surimi, enzyme, proteases

1. 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

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

3. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 3
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

4. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 4
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

5. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 5
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

6. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 6
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

7. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 7
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

8. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 8
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

9. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 9
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

10. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 10
AMINO ACID
Bambang Riyanto 19
Bambang Riyanto 20

11. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 11
Bambang Riyanto 21
Bambang Riyanto 22

12. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 12
Bambang Riyanto 23
ENZIM
Bambang Riyanto 24

13. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 13
ENZIM :
Protein yang mengkatalisis reaksi-reaksi
biokimia
Bambang Riyanto 25
Bambang Riyanto 26

14. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 14
DEGRADATION REACTIONS
Bambang Riyanto 27
SYNTHESIS REACTION
Active site
es
Bambang Riyanto 28

15. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 15
ISTILAH
Bambang Riyanto 29
Bambang Riyanto 30

16. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 16
Bambang Riyanto 31
* TEMPERATURE
* pH
* ENZYME CONCENTRATION
* SUBSTRATE CONCENTRATION
FAKTOR-FAKTOR
YANG
MEMPENGARUHI
AKTIVITAS ENZIM
Bambang Riyanto 32

17. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 17
ENERGI
AKTIVASI
Bambang Riyanto 33
PERBANDINGAN MODEL
* INDUCE FIT
* KUNCI DAN ANAK KUNCI
Bambang Riyanto 34

18. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 18
Bambang Riyanto 35
Bambang Riyanto 36

19. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 19
Bambang Riyanto 37
ENZIM PROTEASE
Bambang Riyanto 38

20. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 20
Bambang Riyanto 39
Bambang Riyanto 40

21. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 21
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

22. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 22
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

23. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 23
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

24. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 24
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

25. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 25
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

26. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 26
• 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

27. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 27
Bambang Riyanto 53
Bambang Riyanto 54

28. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 28
Bambang Riyanto 55
Bambang Riyanto 56

29. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 29
Bambang Riyanto 57
Bambang Riyanto 58

30. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 30
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

31. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 31
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

32. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 32
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

33. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 33
Bambang Riyanto 65
CONTROL OF FISH PROTEINASES
IN SURIMI SEAFOOD
Bambang Riyanto 66

34. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 34
Bambang Riyanto 67
PROTEINASE INHIBITORS
• Cysteine Proteinase Inhibitors
• Serine Proteinase Inhibitors
• Metallo-Proteinase Inhibitors
Bambang Riyanto 68

35. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 35
Bambang Riyanto 69
Bambang Riyanto 70

36. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 36
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

37. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 37
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

38. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 38
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

39. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 39
Bambang Riyanto 77
Bambang Riyanto 78

40. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 40
Bambang Riyanto 79
Bambang Riyanto 80

41. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 41
Bambang Riyanto 81
Bambang Riyanto 82

42. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 42
Bambang Riyanto 83
Bambang Riyanto 84

43. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 43
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

44. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 44
OHMIC HEATING
(ELECTRICAL RESISTANCE HEATING, JOULE HEATING,
ELECTRO-HEATING)
Bambang Riyanto 87
Bambang Riyanto 88

45. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 45
PULSED ELECTRIC FIELDS
Bambang Riyanto 89
Bambang Riyanto 90

46. THP 333 Diversifikasi dan
Pengembangan Produk Perikanan/
Kuliah Ke-2b 46
TERIMA KASIH
Bambang Riyanto 91