Berbagi pengetahuan, dari mana saja, dari siapa saja, untuk semua

Daun Pandan: Vanila dari Timur, Biogenesis Senyawa Flavor dari Karoten

Daun pandan wangi merupakan salah satu tanaman asli dari Indonesia.  Tanaman ini memiliki nama latin Pandanousamaryllifolius Roxb yang nama genusnya berasal dari bahasa Indonesia, pandan.  Tanaman ini memiliki banyak fungsi di antaranya sebagai pewarna alami, peningkat aroma hingga sebagai tanaman herbal yang bermanfaat untuk kesehatan.

Pandanousamaryllifolius Roxb.

Pandanousamaryllifolius Roxb.

Sebagai pewarna alami, daun pandan sudah banyak digunakan di berbagai produk makanan tradisional seperti cookies, cake, roti, dan makanan ringan lainnya. Sedangkan sebagai peningkat aroma, daun pandan sudah sejak dahulu digunakan untuk meningkatkan aroma pada beras sehingga beras memiliki aroma yang wangi bahkan bisa menyaingi aroma beras premium seperti beras jasmine dan beras basmati.  Di sisi lain, tanaman pandan ternyata juga memiliki dampak positif terhadap kesehatan.  Salah satu protein yang diisolasi dari daun pandan ini ternyata berdampak positif untuk mencegah pertumbuhan virus influenza dan virus herpes.

Bagaimana pembentukan senyawa flavor dari karoten pada daun pandan?

Pernahkah teman-teman memikirkan bahwa ternyata ada kaitannya antara senyawa pewarna alami dari golongan karotenoid dengan senyawa flavor pada daun pandan? Senyawa karotenoid merupakan salah satu jenis pewarna alami yang termasuk dalam kelompok tetraterpenoid yang merupakan senyawa rantai panjang dengan 40 atom karbon yang dibentuk dari empat unit terpen (dengan masing-masing terdiri dari 10 atom karbon).

Karotenoid dapat diklasifikasikan menjadi kelompok karoten dan xanthofil.  Senyawa karoten merupakan salah satu kelompok karotenoid yang tidak memiliki atom karbon pada struktur kimianya, contohnya b-carotene (beta karoten). b-carotene merupakan salah satu senyawa yang disebut sebagai provitamin A yang akan diolah di dalam tubuh kita menjadi vitamin A (retinol). Vitamin A merupakan salah satu jenis nutrisi penting yang diperlukan untuk kesehatan mata, kulit, dan memiliki aktivitas antioksidan yang cukup baik untuk pencegahan beberapa penyakit degeneratif. Kelompok lainnya yaitu senyawa xanthofil yang merupakan senyawa karotenoid yang memiliki gugus atom oksigen pada struktur kimia salah satu contohnya adalah zeaxanthin yang banyak ditemui pada jagung.

Berdasarkan hasil HPLC (High Performance Liquid Chromatography) terdapat beberapa senyawa karotenoid yang dapat diidentifikasi pada daun pandan. Senyawa mayor yang dapat teridentifikasi di antaranya b-carotene dan lutein. Selain karotenoid mayor, juga bisa ditemukan beberapa karotenoid minor di antaranya: violaxanthin, neoxanthin, zeaxanthin dan α-carotene.

Karotenoid merupakan prekursor senyawa flavor pada berbagai jenis tanaman seperti pada belimbing, peach, tomat, pir, rumput laut, teh, tembakau, bunga mawar, bunga osmanthus, dan saffron.  Degradasi senyawa karotenoid ini dapat dilihat pada gambar.

Degradasi senyawa karotenoid. Gambar atas: Pembentukan senyawa flavor turunan karotenoid dari salah satu karoten yaitu b-carotene (i) 2,2,6-trimethylcylohexene-1-one; (ii) b-cyclocitral; (iii) dihydroactinidiolide/DHA dan (iv) b-ionone. Gambar bawah: Struktur kimia dari senyawa flavor turunan karoten dengan struktur mega stigma.

Degradasi senyawa karotenoid. Gambar atas: Pembentukan senyawa flavor turunan karotenoid dari salah satu karoten yaitu b-carotene (i) 2,2,6-trimethylcylohexene-1-one; (ii) b-cyclocitral; (iii) dihydroactinidiolide/DHA dan (iv) b-ionone. Gambar bawah: Struktur kimia dari senyawa flavor turunan karoten dengan struktur mega stigma.

 

Senyawa flavor turunan karoten pada daun pandan

 Daun pandan merupakan salah satu jenis tanaman yang sudah digunakan sejak zaman dahulu untuk meningkatkan aroma pada beberapa produk pangan. Dengan menggunakan teknik HS-SPME GC-MS (Head Space Solid Phase Microextraction Gas Chromatography) terdapat beberapa jenis senyawa flavor turunan karotenoid pada daun pandan diantaranya b-ionone, α-ionone dan juga b-cyclocitral.

Struktur kimia turunan senyawa flavor turunan karotenoid yang ditemukan pada daun pandan (i) b-cyclocitral, (ii)  α-ionone, dan (iii) b-ionone.

Struktur kimia turunan senyawa flavor turunan karotenoid yang ditemukan pada daun pandan (i) b-cyclocitral, (ii)  α-ionone, dan (iii) b-ionone.

Senyawa flavor turunan karotenoid b-ionone memiliki ambang batas sekitar 0.007 ppb (part per billion) dan merupakan senyawa flavor impact (flavor impact compound) pada berbagai jenis tanaman seperti rumput laut, bunga osmanthus, teh, melon, dsb. Penelitian secara in vitro dan in vivo terhadap senyawa b-ionone ini menunjukan banyak dampak positif terhadap kesehatan. Hewan percobaan yang diberi asupan b-ionone telah terbukti memberikan dampak positif sebagai anti-tumor.

Oksidasi enzimatis secara spesifik terhadap senyawa substrat karotenoid yaitu b-carotene dapat secara spesifik menghasilkan senyawa b-ionone. Jenis enzim yang secara spesifik mengoksidasi senyawa karotenoid ini menghasilkan senyawa flavor turunan karotenoid yaitu orisoprenoids atau biasa disebut dengan CCDs (Carotenoid Cleavage Dioxygenases).

Reaksi enzimatis pembentukan senyawa b-ionone secara enzimatis dari substrat b-carotene.

Reaksi enzimatis pembentukan senyawa b-ionone secara enzimatis dari substrat b-carotene.

Selain b-ionone, turunan senyawa karotenoid lain yang dapat diturunkan dari b-carotene adalah b-cyclocitral. b-ionone dapat diperoleh melalui reaksi oksidasi spesifik pada ikatan ganda C9-C10 atau C9’-C10’ pada substrat b-carotene. Sedangkan untuk b-cyclocitral dapat diperoleh melalui reaksi oksidasi spesifik pada ikatan ganda C7-C8 atau C7’-C8’ pada substrat b-caroteneb-cyclocitral memiliki ambang batas 5 ppb di mana senyawa ini merupakan salah satu senyawa flavor impact compound yang ditemukan pada teh Pu-erh.

Senyawa flavor turunan karotenoid jenis lainnya yaitu α-ionone. Senyawa ini diturunkan dari senyawa prekursor karotenoid yaitu α-carotene. Oksidasi secara spesifik senyawa α-carotene pada ikatan ganda C9-C10 atau C9’-C10’ akan menghasilkan senyawa α-ionone. α-ionone memiliki ambang batas kurang lebih 0.03 ppb dan merupakan senyawa flavor impact compound yang ditemukan pada bunga osmanthus.

Reaksi oksidasi secara enzimatis pada senyawa karotenoid ini akan menghasilkan senyawa flavor turunan karotenoid (norisoprenoids). Melalui reaksi enzimatis ini proses oksidasi yang dihasilkan akan secara spesifik sehingga yield norisoprenoids yang dihasilkan cukup optimal dan juga memenuhi prinsip green chemistry. Reaksi oksidasi secara enzimatis melalui aktivitas CCDs ini cukup potensial diaplikasikan untuk industri flavor dengan beberapa alasan: (1) aktivitas CCDs untuk menghasilkan senyawa norisoprenoids sudah banyak ditemukan di beberapa jenis tanaman sehingga mudah untuk diisolasi dari beberapa sumber; (2) molekul oksigen yang diperlukan untuk proses oksidasi merupakan salah satu sumber yang tersedia bebas; (3) tidak ada senyawa kofaktor yang diperlukan untuk reaksi katalisis enzimatis dengan enzim CCDs ini.

Prospek ke depan yang cukup potensial adalah jika aplikasi enzim CCDs dapat digunakan untuk meningkatkan nilai ekonomis (economical value) limbah buah-buahan atau sayur-sayuran (pomace) yang masih kaya akan karotenoid seperti limbah jus wortel, tomat dan sebagainya. Substrat pada pomace dapat dikatalisis oleh enzim CCDs untuk menghasilkan senyawa flavor profil norisoprenoids yang dapat meningkatkan nilai ekonomis dari pomace tersebut.

Potensi pemanfaatan enzim CCDs untuk meningkatkan nilai ekonomis pomace yang merupakan by-product dari industri jus buah-buahan atau sayur-sayuran.

Potensi pemanfaatan enzim CCDs untuk meningkatkan nilai ekonomis pomace yang merupakan by-product dari industri jus buah-buahan atau sayur-sayuran.

Catatan:
Artikel ini dimodifikasi dari artikel penulis di Majalah Food Review Indonesia 2015.

Bahan bacaan:

  • Baldermann, S. Ningrum, A. Yang, Z. Murata. A. Fleischmann, P. Winterhalter, P. Knight, M. Finn, T.M. dan Watanabe. N., Application of centrifugal precipitation chromatography and high-speed countercurrent chromatography equipped with a spiral tubing support rotor for the isolation and partial characterization of carotenoid cleavage-like enzymes in Enteromorphacompressa (L.) Nees, Sep. Sci., (2011), 34, 1–6.
  • Ningrum, A. Minh, N, N. dan Schreiner, M., Carotenoids and Norisoprenoids as Carotenoid Degradation Products in Pandan Leaves (Pandanus amaryllifoliusRoxb.), International Journal of Food Properties (Article in Press) , (2014), doi :10.1080/10942912.2014.971186.
  • Ningrum, A. dan Schreiner, M., Carotenoids Cleavage Activities by Crude Enzymes from Pandanousamryllifolius. Chemistry and Biochemistry, (2014), Issue 11, (11): 1871-1881, doi: 10.1002/cbdv.201400029.
  • Ningrum, A. dan Schreiner, M., PandanLeaves : Vanilla of the East as Potential Food Ingredients.  European Journals of Nutraceuticals and Functional Food (AgroFOOD Industry Hi Tech), (2014).

Penulis:
Andriati Ningrum, alumnus Institute of Food Science, BOKU, Austria.
Kontak: andriati_ningrum@yahoo.com