REAKSI PENCOKLATAN PANGAN
Reaksi 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 fenol oksidase atau polifenol oksidase. Kedua enzim ini dapat mengkatalis oksidasi senyawa fenol menjadi quinon dan kemudian dipolimerasi menjadi pigmen melanoidin yang berwarna coklat. Reaksi pencoklatan terdiri dari reaksi pencoklatan enzimatis dan non-enzimatis. Reaksi pencoklatan enzimatis terjadi pada buah dan sayur yang mengalami proses fisiologis yang disebabkan oleh adanya reaksi antara oksigen dan enzim fenolase dan polifeniloksidase (Cheng & Crisosto, 1995). Pencoklatan non-enzimatis biasanya disebut reaksi maillard. Reaksi ini terjadi akibat adanya gugus karbonil dari karbohidrat (gula reduksi) dan asam amino dari protein yang terjadi pada suhu tinggi. Reaksi ini biasanya diinginkan tapi jika terlalu banyak terbentuk dikhawatirkan dapat mereduksi protein dalam jumlah besar (Darwindra, Haris Rianto, 2009). Dalam beberapa hal pencoklatan dapat dikehendaki untuk memperbaiki kenampakan dan cita rasa pangan serta hasil olahannya seperti kopi, roti bakar, ayam goreng, dll. Reaksi pencoklatan yang tidak dikehendaki misalnya penyebab kenampakan jelek pada beberapa sayuran dan buah seperti kentang potong, apel, pisang mentah, hal ini perlu dikendalikan/dicegah. Reaksi pencoklatan pangan disajikan pada Tabel 10. Tabel 10. Reaksi pencoklatan pangan Mekanisme Perlu O2 Perlu ada awal reaksi Maillard + Karamelisasi Oksidasi asam askorbat + Fenolase + Sumber : Eskin, dkk 1971
pH alkalis alkalis /asam sedikit asam sedikit asam
PENCOKLATAN ENZIMATIS Pencoklatan enzimatis contohnya kentang, apel, pisang yang setelah dipotong/dikupas warnanya berubah menjadi gelap. Enzim yang berperanan pada pencoklatan enzimatis adalah enzim polifenol oksidase/fenol oksidase, fenolase/polifenolase. Pencoklatan enzimatis tersaji pada Gambar 1.
Gambar 1. Pencoklatan enzimatis pada buah apel Enzim adalah satu atau beberapa gugus polipeptida (protein) yang berfungsi sebagai katalis dalam suatu reaksi kimia. Enzim yang terdapat secara alami dalam makanan dapat mengubah susunan makanan tersebut. Pencoklatan adalah proses kimia yang terjadi dalam buah dan sayur karena adanya enzim polifenoloksidase, yang menghasilkan pigmen warna coklat. Browning dibagi menjadi 2, yaitu pencoklatan enzimatis dan pencoklatan non enzimatis. Pencoklatan enzimatis dapat dilihat pada buah (apricot, pir, pisang, anggur), sayur (kentang dan jamur), dan jua pada seafood (udang, lobster, dan kerang). Pencoklatan enzimatis dapat terjadi karena adanya jaringan tanaman yang terluka, misalnya pemotongan, penyikatan, dan perlakuan lain yang dapat mengakibatkan kerusakan integritas jaringan tanaman (Cheng & Crisosto 1995). Adanya kerusakan jaringan seringkali mengakibatkan enzim kontak dengan substrat. Senyawa-senyawa yang berperan dalam reaksi pencoklatan enzimatis, yaitu : 1. Polifenol – Komponen utama pada pencoklatan enzimatis Polifenol, juga disebut sebagai komponen fenolat, adalah kelompok bahan kimia yang ada dalam tanaman (buah, sayur) yang berperan penting selama pencoklatan enzimatis, karena merupakan substansi untuk enzim pecoklatan. Polifenol dibagi menjadi beberapa sub kelompok yang berbeda, misalnya komponen anthosianin (warna dalam buah), komponen flavonoid (kathekin, tannin dalam teh dan anggur/wine), dan komponen non-flavonoid (asam gallat dalam daun teh). Flavonoid dibentuk dalam tanaman dari asam amino aromatic fenilalanin dan tirosin. Selama proses pengolahan dan penyimpanan makanan, banyak polifenol yang tidak stabil karena reaksi kimia dan biokimia. Yang paling penting adalah oksidasi enzimatis yang menyebabkan pencoklatan pada buah dan sayur. Reaksi ini sebagian besar terjadi setelah pemotongan atau perlakuan mekanis produk karena rusaknya jaringan sel. 1. Polifenoloksidase (PPO, fenolase) Enzim yang bertanggung jawab dalam reaksi pencoklatan enzimatis adalah oksidase yang disebut fenolase, fenoloksidase, tirosinase, polifenolase, atau katekolase. Dalam tanaman, enzim
1.
1.
1.
1.
1.
1.
ini lebih sering dikenal dengan polifenol oksidase (PPO). Substrat untuk PPO dalam tanaman biasanya asam amino tirosin dan komponen polifenolik. Tirosin yang merupakan monofenol, pertama kali dihidroksilasi menjadi 3,4-dihidroksifenilalanin dan kemudian dioksidasi menjadi quinon yang akan membentuk warna coklat. Dengan adanya oksigen di udara, enzim dapat mengkatalisis langkah pertama dalam konversi biokimia fenolat menjadi quinon, yang selanjutnya menyebabkan polimerisasi yang menghasilkan warna gelap, yaitu poplimer tak larut yang dikenal sebagai melanin. PPO mengkatalisis dua reaksi dasar: hidroksiasi dan oksidasi. Dalam praktikum ini dilakukan percobaan dan pengamatan pada buah, yaitu pisang, kentang, pear, apel granny, apel fuji, dan salak. Pisang Pada pisang dibutuhkan waktu 2 menit saja untuk mengalami perubahan warna permukaan akibat reaksi pencoklatan enzimatis pada kondisi tanpa perlakuan, direndam dengan As. Sitrat , dan direndam dengan Sulfit yang d potong menggunakan pisau besi. Perubahan warna terjadi semakin banyak hingga menit ke-23 di semua perlakuan. Namun, bahan yang dipotong menggunakan pisau stainless memerlukan waktu yang lebih lama untuk mengalami perubahan pencoklatan. Kentang Waktu yang diperlukan kentang yang di iris menggunakan pisau besi cenderung lebih cepat dibandingkan dengan yang di iris menggunakan pisau stainless. Namun, tingkatan perubahan berdasarkan jenis perlakuan cenderung sama, yaitu didiamkan diudara>direndam dalam air>direndam dalam larutan Sulfat>direndam dalam larutan sitrat. Pear Pada 10 menit pertama dilakuakan perlakuan percobaan, didapat hasil yang sama seperti pada buah pisang dan kentang. Begitu pula pada perlakuan 10 menit selanjtnya, baik yang di iris menggunakan pisau besi maupun pisau stainless. Apel granny Pada percobaan yang dilakukan pada apel granny , dibutuhkan waktu yang lebih lama untuk mengalami perubahan warna menjadi cokalat dengan pengirisan menggunakan pisau stainles. Tingkat perubahan pencoklatan dari yang paling cepat ke paling lambat. Suhu ruang>Rendaman air>Rendaman As.Sitrat>Rendaman As.Sulfit. Apel fuji Dalam kurun waktu 6 menit, perubahan pencoklatan dengan perlakuan didimkan di udara terbuka lebih cepat dibandingkan sulfit, sitrat, dan air yang di iris menggunakan pisau besi. Namun pada saat menggunakan pisau stainless, diperlukan waktu yang lebih cepat dibandingkan dengan menggunakan pisau besi. Salak Pada pengirisan menggunakan pisau stenlis memerlukan waktu pencoklatan yang lebih lama dibandingkan dengan menggunakan pisau besi. Namun apabila dilihat tingkat kecepatan perubahan berdasarkan perlakuan, didapatkan hasil dengan urutan yang sama, yaitu didiamkan diudara>direndam air>direndam sitrat>direndam sulfit. Dalam praktikum ini dilakukan beberapa macam pengujian, yaitu menguji pengaruh jenis pisau yang dipakai, pengaruh perendaman mengunakan air biasa, larutan As.Sulfat, dan asam sulfit, sera didiamkan dalam udara ruang. Pisau Besi Data hasil pengamatan menunjukkna bahwa pemotongan yang menggunakan pisau besi akan mempengaruhi perubahan warna pada buah. Warna buah yang menggunakan pisau besi
berwarna lebih coklat. Hal ini disebabkan pisau besi mengandung ion Fe, mudah berkarat (oksidasi). Hal ini karena enzim polifenolase akan bereaksi dengan besi dan mempercepat warna coklat. Pisau Stainless Sampel yang diiris dengan pisau stainles lebih lama pencoklatannya bila dibandingkan dengan pisau besi. Hal ini disebabkan karena stainless tidak bereaksi dengan oksigen diudara bebas sehingga tidak terjadi proses oksidasi. Didiamkan Di udara Terbuka Pada udara terbuka, enzim bereksi dengan oksigen yang terdapat di udara terbuka yang menyebabkan reaksi oksidasi yang dikatalis oleh enzim fenolase, polifenol oksidase, tirosinase, atau katekolase. Reaksi tersebut karena hidroksilasi skunder o-quinon/kelebihan o-difenol. Kemudian senyawa terhidroksi benzena berinteraksi dengan o-quion membentuk hidroksiquinon. Selanjutnya mengalamki polimerisasi dan dengan cepat dikonversi menjadi polimer berwarna merah/merah coklat, dan akhirnya menjadi melanin berwarna coklat. Direndam Dengan Air Perendaman dengan air dapat mencegah terjadinya proses pencoklatan enzimatis karena menghindari kontak dengan oksigen. Direnam Dengan Sulfit Larutan sulfit bertujuan untuk mencegah terjadinya browning secara enzimatis maupun non enzimatis. Sulfit berperan sebagai pencegah timbulnya warna coklat. 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. Direndam Dengan Sulfat .Asam sitrat (yang banyak terdapat dalam lemon) sangat mudah teroksidasi dan dapat digunakan sebagai pengikat oksigen untuk mencegah buah berubah menjadi berwarna coklat.
PENCOKLATAN NON-ENZIMATIS Pencoklatan non-enzimatis merupakan sebuah proses kimia yang menghasilkan warna coklat pada makanan tanpa aktivitas enzim. Reaksi pencoklatan non-enzimatis yaitu karamelisasi, reaksi Maillard, dan pencoklatan akibat vitamin C. a. Karamelisasi Bila suatu larutan sukrosa diuapkan maka konsentrasinya akan meningkat, demikian juga titik didihnya. Keadaan ini akan terus berlangsung sehingga seluruh air menguap semua. Bila keadaan tersebut telah tercapai dan pemanasan diteruskan, maka cairan yang ada bukan lagi terdiri dari air tetapi cairan sukrosa yang lebur. Titik lebur sukrosa adalah 1600C. Bila gula yang telah mencair tersebut dipanaskan terus sehingga suhunya melampaui titik leburnya, misalnya pada suhu 1700C, maka mulailah terjadi karamelisasi sukrosa.
b. Pencoklatan Akibat Vitamin Vitamin C ( asam askorbat) merupakan suatu senyawa reduktor dan juga dapat bertindak sebagai precursor untuk pembentukan warna cokelat nonenzimatik. Asam-asam askorbat berada dalam keseimbangan dengan asam dehidrokaskorbat. Dalam suasana asam, cincin lakton asam dehidroaskorbat terurai secara irreversible dengan membentuk suatu senyawa diketogulonati kemudian berlangsung reaksi Maillard dan proses pencoklatan. Cara pengendalian reaksi pencoklatan : 1. Pemanasan : blanching dan pasteurisasi Contoh: puree pear Pemanasan 80° C selama 8 detik aktivitas fenolase tinggal ½ nya. Pemanasan 90° C selama 8 detik aktivitas fenolase hilang. 2. Penggunaan SO2 (sulfur dioksida) Penggunaan SO2 dalam bentuk natrium sulfit, natrium bisulfit, natrium metabisulfit merupakan inhibitor fenolase. Kerugian menggunakan SO2 dapat merusak Vitamin B1 (thiamin). 3. Pembebasan O2 Merendam bahan dalam air, misalnya kentang. Dapat dilakukan dengan perlakuan vakum dan pemakaian listrik. 4. Pemakaian NaC1 0,1%. 5. Metilasi subtrat fenolase Aktivitas enzim relatif Katekol = quaiakol Asam kafeat = asam fenilat bukan substrat fenolase (3-ketogiutamat) = quinat asam klorogenat = asam 3 feruloil + 5 adenosilmetionin 6. Penggunaan asam Menurunkan pH sehingga aktivitas enzim tidak optimal.
