Enzim umum yang dikenal sebagai papain diperoleh dari buah pepaya hijau (pawpaw). Enzim merupakan protein yang dapat meningkatkan laju perubahan biologis seperti pematangan buah. Pada akhir reaksi yang dikatalisis oleh enzim, enzim itu sendiri tidak berubah dan mampu bereaksi kembali.
Isi
Perkenalan
Enzim secara umum dapat dikenali dengan akhiran -ase. Hal ini menunjukkan sifat zat yang dipengaruhi oleh enzim (misalnya karbohidrase bekerja pada bahan karbohidrat dan protease bekerja pada protein) atau untuk menunjukkan sifat reaksi misalnya transferase mengkatalisis transfer atom atau kelompok atom dalam suatu zat.
Enzim terjadi secara alami dalam makanan dan banyak teknologi pengolahan makanan tradisional melibatkan penggunaan enzim. Saat ini, dengan pengetahuan ilmu pangan yang lebih maju, enzim-enzim ini dapat diekstraksi, dipekatkan dan ditambahkan ke dalam makanan selama pemrosesan (misalnya pelunak daging). Tabel 1 menjelaskan beberapa teknologi tradisional dan enzim yang terlibat. Perlu dicatat bahwa pemahaman rinci tentang reaksi yang dikatalisis enzim yang terlibat dalam teknologi pemrosesan makanan ini baru diketahui secara relatif baru-baru ini.
| Teknologi pengolahan makanan tradisional | Enzim yang digunakan | Untuk mengkatalisis reaksi | Alasan |
|---|---|---|---|
| Pembuatan roti | Amalase dalam tepung, Maltase dalam ragi, Zymase dalam ragi | Pati-maltosa, maltosa-glukosa, glukosa-karbon dioksida & etanol | Menghasilkan gula untuk aksi ragi dan karbon dioksida untuk menganginkan roti |
| Produksi keju | Rennin di rennet | Koagulasi protein susu | Untuk membantu membentuk dadih |
| Minuman beralkohol | Amilase, maltase dan zymase dalam bahan mentah | Pati-maltosa, maltosa-glukosa, glukosa-karbon dioksida & etanol | Menghasilkan gula untuk aksi ragi dan CO² untuk 'tekstur' |
| Teh dan kopi | Oksidase pada daun dan kacang | Polimerisasi senyawa fenlik yang tidak berwarna menjadi senyawa berwarna coklat | Berikan warna dan rasa yang diinginkan pada infus teh |
Tabel 1: Pengolahan makanan tradisional menggunakan enzim
Salah satu kelompok enzim penting disebut protease. Ini adalah enzim yang mengkatalisis pemecahan protein. Bir tahan dingin, lihat Tabel 1, pelunakan daging dan produksi adonan pizza serta adonan wafel dan wafer merupakan penerapan protease dalam industri pengolahan makanan. Protease yang paling umum adalah papain.
Perlu diingat – ada sejumlah kesulitan khusus dalam menyiapkan produksi papain skala kecil dan diperlukan penelitian yang sangat menyeluruh sebelum mencoba memulai program tersebut. Secara khusus ini adalah sebagai berikut:
- Papain berpotensi berbahaya - kontak yang terlalu lama akan merusak kulit tangan pekerja dan dalam beberapa kasus dapat menyebabkan reaksi alergi.
- Pasar papain di Eropa semakin kecil karena ditemukannya alternatif lain dan mungkin akan dilarang pada beberapa makanan (misalnya bir) dalam waktu dekat.
- Papain kualitas rendah (dikeringkan di bawah sinar matahari) memiliki pasar yang jauh lebih kecil dibandingkan papain kering semprot kualitas lebih tinggi (lihat di bawah). Oleh karena itu perlu dilakukan survey pasar secara menyeluruh untuk memastikan produk tersebut dapat terjual.
- Perkebunan pohon pepaya diperlukan untuk produksi yang ekonomis – pengumpulan beberapa pohon di pekarangan rumah bukanlah kegiatan yang layak.
Papain: sumber dan kegunaan
Papain terdapat pada lateks kering yang diperoleh dari buah pepaya (Carica papaya L). Ini adalah protease yang paling umum digunakan untuk aplikasi pengolahan makanan yang disebutkan di atas. Namun protease lain yang penting adalah ficin yang diperoleh dari buah ara dan bromelain yang diperoleh dari nanas.
Papain digunakan dalam industri farmasi, obat-obatan serta industri pengolahan makanan (misalnya dalam penyiapan vaksin dan untuk perawatan kulit keras). Ia juga memiliki aplikasi kedokteran hewan seperti obat cacing pada sapi. Papain juga digunakan dalam penyamakan kulit dan mempunyai aplikasi dalam industri kertas dan perekat serta pembuangan limbah. Penelitian medis meliputi operasi plastik pada langit-langit mulut sumbing menggunakan papain.
Metode pengumpulan dan ekstraksi
Papain diperoleh dengan cara memotong kulit pepaya yang masih mentah namun hampir matang kemudian mengumpulkan dan mengeringkan lateks yang keluar dari potongan tersebut. Penyadapan buah sebaiknya dimulai pada pagi hari dan selesai pada pertengahan hingga larut pagi (misalnya pada saat kelembapan tinggi). Pada kelembaban rendah, aliran lateks rendah.
Kemudian dibuat dua atau tiga potongan vertikal (kecuali potongan pertama, lihat di bawah) sedalam 1-2 mm, bertemu di pangkal buah. Sayatan dibuat menggunakan silet baja tahan karat yang dipasang pada sepotong karet yang ditempelkan pada tongkat panjang. Mata pisau tidak boleh menonjol lebih dari 2 mm karena potongan yang lebih dalam dari 2 mm berisiko membuat jus dan pati dari daging buah tercampur dengan lateks sehingga menurunkan kualitas.
Buah sebaiknya disadap dengan selang waktu sekitar 4-7 hari dan untuk penyadapan pertama biasanya cukup dilakukan satu kali pemotongan saja. Pada penyadapan berikutnya, dua atau tiga pemotongan diberi jarak antara pemotongan sebelumnya (seperti dijelaskan di atas).
Setelah sekitar 4-6 menit aliran lateks berhenti. Sebuah piring digunakan untuk mengumpulkan lateks dan lateks tersebut kemudian dimasukkan ke dalam kotak berlapis plastik dengan penutup yang rapat; kotak seperti itu harus disimpan di tempat teduh. Penggunaan tutup yang rapat dan menyimpan kotak di tempat teduh merupakan hal yang penting karena dapat mengurangi reaksi yang menyebabkan hilangnya aktivitas enzim. Benda asing seperti kotoran dan serangga pada lateks harus dihindari. Lateks yang menempel pada buah harus dikikis dengan hati-hati dan dipindahkan ke kotak pengumpul. Namun lateks kering sebaiknya tidak dicampur dengan lateks segar karena akan menurunkan kualitasnya.
Saat menangani lateks segar, berhati-hatilah untuk memastikan tidak mengenai kulit karena dapat menyebabkan rasa terbakar. Juga tidak boleh bersentuhan dengan logam berat seperti besi, tembaga atau kuningan karena dapat menyebabkan perubahan warna dan hilangnya aktivitas. Panci, pisau dan sendok tidak boleh digunakan kecuali terbuat dari plastik atau baja tahan karat. Lateks segar tidak dapat disimpan dengan baik dan harus dikeringkan hingga kelembapan di bawah 5% (jika teksturnya kering dan rapuh) sesegera mungkin.
Setelah dua atau tiga bulan, buahnya sudah matang dan harus dikeluarkan dari pohonnya. Buah yang matang dapat dimakan tetapi nilai jualnya sangat kecil karena bentuknya yang rusak. Namun, kulit pepaya hijau matang mengandung sekitar 10% pektin (berat kering) dan buahnya dapat diolah untuk mengekstraknya.
Pengeringan getah pepaya
Cara pengeringan merupakan faktor utama yang menentukan kualitas akhir papain. Ada berbagai tingkatan yang digunakan sejak papain menjadi komoditas internasional. Hingga pertengahan tahun 1950-an ketika papain dari Sri Lanka mendominasi pasar, ada tiga tingkatan yang dikenal: 1 - bubuk putih halus, 2 - remah putih yang dikeringkan dalam oven, dan 3 - remah gelap yang dikeringkan di bawah sinar matahari. Hingga tahun 1970-an, ada dua tingkatan: 1 - papain kering oven kualitas pertama atau tinggi dalam bentuk bubuk atau remah yang biasanya berwarna putih krem, dan 2 - papain coklat kering kualitas kedua atau rendah dalam bentuk remah. Sejak tahun 1970 sebagai hasil dari teknik pengolahan baru, papain telah diklasifikasikan ulang menjadi tiga kelompok: 1 - papain mentah - mulai dari kelas satu putih hingga kelas dua coklat. 2 - papain mentah dalam bentuk serpihan atau bubuk - kadang-kadang disebut sebagai semi-halus. 3 - semprotkan papain mentah kering - dalam bentuk bubuk, disebut papain halus.
Pengeringan dengan sinar matahari
Pengeringan dengan sinar matahari memberikan kualitas produk yang paling rendah karena aktivitas enzim berkurang dan papain mudah berubah warna menjadi coklat. Namun, di banyak negara, pengeringan dengan sinar matahari masih merupakan teknik pemrosesan papain yang paling umum. Lateks hanya disebarkan di atas nampan dan dibiarkan di bawah sinar matahari hingga kering.
Pengeringan dalam oven
Pengering papain dapat dibuat dengan konstruksi sederhana. Di Sri Lanka, kompor ini umumnya berupa kompor sederhana di luar ruangan (tingginya sekitar satu meter) yang terbuat dari batu bata lumpur atau tanah liat. Waktu pengeringan bervariasi tetapi panduan perkiraannya adalah 4-5 jam pada suhu sekitar 35-40°C. Pengeringan selesai jika lateks sudah rapuh dan tidak lengket. Produk dengan kualitas lebih baik diperoleh jika lateks diayak sebelum dikeringkan. Produk kering harus disimpan dalam wadah kedap udara dan kedap cahaya (misalnya pot tanah liat atau kaleng logam yang tertutup rapat) dan disimpan di tempat yang sejuk. Wadah logam harus dilapisi dengan plastik.
Pengeringan semprot
Hal ini tidak mungkin dilakukan dalam skala kecil. Diperlukan investasi peralatan yang cukup besar (misalnya £10.000). Namun, papain kering semprot dapat dibeli untuk pengolahan makanan skala kecil.
Spray dried papain has a higher enzyme activity than other papains and is totally soluble in water. Extreme care must be taken when handling this form of papain because it can cause allergies and emphysema if inhaled. For this reason spray dried papain is often encapsulated in a gelatine coat.
Enzyme activity
If papain is to be exploited commercially for an export market or local food industry use, it is important to be able to determine the enzyme activity. The method is known as assaying. The assaying could be carried out by, for example, the National Standards office.
Papain is used to hydrolyse (or breakdown) proteins. Therefore assays to measure papain activity are based on measuring a product of the hydrolysis. There are two main assay methods. The first relies on the ability of papain to clot milk. It is a low cost method but is time consuming. Also the lack of a standard method to find the clotting point and variations in the milk powder used can introduce errors.
In this method a known amount of papain sample (made by dissolving a known weight of papain in a known volume of a solution of acetic acid) is added to a fixed amount of milk (made by dissolving a known weight of milk powder in a known volume of water) which has been warmed to 30°C in a water bath.
The contents are thoroughly mixed and then observed until the first signs of clotting (formation of lumps) are detected. The time taken to reach this stage, from when the papain was added to the milk, is recorded. The experiment is then repeated using different known amounts of papain solutions. The different amounts of papain sample used should give a range of clotting times between 60 and 300 seconds for optimum results.The activity of the papain sample is then calculated by plotting a graph, finding the time taken to clot milk at an infinite concentration of papain and then using that value in a formula to calculate the activity.
To introduce a measure of standardisation the amount of milk can be fixed at a certain known concentration. This is done by reacting a known concentration of high grade papain with the milk. The concentration of milk powder solution can then be adjusted to obtain the desired clotting time under fixed reaction conditions. The 'activity of pure papain' at this known amount of milk can then be calculated. Testing the sample papain under the same reaction conditions and same (known) amount of milk will then give an activity relative to the pure papain.
The second method is based on the science of the absorption of light known as absorptiometry. This is the analytical technique for measuring the amount of radiation (or 'colour' of light) absorbed by a chemical solution.
Diketahui, misalnya larutan berwarna kuning akan menyerap cahaya biru. (Biru adalah 'warna pelengkap' kuning). Semakin besar konsentrasi warna kuning dalam larutan maka semakin banyak serapan cahaya biru. Ini merupakan penemuan yang berguna karena produk reaksi kimia tertentu diberi warna. Semakin pekat warnanya, semakin besar konsentrasi produknya. Oleh karena itu, dengan menyinari warna komplemen yang relevan melalui cairan sampel, jumlah cahaya yang diserap dapat dikaitkan dengan konsentrasi produk.
Tidak semua 'warna' (atau radiasi cahaya) terlihat oleh mata manusia. Teknik yang digunakan ketika 'warna' melampaui spektrum tampak disebut spektrofotometri dan instrumen yang digunakan disebut spektrofotometer.
Pada metode kedua untuk menentukan aktivitas sampel papain, sampel papain dalam jumlah tertentu dicampur dengan kasein (protein yang ditemukan dalam susu) dalam jumlah tertentu. Reaksi dibiarkan berlangsung selama 60 menit pada suhu 40°C. Setelah waktu tersebut, reaksi dihentikan dengan penambahan asam kuat.
Produk dari reaksi tersebut dikenal dengan nama tirosin yang diketahui dapat menyerap sinar ultra violet (tidak terlihat oleh mata manusia). Larutan yang mengandung tirosin disiapkan untuk dianalisis menggunakan spektrofotometer. Jumlah sinar ultra violet yang diserap larutan dapat dikaitkan dengan jumlah unit tirosin yang dihasilkan sampel papain. Oleh karena itu, semakin besar angkanya, semakin besar pula aktivitas sampel papain.
Perdagangan dunia di papain
Produsen utama papain mentah adalah Zaire, Tanzania, Uganda dan Sri Lanka. Sebagian besar papain kering semprot berasal dari Zaire.
Negara pengimpor utama adalah Amerika Serikat, Jepang, Inggris, Belgia dan Perancis. Hampir semua papain kualitas terbaik dikirim ke Amerika.
Papain mentah digunakan di Inggris dalam industri pembuatan bir untuk bir dan lager tahan dingin. Namun, tren peningkatan bir bebas aditif yang diprakarsai oleh negara-negara Eropa lainnya mulai berlaku di Inggris sehingga pasar papain menurun. Kegunaan lain papain adalah dalam industri daging untuk pengempukkan daging dan produksi bubuk pengempuk daging.
