Reaksi Maillard [PDF]

Citation preview

REAKSI MAILLARD Dinie Mardianti K



A1M010008



Rahmawati



A1M010036 Abstrak



Reaksi maillard adalah reaksi yang terjadi antara gula pereduksi (terutama α-D-glukosa) dengan gugus amin bebas dari asam amino, bagian protein atau senyawa lain yang mengandung gugus amin. Praktikum ini dilakukan di Laboratorium Pangan dan Gizi Fakultas Pertanian, UNSOED, Purwokerto pada bulan Desember 2011. Tujuan praktikum ini adalah untuk mengetahui terjadinya reaksi maillard pada bahan yang ditambah dengan larutan NaOH 0,1 N dan HCl 0,1 N. Bahan yang digunakan untuk sampel adalah glukosa 2%, sukrosa 2% dan maltodekstrin 2% yang dicobakan dengan ditambah NaOH 0,1N, HCl 0.1N, dan larutan protein. Setelah itu dipanaskan dan dibandingkan. Hasil praktikum menunjukan penambahan NaOH yang bersifat basa lebih cepat mengalami pencoklatan karena terjadi fragmentasi atau polimerisasi sehingga monosakarida akan mudah mengalami dekomposisi dan menghasilkan pencoklatan nonenzimatis bila dipanaskan dalam suasana basa dibandingkan dengan larutan yang ditambahkan HCL yang bersifat asam. Kata kunci : Karbohidrat dan Reaksi Maillard,



I. Pendahuluan Proses pencoklatan atau browning, adalah proses yang umum terjadi pada produk pangan. Reaksi pencoklatan diklasifikasikan menjadi reaksi pencoklatan enzimatis dan reaksi pencoklatan non enzimatis. Reaksi kedua pencoklatan tersebut melibatkan pembentukan pigmen cokelat pada makanan. Reaksi pencoklatan ini mempebgaruhi flavor, penampakan, dan nilai gizi produk pangan tersebut. Reaksi pencoklatan enzimatis terjadi karena aktivitas enzim polyphenol oksidase (PO) yang bereaksi dengan oksigen. Reaksi pencoklatan non enzimatis adalah reaksi pencoklatan yang bukan diakibatkan oleh aktivitas enzim. Reaksi ini



meliputi reaksi maillard, reaksi karamelisasi gula, dan reaksi oksidasi asam askorbat (vitamin C). Reaksi Maillard Reaksi kecoklatan non-enzimatis atau sering disedbut dengan reaksi maillard adalah reaksi yang terjadi antara gula pereduksi (terutama α-D-glukosa) dengan gugus amin bebas dari asam amino, bagian protein atau senyawa lain yang mengandung gugus amin.(kusnandar, 2010) Reaksi Maillard bukan merupakan reaksi tunggal, melainkan serangkaian kompleks reaksi antara asam amino dan gula pereduksi, biasanya pada suhu meningkat. Dalam



proses



ini,



ratusan



senyawa



rasa



yang



berbeda



diciptakan. Senyawa ini pada gilirannya memecah membentuk senyawa rasa namun lebih baru, dan sebagainya. Setiap jenis makanan memiliki satu set yang sangat khas dari senyawa rasa yang terbentuk selama reaksi Maillard. Reaksi Maillard adalah penting dalam proses memanggang, menggoreng atau pemanasan dari hampir semua makanan. Reaksi Maillard adalah (sebagian) bertanggung jawab untuk rasa roti, biskuit, kue, daging, bir, coklat, popcorn, beras dimasak. Dalam banyak kasus, seperti dalam kopi, rasa adalah kombinasi dari reaksi Maillard dan karamelisasi. Namun, karamelisasi hanya terjadi di atas 120150 ° C, sedangkan reaksi Maillard sudah terjadi pada suhu kamar.(anonim, 2011) Reaksi kecoklatan ini berbeda dengan reaksi pencoklatan enzimatis yang sering terjadi pada buah apel atau kentang yang dipotong, dimana yang bertanggung jawab dalam pembentukan warna cokelat ini adalah enzim fenoloksidase. Reaksi maillard dapat diinginkan atau tidak diinginkan, baik dari mutu produk atau perubahan nilai gizi. Pembentukan warna cokelat pada roti atau cookies yang dipanggang adalah contoh yang diinginkan. Perubahan warna pada susu yang disterilisasi atau selama disimpan adalah contoh yang tidak diinginkan. Karena reaksi maillard akan melibatkan asam amino, terjadinya reaksi maillard dapat menyebabkan penurunan kandungan asam amino lisin yang menunjukan penurunan nilai gizi protein susu. (kusnandar, 2010)



Reaksi maillard berlangsung dalam beberapa langkah : Langkah pertama dari reaksi Maillard adalah reaksi dari gula pereduksi, seperti glukosa, dengan asam amino. Reaksi ini ditunjukkan pada gambar 1 di bawah ini dan menghasilkan produk reaksi yang disebut senyawa Amadori.



Gambar. 1: Langkah awal dari reaksi Maillard antara glukosa dan asam amino (RNH 2), di mana R adalah kelompok asam amino sisi (dari ref 2.)



Seperti dapat dilihat pada gambar 1, senyawa Amadori mudah isomerise menjadi tiga struktur berbeda yang dapat bereaksi berbeda dalam langkah-langkah berikut. Seperti dalam makanan umumnya lebih dari 5 gula reaktif yang berbeda dan 20 asam amino reaktif yang hadir, hanya langkah pertama secara teoritis sudah menghasilkan lebih dari 100 produk reaksi yang berbeda.



Semakin besar gula, semakin lambat akan bereaksi dengan asam amino. Gula pentosa (5 atom karbon), seperti ribosa, akan bereaksi lebih cepat karena gula heksosa (glukosa, fruktosa) dan disakarida (gula, laktosa). Dari asam amino lisin, dengan dua gugus amino, bereaksi tercepat dan menyebabkan warna gelap. Sisteina, dengan kelompok belerang, menyebabkan rasa tertentu, tapi kurang warna. Gula alkohol atau poliol (sorbitol, xylitol) tidak berpartisipasi dalam reaksi Maillard. Ini berarti bahwa produk roti manis dengan sorbitol tidak akan atau tidak berubah warna selama memanggang.



Langkah berikutnya berbeda, tergantung pada isomer dari senyawa Amadori. Entah asam amino dihapus, yang menghasilkan senyawa reaktif yang akhirnya terdegradasi ke komponen furfural rasa penting dan furfural hydroxymethyl (HMF). Reaksi lainnya adalah yang disebut Amadori-penataan ulang, yang merupakan titik awal dari reaksi pencoklatan utama, lihat gambar 2.



Gambar. 2: Pembentukan HMF dan Amadori-penataan ulang (dari ref 2)



Furfural dan hydroxymethylfurfural adalah senyawa rasa khas dari reaksi Maillard. Furfural adalah hasil dari reaksi dengan gula pentosa (seperti ribosa), HMF adalah hasil dari reaksi dengan suatu heksosa (glukosa, sukrosa).



Gambar. 3: Struktur fural dan HMF



Setelah Amadori-penataan ulang tiga jalur utama yang berbeda dapat dibedakan:  Dehydratation reaksi,  Fisi, ketika produk hidrolitik rantai pendek yang diproduksi, misalnya diacetyl dan pyruvaldehyde,  "Strecker degradasi" dengan asam amino atau mereka dapat condensated untuk aldols. Ketiga jalur utama akhirnya menghasilkan campuran yang sangat kompleks,



termasuk



senyawa



rasa



dan



cokelat



tinggi



berat



molekul



pigmen melanoidins. (anonim,2011) Reaksi maillard dapat dipercepat oleh keberadaan ion metal, seperti ion Cu+, Cu2+, Fe2+, dan Fe3+. Namun, keberadaan sulfur dioksida(SO2) dan ion sulfit dapat menghambat reaksi maillard.npenghambatan reaksi SO2 dan ion sulfit disebabkan oleh pencegahan reaksi lanjutan pada tahap pembentukan reaksi melanoidin. Oleh karena itu, sulfur dioksida (SO2) dan sulfit dapat digunakan sebagai inhibitor pembentukan warna cokelat.(kusnandar, 2010) Beberapa



produk



akhir



Maillard



juga



mungkin



beracun



atau



karsinogenik. Salah satu produk reaksi Maillard adalah akrilamida, senyawa beracun potensial yang hanya terbentuk pada suhu di atas 180 ° C, terutama di produk dibakar atau digoreng (kentang goreng). Ketika menggoreng bawah 180°C akrilamida tidak terbentuk. Secara umum dapat dinyatakan bahwa produk Maillard telah hadir dalam makanan kita selama ribuan tahun, dan dikonsumsi setiap hari oleh hampir semua orang di dunia. Reaksi Maillard tidak dapat, atau tidak, dapat dicegah ketika pemanasan makanan. Hanya dengan menghilangkan gula atau asam amino, atau membuat produk yang sangat asam atau basa, reaksi dapat dicegah. (anonim, 2011) Tujuan dari praktikum ini yaitu untuk mengetahui terjadinya reaksi maillard pada bahan yang ditambah dengan larutan NaOH 0,1 N dan HCl 0,1 N.



II. Metode Praktikum Praktikum ini dilaksanakan di laboratorium Pangan dan Gizi Fakultas Pertanian Universitas Jenderal Soedirman Purwokerto pada bulan Desember 2011. Bahan yang digunakan untuk percobaan adalah glukosa 2%, suksrosa 2 %, maltodekstrin 2%, gelatin 2% dan 4%, dengan ditambah larutan lain yaitu NaOH 0,1 N, HCl 0,1 N, dan larutan protein. Alat yang digunakan yaitu tabung reaksi, lampu spirtus, dan pipet tetes dan water. Pada praktikum kali ini, sampel yang digunakan adalah gelatin 2 % dan 4% kemudian masing-masing gelatin ditambahkan dengan glukosa, sukrosa dan maltodekstrin sebanyak 2 ml dengan penambahan 2 ml larutan protein untuk setiap sampel. Setelah itu masing-masing tabung dipanaskan selama 2-3 menit, dibiarkan 5 menit dan diamati perubahan warnanya. Setiap tabung ditambah 1-2 tetes larutan NaOH 0,1 N dan 1-2 tetes HCl 0,1 N. Ketiga sampel tersebut dibandingkan.



III. Hasil dan Pembahasan A. Hasil Pengamatan Gelatin 4% Glukosa



Sukrosa



Maltodekstrin



Protein



Bening



Keruh



Bening



NaOH



Bening



Bening



Bening



HCL



Bening



Bening



Bening



Gelatin 2% Glukosa



Sukrosa



Maltodekstrin



Protein



Bening



Bening



Bening



NaOH



Agak kuning



Agak kuning



Agak kuning



HCL



Agak coklat



Agak coklat



Agak coklat



B. Pembahasan Reaksi kecoklatan non-enzimatis atau sering disebut dengan reaksi maillard adalah reaksi yang terjadi antara gula pereduksi (terutama α-D-glukosa) dengan gugus amin bebas dari asam amino, bagian protein atau senyawa lain yang mengandung gugus amin. Biasanya reaksi memerlukan panas. Hasil reaksi ini berupa produk berwarna coklat yang sering dikehendaki, namun kadang-kadang malahan menjadi pertanda penurunan mutu. Menurut Soeharsono (1978), larutan basa encer pada suhu kamar akan mengubah sakarida. Perubahan ini terjadi pada atom C anomerik dan atom C tetangganya tanpa mempengaruhi atom-atom C lainnya. Jika D-glukosa dituangi larutan basa encer maka sakarida itu akan berubah menjadi campuran: D-glukosa, D-manosa, D-fruktosa. Perubahan menjadi senyawaan tersebut melalui bentukbentuk enediolnya. Bilamana basa yang digunakan berkadar tinggi maka akan terjadi fragmentasi atau polimerisasi sehingga monosakarida akan mudah mengalami dekomposisi dan menghasilkan pencoklatan non-enzimatis bila dipanaskan dalam suasana basa (Soeharsono, 1978). Berdasarkan hasil pengamatan diperoleh data, karbohidrat (glukosa, sukrosa, dan maltodekstrin) yang ditambahkan 1-2 tetes NaOH 0,1 N setelah dipanaskan diparoleh hasil larutan yang agak kuning, hal tersebut dikarenakan terjadinya fragmentasi atau polimerisasi sehingga monosakarida akan mudah mengalami dekomposisi dan menghasilkan pencoklatan non-enzimatis bila dipanaskan dalam suasana basa. Sedangkan pada bahan yang ditambahkan dengan 1-2 tetes HCl 0,1 N setelah dipanaskan diperoleh hasil larutan yang berwarna agak cokelat. Pada penambahan asam kuat monosakarida akan terhidrasi menjadi furfural atau hidroksimetylfurfural (HMF). HMF adalah hasil dari reaksi dengan suatu heksosa (glukosa, sukrosa), hydroxymethylfurfural adalah senyawa rasa khas dari reaksi Maillard.



Perbedaan tersebut dipengaruhi oleh sifat larutan yang digunakan seperti NaOH yang bersifat alkalis akan lebih cepat mengalami pencoklatan dibandingkan HCL yang bersifat asam. Selain itu reaksi



pencoklatan



non



enzimatik Maillard juga dipengaruhi beberapa faktor terutama suhu dan pH. Hal tersebut sesuai dengan apa yang diungkapkan Sudarmanto (2000), yaitu bahwa pada pH diatas 4, dalam suasana alkali, glukosa siklik akan berubah kebentuk cincin terbuka yang mengandung gugus karbonil dan selanjutnya akan mengalami keseimbangan antara bentuk keto dan enolnya, yang disebut enolisasi. Enolasi pada glukosa menyebabkan terbentuknya keseimbangan antara campuran glukosa, fruktosa, dan manosa dengan enediol sebagai senyawa antara. Warna kuning kecoklatan yang terjadi merupakan akibat dari terbentuknya keempat senyawa diatas (Sudarmanto, 2000). HCl tidak mampu menghidrolisis glukosa. Pada pH 3-4 kebanyakan gula reduksi stabil (Fenema,1976). Reaksi pencoklatan ini dapat terjadi karena semua asam amino memiliki gugus amino bebas. Namun hanya gugus alfa amino terminal atau gugus amino yang terdapat pada rantai samping yang dapat bereaksi dengan gugus karbonil (umumnya gugus karbonil yang ada pada gula pereduksi).



IV. Simpulan dan Saran A. Simpulan Reaksi maillard adalah reaksi maillard adalah reaksi yang terjadi antara gula pereduksi (terutama α-D-glukosa) dengan gugus amin bebas dari asam amino, bagian protein atau senyawa lain yang mengandung gugus amin. Biasanya reaksi memerlukan panas. Hasil reaksi ini berupa produk berwarna coklat yang sering dikehendaki, namun kadang-kadang malahan menjadi pertanda penurunan mutu. Reaksi ini akan terjadi apabila ada pemanasan dengan suhu yang cukup tinggi dan berlangsung cepat pada suasana alkalis dan dalam bentuk larutan. Hal ini dapat diketahi dari penambahan NaOH yang bersifat basa lebih cepat mengalami



pencoklatan dibandingkan dengan larutan yang ditambahkan HCL yang bersifat asam. B. Saran



DAFTAR PUSTAKA Anonim. 2011. Maillard Reactions. http://www.foodinfo.net/uk/colour/caramel.htm, diakses 22 Desember 2011 Fennema, O.W. 1976. Principle of Food Science, part I, Food Chemistry Marcel Dekker Inc. New York Inc. Bascl. Kusnandar, fery. 2010. Kimia Pangan Komponen Makro. Dian Rakyat : Jakarta. Soeharsono. 1978. Petunjuk Praktikum Biokimia. PAU Pangan dan Gizi, UGM Yogyakarta. Sudarmanto, S.,dkk. 2000. Kimia Hasil Pertanian. FTP UGM: Yogyakarta.



LAMPIRAN Diagram Alir Prosedur Praktikum Disiapkan 3 tabung reaksi dan masing-masing diisi dengan 2 ml larutan gelatin 4% , dan ditambah dengan larutan glukosa 2 ml, sukrosa 2 ml dan 2 ml maltodekstrin



Ditambah dengan 2 ml larutan protein



Masing-masing tabung dipanaskan di atas lampu spiritus 23 menit, dibiarkan 5 menit, diamati adanya perubahan warna



Dilakukan seperti prosedur diatas tetapi setiap tabung ditambah 1-2 tetes larutan NaOH 0,1 N; paket yang lain ditambah dengan 0,1 N HCl 0,1 N



Hasil dari ketiga paket dibandingkan.