pencegahan pencokelatan enzimatis

 V.       HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

Enzim merupakan salah satu komponen alami yang terdapat pada sayur maupun buah yang mana didalamnya tersusun atas beberapa gugus polipeptida ( protein ). Gugus polipeptida atau protein berfungsi sebagai katalisator atau senyawa yang mempercepat reaksi kimia tanpa ikut bereaksi. Enzim bekerja pada suatu reaksi dengan cara menempel pada permukaan molekul zat- zat yang akan bereaksi dan dengan demikian keberadaannya akan mempercepat reaksi yang terjadi. Percepatan akan terjadi karena enzim menurunkan energy pengaktifan yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya reaksi. Pada sebagian enzim akan bekerja secara khas berganting pada reaksi dimana enzim tersebut berada. Hal tersebut kemungkinan disebabkan oleh perbedaan struktur kimia tiap enzim- enzim yang bersifat tetap.

Kerja dari suatu enzim dipengaruhi oleh beberapa factor diantaranya adalah substrat, suhu, keasaman, kofaktor dan inhibitor. Suhu dan pH yang terlalu ekstrim ( diluar kondisi optimum), enzim akan mengalami perubahan bentuk karena denaturasi. Hal tersebut akan menyebabkan enzim kehilangan fungsinya.

Reaksi pencokelatan dapat dialami oleh buah-buahan dan sayur-sayuran yang tidak berwarna. Reaksi ini disebut reaksi pencokelatan karena menyebabkan warna makanan berubah menjadi cokelat. Ada beberapa hal yang menyebabkan terjadinya reaksi pencokelatan, salah satunya adalah keberadaan enzim. Reaksi pencokelatan ini dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu reaksi pencokelatan enzimatis dan reaksi pencokelatan non-enzimatis.

Reaksi pencokelatan enzimatis adalah proses kimia yang terjadi pada sayuran dan buah-buahan oleh enzim polifenol oksidase yang menghasilkan pigmen warna cokelat (melanin). Proses pencokelatan enzimatis memerlukan enzim polifenol oksidase dan oksigen untuk berhubungan dengan substrat tersebut. Enzim-enzim yang dikenal yaitu fenol oksidase, polifenol oksidase, fenolase/polifenolase, enzim-enzim ini bekerja secara spesifik untuk substrat tertentu (Winarno, 1995). Reaksi ini dapat terjadi bila jaringan tanaman terpotong, terkupas, dan karena kerusakan secara mekanis. Reaksi ini banyak terjadi pada buah-buahan atau sayuran yang banyak mengandung substrat senyawa fenolik seperti catechin dan turunannya yaitu tirosin, asam kafeat, asam klorogenat, serta leukoantosianin.

Reaksi pencokelatan enzimatis pada bahan pangan ini memiliki dua macam dampak yaitu dampak yang menguntungkan dan juga dampak yang merugikan. Dampak yang menguntungkan misalnya saja pada teh hitam, teh oolong dan teh hijau. Reaksi pencokelatan enzimatis bertanggung jawab pada warna dan flavor yang terbentuk.(Fennema, 1996). Begitu juga yang terjadi pada produk pangan lain seperti misalnya kopi. Polifenol oksidase juga bertanggung jawab pada karakteristik warna cokelat keemasan pada buah-buahan yang telah dikeringkan seperti kismis, buah prem, dan buah ara.

Reaksi pencokelatan enzimatis ini juga memiliki kerugian yaitu hilangnya nilai gizi pada produk pangan dan dapat merusak flavor dari bahan pangan itu sendiri. Dalam industri pangan perlu dilakukan langkah-langkah untuk meminimalisasi adanya penurunan mutu produk yaitu dengan mengendalikan reaksi pencokelatan enzimatis. Ada beberapa cara yang dapat dilakukan yakni blansir, pendinginan, pembekuan, mengubah pH, dehidrasi, iradiasi, HPP (High Pressure Processing), penambahan inhibitor, ultrafiltrasi, dan juga ultrasonikasi.

Selain dengan cara- cara tersebut, dapat dicegah pula terjadinya pencokelatan enzimatis pada perlakuan- perlakuan bahan sebelum pengolahan. Pada praktikum kali ini, akan dilakukan beberapa cara pencegahan sampel sayur dan buah sebelum sampel tersebut diolah. Praktikum yang akan dilakukan meliputi pencegahan pencokelatan enzimatis dengan mengurangi kontak dengan peralatan besi serta tembaga, mengurangi kontak dengan oksigen dan menon- aktifkan kerja enzim polifenol oksidase. Sampel yang digunakan pada pengujian ini adalah kentang, salak, pisang dan terong. 

Pada praktikum pencegahan pencokelatan enzmatis dengan mengurangi kontak dengan peralatan besi serta tembaga. Langkah pertama yang harus dilakukan adalah mencuci sampel ( salak, terung dan kentang) dengan menggunakan air bersih. Setelah dicuci, pisahkan bagian kulit dari buah atau sayur kemudian iris dengan menggunakan pisau stainless steel dan pisau besi. Ditunggu selama 15 menit lalu amati dan bandingkan warnanya.

Tabel 1. Pencegahan Pencokelatan Enzimatis Dengan Mengurangi Kontak Dengan Peralatan Besi Serta Tembaga Pada Sayur Dan Buah

Sampel	Jenis Pisau	Warna
Salak	Stainlees Steel	Sedikit cokelat pada bagian tepi salak
	Besi	Cokelat tua
Kentang	Stainlees Steel	Kuning kecokelatan (++)
	Besi	Kuning kecokelatan (+)
Pisang	Stainlees Steel	Bagian tengah cokelat (++)
	Besi	Bagian tengah cokelat (+++++)
Terong	Stainlees Steel	Cokelat (+++), lembek cerah pinggirannya cokelat
	Besi	Cokelat (++++), lebih pucat, pinggirannya cokelat kehitaman

Berdasarkan table 1, didapatkan bahwa warna kecokelatan akan mengalami peningkatan intensitas pada sampel yang diiris dengan menggunakan pisau besi. Perlakuan pemotongan sampel dengan menggunakan pisau besi dapat mempercepat reaksi pencokelatan karena terdapat senyawa logam Fe pada pisau yang akan mengkatalisis reaksi dengan oksigen. Fe yang terdapat pisau lebih cepat bereaksi dengan sampel dibandingkan dengan pisau stainless steel.

Pencokelatan tersebut juga dapat disebabkan oleh aktivitas kresolase yang dapat menyebabkan timbulnya protein- tembaga dengan menggabungkan satu atau lebih molekul oksigen dengan protein tempat atom kupro yang berdampingan terikat ( Margono, 1993). Sampel yang dipotong akan mengalami kerusakan pada jaringannya, sehingga enzim polifenolase yang menyebabkan pencokelatan akan lebih cepat bereaksi dengan permukaan bahan. Kemudian enzim polifenolase tersebut akan mengoksidasi senyawa fenol menjadi o-quinone dan melakukan aktivitas katekolase dimana pada reaksi tersebut melibatkan pengoksidasian dua molekul o-difenol menjadi dua molekul o-quinone.

       Protein-Cu⁺-O₂ + monofenol →Protein-Cu₂⁺ + o-quinone + H₂O

 Kemudian senyawa trihidroksi benzene berinteraksi dengan o-quinone membentuk hidroksiquinone. Hidroksiquinone yang terbentuk akan mengalami polimerisasi dengan cepat dikonversi menjadi polimer berwarna cokelat merah dan akhirnya menjadi melamin yang berwarna cokelat.

Sedangkan pada sampel kentang yang diiris dengan pisau besi, intensitas kecokelatannya berkurang. Hal tersebut dipengaruhi oleh kandungan senyawa fenol dalam bahan. Semakin banyak senyawa fenol dalam sampel, maka reaksi pencokelatan yang akan terjadi pun akan semakin cepat. Sehingga dapat disimpulkan bahwa senayawa fenol dalam kentang berjumlah paling sedikit dibandingkan sampel lainnya.

Pada praktikum pencegahan pencokelatan enzimatis dengan cara mengurangi kontak dengan oksigen pada sampel, langkah pertama yang harus dilakukan adalah menyediakan empat buah yang 3 diantaranya masing- masing berisi akuades, larutan garam (untuk sayur ) dan larutan gula ( untuk buah). Sedangkan sebagai kontrol, mangkok yang tersisa dibiarkan kosong. Sampel yang telah dicuci, dikupas kulitnya dan diiris dimasukkan kedalam masing- masing mangkok selama 15 menit. Amati dan bandingkan warnanya.

Tabel 2. Pencegahan Pencokelatan Enzimatis Dengan Cara Mengurangi Kontak Dengan Oksigen Pada Sayur Dan Buah

Sampel	Perlakuan	Warna	Tekstur
Salak	Kosong	Cokelat (+)	Keras (++++)
	Aquades	Cokelat (++)	Keras (+++)
	Larutan Gula	Cokelat (+)	Keras (++)
Kentang	Kosong	Cokelat (++)	-
	Aquades	Cokelat (+++)	-
	Larutan Garam	Cokelat (+)	-
Pisang	Kosong	Cokelat (++)	-
	Aquades	Cokelat (+++)	-
	Larutan Gula	Cokelat (+)	-
Terong	Kosong	Semakin Cokelat (++++)	Keras (+++++)
	Aquades	Cokelat (+++)	Keras (++++)
	Larutan Garam	Agak cokelat putih	Keras (++)

            Larutan gula dan larutan garam merupakan salah satu larutan yang mampu membentuk lapisan pelindung bagi jaringan sayur atau buah yang telah mengalami kerusakan seperti sayur dan buah yang telah dipotong atau diiris. Selain itu , larutan gula dapat menurunkan pH lingkungan sehingga enzim PPO ini menjadi inaktif. Semakin tinggi konsistensi pemanis dalam suatu larutan menyebabkan pH menurun, hal ini disebabkan karena gula mempunyai sifat coolingeffect (Winarno, 1997).

            Berdasarkan data tabel 2, didapatkan bahwa sampel yang direndam dalam akuades memiliki intensitas warna cokelat yang lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol ( sampel yang diletakkan pada mangkok kosong ). Padahal seharusnya warna cokelat kontrol lebih pekat dibandingkan dengan sampel yang direndam air karena akuades menghambat terjadinya interaksi langsung antara jaringan sampel yang rusak dengan oksigen dari lingkungan. Pada sampel yang direndam dengan larutan gula dan garam, interaksi antara oksigen dengan permukaan sampel yang luka telah terbatasi secara sempurna. Sehingga dapat disimpulkan bahwa perendaman sayur dan buah kedalam larutan gula dan garam lebih efektif menghambat pencokelatan enzimatis karena oksigen dibandingkan dengan perendaman menggunakan air.

            Pada praktikum pencegahan pencokelatan enzimatis dengan cara menon- aktifkan enzim polifenol oksidase pada sayur dan buah, langkah pertama yang harus dilakukan adalah menyediakan empat mangkok yang tiga diantaranya berisi larutan berupa larutan asam sitrat 2%, larutan Na- bisulfit 2% dan asam askorbat 2%. Sedangkan mangkok yang tersisa dibiarkan kosong untuk kontrol sampel. Sampel yang telah dicuci, dikupas dan diiris kemudian diblansing ( blansing rebus selama 3 menit untuk sampel sayur dan blansing kukus selama 2 menit untuk sampel buah- buahan ). Setelah itu, sampel dimasukkan kedalam air es selama 3 menit untuk mempertahankan warna sampel. Rendam sampel kedalam masing- masing mangkok lalu tunggu selama 15 menit. Amati warna dan tekstur yang terbentuk lalu bandingkan dengan kontrolnya.

Tabel 3. Pencegahan Pencokelatan Enzimatis Dengan Cara Menonaktifkan Enzim Polifenol Oksidase pada Sayur dan Buah

Sampel	Perlakuan	Warna	Tekstur
Salak	Kosong	Putih kekuningan (+++)	Keras (+++++)
	Larutan Asam Sitrat	Putih kekuningan (++)	Keras (++++)
	Larutan Na-bisulfit	Putih kekuningan (+)	Keras (+++)
	Larutan Asam Askorbat	Putih kekuningan (+++)	Keras (+++++)
	Blansing	Putih kekuningan (+)	Keras (+)
Kentang	Kosong	Cokelat (+)	Keras
	Larutan Asam Sitrat	Kuning	Keras (+)
	Larutan Na-bisulfit	Kuning	Keras (+++)
	Larutan Asam Askorbat	Kuning	Keras (++)
	Blansing	Cokelat (+)	Lunak
Pisang	Kosong	Putih cokelat kekuningan	Lunak (+)
	Larutan Asam Sitrat	Putih kekuningan cokelat	Lunak (++)
	Larutan Na-bisulfit	Putih kekuningan	Lunak (+++)
	Larutan Asam Askorbat	Kuning cerah	Lunak (+)
	Blansing	Kuning pucat	Lembek (++++), keras didalam
Terong	Kosong	Putih kecokelatan (++)	Lunak (+)
	Larutan Asam Sitrat	Putih (++++)	Lunak (+++)
	Larutan Na-bisulfit	Putih (++++)	Lunak (+)
	Larutan Asam Askorbat	Putih kekuningan (+++)	Lunak (++++)
	Blansing	Cokelat	Lunak (++++++)

            Pada praktikum ini, asam askorbat berfungsi sebagai senyawa pereduksi kuat yang bersifat asam di alam, membentuk garam netral dengan basa, dan memiliki kelarutan air yang tinggi (Martin, 1994). Asam askorbat dan garam-garam netral serta turunannya merupakan antioksidan yang digunakan pada buah-buahan dan sayuran dan juga pada jus buah untuk pencokelatan dan reaksi oksidatif lainnya. Asam askorbat bertindak sebagai antioksidan karena oksigen akan mengoksidasi askorbat bukan senyawa fenolik sehingga dapat menghambat atau menurunkan selama terjadinya reaksi pencokelatan enzimatis.

            Asam sitrat merupakan senyawa intermediet dari asam organik yang berbentuk kristal atau serbuk putih. Asam sitrat memiliki sifat mudah larut dalam air, spiritus, dan ethanol, tidak berbau, rasanya sangat asam, serta jika dipanaskan akan meleleh kemudian terurai yang selanjutnya terbakar sampai menjadi arang. Asam sitrat merupakan agen pengkelat yang dapat menghambat terjadinya pencokelatan karena dapat mengkompleks ion tembaga yang dalam hal ini berperan sebagai katalis dalam reaksi pencokelatan. Selain itu, asam sitrat juga dapat menghambat pencokelatan dengan cara menurunkan pH sehingga enzim PPO menjadi inaktif (Winarno, 1997).

            Penambahan larutan Na- bisulfit sebagai senyawa antibrowning bekerja dengan cara membentuk ikatan disufida dengan enzim PPO sehingga menghambat pengikatan dengan oksigen. Selain itu sulfit juga dapat bereaksi dengan quinone yang dihasilkan dari oksidasi senyawa fenolik sehingga menghambat polimerisasi quinon membentuk pigmen melanin (cokelat). Adanya Na- bisulfit pada sayur dan buah akan menyebabkan sayur dan buah tampak lebih segar, cerah dan lambat dalam mengalami pencokelatan (Margono, 1993).

            Berdasarkan tabel 3, didapatkan bahwa enzim polifenol oksidase pada sampel salak dan pisang mampu dihambat dengan baik pada perlakuan blansing dan larutan Na- bisulfit. Namun metode blansing akan memperburuk tekstur salak dan pisang yang berubah menjadi lunak. Sedangkan pada sampel kentang dan terong, enzim polifenol oksidase dapat dihambat dengan menggunakan penambahan larutan Na- bisulfit tanpa merusak teksturnya. Oleh karenanya, metode penghambatan terbaik untuk keempat sampel adalah dengan menggunakan pelarut Na- bisulfit.

VI.       KESIMPULAN

            Berdasarkan praktikum yang sudah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa metode terbaik untuk mencegah terjadinya pencokelatan enzimatis adalah dengan memotong atau mengiris sayur serta buah menggunakan pisau stainless steel, menggunakan larutan gula serta garam untuk perendaman sayur dan buah dibandingkan dengan akuades serta perlakuan penghambatan enzim polifenol oksidase menggunakan larutan Na- bisulfit.

DAFTAR PUSTAKA

Fennema, Owen R. 1996. Food Chemistry. Marcel Dekker Inc: New York

John, M deMan. 1989. Kimia Makanan. Padmawinata, Kosasih, Penerjemah. Penerbit ITB, 1997. Bandung.

Margono, T dkk. 1993. Buku Panduan Teknologi Pangan. Pusat Informasi Wanita dalam Pembangunan PDII-LIPI: Jakarta

Martin, P. 1994. Food Science and Technology. Instructional Materials Laboratory: Columbia

Muchtadi, Tien R. 1997. Petunjuk Laboratorium Teknologi Proses Pengolahan Pangan. Pusat Antar Universitas (PAU) Pangan dan Gizi: Bogor

Murano Peter S., 2003. Food Science and Technology. Thomson Learning Inc., Texas USA

Naz, Shahina. 2002. Enzymes and Food. Oxford University Press: Oxford.

Hartoyo, A. S ,dkk. 2008. Penuntun Praktikum Kimia dan Biokimia Pangan. Dept. ITP IPB: Bogor

Tjahjadi, C., Sumantri, D. M., Nurhadi, B. 2005. Diktat Biokimia Pangan. Jurusan Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian: Unpad.

Winarno, F.G. 1997. Kimia Pangan dan Gizi. Gramedia, Jakarta