PAPER FOOD CHEMISTRY FROM PROF ELLY ISHAK [FINAL TASK]

by khofiyaa rizki - 9:16 PM

Well, ini adalah ringkasan materi selama berada di semester III. Mata kuliah Kimia Pangan adalah salah satu materi favoritlu.. Sekalipun saya agak2 lemot kalo udah bicara soal rantai ikatan reaksi kimia dan kawah-kawanny. But, mencoba untuk terus tahu gak ada salah nya kan??

Kimia Pangan ku awalnya ditangani oleh dosen senior, tapi sekarang sudah pensiun. Saya bersyukur pernah diajar oleh beliau semasajadi MABA dulu ^^v. Kimia Pangan season 2 akan membahas hal terkait Penyebab dan proses pencoklatan pada bahan pangan example nih, Buah apel yang baru aja dikupas.. gak lama akan berubah warna menjadi kecoklatan. Nah, kok bisa? Hal ini gak bisa dianggap remeh, why?? soalnya gak ada konsumen yang pengen makan apel yang udah cacat apalagi browning, Nah, disini kita bakalan belajar lebih jauh terkait nilai ekonomi dan penanganannya :) :) Itu hanya salah satu contoh urgentnya hehe, yang lain masih banyak... Selain itu, kamu akan mengenal lebih jauh terkait P O L I S A K A R I D Adan penyusunnya dari yang paliiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiing sederhana.

A. Teknologi Pangan dan Hasil Pertanian

Salah satu ciri hasil pertanian adalah mudah rusak. Sifatnya yang sensitif tersebut mengharuskan untuk mempelajari ilmu dasar seperti biologi, serta kimia, sehingga kita dapat mengetahui penyebab rusaknya bahan pangan serta cara mengatasinya. Lebih jauh nantinya akan mempelajari tentang teknologi pangan yang terkait dengan kimia pangan, mikrobiologi pangan, analisis pangan, serta proses pengolahan makanan. Melalui teknologi pangan, bahan pangan hasil pertanian dapat diawetkan hingga dalam jangka waktu yang lama, dan bentuknya dapat diubah lebih baik sehingga dapat menghemat
tempat.

Bahan pangan seperti daging, ikan, sayuran, buah, susu, dan lainnya tersusun atas komposisi alami (air, protein, mineral, karbohidrat, dan vitamin), dan komposisi tambahan (pewarna, pengawet, penyedap rasa, dan lain-lain). Komposisi-komposisi tersebut akan mengalami reaksi-reaksi pada bahan pangan sehingga memberikan pengaruh terhadap
warna, rasa, tekstur, bau, serta nilai gizi dari bahan pangan. Pengaruh tersebut akan berdampak pada mutu serta tingkat keamanannya untuk dikonsumsi.

Reaksi kimia dan biokimia yang terjadi pada bahan pangan diantaranya adalah sebagai berikut:

1. Browning (Pencoklatan)

Pencoklatan pada bahan pangan terjadi secara enzimatik dan ada pula yang terjadi secara non enzimatik. Pencoklatan enzimatik disebabkan karena enzim poliphenol oksidatif pada bahan pangan tertentu (misalnya apel, kentang, dan peer) bereaksi dengan oksigen. Pencoklatan non enzimatik yakni terjadinya pencoklatan pada bahan pangan tertentu tanpa melibatkan oksigen dan enzim.

2. Hidrolisa Lipid

3. Oksidasi Lipid

Misalnya minyak goreng mandar berbau tengik karena disebabkan karena terjadinya oksidasi. Hal tersebut tidak selamanya menyebabkan bahan pangan beracun, namun akan terjadi perubahan mutu.

4. Denaturasi Protein

5. Protein Crosslinking

Terjadinya reaksi persilangan yang menyebabkan daya cerna akan menurun.

6. Hidrolisis Protein

Satu peptida setara dengan satu rangkaian asam amino, jika namanya polipeptida maka terdiri atas banyak rangkaian asam amino. Misalnya terjadi hidrolisis protein, maka akan terpecah menajdi baha penyusunnya yakni asam amino. Jika terhidrolisis lagi, maka asam amino akan pecah menjadi amonia.

7. Hidrolisis Polisakarida

Sakarida disebut juga dengan gula. Jika polisakarida mengalami lisis, maka akan terbentuk monosakarida (gula sederhana).

8. Sintesis Polisakarida

9. Glycolytic Changes

Misalnya, ayam kampung yang dipotong saat ayam tersebut sedang berlari dan kelelahan, akan menyebabkan glikogen ayam akan habis sehingga berdampak pada dagingnya menjadi keras saat akan dikonsumsi.

10. Degradasi Pigmen

Misalnya pada kangkung yang dimasak akan berwarna coklat karena adanya degradasi pigmen.

Terkait dengan analisis faktor internal dan eksternal bahan, salah satu pokok bahasannya yaitu bila terjadi respirasi dan evaporasi dari buah, maka akan terjadi kondensasi uap air, dan pada gilirannya akan menyebabkan terjadinya pembusukan. Salah satu contohnya yakni, buah yang telah dipetik lalu dimasukkan ke dalam kantongan. Buah tersebut selanjutnya akan mengeluarkan oksigen namun tidak dapat keluar karena kantongan yang tertutup sehingga mengakibatkan pembusukan. Oksigen merupakan salah satu unsur yang merangsang petumbuhan jamur.

B. Karbohidrat

1. Klasifikasi

Tiga per empat dari dunia biologi adalah karbohidrat, dan 80% dari karbohidrat digunakan sebagai energi oleh manusia. Akan ada
sekitar 75%-80% kalori yang dikonsumsi manusia dari bahan pangan pokok seperti tepung dan padi. Karbohidrat umumnya tersusun atas unsur H, O, dan C, namun biasanya tidak demikian.

Klasifikasi karbohidrat terdiri atas bagian-bagian berikut yaitu:

1. Monosakarida

Monosakarida merupakan gula sederhana yang tidak dapat dipecah lagi menjadi lebih sederhana. Monosakarida terbagi atas:

a) Pentosa merupakan gula sederhana yang terdiri dari lima karbon (C). Gula yang termasuk dalam jenis ini adalah arabinosa, ribosa, dan xylosa.

b) Heksosa merupakan gula sederhana yang terdiri atas enam karbon (C). Heksosa terbagi lagi atas;

- Aldoheksosa (masuk kelompok polihidroksi aldehid), gula yang termasuk dalam jenis ini adalah galaktosa, glukosa, dan mannosa.

- Ketoheksisa (masuki kelompok polihidroksi keton), gula yang termasuk dalam jenis ini adalah fruktosa.

2. Oligosakarida

a) Disakarida

Disakarida terdiri atas dua jenis yakni;

- Gula pereduksi (tersusun atas aldehid atau karbonil bebas), gula yang termasuk dalam jenis ini adalah laktosa dan maltosa.

- Gula non pereduksi, gula yang termasuk dalam jenis ini adalah sukrosa.

b) Trisakarida

Trisakarida terdiri atas gula non pereduksi. Gula yang termasuk dalam jenis ini adalah gentianosa, dan raffinosa. Gula ini terdapat pada madu.

c) Tetrasakarida

Tetrasakarida terdiri atas gula non pereduksi. Gula yang termasuk dalam jenis ini adalah stakiosa.

3. Polisakarida

Polisakarida merupakan gula yang tersusun atas gula sederhana. Polisakarida terbagi atas:

a) Homopolisakarida, hanya memiliki satu jenis gugus atau unit monosakarida (pentosa atau jenis lainnya). Homopolisakarida terbagi lagi menjadi;

a. Penotsans; Gula yang termasuk dalam jenis ini adalah araban, dan xylans.

b. Heksosans; Gula ini terbagi atas empat jenis yakni;

1. Glukosans; Gula yang termasuk dalam jenis ini adalah selulosa, dekstrin, glikogen, pati, dan starch.

2. Fruktosans (Inulin).

3. Mannan

4. Galaktan

b) Heteropolisakarida, memiliki dua jenis atau lebih unit monosakarida atau hidrolisis. Gula yang termasuk dalam jenis ini adalah gums, mucilage, dan pektin.

c) Nitrogen containing (chitin).

2. Reaksi Kimia

1) Hidrolisis (disakarida dan seterusnya)

Disakarida dapat terhidrolisis dengan stabil menjadi senyawa yang lebih sederhana pada pH rendah dan suhu yang tinggi.

2) Reduksi

a) Gula pereduksi

Gula pereduksi adalah gula yang mengalami hidrolisis atau mampu mereduksi (dapat terjadi melalui reaksi redoks). Disakarida dan oligosakarida termasuk gula pereduksi. Beberapa contohnya yaitu maltose dan laktosa. Jenis monosakarida yang termasuk gula pereduksi yaitu glukosa, fruktosa, galaktosa, dan lainnya. Kemampuan untuk mereduksi disebabkan karena gula tersebut memiliki gugus karboksil bebas (gugus aldehid atau keton) dan mampu berikatan (reaktif).

b) Gula non pereduksi

Gula non pereduksi adalah gula yang tidak mampu mereduksi atau tidak memiliki karboksil bebas (gugus aldehid atau keton). Beberapa diantara jenis disakarida dan oligosakarida yakni sukrosa, rafinosa, dan stakiosa.

c) Hidrogenasi dapat terjadi pada ikatan rangkap antara oksigen dan karbon yakni pada jenis aldosa atau ketosa. Hidrogenasi merupakan penambahan hidrogen yang salah satu contohnya pada penambahan H⁺ oleh D-glukosa kepada D-sorbitol, pada saat itu terjadi reaksi oksidasi oleh sorbitol (jenis monosakarida turunan dari glukosa).

3) Enolization/Isomerasi

Glukosa, mannose, dan fraktosa di larutan alkali dapat berubah/isomerisasi (contohnya glukosa menjadi fraktosa). Isomerisasi merupakan perubahan dalam larutan alkali memakan waktu yang lama. Glukosa dilarutan alkali encer dalam waktu 21 hari nantinya akan berubah menjadi 29% fraktosa, 66% glukosa
dan 1% mannosa. Namun tidak semuanya mengalami perubahan (isomerisasi terjadi selama penyimpanan dan pemanasan). Isomerisasi atau endolisasi akan berubah menjadi gula lain pada suhu rendah. Akan terjadi oksidasi pada suasana asam (pH rendah).

4) Dehidrasi

Dehidrasi dapat terjadi dalam kondisi asam. Contohnya pada sirup yang berada dalam suasana asam, akan terjadi dehidrasi gula. Saat terjadi penguapan maka telah terjadi dehidrasi gula (akan mencair). Contoh lain pada gula pasir yang dilarutkan pada asam encer
(pH rendah). Jenis heksosa apabila dipanaskan, maka akan mengalami dehidrasi yang mengakibatkan rasanya menjadi pahit.

Contoh lainnya terkait reaksi dehidrasi yakni pada roti bakar (terbuat dari pati), lama kelamaan akan menghasilkan hasil reaksi berupa isomatol, dan matol (menghasilkan aroma khas pada roti). Jenis sukrosa apabila dipanaskan pada kondisi asam atau basa, gulanya akan meleleh atau mengalami dehidrasi (pengeluaran air) sehingga akan terjadi degradasi (pemisahan) serta polimerisasi yang nantinya akan menghasilkan karamel.

5) Pencoklatan Maillard dan sedikit pembahasan browning enzimatik

Pencolatan banyak terjadi pada buah-buahan yang banyak mengandung substrat senyawa fenolik. Pencoklatan pada makanan terjadi dalam dua reaksi yakni enzimatik (melibatkan oksigen, serta enzim poliphenol) dan non enzimatik (tidak melibatkan enzim PPO/poliphenol oxidative). Pencoklatan enzimatk terjadi akibat adanya aktivitas atau reaksi antara enzim dan oksigen. Contohnya pada buah pear,apel, pisang, dan udang. Contoh pencoklatan non enzimatik yakni pada reaksi Maillard.

Browning atau pencoklatan dapat dicegah dengan merendam bahan pangan di air atau dapat juga dengan memberikan cuka sesuai dosis yang sesuai. Substrat yang berperan yaitu senyawa fenolik (mempunyai banyak substrat), oksigen, serta enzim, Jadi, enzim PPO/poliphenol oxidative mempunyai zat seperti katekin yang apabila bertemu oksigen akan terjadi perubahan gugus monophenol menjadi O-hidroksi phenol , dan menjadi O-kuinon (pembentuk warna cokelat).

Browning juga memiliki bebrapa keuntungan. Tanaman teh, cokelat, dan kopi sangat diuntungkan dengan adanya browning. Warna yang terbentuk pada cocoa disebabkan karena aktivitas enzim PPO/poliphenol oxidative selama proses fermentasi dan pengeringan. Hal itu berarti bahwa enzim PPO/poliphenol oxidative sangat menentukan terbentuknya warna cokelat keemasan pada buah yang dikeringkan seperti kurma, cocoa dan lain-lain.

PPO/poliphenol oxidative merupakan proses fisiologis yang menentukan perubahan warna. Buah dan sayuran yang masak mudah mengalami pembusukan. Hal itu akan mengurangi poliphenol karena terjadi oksidasi. Enzim poliphenol bersifat endogenous (enzim trerletak didalam baha pangan). Jika browning terjadi terutama saat proses pengolahan dan tidak dapat diminimalisir, maka akan menambah biaya. Oleh karena itu, sebaiknya browning dicegah saat panen karena akan mempertahankan nilai ekonomisnya, daripada dicegah saat proses pengolahan.

Salah satu reaksi pencoklatan non enzimatik adalah reaksi Maillard. Reaksi Maillard tidak jelas reaksinya, dan terjadi karena adanya gugus amino yang merupakan protein dan asam amino, yang nantinya asam amino tersebut akan menjadi satuan-satuan asam amino misalnya, lisin. Reaksi Maillard melibatkan gula pereduksi dan air. Meneliti warna dari pencoklatan tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan spektrofotometer. Efek umum reaksi Maillard terletak pada aromanya, warna, serta rasanya. Selain itu, juga terjadi penurunan mutu protein (lisin menurun) atau dapat dikatakan bahwa daya cerna protein menurun. Efek dari reaksi Maillard yang dikehendaki contohnya pada ayam panggang, yang menghasilkan aroma yang bagus. Namun, ada juga efek yang tidak dikehendaki misalnya, susu yang dikeringkan biasanya teksturnya akan menggumpal.

Umumnya jika terjadi browning maka pilihan konsumen akan berubah. Saat melakukan evaluasi mutu pangan, yang menentukan adalah performance atau apa yang dilihat oleh mata. Misalnya melihat kue hitam, tentu tidak ada yang menyukai kue hitam.

Tahapan umum terjadinya reaksi Maillard adalah sebagai berikut:

1. Reaksi pertama

Reaksi antara gugus karboksi (keton atau aldehid) dengan nitrogen dari asam amino (nucleophilic attack), akan membentuk glikosamin (pada saat itu C dari karboksi bereaksi dengan N, reaksinya masih bolak-balik, pH-nya rendah/asam yang pada suasana tersebut biasanya terjadi Maillard).

2. Selanjutnya glikosamin akan menghasilkan amadori (proses amadori), sehingga terbentuk produk amadori diantaranya berupa gula yang terdiri atas 1 amino dan 2 ketose.

3. Degradasi komponen amadori

Produk amadori melewati dua jalur. Produk amadori nantinya akan ada reaksinya yang menghasilkan eneaminol (pH basa) dan redukton (pH rendah), eneaminol akan bertemu pigmen melanoidin. Bertemunya eneaminol dan melanoidin menyebabkan terbentuknya senyawa polimer, menghasilkan reaksi HMF. HMF memiliki aroma yang enak namun, tidak baik bagi kesehatan.

Proses kedua terjadi saat amin bereaksi dengan karboksil, sehingga mengakibatkan amin lepas. Itulah penyebab protein menurun atau berkurang. Pigmen melanoidin memiliki flavor yang khas, berwarna cokelat, dan aromanya enak. Contohnya pada produk coca cola dan roti panggang. HMF merupakan penyebab rasa pahit, lidah terasa tertusuk saat mengonsumsinya karena menghasilkan CO_{2 .}Reaksi melanoid yang menghasilkan HMF terjadi karena adanya isomerisasi atau enolisasi.

4. Degradasi strecker

Berikut alur degradasi stecker:

5. Beberapa contoh volatile/penguapan melalui reaksi pencoklatan Maillard

- 50:50 asam amino dan D-Glukosa

o 50% glisin : 50% glukosa = aroma karamel

o 50% valin : 50% glukosa = roti bakar (gandum ray)

o 50% glutamine : 50% glukosa = rasa coklat contohnya pada produk silverqueen.

- Jenis asam amino penting

o Metionin + glukosa = aroma kentang

o Sistein + glukosa = aroma daging

o Sistein + glukosa = aroma kalkun yang dibakar

- Aroma juga tergantung temperaturnya

o Valin pada suhu 100

menghasilkan aroma roti bakar (gandum ray)

o Valin pada suhu 180

menghasilkan aroma coklat

o Histidin pada suhu 100

tidak menghasilkan aroma

o Histidin pada suhu 180

menghasilkan aroma gula yang terbakar, mentega, roti jagung.

2. Faktor yang mempengaruhi browning

a) Aw (aktivitas air) maksimal 06-07

b) pH yang disukai adalah yang netral dan alkali (basa). Jika pH rendah (asam), maka akan memperlambat atau menghambat browning karena N protonnya akan keluar sehingga tidak terjadi glikosamin.

c) Logam

Zat besi, serta tembaga dapat mengkatalisa sehingga terjad browning. Hal tersebut terjadi karena adanya reduksi/oksidasi.

d) Suhu yang tinggi merangsang terjadinya browning (misalnya pada suhu 90

)

e) Struktur karbohidrat karena adanya gula pereduksi

3. Cara mencegah browning

a) Rendakan pH dan suhu

b) Kendalikan aw, jangan sampai tidak sesuai yang seharusnya yakni 0,6-07

c) Jangan gunakan gula pereduksi

d) Pada putih telur, hilangkan substratnya. Pada putih telur ditambahkan enzim D-glukosa oxidase, sehingga tidak terbentuk browning.

e) Memakai agent Sulfur

Reaksi karbonik akan mencegah polimerisasi sehingga tidak terjadi browning.