Reaksi Pencoklatan Enzim Polifenol Oksidase pada Sayuran dan Buah-buahan

Bahan pangan sayur dan buah dapat mudah mengalami pencoklatan jika bahan pangan tersebut terkelupas atau dipotong. Pencoklatan (browning)  merupakan proses pembentukan pigmen berwarna kuning yang akan segera berubah menjadi coklat gelap (Rahmawati 2008). Pembentukan warna coklat ini dipicu oleh reaksi oksidasi yang dikatalisis oleh enzim fenol oksidase atau polifenol oksidase. Kedua enzim ini dapat mengkatalis oksidasi senyawa fenol menjadi quinon dan kemudian dipolimerasi menjadi pigmen melaniadin yang berwarna coklat (Mardiah 1996). Bahan pangan tertentu, seperti pada sayur dan buah, senyawa fenol dan kelompok enzim oksidase tersebut tersedia secara alami. Oleh karena itu pencoklatan yang terjadi disebut juga reaksi pencoklatan enzimatis.

Enzim polifenol oksidase memiliki kode Enzym Commision (EC) 1.14.18.1,  nama trivial monophenol monooxygenase dan nama IUPAC monophenol, L-dopa:oxygen oxidoreductase. Selain itu, enzim ini juga memiliki nama lain, yaitu tyrosinase, phenolase, monophenol oxidase, cresolase, catechol oxidase, polyphenolase, pyrocatechol oxidase, dopa oxidase, chlorogenic oxidase, catecholase, monophenolase,o-diphenol oxidase, chlorogenic acid oxidase, diphenol oxidase, o-diphenolase, tyrosine-dopa oxidase,o-diphenol:oxygen oxidoreductase, polyaromatic oxidase, monophenol monooxidase, o-diphenol oxidoreductase, monophenol dihydroxyphenylalanine:oxygen oxidoreductase, N-acetyl-6-hydroxytryptophan oxidase, monophenol, dihydroxy-L-phenylalanine oxygen oxidoreductase, o-diphenol:O₂ oxidoreductase, dan phenol oxidase (NC-IUBMB 2010). Enzim polifenol oksidase dihasilkan dari reaksi antara L-tyrosine, L-dopa, dan O₂ menjadi L-dopa, dopaquinone, dan H₂O.

Pencoklatan enzimatis dapat terjadi karena adanya jaringan tanaman yang terluka, misalnya pemotongan, penyikatan, dan perlakuan lain yang dapat mengakibatkan kerusakan integritas jaringan tanaman (Cheng & Crisosto 1995). Adanya kerusakan jaringan seringkali mengakibatkan enzim kontak dengan substrat. Enzim yang bertanggung jawab dalam reaksi pencoklatan enzimatis adalah oksidase yang disebut fenolase, fenoloksidase, tirosinase, polifenolase, atau katekolase. Dalam tanaman, enzim ini lebih sering dikenal dengan polifenol oksidase (PPO). Substrat untuk PPO dalam tanaman biasanya asam amino tirosin dan komponen polifenolik seperti katekin, asam kafeat, pirokatekol/katekol dan asam klorogenat . Tirosin yang merupakan monofenol, pertama kali dihidroksilasi menjadi 3,4-dihidroksifenilalanin dan kemudian dioksidasi menjadi quinon yang akan membentuk warna coklat.

Pencoklatan enzimatis dalam pangan biasanya dianggap merugikan karena menurunkan penerimaan sensori pangan oleh masyarakat walaupun pencoklatan enzimatis tidak terlalu mempengaruhi rasa dari bahan pangan tersebut. Reaksi pencoklatan enzimatis membutuhkan tiga komponen, yaitu polifenolase aktif, oksigen dan subtrat yang cocok. Penghilangan salah satu di antara komponen tersebut akan melindungi terjadinya reaksi pencoklatan enzimatis. Selain itu, senyawa pereduksi mampu mengubah o-quinon kembali kepada komponen fenolik sehingga mengurangi pencoklatan. Berdasarkan hal tersebut di atas, terdapat beberapa metode untuk mengontrol pencoklatan enzimatis dalam pangan yaitu (Padmadisastra et al. 2003):

1.        Pengurangan oksigen (O₂) atau penggunaan antioksidan, misalnya vitamin C ataupun senyawa sulfit. Antioksidan dapat mencegah oksidasi komponen-komponen fenolat menjadi quinon berwarna gelap. Sulfit dapat menghambat enzim fenolase pada konsentrasi satu ppm secara langsung atau mereduksi hasil oksidasi quinon menjadi bentuk fenolat sebelumnya, sedangkan penggunaan vitamin C dapat mereduksi kembali quinon berwarna hasil oksidasi (o-quinon) menjadi senyawa fenolat (o-difenol) tak berwarna. Asam askorbat selanjutnya dioksidasi menjadi asam dehidroaskorbat. Ketika vitamin C habis, komponen berwarna akan terbentuk sebagai hasil reaksi polimerisasi dan menjadi produk antara yang irreversibel. Jadi produk berwama hanya akan terjadi jika vitamin C yang ada habis dioksidasi dan quinon terpolimerisasi.

2.        Mengkontrol reaksi browning enzimatis dengan menambahkan enzim mometiltransferase sebagai penginduksi.

3.         Mengurangi komponen-komponen yang bereaksi browning melalui deaktivasi enzim fenolase yang mengandung komponen Cu (suatu kofaktor esensial yang terikat pada enzim PPO). Chelating agent EDTA atau garamnya dapat digunakan untuk melepaskan komponen Cu dari enzim sehingga enzim menjadi inaktif.

4.        Cara ini merupakan cara yang paling mudah untuk diaplikasikan yaitu dengan pemanasan untuk menginaktivasi enzim-enzim. Enzim umumnya bereaksi optimum pada suhu 30-40 ºC. Pada suhu 45 ºC enzim mulai terdenaturasi dan pada suhu 60 ºC mengalami dekomposisi.

5.        Pengkondisian keasaman, misalnya dengan penambahan asam sitrat. Pada pH dibawah lima, enzim-enzim fenolase dihambat aktivitasnya

Adanya bahan pangan yang telah mengalami pengontrolan pencoklatan enzimatis dapat terminimalisir dari pembentukan warna coklat yang berlebihan dan terjadi secara cepat pada bahan pangan yang mengalami kerusakan jaringan. Hal ini dapat berdampak pada penerimaan sensori dan cita rasa bahan pangan tersebut, baik di kalangan industri maupun masyarakat.

Referensi

Cheng GW, Crisosto CG. 2005. Browning potential, phenolic composition, and polyphenoloxidase activity of buffer extracts of peach and nectarine skin tissue. J. Amer. Soc. Horts. Sct. 120 (5):835-838.

Mardiah E. 1996. Penentuan aktivitas dan inhibisi enzim polifenol oksidase dari apel (Pyrus malus Linn.).Jurnal Kimia Andalas 2: 2.

Padmadisastra Y, Sidik, Ajizah S. 2003. Formulasi sediaan cair gel Lidah Buaya (Aloe vera Linn.) sebagai minuman kesehatan. Bandung: Fakultas Farmasi, Universitas Padjadjaran

Rahmawati F. 2008. Pengaruh vitamin C terhadap aktivitas polifenol oksidase buah Apel merah (Pyrus malus) secara in vitro [skripsi]. Surakarta: Universitas Muhammadiyah Surakarta.