Reaksi Biokimia Pada Produksi Kecap Manis


Re-mind yuk! Sedikit share materi PKL-ku nih semoga bermanfaat.

Proses produksi kecap terutama proses fermentasi yang memanfaatkan aktivitas hidup mikrobiologis dan kemutakhiran teknologi terapan selama produksi kecap dipandang sebagai prioritas utama, karena aspek ini merupakan komponen penting dari proses produksi kecap untuk meningkatkan nilai jual produk kecap sebagai salah satu jenis produk hasil fermentasi.  Namun demikian perlu diperhatikan beberapa faktor yang berpengaruh selama proses produksi kecap berlangsung, hal ini dikarenakan nutrisi yang terkandung di dalam kecap dipengaruhi oleh perlakuan terhadap bahan yang diberikan selama proses produksi.

 Kecap yang dibuat dengan cara fermentasi dapat menghasilkan kecap tradisional dan memiliki cita rasa yang khas. Kecap dengan proses hidrolisa akan menghasilkan jenis kecap modern. Kecap modern dapat dibuat dalam waktu yang singkat atau cepat namun tidak memiliki cita rasa yang khas sehingga kurang disukai konsumen. Kecap hasil proses fisis atau pencampuran akan menghasilkan kecap dengan kondisi yang dapat diatur (Suprapti, 2005). Berikut adalah reaksi biokimia yang terjadi pada saat proses pembuatan kecap:

  1. Hidrolisis protein

Kapanh jenis Aspergillus Oryzae dan Rhizopus Soyae menghasilkan enzim protease (enzim pemecah protein) dan menghidrolisis komponen protein 65-90% menjadi bentuk rantai lebih sederhana. aktivitas protease optimal pada suhu 20,5 ˚C selama 5 hari.

Protein kedelai diubah menjadi bentuk protein terlarut, peptide, pepton, dan asam amino. Asam amino terutama asam glutamate merupaka  komponen pendukung flavor. Komponen nitrogen pendukung flavor diantaranya adalah arginine, histidin, dan amonia yang membentuk senyawa garam dengan asam glutamat sehingga terbentuk flavor yang enak. Flavor ini akan dikuatkan dengan penambahan gula tebu pada saat pemasakan.

1.

Gambar 1. Salah satu reaksi hidrolisis protein Glycylalanine

  1. Hidrolisis Karbohidrat menjadi gula

            Enzim  amylase juag dihasilkan oleh kapang jenis Aspergillus  Oryzae yang berfungsi merombak pati (polisakarida) sehingga terjadi peningkatan mutu gizi dikarenakan aktivitas mikroba selama pengolahan dan fermentasi, salah satunya karena kapang menghidrolisis sebagian selulosa menjadi bentuk yang lebih mudah dicerna.Komponen karbohidrat pada kacang kedelai mula-mula dihidrolisis menjadi gula. Gula yang terdapat dalam kacang kedelai didegradasi menjadi rantai gula yang lebih sederhana meliputi sukrosa, rafinosa, stakhiosa, glukosa, galaktosa, dan gula pereduksi. Komponen pendukung falvor dari pemecahan karbohidrat oleh komponen gula alcohol yaitu gliserol dan manitol.

2.

Gambar 2.Reaksi Pemecahan Gula Jenis Laktosa

  1. Hidrolisis Lemak menjadi Asam lemak

            Kapang mempunyai aktifitas lipolitik yang tinggi sehingga dapat menghidrolisis lebih dari sepertiga lemak netral dalam kacang kedelai yang menghasilkan asam lemak. Namun demikian, respon mikroorganisme berbeda, tergantung genus dan spesiesnya. Misalnya Aspergillus lebih mampu menembus membrane kacang kedelai karena kemampuannya mendegradasi lignin lebih tinggi daripada mikroorganisme jenis Rhizopus. Setelah lignin terhidrolisis, barulah Rhizopus dapat memecahnya menjadi lebih sederhana berupa asam-asam lemak dan kandungan lemak lain yang ada di dalam kedelai.

3.

Gambar 3.Reaksi Hidrolisis Lemak

  1. Fermentasi Asam Laktat

Karbohidrat telah dihidrolisis menjadi rantai gula yang lebih sederhana oleh enzim yang berasal dari kapang selama proses fermntasi sebelumnya. Pada saat koji dicampur dengan larutan konsentrasi garam tinggi (20-30%), bakteri asam laktat terutama Pediococcus soyae  masih bisa tumbuh baik dan akan memfermantasi gula menjadi alcohol, kemudian alcohol mengalami fermentasi lanjutan hingga menjadi asam laktat. Dengan adanya asam laktat ini menjadikan pH larutan menurun, kondisi seperti ini sangat optimum untuk pertumbuhan yeast.

4.

Gambar 4.Reaksi Pembentukan Asam Laktat

  1. Fermentasi Ethanol

Setelah pH mengalami penurunan selama fermentasi asam laktat, maka pertumbuhan yeast (Saccharomyces rouxii) akan meningkat kemduian akan mengubah glukosa dan maltosa menjadi etanol dan gliserol yang merupakan komponen penyebab aroma dan flavor pada kecap. Perubahan ini terjadi setelah bulan keenam perendaman.

etan

Gambar 5.Reaksi Fermentasi Ethanol

  1. Reaksi Pembentukan Ester

Fermentasi lanjut dari etanol akan mengubah susunan alkoholnya menjadi asam asetat. Kemudian asam asetat dan asam laktat bersama asam-asam lain, selanjutnya akan bereaksi dengan ethanol menghasilkan senyawa ester yang membentuk citarasa  dan aroma pada kecap.

5.

Gambar 6.Reaksi Pembentukan Ester

  1. Reaksi Pembentukan Natrium Glutamat

            Reaksi pembentukan Natrium Glutamat atau Monosodium Glutamat merupakan salah satu penyimpangan jalur biokimia dalam siklus Crab:

6.

Gambar 7.Perubahan Jalur Siklus Crab

  • Asetil Ko-A hasil dari reaksi antara (dekarboksil oksidatif) masuk kedalam siklus dan bergabung dengan asam oksaoleat membentuk asam sitrat.
  • Asam sitrat mengalami pengurangan dan penambahan satu molekul air, sehingga terbentuk asam isositrat
  • Asam isositrat mengalami oksidasi dengan melepas ion H+, yang kemudian mereduksi NAD+ menjadi NADH, dan melepaskan satu moleku CO2 dan membentuk asam α-ketoglutarat.
  • Asam α-ketoglutarat melepaskan satu molekul CO2 dan teroksidasi melepaskan isositrat mengalami oksidasi dengan melepas ion H+, yang kemudian mereduksi NAD+ menjadi NADH, dan melepaskan satu moleku CO2 dan membentuk asam α-ketoglutarat dan satu ion H+ yang kembali mereduksi NAD+ menjadi NADH. Dan mendapatkan tambahan satu Ko-A membentuk suksinil Ko-A. Pada pembelokan jalur sabagian asam α-ketoglutarat tidak diteruskan menjadi suksinil Ko-A melainkan bereaksi dengan NH3 membentuk asam glutamate. Rekasi antara asam glutamate dan natrium chloride (NaCl = garam) menghasilkan senyawa baru Mono Sodium Glutamat yang bercita rasa khas umami. Umami adalah sebutan komponen rasa yang diterjemahkan kedalam bahasa Indonesia menjadi gurih. Rasa gurih atau umami terjadi karena terbentuknya MSG alami dalam campuran. MSG seperti kita ketahui adalah singkatan Mono Sodium Glutamat, dimana sodium adalah nama lain dari Natrium dan Glutaman dari Asam Glutamat – salah satu bentuk asam amino alami.
  • Molekul Ko-A kembali meninggalkan siklus, sehingga terbentuk asam suksinat.
  • Asam suksinat mengalami oksidasi dan melepaskan dua ion H+ yang kemudian diterima oleh FAD dan membentuk FADH2 dan terbentuklan asam fumarat.
  • Satu molekul air kemudian ditambahkan ke asam fumarat dan menyebabkan asam suksinat mengalami oksidasi dan melepaskn dua ion H+, yang kemudian diterima oleh FAD dan membentuk FADH2 dan terbentuklan adam fumarat. Menyebabkan perubahan susunan (ikatan) substrat pada asam fumarat.
  • Asam malat mengalami oksidasi dan kembali melepaskan satu ion H+, yang kemudian diterima oleh NAD+ dan membentuk NADH dan terbentuk asam oksaoleat.
  1. Reaksi Maillard

Reaksi Maillard atau yang biasa disebut dengan proses pencoklatan terjadi akibat reaksi antara gugus karbonil yang berasal dari gula pereduksi dengan gugus amino yang berasal dari asam amino, peptide atau protein. Reaksi tersebut membentuk warna coklat dari senyawa melanoidin dan flavor khas. Tahap reaksi maillard adalah sebagai berikut:

  • Kondensasi

Asam amino dari hidrolisis protein membentuk Schiff secara reversible dengan melepasakan satu molekul air. Senyawa glikosilamin N tersubstitusi akibat proses siklisasi. Reaksi kondensasi terjadi antara gugus karbonil dari gula pereduksi dengan senyawa amino dari peptide

7.

Gambar 8.Jenis Gula Mempengaruhi Pembentukan Jenis Produk

  • Reaksi Amadori

Jalur pertama merupakan jalur 1,2-enolisasi dan 2,3-enolisasi yang melibatkan terjadinya dehidrasi dan pembentukan cincin menghasilkan furfural. Alur 1,2-enolisasi melibatkan pelepasan jalur 2,3-enolisasi melibatkan  dua molekul air dan pH tinggi. Jalur kedua terjadi pemecahan produk antara metal karbonil menjadi C-metil redukton dan alfa-karbonil. Jalur ketiga tahap degradasi stecker yang melibatkan degradasi oksidasi asam amino oleh alfa-dikarbonil dan komponen dikarbonil konjugasi lainnya dihasilkan jalur satu dan dua. Pada tahap strecker asam amino didegradasi menjadi aldehid Tahap intermediet terjadi reaksi fission dimana terdapat proses dealdolisasi dari ARP menghasilkan produk fisi berupa asetal piruvaldesid.

  • Pembentukan Melanoidin

Furfural, dehidroreduktom dan produk fisi lainnya membentuk aldol dan polimer tanpa N. Aldol terkondensasi dan berikatan dengan amino membentuk melanoidin.

 

  1. Reaksi Karameliasasi

            Karamelisasi merupakan salah satu reaksi pencoklatan non enzimatis yang melibatkan degradasi gula akibat panas tanpa adanya asam amino atau protein yang menghasilkan produk akhir berupa polimer tanpa nitrogen berwarna coklat. Proses karamelisasi dapat terjadi dalam kondisi asam maupun basa dan berhubungan dengan perubahan flavor. Tahapannya meliputi tahap hidrolisis, enolisasi, dehidrasi dan pembentukan pigmen. Yaitu:

  • Hidrolisis, gula pada suhu tinggi akan membentuk busa, indicator pecahnya sukrosa menjadi fruktosa
  • Enolasi, gula mengalami enolasi membentuk 1.2 enolasi.
  • Dehidrasi, pada kondisi asam, 1.2 enol mengalami dehidrasi menghasilkan senyawa 5-hidroksimetil-2-furaldehid yang merupakan produk dari reaksi karamelisasi heksosa dan salah satu precursor pigmen coklat
  • Senyawa 5-hidroksimetil-2-furaldehid bersama dengan gliserildehid dan peruvaldehidrat yang merupakan senyawa intermediet dari aldehid dan keton mengalami reaksi polimerisasi dan kondensasi sehingga membentuk pigmen coklat

Referensi:

Ibanez, Z.T. 2014. Laporan Praktek Kerja Lapang: Neraca Massa pada Proses produksi Kecap di Perusahaan kecap “Cap Bawang” Ngawi, Jawa Timur. Jurusan Keteknikan Pertanian Program Teknik Bioproses Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Brawijaya: Malang

For more Info please visit BIOPROCESS ENGINEERING

Ada Komentar ?

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s