Enzim Dalam Industri Pangan

  • Published on
    08-Apr-2016

  • View
    685

  • Download
    4

DESCRIPTION

aw5

Transcript

MAKALAH TEKNOLOGI ENZIM

PENGGUNAAN ENZIMDALAM INDUSTRI PANGAN

Disusun oleh:

Dimas Adi PrayitnoL2C009012Richa RachmawatyL2C009094Hanik HandayaniL2C009097Fransisca SelvyL2C009104Ratna Paramitha SariL2C009109

TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS DIPONEGOROSEMARANG2011

BAB IPENDAHULUAN

Enzim berperan sangat penting dalam industri pangan, baik produk pangan tradisional maupun maupun desain produk pangan yang baru. Sebelum dikenalnya teknologi modern, pemanfaatan enzim sudah dilakukan dengan tidak sengaja. Misalnya, pada proses pengolahan minuman beralkohol dan keju. Proses malting pada pengolahan minuman beralkohol berkembang aktivitas enzim amilase dan protease yang memecah pati dan protein pada mashing biji-bijian menghasilkan gula dan zat gizi lain yang dibutuhkan oleh yeast pada proses selanjutnya. Demikian pula pada pengolahan keju, peran enzim protease sangat penting dalam memecah misel kasein sehingga terbentuk curd pada tahapan pembuatan keju. Dengan kemajuan teknologi, peran enzim dalam produksi pangan sudah dilakukan optimasi terhadap kondisi proses sehingga aktivitas enzim dapat berjalan seperti yang diharapkan.Contoh lain dari peran enzim untuk menghasilkan mutu pangan yang baik adalah proses produksi daging saat pemotongan hewan. Proses perubahan otot menjadi daging diperlukan kerja enzim, sehingga daging yang dihasilkan mempunyai mutu yang baik. Pentingnya hewan diistirahatkan sebelum dipotong, membunuhnya tanpa trauma, dan melayukan daging beberapa jam atau hari, dilakukan sebelum peran enzim selama proses tersebut diketahui. Sekarang telah diketahui bahwa pada saat hewan diistirahatkan sebelum dipotong menjamin ketersediaan glikogen sebagai substrat dari kerja enzim post mortem enzim. Proses glikolisis post mortem dan protease dalam proses konversi otot menjadi daging sangat penting untuk proses selanjutnya dan memperbaiki mutu daging.Banyak produk pangan lain yang didesain dengan mengembangkan kerja enzim, baik langsung maupun tidak langsung. Contoh produk-produk pangan akibat kerja enzim secara tidak langsung adalah produk pangan fermentasi yang melibatkan mikroorganisme seperti yogurt, tempe, kecap, tape, sosis, dan lain-lainnya. Aktivitas enzim yang dimanfaatkan dalam proses produksi pangan secara endogenus berasal dari tanaman, hewan, maupun mikroorganisme. Aktivitas enzim endogenus dapat dimanipulasi dengan melakukan optimasi terhadap kondisi kerja enzim (pH dan suhu) atau meningkatkan ekspresi enzim dengan teknik rekayasa genetik. Karena keterbatasan penggunaan teknik manipulasi tersebut, maka berkembang ide untuk menambahkan enzim dari sumber lain (enzim eksogenus) untuk memperbaiki reaksi-reaksi yang sudah ada atau menginisiasi reaksi-reaksi baru. Pemanfaatan dan manipulasi kerja enzim telah pula dipergunakan untuk mendesain produk pangan fungsional.Ada beberapa enzim yang telah digunakan secara umum dalam industri pangan, salah satunya enzim a-amilase. Enzim a-amilase digunakan dalam industri hidrolisis pati, bir, roti, dan deterjen. Dalam industri hidrolisis pati, enzim digunakan untuk mencairkan pati yang tergelatinasi. Enzim tersebut berfungsi menurunkan viskositas pati dan menghidrolisis menjadi maltodekstrin. Enzim a-amilase (1,4-a-glukanohidrolase) merupakan endoglukanase yang menghidrolisis ikatan internal a-l,4 glikosidik. Sebelum digunakan a-amilase termostabiI, enzim amilase dari B.sllbtilis dan B. amyloliquefaciens yang digunakan harus ditambahkan sebelum dan sesudah tahap gelatinasi pada suhu tinggi. Dengan ditemukan a-amilase dari B. Licheniformis maka tahap ini dapat dieliminasi. Enzim a-amiloglukosidase (1,4-a-D-glukan glukohidrolase atau glukoamilase) dari cendawan digunakan dalam produksi sirup glukosa yang setara dengan dekstrosa sebesar 95 sampai 97%. Enzim tersebut memiliki aktivitas exoacting yaitu melepaskan glukosa dari ujung pereduksi maltodekstrin. Bila diinginkan diperoleh sirup glukosa yang setara dengan dektrosa lebih dari 98% perIu ditambahkan pululanase dari Klebsiella aerogenes. Enzim ini ternyata tidak stabil karena secara cepat dapat kehilangan aktivitas pada pH 4.5 dan suhu 60C (Thomas & Kenealy 1986).Enzim a-amilase dari cendawan termostabil Aspergillus niger dan A. oryzae digunakan untuk produksi sirupmaltosa. Enzim cendawan tersebut berbeda dari enzim a-amilase bakteri, yaitu produk utamanya adalah maltosa,disamping itu juga menghasilkan dekstrin dan glukosa dalam jumlah terbatas. Berdasarkan alasan ekonomi,a-amilase cendawan sering digunakan bersamaan dengan amiloglukosidase untuk menghasilkan sirup campuran yang setara dengan dekstran sebesar 60%. Sirup campuran yang dihasilkan dapat digunakan sebagai substrat murah dalam industri bir dan fermentasi. Enzim isomerase digunakan untuk mengubah glukosa menjadi fruktosa dalam industri sirup jagung berkadar fruktosa tinggi. Fruktosa yang merupakan isomer D-glukosa adalah pemanis alami yang paling manis. Untuk tujuan isomerisasi ini digunakan enzim xilosa isomerase. Dalam industri modern, penggunaan xilosa isomerase dilakukan dalam reaktor fixed-bed dalam bentuk terimobilisasi. Xilosa isomerase yang sering digunakan berasal dari B. coagulans,Streptomyces albus, Arthrobacter spp., dan Actinoplanes missouriellsis. Dua enzim karbohidrase penting lainnya yang digunakan dalam industri ialah pektinase dan laktase. Pektinase digunakan untuk menjernihkan jus buah. Laktase digunakan pada industri keju untuk memecah laktosa menjadi glukosa dan galaktosa (Thomas & Kenealy 1986). Enzim proteolitik memiliki peranan kira-kira dua pertiga dari total pasar industri berbasis enzim. Dari total protease yang digunakan dalam industri, 25% di antaranya merupakan protease alkalin termostabil yang digunakan dalam industri deterjen. Dari uraian tersebut terlihat betapa enzim termostabil sangat berpotensi untuk diaplikasikan dalam industri modern yang berbasis enzim. Meskipun kemajuan yang dicapai dalam aplikasi enzim telah sangat luas selama dekade terakhir ini, namun pengetahuan tentang fisiologi, metabolisme, enzimologi, dan genetika dari mikrob penghasil enzim masih terbatas. Oleh karena itu, penelitian mendalam tentang sifat-sifat molekuler enzim dan gen-gennya untuk dapat memahami bagaimana mereka menjalankan fungsinya pada suhu tinggi, bahkan pada suhu di atas 1000 masih diperlukan.

BAB IIPEMBAHASAN

Enzim dalam pengolahan panganPenggunaan enzim dalam industri pangan dilakukan karena enzim merupakan alat yang ideal digunakan untuk memanipulasi bahan-bahan biologis. Beberapa keuntungan penggunaan enzim dalam pengolahan pangan adalah aman terhadap kesehatan karena bahan alami, mengkatalisis reaksi yang sangat spesifik tanpa efek samping, aktif pada konsentrasi yang rendah, dapat diinaktivasi, dan dapat digunakan sebagai indikator kesesuaian proses pengolahan. Walaupun demikian, dari ribuan enzim ditemukan oleh para ahli biokimia, hanya sebagian kecil enzim dapat dimanfaatkan dalam industri pangan. Hal ini disebabkan oleh ketidaksesuaian kondisi reaksi enzim, ketidakstabilan enzim selama pengolahan, atau karena biaya yang terlalu mahal untuk menggunakan enzim dalam pengolahan pangan.

Pada saat enzim dipertimbangkan untuk digunakan dalam industri pangan, maka sangat penting dijamin bahwa pemanfaatan enzim tersebut akan memberikan keuntungan secara komersial. Enzim dapat bermanfaat untuk konversi bahan baku menjadi bahan yang lebih mudah diolah pada tahapan proses selanjutnya. Selain untuk pengolahan yang lebih efisien dan aman, enzim dalam industri pangan dapat dimanfaatkan untuk mendesain produk pangan yang lebih mudah dicerna saat dikonsumsi. Degradasi makromolekul menjadi senyawa yang lebih sederhana dan mudah diserap di dalam saluran pencernaan sangat diperlukan oleh orang yang bermasalah dengan produksi enzim-enzim pencernaan. Ada dua cara penggunaan enzim dalam pengolahan pangan, yaitu memanfaatkan enzim yang alami ada dalam produk pangan (enzim endogenus) dan menambahkan enzim dari luar ke dalam bahan pangan yang diolah (enzim eksogenus). Enzim endogenus dapat berasal dari bahan baku pangan (nabati atau hewani) maupun dari mikroorganisme yang digunakan dalam proses fermentasi produk pangan. Enzim eksogenus sudah banyak diproduksi secara komersial untuk dapat dimanfaatkan dalam proses pengolahan pangan. Beberapa produk enzim yang digunakan dalam pengolahan pangan dapat dilihat pada Tabel 1.Secara alami enzim terdapat dalam sel dari mikroorganisme, jaringan tanaman dan jaringan hewan. Keterlibatan enzim dalam pengolahan pangan tidak semua menguntungkan. Enzim yang merugikan dapat menyebabkan kerusakan pangan seperti pembusukan, perubahan flavor, warna, tekstur dan kandungan gizi pangan. Untuk itu, dalam pengolahan pangan, inaktivasi enzim yang tidak menguntungkan tersebut perlu dilakukan. Namun beberapa enzim alami pada makanan apabila dikonsumsi segar dapat membantu kerja pencernaan dan kerja pankreas untuk sekresi enzim tidak bekerja berat. Bahan pangan yang melalui pemasakan (pemanasan) akan menginaktifkan enzim-enzim alami yang terdapat dalam makanan segar. Apabila kita selalu mengonsumsi makanan yang dimasak dalam waktu yang lama, maka akan terjadi kekurangan enzim yang kronis (chronic enzyme deficiency) yang memberi kecendrungan pada penyakit kanker.

II.1. ENZIM PADA INDUSTRI BIRPembuatan bir (bahasa Inggris: brewing, dibaca; bruwing) adalah proses yang menghasilkan minuman beralkohol melalui fermentasi. Metode ini digunakan dalam produksi bir, sake, dan anggur. Brewing memiliki sejarah yang panjang, dan bukti arkeologi menunjukkan bahwa teknik ini telah digunakan di Mesir kuno. Berbagai resep bir ditemukan dalam tulisan-tulisan Sumeria. Tempat pembuatan bir dinamakan brewery (bahasa Inggris) atau brauerei (bahasa Jerman). Teknologi pembuatan bir mengalami perubahan yang cukup besar dari abad ke abad, dan bahkan dewasa ini setiap pembuat punya caranya sendiri. Tetapi, secara umum, hampir semua bir mengandung empat bahan dasar: barli, hop, air dan ragi. Seluruh proses pembuatan bir dapat dibagi menjadi empat tahap: pembuatan malt, pengolahan wort, fermentasi dan pematangan. Pembuatan malt : semua bir dibuat dari malt. Malt ini, tergantung kebiasaan, dibuat dari bulir jelai, gandum, atau kadang gandum hitam. Selama tahap ini, barli disortir, ditimbang, dan dibersihkan. Setelah itu, barli direndam dalam air dengan tujuan supaya barli itu berkecambah. Prosesnya memakan waktu antara lima sampai tujuh hari pada suhu sekitar 14oC. Hasilnya adalah malt hijau, yang dipindahkan ke oven khusus untuk dikeringkan di kiln. Proses perkecambahan menghasilkan beberapa enzim, terutama -amilase dan -amilase, yang akan digunakan untuk mengubah pati dalam bulir menjadi gula. Kadar air dalam malt hijau itu diturunkan hingga antara 2% sampai 5% agar berhenti berkecambah. Setelah dikeringkan, kecambah dibuang dari butiran malt, lalu malt itu digiling. Kemudian, tahap berikutnya bisa dimulai. Pengolahan wort Malt yang telah digiling dicampur dengan air untuk menghasilkan adonan, yang kemudian dipanaskan perlahan-lahan dalam sebuah proses yang dinamai mashing. Mashing biasanya memakan waktu 1 sampai 2 jam. Pada suhu tertentu, enzim-enzimnya mulai mengubah sarinya menjadi gula sederhana. Tetapi ini berlangsung lebih dari empat jam dan menghasilkan wort yang kemudian disaring sampai bersih. Berikutnya adalah proses pendidihan, yang menghentikan kegiatan enzim. Selama pendidihan, hop ditambahkan ke dalam wort untuk menghasilkan rasa pahit bir yang khas. Setelah kira-kira dua jam dididihkan, wort didinginkan sampai suhu tertentu. Fermentasi inilah tahap terpenting dalam proses pembuatan bir. Dengan bantuan ragi, gula sederhana dalam wort diubah menjadi alkohol dan karbon dioksida. Lama fermentasi yang berlangsung tidak lebih dari seminggu, dan suhu proses itu bergantung pada jenis bir misalnya ale (bir keras) atau lager (bir ringan) yang dihasilkan. Bir mentah itu kemudian dipindahkan ke dalam tangki-tangki di ruang penyimpanan bawah tanah untuk dimatangkan. Selama tahap ini, terbentuklah rasa serta aroma bir yang khas dan juga gelembung-gelembung dari karbon dioksida. Bir mengalami pematangan selama suatu periode dari tiga minggu sampai beberapa bulan, bergantung pada jenis bir. Akhirnya, bir yang telah jadi itu dikemas dalam gentong atau botol dan siap dikirim ke tempat tujuan akhir. II.2. ENZIM PADA PRODUKSI HIGH FRUCTOSE CORN SYRUP (HFCS) Pembuatan HFCS (High Fructose Corn Syrup) dapat dilakukan dengan tersediaanya substrat pati jagung dan enzim isomerase yang mampu merubah glukosa menjadi fruktosa. Kini telah berkembang penggunaan immobilized enzymes, suatu enzim yang dikurung dalam sejenis kapsul, sehingga substrat dan produknya saja yang dapat masuk ke luar, sedang enzimnya tidak ke luar (immobilize) dari kapsulnya. Dengan demikian penggunaannya dapat berulang-ulang, sampai mengalami stadium fatigue. Salah satu produk HFCS (yang pertama diproduksi) mengandung 71 persen padatan terlarut, dengan susunan 42 persen fruktosa, 52 persen dekstrosa (glukosa) dan 6 persen gula-gula lain. Karena kandungan dektrosanya, suhu penyimpanan sebaiknya dilakukan pada 80 900F, untuk mencegah terjadinya kristalisasi glukosa. Skema produksi HFCS terlihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Skema produksi HCFS 42 %Untuk per ton pati diperlukan enzym liquefaction amylase sebanyak 1.15 kg, enzim sacharifikasi 0.85 kg, enzim isomerase 0.70 kg, filter aw 5.54, active carbon 6.00 kg. NaCI 10.9 kg dan HCI 56.20 kg. Untuk perhitungan tahun 1983 biaya bahan tambah tersebut meliputi Rp. 80.000,- per ton HFCS. a. Likuifikasi Kanji pati jagung (40 45%) dimasukkan ke dalam pompa dengan dicampur enzim amilase dan cofaktor. PH diatur sampai sekitar 6.8 sebelum ditambah dengan enzim. Dan kemudian dinjeksikan uap air panas sehingga mencapai suhu reaksi enzim yaitu 1040C. Dengan tekanan uap, mampu sekaligus mengocok sehingga mempercepat reaksi. Penambahan enzim dilakukan dan produk dibiarkan pada suhu 930C selama 60 menit sehingga proses likuifikasi berlangsung lengkap. Pada tahap tersebut seluruhpati telah dirubah sehingga mencapai dekstrose-eqivalen (DE) sekitar 15 20. b. Sacharifikasi Campuran didinginkan sehingga mencapai 600C, suhu yang optimal untuk proses sacharifikasi. Karena reaksinya exotherm maka ada kecenderungan proses menyebabkan bertambahnya suhu, karena itu harus diturunkan dan dikendalikan. Pengendalian suhu sangat penting pada tahap sacharifikasi. Produk akhir mencapai DE 95 98. Whitaker (1972) mengatakan dalam kurun waktu 50 tahun mendatang, khususnya dalam penelitian daging, perkembangan teknologi enzim akan mengarah ke masalah pemanfaatan enzim selama pemeraman daging (kaskas) sehingga dapat dicapai sesingkat mungkin. Dengan teknologi enzim yang maju misalnya dengan pengendalian enzim dalam daging, digabung dengan penambahan enzim yang spesifik akan dapat mencernakan polimer-polimer yang bertanggung jawab terhadap keempukan daging berbagai enzim daging tersebut, enzim kolagenase akan banyak berperan, diharapkan daging yang memenuhi...