MAKALAH
ENZIMOLOGI
“BROWNING
PADA APEL DAN CARA PENCEGAHANNYA”
Disusun oleh :
Moh.
MIrza Nuryady
101810401048
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU
PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS JEMBER
2012
BAB I.
PENDAHULUAN
1.1 Latar
Belakang
Buah Apel (Malus sylvetris) mempunyai bentuk bulat sampai lonjong bagian pucuk
buah berlekuk dangkal, kulit agak kasar dan tebal, pori-pori buah kasar dan
renggang, tetapi setelah tua menjadi halus dan mengkilat.Warna buah hijau
kemerah-merahan, hijau kekuning-kuningan, hijauberbintik-bintik, merah tua dan
sebagainya sesuai dengan varietas. Karakteristik buah apel dapat dinilai
menurut:
1. Nilai fisik : Kekerasan, berat
jenis, dan mudahnya lepas dari tangkainya.
2. Nilai visual : Warna kulit dan
ukuran.
3. Analisis Kimia : Kadar vitamin,
Kadar pati dan asam.
4. Metode fisiologi : Respirasi.
Kandungan dari buah apel antara lain :
vitamin A 2%, vitamin C 11,42mg/100 gram, besi 2%, air 83,39%, Karbohidrat :
7%, mempunyai rasamanis dan sedikit asam untuk buah segarnya (Soelarso, 1998).
Proses
Browning atau pencokelatan adalah proses di mana suatu zat, pada umumnya berupa
makanan, berubah warna menjadi kecokelatan. Perubahan warna tersebut umumnya
diikuti oleh perubahan rasa pada makanan
yang mengurangi cita rasa makanan sehingga proses ini seringkali
dianggap merugikan. Proses pencokelatan enzimatik melibatkan enzim-enzim
seperti Monophenol Monoxygenase atau
tyrosinase ,polifenol oksidase atau
fenolase, dan laccase. Proses pencokelatan yang dialami oleh apel merupakan
proses pencokelatan enzimatik yang dipengaruhi oleh kerja enzim fenolase.
Ketika apel dikupas atau dipotong, enzim yang tersimpan di dalam jaringan apel
akan terbebas. Apabila enzim tersebut mengalami kontak dengan oksigen di udara,
fenolase akan mengkatalisis konversi biokimia dari komponen fenolik yang ada
pada apel sehingga komponen tersebut berubah menjadi pigmen coklat atau
melanin. Proses ini pada umumnya terjadi pada pH antara 5,0-7,0 dan pada temperatur
yang cenderung hangat. Sebagai tambahan, kontak dengan besi atau tembaga akan
mempercepat reaksi pencokelatan enzimatik. Hal inidapat diamati ketika apel
dipotong menggunakan pisau yang telah berkarat atau ditaruh di dalam mangkok
tembaga lalu diaduk-aduk, proses pencokelatan yang terjadi dapat terlihat dalam
waktu yang lebih singkat.Terdapat dua reaksi dalam proses pencokelatan
enzimatik yaitu reaksi Cresolase dan Catecholase . Dalam reaksi Cresolase,
komponen monofenol yang ada pada apel mengalami hidroksilasi menjadi o-difenol.
Dalam reaksi Catecholase, difenol diubah
menjadi o-quinone. Reaksi ini sering juga disebut reaksi difenolase. Reaksi
Catecholase terjadi segera setelah terbentuknya senyawa o-difenol, tanpa
memerlukan keberadaan oksigen ataupun enzim fenolase. Setelah senyawa o-quinone
terbentuk, senyawa o-difenol akan mengalami hidroksilasi menjadi senyawa tri
fenolik yang akan bereaksi lebih jauh dengan o-quinone dalam proses pembentukan
melanin coklat pada apel. Komponen fenolik pada apel berupa flavonoid dan asam
fenolik. Flavonoid yang ada di dalam apel adalah flavonol, catechin , dan epicatechin. Contoh asam fenolik
yang ada di dalam apel adalah asam cafeic
dan asam p-coumaric yang
membentuk ester dengan asam quinic.
Senyawa fenolik lainnya adalah di dalam
apel floretin glikosida. Konsentrasi masing-masing senyawa fenolik pada apel bervariasi,
bergantung pada bagian-bagian di mana senyawa tersebut ada. Pada kulit apel,
senyawa fenolik yang mendominasi adalah quercetinglikosida
dan flavonol. Bagian inti dan biji buah apel banyak mengandungfloretin
glikosida. Bagian korteks buah apel banyak mengandung asamfenolik. Sebagian
besar komponen fenolik yang dimiliki oleh apel berbentuk senyawa o-difenol.
Senyawa o-difenol adalah senyawa organik berupa antioksidan yang berfungsi
mengurangi resiko kanker. Dalamproses pencokelatan, enzim fenolase mengubah
o-difenol pada apel menjadi o-quinone yang lebih reaktif. Senyawa o-quinone
akan bereaksi lebih jauh dengan komponen fenolik lainnya dan protein pada
jaringan apel dan membentuk melanin yang memberikan warna cokelat pada apel. Enzim
fenolase memerlukan oksigen agar dapat bekerja. Oksigen berperan sebagai
akseptor hidrogen dalam proses pencokelatan sedangkan Komponen fenolik pada
apel merupakan substrat dari enzim fenolase(Handayani, 2011).
1.1. Tujuan
Makalah
ini bertujuan untuk mengetahui cara pencegahan proses Browning yang menyebabkan
warna kecoklatan pada buah apel yang baru dikupas ?
1.3 Manfaat
Dapat mengetahui cara
pencegahan terjadinya proses Browning yang menyebabkan warna kecoklatan pada
buah apel yang baru dikupas.
BAB II. PEMBAHASAN
Buah
apel mudah mengalami pencoklatan setelah
terkelupas atau dipotong. Pencoklatan (browning) merupakan proses pembentukan
pigmen berwarna kuning yang akan segera berubah menjadi coklat gelap.
Pembentukan warna coklat ini dipicu oleh reaksi oksidasi yang dikatalisis oleh
enzim fenoloksidase atau polifenol oksidase. Kedua enzim ini dapat mengkatalis oksidasi
senyawa fenol menjadi quinon dan kemudian dipolimerasi menjadi pigmen
melaniadin yang berwarna coklat (Mardiah 1996).
Senyawa
fenol dan kelompok enzim oksidase tersebut tersedia secara alami didalam
buah apel. Oleh karena itu pencoklatan yang terjadi disebut juga reaksi pencoklatan
enzimatis. Enzim polifenoloksidase memiliki kode Enzym Commision (EC)
1.14.18.1, nama trivial monophenol
monooxygenase dan nama IUPAC
monophenol, L-dopa:oxygen oxidoreductase. Selain
itu, enzim ini juga memiliki nama lain, yaitu tyrosinase, phenolase, monophenol
oxidase, cresolase, catecholoxidase, polyphenolase, pyrocatechol oxidase, dopa
oxidase, chlorogenicoxidase, catecholase, monophenolase, o-diphenol oxidase,
chlorogenicacid oxidase, diphenol oxidase, o-diphenolase, tyrosine-dopa oxidase,
o-diphenol:oxygen oxidoreductase, polyaromatic oxidase, mono phenol monooxidase,
o-diphenol oxidoreductase, monophenol dihydroxy phenylalanine: oxygen
oxidoreductase, N-acetyl-6-hydroxytryptophan oxidase, monophenol,
dihydroxy-L-phenylalanineoxygen oxidoreductase,o-diphenol:O2 oxidoreductase,
dan phenoloxidase. Enzim polifenol oksidase dihasilkan dari reaksi antara
L-tyrosine,L-dopa, dan O2 menjadi L-dopa,
dopaquinone, dan H2O(Rahmawati,2011).
Pada umumnya ada tiga
macam reaksi pencokelatan nonenzimatik yaitu karamelisasi, reaksi millard, dan
pencokelatan akibat vitamin C. dalam suasana asam, cincin lakton asam
dehidroaskorbat terurai secara irreversible dengan membentuk suatu senyawa
diketogulonaat, dan kemudian berlangsunglah reaksi Maillard dan proses
pencokelatan. Karamelisasi terjadi pada suatu larutan sukrosa yang diuapkan
maka konsentrasinya akan meningkat, begitu juga titik didihnya sehingga seluruh
air akan menguap semua. Bila keadaan tersebut telah tercapai dan pemanasan
diteruskan, maka cairan yang ada bukan lagi terdiri dari air tetapi cairan
sukrosa yang melebur. Reaksi maillard berlangsung melalui beberapa tahap yaitu,
suatu aldosa bereaksi bolak-balik dengan asam amino atau dengan suatu gugus
amino dari protein sehingga menghasilkanbasa Schiff. Perubahan terjadi menurut
aksi Amodori sehingga menjadi amino ketosa. Dehidrasi dari hasil selanjutnya
menghasilkan hasil antara metal α-dikarbonil yang diikuti penguraian
menghasilkan redukstor-reduktor dan α-dikarboksil seperti metilglioksal, aseton,
dan diasetil. Aldehida-aldehida aktif dari 3 dan 4 terpolimerisasi tanpa
mengikutsertakan gugus amino (hal ini disebut kondensasi aldol) atau dengan
gugusan amino membentuk senyawa berwarna cokelat yang disebut melanoidin.
Perubahan
kualitas yang tidak diinginkan pada buah apel selama penanganan, pemrosesan dan penyimpanan merupakan resiko yang disebabkan
oleh PPO. PPO mengkatalisis oksidasi berbagai senyawafenolik dan menghasilkan
quinon reaktif yang menyebabkan terjadinya reaksi lebih lanjut dan menghasilkan
pembentukan pigmen coklat, yangmenjadi penyebab munculnya sifat sensory yang
tidak diinginkan pada buah. Apel dan jus apel sangat rentan terhadap
pencoklatan oksidatif yang disebabkan oleh tingginya konsentrasi polyphenols
dan PPO. Dikarenakan penggunaan sulfit sebagai agen anti-browning sangat
potential terhadap gangguan kesehatan, beberapa jenisbahan kimia biocompatible
dan yang bersifat non-toxic digunakan sebagai alternative pengganti sulfit.
Beberapa bahan kimia bereaksi secara langsung sebagai inhibitor PPO, yang
lainnya bereaksi dengan cara rendering media yang tidak memadai untuk
perkembangan reaksi pencoklatan, sedang yang lainnya bereaksi dengan bereaksi
dengan produk dari reaksi PPO sebelum susunannya berubah menjadi pigmen
coklat.Selain biasanya menggunakan asam askorbat dan turunannya dan asam sitrat sebagai acidulant dan logam
pengkelat, berbagai bahan kimia lainnyadirekomendasikan untuk pencegahan
pencoklatan enzymatik.
Menurut Padmadisastra (2003),
pencoklatan enzimatis dalam pangan biasanya dianggap merugikan karena
menurunkan penerimaan sensori pangan oleh masyarakat walaupun pencoklatan
enzimatis tidak terlalu mempengaruhi rasa dari bahan pangan tersebut. Reaksi
pencoklatan enzimatis membutuhkan tiga komponen, yaitu polifenolase aktif,
oksigendan subtrat yang cocok. Penghilangan salah satu di antara komponen tersebut
akan melindungi terjadinya reaksi pencoklatan enzimatis. Selainitu, senyawa
pereduksi mampu mengubah o-quinon kembali kepada komponen fenolik sehingga
mengurangi pencoklatan. Berdasarkan hal tersebut di atas, terdapat beberapa
metode untuk mengontrol pencoklatan enzimatis dalam pangan yaitu:
1. Pengurangan
oksigen (O2) atau penggunaan antioksidan, misalnyavitamin C ataupun senyawa
sulfit. Antioksidan dapat mencegah oksidasi komponen-komponen fenolat menjadi
quinon berwarna gelap.Sulfit dapat menghambat enzim fenolase pada konsentrasi
satu ppmsecara langsung atau mereduksi hasil oksidasi quinon menjadi
bentuk fenolat sebelumnya, sedangkan penggunaan vitamin C dapat mereduksi kembali
quinon berwarna hasil oksidasi (o-quinon) menjadi senyawa fenolat (o-difenol)
tak berwarna. Asam askorbat selanjutnya dioksidasi menjadi asam
dehidroaskorbat. Ketika vitamin C habis, komponen berwarna akan terbentuk
sebagai hasil reaksi polimerisasi dan menjadi produk antara yang irreversibel.
Jadi produk berwarna hanya akan terjadi jika vitamin C yang ada habis
dioksidasi dan quinon terpolimerisasi
2. Mengkontrol
reaksi browning enzimatis dengan menambahkan enzimmo metal transferase sebagai penginduksi.
3. Mengurangi
komponen-komponen yang bereaksi browning melaluideaktivasi enzim fenolase yang mengandung
komponen Cu (suatu kofaktor
esensial yangterikat pada enzim PPO). Chelating
agent EDTA atau
garamnya dapat digunakan untuk melepaskan komponen Cu darienzim sehingga enzim
menjadi inaktif.
4. Pemanasan
untuk menginaktivasi enzim-enzim. Enzim umumnyabereaksi optimum pada suhu
30-40ºC. Pada suhu 45ºC enzim mulaiterdenaturasi dan pada suhu 60 ºC mengalami
dekomposisi.
5. Pengkondisian
keasaman, misalnya dengan penambahan asam sitrat.Pada pH 1 dibawah 5,
enzim-enzim fenolase dihambat aktivitasnyaPenambahan asam-asam organik dapat
menghambat browning enzimatik terutama disebabkan efek turunnya pH akibat
penambahan senyawa tersebut. Enzim fenolase dan polifenolase mempunyai
pHoptimum pada pH 5 - 7, dibawah kisaran pH tersebut aktifitas enzimterhambat.
Asam-asam organik yang dapat ditambahkan adalah asamas korbat, asam malat, asam
sitrat d`n asam erithorbat. Disampingmenurunkan pH penambahan asam sitrat yang
bersifat pereduksi kuatsehingga berfungsi sebagai antioksidan. Dengan
penambahan asam sitrat,maka oksigen yang
merupakan pemacu reaksi browning enzimatis dapatdieliminasi. Penambahan
asam sitrat disamping dapat menurunkan pH juga dapat mengikat tembaga yang
merupakan sisi aktif enzim sehinggaaktifitas enzim dapat dihambat (Santoso,
2006).
- Penambahan Sulfit. Larutan sulfit bertujuan untuk mencegah terjadinya browning secara enzimatis maupun non enzimatis, selain itu juga sulfit berperan sebagai pengawet. Pada browning non enzimatis, sulfit dapat berinteraksi dengan gugus karbonil yang mungkin ada pada bahan. Hasil reaksi tersebut akan mengikat melanoidin sehingga mencegah timbulnya warna coklat. Sedangkan pada browning enzimatis, sulfit akan mereduksi ikatan disulfida pada enzim, sehingga enzim tidak dapat mengkatalis oksidasi senyawa fenolik penyebab browning. Sulfit merupakan racun bagi enzim, dengan menghambat kerja enzim esensial. Sulfit akan mereduksi ikatan disulfida enzim mikroorganisme, sehingga aktivitas enzim tersebut akan terhambat. Dengan terhambatnya aktivitas enzim, maka mikroorganisme tidak dapat melakukan metabolisme dan akhirnya akan mati. Sulfit akan lebih efektif dalam bentuk yang bebas atau tidak terdisosiasi, sehingga sebelum digunakan sulfit dipanaskan terlebih dahulu. Selain itu, sulfit yang tidak terdisosiasi akan lebih terbentuk pada pH rendah (2,5 – 4), dan pada pembuatan manisan bengkoang ini, pH rendah atau suasana asam diperoleh dari penambahan asam sitrat
- Pemberian Asam sitrat. Asam sitrat adalah asam trikarboksilat yang tiap molekulnya mengandung tiga gugus karboksilat. Selain itu ada satu gugus hidroksil yang terikat pada atom karbon di tengah. Asam sitrat termasuk asidulan, yaitu senyawa kimia yang bersifat asam dan ditambahkan pada proses pengolahan makanan dengan berbagai tujuan. Asidulan dapat bertindak sebagai penegas rasa dan warna atau menyelubungi after taste yang tidak disukai. Sifat senyawa ini dapat mencegah pertumbuhan mikroba dan bertindak sebagai pengawet. Asam sitrat (yang banyak terdapat dalam lemon) sangat mudah teroksidasi dan dapat digunakan sebagai pengikat oksigen untuk mencegah buah berubah menjadi berwarna coklat. Ini sebabnya mengapa bila potongan apel direndam sebentar dalam jus lemon, warna putih khas apel akan lebih tahan lama. Asam ini ditambahkan pada manisan buah dengan tujuan menuru nkan pH manisan yang cenderung sedang sampai di bawah 4,5. dengan turunnya pH maka kemungkinan mikroba berbahaya yang tumbuh semakin kecil. Selain itu pH yang rendah akan mendisosiasi sulfit dan benzoat menjadi molekul-molekul yang aktif dan efektif menghambat mikroorganisme.
8.
Pencegahan
pencoklatan enzimatis bias juga dengan mengurangi kontak dengan pisau besi dan
stainless steel. Buah yang dipotong dengan pisau stainless steel akan lebih
lama mengalami reaksi pencoklatan enzimatis dibandingkan dengan pisau besi
karena karena pisau stainless steel
adalah jenis pisau besi yang dilapisi baja tahan asam dan basa sehingga tidak mudah berkarat karena tidak mudah mengalami oksidasi.
BAB III. PENUTUP
Kesimpulan
Pencoklatan (browning) merupakan proses pembentukan
pigmen berwarna kuning yang akan segera berubah menjadi coklat gelap yangdipicu
oleh reaksi oksidasi yang dikatalisis oleh enzim fenol oksidase atau polifenol
oksidase. Kedua enzim tersebut dapat mengkatalis oksidasi senyawa fenol menjadi
quinon dan kemudian dipolimerasi menjadi pigmen melaniadin yang berwarna
coklat. dan Asam sitrat dapat menghambat reaksi pencoklatan enzimatik dengan
cara menurunkan pH dan mengikat tembaga
yang merupakan sisi aktif enzim. Selain itu dengan penambahan asam
sitrat, oksigen sebagai pemacu reaksi browning enzimatis dapat dieliminasi.
DAFTAR PUSTAKA
Cheng GW, Crisosto CG. 2005. Browning
potential, phenolic composition, and polyphenoloxidase activity of buffer
extracts of peach and nectarine skin tissue. J. Amer. Soc. Horts. Sct. 120
(5):835-838.
Mardiah E. 1996. Penentuan aktivitas
dan inhibisi enzim polifenol oksidase dari apel (Pyrus malus Linn.). Jurnal
Kimia Andalas 2: 2.
Padmadisastra Y, Sidik, Ajizah S. 2003.
Formulasi sediaan cair gel Lidah Buaya (Aloe vera Linn.) sebagai minuman
kesehatan. Bandung: Fakultas Farmasi, Universitas Padjadjaran
Rahmawati F. 2008. Pengaruh vitamin C
terhadap aktivitas polifenol oksidase buah Apel merah (Pyrus malus) secara in
vitro [skripsi]. Surakarta: Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Santoso.
2006.Teknologi Pengawetan Bahan Segar.Laboratorium Kimia PanganFakultas
Pertanian Uwiga Malang
Soelarso, Bambang,
1998.Budidaya Apel.Penerbit Kanicius. Yogyakarta.
Handayani, Gabriella
Carmelita Prawitasari Tri. 2011.Proses
Pencoklatan pada Buah Apel. http://teknologi.kompasiana.com/terapan/2011/05/13/proses-pencokelatan-pada-buah-apel/.(Diakses pada tanggal 21 Mei 2012 pukul
21.24 WIB).
Tidak ada komentar:
Posting Komentar