III. ENZIM DALAM SUSU DAN PENGOLAHAN SUSU

III. ENZIM DALAM SUSU DAN PENGOLAHAN SUSU 3.1. Enzim Alami Susu Susu mengandung sejumlah enzim alami. Ada 20 enzim yang merupakan hasil isolasi dari susu dan diidentifikasi sebagai konstituen alami. Beberapa ada yang menguntungkan konsumen alami dari susu, ada yang mempengaruhi stabilitas dan daya simpan dari susu, dan ada yang mempengaruhi produk-produk olahan dari susu. Enzim alami tersebut antara lain fosfatase, aamilase, peroksidase, lipase, para-diamin oksidase dan santin oksidase. Asal mula enzim dalam susu adalah dari sel glandula mammae atau dari plasma darah (leukosit). Ada yang ditemukan dalam fase whey dari susu skim (misalnya katalase, laktoperoksidase, ribonuklease), dan enzim yang lain terikat dengan kasein (proteinase dan lipase) atau terikat dengan krim (santin oksidase, katalase). Jumlah enzim yang ada tergantung pada beberapa faktor, seperti bangsa ternak, penyakit (mastitis menyebabkan perubahan komposisi enzim dalam susu), dan fase laktasi Adanya enzim dalam susu dapat digunakan untuk tujuan analisis atau kontrol kualitas. Sebagai contoh:  Destruksi alkalin fosfatase pada suhu pasteurisasi dapat dicek untuk menentukan apakah susu telah dipasteurisasi secara lengkap.  Phenol, dibebaskan dari disodium fenilfosfat dibawah kondisi alkalin, berubah menjadi indophenol blue dan diukur secara kalorimetrik. Uji ini telah digunakn secara ekstensif dan dapat mendetekasi secara otomatis 20-30 sampelljam.  Jumlah serum "spill over" enzim untuk mendeteksi susu abnormal.  Katalase untuk mengestimasi kadar leukosit dalam susu mastitis

Universitas Gadjah Mada

Konsentrasi enzim alami dalam susu segar akan berubah setelah mengalami proses pemanasan, baik pasteurisasi maupun sterilisasi. Perubahan tersebut dapat dilihat pada Tabel 3.1. Tabel 3.1. Konsentrasi enzim alami dalam susu SUSU SAPI (IU) Human milk fresh Segar Pasteurisasi Sterilisasi 74°C:15" 115°C:15' 59900 620 950 11800 α-amylase Katalase 7500-36000 3.2 275 Lipase 109 Peroksidase 5400 0 757 22100 Alkallin fosfatase 160 3.3 Acid fosfatase 72 108 32 0 p-Diamine 3180 1330 380 257 o k s id a s e 175 145 0 0 Santin oksidase 1 IU : mikromol dari trasformasi substrat per menit per 1000 ml susu. Enzim

Enzim yang menjadi inaktif setelah pasteurisasi dan sterilisasi antara lain katalase, lipase, dan alkalin fosfatase, sedangkan enzim yang inaktif setelah sterilisasi namun masih aktif setelah pasteurisasi adalah peroksidase, acd fosfatase dan santin oksidase.

3.1.1. Fosfatase Fosfatase dapat dihancurkan dengan pasteurisasi, sehingga fosfatase dalam susu digunakan dalam pengawasan mutu untuk menentukan kecukupan proses pasteurisasi susu. Dalam melaksanakan pengujian, satu bagian susu ditambahkan kedalam substrat yang mengandung senyawa fenil fosfat dan diinkubasikan selama beberapa

waktu,

kemudian

indikator

ditambahkan.

Apabila

fosfatase

belum

diinaktifkan, is menyebabkan pelepasan fenol yang membentuk senyawa yang berwarna dengan indikator. Pengujian tersebut cukup sensitif untuk menunjukkan penambahan sekitar 0.1% susu mentah kedalam susu pasteurisasi. Inaktifnya fosfatase menunjukkan bahwa pasteurisasi tersebut telah cukup untuk menghancurkan mikroba patogen dalam susu, terutama Micobacterium


tuberculosis. Fosfatase dalam susu ada dua bentuk, yaitu alkalin fosfatase dan asam fosfatase. Alkalin Fosfatase (EC 3.1.3.1.). Enzim ini inaktif pada suhu pasteurisasi susu (60°C selama 30 menit atau 72°C selama 15 detik), sehingga enzim ini dijadikan sebagai parameter untuk mengetahui apakah pasteurisasi susu sudah sempurna atau belum. Bila aktivitas alkalin fosfatase terdeteksi setelah pasteurisasi berarti pasteurisasi

belum

sempurna.

Ketidakcukupan

proses

pasteurisasi

akan

mengakibatkan susu tersebut menjadi sumber nutrien bagi organisme patogen seperti Salmonella, Campylobacter dan Listeria. Asam Fosfatase (EC 3.1.3.2). Asam Fosfatase berbeda dengan alkalin fosfatase dalam hal termostabilitas dan spesifrsitas substrat. Enzim ini tidak inaktif pada suhu pasteurisasi dan lebih stabil daripada alkalin fosfatase. Aktivitas enzim ini dihambat oleh ion metal seperti Cu2+ dan Zn2+.

3.1.2.Laktoperoksidase (EC 1.11.1.7) Laktoperoksidase merupakan glikoprotein dari berat molekul susu sapi 78Kdalton. Setiap molekul enzim mengandung satu ikatan nonkovalen. Enzim ini mempunyai sifat antibakteri pada susu segar. Reaksi katalisis enzim ini adalah: AH2 + H202  A + H20.

3.1.3. Katalase (EC 1.11.1.6) Katalase dapat mengkatalisis perubahan senyawa hidrogen peroksida (H202), dengan reaksi sebagai berikut: H202

2 H20 + 0 2

Enzim ini aktif pada Ph 7, suhu 0-10°C. Katalase terdapat dalam krim susu. Katalase digunakan untuk mendeteksi susu abnormal (sapi yang terkena mastitis) karena kadar sel somatiknya tinggi.


Katalase dipergunakan untuk mengurangi jumlah peroksida dalam bahan. Penambahan preparat katalase adalah esensial untuk mencegah adanya residu H202 dan tingginya potensi oksidasi-reduksi yang akan menganggu pertumbuhan dari organisme starter dalam susu. Pada proses sterilisasi dingin, katalase mencegah pertumbuhan mikroba aerob. Penggunaan enzim peroksidase/katalase sangat efektif untuk oksidasi warna susu sehingga dihasilkan warna yang lebih pucat. Biasanya dipergunakan untuk mengurangi sisa warna yang diberikan dari pewarna annato pada keju. Enzim katalase komersial dapat dihasilkan dari Aspergillus niger atau Micrococcus luteus. Peroksidase stabil pada suhu pasteurisasi, namun dapat dihancurkan dengan sterilisasi suhu 115°C selama 15 menit

3.1.4. Lipase atau esterase (EC 3.1.1.3) Lipase susu dapat dihidrolisis oleh enzim esterase dan lipase (EC 3.1.1.3, gliserol ester hidrolase) yang menyerang satu, dua, atau tiga ikatan ester sehingga dibentuk digliserida, monogliserida atau asam lemak bebas dengan gliserol. Secara umum perbedaan antara esterase dan lipase didasarkan atas penyerangannya terhadap substrat dalam bentuk larut atau tidak larut. Lipase merupakan esterase dalam arti luas karena dapat menghidrolisis emulsi gliserida pada air/minyak, sehingga dapat membebaskan asam lemak dan juga dapat menghidrolisis lemak susu. Sedangkan esterase menghidrolisis lemak dalam bentuk terlarut. Lipase mampu menghidrolisis lemak dan membantu membentuk flavor pada pemeraman keju jenis tertentu. Pembentukan flavor selama proses pemeraman pada jenis keju tertentu dilakukan dengan penambahan lipase yang telah diproduksi secara komersial. Lipase yang diisolasi dari Penicillium roqueforti dan P. cammemberti telah dipergunakan untuk pembentukan flavor keju tertentu. Penambahan lipase pada proses pembuatan keju sebanyak 750 LU (lipase unit)/g untuk 3-5g/100 I susu atau 0.1-1.0 g/kg butterfat. Lipase unit


dinyatakan sebagai I UM asam butirat yang dibebaskan setiap menit dari substrat tributirin. Lipase dapat dihancurkan dengan pasteurisasi, tetapi enzim-enzim lainnya tidak dapat dihancurkan dengan proses sterilisasi suhu 115°C selama 15 menit. Lipase dapat

menimbulkan

ketengikan,

tetapi

karena

mudah

dihancurkan

dengan

pasteurisasi, maka kemungkinan terjadinya ketengikan pada susu pasteurisasi rendah. Pemanfaatan enzim alami susu yang penting adalah aktivitas lipase melalui proses homogenisasi, yang mengkondisikan substrat lemak susu dalam bentuk yang siap untuk proses pembuatan "blue cheese". Dalam pembuatan keju, lipase yang aktif berasal dari kultur starter yang ditambahkan atau dari sumber lain. Lipoprotein lipase dari sapi terdiri dari 450 asam amino dan mengandung 5 (lima) jembatan disulfida. Lipoprotein lipase dapat menyerang pada posisi 1,3 triasilgliserol, diasilgliserol dan monoasilgliserol.

3.1.5. Proteinase Proteinase utama dalam susu adalah proteinase alkalin susu atau plasmin (EC 3.4.21.7), yang berasal dari darah. Dalam susu, enzim ini 85-90% ada sebagai prekursor inaktif, plasminogen. Kedua bentuk enzim tersebut ditemukan dalam susu bergabung dengan kasein tetapi beberapa timbul di permukaan globula lemak. Aktivasi plasminogen menjadi plasmin terjadi selama penyimpanan susu dan aktivitas plasmin dari susu meningkat dengan pasteurisasi. Enzim tersebut dapat merespon kasein dari polipeptida yang ditemukan dalam fraksi whey susu. Selama pemeraman keju, beberapa proteolisis kasein dapat terjadi. Hal ini kemungkinan karena aktivitas plasmin atau aktivitas proteinase asam yang juga ditemukan dalam susu.


3.1.6. α-Amilase α-Amilase susu kadang-kadang digunakan sebagai indeks dari efrsiensi proses pasteurisasi. Enzim ini aktif pada pH optimal 7.4 dan inaktif pada pemanasan 45-60°C selama 30 menit. Konsentrasi amilase dalam susu bervariasi, tetapi tinggi pada susu sapi yang mastitis.

3.1.7. Enzim lain dalam susu Enzim lain yang ada dalam susu antara lain lisozim, Superoksida dismutase (EC 1.15.1.1), Santin oksidase (EC 1.2.3.2). Secara alami, enzim lisosim terdapat dalam beberapa hasil sekresi binatang, seperti airmata dan susu. Lisozim dapat menghambat pertumbuhan bakteri melalui hidrolisis polisakarida dari dinding sel bakteri. Santin oksidase adalah enzim dalam susu yang dibentuk dalam puting susu (udder) dan mempunyai fungsi khusus dalam susu. Enzim ini secara khusus mengkatalisis oksidasi hidrogen peroksidase, disamping itu enzim ini berkaitan dengan flavor oksidatif. Santin oksidase dapat dihancurkan dengan sterilisasi suhu 115°C selama 15 menit. Superoksida dismutase dapat menyebabkan ransiditas pada susu

3.2. Enzim dalam Pengolahan Susu Enzim mempunyai peranan yang besar dalam industri-industri pengolahan susu. Baik untuk proses pembuatan keju, susu rendah laktosa maupun dalam proses pembuatan es krim dan masih banyak lagi proses pengolahan susu yang memanfaatkan jasa enzim, baik enzim yang bersumber dari susu itu sendiri maupun dari sumber lain. Penggunaan enzim dalam pengolahan susu dan sumber untuk memperoleh enzim dapat dilihat pada tabel berikut ini.


Tabe.3.2. Sumber dan penggunaan enzim dalam pengolahan susu Penggunaan Menghilangkan peroksida dalam susu

No Enzim

Sumber

1.

Katalase

hati kerbau, bakteri jamur

Lisozim

Albumen/putih telur

Susu (antimikrobia)

Laktase

Yeast, bakteri

Susu, whey

2. 3 4 5. 6 7. 8.

Lipase/esterase Renin Pepsin Protease Ekstrak rennet

Jamur, kelenjar alat pencernaan, Saliva domba Abomasum sapi, jamur Perut babi, abomasum kerbau, lambung ternak dewasa Bakteri, jamur

Flavor produk susu Pembuatan keju Pembuatan keju flavoring keju

Abomasum/lambung ke-4 anak sapi

3.2.1. Rennet Rennet diperoleh dari lambung anak sapi atau ternak lainnya. Enzim yang terdapat dalam rennet adalah renin. Cara preparasi rennet dapat dilihat pada skema berikut ini. Abomasum (mukosa + jaringan)

Dipotong kecil-kecil

Ekstraksi dengan NaCl15% atau Asam asetat 15%

Stirer selama 24 jam pada suhu 10°C

disaring

Uji Aktivitasnya


Rennet dapat diperoleh pula dari mikrobia. Mikrobia yang menghasilkan rennet terutama dari spesies Mucor pusillus, Mucor miehei dan Endhotia parasitica. Rennet juga bisa digunakan dalam proses pembuatan es krim. Penggunaan renet dalam adonan es him dapat meningkatkan viskositas dari campuran untuk mengeliminasi kebutuhan stabilizer dalam es krim dan untuk meningkatkan karakteristik "melt-down" (daya leleh) dari es krim. 3.2.2 Renin (EC 3.4.23.4) Renin merupakan enzim pemecah protein. Enzim renin tergolong dalam enzim endopeptidase mempunyai aktivitas pada pH asam diperlukan pada pembuatan keju. Rennet dari sapi mempunyai kandungan 75-95% renin (khimosin) dan pepsin 525%, sedang renet dari kerbau mempunyai pepsin sebesar 70-99% dan reninnya hanya 1-30%. Pada proses pembuatan keju, enzim ini berfungsi untuk pembentukan curd (gumpalan). Enzim eksogen diperlukan untuk preparasi dan pemeraman (ripening) keju. Mekanisme kerja renin dalam pembuatan keju adalah sebagai berikut : Kasein

renin  Parakasein + albumin

Ca2+ Parakasein  dikalsium para kaseinat + protease Untuk mempercepat koagulasi dapat ditambahkan CaCO3 sebanyak 0.3-0.5% dari volume susu. Renin untuk pembuatan keju yang berasal dari kapang harus memenuhi syarat:  Baik untuk koagulasi, tanpa adanya hidrolisis lanjut dari kasein  Dapat memproduksi keju dengan struktur dan bau yang bagus


 Tidak menghasilkan toksin  Daya proteolisisnya rendah sehingga produksi yang dihasilkan tidak pahit.

3.2.3.Protease Protease merupakan enzim pemecah protein dan sebagai pembentuk koagulan dalam susu. Protease berfungsi untuk mencegah perkembangan flavor oksidatif dalam susu. Perubahan flavor yang tak diinginkan dalam produk kasein direduksi oleh protease. Dalam industri keju, enzim protease berperan untuk proses pemeraman. Protease yang berasal dari mikrobia belum banyak digunakan bila dibandingkan dengan yang dari kapang. Penggunaan protease dari mikrobia harus yang tidak patogen dan tidak memproduksi toksin. Misalnya protease dari Bacillus subtilis, merupakan enzim ekstraseluler. Protease dari kapang dalam pembuatan keju berperanan dalam membentuk flavor tetapi tidak berperan dalam proses koagulasi. Kapang yang telah bisa digunakan dalam proses pembuatan keju antara lain Penicillium roqueforti dan P. camemberti, yang ditambahkan pada scat ripening.

3.2.4.Laktase ß-galaktosidase, EC 3.2.1.23) Enzim ß-galaktosidase (ß-D-galaktosida galaktohidrolase) biasa disebut sebagai enzim laktase dapat menghidrolisis laktosa susu atau hasil olahannya. Bersifat stabil pada pH dan suhu rendah, memecah substrat pada pH netral dan membutuhkan ion tertentu untuk aktivitasnya. Laktase dalam industri susu merupakan salah satu dari aplikasi enzim-enzim untuk proses pangan. Laktosa mempunyai solubilitas rendah (15% dalam air pada suhu 20°C) dan sedikit manis (16 dibanding kemanisan sukrosa 100). Hidrolisis laktosa menghasilkan laktosa yang lebih solubel dan lebih manis karena merupakan gabungan dari glukosa dan galaktosa dalam porsi yang sama dan sejumlah kecil polisakarida. Hidrolisat mempunyai tekanan osmotik 2 kali laktosa.


Perlakuan susu dengan enzim laktase dapat dipergunakan untuk konsumsi bayi yang tidak mempunyai kemampuan menyerap laktosa dalam susu, karena kekurangan enzim laktase. Enzim ini juga dapat dipergunakan untuk pengolahan susu asam seperti yoghurt dan kefir. Pembentukan asam dipercepat dengan adanya penambahan enzim laktase. Laktosa juga berpotensi dalam industri baking (roti) Peran laktase dalam pembuatan es krim adalah untuk mencegah kristalisasi laktosa dalam es krim melalui hidrolisis campuran es krim oleh enzim tersebut selama 5 hari penyimpanan pada suhu 7,5°C. ß-galaktosidase merupakan enzim pemecah karbohidrat. Dalam industri es krim, enzim ini berfungsi untuk memperhalus tekstur. Enzim tersebut juga untuk pembuatan susu rendah laktosa. Penggunaan laktase dalam Frozen milk concentrates, whey concentrates dan penerapan lain: 

Hidrolisis laktosa oleh laktase pada produk susu tersebut dapat mencegah pembentukan kristal laktose dan ketidakstabilan protein selama penyimpanan beberapa minggu dalam bentuk beku.



Hidrolisis laktosa dalam whey concentrats untuk pakan. Protein dalam whey mempunyai Biological Value (BV) yang tinggi, tetrapi adanya laktosa yang terikut bersama whey menjadikan ketidakkompakan dalam pakan, terutama untuk pakan unggas. Hidrolisis laktosa tidak hanya meningkatkan digestibilitas dari whey konsentrat tetapi juga mencegah kristalisasi dan setting-up, yang membuat bahan-bahan tersebut sangat sulit ditangani.



Hidrolisis laktosa meningkatkan berat gain anak babi, sapi, dan ayam bila dibandingkan dengan bubuk whey dimana laktosa tidak dihidrolisis.

Dalam pembuatan es krim, kegunaan laktase adalah untuk mencegah terjadinya kristalisasi laktosa. Kristalisasi menyebabkan es krim mempunyai tekstur berbutir ("grainy") atau berpasir ("sandy").


3.2.5. Pregastric esterase Pregastric esterase bersumber dari jamur, kelenjar alat pencernaan, dan saliva domba. Enzim ini dalam pengolahan susu berfungsi untuk meningkatkan flavor. Krim yang diperlakukan dengan pregastric esterase akan meningkatkan flavor margarin dan beberapa produk. 3.2.6.Pepsin Enzim ini meningkatkan viskositas susu evaporasi sehingga dapat disterilisasi pada suhu yang tinggi dan dengan waktu yang singkat (HTST). Penggunaan pepsin kristal 0,003 ppm (1 jam pada 0-1°C) dapat meningkatkan viskositas susu evaporasi.


III. ENZIM DALAM SUSU DAN PENGOLAHAN SUSU

Recommend Documents