I. PEND PENDAH AHU ULUAN UAN Enzim, meskipun hanya merupakan komponen tambahan banyak makanan memegang peran utama dan bermacam-macam dalam makanan. Enzim yang terdapa terdapatt secara secara alami alami dalam dalam makana makanan n dapat dapat mengub mengubah ah susun susunan an makana makanan n tersbut, tersbut, dalam beberapa kasus perubahan perubahan seperti dikehendak dikehendakii tetapi dalam seba sebagi gian an besa besarr kasu kasuss hal hal itu itu tida tidak k dike dikehe hend ndak akii sehi sehing ngga ga enzi enzim m haru haruss diaktifkan. diaktifkan. Beberapa enzim dipakai sebagai sebagai indikator indikator dalam metode analitik, analitik, fosfatase misalnya dipakai dalam uji fosfatase susu yang dipasteurisasi. Enzim disintesis di dalam sel-sel hidup. Sebagian besar enzim bekerja di dalam sel sehingga disebut enzim intraseluler . Contoh enzim intraseluler adalah katalase yang memecah senyawa-senyawa berbahaya, seperti hidrogen peroksida pada sel-se sel-sell hati. hati. Sedang Sedangkan kan,, enzim enzim yang yang dibuat dibuat di dalam dalam sel dan melaku melakukan kan fungsinya fungsinya di luar sel disebut disebut enzim ekstraseluler ekstraseluler . Contoh enzim ekstraseluler adalah adalah enzim-e enzim-enzi nzim m pencern pencernaan aan,, sepert sepertii amilas amilasee yang yang memecah memecah amilum amilum menjadi maltosa. Reaksi biokimia yang dikendalikan oleh enzim, antara lain respirasi, respirasi, pertumbuh pertumbuhan, an, perkecambah perkecambahan, an, kontraksi kontraksi otot, fotosintesi fotosintesis, s, fiksasi fiksasi nitrogen, proses pencernaan, dan lain-lain.
1.1 Latar Belakang Keju adalah makanan yang dibuat dibuat dari dadih susu yang dipisahkan dipisahkan,, yang dipero diperoleh leh dengan dengan penggu penggumpa mpalan lan bagian bagian kasein kasein dari dari susu susu dan susu susu skim. skim. Penggumpalan ini terjadi dengan adanya enzim rennet (atau enzim lain yang cocok) cocok) atau dengan meningkatk meningkatkan an keasaman susu susu melalui fermentasi fermentasi asam laktat, atau dengan kombinasi kedua teknik ini. The Food and Agriculture
Organization (FAO) mendefinisikan keju sebagai produk segar atau hasil pemeraman yang didapatkan dengan penirisan sesudah terjadi koagulasi susu segar, krim, skim atau campurannya (Scott, 1991). Menurut Daulay (1991), keju cottage adalah keju muda dalam arti pada proses pembuatannya tidak dila dilaku kuka kan n peme pemera rama man. n. Enzi Enzim m renn rennet et yang yang digu diguna naka kan n dala dalam m pros proses es pembu pembuatan atan keju keju sangat sangat mahal mahal dan tersed tersedia ia dalam dalam jumlah jumlah yang yang terbatas terbatas,, sehing sehingga ga perlu perlu adanya adanya pengga pengganti nti enzim enzim rennet rennet.. Indust Industri ri keju keju sebena sebenarny rnyaa
dapat berpaling pada enzim penggumpal yang lain seperti fisin dari getah ficus, papain dari pepaya, dan enzim bromelin dari nanas (Winarno, 1986). Dalam proses pembuatan keju, suhu berperan dalam menentukan lamanya proses dan mempengaruhi jenis keju yang terbentuk sehingga termasuk keju lunak atau keju keras (Radiati, 1990). Keju dapat dianggap sebagai lunak dengan kadar air lebih besar dari 40%, atau sebagai setengah lunak atau setengah keras dengan kadar air 36 – 40% atau sebagai keras dengan kadar air 25 – 36%, dan sangat keras kalau kadar airnya kurang dari 25%.
I.2 Tujuan Penulisan Tujuan dari penulisan makalah ini yaitu mempelajari enzim papain sebagai pengganti enzim renet dalam pembuatan keju cottage.
I.3 Manfaat Penulisan Manfaat dari penulisan makalah ini yaitu dapat memberikan informasi dan dasar pertimbangan – pertimbangan penggunaan enzim renet dalam rangka menekan biaya produksi keju.
II. KEJU COTTAGE
2.1 Pengertian Keju Cottage Keju cottage merupakan keju lunak tanpa pematangan yang dibuat dari susu atau skim dengan penambahan kultur bakteri asam laktat dan penambahan enzim renet untuk koagulasinya. Keju cottage dibuat dari susu skim dengan atau tanpa penambahan krim dan garam.
II.2Proses Pembuatan Keju Cottage Digram alir proses pembuatan keju cottage secara umum Susu bubuk skim dilarutkan (skim : air = 1:5)
Pasteurisasi 62 – 65 0C, 30 menit
Pendinginan sampai suhu 35 – 37 0C
Penambahan CaCl2 0,62% w/w
Penetapan pH susu dengan penambahan asam laktat 5%
Penambahan renet (konsentrasi 0,002 – 0,020%)
Pembentukan dadih (4 – 18 jam)
Pemasakan dadih (34 – 37 0C, 10 menit)
Pemisahan whey dengan kain kasa (secara manual)
Penambahan garam 1% w/w
Pengemasan (dalam mangkuk plastik tertutup)
Pembuatan keju cottage dilakukan dengan metode setting pendek. Skim yang merupakan bahan dasar keju dipasteurisasi pada suhu 630C selama 30 menit, didinginkan sampai 400C sebagai suhu inkubasi, kemudian ditambah 4% (V/V) starter dan disimpan dalam inkubator dengan berbagai variasi suhu 350C, 450C, dan 550C. Setelah pertumbuhan mencapai pH 5,6 ditambah enzim papain dengan kadar yang bervariasi (320 ppm, 520 ppm, dan 720 ppm) selama 5-6 jam. Setelah keasaman tercapai sekitar 0,52% (pH 4,6-4,7) dilakukan pemasakan curd di water bath selama 1 jam, setelah itu whey dibuang. Setelah whey dibuang ditambahkan air dalam jumlah yang sama dengan curd sambil diaduk pelan – pelan selama 10 menit, kemudian airnya dibuang. Setelah pembuangan air ditambahkan garam NaCl 4% (w/w) dan terbentuklah keju.
III.
ENZIM
3.1 Enzim Secara Umum 1. Komponen Enzim Penyusun utama suatu enzim adalah molekul protein yang disebut Apoenzim. Agar berfungsi sebagaimana mestinya, enzim memerlukan komponen lain yang disebut kofaktor . Kofaktor adalah komponen nonprotein berupa ion atau molekul. Berdasarkan ikatannya, kofaktor dapat dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu gugus prostetik, ko-enzim, dan ion-ion anorganik. a) Gugus prostetik merupakan tipe kofaktor yang biasanya terikat kuat pada enzim, berperan memberi kekuatan tambahan terhadap kerja enzim. Contohnya adalah heme, yaitu molekul berbentuk cincin pipih yang mengandung besi. Heme merupakan gugus prostetik sejumlah enzim, antara lain katalase, peroksidase, dan sitokrom oksidase. b) Ko-enzim merupakan kofaktor yang terdiri atas molekul organik nonprotein yang terikat renggang dengan enzim. Ko-enzim berfungsi untuk memindahkan gugus kimia, atom, atau elektron dari satu enzim ke enzim yang lain. Contohnya, tiamin pirofosfat, NAD, NADP+, dan asam tetrahidrofolat. c) Ion-ion anorganik merupakan kofaktor yang terikat dengan enzim atau substrat kompleks sehingga fungsi enzim lebih efektif. Contohnya, amilase dalam ludah akan bekerja lebih baik dengan adanya ion klorida dan kalsium. Beberapa kofaktor tidak berubah di akhir reaksi, tetapi kadang-kadang berubah dan terlibat dalam reaksi yang lain. Enzim yang terikat dengan kofaktornya disebut
haloenzim . 2. Cara Kerja Enzim Enzim mengkatalis reaksi dengan cara meningkatkan laju reaksi. Enzim meningkatkan laju reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi (energi yang diperlukan untuk reaksi). Penurunan energi aktivasi dilakukan dengan membentuk
kompleks dengan substrat. Setelah
produk dihasilkan,
kemudian enzim
dilepaskan. Enzim bebas untuk membentuk kompleks baru dengan substrat yang lain.
Enzim memiliki sisi aktif, yaitu bagian enzim yang berfungsi sebagai katalis. Pada sisi ini, terdapat gugus prostetik yang diduga berfungsi sebagai zat elektrofilik sehingga dapat mengkatalis reaksi yang diinginkan. Bentuk sisi aktif sangat spesifik sehingga diperlukan enzim yang spesifik pula. Hanya molekul dengan bentuk tertentu yang dapat menjadi substrat bagi enzim. Agar dapat bereaksi, enzim dan substrat harus saling komplementer.
Cara kerja enzim dapat dijelaskan dengan dua teori, yaitu teori gembok dan anak kunci, dan teori kecocokan yang terinduksi. a. Teori gembok dan anak kunci ( Lock and key theory)
Enzim dan substrat bergabung bersama membentuk kompleks, seperti kunci yang masuk dalam gembok. Di dalam kompleks, substrat dapat bereaksi dengan energi aktivasi yang rendah. Setelah bereaksi, kompleks lepas dan melepaskan produk serta membebaskan enzim. b. Teori kecocokan yang terinduksi ( Induced fit theory ) Menurut teori kecocokan yang terinduksi, sisi aktif enzim merupakan bentuk yang fleksibel. Ketika substrat memasuki sisi aktif enzim, bentuk sisi aktif termodifikasi melingkupi substrat membentuk kompleks. Ketika produk sudah terlepas dari kompleks, enzim tidak aktif menjadi bentuk yang lepas. Sehingga, substrat yang lain kembali bereaksi dengan enzim tersebut. 3. Sifat-Sifat Enzim Sebagai biokatalisator, enzim memiliki beberapa sifat antara lain: a. Enzim hanya mengubah kecepatan reaksi, artinya enzim tidak mengubah produk akhir yang dibentuk atau mempengaruhi keseimbangan reaksi, hanya meningkatkan laju suatu reaksi. b. Enzim bekerja secara spesifik, artinya enzim hanya mempengaruhi substrat tertentu saja. c. Enzim merupakan protein. Oleh karena itu, enzim memiliki sifat seperti protein. Antara lain bekerja pada suhu optimum, umumnya pada suhu kamar. Enzim akan kehilangan aktivitasnya karena pH yang terlalu asam atau basa kuat, dan pelarut organik. Selain itu, panas yang terlalu tinggi akan membuat enzim terdenaturasi sehingga tidak dapat berfungsi sebagai mana mestinya. d. Enzim diperlukan dalam jumlah sedikit. Sesuai dengan fungsinya sebagai katalisator, enzim diperlukan dalam jumlah yang sedikit. e. Enzim bekerja secara bolak-balik. Reaksi-reaksi yang dikendalikan enzim dapat berbalik, artinya enzim tidak menentukan arah reaksi tetapi hanya mempercepat
laju reaksi sehingga tercapai keseimbangan. Enzim dapat menguraikan suatu senyawa menjadi senyawa-senyawa lain. Atau sebaliknya, menyusun senyawasenyawa menjadi senyawa tertentu. Reaksinya dapat digambarkan sebagai berikut.
f. Enzim dipengaruhi oleh faktor lingkungan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim adalah suhu, pH, aktivator (pengaktif), dan inhibitor (penghambat) serta konsentrasi substrat. 4. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Aktivitas Enzim
Aktivitas enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain: a. Suhu
Tiap kenaikan suhu 10º C, kecepatan reaksi enzim menjadi dua kali lipat. Hal ini berlaku dalam batas suhu yang wajar. Kenaikan suhu berhubungan dengan meningkatnya energi kinetik pada molekul substrat dan enzim. Pada suhu yang lebih tinggi, kecepatan molekul substrat meningkat. Sehingga, pada saat bertubrukan dengan enzim, energi molekul substrat berkurang. Hal ini memudahkan molekul substrat terikat pada sisi aktif enzim. Peningkatan suhu yang ekstrim dapat menyebabkan atom-atom penyusun enzim bergetar sehingga ikatan hidrogen terputus dan enzim terdenaturasi. Denaturasi adalah rusaknya bentuk tiga dimensi enzim dan menyebabkan enzim terlepas dari substratnya. Hal ini, menyebabkan aktivitas enzim menurun, denaturasi bersifat irreversible (tidak dapat balik). Setiap enzim mempunyai suhu optimum, sebagian besar enzim manusia mempunyai suhu optimum 37º C. Sebagian besar enzim tumbuhan mempunyai suhu optimum 25º C. b. pH (derajat keasaman)
Enzim sangat peka terhadap perubahan derajat keasaman dan kebasaan (pH) lingkungannya. Enzim dapat nonaktif bila berada dalam asam kuat atau basa kuat.
Pada umumnya, enzim intrasel bekerja efektif pada kisaran pH 7,0. Jika pH dinaikkan atau diturunkan di luar pH optimumnya, maka aktivitas enzim akan menurun dengan cepat. Tetapi, ada enzim yang memiliki pH optimum sangat asam, seperti pepsin, dan agak basa, seperti amilase. Pepsin memiliki pH optimum sekitar 2 (sangat asam). Sedangkan, amilase memiliki pH optimum sekitar 7,5 (agak basa). c. Inhibitor
Kerja enzim dapat terhalang oleh zat lain. Zat yang dapat menghambat kerja enzim disebut inhibitor . Zat penghambat atau inhibitor dapat menghambat kerja enzim untuk sementara atau secara tetap. Inhibitor enzim dibagi menjadi dua, yaitu inhibitor kompetitif dan inhibitor nonkompetitif. 1) Inhibitor kompetitif
Inhibitor kompetitif adalah molekul penghambat yang bersaing dengan substrat untuk mendapatkan sisi aktif enzim. Contohnya, sianida bersaing dengan oksigen untuk mendapatkan hemoglobin dalam rantai respirasi terakhir. Penghambatan inhibitor kompetitif bersifat sementara dan dapat diatasi dengan cara menambah konsentrasi substrat. 2) Inhibitor nonkompetitif
Inhibitor nonkompetitif adalah molekul penghambat enzim yang bekerja dengan cara melekatkan diri pada luar sisi aktif enzim. Sehingga, bentuk enzim berubah
dan sisi aktif enzimtidak dapat berfungsi. Hal ini menyebabkan substrat tidak dapat masuk ke sisi aktif enzim. Penghambatan inhibitor nonkompetitif bersifat tetap dan tidak dapat dipengaruhi oleh konsentrasi substrat.
Selain inhibitor, terdapat juga aktivator yang mempengaruhi kerja enzim. Aktivator merupakan molekul yang mempermudah enzim berikatan dengan substratnya. Contohnya, ion klorida yang berperan dalam aktivitas amilase dalam ludah.
III.2
Enzim Renet
Menurut Radiati (1990) enzim renet sering juga disebut renin. Merupakan zat yang digunakan untuk menggumpalkan susu pada proses awal pembuatan keju. Ada 3 jenis renet yang umum digunakan dalam pembuatan keju yaitu : 1. Renet hewan, biasanya enzim ini diperoleh dari lambung ternak
ruminansia yang masih menyusui. Enzim ini sulit diproduksi karena para peternak lebih mengembangkan ternaknya untuk produksi daging. 2. Renet tanaman, adalah enzim yang berasal dari tanaman Cynara
(genus dari spesies tanaman semak duri berasal dari Mediterania). 3. Renet mikrobial, adalah enzim yang dihasilkan dari hasil aktivitas
mikroorganisme cendawan Rhizomucor miehei. Namun beberapa
produk yang tersedia secara komersial diduga merupakan hasil rekayasa genetika untuk meningkatkan produksi dan efisiensi. Menurut Balai Besar Pendidikan dan Pelatihan Agribisnis Persusuan dan Teknologi Hasil Ternak (2005) proses penggumpalan susu oleh renin sebagai berikut : - perubahan enzimatis dari kasein menjadi parakasein. - pengendapan secara kimiawi dari parakasein oleh kalsium yang terdapat dalam susu. Renin juga menyumbang pada pematangan keju dengan fermentasi parakasein menjadi pepton, dimana pada gilirannya difermentasi menjadi asam amino dan ammonia oleh endoenzim biakan keju.
3.3 Enzim Papain Pepaya (Carica papaya L.) merupakan tanaman yang banyak dikenal oleh orang. Beberapa kegunaannya yaitu sumber vitamin serta sumber protease. Dalam getah pepaya terkandung enzim - enzim protease (pengurai protein) diantaranya papain dan kimopapain. Enzim ini paling banyak diperoleh dari getah buah pepaya yang masih muda, untuk dapat memanfaatkan enzim ini maka dilakukan berbagai pengolahan getah. Getah pepaya (papain) cukup banyak mengandung berbagai macam enzim yang bersifat proteolotik (pengurai protein). Enzim akan mengkatalis ikatan peptida atau protein menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana seperti asam amino. Enzim papain sebagai salah satu pengganti enzim renet mempunyai beberapa kelebihan antara lain lebih mudah didapat, tersedia dalam jumlah banyak, lebih tahan terhadap kondisi asam dan kondisi basa, suhu tinggi serta harganya murah (Sitrat dalam Anonymous, 1991). Enzim papain sebagai protease sulfhidril dapat diaktifkan oleh zat – zat pereduksi dan menjadi tidak aktif jika terdapat zat pengoksidasi. Burges dan Shaw dalam Godfrey dan Reichet (1986) menyatakan bahwa enzim papain memutus ikatan peptida pada residu asparagin-glutamin, glutamat-alanin, leusin-valin, dan fenilalanin-tirosin. Enzim tersebut akan bekerja secara optimal tergantung dari konsentrasi yang diberikan.
IV.
PENGARUH ENZIM PAPAIN DAN SUHU FERMENTASI TERHADAP KEJU COTTAGE
4.1 Kadar Protein
Kadar protein tertinggi didapatkan pada keju cottage yang dibuat pada fermentasi suhu 550C dengan kadar enzim papain 720 ppm. Kondisi ini disebabkan suhu 550°C adalah suhu optimum untuk kerja enzim papain sehingga aktivitas enzim dalam memecah protein menjadi peptida meningkat seiring meningkatnya konsentrasi enzim (Winarno, 1986). 4.2 Kadar Asam Laktat, Laktosa, dan pH
Berdasarkan hasil analisa, kadar total asam laktat yang tertinggi adalah 1,97 dan kadar laktosa terendah 0,15% dengan pH 4,27 dicapai pada suhu fermentasi 450 C dengan kadar 520 ppm. Hal ini sejalan dengan aktivitas metabolisme starter yang mempunyai suhu pertumbuhan optimum 410°C sampai 45°C (Gililand, 1985), sehingga akan meningkatkan berbagai aktivitas metabolisme starter antara lain mengubah laktosa menjadi asam laktat (Burows et al., 1963). Pengubahan laktosa menjadi Asam laktat tersebut menyebabkan menurunnya kadar laktosa dan pH media sehingga pH media mencapai 4,0 sampai 4,5 (Gaudy and Gaudy, 1981). 4.3 Kadar Air
Hasil analisa menunjukkan bahwa peningkatan suhu fermentasi menyebabkan penurunan kadar air dalam keju cottage, sehingga tekstur yang dihasilkan menjadi lebih keras. 4.4 Uji Mikrobiologis
Hasil analisa menunjukkan penurunan jumlah bakteri starter pada keju cottage. Hal ini diduga akibat penggaraman yang digunakan untuk mengakhiri proses fermentasi. Larutan garam yang pekat tersebut mengakibatkan tekanan osmotik pada sel mikroorganisme menjadi turun karena air terserap keluar sehingga sel kekurangan air dan selanjutnya sel akan mati (Idris, 1992).
Tabel1. Hasil komposisi kimiawi dan uji organoleptik skim dan susu keju cottage Perla-
Protein
Asam
kuan
(Z)
pH
Lak-
Air
Z
Uji Organoleptik
Laktat
tosa
(%)
Bakteri
Rasa
Tekstur
Warna
(%)
(V/V)
E1T1
14,40
1,75
4,83
0,05
78,36
3,17,10
Asam
Lembek
Putih
E1T2
14,60
1,82
4,43
0,04
77,85
3,50,10
Asam
sekali
Putih
E1T3
15,87
1,82
4,61
0,05
75,87
4,33,10
Asam
Lembek
Putih
sekali
Agak
E2T1
15,95
1,71
5,40
0,07
78,85
4,37,10
Asam
keras
Putih
E2T2
16,38
1,97
4,27
0,03
77,85
3,30,10
sekali
Lembek
Putih
E2T3
17,98
1,87
4,35
0,04
72,87
3,73,10
Asam
sekali
Putih
Asam
Lembek
E3T1
16,17
1,62
5,51
0,07
78,86
3,73,10
Asam
Agak
Putih
E3T2
16,72
1,05
4,15
0,03
77,85
3,50,10
Asam
keras
Putih
E3T3
20,30
1,60
1,60
0,05
72,87
6,17,10
sekali
Lembek
Putih
Asam
sekali
sekali
Lembek Agak
E0T2
15,98
1,85
4,44
(Ktrl)
0,04
82,71
4,20,10
Asam
keras Lembek
sekali
pecah
4.5 Uji Organoleptik
Uji organoleptik yang meliputi warna, rasa dan bau rata-rata yang disukai adalah pada perlakuan konsentrasi protein 520 ppm dan suhu fermentasi 45°C dengan warna putih kekuningan, rasa asam dan tekstur lembek.
putih
