Denaturasi, 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 Penyebab

Beberapa 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 : thioglikolat

Mekanisme dan Dampak pada Produk

Menurut Rex Montgomery, ada 7 mekanisme dan dampak yang ditimbulkan dari terjadinya denaturasi, yaitu (Rex Montgomery, 1993):

a.       Panas dan radiasi sinar ultraviolet

Proses 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 organik

Pelarut 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 basa

Pereaksi 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 berat

Ikatan 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 alkaloid

Pereaksi 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 koagulasi

Meurut Sugiono, ada 4 faktor yang menyebabkan koagulasi, diantaranya :

1.      Perubahan suhu

2.      Pengadukan

3.      Penambahan ion dengan muatan besar

4.      Pencampuran koloid positif dan koloid negatif

Mekanisme Koagulasi
Mekanisme 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-agar

2.      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 Produk

Contohnya 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 Browning

Mekanisme 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 produk

Pada 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.

DAFTAR PUSTAKA

Cheng GW, Crisosto CG. 2006. Browning potential, phenolic composition, and polyphenoloxidase activity of buffer extract of peach and nectarine skin tissue. J. Amer. Soc. Horts. Sct. 120 (5):835-838.

Harmayani, Eni, Endang S. Rahayu, Titiek F. Djaafar, Citra Argaka Sari, dan Tri Marwati. 2009. Pemanfaatan Kultur Pediococus acidilactici F-11 Penghasil Bakteriosin Sebagai Penggumpal pada Pembuatan Tahu., 6 (1):11-12.

Montgomery, Rex, Robert L. Driyer, Thomas W. Conway, and Arthur A. Spector. 1993. Biokimia. Yogyakarta. Gajah Mada University Press.

Prangdimurti, E., F. R. Zakaria, dan N. S. Palupi. 2007. Modul E-Learning Evaluasi Nilai Biologis Pangan. Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian IPB, Bogor.

Sugiono. 2007. Ilmu  Pengetahuan  Bahan  Pangan. Bogor: Institut Pertanian Bogor.

Tarigan, Dr. Pokis. 1993. Kimia Organik Bahan Makanan. Bandung. Alumni.

Vistanty, Hanny. 2010. Pengeringan Pasta Susu Kedelai Menggunakan Pengering Unggun Terfluidakan Partikel Inert :10-11.