PEWARNA ALAMI DALAM PRODUK PANGAN
(Tugas Terstruktur Mata Kuliah Kimia Pangan I) Dosen Pengampu
Erryana Martati, STP, MP
Disusun Oleh:
1. Mioglobin dalam Libby’s Corned Beef
Libby’s Corned Beef merupakan produk pangan olahan yang mengandung daging sapi masak, air, garam, gula, dan sodium nitrat. Seperti kebanyakan olahan daging lainnya, dalam produk kornet daging sapi ini terdapat pewarna alami yaitu mioglobin. Menurut Murtidjo (2003), mioglobin adalah pewarna alami yang terdapat dalam otot hewan. Kandungan mioglobin pada daging hewan tergantung pada spesies, usia, jenis kelamin, jenis otot, dan aktivitas fisik (Tomicki, 1997). Pada bagian tubuh yang lebih aktif bergerak, maka kandungan mioglobin semakin banyak sehingga daging pada bagian tubuh tersebut lebih berwarna merah. Mioglobin berukuran kecil (sekitar 17.200 dalton) dan terdapat di otot jantung dan otot rangka, berfungsi menyimpan dan memindahkan oksigen dari hemoglobin dalam sirkulasi ke enzim-enzim respirasi di dalam sel kontraktil. Ketika terjadi kerusakan pada otot, mioglobin dilepas ke dalam sirkulasi darah.
1.1 Struktur Mioglobin
Mioglobin merupakan protein globular yang larut air dan tersusun atas campuran struktur primer dan tersier yang membentuk delapan α-helix yang berfungsi untuk menyelubungi paket heme (Arkhipov et al., 2008). Heme sendiri terdiri atas cincin organik protoporfirin yang mengelilingi Fe sebagai atom pusat. Menurut Arkhipov et al. (2008) dan Belitz et al. (2009), Fe mempunyai enam lengan dimana empat lengan pertama digunakan untuk berikatan dengan empat atom nitrogen dari cincin protoporfirin sehingga membentuk cincin porfirin. Lengan pada bagian atas atau distal digunakan untuk berikatan dengan celah hidrofobik protein globin dan globin itu sendiri berikatan dengan residu histidil di bagian lain. Lengan Fe pada bagian bawah digunakan untuk mengikat oksigen. Lengan Fe keenam tersebut selain untuk mengikat oksigen juga untuk mengikat bermacam-macam struktur kompleks (Tomicki, 1997).
Fe pada cincin porfirin mempunyai bentuk tereduksi atau ferro (Fe2+) dan bentuk
teroksidasi atau ferri (Fe3+). Mioglobin mempunyai empat struktur utama yaitu struktur
tereduksi atau deoksimioglobin (DMb), oksimioglobin (OMb), struktur teroksidasi atau metmioglobin (MMb), dan karboksimioglobin (COMb).
Sumber: Tomicki, 1997. 1.2 Sifat-Sifat Mioglobin
Kestabilan mioglobin terhadap panas menurut Tomicki (1997) sangat tergantung pada konsentrasi mioglobin itu sendiri, konsentrasi garam, dan derajat keasaman atau pH. Kestabilan tersebut akan menurun seiring dengan penurunan pH, kenaikan konsentrasi mioglobin serta kenaikan konsentrasi garam. Ketidakstabilan yang terjadi pada mioglobin mempengaruhi warna dari daging.
Menurut Govindarajan dan Hultin (1977) dalam Tomicki (1997) menyatakan bahwa kenaikan konsentrasi garam menyebabkan peningkatan oksidasi pada mioglobin sehingga daging akan semakin pucat. Pemucatan warna yang terjadi akibat meningkatnya konsentrasi garam terjadi lebih cepat daripada pemucatan warna yang terjadi akibat paparan sinar matahari.
Pada nilai pH <5,4, oksidasi mioglobin juga akan terjadi. Derajat keasamaan yang rendah akan menyebabkan denaturasi terhadap protein globin yang mempertahankan heme dan berikutnya mengakibatkan pelepasan oksigen dari heme dan oksidasi molekul besi. Asam adalah agen oksidasi yang dikenal baik dan oleh karena itu akan mengoksidasi mioglobin tereduksi menjadi metmioglobin. Jika pH menurun secara kontinyu, maka tingkat oksidasi yang terjadi akan meningkat (Tomicki, 1997).
2. Klorofil pada Campbell’s Cream Of Broccoli 98% Fat Free
Campbell’s Cream of Broccoli 98% Fat Free memiliki komposisi yang terdiri dari brokoli, air, tepung terigu, minyak sayur, bawang, krim susu, garam, pati, gula, whey bubuk, konsentrat protein kedelai, ekstrak bumbu, dan seng klorida untuk mempertahankan warna brokoli. Pada brokoli terdapat pewarna alami yaitu klorofil. Klorofil merupakan pigmen atau pewarna alam pada tumbuhan, alga, dan cyanobacteria. Dalam proses fotosintesis, klorofil mempunyai tiga fungsi utama, yaitu memanfaatkan cahaya matahari, memfiksasi karbondioksida menjadi karbohidrat, dan menyediakan dasar energetik bagi ekosistem secara keseluruhan.
2.1 Struktur Klorofil
Menurut Belitz et al. (2009), klorofil dibagi menjadi dua yaitu klorofil a yang memberikan warna hijau-biru dan klorofil b yang memberikan warna hijau-kuning. Sama halnya dengan mioglobin, klorofil memiliki struktur tertrapirol hanya saja atom pusatnya adalah magnesium dengan empat lengan yang berikatan dengan empat atom nitrogen dari cincin protoporfirin sehingga membentuk cincin porfirin. Pada klorofil a terdapat gugus metil, sedangkan pada klorofil b terdapat gugus aldehid. Adanya perbedaan gugus itulah yang menyebabkan perbedaan serapan spektrum warna pada klorofil.
Pada klorofil terdapat suatu rangkaian fitil yang akan terlepas menjadi fitol (C20H39OH) jika terhidrolisis dan terpengaruh enzim klorofilase. Fitol tersebut bersifat lipofil
atau suka akan lemak, sedangkan sisanya yang disebut rangka porfin bersifat hidrofil atau suka akan air (Dwidjoseputro, 1994).
Pelepasan magnesium dalam struktur klorofil akan membentuk struktur feofitin a dan b yang berwarna cokelat. Penggantian magnesium dengan ion-ion metal seperti Sn2+ dan Fe3+
akan mengubah warna menjadi cokelat keabu-abuan. Namun, penggantian magnesium dengan Zn2+ dan Cu2+ akan membentuk kompleks hijau. Selanjutnya, menurut Belitz et al. (2009),
pelepasan gugus fitol oleh enzim klorofilase akan mengubah klorofil menjadi klorofillide a dan b, sedangkan hidrolisis feofitin akan membentuk pheophorbide a dan b.
2.2 Sifat-Sifat Klorofil
Ditinjau dari sifat fisiknya, klorofil dan feofitin bersifat larut dalam pelarut organik (alkohol, eter, benzena, dan aseton). Namun, klorofil a dan feofitin a tidak larut dalam air, sedangkan klorofil b dan feofitin b larut dalam air. Pada klorofillide dan pheophorbide yang tidak mengandung rantai samping fitol bersifat larut air.
dari hijau menjadi kecoklatan. Pheophorbide yang terbentuk tersebut jika dipanaskan lagi akan menyebabkan fitol akan terlepas dan warna yang terbentuk tetap menjadi kecoklatan (Fennema, 1996).
Pemanasan dan asam. Selama pemanasan atau proses pemanasan, klorofil dapat dibagi berdasarkan ada atau tidaknya keberadaan atom magnesium pada bagian tengah tetrapirol. Jika mengandung atom Mg, maka klorofil akan berwarna hijau, sedangkan yang tidak memiliki ion Mg berwarna coklat seperti minyak zaitun. Ketika terjadi pemanasan, maka terjadi isomerasi. Isomerasi tersebut akan menyebabkan keberadaan Mg mudah digantikan oleh 2 atom H yang akan membentuk feofitin. Reaksi ini bersifat irreversible dalam larutan cair. Jika dibandingkan dengan senyawa klorofil, feofitin a dan b bersifat kurang polar dan lebih cepat di absorbsi pada fase reverse kolom HPLC. Kestabilan terhadap panas antara klorofil a dan b berbeda. Klorofil b lebih stabil terhadap pemanasan jika dibandingkan dengan klorofil a. Stabilitas klorofil a disebabkan oleh efek penarikan elektron pada C-3 gugus formil. Degradasi klorofil dalam pemanasan pada jaringan sayuran dipengaruhi oleh pH. Pada pH 9, klorofil bersifat sangat stabil terhadap pemanasan. Namun, pada keadaan asam, yaitu pada pH 3, klorofil bersifat tidak stabil terhadap pemanasan. Penurunan 1 unit pH dapat terjadi selama proses pemanasan melalui pelepasan asam. Selama proses pemanasan dalam waktu 15 menit, klorofil menurun dengan cepat dan feofitin meningkat dengan cepat. Pada pemanasan lanjut, feofitin menurun dan firofeofitin meningkat dengan cepat (Fennema, 1996).
3. Likopen pada Muir Glen Organic Tomato Pastes
Muir Glen Organic Tomato Pastes merupakan produk olahan pangan tomat dalam bentuk pasta. Produk ini memiliki komposisi yang terdiri dari pasta tomat organik dan asam sitrat alami. Pada tomat terdapat senyawa pewarna alami yang disebut likopen. Likopen adalah pigmen merah alami yang terdapat pada sayur, buah, dan alga tertentu. Senyawa ini termasuk dalam keluarga besar karotenoid namun tidak mempunyai aktivitas provitamin A (Olempska-Beer, 2006). Tomat itu sendiri beserta produk olahannya merupakan sumber utama likopen alami untuk program diet pada manusia.
3.1 Struktur Likopen
Menurut Schierle et al. (1997) dalam Rath et al. (2011), likopen pada buah tomat didominasi oleh struktur all-trans-lycopene (35-96% dari total likopen) dan sedikit struktur cis-lycopene (1-22% dari total likopen). All-trans-lycopene merupakan hidrokarbon tak jenuh asiklik rantai terbuka yang panjang dan lurus dengan 13 ikatan rangkap dimana pada keadaan alami 11 diantaranya dapat berkonjugasi (Olempska-Beer, 2006). Perpanjangan dari sistem yang berkonjugasi tersebut mereduksi energi yang dibutuhkan elektron untuk bertransisi ke tingkat energi yang lebih tinggi. Hal ini memungkinkan molekul untuk menyerap cahaya tampak dengan panjang gelombang yang lebih panjang yaitu warna merah (Rao dan Rao,
berbeda dari struktur trans. Sifat yang berbeda tersebut meliputi bentuk yang tertekuk, titik lebur dan specific absorbtion yang lebih rendah serta perbedaan penyerapan panjang gelombang maksimum. Stabilitas yang disebabkan oleh terjadinya isomerisasi juga akan berbeda karena perbedaan energi molekuler yang terbentuk dimana stabilitas tertinggi hingga terendah berturut-turut yaitu 5-cis, all-trans, 9-cis-cis-13, 15-cis, 7-cis, 11-cis (Chasse et al., 2001).
Jika likopen teroksidasi, misalnya ketika bereaksi dengan pemutih dan asam, ikatan rangkap antar atom karbon akan putus sehingga molekul membelah dan sistem ikatan rangkap terkonjugasi akan pecah serta kromofor akan menghilang.
4. Antosianin dalam Ocean Spray 100% Cranberry Juice Drink
Ocean Spray 100% Cranberry Juice Drink merupakan produk olahan dalam bentuk minuman yang terbuat dari buah cranberry dan air serta ekstrak apel dan anggur sebagai pemanis alami. Dalam buah cranberry terdapat pigmen alami yaitu antosianin. Menurut Trianda (2012), antosianin merupakan pigmen yang memberikan warna orange, merah, biru, dan ungu pada buah, sayur, dan tanaman hias. Antosianin merupakan sub-tipe senyawa organik dari keluarga flavonoid, dan merupakan anggota kelompok senyawa yang lebih besar yaitu polifenol (Welch et al., 2009).
4.1 Struktur Antosianin
Secara kimia, antosianin merupakan hasil glikosilasi polihidroksi dan atau turunan polimetoksi dari garam 2-benzopirilium atau dikenal dengan struktur flavilium (Fennema, 1996). Menurut Markakis (1982), molekul antosianin disusun dari sebuah aglikon atau antosianidin yang teresterifikasi dengan satu atau lebih gula (glikon). Terdapat 5 jenis gula yang biasa ditemui pada molekul antosianin, yaitu glukosa, ramnosa, galaktosa, xilosa, fruktosa, dan arabinosa. Dalam tanaman, antosianin biasanya berada dalam bentuk glikosida yaitu ester dengan satu molekul monosakarida disebut monoglukosida, biosida atau diglukosida jika memiliki dua molekul gula, dan triosa jika memiliki tiga molekul gula (Delgado &Vargas 2000). Di alam, terdapat 18 bentuk dari antosianin, namum hanya 6 yang memiliki peranan penting dalam bidang pangan, yaitu sianidin, malvidin, petunidin, pelargonidin, delfinidin, dan peonidin.
Struktur dasar antosianidin
Anthocyanidi
n R3′ R4′ R5′ R3 R5 R6 R7
Cyanidin −OH −OH −H −OH −OH −H −OH
Delphinidin −OH −OH −OH −OH −OH −H −OH
Pelargonidin −H −OH −H −OH −OH −H −OH
Malvidin −OCH3 −OH −OCH3 −OH −OH −H −OH
Peonidin −OCH3 −OH −H −OH −OH −H −OH
Petunidin −OH −OH −OCH3 −OH −OH −H −OH
Sumber: Houghton dan Henry, 1996
4.2 Sifat-Sifat Antosianin
Antosianin merupakan pigmen yang bersifat larut air. Pigmen antosianin sangat dipengaruhi oleh pH dimana dalam suatu larutan kestabilan strukturnya bisa berwarna sampai tidak berwarna. Bentuk kation (ion flavilium) yang berwarna merah, stabil pada pH rendah dan kestabilannya berubah menjadi tidak berwarna jika pH meningkat menuju pH netral. Beberapa antosianin berwarna merah dalam larutan asam, ungu jika berada dalam larutan netral dan biru dalam larutan alkali. Kebanyakan antosianin sangat berwarna pada pH < 4 (Vargaz danLopez, 2003).
Antosianin umumnya tidak stabil dalam pengolahan sehingga berakibat pada hilangnya warna selama proses pengalengan, pembotolan dan pemanasan. Buah dan sayuran mengandung enzim yang dapat menyebabkan kehilangan warna antosianin meskipun dapat diinaktifkan dengan blanching. Beberapa enzim yang mempengaruhi perubahan warna antosianin adalah polypenol oxidase, antosianise dan peroksidase (Eskin, 1990)
