Kemanisan, Pencoklatan, Reaksi Maillard dan Karamelisasi

KEMANISAN

Beberapa monosakarida dan oligosakarida mempunyai rasa manis sehingga seringkali digunakan sebagai pemanis. Oligosakarida merupakan gabungan dari molekul-molekul monosakarida yang jumlahnya antara 2 (dua) sampai dengan 8 (delapan) molekul monosakarida. Sehingga oligosakarida dapat berupa disakarida, trisakarida dan lainnya. Yang sering digunakan adalah sukrosa, glukosa, dan dekstrosa. Sebagai standar kemanisan digunakan rasa manis dari sukrosa. Sukrosa biasa diperoleh di alam sebagai gula tebu dan gula bit. Khususnya pada pada ekstrak gula dari bit. Glukosa dinamakan juga dekstrosa atau gula anggur, terdapat luas di alam dalam jumlah sedikit, yaitu di dalam sayur, buah, sirup jagung, sari pohon, dan bersamaan dengan fruktosa dalam madu. Dalam keadaan normal sistem saraf pusat hanya dapat menggunakan glukosa sebagai sumber energi. Glukosa dalam bentuk bebas hanya terdapat dalam jumlah terbatas dalam bahan makanan. Glukosa dapat dimanfaatkan untuk diet tinggi energi. Tingkat kemanisan glukosa hanya separuh dari sukrosa, sehingga dapat digunakan lebih banyak untuk tingkat kemanisan yang sama. 

PENCOKLATAN

Pencoklatan (browning) merupakan proses pembentukan pigmen berwarna kuning yang akan segera berubah menjadi coklat gelap. Pencoklatan yang diinginkan terdapat pada kopi, sirup, bir dan roti bakar. Sedangkan pencoklatan yang tidak diinginkan yaitu pada apel, kentang dan jus. Reaksi pencoklatan terdiri dari reaksi pencoklatan enzimatis dan non-enzimatis.

A.    Reaksi pencoklatan enzimatis

Pencoklatan enzimatis atau browning enzimatis merupakan suatu gejala terbentuknya warna coklat pada bahan pangan secara alami akibat suatu proses. Pencoklatan enzimatis ini biasa terjadi pada buah-buahan atau sayur-sayuran yang tersusun atas enzim fenolase. Contoh buah dan sayur yang biasa mengalami pencoklatan yaitu apel, pear, pisang, salak dan kentang. Pencoklatan enzimatis dapat terjadi karena adanya jaringan tanaman yang mengalami perlukaan seperti pada bagian yang digigit atau bagian yang mengalami pengupasan. Pada pencoklatan enzimatis terjadi pada buah yang setelah dikupas, disebabkan oleh pengaruh aktivitas enzim polyphenol oxidase (PPO), yang dengan bantuan oksigen akan mengubah gugus monophenol menjadi o-hidroksi phenol, yang selanjutnya diubah lagi menjadi O-kuinon. Gugus o-kuinon inilah yang membentuk warna coklat.

Mekanisme reaksi

Penelitian yang paling banyak dilakukan adalah fenolase pada kentang. Pada kentang ada 2 enzim yang berperan yaitu fenolhidroksilase atau kresolase dan polifenol oksidase atau katekolase. Kedua tipe enzim tersebut dapat dijelaskan dengan reaksi oksidasi L-tirosin, yang merupakan senyawa fenol yang banyak dijumpai pada kentang.

Pencegahan pencoklatan enzimatis yaitu :

1.      Pengurangan oksigen 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 1 ppm secara langsung atau mereduksi hasil oksidasi quinon menjadi bentuk fenolat sebelumnya. Penggunaan vitamin C dapat mereduksi kembali quinon berwarna hasil oksidasi (o-quinon) menjadi senyawa fenolat (o-difenol) tak berwarna.

2.      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. Enzim yang terdenaturasi akan kehilangan kemampuan katalisnya

B.     Reaksi pencoklatan non-enzimatis

Pencoklatan non enzimatis tidak melibatkan peran enzim, biasanya terjadi saat pengolahan berlangsung. Reaksi pencoklatan ini merupakan perubahan warna karena pengolahan akibat panas. Ada dua macam reaksi yang terjadi, yaitu reaksi Maillard dan reaksi karamelisasi.

Reaksi Maillard

Reaksi ini dinamakan reaksi Maillard setelah seorang ahli Kimia Prancis, Louis-Camille Maillard menemukan reaksi ini tahun 1912 pada saat mencoba memproduksi protein buatan secara biologi. Reaksi ini sering terjadi pada produk pangan yang biasa dikonsumsi sehari-hari. Reaksi maillard dalam makanan dapat berfungsi untuk menghasilkan flavor dan aroma.

Reaksi Maillard terjadi antara gugus karbonil yang reaktif dari senyawa gula bereaksi dengan gugus amino nukleophilik, hasilnya berupa campuran kompleks molekul yang bertanggung jawab untuk membentuk bau/aroma dan rasa. Proses ini akan dipercepat dalam kondisi basa. Reaksi Maillard (baca: my-yar (eng.), mai-jar (prancis), Ma-Yar (Ind.)) ini dikenal juga sebagai reaksi browning non enzymatis. Reaksi ini terjadi antara senyawa gula reduksi dengan senyawa amina, reaksi ini membutuhkan panas. Reaksi ini sangat bermanfaat dalam penyiapan industri makanan seperti industry roti, hasil dari reaksi Maillard adalah produk roti dengan aroma dan warna kuning keemasan dipermukaannya. Contoh warna coklat yang dikehendaki: pemanggangan daging, roti, menggoreng ubi jalar, singkong. Sedangkan warna coklat yang tidak dikehendaki dapat menurunkan kualitas produk.

Reaksi Maillard juga dapat menyebabkan kehilangan ketersediaan asam amino, khilangan nilai gizi, bembentukan antinutrisi, pembentukan komponen toksik dan komponen mutagenik.

Proses yang terjadi pada reaksi Maillard:

1. Gugus karbonil dari gula bereaksi dengan gugus amino menghasilkan N-glikosamin dan air.
2. Gugus glikosamin yang tidak stabil mengalami pengaturan kembali membentuk ketosamin
3. Selanjutnya ketosamin dapat mengalami proses lebih lanjut:

–     Memproduksi air dan redukton

–     Membentuk diasetil, aspirin, pyruvaldehyde dan bentuk  ikatan hidrolitik rantai pendek lainnya.

–     Membentuk polimer nitrogen berwarna coklat  (melanoidism).

Karamelisasi

Karamelisasi merupakan proses pencoklatan non-enzimatis yang disebabkan oleh pemanasan gula yang melampaui titik leburnya, misal pada suhu di atas 170 ºC dihasilkan gula berwarna coklat. Jika gula dipanaskan  sampai suhu yang sangat tinggi, gula itu akan berubah menjadi cairan bening. Jika dipanaskan terus, lama kelamaan gula tersebut menjadi berwarna kuning, kemudian kecokelatan, hingga dengan cepat berubah warna menjadi benar-benar cokelat. Proses inilah yang dinamai karamelisasi. Dan hasilnya yang memiliki aroma dan rasa yang khas itu sering dikenal sebagai karamel.

Reaksi yang terjadi bila gula mulai hancur atau terpecah-pecah tidak diketahui pasti, tetapi paling sedikit melalui tahap-tahap seperti berikut: Mula-mula setiap molekul sukrosa dipecah menjadi sebuah molekul glukosa dan sebuah fruktosan (Fruktosa yang kekurangan satu molekul air). Suhu yang tinggi mampu mengeluarkan sebuah molekul air dari setiap molekul gula sehingga terjadilah glukosan, suatu molekul yang analog dengan fruktosan. Proses pemecahan dan dehidrasi diikuti dengan polimerisasi, dan beberapa jenis asam timbul dalam campuran tersebut.

Faktor – Faktor penyebab pencoklatan non enzimatis, yaitu :

1.      Karamelisasi diakibatkan oleh suhu dan waktu

2.      Reaksi maillard diakibatkan oleh jenis gula, suhu dan waktu. Pada glukosa, semakin lama dipanaskan, maka semakin pekat warna coklatnya. Sedangkan pada sukrosa, tidak terjadi perubahan yang begitu signifikan. Hal ini disebabkan karena glukosa merupakan gula pereduksi. Semakin tinggi ph, maka reaksi maillard akan semakin intensif. Karena reaksi maillard yang terjadi optimum pada kondisi basa.

Perbedaan antara pencoklatan pada reaksi maillard dan karamelisasi adalah:

1.      Pencokelatan bahan makanan yang mengandung gula dan protein disebut reaksi maillard.

2.      karamelisasi merupakan proses mencoklatkan suatu bahan makanan yang mengandung gula.