Hidrokoloid: polisakarida dan peptida

13/11/2016
Bioprospeksi
Biomolekul
Definisi
 Hidrokoloid: polisakarida dan peptida (termasuk
turunannya) yang digunakan dalam berbagai bidang
industri sebagai pengental, gelling agent, penstabil,
pengemulsi, menghambat pembentukan kristal es dan
gula, pengendali pelepasan rasa pada produk pangan,
dan sebagainya
 Penggunaan hidrokoloid cukup tinggi di sektor industri
pangan  memberikan pengaruh yang signifikan
terhadap kualitas produk pangan tersebut
 Daging tiruan, pangan fungsional, produk rendah lemak
dan tinggi serat membutuhkan hidrokoloid dalam jumlah
tinggi
 Hidrokoloid dapat digunakan sebagai pengganti lemak
pada produk pangan
 Perdagangan hidrokoloid global berada pada kisaran $
4,4 trilyun dengan volume produk 260.000 ton dan
pertumbuhan 2-3%/tahun
 Gelatin adalah hidrokoloid yang paling
digunakan sebagai agen pembentuk masa gel
banyak
 Umumnya dihasilkan oleh hewan ternak seperti sapi dan
babi, dapat diproduksi juga dari kulit ikan
 Permintaan untuk gelatin berbasis non-hewan meningkat
 Beberapa
kandidat
pengganti
gelatin:
(kappa/iota), gom arab, pati tersuksinilasi, dll
karagenan
 Pengembangan hidrokoloid bahari dapat menggantikan
hidrokoloid terdampak isu halal seperti gelatin yang
berasal dari babi
1
13/11/2016
A. Nilai Penjualan
4% 6%
5%
Pati
5%
A. Nilai
penjualan
hidrokoloid
global per tahun
Gelatin
Karagenan
12%
Sumber
Tumbuhan
Selulosa, gom arab, gom
karaya, gom ghatti, gom
tragakan, pati, pektin, guar
gum, konjac mannan
Alga
Agar, karagenan, alginate
Mikroba
Gom xanthan, curdlan,
dekstran, selulosa, gom
gellan
Hewan
Pektin
Contoh
Gelatin, kaseinat, protein
whey, protein kedelai,
albumin, kitosan
70%
Lain-lain
3,10%
B. Volume Produksi
3,90%
2,70%
 Kelas:
monosakarida,
polisakarida
disakarida,
oligosakarida,
 Polisakarida bahari memiliki karakteristik unik karena
diproduksi oleh organisme yang hidup pada lingkungan
ekstrim (fluktuasi habitat akuatik bahari yang tinggi
dibandingkan habitat terestrial)
 Banyak digunakan sebagai produk pangan
 Contoh
 Hidrokoloid: kitin, kitosan, agar, karagenan, alginat
 Non-hidrokoloid: heparan sulfat, asam hyaluronat
Gelatin
3,90%
4,60%
Guar Gum
B. Volume
hidrokoloid yang
diproduksi secara
global per tahun
Karagenan
46,30%
7,70%
Pektin
Gom Arab
7,70%
Gom Xanthan
Gom Locust Bean
8,50%
11,80%
 Karbohidrat: polihidroksi aldehida atau polihidroksi keton
Gom Xanthan
CMC
 Kitin
 Polisakarida nontoksik, biodegradable, biokompatibel,
memiliki kemampuan adsorpsi, berbobot molekul tinggi
 Polisakarida terbanyak setelah selulosa
 Berupa serat yang tersusun atas rantai lurus gugus
asetilglukosamin
 Kitosan
 Diturunkan dari kitin, terdapat melimpah pada
cangkang udang-udangan
 Diperoleh dengan menghilangkan gugus asetil
(deasetilasi)
 Polisakarida linear yang tersusun atas d-glukosamin
dengan ikatan β-(1–4) dan N-acetil-d-glukosamin
 Merupakan polisakarida bermuatan positif
2
13/11/2016
 Kitin dan kitosan diproduksi dari cangkang kepiting, kulit
udang, dan rangka belakang cumi
 Tahapan produksi:
 Deproteinasi
 Demineralisasi
 Deasetilasi
 Karakteristik kitin dan kitosan ditentukan dari proses dan
kondisi produksi.
 Karakteristik yang menjadi penentu untuk aplikasi dari kitin
dan kitosan antara lain tampilan, turbiditas larutan, derajat
deasetilasi, dan bobot molekul
 Pemanfaatan diantaranya sebagai antioksidan, agen
penyembuhan
tulang,
penurun
kadar
kolesterol,
demineralisasi enamel gigi, edible film, agen flokulasi,
perangsang tumbuh bagi tumbuhan, agen hemostatik,
imunostimulator, imobilitas sel, penjernihan sari buah (jus)
Beberapa contoh
produk suplemen
makanan dan
kosmetik yang
berbahan dasar
kitin dan kitosan
 Agar, Karagenan dan Alginat adalah tiga
produk karbohidrat utama alga yang
berfungsi sebagai hidrokoloid  fikokoloid
 Fikokoloid umumnya merupakan komponen
penyusun dinding sel pada beberapa jenis
alga yang dapat membentuk koloid saat
mengikat air
 Wujud fisik fikokoloid pada saat mengikat air
dapat berupa cairan dengan viskositas tinggi
hingga wujud padat
3
13/11/2016
 Agar merupakan fikokoloid pertama yang digunakan
sebagai aditif makanan
 Strukturnya merupakan pengulangan D-dalaktosa dan 36,anhidro-L-galaktosa dengan beberapa variasi dan
kandungan ester sulfat yang rendah
 Agar dapat juga dikatakan sebagai campuran polisakarida
yang tersusun atas dekstro- dan levo- galaktosa dan
berbentuk rantai lurus
 Rantai lurus galaktan menghasilkan karakteristik pembentuk
gel pada agar
 Jenis-jenis alga sumber agar:
 Gelidium: G. sesquipedale*, G. amansii*, G. robustum*, G.
pristoides, G. canariense, G. rex, G. chilense, dan sebagainya
 Gelidiella: G. acerosa.
 Pterocladia: P. capillacea*, P. lucida*
 Gracilaria: G. chilense*, G. gigas, G. edulis, G. gracilis, G.
tenuistipitata*
 Gracilariopsis: G. lamaneiformis, G. sjostedtii
 Ahnfeltia: A. plycata
*) sumber utama yang digunakan di industri
 Karagenan merupakan fikokoloid yang berasal dari
bangsa Gigartinales (Rhodophyta)
 Karakteristik karagenan dipengaruhi jenis alga penghasilnya,
tahap hidup alga, dan teknik ekstraksi yang digunakan
 Masing-masing jenis karagenan menunjukkan karakteristik gel
yang berbeda
 Karagenan hibrid: kombinasi beberapa jenis karagenan
 Karagenan Kappa (K) dan Iota (I) banyak digunakan
 Jenis-jenis alga sumber karagenan
 Eucheuma cottonii (Kappaphycus alverezii)  Karagenan Kappa
 Eucheuma spinosum (Eucheuma denticulatum)  Karagenan
Iota
 Chondrus crispus  Karagenan Kappa dan Lambda
 Gigartina spp.  Karagenan Kappa dan Lambda
 Furcellaria spp.  Karagenan Kappa dan Lambda
 Alginat bersumber dari Phaeophyta dan kapsul
bakteri tanah dengan jumlah yang melimpah di alam
 Berupa polisakarida anionik komponen dinding sel
alga coklat
 Merupakan salah satu komoditi bahan alam pokok
 Jenis-jenis alga sumber alginat







Laminaria hyperborea, L. digitata, L. japonica
Macrocystis pyrifera
Ascophyllum nodosum
Eclonia maxima
Lessonia nigrescens
Durvillea antarctica
Sargassum spp.:
B
A
C
Struktur beberapa fikokoloid:
A. Karagenan Lambda
B. Na-Alginat
C. Karagenan Iota
4
13/11/2016
B
A
C
Alga penghasil agar-agar:
A. Gracillaria sp.
B. Pterocladia sp.
C. Gelidium sp.
B
A
C
Alga penghasil karagenan:
A. Eucheuma cottonii
B. Gigartina sp.
C. Chondrus crispus
B
 Peptida merupakan rantai molekul yang tersusun
atas asam amino yang saling berikatan dengan
ikatan peptida, dapat berupa oligomer maupun
polimer
 Contoh peptida pembentuk koloid adalah
gelatin yang merupakan derivat kolagen
A
Alga penghasil alginat:
A. Macrocystis pyrifera
B. Laminaria digitata
C. Ascophyllum nodosum
C
 Gelatin umumnya bersumber dari hewan
mamalia (babi, sapi) yang rentan terhadap isu
halal (gelatin babi  gelatin utama yang
beredar di pasaran)
 Gelatin bahari diperoleh dari kulit ikan, siput laut,
ubur-ubur, cumi-cumi, dan sebagainya
5
13/11/2016
 Alternatif utama sumber gelatin disamping
penggunaan unggas sebagai bahan baku
gelatin
 Umumnya sumber gelatin terbagi menjadi dua:
 Organisme akuatik dengan habitat dingin
 Organisme akuatik dengan habitat hangat/panas
 Sifat gelatin dan reologis bersumber ikan habitat
dingin kurang stabil dibandingkan gelatin yang
bersumber dari mamalia
 Sifat gelatin dan reologis bersumber ikan habitat
hangat/panas mendekati karakteristik gelatin
yang bersumber dari mamalia
 Gelatin ikan cod Baltic (Gadus morhua) diperoleh dari
ekstraksi asam kulit ikan  menghasilkan gelatin tak
berwarna dan tak berbau amis
 Rendemen gelatin yang diperoleh pada ekstraksi
gelatin ikan salmon Atlantik adalah ±45%)
 Kandungan asam amino gelatin ikan cod Baltic:
As. Amino
%
As. Amino
%
As. Amino
%
As. Amino
%
Asp
5,2
Hys
1,2
Tyr
0,5
Phe
1,2
Glu
7,2
Arg
5,3
Val
1,7
Lys
2,7
Hyp
5,6
Thr
2,3
Met
1,7
Hyp + Pro
15,4
Ser
6,3
Ala
10,3
Ile
1,1
Gly
36,0
Pro
9,8
Leu
2,0
 Gelatin ikan cobia (Rachycentron canadum)
diperoleh dari kulit ikan cobia melalui ekstraksi alkali
atau asam
 Gelatin ikan salmon Atlantik (Salmo salar) diperoleh
dari ekstraksi asam kulit ikan  menghasilkan gelatin
tak berwarna dan tak berbau amis
 Bobot molekul gelatin ikan cobia mendekati bobot
molekul gelatin tipe 1
 Rendemen gelatin yang diperoleh pada ekstraksi
gelatin ikan salmon Atlantik adalah ±40%
 Kandungan asam amino gelatin ikan salmon Atlantik:
 Kandungan asam amino gelatin ikan salmon Atlantik:
As. Amino
%
As. Amino
%
As. Amino
%
As. Amino
%
As. Amino
%
As. Amino
%
As. Amino
%
As. Amino
%
Asp
4,9
Hys
0,5
Tyr
0,6
Phe
1,3
Asp
5,3
Hys
1,4
Tyr
0,3
Phe
1,3
Glu
7,2
Arg
5,7
Val
2,0
Lys
2,9
Glu
7,4
Arg
5,4
Val
1,5
Lys
2,4
Hyp
9,4
Thr
2,2
Met
0,8
Hyl
1,8
Hyp
6,0
Thr
2,3
Met
1,8
Hyp + Pro
16,6
Ser
4,0
Ala
10,6
Ile
1,6
Cys
0,1
Ser
4,6
Ala
10,5
Ile
1,0
Gly
30,7
Leu
2,6
Pro
11,1
Gly
36,5
Pro
10,6
Leu
1,9
6
13/11/2016
 Salah satu jenis siput laut penghasil gelatin adalah
Hexaplex trunculus
 Salah satu ubur-ubur penghasil gelatin
Lobonema smithii (ekstraksi alkalin/asam)
 Karakteristik gelatin yang didapatkan memiliki prospek
untuk digunakan sebagai pengganti gelatin komersial
(mamalia)
 Kandungan asam amino gelatin Lobonema smithii:
As. Amino
%
As. Amino
%
As. Amino
As. Amino
%
 Kandungan asam amino gelatin Hexaplex trunculus:
Hyp
4,6
Asp
3,5
Gly
11,2
Ile
1,0
Ser
0
Cys
0,3
Pro
3,9
Phe
0,4
Thr
0,6
Lys
2,1
Ala
0,7
Tyr
0,4
Met
0,5
Arg
3,9
Val
1,6
Trp
0,3
Glu
6,1
Hys
0,5
Leu
1,6
As. Amino
%
As. Amino
Hyp
9,8
Pro
Asx
6,7
Gly
%
10,5
32,1
As. Amino
%
As. Amino
%
Met
0,2
Hyl
0,8
Ile
1,2
His
0,3
Thr
2,8
Ala
7,3
Leu
2,3
Arg
Ser
6,1
Cys
0
Tyr
0,9
Lys
5,1
0,8
Glx
9,9
Val
2,2
Phe
1,0
Hyp+Pro
20,3
%
adalah
 Beberapa cuni-cuni sumber gelatin diantaranya
Loligo vulgaris, Loligo formosana, dan Dosidicus gigas
 Karakteristik gelatin cumi-cumi dipengaruhi suhu
ekstraksi
A
B
 Kandungan asam amino gelatin Loligo formosa yang
diekstraksi pada 80oC:
As. Amino
%
As. Amino
%
As. Amino
%
As. Amino
%
Hyp
5,8
Pro
9,6
Met
1,4
Hyl
1,7
Asx
6,1
Gly
36,7
Ile
1,7
His
0,6
Thr
2,4
Ala
8,6
Leu
2,8
Arg
5,6
Ser
3,4
Cys
0
Tyr
0,6
Lys
1,2
Glx
8,2
Val
2,4
Phe
1,1
Imino acid
15,4
C
D
E
Sumber gelatin bahari:
A. Gadus morhua
B. Salmo salar
C. Hexaplex trunculus
D. Loligo formosana
E. Lobonema smithii
7
13/11/2016
 Cari jenis-jenis organisme laut yang berpotensi
sebagai sumber hidrokoloid selain yang telah
dipaparkan sebelumnya, berupa:
 Algae
 Udang-udangan
 Ikan-ikanan
 Ubur-ubur
 Siput laut
yang hidup di perairan laut Indonesia
8