02b surimi enzyme

THP 333 Diversifikasi dan Pengembangan Produk Perikanan/Kuliah Ke-2b 1

Saya adalah Warga Negara yang 8% Terpilih Menjadi Mahasiswa pada Perguruan Tinggi Terbaik dan Terbesar di Negeri ini… dan Saya Diharapkan akan dapat Menciptakan Bisnis (Lapangan Kerja) Baru untuk Mereka Saatnya Kelak….Mudahkanlah Ya Allah…

Bambang Riyanto 1

CARILAH ILMU PENGETAHUAN AGAR BISA MENEBAR PEMIKIRAN

PROTEOLYTIC ENZYMES AND CONTROL IN SURIMI

Oleh : Bambang Riyanto

Bambang Riyanto 2


CAPAIAN PEMBELAJARAN DAN KARAKTER YANG DIKEMBANGKAN Kognitif : Mampu menjelaskan sains dan teknologi (K)

ekstraksi, konsentrasi serta pengembangan produk pengolahan berbasis daging ikan lumat (minced fish) atau surimi

Afektif : Mampu bekerjasama dan mengembangan

konsep dan kreativitas (A) dalam pembuatan produk baru yang potensial untuk dikomersialkan dan memberi sumbangan dalam penciptaan kedaulatan pangan protein ikani.

Psikomotorik : Mampu mempraktekkan dan mengaplikasikan (P)

produk bernilai tambah hasil perairan dalam pembuatan produk baru yang potensial untuk dikomersialkan dan memberi sumbangan dalam penciptaan kedaulatan pangan protein ikani.

Bambang Riyanto 3

•  TUTORIAL DAN DISKUSI

•  COLLABORATIVE LEARNING (CBL)

•  PROJECT BASED LEARNING (PJBL) MODEL PROYEK : KOOPERATIF DAN KOLABORATIF GAGASAN KELOMPOK PENGEMBANGAN PRODUK

STRATEGI/METODE PEMBELAJARAN

Bambang Riyanto 4


ASSESSMENT KOMPETENSI/KEMAMPUAN DIRI KOGNITIF PERFORMANCE ASSESMENT/ASESMEN KINERJA 1.  UJIAN TENGAH SEMESTER 2.  QUIS

Bambang Riyanto 5

ASSESSMENT KOMPETENSI/KEMAMPUAN DIRI AFEKTIF DISKUSI DAN PEMBUATAN RESUME (RUBRIC-DESKRIPTIF DAN HOLISTIK)

Bambang Riyanto 6


DISKUSI DAN PEMBUATAN RESUME DISKUSI 1.  Bagaimana pengaruh enzim proteolitik ?

2.  Bagaimana teknik pengendaliannya ?

Bambang Riyanto 7

PENILAIAN AUTENTIK (RUBRIK DESKRIPTIF) (85%)

Bambang Riyanto 8


LINGKARI SALAH SATU PILIHAN NILAI DIMENSI

KONTRIBUSI PADA HASIL TUGAS DAN TUGAS YANG DIBERIKAN 5 A. Sangat Berkontribusi 3 B. Berkontribusi sama dan adil 2 C. Hanya memberi kontribusi yang ada

KEPEMIMPINAN 5 A. Inisiatif dan terlihat memberikan perhatian yang besar dalam

menyelesaikan tujuan bersama 3 B. Bertanggungjawab pada tujuan dan menerima pembagian yang

adil 2 C. Kurang memberikan perhatian dan tidak sesuai dengan arah

tujuan KERJASAMA

5 A. Menghargai pendapat orang lain dan sangat berkontribusi dalam diskusi kelompok

3 B. Menghargai pendapat orang lain dan berkontribusi dalam diskusi kelompok

2 C. Tidak berkontribusi pada diskusi kelompok atau sering gagal berpartisipasi

NILAI TOTAL !

PENILAIAN UNTUK SESAMA ANGGOTA TIM (15%)

Bambang Riyanto 9

ASSESSMENT KOMPETENSI/KEMAMPUAN DIRI PSIKOMOTORIK 1.  PRAKTIKUM

2.  MODEL PROYEK : KOOPERATIF DAN KOLABORATIF GAGASAN KELOMPOK PENGEMBANGAN PRODUK

Bambang Riyanto 10


KOMPETENSI DASAR

Bambang Riyanto 11

SECTION I SURIMI AND FISH PROTEINS •  Historical Review of Surimi Technology and

Market Developments •  Surimi Resources and Market •  Manufacture of Surimi : Harvest to Frozen

Block

•  Surimi Gelation Chemistry •  Proteolytic Enzymes and Control in

Surimi •  Fish Protein Isolate by pH Shift •  Stabilization of Proteins in Surimi

INDEX

Bambang Riyanto 12


SECTION II SURIMI SEAFOOD PRODUCTS •  Comminution Process for Surimi and Surimi

Seafood Paste •  Manufacture of Crabsticks •  Manufacture of Kamaboko, Chikuwa,

Tempura, and Hanpen •  Manufacture of Fish Balls •  Manufacture of Fish Sausage

INDEX

Bambang Riyanto 13

SECTION III QUALITY ASSESSMENT/CONTROL, DEVELOPMENT, AND NUTRITION

•  Waste Management, Utilization, and Challenges •  Food-Grade Coproducts from Surimi Processing •  Sanitation and HACCP •  Microbiology and Pasteurization •  Surimi Paste Preparation, Gel Analysis, and

Rheology •  Ingredient Technology for Surimi and Surimi

Seafood. •  Color Measurement and Colorants for Surimi

Seafood. •  Surimi Seafood Flavors •  Application of Sensory Science to Surimi

Seafood . •  Research and Product Development. •  Nutrition and Health Benefits of Surimi Seafood

INDEX

Bambang Riyanto 14


Bambang Riyanto 15

PUSTAKA

Jae W Park. 2014. Surimi and Surimi Seafood 3th. CRC Press Taylor & Francis Group. Boca Raton

Norman F. Haard, Benjamin K. Simpson. 2000. Seafood Enzymes: Utilization and Influence on Postharvest Seafood Quality. CRC Press

PROTEOLYTIC ENZYMES AND

CONTROL IN SURIMI

Bambang Riyanto 16


PROTEOLYTIC ENZYMES AFFECTING SURIMI QUALITY •  Cysteine Proteinases (Thiol or Sulfhydryl Proteinases)

(Cathepsins, Calpains) •  Aspartic Proteinases (Cathepsin D, Cathepsin E) •  Serine Proteinases (Sarcoplasmic Fraction, Myofibril-

Bound Alkaline Proteinases)

CONTROL OF FISH PROTEINASES IN SURIMI SEAFOOD •  Proteinase Inhibitors (Cysteine Proteinase Inhibitors,

Serine Proteinase Inhibitors, Metallo-Proteinase Inhibitors)

•  Food-Grade Proteinase Inhibitors •  Proteinase Inhibitor Derived from Biotechnology •  Minimization of Proteolysis by Process Control

(Fish Handling, Cooking Process)

Bambang Riyanto 17

Bambang Riyanto 18


AMINO ACID

Bambang Riyanto 19

Bambang Riyanto 20


Bambang Riyanto 21

Bambang Riyanto 22


Bambang Riyanto 23

ENZIM

Bambang Riyanto 24


ENZIM : Protein yang mengkatalisis reaksi-reaksi biokimia

Bambang Riyanto 25

Bambang Riyanto 26


DEGRADATION REACTIONS

Bambang Riyanto 27

SYNTHESIS REACTION

Active site

es

Bambang Riyanto 28


ISTILAH

Bambang Riyanto 29

Bambang Riyanto 30


Bambang Riyanto 31

* TEMPERATURE

* pH

* ENZYME CONCENTRATION

* SUBSTRATE CONCENTRATION FAKTOR-FAKTOR

YANG MEMPENGARUHI AKTIVITAS ENZIM

Bambang Riyanto 32


ENERGI AKTIVASI

Bambang Riyanto 33

PERBANDINGAN MODEL * INDUCE FIT * KUNCI DAN ANAK KUNCI

Bambang Riyanto 34


Bambang Riyanto 35

Bambang Riyanto 36


Bambang Riyanto 37

ENZIM PROTEASE

Bambang Riyanto 38


Bambang Riyanto 39

Bambang Riyanto 40


Enzim yang bekerja sebagai katalis dalam reaksi pemecahan molekul protein dengan cara hidrolisis. ikatan yang dipecah adalah rantai peptida, maka enzim tersebut dinamakan juga PEPTIDASE.

PROTEASE

Bambang Riyanto 41

THE PROTEASE WHEEL

Sumber : Puente XS. et al. 2003. Human and mouse proteases: a comparative genomic approach. Nature Reviews Genetics 4: 544–558

Bambang Riyanto 42


Sumber : Hartley (1960)

Protease berdasarkan mekasnisme reaksi pada sisi aktif 1.  Serine Proteases (EC 3.4.21) 2.  Cysteine Proteases (Thiol atau Sulfhydryl) (EC 3.4.22) 3.  Aspartic or Acid Proteases (EC 3.4.23) 4.  Metallo Proteases (EC 3.4.24)

Bambang Riyanto 43

Sumber : Bergman dan Futon (1941-1942)

Alkaline Protease

Bambang Riyanto 44


ENDOPEPTIDASE Enzim ini memecah protein pada tempat-tempat tertentu dalam molekul protein dan basanya tidak mempengaruhi gugus yang terletak di ujung molekul. Contoh : Pepsin, papain

EKSOPEPTIDASE Eksopeptidase bekerja terhadap kedua ujung molekul protein. •  Karboksipeptidase melepaskan asam amino gugus –COOH •  Aminopeptidase melepaskan asam amino gugus –NH2.

Bambang Riyanto 45

Bambang Riyanto 46


PROTEASE MECHANISMS •  a) Soluble serine proteases, (b) cysteine proteases, (c) aspartyl proteases, (d) metalloproteases. •  In the active sites of serine and cysteine proteases, the eponymous residue is usually paired with a

proton-withdrawing group to promote nucleophilic attack on the peptide bond. •  Aspartyl proteases and metalloproteases activate a water molecule to serve as the nucleophile,

rather than using a functional group of the enzyme itself. Sumber : Erez E, Fass D, Bibi E. 2009. How intramembrane proteases bury hydrolytic reactions in the membrane. Nature 459 : 371–378.

Bambang Riyanto 47

Bambang Riyanto 48


SERINE PROTEASE (ALKALINE PROTEASE) (EC 3.4.21)

•  Memiliki residu serin dalam sisi aktifnya atau

disebut juga sebagai gugus reaktifnya •  Bersifat endopeptidase •  Protease serin banyak ditemukan pada

berbagai jenis organisme tetapi lebih dari 40% dari mikroba.

•  pH optimum : 9-13 (ALKALINE PROTEASE) •  Protease serin merupakan enzim yang perlu

untuk diaktivasi, salah satu aktivator enzim ini adalah Ca2+

•  Contoh : tripsin, kimotripsin, elastase, subtilin, cathepsin A and G

Bambang Riyanto 49

CYSTEINE PROTEASES (THIOL ATAU SULFHYDRYL) (EC 3.4.22) •  Memiliki gugus reakftif berupa gugus sulfihidril

pada sisi aktifnya. •  Enzim ini terdiri dari satu buah sistein

golongan sulfihidril dan histidine golongan imidazole pada sisi aktifnya, yang disebut : “catalytic dyad”

•  Contoh : Tanaman (papain, fisin dan bromelin). Mikroba (clostipain, plasmodim falciparum protease cystein) Hewan (cathepsin B, calpains)

•  pH optimum : netral •  Kerja enzim ini dapat dihambat oleh

senyawa oksidator, alkilator dan logam berat

Bambang Riyanto 50


•  CATHEPSIN B (EC 3.4.22.1)

•  CATHEPSIN C (EC 3.4.14.1), or dipeptidyl peptidase I

•  CATHEPSIN H (EC 3.4.22.16) is a thiol endopeptidase and aminopeptidase.

• 

•  CATHEPSIN L (EC 3.4.22.15)

Bambang Riyanto 51

Bambang Riyanto 52


Bambang Riyanto 53

Bambang Riyanto 54


Bambang Riyanto 55

Bambang Riyanto 56


Bambang Riyanto 57

Bambang Riyanto 58


Activities of cathepsins (B, H, and L) in Pacific mince before (a) and after (b) washing of meat.

H An et al. J Food Sci 59:1013–1017, 1994. Bambang Riyanto 59

CALPAIN (EC 3.4.22.17)

induces degradation of Z-disk, titin, troponin-T, and desmin

Bambang Riyanto 60


Bambang Riyanto 61

ASPARTIC OR ACID PROTEASES (EC 3.4.23) §  Bagian aktif berupa dua gugus karboksil §  pH optimum 2-3 §  Sebagian besar golongan enzim pepsin dari

enzim pencernaan (pepsin, chymocine, lysosomal catepsin D CATHEPSIN D (EC 3.4.23.5), CATHEPSIN E (EC 3.4.23.34)

§  , renin, penicillopepsin, rizhopuspepsin, dan endothiapepsin).

§  Kerjanya dihambat oleh inhibitor pepstatin A, senyawa–senyawa diazoketon seperti diazoacetyl-DL-norleucine methyl ester (DAN), 1,2-epoxy-3(p-nitrophenoxy)propane.

Bambang Riyanto 62


METALLO PROTEASES (EC 3.4.24) §  Keaktifan enzim ini tergantung adanya

logam (metal) pada sisi aktifnya, terutama seng (Zinc). Seng dapat digantikan oleh kobalt, nikel

§  pH optimum : 7-8 §  Merupakan enzim yang paling tidak stabil

dibandingkan enzim golongan lain, karena dapat mengalami autolisis pada pH diatas 9 atau dibawah 6.

§  Inhibitor : EDTA, 2,2-bipyridine dan 1,10-phenantroline dan lainnya.

§  Contoh : thermolisin (Bacillus thermoproteoliyticus)

Bambang Riyanto 63

Bambang Riyanto 64


Bambang Riyanto 65

CONTROL OF FISH PROTEINASES IN SURIMI SEAFOOD

Bambang Riyanto 66


Bambang Riyanto 67

PROTEINASE INHIBITORS

•  Cysteine Proteinase Inhibitors

•  Serine Proteinase Inhibitors •  Metallo-Proteinase Inhibitors

Bambang Riyanto 68


Bambang Riyanto 69

Bambang Riyanto 70


FOOD-GRADE PROTEINASE INHIBITORS

Bambang Riyanto 71

Inhibition of papain and trypsin activity by various proteinase inhibitors.

VC Weerasinghe et al. J Agri Food Chem 44:2584–2590, 1996. Bambang Riyanto 72


Effect of whey protein concentrate (WP) and egg white powder (EW) on proteolysis of threadfin bream surimi heated at various heating regimes.

Bambang Riyanto 73

PROTEINASE INHIBITOR DERIVED FROM BIOTECHNOLOGY

Bambang Riyanto 74


MINIMIZATION OF PROTEOLYSIS BY PROCESS CONTROL

FISH HANDLING

COOKING PROCESS

contamination with digestive organs of the fish, for example, liver and kidney, due to improper cleaning procedures.

New rapid heating methods, such as radio frequency (RF), ohmic, and microwave heating have been introduced to counteract heat-induced texture degradation as well. Bambang Riyanto 75

Bambang Riyanto 76


Bambang Riyanto 77

Bambang Riyanto 78


Bambang Riyanto 79

Bambang Riyanto 80


Bambang Riyanto 81

Bambang Riyanto 82


Bambang Riyanto 83

Bambang Riyanto 84


Frequencies assigned by the FCC for industrial, scientific, and medical use.

Bambang Riyanto 85

Quality parameters for microwave and conventional heating compared using computed values for typical heating situations (Datta and Hu 1992)

Bambang Riyanto 86


OHMIC HEATING (ELECTRICAL RESISTANCE HEATING, JOULE HEATING, ELECTRO-HEATING)

Bambang Riyanto 87

Bambang Riyanto 88


PULSED ELECTRIC FIELDS

Bambang Riyanto 89

Bambang Riyanto 90


TERIMA KASIH

Bambang Riyanto 91