PENCOKLATAN ENZIMATIS

PENCOKLATAN ENZIMATIS

Kuliah biokim TIP

PENDAHULUAN

Sayuran dan buah-buahan (kentang, jamur, appel , nenas)

Pencoklatan

Luka,tergesek, terkupas,terkena penyakit

Komponen fenolik Melanin berwarna coklatEnzim polifenol oksidase

O2 + Cu+ / Cu2+

MEKANISME PENCOKLATAN ENZIMATIS

A. Enzim polifenol oksidase

B. Senyawa fenolik dalam bahan pangan

C. Mekanisme pencoklatan enzimatis

D. Senyawa penghambat polifenol oksidase

A. ENZIM POLIFENOL OKSIDASE

MEKANISME PENCOKLATAN

Polifenol oksidasePolifenol oksidase

Digolongkan sebagai oksidoreduktase

Sering juga disebut katekolase oksidase

Memerlukan Cu sebagai gugus prostetik dan O2

Berada di jaringan tumbuhan tingkat tinggi, jaringan hewan, dan jamur

• Cu+ dalam enzim polifenol oksidase jamur• Cu2+ dalam enzim polifenol oksidase kentang

- Lindet (1895) menemukan reaksi pencoklatan pada cider - Bourquelot dan Bertrand mempelajari tirosine oksidase pada jamur - Onslow (1920) menemukan bahwa pencoklatan pada jaringan

tumbuhan berkaitan dengan keberadaan senyawa o-difenol (seperti catechol,

protocatechui acid, caffeic acid) dan enzimnya - Kubowitz (1937) menemukan bahwa enzim polifenol oksidase

merupakan enzim yang mengandung tembaga (Cu)



I. Aspek sejarah enzim polifenol oksidase

II. Peran polifenol oksidase dalam tanaman

- Polifenol oksidase berada pada plastid (berada dalam keadaan terikat pada membran tilakoid) aktifitas rendah terhadap senyawa fenol yang berada dalam vakuola.- Aktivasi enzim terjadi ketika terjadi senescence,terdapat asam lemak, detergen.

- luka - senescence


kerusakan pada plastid dan vakuola Aktivasi polifenol oksidase

- Kemungkinan berperan dalam pembentukan dan perkembangangan sel- berperan dalam sistem ketahanan tanaman dari: serangan virus, bakteri,fungi, atau kerusakan mekanik

Produksi polimer tidak larut,berfungsi sbg barrier dalampenyebaran infeksi pada tanaman

#Beberapa produk intermediat dari polimerisasi polifenol mampu mencegah/mengurangi infeksi dengan cara mengikat enzim/virus

#melanin dan quinone mampu menginaktifkan virus pada kentang

1. Senyawa fenol sederhana seperti L-tyrosin dan catechol


B. SENYAWA FENOLIK BAHAN PANGAN

Ada 3 grup senyawa fenol yang terlibat dalam reaksi pencoklatan enzimatis :

2. Senyawa turunan asam sinamat contoh: p-coumaric, caffeic, ferulic, sinapic and chlorogenic acid. - Chlorogenic acid merupakan substrat utama reaksi pencoklatan enzimatis pada appel dan pear

- Cholorogenic acid merupakan penyebab utama fenomena warna kehitaman (after blackening) pada kentang, yg disebabkan oleh osidase kompleks antara besi, caffeic dan chlorogenic acid.

CH=CH·COOH

OH

CH=CH·COOH

OHOR

CH=CH·COOH

OHOCH3H3CO

P-coumaric acid sinapic acidR=H, caffeic acidR=CH3, ferulic acid



3. Senyawa flavonoid - Catechin, leucoantocyanidin (sering disebut juga tanin), anthocyanin dan flavonol merupakan flavonoid terpenting dalam bahan pangan. - Semua grup dari senyawa flavonoid secara struktural berkaitan dengan struktur flavone

C

OStruktur flavone



# Jenis catechin: - Catechin, epicathecin, galocatechin, epigallocatechin dan epigallocatechin gallate. - Epigallocatechin galate merupakan ester antara catechin dan gallic acid.

# leucoanthocianidin adalah senyawa yang bila dipanaskan dengan asam mineral menghasilkan anthocianidin

# Jenis Flavonol yang sering ditemui; Kaemferol, quercetin dan myricetin.

C. MEKANISME PENCOKLATAN ENZIMATIS

• Polifenol oksidase mengkatalisa 2 jenis reaksi: 1. Reaksi monofenol menjadi o-difenol (aktifitas cresolase

atau monofenolase), seperti pada tyrosin pada kentang

OH

CH2CH(NH2)COOH

+ E-2Cu+ + O2 + 2H+

+2e-

OH

CH2CH(NH2)COOH

HO

+ E-Cu2+ + H2O

L-tyrosin 3,4- dihydroxyphenilalanine

2. Reaksi difenol menjadi o-quinone (aktifitas katekolase atau difenolase)

OHOH

OO

+ E-2Cu2+ + 1/2O2

-2e-

+ E-2Cu+ + H2O

Cathecol O-benzoquinone


• Pembentukan quinone tergantung pada enzim dan oksigen.• Quinone mengalami reaksi selanjutnya untuk membentuk senyawa melanin berawarna coklat yang terjadi secara sepontan dan tidak tergantung pada keberadaan enzim dan oksigen. • Reaksi lanjut dari quinone tersebut adalah :

a. Reaksi hidroksilasi pada o-quinone atau o-difenol

OO

OHOH

atauH2O

OHOH

OH

o-difenol o-quinone

(Trifenolic trihydroksi benzene)

OO

b. Trifenolic trihydroksi benzene bereaksi dgn o-quinone membentuk hidroksi quinone

OHOH

OH

+

OO

OH

atauOH

O

O


c. Hidroxy quinone mengalami polimerisasi membentuk polimer berwarna merah dan coklat kemerahan, yang selanjutnya terbentuk melanin (warna coklat)

Monofenol

difenol

quinone

Trihidroksi benzene

hidroksi quinone

Melanin(coklat)

Tergantung keberadaan enzim dan O2

- reaksi spontan- tidak tergantung enzim dan O2

Mekanisme pencoklatan enzimatis


Laccase OH

OH

+ (O)

O

O

+ H2O

p-difenol(quinol)

p-quinone

PENCOKLATAN ENZIMATIS DALAM PENGOLAHAN PANGAN

• Fermentasi Teh - Polifenol utama pada teh: catechin, epicatechin, gallocatechin,

epigallocathechin, epicatechin gallate dan epigalocathecin gallate. - epigallocatechin gallate merupakan komponen utama pada daun teh hitam - Selama fermentasi, hanya epigallocathecin dan epigallocathecin gallate yang berperan sebagai substrat polifenol oksidase. - Produksi teh hitam dilakukan dalam 4 tahap: 1. Pelayuan 2. Penggilingan/penggulungan *daun yang telah layu digulung/digiling dgn roller sehingga jaringan dan sel mengalami kerusakan memungkinkan terjadinya proses oksidasi

3. Fermentasi #dilakukan pada suhu ruang, RH tinggi dgn suplai O2 terus menerus #Reaksi kritis biokimia pada saat fermentasi adalah proses oksidasi catechin oleh polifenol oksidase menghasilkan o-quinone.

Epigallocatechin

Epigallocatechin gallate

4. Pengeringan Daun teh dikeringkan pada suhu 90-950C hingga kadar air mencapai 3-4%.


o-quinone

theaflavin

Theflavin gallate

thearubiginO2

Polifenoloksidase

Skema oksidasi epigallocatechin dan epigallocatechin gallate

oksidasioksidasi


- theflavin dan theaflavin gallate berwarna kuning orange pada teh hitam- therubigin berwarna coklat gelap dan merupakan kontributor utama timbulnya warna pada teh hitam

• Udang dan kepiting- Warna coklat terjadi karena timbulnya melanosis atau black spot

TEKNIK MENGHAMBAT PENCOKLATAN ENZIMATIS

Berdasar cara kerjanya, inhibitor polifenol oksidase dikelompokkan menjadi 4:

1. Eksklusi reaktan seperti O2

2. Denaturasi enzim

3. Interaksi inhibitor dengan gugus prostetik tembaga

4. Interaksi inhibitor dengan substrat fenol atau quinone


1. Eksklusi reaktan ( O2 )

Menghambat akses O2

#Penghilangan O2 pada jaringan buah dan sayuran dlm jangka panjang

Metabolisme anaerob

Abnormal metabolit,Kehancuran jaringan

#Perendaman kentang yang dikupas dalam air


2. Penggunaan panas

# Blanching dan pasteurisasi HTST pada sayuran yang akan dikalengkan, dibekukan,

dehidrasi pada jus buah dan puree. Disesuaikan dg komoditi (tekstur tdk dikehendaki, off flavor) -Inaktivasi enzim dengan panas tergantung pada waktu

pemanasan dan pH. -Blanching dgn air panas pada kentang juga dapt

menyebabkan leaching zat terlarut terutama gula pereduksi sehingga produk menjadi lebih ringan & menarik

-Blanching dg air panas , penetrasi panas lambat Atasi : blanching dg microwave

Penetrasi panas lambat

# pemanasan dengan microwave


3. Perlakuan dengan pH - Asam yang secara alami ada dalam jaringan tanaman;

asam sitrat, malat, phosphat dan askorbat. - pH optimum polifenol oksidase 4-7. - Asam sitrat digunakan bersama asam askorbat atau

sodium sulfit - Asam sitrat dapat mengkelat tembaga pada enzim - asam malat (banyak pada jus apel) lebih efektif daripada

as. Sitrat - as.askorbat : a.tdk berpengaruh pd flavor b. tidak menyebabkan korosi pada logam c. merupakan vitamin


OHOH

R

OO

R

H2O

O-DPO

O2

Ascorbic acidDehydroascorbic acid

O-dihydroksifenolO-quinone

Mekanisme askorbat dalam penghambatan browning


4. Cinamic acid

Cinamic dan p-coumaric acid merupakan inhibitor yang paten < 0.01 %)

5. Penggunaan sulfur dioksid dan sulfit

-Sodium bisulfit digunakan sendiri atau kombinasi dgn as. Sitrat pada pemprosesan Kentang, apel dan peache.-Digunakan sebagai gas sulfur dioksid atau larutan sulfit- Gas lebih cepat dalam penetrasi ke buah- larutan lebih mudah dalam penanganan- Penggunaannya menguntungkan bila pemanasan dpt menyebabkan tekstur dan flavor yang tidak diinginkan-selain sebagai antiseptik juga dapat mengawetkan vit. C-Beberapa kerugiannya; @flavor dan odor yang tdk menyenangkan, @bleaching pigmen natural @mempercepat korosi pada kaleng. @pada dosis tinggi toksik


@ Bau khas sulfit mudah terdeteksi meski pada konsentrasi 0.01M@dapat merusak vitamin B1 atau thiamine

-meski ada kerugiannya, penggunaannya meluas mengingat keefektifan dan harganya yang murah-Bisulfit effectif pd pH di bawah 5.-Bisulfit juga mampu bereaksi dengan ikatan disulfid protein, sehingga menyebab kan inaktivasi enzim -Sulfit menyebabkan serangan asma , sehingga FDA melarang penggunaannya untuk pengawetan buah segar dan sayuran-mekanisme penghambatan oleh sulfit, diantaranya dengan pembentukan kompleks quinone-sulfit atau mekanisme inaktivasi polifenol oksidase karenaModifikasai struktur protein


6. Penggunaan senyawa pengkelat

Sodium diethylditiokarbamat (DIECA), sodium azid, potasiumEthylxanthate, ethilendiamen tetra acetic acid (EDTA).

7. L-cystein

- Berperan sebagai reducing agent.

8 Penggunaan senyawa yang mempunyai struktur mirip o-difenol tapi tidak berperan sebagai substrat

- senyawa turunan yang disubstitusi dengan methil; guaiacol dan ferulic acid - m difenol; resorcinol dan phloroglucinol

OCH3OH

guaiacol OH

OH

OH

OH

HO

recorcinolphologlucinol

Documents

PENCOKLATAN ENZIMATIS