< PreviousKimia Pangan 309Hidrolisis Disakarida jika terhidrolisis akan membentuk monosakarida. Hidrolisis merupakan pemecahan kimia suatu molekul dengan kombinasi air, memproduksi molekul-molekul yang lebih kecil. Proses ini dapat digambarkan melalui persamaan sebagai berikut: AB + H2O → AOH + BH Molekul Air molekul molekul lebih besar lebih kecil lebih kecil Contoh : C12H22O11 + H2O → 2C6H12O6 1 molekul air 2 molekul Disakarida monosakarida Sukrosa + Air → Glukosa + fruktosa Laktosa + Air → Glukosa +Galaktosa Maltosa + Air → Glukosa + Glukosa Inversi sukrosa Hidrolisis sukrosa juga dikenal sebagai inversi sukrosa dan produk yang dihasilkan berupa campuran glukosa dan fruktosa yang dikenal sebagai “gula invert”. Proses inversi dapat terjadi dengan memanaskan sukrosa dengan asam atau penambahan enzim invertase. Gula invert biasanya digunakan pada produksi jam, pemanis-pemanis yang diproses menggunakan uap, dan beberapa jenis kembang gula. Sejumlah kecil gula invert ditambahkan pada larutan sukrosa panas yang akan membantu mengurangi kristalisasi ketika larutan dingin. Efek pemberian panas Ketika gula dipanaskan maka akan mengalami karamelisasi. Meskipun karamelisasi paling sering terjadi, ketika tidak ada penambahan air, larutan gula (sirup) akan membentuk karamel jika diberi perlakuan panas cukup. Karamel berasa manis, berwarna coklat dan merupakan campuran menyerupai komponen karbohidrat. Sifat mereduksi Semua monosakarida dan disakarida yang telah dipelajari sebelumnya kecuali sukrosa, dapat berperan sebagai senyawa pereduksi (reducing agent) dan oleh karenanya dikenal sebagai gula pereduksi. Kemampuan gula-gula ini untuk mereduksi agen-agen yang mengalami oksidasi membentuk beberapa uji dasar untuk glukosa dan gula-gula pereduksi lainnya. Sebagai contoh, gula-gula ini mereduksi ion tembaga (II) dari larutan Fehling membentuk ion tembaga (I) pada Kimia Pangan proses pemanasan. Reaksi ini menghasilkan endapan berwarna orange. Sukrosa tidak tergolong sebagai gula pereduksi dan oleh karenanya tidak mereduksi larutan Fehling. 8.1.3. Polisakarida Polisakarida merupakan senyawa hasil kondensasi polimer dari monosakarida dan terbuat dari beberapa molekul monosakarida yang bergabung bersama, dengan melepaskan satu molekul air. Senyawa ini secara umum mempunyai formula (C6H10O5)n, (n menunjukkan jumlah yang banyak). Jenis-jenis yang tergolong kelompok polisakarida adalah sebagai berikut. Pati Pati merupakan komponen utama pangan yang dihasilkan oleh tanaman. Pati merupakan campuran dua jenis polisakarida yang berbeda yaitu: Amilosa Molekul amilosa terdiri atas 50 sampai 500 unit glukosa yang bergabung dalam rantai lurus. Amilopektin Molekul ini mengandung lebih dari 100.000 unit glukosa yang bergabung dalam struktur dengan rantai bercabang. Skema dari struktur kedua senyawa tersebut dapat digambarkan sebagai berikut. amilosa (www.steve.gb.com) amilopektin (www.chemsoc.org) Gambar 8.3. Struktur molekul amilosa dan amilopektin. Beberapa tanaman, termasuk gandum, beras, jagung, dan kentang, mengandung kira-kira 80% amilopektin dan 20% amilosa. Percobaan mikroskopik memperlihatkan bahwa pati beberapa sel tanaman terlihat berupa granula-granula kecil. Kimia Pangan 311Lapisan terluar tiap-tiap granula terdiri atas molekul-molekul pati yang rapat berhimpitan pada air dingin. Pati dari sumber-sumber tanaman yang berbeda dicirikan dengan bentuk granula dan distribusi dari ukuran granula. Granula-granula pati kentang dan jagung terlihat pada gambar berikut. Granula pati jagung Granula pati kentang Gambar 8.4. Tipe beberapa granula pati Karakteristik Pati Kenampakan dan Kelarutan Pati berwarna putih, tidak membentuk kristal powder yang tidak larut dalam air dingin. Kemanisan Berbeda dengan monosakarida dan disakarida, pati dan polisakarida lainnya tidak memiliki rasa manis. Hidrolisis Hidrolisis pati terjadi disebabkan oleh pengaruh asam atau suatu enzim. Jika pati dipanaskan dengan penambahan asam akan terpecah sempurna menjadi molekul-molekul yang lebih kecil, menghasilkan produk akhir glukosa. (C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6 Pati Air Glukosa Pada kondisi tersebut terdapat beberapa tahap reaksi. Sejumlah besar molekul-molekul pati pertama-tama akan terpecah menjadi molekul- molekul yang mempunyai rantai yang lebih pendek terdiri dari unit-unit glukosa yang dikenal sebagai dekstrin. Selanjutnya dekstrin akan terpecah menjadi molekul yang mempunyai rantai yang lebih pendek terdiri dari unit-unit glukosa yang dikenal sebagai dekstrin. Selanjutnya dekstrin akan terpecah menjadi maltosa (mengandung dua unit glukosa) dan akhirnya maltosa akan terpecah menjadi glukosa. Rangkaian tahap reaksi tersebut dapat digambarkan secara skematis sebagai berikut. Kimia Pangan 312 Pati → dekstrin → maltosa → glukosa Hidrolisis pati dapat juga terjadi oleh adanya pengaruh enzim. Selama pencernaan, enzim amilase memecah pati menjadi maltosa. Amilase terdapat pada biji-bijian yang sedang mengalami proses germinasi, dan dikenal juga dengan istilah diastase. Hal ini sangat penting pada pembuatan roti dan bir yang memproduksi gula (maltosa). Pada proses ini enzim yang ada pada yeast mampu memecah lebih lanjut dan memproduksi karbon dioksida dan alkohol. Sirup glukosa komersial (glukosa cair) diproduksi dengan cara hidrolisis pati jagung menggunakan asam hidroklorida dan atau enzim amilase. Hidrolisis tidak sempurna dan sirup yang dihasilkan merupakan campuran glukosa, maltosa dan unit-unit glukosa dengan rantai yang lebih panjang. Tingkat hidrolisis dari sirup glukosa diukur dengan ekuivalen dekstrosa (DE). Sirup dengan DE tinggi mengandung lebih banyak dekstrosa (glukosa) dan oleh karena itu mempunyai tingkat kemanisan yang tinggi. Efek oleh adanya panas Dengan adanya perlakuan panas, maka pati akan mengalami beberapa kajadian seperti gelatinisasi dan dekstrinasi. Gelatinisasi Gelatinisasi melibatkan adanya air. Jika suspensi pati dalam air dipanaskan, air akan memenetrasi ke dalam lapisan luar dari granula-granula pada permulaannya akan terjadi pengembangan. Kondisi ini terjadi pada temperatur meningkat dari 60°C sampai 80°C. Granula akan mengembang sampai volume mencapai kira-kira lima (5) kali dari volume semula. Ukuran granula meningkat, campuran menjadi viskus (kental). Pada suhu kira-kira 80°C granula pati akan terpecah dan mengandung air yang terdispersi ke dalamnya. Molekul-molekul dengan rantai lebih panjang mulai terlepas ikatannya dan campuran pati air menjadi lebih viskus, menjadi lengket dan membentuk sol. Pada proses pendinginan, jika proporsi pati terhadap air cukup besar, molekul-molekul pati membentuk jaringan dengan air secara tertutup dalam ikatannya sehingga memproduksi gel. Keseluruhan proses tersebut dikenal sebagai gelatinisasi pati dan proses ini sangat penting di dalam pengolahan. Sebagai contoh yang memberi efek kental pada saus, sup, adalah oleh adanya penambahan tepung atau tepung jagung. Kondisi ini juga penting dalam pembuatan roti. Kekuatan gel pati dipengaruhi oleh beberapa faktor meliputi : Proporsi pati dan air. Semakin banyak pati, gel semakin kuat Proporsi amilosa dalam pati. Amilosa membantu pembentukan gel. Oleh karena itu pati-pati yang kadar Kimia Pangan 313amilosanya tinggi dibutuhkan untuk kekuatan gel. Pati-pati yang berkadar amilopektin tinggi contohnya pada pati-pati lilin, hanya terbentuk gel pada konsentrasi yang tinggi. Keberadaan gula. Gula berkompetisi atau bersaing dengan pati untuk memperebutkan air, sehingga keberadaan gula mengurangi kekuatan gel. Keberadaan asam. Asam menghidrolisis pati dan mengurangi kekuatan gel pada pembentukan pasta yang viskus. Contoh kasus ini terjadi pada lemon untuk isi pay. Meskipun gel dari pati yang mengandung amilosa adalah yang terbaik, tetapi kestabilannya rendah dibandingkan dengan pati-pati yang mengandung amilopektin tinggi. Molekul-molekul amilosa mempunyai kecenderungan untuk saling melepas dan gel yang terbentuk menjadi opaq, menyerupai busa. Perubahan ini dikenal sebagai retrogradasi, dan terjadi khususnya ketika bahan makanan dibekukan dan kemudian dicairkan (thawing). Pati-pati yang mengandung amilopektin tinggi misalnya pati jagung berlilin, sebaiknya digunakan ketika persiapan bahan makanan yang akan diproses beku. Sebagai alternatif, pati-pati yang merupakan pati hasil modifikasi secara kimia (chemically-modified starches) secara luas digunakan dalam industri makanan beku, pati-pati tersebut tidak mudah mengalami retrogradasi. Pati-pati yang mengalami pregelatinisasi digunakan pada beberapa industri makanan. Pati-pati ini dimasak dalam air (gelatinisasi) dan kemudian dikeringkan. Pati-pati ini digunakan untuk campuran makanan penutup mulut yang dimasak secara instan (dessert instant). Dekstrinasi Dekstrinasi melibatkan panas kering (dry heat). Beberapa makanan yang mengandung pati, juga mengandung sejumlah kecil dekstrin. Pada proses pemanasan, dekstrin mengalami polimerisasi dan membentuk komponen yang berwarna coklat yang dikenal sebagai pirodekstrin. Piridoksin berperan pada pembentukan warna coklat pada beberapa makanan yang dimasak misal masakan yang dipanggang dan roti kering (crust). 88..22.. PPrrootteeiinn Istilah Protein berasal dari kata “protos” (Yunani), berarti yang paling utama”, adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus. Kimia Pangan 314Kebanyakan protein merupakan enzimatau subunit enzim. Jenis protein lain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yang membentuk batang dan sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon, sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam transportasi hara. Sebagai salah satu sumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam amino bagi organisme yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof). Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh Jöns Jakob Berzelius pada tahun 1838. Gambar 8.5. Jöns Jakob Berzelius Sumbe: www. student.britannica.com 8.2.1. Struktur Protein Bagaimana suatu protein dapat memerankan berbagai fungsi dalam sistem makhluk hidup? Jawabnya adalah terletak pada strukturnya. Struktur protein terdiri atas empat macam struktur. 1. Struktur primer Struktur ini terdiri atas asam-asam amino yang dihubungkan satu sama lain secara kovalen melalui ikatan peptida. Informasi yang menentukan urutan asam amino suatu protein tersimpan dalam molekul DNA dalam bentuk kode genetik. Sebelum kode genetik ini diterjemahkan menjadi asam-asam amino yang membangun struktur primer protein, mula-mula kode ini disalin kedalam bentuk kode lain yang berpadanan dengan urutan kode genetik pada DNA, yaitu dalam bentuk molekul RNA. Urutan RNA inilah yang kemudian diterjemahkan menjadi urutan asam amino 2. Struktur sekunder. Pada struktur sekunder, protein sudah mengalami interaksi intermolekul, melalui rantai samping asam amino. Ikatan yang membentuk struktur ini, didominasi oleh ikatan hidrogen antar rantai samping yang membentuk pola tertentu bergantung pada orientasi ikatan hidrogennya. Ada dua jenis struktur sekunder, yaitu: α-heliks dan β-sheet. β-sheet itu sendiri ada yang paralel dan Kimia Pangan 315juga ada yang anti-paralel, bergantung pada orientasi kedua rantai polipeptida yang membentuk struktur sekunder tersebut. 3. Struktur tersier Struktur ini terbentuk karena struktur-struktur sekunder yang dikemas sedemikian rupa membentuk struktur tiga dimensi. Struktur ruang ini adalah struktur ketiga atau struktur tersier. Disini interaksi intra molekuler seperti ikatan hidrogen, ikatan ion, van der Waals, hidropobik dan lainnya turut menentukan orientasi struktur tiga dimensi dari protein 4. Strukur kuartener Banyak molekul protein yang memiliki lebih dari satu struktur tersier, dengan kata lain multi subunit. Intraksi intermolekul antar sub unit protein ini membentuk struktur keempat/ kwaterner. Setiap subunit protein dapat melakukan komunikasi dan saling mempengaruhi satu sama lain melalui interaksi intermolekular. Gambar 8.6. Tipe Struktur Protein : (a) Struktur protein primer, (b) Struktur protein sekunder (c) Struktur protein tersier (d) Struktur protein kuartener Sumber : www.acessexcellence.org 88..22..22.. SSiinntteessiiss PPrrootteeiinn Biosintesis protein alami sama dengan ekspresi genetik. Kode genetik yang dibawa DNA ditranskripsi menjadi RNA, yang berperan sebagai cetakan bagi translasi yang dilakukan ribosom. Sampai tahap ini, protein masih "mentah", hanya tersusun dari asam amino proteinogenik. Melalui mekanisme pascatranslasi, terbentuklah protein yang memiliki fungsi penuh secara biologi. (a) (b) (c) (d) Kimia Pangan 316 Gambar 8.7. Sintesis Protein Sumber : www.biocrawler.com 88..22..33.. KKoommppoossiissii KKiimmiiaa ddaann KKllaassiiffiikkaassii Protein dibuat dari satu atau lebih ikatan asam amino. Ikatan ini disebut polypeptida sebab asam amino berikatan bersama asam amino yang disebut ikatan peptida. Protein masuk ke dalam tubuh akan dicerna dengan berbagai enzim pencernaan untuk mendapatkan hasil akhir asam amino. Asam amino akan diserap ke dalam tubuh. 88..22..44.. AAssaamm AAmmiinnoo Asam amino adalah senyawa organik yang memiliki gugus fungsional karboksil (-COOH) dan amina (biasanya -NH2). Gugus karboksil memberikan sifat asam dan gugus amina memberikan sifat basa. Asam amino terbagi kedalam asam amino non esensial dan asam amino esensial. Asam amino esensial inilah yang harus diperoleh dari makanan, karena tubuh tidak bisa membuatnya sendiri. Istilah "asam amino esensial" berlaku hanya bagi organisme heterotrof. Termasuk kelompok asam amino esensial adalah isoleusin, leusin, lisin, metionin, fenilalanin, treonin, triptofan, dan valin. Histidin dan arginin disebut "setengah esensial" karena tubuh manusia dewasa sehat mampu memenuhi kebutuhannya. Asam amino karnitin juga bersifat "setengah esensial" dan sering diberikan untuk kepentingan pengobatan. Pada awal pembentukannya, protein hanya tersusun atas 20 asam amino yang dikenal sebagai asam amino dasar (proteinogenik). Asam-asam amino inilah yang disandi oleh DNA/RNA sebagai kode genetik. Berikut adalah asam amino penyusun protein), dikelompokkan menurut sifat atau struktur kimiawinya: Kimia Pangan 317 Asam Amino Penyusun Protein Sumber : www.matcmadison.edu Kimia Pangan 318 88..22..55.. FFuunnggssii PPrrootteeiinn Sumber : http://www.sabah.edu Protein sangat penting sebagai sumber asam amino yang digunakan untuk membangun struktur tubuh. Selain itu protein juga bisa digunakan sebagai sumber energi bila terjadi defisiensi energi dari karbohidrat dan/atau lemak. Apabila protein digunakan sebagai sumber energi, akan menghasilkan residu nitrogen yang harus dikeluarkan dari tubuh. Pada mamalia residu nitrogen adalah urea, sedangkan pada unggas disebut asam urat. 88..22..66.. SSuummbbeerr PPrrootteeiinn Kita memperoleh protein dari makanan yang berasal dari hewan atau tumbuhan. Protein yang berasal dari hewan disebut protein hewani, sedangkan protein yang berasal dari tumbuhan disebut protein nabati. Beberapa makanan sumber protein ialah daging, telur, susu, ikan, beras, kacang, kedelai, gandum, jagung, dan beberapa buah-buahan. Gambar 8.8. Bahan Makanan Berprotein Tinggi Sumber: www.thompsonhighereducation.com Bahan makanan sebagai sumber energi akan mengandung protein atau asam amino yang tinggi, tetapi tidak semua bahan makanan yang mengandung protein dan asam amino yang tinggi dapat seluruhnya dimanfaatkan oleh tubuh, tergantung dari kualitas proteinnya. Tabel 8.2. Perbandingan Kadar Protein Beberapa Bahan Makanan Bahan Makanan Protein (% Berat) Susu skim kering Kedelai Kacang hijau Daging Ikan segar Telur ayam Jagung Beras Tepung singkong 36,00 35,00 22,00 19,00 17,00 13,00 9,20 6,80 1,10 Sumber : Daftar Komposisi Bahan Makanan, Depkes 1979 Membentuk antibodi Membentuk beberapa komponen penting seperti hormon, enzim dan hemoglobin Merangsang pertumbuhan dan penggantian jaringan dan otot Keseimbangan kandungan air Memelihara keseimbangan badan Next >