enzim gabungan
Post on 03-Jul-2015
271 Views
Preview:
TRANSCRIPT
MAKALAH MIKRO.INDUSTRI PENGOLAHAN PANGAN“TEKNOLOGI ENZIM”
Disusun Oleh :
Decca A.S.P H0908066
Febrina thia H0908108
Lisawati B H0908116Hani yahdiyani H0908...Annastasya H0908...
ILMUDAN TEKNOLOGI PANGAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2011
Teknologi Enzim
Hanya 1% dari enzim sejauh ini diidentifikasi diproduksi secara komersial
dan volume terbesar (35%) adalah protease untuk digunakan dalam pembuatan
deterjen. Namun, kemajuan dalam bioteknologi memiliki dampak yang signifikan
pada jumlah dan jenis enzim baru yang tersedia untuk digunakan dalam
pengolahan makanan atau produksi bahan khusus. Terdapat pertumbuhan yang
pesat dalam beberapa tahun terakhir dalam penggunaan enzim untuk mengurangi
biaya pengolahan, untuk meningkatkan hasil ekstrak dari bahan baku, untuk
memperbaiki penanganan bahan, dan meningkatkan daya simpan dan
karakteristik organoleptik makanan (Tabel 7.4). Keuntungan utama
dalam menggunakan enzim bukan modifikasi kimia yang Reaksi enzymic
dilakukan dibawah kondisi ramah suhu dan pH, dan sangat spesifik, sehingga
mengurangi jumlah reaksi dan produk samping. Pemilihan enzim yang tepat
untuk aplikasi tertentu bisa sulit dan pedoman metode untuk melakukan hal ini
diberikan oleh West (1988).
Enzim aktif pada konsentrasi rendah dan tingkat reaksi mudah dikontrol
dengan penyesuaian kondisi inkubasi. Rincian faktor yang mempengaruhi
aktivitas enzim dan tingkat reaksi dijelaskan oleh Whitaker (1972). Namun, biaya
dari kebanyakan enzim yang tinggi dan, dalam beberapa produk, enzim harus
diinaktivasi atau dihilangkan setelah pengolahan yang menambah biaya produksi.
Seperti protein lain, enzim dapat menyebabkan respon alergi pada beberapa
orang, dan mereka biasanya melapisi atau amobil pada bahan karier untuk
mengurangi risiko menghirup debu enzim oleh operator.
Tabel 7.3 Perubahan Kandungan Vitamin Pada Beberapa Bahan Makanan
Terpilih Selama Fermentasi
Tabel 7.4. Enzim yang Digunakan Dalam Pengolahan Bahan Pangan
7.2.1 Produksi Enzim dari Mikroorganisme
Enzim mikroba mempunyai aktivitas optimum di bawah kondisi serupa dengan
yang mengizinkan pertumbuhan optimum sel. Mereka baik disekresikan oleh sel
ke dalam media sekitarnya (produksi 'Ekstraselular') atau ditahan dalam sel
('intraseluler' enzim). produksi enzim ekstraselular terjadi baik dalam fase
logaritmik atau fase pertumbuhan stationar, sedangkan enzim intraselular yang
dihasilkan selama pertumbuhan logaritmik tetapi hanya dilepaskan ke medium
ketika sel-sel mengalami lisis pada fase stasioner atau penurunan (Gambar 7.1).
Persyaratan produksi enzim komersial dari mikro-organisme adalah sebagai
berikut:
Mikro-organisme harus tumbuh dengan baik pada substrat murah
Substrat harus tersedia dalam jumlah yang memadai, dengan kualitas yang
seragam
Mikro-organisme akan memberikan hasil enzim yang tinggi konstan dalam
waktu singkat
Metode pemulihan enzim harus sederhana dan murah
Penyusunan enzim harus stabil.
Enzim diproduksi oleh salah satu permukaan kultur pada substrat padat
(contohnya kulit beras, kulit buah, tepung kedelai atau tepung gandum) atau oleh
kultur tercelup menggunakan substrat cair (untuk contoh molase, hidrolisat pati
atau minuman fermentasi jagung ). Mineral khusus mungkin harus ditambahkan
ke dalam substrat untuk memaksimalkan produksi enzim. Kultur Terendam telah
menangani biaya lebih rendah dan resiko yang lebih rendah dari kontaminasi dan
lebih cocok untuk otomatisasi daripada substra yang padat . Pada metode batch,
inokulum tersebut akan ditambahkan ke substrat steril di 3-10% dari volume
substrat dan sel ditumbuhkan di bawah kondisi yang terkendali untuk 30-150 jam
dalam kapasitas mulai 1000-100 000 l. Mikroprosesor yang digunakan secara
otomatis mengontrol pH, oksigen terlarut, karbon dioksida dan suhu (Armiger
dan Humphrey, 1979).
Keberhasilan produksi enzim komersial tergantung pada maksimalnya
aktivitas mikro organisme- dan meminimalkan biaya substrat dan inkubasi dan
prosedur pemulihan. Enzim ekstraselular adipulihkan dari media fermentasi
dengan sentrifugasi, filtrasi, pengendapan fraksional, pemisahan kromatografi,
elektroforesis, pemisahan membran, pengeringan beku atau kombinasi metode ini
(Skinner, 1975). Enzim intraselular yang diambil dari sel yang terganggu dalam
homogeniser atau gilingan. Pemulihan lebih sulit dan hasilnya lebih rendah
daripada enzim ekstraseluler, karena beberapa enzim yang disimpan dalam massa
sel. Jika diperlukan, aktivitas spesifik enzim ditingkatkan dengan pengendapan
dengan aseton, alkohol atau sulfat amonium atau dengan ultrafiltrasi (Bab 6).
7.2.2 Aplikasi enzim dalam pengolahan makanan
Operasi batch digunakan secara luas jika biaya enzim rendah. Enzim
dicampur dengan makanan, diperbolehkan untuk mengkatalisis reaksi yang
diperlukan, dan kemudian ditahan dalam makanan atau dinonaktifkan oleh panas.
Dalam operasi kontinyu, enzim amobil didukung oleh materi:
• mikro-enkapsulasi di membran polimer yang menyimpan enzim, tetapi
• mengijinkan perjalanan substrat dan produk
• lampiran elektrostatik resin pertukaran ion
• adsorpsi pada koloid silika dan / atau ikatan silang dengan glutaraldehid
• ikatan kovalen polimer organik
• terperangkap dalam serat polimer (untuk triactetate misalnya selulosa
atau pati)
• co-polimerisasi dengan anhidrida maleat
• adsorpsi ke arang, poliakrilamida, atau kaca (Konecny, 1977).
Keuntungan utama dari immobilisasi enzim adalah bahwa enzim digunakan
lagi, maka pengolahan kontinu dan kontrol pH lebih dekat dan suhu optimal untuk
mencapai aktivitas optimal. Imobilisasi pada saat ini digunakan ketika enzim sulit
untuk mengisolasi atau mahal untuk mempersiapkan. Keterbatasan utama adalah:
Biaya yang lebih tinggi dari operator, alat dan pengendalian proses.
Perubahan pada pH dan reaksi kinetic dari enzim
Aktivitas yang hilang (kehilangan mencapai 25-60%).
Resiko terkontaminasi mikrobia
Dalam penggunaan, baik enzim imobilisasi dicampur dengan substrat cair
kemudian dihilangkan dengan cara sentrifugasi atau filtrasi dan dipakai lagi,
alkohol dilewatkan pada tempat enzim imobilisasi ke dalam reaktor. Enzim
imobilisasi harus memenuhi karakteristik sebagai berikut:
Hanya perlu waktu singkat untuk bereaksi
Stabil terhadap perbedaan suhu dan kondisi pengoperasian selama periode
tertentu (contoh: isomerase glukosa digunakan selama 1000 jam pada 60-
65oC)
Mampu beregenerasi
Ringkasan aplikasi makanan dari kelompok enzim utama ditunjukkan pada Tabel
7.5.
Tabel 7.5 Penggunaan Enzim Dalam Industri Pangan
Karbohidrase
Golongan enzim ini menghidrolisis polisakarida atau oligosakarida. Jenis yang
penting secara komersial antara lain:
• α-Amilase
• glukoamilase
• invertase
• laktase
• glukosa isomerase.
α-Amilase secara acak menghidrolisis ikatan α–(1→4) untuk mencairkan pati dan
memproduksi maltosa. α-Amilase tidak menghidrolisis ikatan α–(1→6),
sehingga meninggalkan dekstrin dengan berat molekul rendah dan oligosakarida
unhydrolyse. Produk ini digunakan sebagai pemberi rasa tawar, bahan fungsional
pada sup kering,makanan bayi dan saus. Enzim juga digunakan untuk
menghidrolisis pati terbatas untuk memproduksi lemak tiruan (*subtitusi lemak
rendah kalori). β-amilase adalah exoenzim yang menghilangkan unit maltose dari
rantai ujung amilosa yang nonreduksi. Dalam amilopektin, pembelahan berhenti
beberapa unit dari cabang α-1,6. Produk sirup maltosa dari pati gandum atau
kedelai yang memiliki aplikasi yang luas, contohnya, pembuatan bir, permen dan
produk roti.
Glukoamilase (atau amiloglukosidase) adalah enzim sakarifikasi yang
menghilangkan unit glukosa berturut-turut dari ujung nonreduksi molekul pati
dengan cepat pembelahan dari ikatan 1,4-α dan pembelahan lebih lambat dari
ikatan α-1,6. Berbeda dengan α- amylase, hidrolisis rantai linear dan cabang untuk
membentuk glukosa. Produk terasa manis, kemampuan fermentasi hidrolisat
dengan senyawa fungsional khusus, yang digunakan dalam produksi alcohol,
asam askorbat dan penisilin. Pati yang sering digunakan adalah jagung, gandum,
tapioka dan kentang (Olsen, 1993).
Preparat amilase jamur komersial, yang mengandung jumlah yang lebih
kecil dari fosfatase, glukoamilase dan protease, pati sakarifikasi ke jangkauan
yang lebih besar daripada amilase tunggal. Mereka menghasilkan maltose dalam
jumlah besar yang signifikan tanpa jumlah glukosa yang jumlahnya signifikan dan
digunakan dalam aplikasi berikut:
untuk menghilangkan asap pati dan untuk mengurangi viskositas pada jus
buah
untuk mengkonversi pati cokelat menjadi dekstrin untuk mengurangi
viskositas dan meningkatkan stabilitas sirup cokelat
untuk memproduksi sirup glukosa (Delrue, 1987)
untuk mengurangi viskositas adonan dan untuk mempercepat proses
fermentasi oleh yeast/ragi
untuk meningkatkan volume roti dengan memecah pati tergelatinisasi pada
suhu di atas suhu survivable/pertahanan oleh enzim-enzim (Law, 1990).
Bakteri amilase mencairkan pati pada suhu tinggi (Tabel 7.4). Mereka
digunakan untuk memproduksi sirup glukosa dan maltosa dan untuk
menggantikan gandum dalam pembuatan bir. Dalam proses ”baking” mereka
digunakan untuk meningkatkan produksi gas, warna, umur simpan dan
karakteristik roti. Glukoamilase digunakan untuk meningkatkan kadar alkohol dan
mengurangi kandungan karbohidrat bir, dengan mengubah dekstrin menjadi gula
fermentasi selama proses fermentasi. Hal ini juga digunakan dalam produksi cuka
dan ragi dari produk-produk berbasis pati.
Invertase menghidrolisis sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa. Hal ini
digunakan untuk menghilangkan sukrosa dari makanan, untuk mencegah
kristalisasi pada molase, dan dalam produksi gula invert, permen kapas, minuman
keras dan makanan beku.penutup. Lactase (-D-galactosidase) menghidroisis
laktosa menjadi D-glucose and D-galactose. Hal itu digunakan untuk mencegah
kristalisasi dalam es krim dan konsentrat susu beku, dalam kultur starter untuk
keju, dan menyiapkan makanan-makanan bagi mereka yang menderita laktosa
intolerans (Bauer, 1986).
Glukosa isomerase digunakan untuk memproduksi pemanis sirup jagung
tinggi fruktosa (HFCS) dari glukosa. Proporsi yang berbeda dari fruktosa dan
glukosa disusun oleh penyesuaian dari waktu inkubasi dengan enzim. Dua Produk
ini banyak digunakan sebagai alternatif untuk sukrosa dalam industri roti dan gula
(Law, 1990): HFCS-42 dan HFCS-55, masing-masing berisi 42% dan 55%
fruktosa (berdasarkan berat kering). Aplikasi lain meliputi produksi dextrosa dari
pati jagung, jus buah dan klarifikasi anggur, penggantian glukosa dari telur putih,
inversi sukrosa dan chillproofing bir (Hultin, 1983).
Tingkat hidrolisis pati diukur dengan dekstrosa ekuivalen (DE).
Maltodekstrin (DE 15-25) digunakan sebagai pengisi, penstabil, pengental dan
pasta dalam berbagai makanan. Ketika hidrolisis dilanjutkan, berbagai pemanis
dapat dibuat, memiliki dekstrosa ekuivalen dari 40-45 (maltosa), 50-55 (maltosa
tinggi) dan 55-70 (sirup konversi yang tinggi). Siklodekstrin adalah molekul yang
mengandung 6-8 unit glukosa, terhubung bersama dalam sebuah cincin.
Siklodekstrin bisa mengikat molekul lain dalam rongga dan karena itu
menstabilkan, melarutkan atau mengendapkan senyawa lainnya. Mereka juga
banyak digunakan untuk enkapsulasi rasa dan aroma. Mereka dihasilkan dari pati
dengan menggunakan enzim cyclodextrin glycosyl transferase (CGT-ase)
(Pszczola, 1988; Nielsen, 1991).
Enzim Pektik
Ada tiga jenis enzim pektik: pektin esterase, dan pektin poligalakturonase dan
pectin lyase meskipun yang terakhir tidak digunakan secara komersial. Pektin
esterase menghidrolisis grup metoksil dari molekul pektin menjadi bentuk low-
metoksil pektin dan asam polygalacturonic (pektik). Poligalakturonase
menghidrolisis ikatan α-(1 -> 4) asam polygalacturonic untuk memproduksi
oligogalacturonans dan asam galacturonic. Poligalakturonase punya bentuk endo
maupun exo yang masing-masing menghidrolisis polimer secara acak dan
berurutan dari akhir. Endo-poligalakturonase lebih berguna karena lebih cepat
memproduksi depolymerisasi molekul pektin. Persiapan jamur enzim pektik,
khususnya dari Aspergillus spp., yang terdiri dari poligalakturonase, pektin
methylesterase, selulase, hemisellulase dan protease, digunakan untuk:
mempercepat tingkat filtrasi jus buah
menghilangkan pektin dari dasar buah sebelum standardisasi gel dalam
pembuatan selai
mencegah pembentukan gel yang tidak diinginkan dalam ekstrak buah dan
sayuran
standarisasi karakteristik pektin untuk variasi penggunaan sebagai pengental
memulihkan minyak jeruk
menstabilkan busa di jus buah.
(Rombouts dan Pilnik (1978), King (1991) dan Faigh (1995)).
Selulase dan hemisellulase
Persiapan jamur selulase, yang berisi sejumlah kecil dari hemisellulase dan
pektinase, bertindak pada ikatan α-(1 -> 6) unit glukosa dalam bentuk larutan
selulosa. Mereka digunakan untuk:
• meningkatkan filtrasi ekstrak vanili
• melembutkan sayuran sebelum memasak
• menghilangkan kulit kacang sebelum ekstraksi minyak untuk menghemat
energi
• Ekstrak senyawa rasa dari sayuran yang sebelumnya sulit dan mahal.
Hemisellulase menurunkan viskositas getah beberapa tanaman dengan
konversi D-xylans menjadi xylo-oligosakarida, D-xylosa dan L-arabinosa.
Mereka digunakan:
• untuk mengurangi viskositas konsentrat kopi
• dalam ekstraksi dan klarifikasi jus jeruk
• dalam hidrolisis apel dan anggur menjadi gula fermentasi
• untuk meningkatkan hasil dari minyak atsiri, rempah-rempah dan ekstrak
tumbuhan lainnya.
Protease
Protease diklasifikasikan menurut pH optimal mereka dalam tipe asam, netral dan
basa. Asam protease diproduksi sebagian besar oleh jamur, dan protease netral
dan basa dihasilkan oleh jamur dan bakteri (Tabel 7.4). Bakteri protease netral,
yang juga berpengaruh signifikan α-amilase dan aktivitas protease basa,
digunakan untuk menghidrolisis protein tanaman dan hewan dan untuk
meningkatkan rasa crackers dan penanganan adonan pizza. Jamur protease asam
yang memiliki berpengaruh signifikan pada kegiatan α-amilase digunakan untuk:
• menghidrolisis gluten untuk mengurangi waktu pencampuran, untuk membuat
adonan lebih lentur dan untuk meningkatkan volume dan tekstur roti
• tenderise daging
• menyiapkan produk daging cair
• mengurangi viskositas dan mencegah gelasi dari terkonsentrasi produk ikan
larut
• mengurangi waktu setting untuk gelatin tanpa mempengaruhi kekuatan gel.
Bromelain adalah campuran protease yang menghidrolisis protein tanaman
dan hewan menjadi asam amino dan peptida. Digunakan untuk:
• tenderise daging
• meningkatkan penanganan adonan pizza
• chillproof bir
• menghasilkan wafel, pancake dan wafer.
Papain dan ficin adalah protease yang memiliki kekhususan substrat yang
luas dan stabilitas pada suhu tinggi. Mereka digunakan untuk menghasilkan
perasa gurih untuk sup, untuk chillproof bir dan sebagai pelembut daging. Rincian
tindakan papain diberikan oleh Law (1990).
Rennet sebagian protein susu menggumpal untuk membentuk dadih kasein
dalam produksikeju (Bagian 7.2.1). Sebuah aktivitas proteolitik yang rendah
diperlukan untuk mencegahm pelarutan dari kasein dan untuk mencapai hasil
yang memadai rasa keju yang benar. Rennet anak sapi mahal dan menggunakan
protease mikroba oleh karena itu meningkat. Protease jamur memiliki aktivitas
lebih rendah daripada protease bakteri dan protease dari M. meihei atau
M.pusillus yang digunakan untuk waktu fermentasi pendek dan menengah.
Perkembangan pada rekombinan teknologi asamdeoksiri bonuklea (DNA)
diterapkan untuk memproduksi keju dijelaskan oleh Law (1986).
Chymosin adalah enzim pertama yang tersedia secara komersial dari
rekayasa genetika Kluyveromyces lactis dan Escherichia coli (Roller et al, 1991.).
Oksidase
Glukosa oksidase mengoksidasi glukosa dengan adanya oksigen untuk
membentuk asam glukonat.Hal ini digunakan untuk de-glukosa, dan karenanya
untuk menstabilkan produk telur,dan meningkatkan daya simpan botol bir,
minuman ringan dan makanan sensitif oksigen lainnya. Ini memiliki keunggulan
dibandingkan kimia anti-oksidan karena tidak kehilangan aktivitas dari waktu ke
waktu karena tidak dioksidasi sendirinya. Katalase terurai peroksida hidrogen
untuk membentuk air dan oksigen. Hal ini digunakan untuk menyediakan oksigen
untuk de-glukosa produk telur oleh oksidase glukosa.
Lipase menghidrolisis lemak dan ester asam lemak untuk membentuk
digliserida dan monogliserida. Persiapan yang berisi jumlah yang lebih kecil dari-
amilase dan protease yang digunakan untuk:
memperbaiki sifat mengocok albumin telur
memodifikasi atau solubilise lemak
memecah emulsi
meningkatkan rasa produk susu
menghasilkan asam lemak bebas dari lemak susu.
Asam lemak yang digunakan dalam jumlah kecil untuk meningkatkan rasa
alami, dalam jumlah lebih besar untuk memberikan rasa mentega dan dalam
jumlah besar untuk memberikan rasa keju.Mereka digunakan dalam celupan rasa
keju, saus dan makanan ringan, keju diproses, sup, produk panggang dan kue
coklat. Lipase dari Candida cylindracea dan Mucor mehiei telah digunakan untuk
antar-esterify trigliserida dalam minyak sawit untuk mengubah kurva pelelehan
untuk satu yang mirip dengan mentega kakao dan dengan demikian meningkatkan
nilainya. Phospholipases digunakan untuk memperbaiki sifat-sifat pengemulsi dari
fosfolipid dan dapat digunakan dalam interesterifikasi untukmengubah sifat fisik
mereka (Law, 1990).
Enzim lainnya
Reduktase diacetyl mengubah rasa senyawa diacetyl untuk acetoinham
baru untuk meningkatkan rasa dalam bir(Eckett, 1985). Phosphodiesterases jamur
dapat digunakan untuk membuat peningkatan rasa 5-nukleotida yang menekankan
rasa daging dalam sup, sausdangravies. Enzim juga digunakan untuk debittering
produk buah, misalnya limoninase yang menghidrolisis komponen pahit dalam jus
jeruk atau nariniginase yang memecah naringin dalam jus jeruk. Pentosanas
emengkonversi pentosan ke D-xilosa dan L-arabinosa untuk mengurangi pembasian
roti, untuk mengurangi viskositas adonan,untuk meringankan remah roti gandum
dan mencegah dari pemisahan dari kerak selama memanggang. glucanases
mengkonversi glukan ke D-glukosa untuk memfasilitasi penyaringan jelai Wort
dalam proses pembuatannya.Stachyase mengkonversi stachyose dan rafinnoseke
monosakarida dalam 192 teknologi pengolahan makanan dapat mengurangi gas
dalam perut yang dihasilkan oleh makanan polongan. Tripsin protease
menghambat pengembangan rasa di oksidasi dalam susu dan kolagenase dan
elastase melembutkan dan melunakkan jaringa nikat pada daging. Contoh lain
aplikasi enzim dalam makanan pengolahan yang diberikan oleh Whitaker(1990).
top related