APLIKASI ENZIM PAPAIN DAN BROMELIN PADA PROSES PENGEMPUKAN DAGING
Agnes Nurfadhilah1 Anisah Alviah2Bella Anjani3 Gita Puspita Sari4Nuri Purwanti5
Kelompok 7
Program Studi Pendidikan Teknologi Agroindustri
Fakultas Pendidikan Teknologi dan Kejuruan, Universitas Pendidikan Indonesia, Bandung
ABSTRACT
Tender meat is one component of meat quality by the consumer acceptance. Enzymes are proteins that can speed up reactions by lowering the activation energy. Thepapain and bromelainenzyme is a type of protease enzymes, its break down proteins ( proteolysis ) . Thepapain enzyme can be obtained from the sap of papaya and bromelain enzymes which can be obtained from the pineapple . The method used is soaking the meat with the enzyme papain and bromelain added 0.1 M HCl which has similar functions that degrade proteins. The treatment was done at room temperature, a temperature of 40C and 400C with variation time in 5 , 10 , and 15 minutes . Based on the test results showed that soaking at a temperature of 400C for 30 minutes with the enzyme bromelain more effectively and produce good meat texture .
Keywords : enzyme papain , bromelain enzyme , meat, texture of the meat
ABSTRAK
Daging yang empuk merupakan salah satu komponen mutu daging berdasarkan penerimaan konsumen. Enzim merupakan protein yang dapat mempercepat reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi. Enzim papain dan bromelin merupakan jenis enzim protease, yakni enzim yang dapat memecah protein (proteolitik). Enzim papain dapat diperoleh dari getah pepaya dan enzim bromelin yang dapat diperoleh dari buah nanas. Metode yang digunakan yaitu perendaman daging dengan enzim papain dan bromelin yang ditambahkan HCl 0,1 M yang memiliki fungsi yang hampir sama yaitu mendegradasi protein. Perlakuan dilakukan pada suhu ruang, suhu 40C dan 400C dengan lama waktu 5, 10, dan 15 menit. Berdasarkan hasil pengujian diperoleh bahwa perendaman pada suhu 400C selama 30 menit dengan enzim bromelin lebih efektif dan menghasilkan tekstur daging yang baik.
Kata kunci: enzim papain, enzim bromelin, daging, tekstur daging
PENDAHULUAN
Daging adalah salah satu hasil ternak yang hampir tidak dapat dipisahkan dari kehidupan manusia sebagai sumber protein hewani yang kandungan gizinya lengkap. Adapun komposisi kimia daging secara umum yaitu : air 75 % (68 – 80 %) ; protein 19 % (16 – 22 %) ; substansi non protein yang larut 3,5 % dan lemak 2,5 % (Forrest dkk., 1975). Pelunakan daging secara fisika melalui pemasakan, merupakan proses perubahan struktur serat protein dari yang rigid menjadi amorf. Pengempukan daging terkadang disertai dengan melarutnya sebagian protein artinya keempukan daging dapat dilihat dari dua parameter, yakni berdasarkan uji fisik atas serat daging dan atau berdasarkan uji biokimia protein terlarut (Silaban, 2009).
Pelunakan daging secara kimia dapat dilakukan melalui dua cara yaitu secara enzimatis dan non enzimatis. Secara enzimatis menggunakan enzim protease sedangkan non enzimatis menggunakan asam. Pelunakan daging secara enzimatis hingga saat ini belum banyak dilakukan. Belum banyak penelitian yang mengkaji hal ini, karena keterbatasan sumber enzim dan juga keterbatasan referensi atas nilai gizi makanan yang diolah dengan enzim. Menurut perkiraan, perlakuan enzimatis terhadap daging sebelum dimasak dapat menghemat energi, karena enzim protease terlebih dahulu akan mengubah struktur serat protein yang sukar larut, sehingga daging yang telah direndam dengan ekstrak enzim protease tidak perlu dimasak berlama-lama untuk memperoleh daging yang empuk.
Enzim proteolitik dianggap penting dalam metabolisme protein dan banyak digunakan dalam industri pangan, misalnya untuk mengempukkan daging. Ada banyak jenis enzim proteolitik yang dikenal seperti enzim papain, bromelin, rennin, protease dan fisin yang mempunyai sifat menghidrolisa protein.
Bromelin merupakan campuran protease yang diisolasi dari tanaman nanas, dengan nama latin Ananas comosus (Linn.) (Gautam, 2010: 68). Jenis protease dalam bromelin adalah protease sulfhidril (Tochi, 2008: 513). Bromelin dimanfaatkan untuk pengempukan daging, obat gangguan pencernaan (contohnya Benozym dan Elsazym) (ISFI, 2007: 366), dan anti inflamasi (Secor Jr. dkk., 2005: 68). Aktivitas bromelin dipengaruhi oleh beberapa hal, yaitu bagian tanaman nanas sebagai sumber enzim, jenis substrat, inhibitor, dan jenis presipitan yang digunakan untuk pemurnian bromelin (Esih, 2006). Enzim bromelin yang diisolasi dari daging buah nanas matang memiliki aktivitas lebih tinggi daripada enzim bromelin yang diisolasi dari daun dan buah nanas mentah. Kondisi optimum reaksi enzimatis bromelin dari daging buah nanas matang dicapai pada pH 6,5 pada temperatur 50oC selama 20 menit, (Priya dkk., 2012: 12-13). Menurut Tochi (2008: 513) aktivitas bromelin stabil pada rentang pH 2 sampai 9.
Papain adalah enzim protease yang terdapat dalam getah papaya. Enzim papain berfungsi sebagai proteolitik atau enzim pemecah protein. Dalam getah pepaya terkandung berbagai enzim protease (pengurai protein) yaitu papain dan kimopapain. Kadar papain dan kimopapain dalam buah pepaya yang masih muda masing – masing 10% dan 45%. Papain merupakan satu dari enzim paling kuat yang dihasilkan oleh seluruh bagian tanaman pepaya. Pada pepaya, getah termasuk enzim proteolitik. Protein dasar itu memecah senyawa protein menjadi pepton. Hidrolisis enzim papain mengakibatkan struktur daging menjadi terbuka, protein miofibril dan sarkoplasma hancur, ikatan antar serabut otot berkurang dan memendek, serabut otot mudah putus, volume antar ruang serabut otot mengembang, akibatnya pH daging dan kemampuan protein daging dalam mengikat air menurun dan akhirnya mengindikasikan daging jadi empuk Fogle. dkk., 1982).Kondisi optimum reaksi enzimatis papain dicapai pada pH 5,8 -7 dan pada suhu 40oC.
Enzim papain mempunyai nomor komisi enzim EC.3.4.22.2. Nomor kode enzim tersebut menunjukkan tipe reaksi yang dikatalisis. Digit pertama menunjukkan kelompok utama enzim berdasarkan pada jenis rekasi utama yang dikatalisis. Papain dan bromelin memiliki nomor 3 pada digit pertamanya, yang menunjukkan bahwa kedua enzim termasuk ke dalam kelompok utama hidrolase. Kelompok utama hidrolase mengkatalisis reaksi hidrolase dengan pertolongan air, atau reaksi transfer suatu gugus dari suatu substrat ke air sebagai aseptor. Sehingga dapat diketahui bahwa enzim papain dan bromelin akan bereaksi menggunakan air sebagai substratnya. Digit kedua pada nomor kode enzim papain menunjukkan subkelas/sub kelompok, substrat atau jenis reaksi. Nomor kode enzim papain dan bromelin digit kedua yaitu 4. Subkelas nomor 4 dari reaksi hidrolisis adalah enzim yang aktif pada rantai peptida atau peptidase. Sehingga dapat diketahui, yang menjadi substrat enzim papain dan bromelin ini adalah ikatan peptida. Peptidase adalah enzim yang menghidrolisis rantai peptida. Peptidase sangat penting bagi banyak proses biologi termasuk pencernaan protein makanan, pengaturan perputaran protein intraseluler, koagulasi aliran darah, kehadiran antigen, dan aktivasi berbagai protein, termasuk enzim, hormon peptida, dan neotransmiter.Digit ketiga pada nomor kode enzim papain dan bromelin yaitu 22. Digit ketiga pada nomor kode enzim menunjukkan sub kelas, molekul aseptor, dan jenis-jenis reaksi yang lebih detail lagi. Nomor 22 pada digit ketiga ini menunjukkan cysteinendopeptidase (postfermentation). Molekul aseptor dari enzim papain dan bromelin adalah sistein endopeptidase. Sistein protease (EC.3.4.22) adalah molekul protein yang memiliki massa sekitar 21-30 kDa. EC.3.4.22.2 (peptydil peptide hydrolase) memiliki digit keempat yaitu 2. Digit keempat pada nomor kode enzim menunjukkan nomor seri dalam sub kelas enzim tersebut. Nomor seri enzim papain dalam subkelas cystein endopeptidase adalah 2 atau papain.
Enzim bromelin mempunyai nomor komisi enzim EC.3.4.22.32 untuk stem bromelin dan EC.3.4.22.33 untukfruit bromelin. Sama seperti papain, enzim ini juga merupakan golongan dari enzimhidrolase yang memotong ikatan peptida dengan sistein endopeptidase, perbedaanya jika nomer 33 itu menunjukan nomer dari enzim bromelin yang didapat dari buah nanas, dan nomer 2 itu artinya bahwa enzim bromelin didapatkan dari batang pohon nanas.
Penambahan HCl dapat membuat daging semakin empuk, karena asam kuat (HCl) dapat menghidrolisis jaringan sel pada daging sehingga daging menjadi empuk. Faktor yang sangat mempengaruhi aktifitas kerja enzim yaitu waktu dan suhu. Apabila penggunaan enzim papain dan enzim bromelin dalam suhu tinggi, maka enzim tidak dapat berfungsi dengan baik sehingga enzim akan terdenaturasi, dan bila digunakan dalam suhu yang dingin (rendah) maka enzim tidak aktif. Sehingga pada percobaan ini, dilakukan variasi waktu dan suhu untuk mengetahui manakah suhu dan waktu yang paling efektif dalam pengempukan daging. Selain itu, praktikum kali ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh enzim bromelin serta papain pada proses pengempukan daging.
METODE PRAKTIKUM
Alat dan bahan
Alat yang digunakan dalam praktikum kali ini yaitu pisau, blender, kain saring, erlenmeyer, water bath, dan gelas ukur. Sedangkan bahan yang digunakan yaitu nanas 1 buah untuk mendapatkan enzim bromelin, daging 50 gram, papain bubuk, HCL 0,1 M, dan aquades.
Pembuatan HCL
Dalam pembuatan HCL 0,1 M membutuhkan labu ukur dengan ukuran 1000 ml. HCL 0,1 M dapat diperoleh dengan melarutkan 3,1 ml HCL dengan 1000 ml aquades.
Pembuatan Ekstrak Nanas
Langkah awal yang dilakukan untuk mendapatkan ekstrak nanas yaitu dengan memotong 1 buah nanas agar mudah dihancurkan dalam blender. Dalam proses penghancuran tersebut, tidak ditambahkan air atau aquades. Hal ini dikarenakan nanas sudah memiliki kandungan air yang cukup banyak untuk memudahkan proses penghancuran. Kemudian dilakukan penyaringan hasil ekstraksi dengan kain saring agar dihasilkan ekstrak nanas tanpa ampas.
Pelarutan Papain
Papain yang digunakan dalam praktikum kali ini yaitu papain bubuk, sehingga perlu dilakukan proses pelarutan. Pelarutan papain ini dilakukan dengan menggunakan aquades perbandingan 1:2.
Pengkondisian Erlenmeyer
Aplikasi enzim papain dan bromelin pada proses pengempukan daging ini dilakukan dengan beberapa konsentrasi suhu dan waktu yaitu suhu ruang, suhu 40C dan 400C dengan lama waktu 5, 10, dan 15 menit.
Kontrol
Pada pembuatan kontrol ini dibutuhkan Erlenmeyer yang berisikan 100 ml aquades dan 5 gr daging.
Suhu ruang, 40C, dan 400C
Terdapat 3 buah erlenmeyer yang disimpan di masing-masing suhu. Erlenmeyer pertama berisikan 100 ml HCl 0,1 M dan 5 gram daging, erlenmeyer kedua berisi 95 ml HCl 0,1 M + 5 ml ekstrak nanas + 5 gram daging, dan erlenmeyer ketiga berisi 95 ml HCl 0,1 M + 5 ml papain + 5 gram daging.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengempukan daging dengan enzim adalah salah satu metode yang sudah lama dilakukan. Secara biokimia, pelunakkan daging dapat dianggap sebagai proses degradasi protein struktur/serat atau berubahnya struktur kuartener menjadi struktur sederhana. Salah satu cara untuk mengubah struktur ini adalah melalui hidrolisis dengan bantuan enzim protease. Ikatan peptide dapat dihrolisis dengan perebusan didalam asam kuat atau basa kuat untuk menghasilkan komponen asam amino dalam bentuk bebas (Oktapiana, 2015).
Larutan yang digunakan untuk pengempukan daging ini yaitu HCl 0,1 M dengan penambahan enzim protease yaitu papain dan bromelin. Praktikum kali ini menggunakan variasi waktu dan suhu yang bertujuan untuk mengetahui suhu dan waktu yang paling efektif dalam proses pengempukan daging. Suhu yang digunakan yaitu suhu ruang, suhu 40C dan 400C dengan lama waktu 5, 10, dan 15 menit. Suhu dan waktu pada proses pengempukan daging saling mempengaruhi karena keduanya adalah faktor yang dapat membuat keempukan pada daging itu sendiri. Kualitas daging dipengaruhi oleh metode pemasakan dan metode pemasakan dipengaruhi oleh suhu dan lama waktu pemasakan. Lama waktu pemasakan dapat mempengaruhi kualitas daging karena struktur mikro dan kandungan nutrien daging berubah (Soeparno, 2005).
Berdasarkan hasil pengamatan, daging yang direndam hanya dengan aquades (kontrol) terlihat semakin lama waktu semakin pucat warna daging, namun tekstur daging hanya mengalami perubahan pada suhu 40C. Hal ini dikarenakan pada kontrol tidak terdapat enzim yang dapat membantu mendegradasi protein, oleh sebab itu tekstur yang dihasilkan tidak mengalami perubahan atau melunak dan warna pucat pada daging diakibatkan oleh teroksidasinya daging akibat perendaman dalam aquadest.
Berbeda dengan daging yang direndam dalam larutan HCl yang menunjukan warna yang semakin pucat jika disimpan disuhu ruang, namun daging semakin tercabik pada suhu 400C. Keempukan disetiap suhu menunjukan kesamaan yaitu (++++). Proses pengempukan terjadi karena proteolisis pada berbagai fraksi protein daging oleh enzim. Proteolisis kolagen menjadi hidroksiprolin mengakibatkan shear force kolagen berkurang sehingga keempukan daging meningkat. Proteolisis miofibril menghasilkan fragmen protein dengan rantai peptida lebih pendek. Semakin banyak terjadi proteolisis pada miofibril, maka semakin banyak protein terlarut dalam larutan garam encer. Terhidrolisisnya kolagen dan miofibril menyebabkan hilangnya ikatan antarserat dan juga pemecahan serat menjadi fragmen yang lebih pendek, menjadikan sifat serat otot lebih mudah terpisah sehingga daging semakin empuk (Winarno, 1986). Pengempukan dengan larutan HCl ini menunjukan warna larutan yang tidak mengalami kekeruhan. Kekeruhan terjadi karena pigmen yang terdapat pada daging terdenaturasi dan terurai, sehingga warna larutan menjadi kuning kecoklatan. Tetapi HCl disini memiliki fungsi lain yang tidak menguraikan pigmen tersebut dan hanya membantu papain/bromelin dalam pemecahan protein sehingga pigmen pada daging tidak ikut terurai.
Pada larutan HCl yang ditambahkan enzim bromelin, pada suhu 400C terlihat semakin lama waktu yang digunakan, semakin empuk daging yang diperoleh. Suhu sangat erat berhubungan dengan energi aktivitas dan kestabilan enzim. Peningkatan suhu dapat menyebabkan peningkatan kecepatan reaksi dan secara bersamaan meningkatkan kecepatan inaktivasi enzim. Temperatur mempengaruhi aktivitas enzim. Pada temperatur rendah, reaksi enzimatis berlangsung lambat, kenaikan temperatur akan mempercepat reaksi, hingga suhu optimum tercapai dan reaksi enzimatis mencapai maksimum. Kenaikan temperatur melewati temperatur optimum akan menyebabkan enzim terdenaturasi dan menurunkan kecepatan reaksi enzimatis (Wuryanti, 2004).
Gambar 1. Suhu 400C. menit ke 30. HCl+Bromelin
Berbeda dengan larutan HCl yang ditambahkan enzim papain, terlihat semakin lama waktu yang digunakan semakin pucat warna daging. Pada berbagai suhu, larutan HCl dan papain ini menunjukan daging yang tidak tercabik namun daging mengalami perubahan tekstur menjadi empuk (+++) tidak seempuk larutan HCl yang ditambahkan bromelin. Hal ini dikarenakan perbedaan mekanisme kerja enzim papain dan bromelin yaitu terletak pada, enzim papain dalam proses pengempukkan daging menyerang protein pada serat-serat otot (muscle fiber) dan menghidrolisisnya menjadi peptide yang lebih kecil sedangkan enzim bromelin lebih menyerang pada jaringan ikat protein, mendegradasinnya dan selanjutnya memberikan efek empuk pada daging (Murtini, 2002).
Gambar 2. Suhu ruang HCl+Papain menit ke 30
Larutan yang ditambahkan enzim bromalin dan papain terlihat semakin lama waktu semakin keruh larutan tersebut, hal ini dikarenakan terjadi penguraian protein oleh enzim yang berpengaruh terhadap warna yang dihasilkan. Semakin banyak fiber daging yang terurai maka akan semakin keruh larutan yang dihasilkan.
Gambar 3. Perubahan warna daging
Ketika daging direndam oleh ekstrak enzim terjadi perubahan yang jelas pada tekstur dan warna, namun pada beberapa perlakuan suhu dan waktu daging yang mengalami perubahan tekstur dan warna tersebut mengalami perubahan kembali ketika dilakukan penyimpanan kontak langsung dengan udara. Salah satu sebabnya adalah karena terjadinya oksidasi mioglobin. Mioglobin yang merupakan pigmen pada otot daging, juga dapat mengalami oksidasi. Jika mioglobin mengalami oksidasi berlebihan maka berubah menjadi metmioglobin yang berwarna coklat. Hal itu menandakan bahwa daging mengalami kerusakan.
KESIMPULAN
Ekstrak enzim bromelin adalah ekstrak enzim yang lebih efektif dibandingkan dengan ekstrak enzim papain. Karena keempukan yang dihasilakn oleh perendaman pada ekstrak enzim bromelin lebih baik. Pada suhu dan waktu yang dibutuhkan untuk mengempukan daging adalah dengan suhu 40º C dengan waktu 30 menit pada perendaman enzim bromelin. Dan pada perendaman enzim papain, daging yang lebih empuk dihasilkan oleh suhu ruang dalam waktu 30 menit. Ketika daging direndam oleh ekstrak enzim terjadi perubahan yang jelas pada tekstur dan warna. Hal ini disebabkan karena terjadinya oksidasi mioglobin. Mioglobin yang merupakan pigmen pada otot daging, juga mengalami oksidasi. Jadi, jika mioglobin mengalami oksidasi berlebihan maka akan berubah menjadi metmioglobin yang berwarna coklat.
DAFTAR PUSTAKA
Esih, P. 2006. Pengaruh Jenis Presipitan Pada Proses Isolasi Enzim Bromelin
dari Buah Nanas terhadap Aktivitas Proteolitik Enzim Pada Hidrolisis
Kasein, (Online), (http://www.digilib.ui.ac.id/file?file=pdf/abstrak-
20247416.pdf), diakses 5 Oktober 2012.
Fogle D.R., R.F. Plimton, H.W. Ockerman, L. Jarenback and T. Persson. 1982. Tenderization of Beef. Effect of Enzyme, Level Enzyme and Cooking Method. Journal of Food Science 47 : 1113 – 1117.
Forrest J.C., E.D. Aberle, H.D. Hendrick, M.D. Judge and R.A. Merkel. 1975. Principles of Meat Science. W.H. Freeman and Company. San Francisco.
Gautam, S. S., Mishra, S. K., Dash, V., Goyal, A. K. & Rath, G. 2010. Comparative Study of Extraction, Purification and Estimation of Bromelain from Stem and Fruit of Pineapple Plant. Thai J. Pharm. Sci, 34: 67-76. ISFI. 2007. ISO (Informasi Spesialite Obat) Indonesia. Ikatan Sarjana Farmasi Indonesia: Jakarta.
Murtini, E.S dan Qomarudin. 2003. Pengempukan Daging dengan Enzim Protease Tanaman Biduri (Calotropis gigantea). Jurnal Teknoogi. dan Industri Pangan. 14 (3); 266- 268.
Oktapiana, Vina. 2015. Aplikasi Enzim Papain dan Bromelin pada Proses Pengempukkan Daging. [Online]. Diakses dari https://vinaoktap2015.wordpress.com/2015/07/25/aplikasi-enzim-papain-dan-bromelin-pada-proses-pengempukan-daging/.
Priya, S. P., Jayakumar., Mathai, V., Chintu & Babu, S. 2012. Immobilization and
Kinetic Studies of Bromelain: A Plant Cysteine Bromelin From Pineapple
(Ananas comosus) Plant Parts. Int J Med Health Sci., 1 (3): 10-16.
Secor Jr, E. R., Carson VI, W. F., Cloutier, M. M., Guernsey, L. A., Schramm, C.
M., Wu, C. A. & Thrall, R. S. 2005. Bromelain Exerts Anti-Inflammatory
Effects in An Ovalbumininduced Murine Model of Allergic Airway
Disease. Cell Immunol., 237 (1): 68-75.
Silaban, R., (2009), Kajian pemanfaatan getah buah untuk melunakkan daging, Media Prima Sains, Vol 1 No. 1.
Soeparno. 2005. Ilmu dan Teknologi Daging. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.
Tochi, B. N., Wang, Z., Xu, S. & Zhang, W. 2008. Therapeutic Application of
Pineapple Protease (Bromelain): A Review. Pakistan Journal of Nutrition,
7 (4): 513-520.
LEMBAR KONTRIBUSI
Semua anggota kelompok 7 melakukan kontribusi dan bekerja sama dalam melaksanakan laporan praktikum ini.
