13/11/2016
Bioprospeksi
Biomolekul
Definisi
Hidrokoloid: polisakarida dan peptida (termasuk turunannya) yang digunakan dalam berbagai bidang industri sebagai pengental, gelling agent, penstabil, pengemulsi, menghambat pembentukan kristal es dan gula, pengendali pelepasan rasa pada produk pangan, dan sebagainya Penggunaan hidrokoloid cukup tinggi di sektor industri pangan memberikan pengaruh yang signifikan terhadap kualitas produk pangan tersebut Daging tiruan, pangan fungsional, produk rendah lemak dan tinggi serat membutuhkan hidrokoloid dalam jumlah tinggi Hidrokoloid dapat digunakan sebagai pengganti lemak pada produk pangan
Perdagangan hidrokoloid global berada pada kisaran $ 4,4 trilyun dengan volume produk 260.000 ton dan pertumbuhan 2-3%/tahun Gelatin adalah hidrokoloid yang paling digunakan sebagai agen pembentuk masa gel
banyak
Umumnya dihasilkan oleh hewan ternak seperti sapi dan babi, dapat diproduksi juga dari kulit ikan Permintaan untuk gelatin berbasis non-hewan meningkat Beberapa kandidat pengganti gelatin: (kappa/iota), gom arab, pati tersuksinilasi, dll
karagenan
Pengembangan hidrokoloid bahari dapat menggantikan hidrokoloid terdampak isu halal seperti gelatin yang berasal dari babi
1
13/11/2016
A. Nilai Penjualan 4% 6% 5%
Pati
5%
A. Nilai penjualan hidrokoloid global per tahun
Gelatin Karagenan 12%
Sumber Tumbuhan
Selulosa, gom arab, gom karaya, gom ghatti, gom tragakan, pati, pektin, guar gum, konjac mannan
Alga
Agar, karagenan, alginate
Mikroba
Gom xanthan, curdlan, dekstran, selulosa, gom gellan
Hewan
Pektin
Contoh
Gelatin, kaseinat, protein whey, protein kedelai, albumin, kitosan
70%
Lain-lain
3,10%
B. Volume Produksi
3,90%
2,70%
Kelas: monosakarida, polisakarida
disakarida,
oligosakarida,
Polisakarida bahari memiliki karakteristik unik karena diproduksi oleh organisme yang hidup pada lingkungan ekstrim (fluktuasi habitat akuatik bahari yang tinggi dibandingkan habitat terestrial) Banyak digunakan sebagai produk pangan Contoh Hidrokoloid: kitin, kitosan, agar, karagenan, alginat Non-hidrokoloid: heparan sulfat, asam hyaluronat
Gelatin
3,90% 4,60%
Guar Gum
B. Volume hidrokoloid yang diproduksi secara global per tahun
Karagenan 46,30%
7,70%
Pektin Gom Arab
7,70%
Gom Xanthan Gom Locust Bean
8,50% 11,80%
Karbohidrat: polihidroksi aldehida atau polihidroksi keton
Gom Xanthan
CMC
Kitin Polisakarida nontoksik, biodegradable, biokompatibel, memiliki kemampuan adsorpsi, berbobot molekul tinggi Polisakarida terbanyak setelah selulosa Berupa serat yang tersusun atas rantai lurus gugus asetilglukosamin
Kitosan Diturunkan dari kitin, terdapat melimpah pada cangkang udang-udangan Diperoleh dengan menghilangkan gugus asetil (deasetilasi) Polisakarida linear yang tersusun atas d-glukosamin dengan ikatan β-(1–4) dan N-acetil-d-glukosamin Merupakan polisakarida bermuatan positif
2
13/11/2016
Kitin dan kitosan diproduksi dari cangkang kepiting, kulit udang, dan rangka belakang cumi Tahapan produksi: Deproteinasi Demineralisasi Deasetilasi
Karakteristik kitin dan kitosan ditentukan dari proses dan kondisi produksi. Karakteristik yang menjadi penentu untuk aplikasi dari kitin dan kitosan antara lain tampilan, turbiditas larutan, derajat deasetilasi, dan bobot molekul Pemanfaatan diantaranya sebagai antioksidan, agen penyembuhan tulang, penurun kadar kolesterol, demineralisasi enamel gigi, edible film, agen flokulasi, perangsang tumbuh bagi tumbuhan, agen hemostatik, imunostimulator, imobilitas sel, penjernihan sari buah (jus)
Beberapa contoh produk suplemen makanan dan kosmetik yang berbahan dasar kitin dan kitosan
Agar, Karagenan dan Alginat adalah tiga produk karbohidrat utama alga yang berfungsi sebagai hidrokoloid fikokoloid Fikokoloid umumnya merupakan komponen penyusun dinding sel pada beberapa jenis alga yang dapat membentuk koloid saat mengikat air Wujud fisik fikokoloid pada saat mengikat air dapat berupa cairan dengan viskositas tinggi hingga wujud padat
3
13/11/2016
Agar merupakan fikokoloid pertama yang digunakan sebagai aditif makanan Strukturnya merupakan pengulangan D-dalaktosa dan 36,anhidro-L-galaktosa dengan beberapa variasi dan kandungan ester sulfat yang rendah Agar dapat juga dikatakan sebagai campuran polisakarida yang tersusun atas dekstro- dan levo- galaktosa dan berbentuk rantai lurus Rantai lurus galaktan menghasilkan karakteristik pembentuk gel pada agar Jenis-jenis alga sumber agar: Gelidium: G. sesquipedale*, G. amansii*, G. robustum*, G. pristoides, G. canariense, G. rex, G. chilense, dan sebagainya Gelidiella: G. acerosa. Pterocladia: P. capillacea*, P. lucida* Gracilaria: G. chilense*, G. gigas, G. edulis, G. gracilis, G. tenuistipitata* Gracilariopsis: G. lamaneiformis, G. sjostedtii Ahnfeltia: A. plycata *) sumber utama yang digunakan di industri
Karagenan merupakan fikokoloid yang berasal dari bangsa Gigartinales (Rhodophyta) Karakteristik karagenan dipengaruhi jenis alga penghasilnya, tahap hidup alga, dan teknik ekstraksi yang digunakan Masing-masing jenis karagenan menunjukkan karakteristik gel yang berbeda Karagenan hibrid: kombinasi beberapa jenis karagenan Karagenan Kappa (K) dan Iota (I) banyak digunakan Jenis-jenis alga sumber karagenan Eucheuma cottonii (Kappaphycus alverezii) Karagenan Kappa Eucheuma spinosum (Eucheuma denticulatum) Karagenan Iota Chondrus crispus Karagenan Kappa dan Lambda Gigartina spp. Karagenan Kappa dan Lambda Furcellaria spp. Karagenan Kappa dan Lambda
Alginat bersumber dari Phaeophyta dan kapsul bakteri tanah dengan jumlah yang melimpah di alam Berupa polisakarida anionik komponen dinding sel alga coklat Merupakan salah satu komoditi bahan alam pokok Jenis-jenis alga sumber alginat
Laminaria hyperborea, L. digitata, L. japonica Macrocystis pyrifera Ascophyllum nodosum Eclonia maxima Lessonia nigrescens Durvillea antarctica Sargassum spp.:
B
A
C
Struktur beberapa fikokoloid: A. Karagenan Lambda B. Na-Alginat C. Karagenan Iota
4
13/11/2016
B
A
C
Alga penghasil agar-agar: A. Gracillaria sp. B. Pterocladia sp. C. Gelidium sp.
B
A
C
Alga penghasil karagenan: A. Eucheuma cottonii B. Gigartina sp. C. Chondrus crispus
B
Peptida merupakan rantai molekul yang tersusun atas asam amino yang saling berikatan dengan ikatan peptida, dapat berupa oligomer maupun polimer Contoh peptida pembentuk koloid adalah gelatin yang merupakan derivat kolagen
A Alga penghasil alginat: A. Macrocystis pyrifera B. Laminaria digitata C. Ascophyllum nodosum
C
Gelatin umumnya bersumber dari hewan mamalia (babi, sapi) yang rentan terhadap isu halal (gelatin babi gelatin utama yang beredar di pasaran) Gelatin bahari diperoleh dari kulit ikan, siput laut, ubur-ubur, cumi-cumi, dan sebagainya
5
13/11/2016
Alternatif utama sumber gelatin disamping penggunaan unggas sebagai bahan baku gelatin Umumnya sumber gelatin terbagi menjadi dua: Organisme akuatik dengan habitat dingin Organisme akuatik dengan habitat hangat/panas
Sifat gelatin dan reologis bersumber ikan habitat dingin kurang stabil dibandingkan gelatin yang bersumber dari mamalia Sifat gelatin dan reologis bersumber ikan habitat hangat/panas mendekati karakteristik gelatin yang bersumber dari mamalia
Gelatin ikan cod Baltic (Gadus morhua) diperoleh dari ekstraksi asam kulit ikan menghasilkan gelatin tak berwarna dan tak berbau amis Rendemen gelatin yang diperoleh pada ekstraksi gelatin ikan salmon Atlantik adalah ±45%) Kandungan asam amino gelatin ikan cod Baltic: As. Amino
%
As. Amino
%
As. Amino
%
As. Amino
%
Asp
5,2
Hys
1,2
Tyr
0,5
Phe
1,2
Glu
7,2
Arg
5,3
Val
1,7
Lys
2,7
Hyp
5,6
Thr
2,3
Met
1,7
Hyp + Pro
15,4
Ser
6,3
Ala
10,3
Ile
1,1
Gly
36,0
Pro
9,8
Leu
2,0
Gelatin ikan cobia (Rachycentron canadum) diperoleh dari kulit ikan cobia melalui ekstraksi alkali atau asam
Gelatin ikan salmon Atlantik (Salmo salar) diperoleh dari ekstraksi asam kulit ikan menghasilkan gelatin tak berwarna dan tak berbau amis
Bobot molekul gelatin ikan cobia mendekati bobot molekul gelatin tipe 1
Rendemen gelatin yang diperoleh pada ekstraksi gelatin ikan salmon Atlantik adalah ±40%
Kandungan asam amino gelatin ikan salmon Atlantik:
Kandungan asam amino gelatin ikan salmon Atlantik:
As. Amino
%
As. Amino
%
As. Amino
%
As. Amino
%
As. Amino
%
As. Amino
%
As. Amino
%
As. Amino
%
Asp
4,9
Hys
0,5
Tyr
0,6
Phe
1,3
Asp
5,3
Hys
1,4
Tyr
0,3
Phe
1,3
Glu
7,2
Arg
5,7
Val
2,0
Lys
2,9
Glu
7,4
Arg
5,4
Val
1,5
Lys
2,4
Hyp
9,4
Thr
2,2
Met
0,8
Hyl
1,8
Hyp
6,0
Thr
2,3
Met
1,8
Hyp + Pro
16,6
Ser
4,0
Ala
10,6
Ile
1,6
Cys
0,1
Ser
4,6
Ala
10,5
Ile
1,0
Gly
30,7
Leu
2,6
Pro
11,1
Gly
36,5
Pro
10,6
Leu
1,9
6
13/11/2016
Salah satu jenis siput laut penghasil gelatin adalah Hexaplex trunculus
Salah satu ubur-ubur penghasil gelatin Lobonema smithii (ekstraksi alkalin/asam)
Karakteristik gelatin yang didapatkan memiliki prospek untuk digunakan sebagai pengganti gelatin komersial (mamalia)
Kandungan asam amino gelatin Lobonema smithii: As. Amino
%
As. Amino
%
As. Amino
As. Amino
%
Kandungan asam amino gelatin Hexaplex trunculus:
Hyp
4,6
Asp
3,5
Gly
11,2
Ile
1,0
Ser
0
Cys
0,3
Pro
3,9
Phe
0,4
Thr
0,6
Lys
2,1
Ala
0,7
Tyr
0,4
Met
0,5
Arg
3,9
Val
1,6
Trp
0,3
Glu
6,1
Hys
0,5
Leu
1,6
As. Amino
%
As. Amino
Hyp
9,8
Pro
Asx
6,7
Gly
% 10,5 32,1
As. Amino
%
As. Amino
%
Met
0,2
Hyl
0,8
Ile
1,2
His
0,3
Thr
2,8
Ala
7,3
Leu
2,3
Arg
Ser
6,1
Cys
0
Tyr
0,9
Lys
5,1 0,8
Glx
9,9
Val
2,2
Phe
1,0
Hyp+Pro
20,3
%
adalah
Beberapa cuni-cuni sumber gelatin diantaranya Loligo vulgaris, Loligo formosana, dan Dosidicus gigas Karakteristik gelatin cumi-cumi dipengaruhi suhu ekstraksi
A
B
Kandungan asam amino gelatin Loligo formosa yang diekstraksi pada 80oC: As. Amino
%
As. Amino
%
As. Amino
%
As. Amino
%
Hyp
5,8
Pro
9,6
Met
1,4
Hyl
1,7
Asx
6,1
Gly
36,7
Ile
1,7
His
0,6
Thr
2,4
Ala
8,6
Leu
2,8
Arg
5,6
Ser
3,4
Cys
0
Tyr
0,6
Lys
1,2
Glx
8,2
Val
2,4
Phe
1,1
Imino acid
15,4
C
D
E
Sumber gelatin bahari: A. Gadus morhua B. Salmo salar C. Hexaplex trunculus D. Loligo formosana E. Lobonema smithii
7
13/11/2016
Cari jenis-jenis organisme laut yang berpotensi sebagai sumber hidrokoloid selain yang telah dipaparkan sebelumnya, berupa: Algae Udang-udangan Ikan-ikanan Ubur-ubur Siput laut
yang hidup di perairan laut Indonesia
8
