ENZYME Pendahuluan Sumber dan Definisi Sifat-sifat enzim (Spesifisitas, Katalitik, Regulasi) Jenis-jenis Enzim Faktor yang berpengaruh dalam reaksi enzimatis Suhu, pH, Aw, Ionic Strength, Pressure, Radiasi, Interfacial inactivation, Shearing Reaksi enzimatis alamiah dalam bahan pangan Amylase, Browning enzymatis, Lypolytic (Lipase), Protease Lipoxygenase, Flavor enzyme Enzim antioksidan (SOD)

Sumber Enzim Microbial Enzymes Plant Enzymes Animal Enzymes Lingkungan Ekstrim

Pendahuluan Semua proses biologis memerlukan enzim baik untuk proses pembentukan (anabolisme) maupun perombakan (catabolisme) suatu senyawa. Ripening of Fruits and Vegetables Aging of meat and dairy products Production of alcohol during fermentation

ENZYME Pendahuluan : Semua proses biologis memerlukan enzim baik untuk proses pembentukan (anabolisme) maupun perombakan (catabolisme) suatu senyawa. Definisi : Enzim Merupakan protein yang dapat mengkatalisa reaksi-reaksi biologis spesifik (biokatalisator) Isozymes (isoenzymes) : ensim dari spesies yang sama yang secara fisik dan kimia berbeda tetapi mempunyai sifat fungsional yang sama. Satu atau lebih ensim dari spesies yang sama yang mengkatalisa reaksi yang sama tapi berbeda secara struktural Sisi aktif : bagian dari molekul ensim yang terdiri atas sisi katalitik (catalytic site) dan sisi pengikat (binding site)

Struktur Alami Enzim (native conformation) Ikatan Hidrogen Molekul Air Molekul Enzim

Struktur Alami Enzim (native conformation) Catalytic site Binding site Active site Substrat Enzim Binding site

LARGE MOLECULES CATABOLISM ANABOLISM energy energy SMALL MOLECULES

Energi aktivasi

Energi aktivasi yang rendah oleh katalisa enzim pada reaksi kimia

E + S [ES] [ES] EP EP E + P S = Substrate P = Product E = Enzyme

Model ES kompleks Enzim Substrat

3. SIFAT ENZIM Memiliki spesifisitas : Rendah :  memecah pada ikatan peptida Sedang :  tripsin hanya memecah peptida yang mengandung arginin Tinggi (absolut)  trombin hanya memecah peptida yang terbentuk antara argini dan glisin Stereokimia  memecah protein yang memiliki bentuk konformasi tertentu Memiliki sifat katalitik : Memfasilitasi suatu reaksi dengan menurunkan energi aktifasi reaksi Memiliki sifat regulasi Reaksi-reaksi ensimatis secara “alamiah” diatur dan dikendalikan oleh sistem biologis yang ada

4. Jenis Enzim Naming of enzymes according to reaction: oxidoreductase mengkatalisa reaksi oksidasi - reduksi transferase mengkatalisa transfer gugus fungsional hydrolase Hidrolisis. lyase reaksi penambahan pada substrat isomerase mengkatalisa reaksi perubahan geometri dalam molekul substrat ligase mengkatalisa reaksi pembentukan ikatan antara dua molekul yang disertai dengan pemecahan ATP

Letak dan Bagian Enzim Location of enzymes: Enzyme components: intracellular Endoenzymes. Act inside the cell. extracellular Exoenzymes. Act outside the cell. Enzyme components: apoprotein Protein portion. cofactor Nonprotein portion. May be a metal ion or an organic molecule which is called a coenzyme. holoprotein Apoprotein + cofactor.

Enzyme components: apoprotein Protein portion. cofactor Nonprotein portion. May be a metal ion or an organic molecule which is called a coenzyme. holoprotein Apoprotein + cofactor. Coenzymes Bind to an enzyme transiently (sementara) Are “carrier” molecules. They carry atoms (or electrons) to the substrate or take atoms (or electrons) from the substrate. Examples NAD+ is an electron carrier. NADP is an electron carrier. ATP is a phosphate and energy carrier.

FAKTOR FAKTOR YANG BERPENGARUH TERHADAP AKTIVITAS ENZIM 1. Suhu : Dibawah suhu optimum Pada suhu optimum Diatas suhu optimum Tiap enzim memiliki suhu optimum berbeda 2. pH : Dibawah pH optimum Pada pH optimum Diatas pH optimum Tiap enzim memiliki pH optimum berbeda

FAKTOR FAKTOR YANG BERPENGARUH TERHADAP AKTIVITAS ENZIM Kadar air : Untuk jenis hidrolase Penting untuk prediksi kerusakan & umur simpan Aw : Dibawah pH optimum Elektrolit dan kekuatan ion Untuk aktivasi & penghambatan  metal ion Garam  salting in dan salting out Tekanan Radiasi Interfacial

Competitive Inhibitor : Menyerupai substrat

Non competitive Inhibitor

Aktivitas laktase

ENZIM DALAM PROSES PEMBUATAN BIR

Clarification process

Proses penjernihan

Lipase??  Enzim hidrolase yang dapat menghidrolisis trigliserida (lipid) menghasilkan gliserol dan asam lemak

Lipase (hidrolase) LIPASE-H2O H2C-O-C-R1 O H2C-O-C-R3 HC-O-C-R2 H2C-OH R1COOH R2COOH R3COOH + Trigliserida Gliserol Asam lemak

Lipase (esterifikasi) H2C-O-C-R1 O H2C-O-C-R3 HC-O-C-R2 H2C-OH HC-OH R1COOH R2COOH R3COOH + + H2O Gliserol Asam lemak Trigliserida Air

Kegunaan lipase pada pembuatan pasta Mencegah terbentuknya bercak coklat pada pasta Memperbaiki tekstur Meningkatkan kecerahan pasta Mencegah pasta cepat basi

Mencegah terbentuknya bercak coklat Bercak coklat  karena reaksi maillard Maillard : gula reduksi + as. Amino Dengan penambahan lipase  pati berikatan dengan lipid  kompleks amilosa-lipid  Kompleks tidak memiliki kemampuan mereduksi sehingga reaksi maillard tidak dapat terjadi

Meningkatkan kecerahan pasta Lipid  memberikan ketampakan mengkilat (cerah/ tidak kusam) Penambahan lipase  membentuk kompleks amilosa-lipid  menjaga agar amilosa maupun lipid tetap berada di dalam pasta Dalam keadaan terpisah, amilosa & asam lemak mudak rusak & hilang selama pemasakan  pasta tampak tidak cerah (kusam)

Kesimpulan Lipase banyak diaplikasikan pada pembuatan pasta karena memiliki beberapa kegunaan, yaitu : Mencegah terbentuknya bercak coklat pada pasta karena reaksi pencoklatan Memperbaiki tekstur pasta Meningkatkan ketampakan pasta (kecerahan) Mencegah pasta cepat basi

Aplikasi enzim dalam pembuatan roti Enzim yang berperan dalam pembuatan roti : Diastase : Alfa amylase dan Beta Amilase Proteinase Lipoxidase dan Lipase Glukoamilase, pentosanase, dan hemiselulase Xylanase. Fungsi umum enzim-enzim tersebut : mengembangkan adonan memperpanjang masa simpan mempercepat proses pemecahan pati menjadi gula sederhana memperbaiki tekstur adonan roti

Enzim Lipase Jenis : triacylglycerol lipase  eksogenous (ditambahkan dari luar) Mekanisme reaksi : memodifikasi native lipid yang ada dalam tepung sehingga membentuk kompleks lipid-amilosa  menghambat larutnya amilosa  gelatinisasi lebih baik  mie lebih lembut dan tidak terlalu lengket

Enzim Lipase (Lanjutan) Mekanisme reaksi (2)  Hidrolisis oleh enzim lipase menghasilkan glikolipid  Glikolipid membentuk ikatan antara gliadin dan glutenin melalui ikatan hidrogen dan interaksi hidrofobik membentuk gluten  Semakin kuat ikatan antar gluten, elastisitas adonan dan thermostabilitasnya meningkat

Enzim Endoxylanase Sumber : Bacillus substilis,Aspergillus niger, Trichoderma Aktivitas enzim amobil 1,7 x lebih besar daripada enzim bebas Mekanisme reaksi : mendegradasi arabinoxylan (serat tak larut air) pada dinding sel pati  penyerapan dan pendistribusian air dalam jaringan lebih baik  menurunkan viskositas  cepat kalis dan lebih mengembang

Aktivitas laktase memecah laktosa