Denaturasi, Koagulasi dan proses Browning Non Enzimatis
2012
09.27
Denaturasi, Koagulasi dan Proses Browning non Enzimatis
Protein merupakan suatu zat makanan yang amat penting bagin tubuh. Karena zat ini disamping berfungsi sebagai bahan – bahan dalam tubuh juga berfungsi sebagai zat pembangun dan pengatur. Protein adalah sumber asam amino yang mengandung unsur C,H,O dan N yang tidak dimiliki oleh lemak atau karbohidrat. Molekul protein mengandung mengandung pula fosfor, belerang dan ada jenis protein yang mengandung unsur logam seperti besi dan tembaga (Winarno,2008).
Protein merupakan polimer heterogen dari molekul asam amino. Protein sangat penting bagi tubuh kita terutama untuk pertumbuhan dan pergantian sel – sel tubuh yang rusak karena pertumbuhan dan pergantian sel – sel tubuh yang rusak. Oleh karena itu metabolisme protein sangat penting dan banyak melibatkan enzim proteolitik yaitu enzim yang dapat menguraikan atau memecah protein (Cahyati, 2009).
DENATURASI
Denaturasi adalah suatu perubahan atau modiikasi terhadap struktur sekunder, tersier, dan kuartener molekul protein tanpa terjadinya pemecahan ikatan-ikatan peptida. Denaturasi protein dapat juga diartikan sebagai kerusakan struktur sekunder dan tersier protein akibat terpecahnya ikatan hidrogen , interaksi hidrofobik atau ikatan disulfida. Reaksi denaturasi tidak mampu memutuskan ikatan peptida sehingga struktur primer molekul protein tidak mengalami kerusakan (Winarno,2006).
Bila susunan ruang atau rantai polipeptida suatu molekul protein berubah, maka dikatakan protein ini terdenaturasi. Ada dua macam denaturasi, pengembangan rantai peptida dan pemecahan protein menjadi unit lebih kecil tanpa disertai pengembangan molekul. Yang pertama kali terjadi pada pengembangan polipeptida, sedangkan yang kedua terjadi pada bagian molekul yang bergabung dalam ikatan sekunder (Winarno,2006).
1. Faktor – faktor Penyebab
Denaturasi proteindapat terjadi dengan berbagai macam perlakuan, antara lain dengan perlakuan panas, pH, garam,dan tegangan permukaan. Denaturasi protein merupakan suatu keadaan dimana protein mengalami perubahan atau perusakan struktur sekunder, tersier dan kuartenernya. Denaturasi ini dapat disebabkan oleh beberapa faktor diantaranya pemanasan, suasana asam atau basa yang ekstrim, kation logam berat dan penambahan garam jenuh ( Purnomo,2007 ).
2. Mekanisme
Denaturasi protein terjadi bila susunan ruang atau rantai polipeptida suatu molekul protein berubah. Jika ikatan-ikatan yang membentuk konfigurasi molekul tersebut rusak, molekul akan mengembang. Berikut ini merupakan beberapa mekanisme denaturasi (Purnomo,2007) :
Denaturasi karena Panas
Panas dapat digunakan untuk mengacaukan ikatan hidrogen dan interaksi hidrofobik non polar. Hal ini terjadi karena suhu tinggi dapat meningkatkan energi kinetik dan menyebabkan molekul penyusun protein bergerak atau bergetar sangat cepat sehingga mengacaukan ikatan molekul tersebut. Protein telur mengalami denaturasi dan terkoagulasi selama pemasakan. Beberapa makanan dimasak untuk mendenaturasi protein yang dikandung supaya memudahkan enzim pencernaan dalam mencerna protein tersebut.
Pemanasan akan membuat protein bahan terdenaturasi sehingga kemampuan mengikat airnya menurun. Hal ini terjadi karena energi panas akan mengakibatkan terputusnya interaksi non-kovalen yang ada pada struktur alami protein tapi tidak memutuskan ikatan kovalennya yang berupa ikatan peptida. Proses ini biasanya berlangsung pada kisaran suhu yang sempit.
Alkohol dapat merusak ikatan hidrogen
Ikatan hidrogen terjadi antara gugus amida dalam struktur sekunder protein. Ikatan hidrogen antar rantai samping terjadi dalam struktur tersier protein dengan kombinasi berbagai asam amino penyusunnya.
Denaturasi karena Asam dan basa
Protein akan mengalami kekeruhan terbesar pada saat mencapai ph isoelektris yaitu ph dimana protein memiliki muatan positif dan negatif yang sama, pada saat inilah protein mengalami denaturasi yang ditandai kekeruhan meningkat dan timbulnya gumpalan. Asam dan basa dapat mengacaukan jembatan garam dengan adanya muatan ionik. Sebuah tipe reaksi penggantian dobel terjadi sewaktu ion positif dan negatif di dalam garam berganti pasangan dengan ion positif dan negatif yang berasal dari asam atau basa yang ditambahkan. Reaksi ini terjadi di dalam sistem pencernaan, saat asam lambung mengkoagulasi susu yang dikonsumsi
Denaturasi karena Garam logam berat
Garam logam berat mendenaturasi protein sama dengan halnya asam dan basa. Garam logam berat umumnya mengandung Hg+2, Pb+2, Ag+1 Tl+1, Cd+2 dan logam lainnya dengan berat atom yang besar. Reaksi yang terjadi antara garam logam berat akan mengakibatkan terbentuknya garam protein-logam yang tidak larut
Protein akan mengalami presipitasi bila bereaksi dengan ion logam. Pengendapan oleh ion positif (logam) diperlukan ph larutan diatas pi karena protein bermuatan negatif, pengendapan oleh ion negatif diperlukan ph larutan dibawah pi karena protein bermuatan positif. Ion-ion positif yang dapat mengendapkan protein adalah; Ag+, Ca++, Zn++, Hg++, Fe++, Cu++ dan Pb++, sedangkan ion-ion negatif yang dapat mengendapkan protein adalah; ion salisilat, triklorasetat, piktrat, tanat dan sulfosalisilat .
Garam logam berat merusak ikatan disulfida
Logam berat juga merusak ikatan disulfida karena affinitasnya yang tinggi dan kemampuannya untuk menarik sulfur sehingga mengakibatkan denaturasi protein.
Agen pereduksi merusak ikatan disulfida
Ikatan disulfida terbentuk dengan adanya oksidasi gugus sulfhidril pada sistein. Antara rantai protein yang berbeda yang sama-sama memiliki gugus sulfhidril akan membentuk ikatan disulfida kovalen yang sangat kuat. Agen pereduksi dapat memutuskan ikatan disulfida, dimana penambahan atom hidrogen sehingga membentuk gugus tiol; -SH.
3. Dampak yang Ditimbulkan Pada produk
Denaturasi menimbulkan beberapa dampak pada produk , dampak – dampak tersebut diantaranya adalah hilangnya aktivitas enzim, penambahan kelarutan dan dehidrasi, dan perubahan warna. Selain itu produk yang memiliki kandungan protein akan mengalami kerusakan mulai dari kerusakan struktur primernya sampai pada kerusakan struktur tersiernya (Purwaningsih,2007).
KOAGULASI
Koagulasi adalah suatu keadaan dimana protein tidak lagi terdispersi sebagai suatu koloid karena unit ikatan yang terbentuk cukup banyak. Koagulasi dapat juga diartikan sebagai salah satu kerusakan protein yang terjadi akibat pemanasan dan terjadi penggumpalan serta pengerasan pada protein karena menyerap air pada proses tersebut (Makfoeld,2008).
1) Faktor – faktor Penyebab
Koagulasi adalah penurunan daya larut molekul – molekul protein atau perubahan bentuk cairan (sol) menjadi bentuk padat atau semu padat (gel). Kagulasi dapat disebabkan oleh panas, pengocokan, garam, asam, basa, dan pereaksi lain seperti urea. Protein akan mengalami koagulasi apabila dipanaskan pada suhu 50°C atau lebih. Koagulasi hanya terjadi ketika protein berada di titik isolistriknya, dimana pada titik ini protein masih dapat larut pada pH di titik luar isolistrik tersebut (Purwaningsih,2007).
2) Mekanisme
Koagulasi berawal dari pemanasan yang dapat menyebabkan pemutusan ikatan hidrogen yang menopang struktur sekunder dan tersier suatu protein sehingga menyebabkan sisi hidrofobik dari gugus samping polipentida akan tebuka. Hal ini menyebabkan kelarutan protein semakin turun dan akhirnya mengendap dan menggumpal. Pada saat inilah terjadi proses koagulasi (Winarno,2006).
3) Dampak yang Ditimbulkan pada Produk
Koagulasi dapat menimbulkan dampak terhadap produk, dampak tersebut diantaranya adalah hilangnya sifat – sifat biologis suatu protein (Winarno,2006).
PROSES BROWNING NON ENZIMATIS
Proses Browning adalah proses pembentukan pigmen berwarna kuning yang akan segera berubah menjadi coklat gelap. Pembentukan warna coklat ini dipicu oleh reaksioksidasi yang dikatalisis oleh enzim fenol oksidase atau polifenol oksidase. Proses browning ini dibagi menjadi 2 bagian yaitu proses Browning enzimatis dan Proses Browning Non enzimatis. Browning Non Enzimatis terdiri dari 3 macam yaitu Reaksi Maillard, karamelisasi dan pencokelatan akibat vitaminC (Makfoeld,2008).
1) Faktor – faktor Penyebab
Pada umumnya, reaksi pencoklatan atau browning ada dua jenis, yaitu reaksi pencoklatan enzimatis dan non-enzimatis. Reaksi pencoklatan biasa terjadi pada buah – buahan dan sayur – sayuran seperti pada pisang, peach, salak, pala, stoberi, dan apel yang memiliki senyawa fenolik. Pembentukan warna coklat ini dipicu oleh reaksioksidasi yang dikatalisis oleh enzim fenol oksidase atau polifenol oksidase. Kedua enzim ini dapat mengkatalis oksidasi senyawa fenol menjadi Quinon dan kemudian dipolimerasi menjadi pigmen melaniadin yang berwarna coklat (Makfoeld,2008).
2) Mekanisme
Berikut ini merupakan beberapa mekanisme yang terjadi pada masing-masing jenis pada proses Browning Non enzimatis :
Reaksi Maillard
Pada reaksi Maillard gugus karbonil dari glukosa bereaksi dengan gugus nukleofilik grup amino dari protein yang menghasilkan warna dan aroma yang khas, proses ini berlangsung dalam suasana basa. Namun kadang-kadang malah menjadi pertanda penurunan mutu. Reaksi maillard yang dikehendaki misalnya pada pemanggangan daging, roti, menggoreng ubi jalar, singkong, dll. Reaksi Maillard yang tidak dikehendaki misalnya pada pengeringan susu dan telur. Interaksi antara gugus karbonil dan amino dapat merusak kualitas nutrisi protein dengan cara mengurangi jumlah lysine dan beberapa jenis asam amino lain dan membentuk zat yang menghambat atau bersifat antinutrisi. Gugus amino primer biasanya terdapat pada bahan awal berupa asam amino ( Kurtanto,2008).
Karamelisasi
Karamelisasi merupakan proses pencoklatan non enzimatis didapat dari pemanasan larutan sukrosa dengan amonium bisulfat yang melampaui titik leburnya, Misal pada suhu diatas 170°C dan dihasilkan lelehan gula berwarna coklat. Seperti yang digunakan pada minuman cola, minuman asam lainnya, produk-produk hasil pemanggangan, sirup, permen, pelet, dan bumbu kering (Makfoeld,2008).
Pencokelatan akibat vitamin C
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 coklat akan terbentuk sebagai hasil reaksi polimerisasi dan menjadi produk antara yang irreversibel. Jadi warna coklat hanya akan terjadi jika vitamin C yang ada habis dioksidasi dan quinon telah terpolimerisasi (Makfoeld,2008).
3) Dampak yang Ditimbulkan pada Produk
Ketika memotong buah, misalnya apel atau pisang maka bagian yang kita potong tidak lama kemudian akan berubah warna menjadi coklat. Perubahan warna ini tidak hanya mengurangi kualitas visual tetapi juga menghasilkan perubahan rasa serta hilangnya nutrisi. Proses Browning atau reaksi pencoklatan ini dapat menyebabkan kerugian perubahan dalam penampilan dan sifat organoleptik dari makanan serta nilai pasar dari produk tersebut (Cahyati,2009).
DAFTAR PUSTAKA
Chayati, I. 2009. Bahan Ajar Ilmu Pangan. Fakultas Teknik UNY. Yogyakarta
Kurtanto, Tomy. 2008. Reaksi Miallard pada Produk Pangan. IPB : Bogor.
Makfoeld, D. 2008. Kamus Istilah Pangan dan Nutrisi. Penerbit Kanisius. Yogyakarta.
Purnomo, H. 2007. Studi tentang Stabilitas Protein dan Dendeng Selama Penyimpanan.
Laporan Penelitian Fakultas Peternakan Universitas Brawijaya : Malang.
Purwaningsih, E. 2007. Cara Pembuatan Tahu dan Manfaat Kedelai. Ganeca Exact : Jakarta.
Winarno, F. G. 2006. Kimia Pangan dan Gizi. PT Gramedia Pustaka Utama: Jakarta.
Winarno, F. G. 2008. Kimia Pangan dan Gizi. Bogor: MBrio Press.
