG telah menunjukkan dampak substansial pada komposisi nutrisi, pencampuran, dan sifat viskoelastis, serta perilaku fermentasi selama persiapan makanan dan minuman ekstrusi roti (Amoriello et al., 2020 ; Aprodu et al., 2017 ; Baiano et al., 2023 ; Costa et al., 2021 ). Peningkatan konsentrasi BSG dalam campuran tepung menyebabkan peningkatan signifikan pada protein, serat makanan, lipid, dan kadar abu (Czubaszek et al., 2022 ). Secara khusus, BSG pada kadar mulai dari 5% hingga 40% dalam formulasi makanan seperti roti, muffin, kue, dan pasta menghasilkan peningkatan protein (2%–25%), abu (2,5%–65%), total serat makanan (2-6 kali lipat), dan kandungan lemak (3%–10%). Secara bersamaan terjadi penurunan kadar air (2%–5%), kadar pati (10%–40%), dan kadar karbohidrat (10%–65%) (Amoriello et al., 2020 ; Czubaszek et al., 2021 , 2022 ; Fărcaș et al., 2021 ; Heredia-Sandoval et al., 2020 ; Ktenioudaki dkk., 2012 ; Neylon dkk., 2021b ; Sahin, Atzler , dkk ., 2021 ;

4.1.1 Kandungan protein
Peningkatan kandungan protein akibat penambahan BSG telah diamati dalam roti (Czubaszek et al., 2021 , 2022 ), muffin (Cermeño et al., 2021 ; Shih et al., 2020 ), kue kering (Heredia-Sandoval et al., 2020 ), dan camilan ekstrusi (Neylon et al., 2021b ). Namun, tingkat peningkatannya sangat bervariasi, yang mencerminkan perbedaan persentase BSG yang digunakan dalam formulasi. Kandungan protein dalam BSG sendiri sangat bervariasi dari 12% hingga 31%, tergantung pada faktor-faktor seperti sumber jelai, proses pembuatan malt, dan metode pembuatan bir (Devnani et al., 2023 ; Nyhan et al., 2023 ). EverGrain (Anheuser-Busch InBev) telah memproses BSG untuk menciptakan dua bahan berbeda: EverVita FIBRA (EVF) dan PRO (EVP). EVF mengandung 22,8–23,4 g/100 g protein, sedangkan EVP menawarkan kandungan protein yang lebih tinggi yaitu 32,2–36,8 g/100 g (Cuomo et al., 2022 ; Sahin, Hardiman, et al., 2021 ). Produk-produk ini juga berbeda dalam kandungan serat (EVF: 65,8%, EVP: 46,8%) dan ukuran partikel (EVF: 300–500 µm, EVP: 52–100 µm) (Cuomo et al., 2022 ; Sahin, Hardiman, et al., 2021 ). Lebih jauh lagi, suplementasi dengan EVP telah terbukti meningkatkan kadar protein secara signifikan dalam makanan olahan, dengan peningkatan kandungan protein roti sebesar 36% (Sahin, Atzler, dkk., 2021 ) dan 18% dalam pasta (Cuomo dkk., 2022 ). Lebih jauh lagi, EVP meningkatkan kualitas protein dengan meningkatkan kadar asam amino esensial (Sahin, Hardiman, dkk., 2021 ).

Studi tentang penambahan BSG mengungkap beragam efek pada kandungan protein. Misalnya, tidak ada perbedaan signifikan dalam kandungan protein yang diamati hingga 10% BSG dalam roti (Amoriello et al., 2020 ), 15% dalam muffin (Cermeño et al., 2021 ), 30% dalam roti (Stojceska & Ainsworth, 2008 ), dan 5%–20% dalam formulasi pasta (Nocente et al., 2019 ). Namun, perbedaan signifikan dilaporkan melampaui penambahan 10% dalam beberapa studi (Czubaszek et al., 2021 ; Heredia-Sandoval et al., 2020 ; Shih et al., 2020 ). Ada variasi besar dalam persentase tingkat protein dalam produk makanan yang diformulasikan. Ukuran partikel tepung BSG juga memainkan peran penting dalam kandungan protein. Kue yang dibuat dari tepung berukuran sedang dan kasar (425–850 µm) menunjukkan kandungan protein yang lebih rendah (13%–21%) dibandingkan dengan yang dibuat dengan tepung halus (212–425 µm), yang memiliki kandungan protein sebesar 31% (Öztürk et al., 2002 ). Demikian pula, tepung BSG menunjukkan penurunan kandungan protein dari 28,2% pada ukuran partikel 0,21 mm menjadi 22,7% pada ukuran partikel 0,60 mm (Tran et al., 2020 ).

Metode pemrosesan, seperti BSG yang dimodifikasi secara enzimatis (Cermeño et al., 2021 ) dan BSG yang difermentasi (FBSG) (Báez et al., 2021 ; Ktenioudaki et al., 2012 ; Schettino et al., 2021 ), yang digunakan dalam roti dan pasta juga tidak menunjukkan perbedaan kandungan protein yang signifikan dibandingkan dengan kontrol. Namun, histidin, isoleusin, leusin, lisin, sistein, dan metionin lebih tinggi dalam sampel FBSG daripada sampel pasta BSG dan kontrol (Schettino et al., 2021 ). Peningkatan serupa dari senyawa asam amino esensial ini diamati dalam fermentasi dan hidrolisis enzimatis BSG (Chin et al., 2022 ). Selain itu, penambahan 15% EVP dan 10% EVF secara signifikan meningkatkan kadar asam amino esensial (Cuomo et al., 2022 ). Namun, fermentasi dengan R. oligosporus (37°C selama 3 hari) meningkatkan kandungan protein dari 25% menjadi 34%, yang disebabkan oleh pertumbuhan biomassa jamur dan pemecahan enzimatik komponen BSG (Chin et al., 2022 ). Kecernaan protein juga meningkat seiring dengan pemrosesan. FBSG ditingkatkan secara in vitro dari 76% dalam sampel kontrol menjadi 88,52% dalam sampel yang difermentasi (Schettino et al., 2021 ). Lebih jauh lagi, fermentasi BSG dengan Bacillus sp. KR-8104 hampir menggandakan kandungan alfa-amilase dari 0,12 CU/g BSG menjadi 0,24 CU/g dalam sampel yang difermentasi. Peningkatan ini disebabkan oleh penyertaan alfa-amilase selama fermentasi, serta produksi amilase oleh bakteri asam laktat (LAB) selama proses fermentasi (Padmavathi et al., 2018 ). Penambahan BSG dalam formulasi makanan umumnya meningkatkan kandungan protein, dan tingkat peningkatannya bergantung pada faktor-faktor seperti jenis BSG, ukuran partikel, metode pemrosesan, dan tingkat penambahan. Lebih jauh, teknik pemrosesan seperti fermentasi tidak hanya meningkatkan kandungan protein tetapi juga meningkatkan profil asam amino dan daya cerna, menjadikan BSG sebagai bahan serbaguna untuk pengayaan nutrisi.

4.1.2 Serat makanan
Investigasi terhadap penambahan BSG ke dalam roti telah mengungkap peningkatan signifikan dalam kandungan serat makanan, yang membuat produk ini lebih sehat dan berpotensi mengurangi risiko penyakit kronis (Amoriello et al., 2020 ; Czubaszek et al., 2022 ; Ktenioudaki et al., 2012 ; Shih et al., 2020 ). Studi telah menunjukkan bahwa penambahan 15%–20% BSG ke dalam roti gandum hitam atau gandum dan pasta meningkatkan kandungan serat makanan sebanyak 4–5,5 kali lipat (Czubaszek et al., 2021 , 2022 ; Schettino et al., 2021 ). Demikian pula, Fărcaş et al. ( 2015 ) menemukan bahwa penambahan 5% BSG ke dalam roti gandum menggandakan serat makanan, sedangkan penambahan 20% menghasilkan peningkatan lima kali lipat. Dalam studi lain, roti dilengkapi dengan serat tinggi (EVF dan EVP), menunjukkan kandungan serat 1,8–4,5 kali lipat (Sahin, Atzler, dkk., 2021 ). Peningkatan kandungan serat yang sebanding diamati dalam muffin (Cermeño dkk., 2021 ; Shih dkk., 2020 ), roti (Czubaszek dkk., 2021 , 2022 ), dan formulasi pasta (Nocente dkk., 2019 ; Cuomo dkk., 2022 ). Lebih jauh lagi, fermentasi dan perlakuan enzimatik lebih meningkatkan kandungan serat. Penambahan FBSG kering semprot menggunakan LAB meningkatkan serat dari 2 menjadi 6,5 g/100 (Neylon dkk., 2021a ). Demikian pula, hidrolisis enzimatik roti berbasis BSG menghasilkan serat 2,5 kali lebih tinggi dibandingkan dengan roti kontrol (Báez et al., 2021 ). Selain itu, enzim mikroba dan campuran enzim dalam FBSG dapat berkontribusi untuk melarutkan serat makanan, terutama AX.

Metode praperlakuan, seperti autoklaf BSG pada suhu 95–130°C selama 9–15 menit, dengan atau tanpa tekanan yang diberikan, dapat mengubah komposisi BSG terlarut dan IDF secara signifikan, sehingga cocok untuk digunakan dalam pengembangan pangan fungsional (Naibaho et al., 2021 ). Selain itu, ukuran partikel BSG juga memengaruhi kadar serat dalam produk yang diperkaya BSG. Kue yang dibuat dengan ukuran partikel BSG kasar (425–850 µm) menunjukkan kadar serat makanan total yang lebih tinggi dibandingkan dengan kue dengan ukuran partikel BSG halus (<212 µm) atau sedang (212–425 µm). Ukuran partikel BSG halus mengandung lebih sedikit serat makanan dibandingkan ukuran partikel sedang atau kasar (Öztürk et al., 2002 ). Persentase penambahan serat dan modifikasinya secara signifikan memengaruhi tekstur makanan, stabilitas, dan kapasitas menahan air selama pemrosesan. Selain itu, penambahan serat menawarkan manfaat kesehatan, seperti menurunkan daya cerna dan meningkatkan kesehatan usus.

4.1.3 Arabinoksilan
AX adalah serat rumit yang menawarkan beragam manfaat kesehatan, dengan efeknya diatur ketat oleh komposisi kimianya. Ia memainkan peran penting dalam makanan, tidak hanya berfungsi sebagai sumber serat makanan dengan banyak manfaat kesehatan tetapi juga sebagai bahan fungsional yang meningkatkan kualitas dan pengolahan makanan. Sifat prebiotik, pembentuk gel, dan pengikat airnya membuatnya berharga dalam meningkatkan kesehatan usus, mengatur gula darah, dan meningkatkan tekstur makanan (Hernández-Pinto et al., 2024 ; Zannini et al., 2022 ). Kue dengan tepung BSG 0%–30% bersama tepung terigu menunjukkan kandungan AX berkisar antara 0,43% hingga 1,08% (b/b) dan rasio arabinosa/xilosa antara 1,81 dan 1,38 (Heredia-Sandoval et al., 2020 ). Penambahan tepung BSG 10%–40% menyebabkan peningkatan arabinosa dari 4 menjadi 14 µg/mg, dan kandungan xilosa meningkat sebesar 8–15 µg/mg dalam rentang persentase BSG yang sama (Reis & Abu-Ghannam, 2014 ). Jumlah AX yang serupa ditemukan pada spageti yang diperkaya EVF dan EVP (4,5%) mengandung lebih banyak AX daripada pasta semolina (2,5%), tetapi lebih sedikit daripada pasta gandum utuh (6%) (Cuomo et al., 2022 ). Fortifikasi pasta semolina dengan AX yang dapat diekstraksi dengan air mengurangi kelengketannya dan meningkatkan kualitas keseluruhannya (Turner et al., 2008 ). Demikian pula, peningkatan kadar AX dalam kue mengurangi rasio penyebaran dan meningkatkan kekerasan (Heredia-Sandoval et al., 2020 ).

Pada roti, penambahan AX dalam jumlah kecil memberikan efek positif pada volume spesifik dan retrogradasi pati; namun, dosis tinggi dapat berdampak negatif pada tekstur dan volume. Untuk mengurangi kelemahan ini, perlakuan enzim yang menargetkan AX umumnya digunakan, meningkatkan kualitas roti dengan memperpanjang masa simpan, meningkatkan volume, dan menunda basi (Hernández-Pinto et al., 2024 ; Zannini et al., 2022 ). Selain itu, sebuah studi oleh Cervantes-Ramirez et al. ( 2022 ) menunjukkan bahwa menggabungkan proses ekstrusi dengan fermentasi keadaan padat (SSF) menggunakan Fusarium oxysporum selama 48 jam secara signifikan meningkatkan pelepasan AX terlarut dari biji-bijian bekas bir (BSG), mencapai hasil yang 319 kali lebih tinggi daripada BSG yang tidak diolah. Proses pelepasan AX yang ditingkatkan ini dapat secara efektif digabungkan ke dalam pengembangan makanan fungsional, menyediakan industri makanan untuk menciptakan produk yang diperkaya nutrisi. Namun, penelitian lebih lanjut diperlukan untuk sepenuhnya mengeksplorasi peran BSG AX dalam pengembangan produk.

4.1.4 Kandungan abu dan lemak
Penggabungan 5%–10% BSG ke dalam produk roti (roti, stik roti, dan pizza) menyebabkan peningkatan substansial dalam kadar abu, masing-masing sekitar 41% dan 65% (Amoriello et al., 2020 ). Demikian pula, BSG yang dimodifikasi secara enzimatis menunjukkan peningkatan signifikan dalam kadar abu, berkisar antara 2,7% hingga 13,8%, dibandingkan dengan BSG yang tidak dimodifikasi. Selain itu, peningkatan kadar BSG dari 5% menjadi 15% semakin meningkatkan kadar abu (Cermeño et al., 2021 ). Namun, temuan yang berlawanan diamati ketika penambahan 20% BSG tidak mengakibatkan perubahan kadar abu (Shih et al., 2020 ). Mendukung hal ini, Schettino et al. ( 2021 ) melaporkan tidak ada perbedaan signifikan dalam komposisi abu antara BSG asli dan FBSG. Variasi kadar abu dalam produk terutama disebabkan oleh kandungan mineral BSG dan kemampuannya mempertahankan mineral ini selama pemrosesan, yang memengaruhi kadar abu dalam produk akhir.

Bahasa Indonesia: Ketika BSG digunakan sebagai pengganti tepung dalam kue, penggantian hingga 30% tepung tidak menunjukkan efek signifikan pada kadar lemak (Heredia-Sandoval et al., 2020 ). Sebaliknya, kadar lemak BSG dapat menggantikan lemak susu, sehingga meningkatkan kadar lemak keseluruhan ke kisaran 3,5%–5,1% (Naibaho, Butula, et al., 2022b ). Sebaliknya, Neylon et al. ( 2021b ) mengamati penurunan kadar lemak dalam FBSG dibandingkan dengan bentuk aslinya. Demikian pula, roti yang mengandung FBSG menunjukkan penurunan kadar lipid dibandingkan dengan roti kontrol (Báez et al., 2021 ). Lebih jauh lagi, BSG yang dimodifikasi secara enzimatis menunjukkan penurunan kadar lipid yang signifikan (4,3%–2,5%) dibandingkan dengan BSG yang tidak dimodifikasi, tanpa perubahan yang diamati saat kadar BSG ditingkatkan dari 5% menjadi 15% (Cermeño et al., 2021 ). Pengurangan kadar lemak menggarisbawahi potensi BSG sebagai pengganti lemak, yang menawarkan keuntungan signifikan dalam pengembangan formulasi makanan yang lebih sehat.

Berbeda dengan Schettino et al. ( 2021 ), yang tidak menemukan perbedaan signifikan dalam komposisi karbohidrat antara BSG asli dan FBSG; lebih jauh lagi, muffin yang dibuat dengan BSG yang dihidrolisis secara enzimatis menunjukkan peningkatan karbohidrat (9%), abu (11%), dan lipid (2,5%). Modifikasi enzimatis BSG, yang difasilitasi oleh penambahan NaOH untuk meningkatkan fungsionalitas enzim, menghasilkan peningkatan ini (Cermeño et al., 2021 ).

4.1.5 Pati
BSG mengandung pati, meskipun kandungannya relatif rendah dibandingkan dengan biji-bijian lainnya, biasanya berkisar antara 3% hingga 10% (Ktenioudaki et al., 2012 ), 13% (Czubaszek et al., 2021 ; Roberson et al. 2010 ), 26,64% (Castro & Colpini, 2021 ), dan mencapai setinggi 37% dalam BSG pembuatan bir, seperti yang dilaporkan oleh Jin et al. ( 2022 ). Variasi kandungan pati ini dikaitkan dengan proses pencampuran selama pembuatan bir. Pati dalam BSG mengalami transformasi unik selama proses pembuatan malt dan pembuatan bir, yang melibatkan hidrolisis parsial. Proses ini memecah molekul pati besar menjadi gula dan dekstrin yang lebih kecil dan dapat difermentasi (De Schepper & Courtin, 2024 ). Bahasa Indonesia: Pencampuran tepung BSG ke dalam roti, roti dan produk ekstrusi telah terbukti menurunkan kandungan pati dari produk makanan akhir (Czubaszek et al., 2022 ; Ktenioudaki et al., 2012 ). Dibandingkan dengan kue kontrol, penambahan BSG sebesar 20% memiliki pati yang dapat dicerna lebih rendah dan pati resistan lebih tinggi, dengan kue yang mengandung BSG menunjukkan kandungan pati total terendah (Heredia-Sandoval et al., 2020 ). Dalam formulasi pasta, dibandingkan dengan BGS asli, FBSG menunjukkan peningkatan pati total, dapat dicerna, dan resistan, meskipun perbedaannya tidak signifikan secara statistik (Neylon et al., 2021b ). Memasak pasta menyebabkan terbentuknya lapisan luar di mana butiran pati sangat membengkak dan sebagian terurai. Efek ini lebih terlihat pada pasta yang menyertakan BSG.

Dalam studi terkait, penambahan sumber protein dan serat yang tinggi (EVF dan PRO) dalam formulasi pasta menunjukkan penurunan pati yang dapat dicerna, pati resistan, dan pati total. Namun, modifikasi ini memengaruhi kecernaan pati secara positif tetapi juga meningkatkan jumlah asam amino esensial dalam roti (Sahin, Atzler, et al., 2021 ; Sahin, Hardiman, et al., 2021 ). Dalam kue, campuran yang mengandung 80:20 BSG menyebabkan kadar pati yang dapat dicerna lebih rendah dan pati resistan lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol (Heredia-Sandoval et al., 2020 ). Dalam BSG, pati resistan membentuk 41,9% dari total pati, sedangkan dalam FBSG, pati resistan mencapai 33,9% (Neylon et al., 2021b ). FBSG menunjukkan kandungan gula yang jauh lebih tinggi (2,9%) dibandingkan dengan BSG (0,2%), yang kemungkinan disebabkan oleh gabungan proses fermentasi dan hidrolisis yang digunakan dalam produksi FBSG. Proses ini memecah serat dan pati, melepaskan polisakarida dan monosakarida rantai kecil (Mussatto et al., 2008 ; Xiros & Christakopoulos, 2012 ).

4.1.6 Sifat antioksidan
Senyawa fenolik dalam barley terutama dikaitkan dengan AX (Heredia-Sandoval et al., 2020 ). Studi pada tepung brewer’s spent grain (BSG) telah menunjukkan bahwa ekstrak bebas dan terikat menunjukkan kapasitas antioksidan dan TPC yang lebih tinggi dibandingkan dengan tepung terigu, dengan sifat-sifat ini meningkat seiring dengan peningkatan konsentrasi tepung BSG (Ktenioudaki et al., 2012 ). Lebih jauh lagi, pasta, kue, muffin, dan minuman yang diperkaya BSG menunjukkan peningkatan TPC, TFC, dan potensi antioksidan (RSA, DPPH). Penambahan 20% tepung BSG ke muffin secara signifikan meningkatkan TPC (76%) dan RSA (185%) (Shih et al., 2020 ). Demikian pula, kue dengan 30% BSG menunjukkan peningkatan 28% dalam aktivitas antioksidan (ATBS) dan tujuh kali lipat dalam aktivitas DPPH (Heredia-Sandoval et al., 2020 ). Peningkatan serupa sebesar 4 kali lipat dalam TPC dan 19% aktivitas antioksidan dalam kue diamati (Fărcaș et al., 2021 ). Dalam formulasi pasta dengan 20% BSG, peningkatan 13% dalam total kapasitas antioksidan tercapai (Nocente et al., 2019 ). Demikian pula, peningkatan 70% dalam TPC dan kenaikan 23%–40% dalam aktivitas antioksidan dengan 15% FBSG (Schettino et al., 2021 ). Makanan ringan yang diekstrusi dan roti batangan dengan 40% BSG menunjukkan peningkatan yang luar biasa, termasuk peningkatan 4–7 kali lipat dalam TPC, 19 kali lipat dalam DPPH, dan 5 kali lipat dalam FRAP (Ktenioudaki et al., 2012 ).

Kue yang diperkaya dengan BSG hingga 30% menunjukkan peningkatan signifikan dalam asam fenolik, dengan asam kumarat meningkat dari nd menjadi 709,3 µg/g, dan asam ferulat meningkat dari 419,2 menjadi 3054,4 µg/g (Heredia-Sandoval et al., 2020 ). Peningkatan serupa dalam asam ferulat dari 1,32 menjadi 2,60 mg/100 g diamati pada roti yang diproses secara biologis yang ditambahkan dengan FBSG (Costa et al., 2021 ). Faktor utama yang berkontribusi terhadap peningkatan kandungan asam ferulat terlarut dalam roti adalah bioproses enzimatik. Hidrolisis enzimatik dan fermentasi BSG dalam roti, keberadaan asam p -coumaric, ferulic, sinapic, dan caffeic, bersama dengan peptida bioaktif, berkontribusi terhadap peningkatan aktivitas fenol dan antioksidan (Fărcaș et al., 2021 ; Schettino et al., 2021 ; Shih et al., 2020 ). Lebih jauh lagi, asam ferulat menunjukkan efek antioksidan yang serupa dengan vitamin C, membantu dalam pengawetan makanan dengan mencegah oksidasi (Fărcaș et al., 2021 ).

Perlakuan lain terhadap tepung BSG seperti minuman FBSG terendam yang mengandung Bacillus subtilis WX-17 (Tan et al., 2020 ) dan BSG yang diolah dengan microwave (Patrignani et al., 2021 ) menunjukkan peningkatan kandungan DPPH dan TPC. Konsentrasi keseluruhan senyawa fenolik bebas dalam BSG dan FBSG mentah dan matang secara signifikan lebih tinggi daripada sampel kontrol (Báez et al., 2021 ; Schettino et al., 2021 ). BSG yang diolah dalam microwave pada suhu 150°C selama 6 menit menunjukkan konsentrasi FRAP dan DPPH dua kali lipat daripada sampel BSG yang tidak diolah (Patrignani et al., 2021 ). Peningkatan signifikan dalam aktivitas antioksidan dikaitkan dengan pembentukan MRP (sekelompok zat heterogen) selama perlakuan microwave (Patrignani et al., 2021 ). Secara keseluruhan, temuan ini menyoroti potensi BSG dan bentuk olahannya sebagai bahan fungsional yang berharga untuk meningkatkan kandungan fenolik, aktivitas antioksidan, dan nilai gizi dalam berbagai produk makanan, yang membuka jalan bagi penerapannya yang lebih luas dalam inovasi makanan berkelanjutan dan meningkatkan kesehatan.

4.1.7 Mineral dan vitamin
BSG berfungsi sebagai reservoir mineral, termasuk kalsium, zat besi, magnesium, seng, dan kalium, serta vitamin seperti tiamin, niasin, piridoksin, dan kobalamin. Menurut Bonifácio-Lopes et al. ( 2020 ), kandungan mineral dalam BSG dapat menunjukkan variasi kandungan fosfor (P) mulai dari 1400 hingga 6000 mg/kg, kandungan kalsium (Ca) mulai dari 2200 hingga 3515 mg/kg, kandungan magnesium (Mg) mulai dari 1900 hingga 2400 mg/kg, dan kandungan natrium (Na) mulai dari 258,1 hingga 700 mg/kg. Bioaksesibilitas mineral dan vitamin B dalam BSG bervariasi berdasarkan komposisinya. Misalnya, bioaksesibilitas kalsium berkisar antara 16% hingga 30%, sedangkan vitamin B12 dapat mencapai 41,8% hingga 83% (Fărcaș et al., 2022 ).

Kue dengan tambahan 20% BSG dari berbagai sumber BSG menunjukkan kandungan mineral berkisar sebagai berikut: fosfor (2995–3035 mg/kg), kalsium (1232–1271 mg/kg), magnesium (729–752 mg/kg), kalium (286–514 mg/kg), natrium (203–226 mg/kg), zat besi (104–131 mg/kg), dan seng (129–140 mg/kg) (Fărcaș et al., 2021 ). Demikian pula, penambahan bubuk BSG 3%–5% ke sampel daging hibrida meningkatkan jumlah mineral penting seperti zat besi dan seng (Talens et al., 2022 ). Fermentasi juga telah terbukti memengaruhi bioavailabilitas nutrisi dalam BSG. Meskipun fermentasi tidak mengubah kandungan mineral secara keseluruhan, fermentasi dapat meningkatkan bioavailabilitas mineral tertentu (Poutanen et al., 2009 ). Khususnya, SSF BSG pada suhu 37°C selama 72 jam menggunakan R. oligosporus meningkatkan kandungan asam pantotenat (vitamin B5) sebanyak 1,84 kali lipat dibandingkan dengan BSG yang tidak difermentasi (Cooray & Chen, 2018 ). Temuan ini menyoroti potensi nutrisi BSG dan varian fermentasinya sebagai bahan fungsional dalam produk makanan, yang berkontribusi pada peningkatan profil mineral dan vitamin dalam makanan.

4.1.8 Antinutrisi
Kehadiran asam fitat dalam BSG menimbulkan tantangan dalam pemanfaatannya dalam produk makanan. Penggabungan BSG (10%–30%) ke dalam makanan ringan yang diekstrusi dan siap saji telah terbukti meningkatkan kadar asam fitat. Dalam makanan ringan yang diekstrusi, kadar asam fitat berkisar antara 1123 hingga 1561 mg/100 g dengan penambahan BSG 10%–30% (Ainsworth et al., 2007 ). Demikian pula, dalam makanan ringan siap saji, kadar asam fitat meningkat menjadi 1176–1610 mg/100 g, dibandingkan dengan sampel kontrol, yang mengandung 1004 mg/100 g (Stojceska et al., 2008 ). Namun, selama proses fermentasi BSG, LAB dan khamir tertentu telah ditemukan menunjukkan aktivitas fitase. Kemampuan enzimatik ini menyajikan jalan yang menjanjikan untuk mengurangi kadar asam fitat. Sebagai hasil dari fermentasi, mikroorganisme ini dapat memecah asam fitat secara enzimatis, sehingga mengurangi dampaknya pada bioavailabilitas nutrisi. Fermentasi sourdough telah terbukti secara efektif mengurangi kadar asam fitat dan meningkatkan kelarutan mineral (Water et al., 2012 ). Studi yang dilakukan oleh Ktenioudaki et al. ( 2015 ) menggambarkan bahwa fermentasi sourdough secara efektif mengurangi kadar asam fitat dan meningkatkan kelarutan mineral. Fermentasi sourdough menurunkan kandungan asam fitat dalam roti sekitar 30%, seperti yang diukur dalam produk roti akhir (Ktenioudaki et al., 2012, 2015 ). Meskipun demikian, faktor antinutrisi lain dalam BSG, seperti tanin dan oksalat, juga memerlukan penyelidikan lebih lanjut untuk lebih memahami keberadaan, peran, dan dampak keseluruhannya pada bioavailabilitas nutrisi. Mengatasi tantangan ini sangat penting untuk mengoptimalkan penggunaan BSG dalam aplikasi makanan fungsional.

4.2 Investigasi karakterisasi rheo-fisio-tekstur
4.2.1 Sifat reologi
Memasukkan BSG ke dalam persiapan roti dan produk roti secara signifikan memengaruhi seluruh proses, mulai dari persiapan adonan awal hingga produk akhir. Fenomena ini secara langsung memengaruhi beberapa faktor utama, seperti yang diuraikan di bawah ini. Penambahan 0%–20% BSG ke tepung gandum dan gandum hitam menghasilkan peningkatan penyerapan air, pelunakan adonan, dan waktu pengembangan, masing-masing dengan 66,2%–75%, 120–190 FU, dan 0,6–6,5 menit. Sebaliknya, viskositas menurun dari 1200 menjadi 860 AU pada tepung gandum dan dari 340 menjadi 280 AU pada tepung gandum hitam (Czubaszek et al., 2021 , 2022 ). Dibandingkan dengan tepung gandum yang dicampur dengan BSG, tepung gandum hitam menunjukkan penyerapan air yang lebih rendah, waktu pengembangan dan stabilitas yang lebih pendek, tetapi viskositas akhir yang lebih tinggi setelah 30 menit pada suhu 42°C. Selain itu, pelunakan adonan gandum hitam mencapai 175 FU, yang lebih tinggi daripada saat BSG sebagian diganti dengan buckwheat (145 FU untuk penggantian 10%–20%) tetapi lebih rendah daripada adonan yang dibuat dengan BSG saja (185–190 FU untuk penggantian 10%–20%). Dalam adonan tepung gandum, penambahan 30% BSG menyebabkan peningkatan yang signifikan dalam waktu pengembangan (1,8–28,4 menit), stabilitas (12,3–50,3 menit), dan penyerapan air (54,3%–60,7%) (Heredia-Sandoval et al., 2020 ). Tren serupa diamati dengan penambahan 20% BSG dalam roti, yang menghasilkan peningkatan penyerapan air (66,2%–75%), dan waktu pengembangan (4,1–6,5 menit) tetapi penurunan waktu stabilitas (6,5–3 menit) (Czubaszek et al., 2022 ). Peningkatan penyerapan air dan waktu pengembangan dikaitkan dengan kandungan serat BSG yang tinggi dalam adonan. Ketika BSG (5%–10%) ditambahkan ke tiga tepung gandum komersial yang berbeda dengan kekuatan yang bervariasi (C1, C2, dan C3), hal itu menunjukkan efek yang bervariasi pada sifat adonan. Waktu pengembangan adonan menurun secara signifikan pada C1 (dari 17,3 menjadi 3,5 menit), C2 (dari 18,5 menjadi 3,5 menit), dan C3 (dari 18,8 menjadi 16,4 menit). Demikian pula, stabilitas adonan bervariasi, dengan C1 meningkat dari 3 menjadi 4,2 menit, C2 menurun dari 20 menjadi 4,5 menit, dan C3 meningkat dari 2 menjadi 12,4 menit. Selain itu, torsi meningkat secara konsisten di semua sampel (Amoriello et al., 2020 ). Hasil-hasil ini menyoroti bahwa tingkat penambahan BSG yang sama dapat menghasilkan hasil yang berbeda tergantung pada jenis tepung terigu yang digunakan, yang menekankan pentingnya menyesuaikan formulasi dengan jenis tepung tertentu.

Penambahan bahan BSG lainnya, seperti EVP dan EVF (sumber serat) dalam formulasi roti, menghasilkan pengurangan waktu pengembangan (4,6–2,5 menit), tidak ada perubahan signifikan dalam stabilitas (1,27–1,50 menit), dan peningkatan penyerapan air (60,4–64,3%) dibandingkan dengan tepung roti. Sebaliknya, tepung gandum utuh dan EVP, yang tinggi serat, menunjukkan waktu pengembangan dan stabilitas yang lebih lama, serta penyerapan air yang lebih besar (Sahin, Hardiman, dkk., 2021 ). BSG telah diamati mengikat sejumlah besar air dan memengaruhi kepadatan struktur yang mengganggu pembentukan struktur dalam produksi adonan kue dan roti (Ktenioudaki dkk., 2012 ; Magabane, 2017 ). Pengamatan ini secara kolektif menyoroti dampak mendalam BSG dan sumber serat lainnya pada sifat adonan dan menekankan pentingnya penyesuaian formulasi untuk mengoptimalkan kualitas dan kinerja roti dan produk roti.

Penambahan BSG dan FBSG, sebagai sumber serat atau bahan berserat tinggi, menyebabkan penurunan viskositas puncak (dari 1007 menjadi 701), viskositas akhir (dari 1327 menjadi 643), dan viskositas palung (dari 607 menjadi 321). Namun, viskositas breakdown lebih tinggi pada FBSG (HF) (439) dibandingkan dengan BSG (HF) (239) (Neylon et al., 2021a ). Penambahan BSG dan FBSG mengurangi kekentalan campuran secara keseluruhan (kurang kental), dengan FBSG menunjukkan breakdown yang lebih besar selama pemanasan dibandingkan dengan BSG, kemungkinan karena perbedaan komposisi keduanya. BSG memiliki kapasitas tinggi untuk menahan air dan minyak, yang mengganggu pembentukan jaringan lemak dan protein (Naibaho et al., 2021 ; Naibaho, Butula, et al., 2022b ). Viskositas adonan muffin meningkat dengan penambahan BSG dari 10% menjadi 20%; hal ini disebabkan oleh tingginya kadar serat makanan dalam BSG, yang berfungsi sebagai bahan pengental yang menyerap air dalam adonan (Shih et al., 2020 ). Akibatnya, ketersediaan air dalam pembentukan adonan berkurang, yang menyebabkan gangguan dalam pembentukan jaringan dan pati yang tergelatinisasi (Heredia-Sandoval et al., 2020 ; Czubaszek et al., 2022 ). Demikian pula, penambahan serat mengganggu pembentukan jaringan gluten dalam adonan, yang menyebabkan peningkatan pembengkakan butiran pati dan hilangnya substansi (Cappa & Alamprese, 2017 ). AX, terutama yang dapat diekstraksi dengan air, berdampak negatif pada pembentukan jaringan gluten dengan berinteraksi langsung dengan protein gluten dan bersaing untuk molekul air, yang mengubah kondisi pengembangan jaringan. AX yang tidak dapat diekstraksi, yang terkenal karena kapasitas menahan air yang signifikan, memiliki kemampuan untuk menyerap air hingga 10 kali volumenya sendiri. Penggabungan BSG ke dalam bahan-bahan akan meningkatkan kekencangannya dan mengurangi kecenderungannya untuk mengalir (Czubaszek et al., 2022 ; Magabane, 2017 ). Penggabungan EVP dan EVF, baik sumber serat atau tinggi serat, ke dalam formulasi pasta menghasilkan pengurangan viskositas puncak (dari 697 menjadi 391), viskositas kerusakan (dari 97,50 menjadi 38,50), kemunduran (dari 853,5 menjadi 598), dan viskositas akhir (dari 1453 menjadi 987) dengan peningkatan tingkat penambahan. Khususnya, nilai-nilai ini dalam pasta berbasis EVF (sumber serat) sebanding dengan pasta semolina, yang menunjukkan nilai tertinggi di antara semua sampel, tetapi secara signifikan lebih tinggi daripada yang diamati dalam formulasi pasta gandum utuh (Sahin, Hardiman, et al., 2021 ). Penurunan serupa juga terjadi pada BSG dan FBSG, yang merupakan sumber serat yang kaya dan kandungan serat yang tinggi (Neylon et al., 2021b). Penyertaan bahan-bahan berserat tinggi (EVP dan EVF) mengurangi gelatinisasi pati dan meningkatkan ketahanan matriks protein, sehingga membatasi pembengkakan pati selama gelatinisasi. Memasukkan sumber protein dan serat (EVF dan EVP) yang mengandung peptida berat molekul rendah memfasilitasi pembentukan koneksi intramolekuler, seperti ikatan hidrogen, disulfida, dan ionik, yang mengarah pada pengembangan jaringan yang dipercepat. Karena EVP memiliki kandungan protein yang lebih tinggi dibandingkan dengan EVF, hal itu secara signifikan memperpendek durasi pengembangan secara lebih efektif. Sebaliknya, EVF memengaruhi kekuatan jaringan sampai batas tertentu. Memasukkan BSG dan FBSG, terutama pada tingkat inklusi yang lebih tinggi, menyebabkan pembentukan jaringan yang lebih kuat yang berkembang lebih cepat dibandingkan dengan kontrol (Neylon et al., 2021a ). Ukuran partikel BSG juga memengaruhi kinerja adonan selama pencampuran, yang memengaruhi pembentukan struktur dalam produk roti dan produk ekstrusi. Secara keseluruhan, perubahan sifat dan karakteristik adonan menggarisbawahi peran penting BSG dalam menentukan kualitas dan efisiensi pemrosesan produk roti.

4.2.2 Sifat Fisik
Sejumlah penelitian (Amoriello et al., 2020 ; Baiano et al., 2023 ; Ktenioudaki et al., 2012 ; Stojceska & Ainsworth, 2008 ) telah menunjukkan bahwa penambahan BSG mengurangi volume adonan roti dan menghasilkan roti dengan struktur padat. Pengurangan volume menjadi lebih jelas dengan persentase BSG yang lebih tinggi. Misalnya, menambahkan 0%–20% BSG ke adonan roti secara signifikan mengurangi volume 20%–26% (574–355 cm 3 ), dan volume spesifik 16%–3% (3,6–2,11) (Czubaszek et al., 2021 , 2022 ). Studi serupa telah menemukan bahwa penambahan 0%–20% BSG menghasilkan pengurangan volume berkisar antara 20% hingga 60% dibandingkan dengan kontrol (Amoriello et al., 2020 ; Ktenioudaki et al., 2012 ; Koirala et al., 2022 ). Penambahan sumber protein dan serat yang diekstraksi menghasilkan penurunan volume spesifik berkisar antara 2% hingga 40% (Sahin, Atzler, et al., 2021 ). Pengurangan ini divariasikan dengan hidrolisat BSG dan FBSG (Báez et al., 2021 ). Penambahan BSG SD ( Lactobacillus plantarum ) meningkatkan volume spesifik roti hingga 4% dibandingkan dengan BSG saja, disertai dengan peningkatan tinggi adonan yang nyata dibandingkan dengan adonan gandum utuh (Waters et al., 2012 ).

Penambahan BSG dan BSG SD dari 0 hingga 20% dalam campuran tepung terigu meningkatkan laju basi roti dari 15,53–23,03 menjadi 15,53–35,43, berturut-turut (Waters et al., 2012 ). Sebaliknya, roti yang dibuat dengan FBSG menggunakan LAB menunjukkan laju basi yang menurun, berkisar antara 2,10 hingga 0,70 (Neylon et al., 2021b ). Laju basi secara signifikan lebih tinggi pada EVF (SF), EVP (SF), dan EVF (HF), berkisar antara 2,55 hingga 2,70, dibandingkan dengan kontrol (1,32) dan EVP (HF) (1,24), yang menunjukkan laju basi terendah (Sahin, Atzler, et al., 2021 ). Penambahan ukuran partikel sedang dan kasar sebesar 15% BSG (212–425 µm dan 425–850 µm) pada kue menghasilkan rasio penyebaran yang lebih baik dibandingkan dengan ukuran partikel halus (<212 µm) (Öztürk et al., 2002 ). Muffin yang disuplemen dengan BSG yang tidak dimodifikasi menunjukkan tinggi yang serupa dengan kontrol, sedangkan 10% BSG yang dihidrolisis secara enzimatis secara signifikan meningkatkan tinggi muffin sebesar 22% (3,3–4,06 cm) (Cermeño et al., 2021 ). Khususnya, dampak BSG pada volume roti bervariasi dengan faktor-faktor seperti ukuran partikel, bubuk BSG, penambahan FBSG, dan protein serta serat yang diekstraksi dari BSG (Neylon et al., 2021a ). AX, yang menonjol dalam BSG, berkontribusi terhadap pengurangan volume roti dengan memengaruhi konstruksi jaringan gluten, yang memengaruhi karakteristik kualitas roti seperti volume dan tekstur (Báez et al., 2021 ).

Pencantuman bahan BSG dalam formulasi pasta memengaruhi sifat pemasakan, seperti penyerapan air, waktu pemasakan optimal (OCT), dan kehilangan pemasakan. Penambahan 5%–20% tidak menunjukkan perubahan dalam OCT (8,5 menit) dibandingkan dengan kontrol (Nocente et al., 2019 ). Penambahan 15% BSG atau FBSG mengakibatkan penurunan penyerapan air (124%–93%) dan peningkatan kehilangan pemasakan (3,9%–6,9%), sekaligus mempertahankan OCT yang serupa (6–6,5 menit), yang lebih rendah daripada pasta semolina gandum (9 menit) (Schettino et al., 2021 ). Namun, pencantuman BSG (2,5%–15%) dan FBSG (2%–12%), baik sebagai sumber serat atau serat tinggi, menghasilkan peningkatan OCT (6–7 menit) dibandingkan dengan pasta kontrol gandum utuh (4 menit) dan semolina (5,5 menit) (Neylon et al., 2021b ). Demikian pula, penambahan EVP (0,8%–9,5%) dan EVF (1%–12,5%) juga menunjukkan OCT 6,5 menit untuk formulasi kaya serat dan 7,5 menit untuk pasta berserat tinggi, dibandingkan dengan semolina (5,5 menit) dan tepung gandum utuh (4 menit) (Sahin, Hardiman, dkk., 2021 ). Namun, EVF 10% menghasilkan OCT yang lebih rendah (11 menit) dibandingkan dengan EVP 15% dan pasta semolina (∼13 menit), serta pasta semolina gandum utuh (10 menit) (Cuomo dkk., 2022 ). Variasi dalam hasil OCT dapat dihubungkan dengan evolusi jaringan gluten dan jenis serat. Variasi ini dapat dikaitkan dengan kandungan serat dalam BSG, yang dapat mengganggu jaringan pati–gluten dan menyebabkan peningkatan pelepasan pati selama pemasakan (Schettino dkk., 2021 ).

Demikian pula, kehilangan saat memasak dipengaruhi oleh jenis BSG yang digunakan. Misalnya, FBSG menyebabkan kehilangan saat memasak yang lebih tinggi (6,9%) dibandingkan dengan BSG (4,8%) dan pasta semolina gandum (3,9%) (Schettino et al., 2021 ). Kehilangan saat memasak umumnya lebih tinggi dalam formulasi serat EVP (4,4%–4,6%) dibandingkan dengan EVF (3,5%–3,8%), dengan keduanya menunjukkan kehilangan yang secara keseluruhan lebih rendah daripada sampel kontrol (5,2%–6,8%) (Sahin, Hardiman, et al., 2021 ). Namun, penambahan BSG dan FBSG, baik sebagai sumber serat atau serat tinggi, tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan dalam kehilangan saat memasak antara sampel. Karakteristik fungsional pasta sangat dipengaruhi oleh jumlah BSG, jenis BGS (baik serat tinggi atau protein tinggi) dan FBSG yang digunakan, dan faktor ekstrusi seperti kecepatan sekrup, jenis cetakan, dan suhu barel.

4.2.3 Sifat tekstur
Sifat tekstur produk merupakan campuran dari atribut mekanis, permukaan, dan geometris. Kandungan serat makanan BSG yang tinggi, terutama serat tidak larut (IDF), secara signifikan memengaruhi atribut tekstur produk makanan yang diperkaya BSG (Ačkar et al., 2018 ; Heredia-Sandoval et al., 2020 ; Talens et al., 2022 ). Penambahan tepung BSG meningkatkan kekerasan berbagai produk: Kekerasan adonan kue meningkat dari 44,24 menjadi 75,15 N (Patrignani et al., 2021 ), kue yang diperkaya BSG 20% dari 37 menjadi 42,14 N (Heredia-Sandoval et al., 2020 ), 5%–20% dan roti BSG dari 5,33 menjadi 11,85 N (Waters et al., 2012 ). Nilai kekerasan yang meningkat dibandingkan dengan kontrol disebabkan oleh pentosan, komponen serat dalam BSG, yang dapat berkontribusi terhadap pengerasan melalui interaksi yang meningkatkan ikatan silang protein gluten. Demikian pula, roti dengan 18% BSG menunjukkan kekerasan dari 2,99 hingga 79,22 N (Neylon et al., 2021a ) Serat BSG dan produk berbasis protein dari 4,76 hingga 36,36 N (Sahin, Atzler, et al., 2021 ). Kekerasan yang meningkat disebabkan oleh dampak kandungan serat pada pengembangan adonan, yang dipengaruhi oleh BSG AX, glukan, dan xylooligosakarida, yang menimbulkan tantangan untuk peningkatan adonan (Aprodu et al., 2017 ).

Namun, dalam beberapa kasus, penambahan BSG 3%–9% dalam sosis mengakibatkan penurunan kekerasan seiring waktu dalam sampel segar dan yang disimpan; khususnya, kekerasan berkurang dari 12.897 menjadi 7469 g setelah 7 hari penyimpanan (Mastanjević et al., 2023 ). Dalam analog daging dengan kadar air tinggi, pada kadar air 60%, peningkatan persentase BSG dari 7,5% menjadi 23,4% mengakibatkan penurunan kekerasan, meskipun perbedaannya tidak signifikan. Namun, pada 58,5% BSG, penurunan kekerasan yang lebih nyata (∼170 N) diamati, sedangkan sampel kontrol menunjukkan kekerasan tertinggi (250 N). Tren serupa diamati untuk kekenyalan. Dalam roti batangan, peningkatan penambahan BSG dari 0% menjadi 35% mengakibatkan penurunan kekerasan (keringnya sampel) (Ktenioudaki et al., 2012 ). Selain itu, peningkatan kadar air dari 60% menjadi 70% menyebabkan penurunan kekerasan di semua sampel, karena interaksi protein encer yang lebih sedikit (da Silva et al., 2024 ). Penambahan BSG yang lebih tinggi dalam analog daging mengganggu ikatan silang antara protein SPI, mencegah pembentukan fase berkelanjutan yang penting untuk teksturisasi yang efektif.

Dalam produk pasta, penambahan BSG menurunkan kekencangan dari 0,285 menjadi 0,18 kg (Nocente et al., 2019 ). Kekuatan mekanis yang berkurang yang diamati dalam pasta yang diperkaya BSG disebabkan oleh dua faktor utama: gangguan jaringan gluten dan β-glukan yang larut dalam air dalam dedak. Sebaliknya, kekencangan pasta dengan kandungan serat dan protein yang tinggi lebih besar daripada pasta tepung putih (WM) dan pasta semolina. Namun, kadar protein yang tinggi dalam pasta dikaitkan dengan peningkatan kekencangan (Neylon et al., 2021b ; Sahin, Hardiman, et al., 2021 ). FBSG berserat tinggi mengurangi kekencangan pasta dibandingkan dengan BSG, yang menunjukkan FBSG menyebabkan efek ini, mungkin karena variasi dalam sifat agregasi gluten (Neylon et al., 2021b ). Kekuatan tarik, parameter kualitas penting yang terkait dengan elastisitas helai spageti, tidak menunjukkan dampak signifikan saat menggabungkan EverVita turunan BSG sebagai sumber serat dan semolina kontrol. Namun, pada tingkat serat yang tinggi, penurunan kekuatan tarik yang nyata diamati (Neylon et al., 2021b ; Sahin, Hardiman, et al., 2021 ). Hal ini dikaitkan dengan perubahan kualitas agregasi gluten, yang mengubah kekerasan pasta (Neylon et al., 2021b ). Kekuatan tarik lebih rendah dalam formulasi ini karena AX secara negatif memengaruhi sifat gluten dan mengurangi ekstensibilitas, yang berdampak buruk pada elastisitas pasta (Neylon et al., 2021b ; Sahin, Atzler, et al., 2021 ; Sahin, Hardiman, et al., 2021 ).

Metode pemrosesan memainkan peran penting dalam memodulasi karakteristik tekstur produk makanan berbasis BSG. Fermentasi BSG dengan tingkat inklusi rendah telah terbukti meningkatkan tekstur roti secara signifikan (roti yang lebih lembut) dibandingkan dengan yang tidak menggunakan FBSG (Ktenioudaki et al., 2015 ; Waters et al., 2012 ). Pasta berbasis FBSG (Schettino et al., 2021 ) dan roti yang difermentasi dengan asam laktat dan sukrosa tambahan (Koirala et al., 2022 ) menurunkan kekerasan dibandingkan dengan kontrol. Fermentasi, seperti yang ditunjukkan pada roti dan pasta, telah menunjukkan efek positif yang konsisten pada tekstur. Selain itu, mengubah proses ekstrusi dan parameternya dapat menyebabkan variasi dalam kekerasan produk. Ekstrudat BSG sendiri menunjukkan kekerasan yang tinggi, tetapi penambahan isolat protein whey, dengan atau tanpa pati, menurunkan kekerasan dan meningkatkan kemampuan patah (Kirjoranta et al., 2016 ). Perlakuan awal enzimatik BSG dalam produksi muffin menunjukkan penurunan nyata dalam kekerasan, kekenyalan, dan kekenyalan, karena peningkatan kelarutan senyawa, yang difasilitasi oleh hidrolisat protein dan karbohidrat rantai pendek (Cermeño et al., 2021 ). Perlakuan gelombang mikro pada suhu 150°C selama 2 menit meningkatkan daya rekat adonan, sedangkan perlakuan selama 6 menit pada suhu yang sama menurunkan nilai modulus Young, yang menunjukkan tekstur yang lebih dekat dengan produk kontrol tanpa BSG (Patrignani et al., 2021 ). Temuan ini menekankan pentingnya teknik pemrosesan dalam mengoptimalkan dan memodifikasi sifat tekstur produk makanan yang mengandung BSG.

4.3 Investigasi evaluasi sensorik
4.3.1 Warna
Warna makanan olahan memainkan faktor krusial bagi preferensi konsumen, sehingga menjadi pertimbangan penting dalam pengembangan produk. BSG segar menunjukkan nilai warna L *, a *, dan b * yang masing-masing berkisar antara 35 hingga 62, 5 hingga 20, dan 15 hingga 30 (Fărcaș et al., 2021 ). Variasi ini dipengaruhi oleh varietas barley, jenis malt, suhu pembakaran, dan proses penyeduhan yang melibatkan reaksi Maillard, karamelisasi, dan degradasi pigmen (Fărcaș et al., 2021 ; Naibaho & Korzeniowska, 2021b ). Karena warna kecokelatannya, BSG cocok untuk produk berwarna putih pucat seperti roti, kue kering, bolu, muffin, dan pasta; namun, BSG cenderung menggelapkan produk makanan. Bahasa Indonesia: Saat mengganti 20% tepung terigu dengan BSG, nilai warna kue putih berubah secara signifikan ( L *: 98,84–48, a *: 1,38–10,53, b *: 11,03–21,75) (Fărcaș et al., 2021 ). Di semua produk roti, peningkatan kadar BSG mengakibatkan penurunan tingkat kecerahan dan peningkatan atau penurunan parameter a * dan b * (Amoriello et al., 2020 ). Pada pasta, penambahan 20% BSG mengurangi tingkat kecerahan (63–38,2) dan tingkat kekuningan (25,4–17,9) sekaligus meningkatkan tingkat kemerahan (1,25–9) (Nocente et al., 2019 ). Pola serupa juga terjadi pada produk lain seperti yogurt, mie, dan spageti (Cuomo et al., 2022 ; Naibaho, Butula, et al., 2022a , 2022b ; Naibaho et al., 2023 ). Perubahan warna ini disebabkan oleh tingginya kadar asam amino dan gula pereduksi bebas BSG, yang mendorong reaksi pencoklatan non-enzimatik selama pemrosesan (Amoriello dkk., 2020 ; Baiano dkk., 2023 ; Fărcaș dkk., 2021 ).

Metode pasca-pemrosesan juga memainkan peran penting dalam menentukan nilai warna produk makanan berbasis BSG. Pengeringan, khususnya, merupakan faktor utama yang memengaruhi tampilan BSG basah sebelum diubah menjadi tepung. Pengeringan udara panas pada suhu 40°C menghasilkan tingkat kecerahan yang lebih tinggi dibandingkan dengan pengeringan benturan pada suhu 110°C (Shih et al., 2020 ). Ekstrusi mengurangi efek penggelapan BSG, seperti yang diamati pada perubahan nilai warna a * dan b * (Thorvaldsson, 2020 ; Żelaziński et al., 2018 ). Demikian pula, perlakuan gelombang mikro sebelum persiapan kue menghasilkan perubahan warna yang lebih rendah daripada penambahan BSG yang tidak diolah (Patrignani et al., 2021 ). Selama proses pengeringan dan perlakuan termal BSG, keberadaan melanoidin dan lignin terlarut, yang dihasilkan oleh reaksi Maillard, berkontribusi terhadap efek penggelapan yang diamati dalam BSG (Patrignani et al., 2021 ). Fermentasi dan perlakuan enzimatik dapat memengaruhi sifat warna BSG. FBSG (Depol 761P dan L. plantarum PU1) menunjukkan peningkatan nilai L * dan b * dan penurunan nilai a * dibandingkan dengan BSG asli (Schettino et al., 2021 ). BSG yang dihidrolisis secara enzimatik dalam muffin panggang mengubah perubahan warna yang lebih rendah dibandingkan dengan kontrol (Cermeño et al., 2021 ).

Pasta yang terbuat dari EVP dan EVF (sebagai sumber serat) yang berasal dari BSG menunjukkan tingkat kecerahan yang lebih tinggi ( L *) dan tingkat kemerahan yang lebih rendah ( a *) dibandingkan dengan EVF dan EVP berserat tinggi, semolina, gandum utuh, dan pasta kaya serat yang tersedia secara komersial. Namun, semua jenis pasta menunjukkan nilai kekuningan ( b *) yang sama, kecuali pasta kaya serat komersial, yang memiliki nilai b * yang jauh lebih tinggi (Sahin, Hardiman, dkk., 2021 ). Efek penggelapan BSG memiliki dampak yang signifikan terhadap penerimaan produk pangan dari perspektif sensori.

4.3.2 Penerimaan konsumen
Masalah sensori utama yang terkait dengan penggunaan BSG dalam produk pangan meliputi warna, tekstur, rasa, dan tampilan keseluruhan. Penambahan BSG sering kali menghasilkan warna yang lebih gelap, volume yang berkurang, peningkatan kekerasan, dan struktur yang lebih padat (Amoriello et al., 2020 ; Czubaszek et al., 2021 ; Vriesekoop et al., 2021 ). Namun, karena perubahan rasa dan karakteristik fisik, hanya sejumlah kecil BSG (5%–20%) yang dapat diintegrasikan ke dalam produk pangan (Koirala et al., 2022 ; Sahin, Atzler, et al., 2021 ; Sahin, Hardiman, et al., 2021 ). Tingkat penambahan yang optimal bervariasi tergantung pada jenis produk dan metode pengolahan yang digunakan.

Dari perspektif sensoris, produk roti memberikan hasil yang lebih unggul dengan 5%, sedangkan 10% BSG menyebabkan kepuasan konsumen yang berkurang dan perubahan signifikan dalam persepsi aroma, warna, dan kepahitan (Amoriello et al., 2020 ). Pada roti sourdough, penilaian sensoris menunjukkan bahwa 5% FBSG menghasilkan skor rasa tertinggi, sedangkan roti sourdough kontrol dan 10% FBSG berada di posisi kedua dalam evaluasi rasa (Vriesekoop et al., 2021 ). Meskipun konsumen secara umum menganggap penyertaan 5% BSG dapat diterima baik untuk BSG yang dimodifikasi maupun yang tidak dimodifikasi, tingkat 10% menimbulkan kepahitan yang nyata meskipun tidak berdampak buruk pada atribut sensoris lainnya (Cermeño et al., 2021 ). Pada produk daging, seperti sosis, penyertaan 3% BSG paling disukai oleh konsumen, sedangkan tingkat yang lebih tinggi (4%–9%) menyebabkan evaluasi yang kurang baik (Mastanjević et al., 2023 ). Roti gandum yang mengandung lebih dari 10% BSG menunjukkan karakteristik pasca-fermentasi dalam aroma, rasa, dan tekstur yang berdampak negatif pada kualitas organoleptik keseluruhannya (Czubaszek et al., 2021 , 2022 ; Waters et al., 2012 ). Untuk FBSG, baik pilihan 10% maupun yang tidak difermentasi menerima peringkat yang baik, tetapi FBSG dianggap kurang manis.

Dalam spageti, 5% dan 10% BSG menghasilkan kualitas “baik” dan “cukup”, tetapi 20% melebihi ambang batas penerimaan, sedangkan 20% BSG yang dimikronisasi (700 µm) dalam pasta memungkinkan dampak minimal pada proses dan kualitas (Nocente et al., 2019 ). Dalam makanan ringan yang dipanggang, melebihi 15% BSG menyebabkan peringkat sensorik yang tidak baik (Ktenioudaki et al., 2012, 2015 ). Demikian pula, menggabungkan 15% dan 20% BSG dalam pasta dan muffin menerima evaluasi sensorik yang tidak baik (Vriesekoop et al., 2021 ). Namun, dalam analog daging dengan kadar air tinggi, tingkat penggabungan BSG 15%, keberadaan BSG meningkatkan teksturisasi dan mengurangi kekerasan (da Silva et al., 2024 ). Bahasa Indonesia: Ketika penyertaan BSG melebihi 20%, efek negatif yang signifikan pada atribut produk, termasuk struktur, tekstur, volume, warna, dan kualitas sensoris secara keseluruhan. Penyertaan 30% BSG dalam muffin dan kue kering tidak memiliki rasa atau memiliki nada yang tidak diinginkan pada konsentrasi yang lebih tinggi (Combest & Warren, 2022 ; Heredia-Sandoval et al., 2020 ). Di antara semua produk, keripik baru yang dibuat melalui proses seperti pengepresan, pemanggangan, dan pembakaran, dengan penyertaan 40% BSG, menerima umpan balik positif konsumen untuk kualitas keseluruhan (Garrett et al., 2021 ). Pengujian konsumen menunjukkan bahwa penggunaan BSG kering hingga 20% sesuai dengan preferensi konsumen seperti alternatif komersial. Namun, untuk sifat sensoris yang optimal, penyertaan BSG 10%–15% dianggap paling dapat diterima.

4.4 Aplikasi nutraseutika
BSG dapat dimasukkan ke dalam formulasi camilan ekstrusi, meningkatkan profil nutrisi produk dengan meningkatkan kandungan antioksidan dan seratnya (Amoriello et al., 2020 ; Czubaszek et al., 2021 ; Reis & Abu-Ghannam, 2014 ). Konsumsi BSG atau produk turunannya menawarkan manfaat kesehatan seperti berat feses, waktu transit yang lebih cepat, peningkatan ekskresi kolesterol dan lemak, dan pengurangan pembentukan batu empedu (Gambar 1 ) (Gupta et al., 2010 ; Ikram et al., 2017 ; Mussatto, 2014 ). Roti BSG secara signifikan memengaruhi usus selama pencernaan in vitro, menghasilkan produksi metabolit mikroba yang lebih tinggi yang dapat memberikan manfaat kesehatan (Koirala et al., 2022 ). Salah satu mekanisme utama yang membuat BSG memberikan manfaat kesehatan ini adalah proses hidrolisis enzimatik menggunakan Alcalase, Flavourzyme, Corolase PP, Purazyme, dan Protease P, yang mengaktifkan dan melepaskan peptida kecil yang tidak aktif yang memiliki berbagai sifat bioaktif. Peptida bioaktif ini telah menunjukkan potensi dalam menawarkan aktivitas penghambatan ACE (Amorim et al., 2019 ; Connolly et al., 2019 ), antiinflamasi dan imunomodulator (Cian et al., 2018 ; Crowley et al., 2015 ), antihipertensi (Cermeño et al., 2019 ), penghambat DPP-IV (Baiano et al., 2023 ; Cermeño et al., 2019 ), efek antidiabetik (Connolly et al., 2017 ), dan antioksidan (Cermeño et al., 2019 ; Connolly et al., 2019 ). Peptida tersebut menjanjikan penggunaan terapeutik dalam mengelola hipertensi, diabetes tipe II, menurunkan risiko kardiovaskular, dan mengatasi peradangan serta gangguan terkait stres oksidatif (Connolly et al., 2014 ; Crowley et al., 2015 ).

Selain itu, BSG telah menunjukkan potensinya sebagai bahan yang bermanfaat dalam susu fermentasi, di mana ia meningkatkan ketahanan Streptococcus thermophilus TH-4 dalam kondisi gastrointestinal yang disimulasikan, yang menunjukkan potensinya sebagai kultur starter dan probiotik (Battistini et al., 2021 ). Efek susu suplementasi hidrolisat BSG yang dicerna pada sistem imun tampaknya spesifik untuk sel-sel tertentu, dengan modulasi sitokin tertentu yang lebih jelas, seperti IL-6 (Crowley et al., 2015 ). Selain itu, suplemen makanan yang berasal dari ekstrak BSG telah ditemukan untuk meningkatkan metabolisme glukosa dan respons insulin pada individu dengan kadar gula darah normal, terutama mereka yang menunjukkan resistensi insulin ringan (Ullah et al., 2022 ). Lebih jauh lagi, BSG-P yang dimikrokapsulasi telah terbukti secara efektif mengurangi kadar lipid serum, ukuran adiposit viseral, dan lipid hati pada tikus yang diberi makanan kaya sukrosa, yang menunjukkan potensinya sebagai pendekatan alami dan hemat biaya untuk mencegah hiperlipidemia dan gangguan terkait (Ferreira et al., 2022 ).

BSG juga menunjukkan efek yang menjanjikan dalam mengurangi peradangan usus. Ekstrak cairnya telah ditemukan menurunkan ekspresi gen inflamasi, termasuk interleukin 6, interleukin 12, dan MCP-1, masing-masing sebesar 16%–53%, 43%–53%, dan 57%–77%, pada berbagai konsentrasi (5–30 µg). Ia juga mengurangi ekspresi siklooksigenase-2, TNF-α, dan IL-1β sebesar 46%, 26%, dan 58% pada dosis 5 µg, tanpa penurunan lebih lanjut pada dosis yang lebih tinggi. Selain itu, LPS mengurangi ekspresi gen yang terkait dengan tight junction, seperti zonula okludens-1, klaudin 1, klaudin 4, dan okludin. Ekstrak BSG menunjukkan potensi dalam mengurangi peradangan usus (Darko & Kang, 2024 ). BSG-aX, fraksi BSG yang kaya akan AX, telah menunjukkan potensi sebagai eksipien untuk memodifikasi pelepasan obat kelas III sistem klasifikasi biofarmasi, seperti metformin hidroklorida (García-Curiel et al., 2024 ). AX dari biji-bijian yang dihabiskan untuk pembuatan bir (BSG) menunjukkan potensi prebiotik dalam fermentasi in vitro dengan meningkatkan pertumbuhan bakteri usus yang bermanfaat, termasuk Lactobacillus dan Bifidobacterium , serta menghasilkan asam lemak rantai pendek (Lynch et al., 2021 ; Sajib et al., 2018 ).

Serat tak larut (INS) kaya lignin dari BSG telah ditemukan dapat mengurangi penambahan berat badan, memperbaiki kadar kolesterol, dan meringankan steatosis hati pada tikus obesitas yang diinduksi oleh diet tinggi lemak, mungkin melalui pengikatan asam empedu atau modulasi mikrobiota usus (Raza, 2019 ; Raza et al., 2019 ). Lebih jauh lagi, efek sitotoksik dari protein yang diekstraksi dari BSG dan FBSG dievaluasi pada sel HepG2 menggunakan uji MTT, dengan konsentrasi berkisar antara 2 hingga 10 mg/mL. Pada semua konsentrasi, viabilitas sel tetap di atas 90%, yang menunjukkan bahwa baik BSGP maupun FBSGP tidak bersifat sitotoksik terhadap sel HepG2 dan mungkin cocok untuk makanan dan farmasi (Chin et al., 2022 ). Selain itu, pelepasan molekul kecil yang berasal dari lignin, ilignol dan katekol, menyoroti perannya dalam menghambat fermentasi karbohidrat, dan mengurangi komponen toksik dalam saluran pencernaan, sehingga menurunkan risiko penyakit kronis (Aura et al., 2013 ). Akhirnya, hidrolisis enzimatik BSG menggunakan protease menunjukkan bahwa skrining antikanker menunjukkan efek sitotoksik pada sel kanker usus besar, dengan nilai IC50 sebesar 3,2 mg/mL untuk kelompok kontrol dan 13,91 mg/mL untuk Pro 1 (endoprotease). Namun, tidak ada efek penting yang terdeteksi terhadap lini sel kanker otak. Temuan ini menggarisbawahi potensi antikanker usus besar dari ekstrak BSG, yang menyoroti relevansinya untuk kesehatan usus (Naik et al., 2024 ). Demikian pula, BSG yang diolah dengan Depol 761P dan difermentasi dengan L. plantarum PU1 secara efektif melindungi sel Caco-2 dari stres oksidatif dengan menurunkan kadar ROS intraseluler secara signifikan (Schettino et al., 2021 ). Secara keseluruhan, BSG menawarkan berbagai manfaat kesehatan dan aplikasi fungsional, menjadikannya bahan yang berharga dalam pengembangan produk makanan dan suplemen yang meningkatkan kesehatan.

5 MENINGKATKAN KUALITAS PRODUK PANGAN YANG DIPERKAYA BSG MELALUI MODIFIKASI BSG
Berbagai metode, seperti fermentasi, perlakuan enzim, penambah adonan, pengubah tekstur, dan penambahan protein dan serat tinggi dari BSG, telah digunakan untuk memperkaya produk makanan berbasis BSG. Fermentasi memainkan peran penting dalam meningkatkan sifat sensorik, fungsional, dan nutrisi serta umur simpan (Neylon et al., 2021a ; Tan et al., 2020 ; Vriesekoop et al., 2021 ). Mikroorganisme, melalui kemampuannya yang bervariasi, berdampak signifikan terhadap modifikasi ini (Sahoo et al., 2023 ). Fermentasi BSG dapat meningkatkan nilai gizi dengan mengurangi pelepasan gula selama pencernaan (Neylon et al., 2021a ), meningkatkan jaringan gluten, retensi gas, dan memodifikasi sifat fisik gluten melalui aktivitas proteolitik (Magabane, 2017 ). Fermentasi BSG meningkatkan volume roti, memperbaiki kapasitas menahan gas, dan meningkatkan kualitas tekstur dengan mengurangi kekencangan (Aprodu et al., 2017 ), sekaligus menurunkan kadar gula bebas untuk menghambat reaksi Maillard, sehingga memperbaiki warna (Waters et al., 2012 ). Selain itu, fermentasi meningkatkan kelarutan serat makanan dengan memecah struktur kompleks, menghasilkan metabolit yang bermanfaat, dan membuat serat lebih mudah diakses oleh bakteri usus, yang dapat meningkatkan kesehatan secara keseluruhan (Cervantes-Ramirez et al., 2022 ; Vriesekoop et al., 2021 ). BSG bertindak sebagai nutraseutika prebiotik karena adanya arabinoksilooligosakarida, yang menyebabkan percepatan fermentasi (Amorim et al., 2019 ). Substitusi 5%–10% BSG meningkatkan kualitas yoghurt, yang mengarah pada peningkatan optimal dalam keasaman dan perilaku reologi, mengurangi waktu fermentasi dan pertumbuhan LAB. Namun, penambahan 15%–20% berdampak negatif pada perilaku aliran yoghurt (Naibaho, Butula, et al., 2022a ). Penelitian lebih lanjut oleh peneliti yang sama menunjukkan penambahan 10% derivat BSG pada yoghurt berbasis kedelai dan kelapa menunjukkan waktu fermentasi yang lebih singkat dibandingkan dengan kontrol. Tepung dan protein BSG meningkatkan viskositas, produksi asam laktat, konsistensi, keasaman, dan sifat aliran yoghurt berbasis kedelai, kelapa, dan susu, yang menunjukkan bahwa keduanya dapat membantu mempertahankan tekstur, sineresis, dan pembentukan bentuk selama 14 hari periode penyimpanan (Naibaho, Butula, et al., 2022b ; Naibaho, Jonuzi, et al., 2022 ; Naibaho et al., 2023 ).

Dalam SSF dengan R. oligosporus selama 72 jam meningkatkan asam amino, asam sitrat, dan vitamin (Cooray & Chen, 2018 ). Lebih jauh lagi, penggabungan FBSG (Depol 761P dan L. plantarum PU1) ke dalam pasta menurunkan indeks glikemik yang diprediksi dibandingkan dengan tanpa FBSG (Schettino et al., 2021 ). Fermentasi juga memperpanjang masa simpan mikrobiologis hingga 1 hari, mengurangi gula pereduksi yang dilepaskan selama pencernaan pati in vitro (Neylon et al., 2021a ). Pencantuman sourdough dalam roti meningkatkan keasaman dan tingkat keasaman total yang dapat dititrasi (Ktenioudaki et al., 2015 ). Selain itu, fermentasi BSG oleh B. subtilis WX-17 meningkatkan komposisi nutrisi, menunjukkan peningkatan 2 kali lipat pada total asam amino, peningkatan 1,7 kali lipat pada asam lemak tak jenuh, dan peningkatan 5,8 kali lipat pada antioksidan (Tan et al., 2019 , 2020 , 2021 ). Demikian pula, fermentasi dengan Weissella confusa A16 menghasilkan dekstran dan oligosakarida, yang meningkatkan nilai nutrisi dan teknologi roti gandum. Dalam studi lain, fermentasi spontan (pada suhu 23°C selama 72 jam) diikuti oleh perlakuan panas (pada suhu 95°C selama 60 menit) dan pengeringan pada suhu 40°C mengakibatkan penurunan kandungan protein (3,6%), kandungan karbohidrat total (2%–4%), dan IDF (2,9%). Namun, ada peningkatan serat makanan larut (4%), kandungan fenolik (20–25 mg GAE/g), dan melanoidin (60%–80%). Selain itu, perawatan ini menyebabkan peningkatan sifat antioksidan, kapasitas menahan air, penyerapan minyak, dan indeks kelarutan air dan minyak (Olvera-Ortiz et al., 2024 ).

Roti FBSG dengan dekstran in situ dan maltosil-isomaltooligosakarida lebih baik dipanggang daripada roti BSG asli (Koirala et al., 2022 ). Dalam fermentasi BSG, aktivitas puncak feruloil esterase dan xilanase masing-masing pada 1128 mU/g dan 547,9 U/g, setelah 72 dan 48 jam mengakibatkan berkurangnya kapasitas retensi udara adonan. Namun, aktivitas xilanase, amilase, dan protease yang lebih tinggi dapat memiliki efek sebaliknya, mengurangi volume akhir dan merusak atribut reologi (Costa et al., 2021 ). Perlakuan enzim xilanase dalam adonan roti mengubah struktur sekunder protein, meningkatkan proporsi β-turns dan menunjukkan pembentukan jaringan gluten yang terhidrasi lebih efektif (Yue et al., 2022 ). Penggabungan xilanase dan pengkondisi adonan ke dalam roti BSG berbasis sourdough dan non-sourdough meningkatkan sifat pencampuran dan perekatan tepung, memperbaiki volume dan tekstur khusus roti, dan memperpanjang awal kebasian (Ktenioudaki et al., 2015 ). Dalam aplikasi lain sebagai pengemulsi berbasis BSG, BGS yang difermentasi dengan R. oligosporus (37°C selama 3 hari) diikuti dengan ekstraksi protein menunjukkan sifat emulsi yang lebih baik dan stabil (aktivitas: 15–34 m 2 /g, kapasitas: 16%–30%, stabilitas: 16–42 menit, 7%–14%) (Chin et al., 2022 ).

Perlakuan enzimatik meningkatkan volume roti yang diperkaya BSG dengan meningkatkan kelarutan AX (Ktenioudaki et al., 2012 ; Steinmacher et al., 2012 ). Hidrolisis AX yang dikatalisis xilanase menjadi oligosakarida meningkatkan aktivitas prebiotiknya, dengan hidrolisat yang dihasilkan menunjukkan laju fermentasi yang mirip dengan prebiotik komersial (Sajib et al., 2018 ). Enzim yang dimasukkan selama pembuatan roti meningkatkan kualitas tekstur. Hidrolisat BSG secara signifikan meningkatkan kandungan lipid, abu, dan serat, dengan penurunan karbohidrat dan sedikit penurunan kandungan protein dibandingkan dengan roti kontrol (Báez et al., 2021 ). Pencantuman BSG dengan isolat protein kedelai dalam analog daging dengan kadar air tinggi meningkatkan makrostruktur berserat, tekstur, daya cerna, dan menambahkan serat makanan (da Silva et al., 2024 ). Pemanfaatan sumber protein dan serat (EVP dan EVF) dalam produksi roti menghasilkan struktur remah yang berbeda, penurunan glikemik, dan peningkatan masa simpan mikrobiologis hingga 3 hari (Sahin, Atzler, et al., 2021 ). Pencantuman EVP dalam pasta membentuk jaringan protein yang lebih kuat, yang mengarah pada peningkatan kualitas pasta secara keseluruhan dan peningkatan profil nutrisi dibandingkan dengan semolina (Sahin, Hardiman, et al., 2021 ). Demikian pula, pasta yang dibuat dengan BSG dan FBSG yang dikeringkan dengan semprotan menunjukkan nilai nutrisi yang unggul, menampilkan peningkatan kandungan serat dan indeks glikemik yang diprediksi lebih rendah dibandingkan dengan pasta semolina tradisional (Neylon et al., 2021b ). Dalam produk ekstrusi, penambahan bahan-bahan seperti pektin, bubuk putih telur, dan protein whey meningkatkan kualitas produk BSG yang sudah jadi (Cappa & Alamprese, 2017 ; Kirjoranta et al., 2016 ).

6 APLIKASI BSG DALAM PENGEMBANGAN MATERIAL KEMASAN
Bahan kemasan biodegradable yang dikembangkan menggunakan polisakarida, protein, dan lipid yang diekstrak dari berbagai limbah agroindustri menghadirkan solusi yang menjanjikan untuk tantangan keberlanjutan yang dihadapi oleh sektor pengemasan (Assad et al., 2020 ). Penggunaan senyawa yang diekstrak ini dalam pengembangan kemasan menjanjikan untuk meningkatkan sifat penghalang, termal, mekanis, optik, dan antibakteri dari kemasan biodegradable. Secara khusus, protein telah mendapatkan perhatian signifikan di antara bahan biopolimer karena kemampuannya untuk membentuk jaringan, memberikan plastisitas dan elastisitas, bertindak sebagai penghalang oksigen yang efektif, menawarkan kemampuan mekanis, keterjangkauan, daya makan, dan biodegradabilitas yang cepat (Assad et al., 2020 ; Yashwant et al., 2023 ).

BSG kaya akan protein, yang memiliki beragam asam amino. Struktur protein yang beragam mendorong interaksi yang berkontribusi pada sifat mekanisnya yang unggul. Para peneliti mengeksplorasi potensi protein BSG dalam pengembangan film dan pelapis kemasan (Tabel 6 ). Dalam sebuah studi oleh Lee et al. ( 2015 ), sebuah film komposit yang menggabungkan protein BSG dan kitosan diselidiki, mencatat bahwa peningkatan konsentrasi kitosan (0%–100%) mengakibatkan perubahan pada sifat-sifatnya. Film tersebut menunjukkan penurunan permeabilitas uap air (WVP), perpanjangan saat putus, dan kelarutan dalam air, sambil menunjukkan peningkatan kekuatan tarik, intensitas warna, aktivitas antioksidan, dan efektivitas antibakteri. Pembentukan ikatan hidrogen intermolekul antara protein BSG dan kitosan meningkatkan kekuatan tarik (Lee et al., 2015 ). Demikian pula, Proaño et al. ( 2020 ) menemukan bahwa formulasi yang mengandung 0,10 dan 0,15 g polietilen glikol (PEG) per gram BSG-polikarbonat menghasilkan film dengan kombinasi yang seimbang antara sifat penghalang air, kapasitas antioksidan, dan kekuatan mekanis dalam film yang dihasilkan. PEG meningkatkan struktur α-heliks hingga penambahan 0,10 g, meningkatkan sifat mekanis dan aktivitas antioksidan, meskipun tidak ada efek antibakteri terhadap Penicillium corylophylum , Bacillus cereus , atau Salmonella Newport yang diamati. Aktivitas antioksidan protein BSG yang luar biasa dikaitkan dengan keberadaan oligopeptida dan asam amino bebas. Ini menekankan potensi protein BSG dalam mengembangkan film komposit dengan sifat yang diinginkan untuk berbagai aplikasi, termasuk pengemasan. Shroti dan Saini ( 2022 ) menyelidiki film berbasis protein BSG yang disiapkan dengan konsentrasi protein yang berbeda (4%–10%) pada berbagai tingkat pH (11–13); film yang dikembangkan menunjukkan berbagai warna, dari buram hingga coklat kemerahan muda. Peningkatan konsentrasi protein dalam film menyebabkan peningkatan karakteristik mekanis, kadar air, dan aktivitas air. Namun, peningkatan pH mengakibatkan peningkatan kelarutan tetapi penurunan aktivitas air, kapasitas pembengkakan, dan WVP. Film protein BSG juga menunjukkan karakteristik pemblokiran UV, yang dikaitkan dengan kemampuan residu asam amino aromatiknya untuk menyerap sinar UV (Limpan et al., 2010 ; Shroti & Saini, 2022 ). Meskipun warnanya agak cokelat kemerahan dan transparansinya buruk, karakteristik film protein BSG cukup menjanjikan.
Bahasa Indonesia: Selain protein, karbohidrat, seperti selulosa, AX, glukan, dan pati, berfungsi sebagai biomaterial yang sangat baik untuk pengemasan makanan karena biodegradabilitasnya, struktur jaringan yang rumit, ketahanan air yang tinggi, dan sifat mekanis yang luar biasa (He et al., 2021 ). AX dan karboksimetilselulosa (CMC) dari BSG telah dieksplorasi dalam film komposit (Jaguey-Hernández et al., 2022 ; Moreirinha et al., 2020 ; Oztuna Taner et al., 2023 ). Penggabungan AX yang diekstraksi dari BSG ke dalam film berbasis metil hidroksi etil selulosa meningkatkan stabilitas termal, hidrofobisitas, WVP, dan aktivitas antioksidan (penghambatan DPPH 50%), sambil mempertahankan transparansi dan sedikit mengurangi sifat mekanis. Film fungsional ini menunjukkan potensi yang signifikan untuk digunakan dalam pengemasan makanan aktif untuk memperpanjang umur simpan (Rojas-Lema et al., 2024 ). Selain itu, feruloylated-arabinoxylooligosaccharides yang berasal dari BSG dengan berbagai konsentrasi serat nano selulosa (CNF) menunjukkan film yang tembus cahaya dan stabil secara termal dengan sifat mekanik yang baik dan rona kuning pucat (Moreirinha et al., 2020) . ). Interaksi yang lebih kuat antara AX dan NFC ini menghasilkan peningkatan adhesi permukaan, menghasilkan material yang lebih kaku dan meningkatkan kinerja mekanis. Film AX menunjukkan transmitansi 0%–37% dan 37%–57% dalam sinar tampak dan ultraviolet, masing-masing. Ini juga meningkatkan aktivitas antioksidan, antibakteri ( Staphylococcus aureus dan Escherichia coli ), dan aktivitas antijamur ( Candida albicans) (Moreirinha et al., 2020 ). Dalam studi terpisah yang dilakukan oleh Jaguey-Hernández et al. ( 2022 ), film termoplastik berdasarkan BSG AX menghasilkan film yang homogen dan bening dengan rona kuning hangat dan stabilitas termal yang sangat baik pada rentang pH 3–10. Penambahan agen plasticizer dan defoamer meningkatkan energi aktivasi ( E a ) dari film. Film yang berasal dari CMC menunjukkan peningkatan sifat mekanik dan peningkatan aktivitas antioksidan. Penggabungan protein BSG dan konstituen fenolik terutama memengaruhi atribut mekanik, yang memengaruhi perpanjangan putus dan modulus elastisitas. Hal ini dikaitkan dengan berkurangnya mobilitas molekuler rantai polimer CMC, yang menghasilkan struktur yang lebih kaku. Namun, penambahan gugus karboksimetil ke rantai selulosa, bersama dengan keberadaan gugus karboksimetil bermuatan negatif, mengakibatkan penurunan stabilitas termal CMC (Oztuna Taner et al., 2023 ).

Dalam eksplorasi lain oleh Mendes et al. ( 2021 ), serat BSG dimasukkan ke dalam film nano komposit kuaterner dengan pati singkong, mentega kakao, dan minyak atsiri serai, dan 5%–10% serat dalam film mengurangi keringanan, kekuatan tarik, WVP, pembentukan ikatan hidrogen, laju transmisi uap air, dan modulus elastisitas, sekaligus meningkatkan ketebalan dan perpanjangan saat putus. Penyertaan serat BSG, yang bertindak sebagai fase terdispersi, membatasi pergerakan rantai biopolimer, akibatnya menyebabkan berkurangnya permeabilitas uap air dalam film komposit. Setelah uji biodegradabilitas selama 45 hari (dikeringkan pada suhu 50°C dalam oven vakum), material mulai terdegradasi, menunjukkan pelunakan, disintegrasi, dan pengendapan serpihan organik di permukaan. Dalam investigasi terkait oleh Castanho et al. ( 2022 ), komposisi film berbasis serat BSG menunjukkan sifat mekanis yang lebih baik, yang menekankan pengaruh interaksi antara fase dan ukuran serat pada kinerja mekanis film. Berbeda dengan pati termoplastik murni, keberadaan serat BSG memfasilitasi proses retrogradasi yang lebih lama, yang menghasilkan suhu leleh yang lebih tinggi dan kristalinitas yang lebih tinggi dalam komposit. Komposit ini mempertahankan integritas strukturalnya pada suhu di bawah 130°C (Castanho et al., 2022 ).

Lebih jauh lagi, penggabungan BSG yang telah diolah terlebih dahulu, yang mengalami merserisasi (10% b/v NaOH) dan pemutihan (10% b/v NaOH dan 12% b/v H 2 O 2 ), ke dalam komposit berbasis pati meningkatkan kekuatan tarik, WVP, modulus Young, dan kelarutan dalam air (Ramos et al., 2024 ). Sementara penggabungan ekstrak BSG ke dalam film berbasis pati tidak berdampak signifikan pada kinerja mekanis atau sifat penghalangnya, hal itu menghasilkan tekstur permukaan yang kasar dan heterogen (Ludka et al., 2024 ; Vieira et al., 2024 ).

Dalam aplikasi pengemasan lainnya, Ferreira et al. ( 2019 ) menyelidiki baki pengemasan makanan berbasis BSG yang terbuat dari BSG, yang menggabungkan kitosan dan glioksal, dan menunjukkan peningkatan kekuatan lentur, baik sebelum maupun sesudah terpapar air, yang mendekati kinerja baki polistirena yang mengembang. Dalam studi terpisah oleh Nehra et al. ( 2022 ) pada mangkuk makanan berbasis BSG yang diperkaya dengan ragi, tepung olahan, gom xanthan, dan gula aren, penambahan 10% BSG menunjukkan penyerapan air dan minyak yang rendah, serta sifat antioksidan dan kekerasan yang unggul. Hal ini menunjukkan bahwa BSG dapat berfungsi sebagai solusi hemat biaya untuk membuat bahan pengemasan yang dapat terurai secara hayati.

Bahan pengemas berbasis BSG dievaluasi untuk pengemasan utama makanan, dimulai dengan cokelat dalam sebuah studi oleh Mendes et al. ( 2021 ). Cokelat hitam dan putih dibungkus dalam film nanokomposit berbasis BSG, ditutupi dengan aluminium foil, dan disimpan pada suhu ruangan selama 7 hari. Evaluasi sensoris menunjukkan bahwa film yang mengandung 5% serat BSG lebih diterima untuk kedua jenis cokelat dibandingkan dengan 10% BSG karena migrasi komponen aktif dari film. Dalam studi lain, Oztuna Taner et al. ( 2023 ) melapisi stroberi dengan mencelupkannya ke dalam larutan protein BSG (13,2–52,8 mg) dan PhC (5–20 mg) selama 2 menit. Setelah dikeringkan dengan udara pada suhu ruangan dan disimpan selama 5 hari pada suhu 18°C, sampel stroberi yang dilapisi menunjukkan sifat penampilan yang lebih unggul dibandingkan dengan yang tidak dilapisi, yang dikaitkan dengan kualitas pelindung film. Sampel yang dilapisi menunjukkan kehilangan berat yang lebih rendah dan mempertahankan kadar padatan terlarut (Brix), keasaman, pH, dan nilai antosianin yang lebih baik, yang menunjukkan perlindungan efektif film komposit selama 5 hari untuk stroberi yang dilapisi. Lebih jauh lagi, kriogel CNF yang berasal dari BSG, dikombinasikan dengan PEG, digunakan dalam film komposit untuk pengemasan daging beku. Komposit ini menunjukkan stabilitas bentuk yang sangat baik, nilai entalpi tertinggi, dan sifat mekanik yang unggul. Mereka secara efektif mencegah fluktuasi suhu yang cepat dan mencapai suhu daging di bawah 0 °C selama empat kali lebih lama daripada kemasan kontrol, tanpa kebocoran selama transisi fase. Selain itu, komposit berdampak positif pada kehilangan tetesan dan stabilitas warna selama perubahan suhu (Heidari et al., 2025 ).

Lipid berbasis BSG, yang terdiri dari 13% minyak esensial termasuk tokoferol, tokotrienol, dan 5 -n- alkilresorsinol, menunjukkan sifat-sifat yang menjanjikan dalam pengembangan bahan kemasan makanan. Secara keseluruhan, bahan kemasan berbasis BSG menunjukkan kekokohan mekanis yang mengesankan, karakteristik hidrofobik, biodegradabilitas, ketahanan termal, perlindungan UV, atribut antibakteri, dan sifat antioksidan Dengan memasukkan BSG, film kemasan memiliki atribut buram, yang menggarisbawahi kelayakannya untuk menjaga bahan makanan yang sensitif terhadap cahaya.
7 EKONOMI SIRKULAR, TUJUAN KEBERLANJUTAN, DAN JEJAK LINGKUNGAN
Konsep ekonomi sirkular dibangun atas empat prinsip utama: mengurangi, menggunakan kembali, memulihkan, dan mendaur ulang, yang bertujuan untuk mengoptimalkan pertumbuhan ekonomi dan meminimalkan konsumsi sumber daya, khususnya dalam hal bahan dan energi. Proses valorisasi, yang bergantung pada teknologi intensif energi untuk mengubah produk sampingan makanan menjadi senyawa berharga, dapat menghasilkan sedikit atau tidak ada penghematan GRK jika dibandingkan dengan produk alternatif. Dalam penilaian keberlanjutan, ditetapkan bahwa mengganti 1 kg tepung terigu dengan 1 kg BSG kering menghasilkan pengurangan emisi gas rumah kaca bersih, dengan penurunan 0,10 kg CO2 – ekuivalen per kilogram BSG dalam produksi pangan. Substitusi ini juga menghasilkan pengurangan penggunaan lahan (membebaskan lahan pertanian seluas 2 m2 ) (van Deventer et al., 2020 ). Penelitian lebih lanjut telah menunjukkan bahwa mengubah BSG menjadi bahan makanan tidak hanya menurunkan emisi gas rumah kaca tetapi juga menawarkan alternatif yang lebih berkelanjutan untuk produksi tepung terigu. Substitusi protein dari BSG secara signifikan menurunkan emisi karbon, mencapai pengurangan 53,9 kg CO2 2 -eq, sedangkan penggantian asam hanya mencapai penurunan kecil sebesar 3,0 kg CO 2 -eq. Ekstraksi protein dari BSG telah diakui sebagai proses dengan potensi kemajuan terbesar sepanjang skala evolusi teknologi (Fonseca et al., 2024 ).

Dibandingkan dengan produksi biochar dari BSG, yang memiliki GWP lebih dari 1400 juta ekuivalen CO2 selama periode 20 tahun, penggilingan BSG menjadi produksi tepung diharapkan memiliki GWP yang 3,90 kali lebih rendah (Maqhuzu et al., 2021 ). Selain itu, transisi dari bahan bakar minyak ke serpihan biomassa kayu untuk energi termal, dikombinasikan dengan pemanfaatan campuran listrik Norwegia, menghasilkan penurunan emisi yang signifikan—dari 115 menjadi 11 kg ekuivalen CO2 per ton BSG (Scherhaufer et al., 2020 ). Studi lain telah menunjukkan bahwa menggabungkan BSG ke dalam produk pakan akuakultur dapat mengurangi jejak lingkungan akuakultur hingga 6%, secara signifikan menurunkan dampak keseluruhannya (Iñarra et al., 2022 ).

Potensi BSG melampaui produksi pangan dan pakan, karena juga dapat digunakan untuk mengatasi masalah limbah plastik. Pada tahun 2022, UE menghasilkan sekitar 36,1 kg/kapita, dengan hanya 14,7 kg yang didaur ulang (Eurostat, 2022 ). Selulosa dan lignin dalam BSG memiliki aplikasi potensial dalam bahan-bahan seperti plastik biodegradable, komposit, dan produk-produk berbasis bio lainnya, mengurangi ketergantungan pada bahan-bahan berbasis bahan bakar fosil. Sekitar 344.000 t per tahun BSG diproduksi di UE, yang dapat menghasilkan sekitar 6800–13.600 kg selulosa dan 6800–17.000 kg lignin, mencapai tingkat keuntungan yang berkelanjutan (de Crane d’Heysselaer et al., 2022 ). Selain itu, xylitol semakin dieksplorasi dalam aplikasi pengemasan karena sifatnya yang biodegradable, tidak beracun, dan menahan kelembapan. Produksi xilitol dari BSG (101,53 kg/t) lebih efisien dibandingkan dengan polihidroksibutirat (10,53 kg/t BSG) (Dávila et al., 2016 ). Pengembangan kemasan berbasis protein BSG juga menghadirkan peluang pendapatan yang menjanjikan, menghasilkan margin laba yang substansial. Aplikasi potensial lain dari BSG adalah dalam gasifikasinya untuk pembangkitan panas di pabrik bir, yang telah terbukti memberikan kontribusi output energi bersih sebesar 28,9 MWh per tahun. Hal ini setara dengan pengurangan 22% dalam konsumsi bahan bakar fosil dalam proses pembuatan bir, yang mengarah pada penghematan ekonomi yang signifikan (Ortiz et al., 2019 ).

Meskipun pasar untuk bahan makanan bernilai tinggi terus berkembang, jumlah BSG yang digunakan dalam formulasi makanan masih terbatas. Untuk mencapai pemanfaatan aliran samping BSG yang signifikan, pilihan seperti menggunakan solusi inovatif (bahan kemasan, pakan hewan atau akuatik, produksi pelet, ekstraksi komponen) sangat penting. Namun, kurangnya penelitian yang menerapkan penilaian siklus hidup dan biaya siklus hidup untuk membandingkan jalur pengelolaan BSG alternatif harus ditangani dalam penelitian mendatang, karena ini akan memberikan wawasan berharga untuk menginformasikan proses pengambilan keputusan.

8 TANTANGAN DAN PROSPEK MASA DEPAN
Pemanfaatan BSG untuk aplikasi makanan dan pengemasan memiliki beberapa tantangan utama yang memerlukan perhatian dan penyelesaian.

8.1 Masalah pembusukan dan keamanan
Kandungan air yang tinggi (75%–85%), bersama dengan kadar polisakarida dan protein yang signifikan, membuat BSG sangat rentan terhadap kontaminasi mikroba dan produksi toksin. Hal ini mengakibatkan ketidakstabilan, masa simpan yang terbatas, dan kualitas nutrisi yang menurun. Sumber variabilitas dan besarnya mikrobioma dalam BSG dipengaruhi oleh beberapa faktor, termasuk bahan baku, proses pembuatan bir (teknik, suhu, dan bahan tambahan yang digunakan), dan kondisi penyimpanan (suhu, kelembapan, dan durasi). Setelah sumber variabilitas dan besarnya mikrobioma dalam BSG dipahami, penentuan prioritas dapat dilakukan berdasarkan faktor-faktor seperti potensi risiko keamanan, dampak pada kualitas produk, dan tujuan penggunaan akhir.

Pengelolaan mikrobioma dalam BSG secara efektif melibatkan penyimpanan BSG basah yang tepat dan teknik pemrosesan (pengeringan, perlakuan panas) untuk meminimalkan pertumbuhan mikroba. Dengan menerapkan strategi ini, pembuat bir dapat mengelola mikrobioma dalam BSG secara efektif, memastikan kualitas, keamanan, dan kesesuaiannya untuk berbagai aplikasi dalam produksi pangan. Namun, penelitian khusus tentang mikrobioma BSG terbatas; penelitian lebih lanjut di bidang ini dapat memberikan wawasan berharga tentang ekologi mikroba BSG dan potensi aplikasinya.

8.2 Pengolahan
Pengeringan adalah proses terpenting setelah pascaproduksi BSG untuk meningkatkan masa simpan serta keamanan dan kualitas produk. Namun, tidak ada prosedur standar atau pedoman konsisten yang tersedia untuk memilih parameter pengeringan yang optimal dalam pengeringan BSG. Metode pengeringan meliputi pengeringan konveksi, drum, inframerah, beku, dan pengeringan oven, yang masing-masing dapat memengaruhi kandungan nutrisi BSG secara berbeda. Panas yang berlebihan selama pengeringan dapat menyebabkan reaksi Maillard, yang dapat memengaruhi rasa dan warna. Mayoritas penelitian ini gagal untuk secara eksplisit mengukur bagaimana berbagai parameter pemrosesan yang terkait dengan teknik pengeringan yang berbeda memengaruhi retensi nutrisi dalam BSG kering. Sebagian besar waktu, kehilangan nutrisi ini lebih besar daripada perubahan kualitas produk yang dihasilkan dari penggunaan berbagai teknik pengeringan atau pengaturan pemrosesan dengan margin yang substansial. Ini menimbulkan tantangan bagi para insinyur dan teknolog pangan untuk mengatasi dua masalah pengeringan yang saling berhubungan ini.

BSG sering kali dihasilkan dalam jumlah besar dan perlu segera diproses atau disimpan dengan benar untuk mencegah pembusukan. Pengeringan konvektif muncul sebagai metode yang paling ekonomis, membuatnya sangat cocok untuk mengawetkan BSG untuk berbagai aplikasi. Pengeringan konvektif disukai dalam industri makanan karena efektivitas biaya, kesederhanaan, keserbagunaan, skalabilitas, dan efisiensinya. Kesederhanaan dan kompatibilitasnya dengan infrastruktur yang ada menjadikannya pilihan yang menarik bagi banyak fasilitas, menawarkan kontrol yang mudah atas parameter seperti suhu dan aliran udara. Selain itu, mengintegrasikan metode non-invasif dan teknik sensor ke dalam proses pengeringan udara panas dapat secara signifikan meningkatkan standar keamanan pangan dan kontrol kualitas sekaligus mengoptimalkan efisiensi energi dan kinerja keseluruhan. Sementara metode pengeringan lainnya memiliki kelebihan untuk aplikasi tertentu, manfaat komprehensif dari pengeringan konvektif menjadikannya pilihan yang populer dan bertahan lama dalam industri makanan. Secara keseluruhan, pengeringan konvektif menonjol karena manfaatnya yang komprehensif dan popularitasnya yang bertahan lama dalam pemrosesan makanan.

Sejumlah besar BSG harus diolah untuk mencegah pembusukan. Langkah-langkah penyimpanan, pengeringan, penggilingan, dan pasca-pemrosesan dapat mencakup seperti pemanggangan, perlakuan panas, fermentasi, atau perlakuan enzim juga dapat diterapkan untuk meningkatkan sifat fungsional tepung. Efek kumulatif dari pemrosesan pada parameter ini bergantung pada faktor-faktor seperti kondisi pemrosesan, peralatan yang digunakan, dan kualitas awal BSG. Pemrosesan yang tepat dapat membantu mempertahankan atau meningkatkan nilai gizi tepung BSG sekaligus meningkatkan fungsionalitas dan atribut sensoriknya. Sepanjang langkah-langkah pemrosesan, langkah-langkah pengendalian mutu harus diterapkan untuk memastikan konsistensi dan keamanan produk akhir. Langkah-langkah ini dapat berupa pengujian rutin untuk kadar air, kontaminasi mikroba, dan komposisi gizi. Singkatnya, keseluruhan pemrosesan BSG menjadi tepung melibatkan langkah-langkah penyimpanan, pengeringan, penggilingan, dan pasca-pemrosesan, yang masing-masing dapat memengaruhi parameter kualitas produk akhir. Teknik pemrosesan dan langkah-langkah pengendalian mutu yang tepat sangat penting untuk memastikan produksi tepung BSG berkualitas tinggi dengan sifat gizi, sensorik, dan fungsional yang diinginkan.

8.3 Makanan
Pemanfaatan BSG dalam makanan masih terbatas karena tantangan yang terkait dengan ketidakmampuan mencerna lignoselulosa dan keadaan denaturasi proteinnya, yang menghambat kelarutan dan aplikasi industrinya. Sebagian besar penelitian menyarankan untuk memasukkan BSG dalam produk makanan dalam kisaran 5%–20%, terutama karena dampak negatifnya pada sifat sensoris, meskipun produk yang lebih baru seperti varian keripik telah dikembangkan dengan penyertaan BSG hingga 40%. Namun, penggantian BSG sering kali menyebabkan hasil yang tidak diinginkan seperti peningkatan kekencangan, perubahan rasa, berkurangnya ekspansi volume, warna yang lebih gelap, dan berkurangnya elastisitas.

Metode penyimpanan dan pengeringan secara signifikan memengaruhi perkembangan rasa dan warna, dan mengoptimalkan proses ini dapat menghasilkan BSG kering berkualitas tinggi. Lebih jauh, peningkatan sifat fisik dapat dicapai melalui metode penggilingan, fermentasi, ekstrusi, dan modifikasi menggunakan perlakuan enzim, penambah adonan, pengubah tekstur, dan fraksinasi kering untuk mengekstraksi komponen protein dan serat. Teknik-teknik ini meningkatkan distribusi ukuran partikel, keseragaman, sifat fungsional, dan aksesibilitas nutrisi, sehingga meningkatkan kualitas produk. Selain itu, teknik-teknik ini memungkinkan pengembangan produk makanan yang disesuaikan dengan profil nutrisi yang diinginkan. Komponen-komponen yang difraksinasi dapat digunakan dalam berbagai produk makanan seperti analog daging, protein bar, alternatif susu, minuman, produk nutrisi olahraga, dan makanan panggang untuk meningkatkan kandungan serat dan meningkatkan kesehatan pencernaan.

8.4 Pengemasan
Percobaan skala laboratorium telah menunjukkan potensi BSG dalam mengembangkan bahan kemasan yang inovatif. Namun, upaya penelitian lebih lanjut harus diarahkan untuk mengatasi aspek-aspek utama seperti sifat mekanis, masa simpan, pengawetan rasa, stabilitas mikroba, interaksi makanan-kemasan, dan kepatuhan terhadap standar keamanan pangan. Selain itu, penyelidikan harus memprioritaskan desain sistematis alur proses, menilai kelayakan teknis dan keberlanjutan lingkungannya.

Senyawa turunan BSG, seperti protein, lignin, serat, dan lipid, sangat penting dalam pengembangan kemasan. Protein BSG, khususnya, menawarkan alternatif yang hemat biaya untuk memproduksi film biodegradable dengan sifat antioksidan, yang cocok untuk kemasan makanan aktif. Meskipun demikian, peningkatan keuletan film ini sangat penting untuk aplikasi praktis. Untuk meningkatkan sifat mekanis BSG, berbagai perawatan seperti pengeringan, merserisasi, hidrolisis asam, perawatan enzimatik, pemutihan, dan ekstraksi pelarut dapat digunakan untuk menghilangkan senyawa non-selulosa, asam amino, dan pati. Selain itu, peningkatan komposisi film dan penyempurnaan metode pemrosesannya akan berkontribusi pada karakteristik mekanis yang lebih baik. Teknik ekstraksi untuk BSG harus dipilih berdasarkan senyawa target, konsumsi energi, dan biaya produksi. Praperlakuan fisik seperti ultrasonikasi, microwave, gangguan mekanis, dan ledakan uap lebih disukai untuk meningkatkan efisiensi ekstraksi sambil meminimalkan konsumsi energi, terutama mengingat jumlah besar produk sampingan pabrik bir.

Pemanfaatan limbah BSG dapat diperluas ke berbagai aplikasi seperti kertas karton atau kardus, baki, bahan insulasi, mulsa dan pengisi, pengemasan pakan ternak, dan baki pembibitan. Dengan memanfaatkan peluang ini, pabrik bir dapat berkontribusi pada ekonomi sirkular dengan menggunakan kembali bahan limbah, sehingga mengurangi dampak lingkungan. Kolaborasi dengan industri pembuatan bir dapat lebih mendorong kemajuan pengemasan yang dapat terurai secara hayati, yang mendorong kemitraan menuju masa depan yang lebih hijau dan berkelanjutan.

9 KESIMPULAN
Potensi BSG dalam industri makanan dan pengemasan sangat luas dan menjanjikan, menawarkan banyak peluang untuk inovasi dan keberlanjutan. Melalui pendekatan inovatif, BSG dapat digunakan kembali untuk menambah nilai gizi pada berbagai produk makanan sekaligus mengurangi limbah dan dampak lingkungan. Komposisi berserat dan profil protein serta nutrisinya yang kaya menjadikannya bahan yang berharga untuk meningkatkan kandungan gizi makanan seperti roti, makanan ringan, pengganti daging, yoghurt, dan minuman. Selain manfaatnya dalam makanan, BSG sangat menjanjikan dalam pengembangan kemasan yang dapat terurai secara hayati, menyediakan alternatif berkelanjutan untuk bahan konvensional dan berkontribusi pada upaya global untuk mengurangi polusi plastik. Namun, penelitian dan pengembangan lebih lanjut diperlukan untuk mengoptimalkan metode pemrosesan, memastikan standar keamanan, dan meningkatkan produksi untuk memenuhi permintaan industri. Dengan memanfaatkan potensi BSG dan mendorong kolaborasi antara pembuat bir, produsen makanan, dan perusahaan pengemasan, kita dapat membuka peluang baru untuk inovasi, keberlanjutan, dan pertumbuhan ekonomi di sektor makanan dan pengemasan.