Peran Enzim Alpha - Amylase pada Metode Brewing Produk Beer

Terdapat banyak sekali komponen penting di dalam kehidupan makhluk hidup, salah satunya adalah enzim. Enzim berperang penting pada proses biokimia yang terjadi pada sel organisme. Lalu, apa itu enzim?

Enzim diartikan sebagai protein yang berperan sebagai biokatalis dalam reaksi kimia atau dalam sistem metabolisme. Maksud dari "biokatalis" pada konteks ini mengacu pada proses yang dilakukan oleh enzim untuk dapat memulai, mempercepat, atau memperlambat reaksi kimia tanpa dikonsumsi. Enzim memiliki keunikan dalam kemampuan bekerjanya, yaitu enzim dapat bekerja pada lingkungan biologis yang spesifik, semisal pada  suhu dan tingkat pH tertentu. Lalu,apa fungsi dari enzim ini?

Enzim berfungsi sebagai pendukung bagi proses metabolisme yang terjadi pada manusia. Metabolisme mencakup serangkaian reaksi kimia yang terjadi untuk menghasilkan energi, termasuk pemecahan lemak, karbohidrat, dan protein. Apabila, proses metabolisme tidak ini tidak dibantu oleh enzim, maka proses tersebut akan menjadi lambat atau bahkan tidak akan terjadi pada tingkat yang cukup untuk menopang kehidupan. Terdapat banyak ilmu pengetahuan yang meneliti lebih lanjut mengenai fungsi enzim ini, diantaranya bidang ilmu kedokteran, bioteknologi, dan ilmu pangan. Hal ini dikarenakan enzim juga memiliki fungsi untuk membantu mempercepat proses biokimia yang terjadi pada produk pangan. Apa saja keuntungan dari penggunaan enzim pada produk pangan?

Keuntungan dari pengaplikasian enzim pada proses pembuatan produk pangan adalah enzim dapat digunakan untuk memenuhi beragam kebutuhan, seperti meningkatkan tekstur, rasa, atau nilai gizi, dan untuk membuat pengolahan makanan lebih efisien. Lalu, apa saja contoh peran enzim dalam proses pangan?

Enzim memegang peranan penting dalam berbagai pengolahan pangan, baik tradisional maupun modern. Beberapa contoh penggunaan enzim dalam industri makanan antara lain pengolahan pati, pembuatan roti, produksi buah dan jus, produksi keju, produksi alkohol, pembuatan makanan olahan, filtrasi dan klarifikasi minuman, produksi makanan rendah gula, dan pembuatan coklat. 

Penggunaan enzim dalam industri makanan membantu meningkatkan efisiensi produksi, menghasilkan produk dengan kualitas lebih tinggi, dan mengurangi limbah. Selain itu, penggunaan enzim memungkinkan pengembangan makanan sehat yang memenuhi permintaan konsumen. 

Dengan berbagai penerapannya, enzim memainkan peran penting dalam memenuhi permintaan konsumen yang semakin meningkat akan kualitas, keamanan, dan keberlanjutan pangan. Salah satu contohnya adalah α-amilase dalam industri makanan yang memiliki banyak fungsi dalam memanggang, menyeduh, mencairkan pati serta membantu pencernaan. Enzim  α-amilase ini banyak digunakan dalam industri kue sebagai penambah rasa dan agen antistaling untuk meningkatkan kualitas roti. Selama memanggang, α-amilase ditambahkan ke dalam adonan untuk mengubah pati menjadi dekstrin yang lebih kecil, yang selanjutnya juga digunakan sebagai bahan kaca untuk produksi kue beras dan makanan tepung dan masih banyak lagi manfaatnya. Lalu, bagaimana dengan peran enzim  α-amilase dalam proses brewing produk beer?

Peran yang dimainkan oleh enzim  α-amilase pada proses pembuatan Beer adalah sebagai katalis. Pada pembuatan bir, salah satu proses pentingnya adalah proses mashing. Proses ini umumnya terdiri dari proses pencampuran sereal malt yang digiling (biasanya menggunakan jelai) dengan air panas. Hal ini bertujuan untuk melarutkan kandungan pati dan protein pada biji-bijian. Peningkatan suhu dan inkubasi pada suhu konstan memungkinkan terjadinya proses hidrolisis pati yang menjadikan pati berubah menjadi gula yang dapat difermentasi (sebagai contoh, maltosa). proses ini juga diperankan oleh pengaruh dari proses katalisis oleh enzim α-amilase dan β-amilase. Pada traditional standard infusion mashing, enzim β-glucanase perlu diinkubasi pada suhu 45°C, enzim β-amylase perlu diinkubasi pada suhu 62°C, dan enzim α-amylase perlu diinkubasi pada suhu 70°C. Keempat inkubasi ini perlu dilangsungkan pada metode  traditional standard infusion mashing. Sedangkan, pada  modern standard infusion mashing, mashing hanya perlu dilakukan menggunakan suhu aktif enzim α-amilase dan β-amilase. Pengukuran terhadap aktivitas α- dan β-amilase selama proses mashing adalah cara ampuh untuk mengoptimalkan proses mashing agar waktu dan sumber daya yang digunakan lebih efisien dan optimal.  α-amilase adalah enzim pendegradasi pati yang paling kuat (termostabil) namun memerlukan sejumlah kalsium tertentu dalam cairan pembuatan bir, oleh karena itu kualitas air menjadi penting untuk diperhatikan. Proses modern standard infusion mashing umumnya menggunakan suhu sekitar 64°C, sehingga enzim  α-amilase sangat stabil untuk dapat melakukan proses ini. Berdasarkan penelitian yang pernah dilakukan terhadap enzim ini, data yang didapatkan menunjukkan tingginya korelasi positif antara  α-amilase  dan kualitas malt yang dihasilkan, khususnya pada kemampuan fermentasi dan gula yang dapat difermentasi yang dihasilkan.  α-amilase ini juga dapat memecah glukosa dari ujung pereduksi yang menyebabkan waktu mashing menjadi lebih efisien. Enzim  α-amilase adalah enzim katalis pati yang paling banyak dipelajari dibandingkan enzim  α- glukosidase yang juga merupakan enzim yang berperan dalam proses katalisis pati pada pembuatan produk Beer. Lalu, bagaimana proses dari pembuatan beer atau proses mashing yang diperankan oleh enzim  α-amilase ini?

Prosesnya adalah dengan mencampurkan 1,0 g/l malt ke dalam pengenceran dua kali lipat dari ekstrak enzim (Ekstrak  α-amilase), kemudian diinkubasi selama 5 menit pada suhu sekitar 40 hingga 80°C. Setelah 5 menit, 100 μl ekstrak enzim dimasukkan ke dalam 900 μl NaOH 0,5 M untuk menghentikan aktivitas enzim, menghasilkan larutan A. Kadar gula pereduksi yang terdapat dalam larutan A dapat dianalisis menggunakan p-hydroxybenzoic acid hydrazide. Selanjutnya, HCl ditambahkan ke larutan A. Setelah pemanasan pada 100 ◦C selama 5 menit, serapan sampel diukur secara spektrofotometri (405 nm). Konsentrasi gula pereduksi dari larutan ini dapat diukur dengan menggunakan kurva standar maltosa yang berkisar antara 0 – 0,4 mg/mL, yang setara dengan 0–1,2 mmol/l ujung pereduksi. Kadar gula pereduksi diukur dalam ekstrak enzim yang tidak diberi perlakuan (blanko), dan ekstrak enzim yang diberi perlakuan panas. Perbedaan yang dihasilkan dari kedua perlakuan ini merupakan ukuran aktivitas enzim. Aktivitas enzim dinyatakan dalam Satuan Aktivitas (AU), yang didefinisikan sebagai jumlah ujung pereduksi (mmol) yang dihasilkan per satuan waktu (menit) dan massa bahan kering jelai atau malt (g). Apa saja aspek regulasi dan keamanan pangan yang perlu diperhatikan ketika menggunakan enzim α-amylase untuk proses brewing (mashing) produk Beer?

Dalam penggunaan enzim  α-amilase dalam metode mashing wajib memperhatikan aspek regulasi dan keamanan pangan. Beberapa kepatuhan utama yang harus dipertimbangkan mencakup peraturan dari pihak berwenang serta negara, seperti peraturan lokal atau regional untuk mengawasi keamanan pangan. Kedua, memperhatikan persetujuan enzim amilase spesifik yang digunakan untuk memproduksi makanan atau minuman. Ketiga adalah pelabelan produk yang tepat. Penting untuk secara akurat menentukan jenis enzim yang digunakan. Keempat, produk harus mencantumkan pedoman penggunaan yang benar, termasuk dosis, suhu, dan lama proses penyeduhan yang tepat. Kelima adalah keamanan bahan baku yang digunakan selama pengujian. Bahan mentah yang digunakan dalam memproduksi enzim amilase harus bersumber dari pemasok terpercaya yang tidak menimbulkan risiko kesehatan atau masalah keselamatan bagi konsumen. Selanjutnya, dilakukan proses auditing untuk mengidentifikasi kemungkinan zat berbahaya, sifat alergi dan kontaminasi dari proses dan produk yang dihasilkan. Lalu, apa saja tantangan dan peluang di masa depan dalam penggunaan  α-amilase pada produk Beer di masa depan?

Penggunaan enzim  α-amilase di masa depan dalam industri makanan seperti pembuatan Beer memiliki berbagai tantangan dan peluang yang harus dipertimbangkan. Tantangannya mencakup kebutuhan untuk menemukan sumber enzim  α-amilase yang lebih berkelanjutan dan ramah lingkungan di tengah meningkatnya kepedulian terhadap lingkungan. Hal ini berdasarkan fakta bahwa produksi enzim amilase memerlukan banyak energi dan sumber daya yang diperlukan dalam pembuatannya. 

Tantangan lainnya adalah seiring berjalannya waktu dan dengan kemajuan teknologi, penggunaan enzim menjadi lebih umum sehingga dapat menimbulkan tekanan harga karena banyaknya persaingan. Adapun peluang yang datang dengan enzim  α-amilase mencakup produk dengan kualitas yang lebih baik seperti peningkatan rasa dan tekstur, umur simpan yang lebih lama, pengurangan waktu pemrosesan dan pengurangan biaya produksi. Hal ini membuka peluang untuk menghasilkan produk yang lebih bersih dan rasanya lebih enak. 

Di samping itu, terdapat peluang kemajuan bioteknologi yang mampu menghasilkan enzim yang serbaguna dan efektif. Bioteknologi menyediakan sarana bagi para insinyur untuk mengoptimalkan enzim  α-amilase dan menciptakan proses yang lebih efisien secara ekonomi di berbagai industri yang juga dapat mengarah pada terciptanya produksi berkelanjutan.

Referensi:

Prihatini, I., & Dewi, R. K. (2021). Kandungan Enzim Papain pada Pepaya (Carica papaya L) Terhadap Metabolisme Tubuh. Jurnal Tadris IPA Indonesia, 1(3), 449-458. Diakses melalui: https://ejournal.iainponorogo.ac.id/index.php/jtii/article/download/312/172

Firdha, N., Farma, S. A., Atifah, Y., & Batungale, S. (2021). Aktivitas Enzim Amilase pada Saliva dan Enzim Protease pada Sekret Pankreas Rana esculenta. In Prosiding Seminar Nasional Biologi (Vol. 1, No. 1, pp. 111-121). Diakses melalui: https://semnas.biologi.fmipa.unp.ac.id/index.php/prosiding/article/download/19/14

Raveendran, S., Parameswaran, B., Ummalyma, S. B., Abraham, A., Mathew, A. K., Madhavan, A., ... & Pandey, A. (2018). Applications of microbial enzymes in food industry. Food technology and biotechnology, 56(1), 16. Diakses melalui: https://hrcak.srce.hr/file/290715;

Mayasopha, A. Y., Herfianita, F., & Sutrisno, A. (2014). Aplikasi enzim transglutaminase pada produk pangan: kajian pustaka. Jurnal Pangan dan Agroindustri, 3(3), 1145-1151. Diakses melalui: https://scholar.archive.org/work/vgcnisjzffgytat4sbjjqdgr5a/access/wayback/http://www.jpa.ub.ac.id:80/index.php/jpa/article/download/2 

De Schepper, C. F., Michiels, P., Buvé, C., Van Loey, A. M., & Courtin, C. M. (2021). Starch hydrolysis during mashing: A study of the activity and thermal inactivation kinetics of barley malt α-amylase and β-amylase. Carbohydrate Polymers, 255, 117494.  Diakses melalui: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014486172031667237/246

Panel, E. C., & Herman, L. (2021). Safety evaluation of the food enzyme α-amylase from the genetically modified Bacillus licheniformis strain NZYM-KE. EFSA Journal, 19(3), e06433. Diakses melalui: https://efsa.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.2903/j.efsa.2021.6433

Parés Viader, R., Yde, M. S. H., Hartvig, J. W., Pagenstecher, M., Carlsen, J. B., Christensen, T. B., & Andersen, M. L. (2021). Optimization of beer brewing by monitoring α-amylase and β-amylase activities during mashing. Beverages, 7(1), 13. Diakses melalui: https://www.mdpi.com/2306-5710/7/1/13/pdf

Fox, G. (2018). Starch in brewing applications. In Starch in food (pp. 633-659). Woodhead Publishing. Diakses melalui: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780081008683000160