Reaksi pencoklatan browning terdiri dari reaksi pencoklatan enzimatis dan non-enzimatis. Reaksi pencoklatan enzimatis biasa terjadi pada buah-buahan dan sayur-sayuran yang memiliki senyawa fenolik. Senyawa ini berfungsi sebagai substrat bagi enzim polifenoloksidase (PPO/1,2-benzenediol/oxygen oxidoreductase; EC 1.10.3.1). Terdapat berbagai macam senyawa fenolik, yaitu katekin dan turunannya (tirosin), asam kafeat, asam klorogenat, serta leukoantosianin. Pada jaringan tanaman, enzim PPO dan substrat fenolik dipisahkan oleh struktur sel sehingga tidak terjadi pencoklatan. Untuk memicu terjadinya reaksi pencoklatan, harus ada reaksi antara enzim PPO, substrat fenolik, serta oksigen. Untuk mengontrol pencoklatan enzimatis dapat dilakukan inaktifasi PPO dengan panas, penghambatan PPO secara kimiawi (dengan asidulan, pengaturan pH, pengkelat, atau kofaktor esensial yang terikat pada enzim), agen pereduksi (asam askorbat & eritrobat), pengurangan oksigen (pengemasan vakum, perendaman gula, pelapisan edible film), enzim proteolitik, ataupun dengan madu (Hartoyo A et al 2010). Senyawa fenolik dengan jenis ortodihidroksi atau trihidroksi yang saling berdekatan merupakan substrat yang baik untuk proses pencoklatan. Proses pencoklatan enzimatik memerlukan adanya enzim fenol oksidase dan oksigen yang harus berhubungan dengan substrat tersebut. Enzim-enzim yang dapat mengkatilis oksidasi dalam proses pencoklatan dikenal dengan berbagai nama, yaitu fenol oksidase, polifenol oksidase, fenolase, atau polifenolase; masing-masing bekerja secara spesifik untuk substrat tertentu.

Reaksi pencoklatan non-enzimatis yaitu karamelisasi, reaksi Maillard, dan pencoklatan akibat vitamin C. 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. Reaksi yang terjadi bila gula mulai hancur atau terpecah-pecah tidak diketahui pasti, tetapi paling sedikit melalui tahap-tahap seperti berikut: Mula-mula setiap molekul sukrosa dipecah menjadi sebuah molekul glukosa dan sebuah fruktosan (Fruktosa yang kekurangan satu molekul air). Suhu yang tinggi mampu mengeluarkan sebuah molekul air dari setiap molekul gula sehingga terjadilah glukosan, suatu molekul yang analog dengan fruktosan. Proses pemecahan dan dehidrasi diikuti dengan polimerisasi, dan beberapa jenis asam timbul dalam campuran tersebut. Warna coklat karamel didapat dari pemanasan larutan sukrosa dengan amonium bisulfat seperti yang digunakan pada minuman cola, minuman asam lainnya, produk-produk hasil pemanggangan, sirup, permen, pelet, dan bumbu kering. Larutan asam (pH 2-4,5) ini memiliki muatan negatif (Fennema 1996). Terdapat tiga kelompok karamel, yaitu karamelan, karamelen, dan karamelin, yang masing-masing memiki bobot molekul berbeda (Hartoyo A et al 2010).

Reaksi Maillard Reaksi Maillard adalah reaksi yang terjadi antara karbohidrat, khususnya gula pereduksi dengan gugus amina primer. Hasil reaksi tersebut menghasilkan bahan berwarna cokelat, yang sering disebut dikehendaki atau kadang-kadang malahan menjadi pertanda penurunan mutu.Reaksi Maillard berlangsung melalui tahap-tahap sebagai berikut : Sutu aldosa bereaksi bolak-balik dengan asam amino atau dengan suatu gugus amino dari protein sehingga menghsilkan basa Schiff. Perubahan terjadi menurut reaksi Amadori sehingga menjadi amino ketosa. Dehidrasi dari hasil reaksi Amadori membentuk turunan-turunan furfuraldehida, misalnya dari heksosa diperoleh hidroksi metil furfural. Proses dehidrasi selanjutnya menghasilkan hasil antara metil -dikarbonil yang diikuti penguraian menghasilkan reduktor-reduktor dan -dikarboksil seperti metilglioksal, asetol, dan diasetil. Aldehid-aldehid aktif dari 3 dan 4 terpolemerisasi tanpa mengikutsertakan gugus amino (disebu kondensasi aldol) atau dengan gugusan amino membentuk senyawa berwarna cokelat yang disebut melanoidin. Reaksi Maillard terjadi antara gugus amin (asam amino) dan gula pereduksi (gugus keton atau aldehidnya). Pada akhir reaksi terbentuk pigmen coklat melanoidin yang memiliki bobot molekul besar. Reaksi yang diawali dengan reaksi antara gugus aldehid atau keton pada gula dengan asam amino pada protein ini membentuk glukosilamin. Selain gugus aldehid/keton dan gugus amino, faktor yang memengaruhi reaksi Maillard, adalah suhu, konsentrasi gula, konsentrasi amino, pH, dan tipe gula. Berkaitan dengan suhu, reaksi ini berlangsung cepat pada suhu 100oC namun tidak terjadi pada suhu 150oC. Kadar air 10-15% adalah kadar air terbaik untuk reaksi Maillard, sedangkan reaksi lambat pada kadar air yang terlalu rendah atau terlalu tinggi. Pada pH rendah, gugus amino yang terprotonasi lebih banyak sehingga tidak tersedia untuk berlangsungnya reaksi ini. Umumnya molekul gula yang lebih kecil bereaksi lebih cepat dibanding molekul gula yang lebih besar. Dalam hal ini, konfigurasi stereokimia juga memengaruh, misalnya pada sesama molekul heksosa, galaktosa lebih reaktif dibanding yang lain (Hartoyo A et al 2010).

Pencoklatan Akibat Vitamin C 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.

PencoklatanEnzimatisMarch 7, 2013yulianarthia Biokimia Pangan Leave a comment PEMBAHASANEnzim 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 enzimatisPolifenol, 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 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, apelgranny,apel fuji, dan salak.1. PisangPada 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.1. KentangWaktu 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.1. PearPada 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.1. ApelgrannyPada percobaan yang dilakukan pada apelgranny, 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.1. Apel fujiDalam 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.1. SalakPada 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 BesiData 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 StainlessSampel 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 TerbukaPada 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 AirPerendaman dengan air dapat mencegah terjadinya proses pencoklatan enzimatis karena menghindari kontak dengan oksigen.Direnam Dengan SulfitLarutan 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.KESIMPULANPencoklatan enzimatis terjadi karena adanya enzim polifenol oksidasi yang masih aktif di dalam buah.Pisau steinless steel lebih dapat memperlambat reaksi pencoklatan enzimatis dibanding pisau besi karena pisau steinless dilapisi oleh baja sehingga lebih tahan terhadap oksidasi.Buah akan mudah mengalami proses pencoklatan enzimatis apabila diletakkan di udara terbuka dibandingkan dengan apabila direndam dengan air. Hal itu terjadi karena oksigen menyebabkan terjadinya reaksi oksidasi yang menyebabkan terbentuknya warna coklat.Perendaman menggunakan sulfit dapat mencegah terjadinya reaksi pencoklatan enzimatis karena akan mereduksi ikatan disulfida pada enzim, sehingga enzim tidak dapat mengkatalis oksidasi senyawa fenolik penyebab browning. Dan prendaman menggunakan sulfat dapat mencegah terjadi reaksi pencoklatan enzimatis karena asam sitrat sangat mudah teroksidasi dan dapat digunakan sebagai pengikat oksigenDenaturasi, Koagulasi, dan Pencoklatan (Browning) Non-Enzimatis

Protein merupakan komponen utama dalam semua sel hidup, karena protein mengandung unsur-unsur C, H, O, dan N yang berfungsi sebagai bahan bakar dalam tubuh, sebagai zat pembangun dan pengatur. Protein tersusun oleh senyawa asam amino yang mengandung gugus amino (-NH2) dan gugus karboksil. Ada beberapa cara pengolahan protein yang dapat merubah protein dalam bahan-bahan makanan yang akan dijelaskan berikut ini.11. Denaturasi Denaturasi didefinisikan suatu proses yang merubah konfigurasi tiga dimensi dari molekul protein, tanpa menyebabkan adanya pemecahan ikatan peptida (Dr. Pokis Tarigan, 1993). Protein dikatakan mengalami denaturasi sempurna pada konformasi dimana rantai protein tidak kehilangan fungsi biologis.

Faktor-Faktor PenyebabBeberapa faktor penyebab yang ditimbulkan dari denaturasi, diantaranya (Hanny Vistanty, 2010): Perubahan pH : penggumpalan kasein Panas : merusak ikatan hidrogen dan jembatan gara Radiasi : sinar X dan U.V Pelarut organik : aseton, alkohol. Garam-garam dari logam berat : Ag2+, Hg2+, Pb2+ Pereaksi-pereaksi alkaloid : asam tannat, asam pikrat bisa menggumpalkan protein menurunkan infeksi. Pereduksi : thioglikolatMekanisme dan Dampak pada ProdukMenurut Rex Montgomery, ada 7 mekanisme dan dampak yang ditimbulkan dari terjadinya denaturasi, yaitu (Rex Montgomery, 1993):a. Panas dan radiasi sinar ultravioletProses panas dan radiasi sinar ultraviolet menghasilkan gumpalan protein. Contohnya adalah telur goreng dan telur rebus. Cara ini digunakan pada proses sterilisasi yang berarti mendenaturasikan enzim-enzim bakteri tersebut. Protein yang terdenaturasi lebih mudah tercernakan dan dengan alasan inilah makanan yang mengandung protein perlu dimasak dulu sebelum dihidangkan.b. Pelarut-pelarut organikPelarut etanol membentuk ikatan hidrogen intermolekuler dengan molekul protein dan demikian memutuskan ikatan hidrogen intermolekuler. Etanol 70% dipergunakan sebagai desinfektan untuk membersihkan kulit sebelum disuntik. Alkohol ini berfungsi mendenaturasikan protein bakteri yang mungkin terdapat pada kulit.c. Asam atau basaPereaksi asam atau basa memecah ikatan ion intermolekul menyebabkan koagulasi protein. Bila protein kontak lama dengan asam atau basa maka kemungkinan besar ikatan peptida terhidrolisis sehingga struktur primer rusak sama sekali.d. Ion logam beratIkatan ion intramolekul dipecah dan menyebabkan protein mengendap sebagai senyawa protein-logam yang tak larut. Sifat inilah yang memberikan kemungkinan beberapa garam logam berat digunakan sebagai antiseptik. Contohnya perak nitrat yang digunakan mencegah infeksi gonore pada mata anak yang baru lahir sehingga mampu mengendapkan protein bakteri.e. Pereaksi alkaloidPereaksi asam pikrat dan asam tanatbersenyawa dengan muatan positif pada gugus amino dan memutuskan ikatan ionic intramolekul disebut juga pereaksi alkaloid karena kedua reaksi ini banyak digunakan untuk mengidentifikasi alkaloid seperti morfin, kodein dan lain-lain.f. Denaturasi rambut (kriting permanen)Protein rambut terdiri dari asam amino yang mengandung dulfur tinggi membentuk jembatan disulfide antara asam amino yang menentukan bentuk rambut. Proses kritingan permanen dimaksud untuk memutuskan jembatan disulfide dengan menambahkan reduktor. Hasilnya adalah rambut terbentuk baru.

22. Koagulasi Koagulasi merupakan suatu proses penggumpalan partikel koloid karena penambahan bahan kimia sehingga partikel-partikel tersebut bersifat netral dan membentuk endapan karena adanya gravitasi (Sugiono, 2007).

Faktor-faktor penyebab koagulasiMeurut Sugiono, ada 4 faktor yang menyebabkan koagulasi, diantaranya :1. Perubahan suhu2. Pengadukan3. Penambahan ion dengan muatan besar4. Pencampuran koloid positif dan koloid negatifMekanisme KoagulasiMekanisme koagulasi dapat dibagi menjadi 2 bagian, yaitu (Sugiono, 2007):1. Secara fisik Pemanasan, Kenaikan suhu sistem koloid menyebabkan tumbukan antar partikel-partikel sol dengan molekul-molekul air bertambah banyak. Hal ini melepaskan elektrolit yang teradsorpsi pada permukaan koloid. Akibatnya partikel tidak bermuatan. contoh: darah Pengadukan, contoh: tepung kanji Pendinginan, contoh: agar-agar2. Secara kimia Menggunakan Prinsip Elektroforesis. Proses elektroforesis adalah pergerakan partikel-partikel koloid yang bermuatan ke elektrode dengan muatan yang berlawanan. Penambahan koloid, dapat terjadi sebagai berikut : Koloid yang bermuatan negatif akan menarik ion positif (kation), sedangkan koloid yang bermuatan positif akan menarik ion negatif (anion). Penambahan Elektrolit. Jika suatu elektrolit ditambahkan pada sistem koloid, maka partikel koloid yang bermuatan negatif akan mengadsorpsi koloid dengan muatan positif (kation) dari elektrolit.Dampak yang Ditimbulkan pada ProdukContohnya pada pembuatan tahu. Dengan penambahan Sukrosa 0% LTN dan 1% LTS , diinkubasi pada suhu 37 derajat Celsius selama 24 jam (Erni, dkk, 2009). Sehingga selain akibat panas, koagulasi juga dapat dipengaruhi oleh lama waktu pemasakan.

33. Pencoklatan (Browning) non-enzimatik

Reaksi pencoklatan (browning) dapat dialami pada buah-buahan dan sayur-sayuran yang tidak berwarna. Reaksi ini disebut reaksi pencoklatan (browning) yang menyebabkan warna makanan berubah menjadi warna coklat. Ada beberapa hal yang menimbulkan terjadinya reaksi pencoklatan, salah satunya adalah keberadaan enzim. Reaksi pencoklatan dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu reaksi pencoklatan enzimatis dan reaksi pencoklatan non-enzimatis.Reaksi pencoklatan non enzimatis adalah reaksi yang bukan diakibatkan oleh aktivitas enzim melainkan selama pemasakan terjadi pembentukan warna coklat. Faktor-faktor penyebab Browning non-enzimatis reaksi Maillard. Faktor lainnya yang mempengaruhi reaksi Maillard adalah suhu dan waktu pemanasan. reaksi karamelisasi gula, dan reaksi oksidasi asam askorbat (vitamin C). Mekanisme BrowningMekanisme reaksi Maillard sangat kompleks, dan terdiri dari 3 tahap reaksi, yaitu reaksi tahap awal (initial stage), reaksi intermediat, dan reaksi tahap akhir (final stage). Reaksi awal meliputi reaksi pembentukan glikosilamin dan amadori rearrangement. Tahap reaksi intermediate mencangkup reaksi dehidrasi, fission, dan degradasi Strecker. Reaksi tahap akhir terdiri dari kondensasi aldol dan polimerisasi aldehid-amin, yaitu pembentukan komponen nitrogen heterosiklik.Dampak yang ditimbulkan pada produkPada beberapa produk makanan, reaksi Maillard memberi pengaruh yang tidak dikehendaki, seperti penurunan mutu bahan pangan, penurunan asam amino esensial dan terbentuknya komponen mutagenik pada bahan pangan. Reaksi Maillard banyak dimanfaatkan pada berbagai macam industri produk pangan, diantaranya kecap pada pembuatan gula merah dari nira kelapa, pembentukan flavor pada daging, dan pencoklatan pada pemanggangan roti.