Berdasarkan hasil penelitian, diketahui bahwa perubahan warna ini terjadi karena lepasnya astaksantin (astaxanthin) dari protein krustasianin (crustacyanin) [1]. Astaksantin adalah senyawa karotenoid yang berwarna oranye kemerahan, mirip seperti senyawa beta-karoten pada wortel. Tapi tidak seperti beta-karoten, astaksantin bukanlah provitamin-A; jadi pada tubuh manusia tidak bisa diubah menjadi vitamin A. Senyawa ini larut dalam lemak dan memiliki sifat anti-oksidan [2]. Selain pada udang dan lobster, astaksantin juga dapat ditemukan pada mikroalga, ikan salmon, ikan trout, dan juga pada bulu beberapa jenis burung [2].
Pada lobster dan udang, astaksantin berikatan dengan protein krustasianin yang menghasilkan warna biru [1]. Protein krustasianin sendiri terdiri dari beberapa jenis, seperti beta-krustasianin (β-CR) dan alfa-krustasianin (α-CR) [3][4]. Beta-krustasianin mengandung dua sub-unit protein yang dihubungkan dengan sepasang molekul astaksantin dan menyerap cahaya pada panjang gelombang 580-590 nm. Sedangkan α-CR terdiri dari 8 protein β-CR, sehingga mengandung 16 molekul astaksantin dan menyerap cahaya pada panjang gelombang maksimum 632 nm.
Struktur protein β-CR telah lama diketahui [5]. Berdasarkan struktur tersebut, diketahui bahwa astaksantin berinteraksi dengan protein krustasianin melalui residu histidine (huruf B putih pada ilustrasi di atas) pada ujung astaksantin yang satu dan dengan residu tirosin dan satu molekul air (huruf A putih pada ilustrasi di atas) pada ujung yang lainnya. Interaksi ini menyebabkan astaksantin bermuatan negatif karena membentuk ion enolate akibat serah terima atom hidrogen pada dua ujung senyawa astaksantin tersebut dengan residu histidin dan tirosin krustasianin. Ion enolat adalah anion yang terbentuk ketika hidrogen alfa pada molekul aldehid atau keton dilepaskan sebagai ion hidrogen. Bentuk enolat pada astaksantin inilah yang menyebab lobster berwarna berwarna biru.
Ketika dimasak, protein krustasianin pada lobster atau udang tersebut terdenaturasi/rusak sehingga ikatan antara protein dengan astaksantin hilang. Hal ini menyebabkan lepasnya astaksantin dari protein sehingga ion enolate astaksantin berubah kembali menjadi bentuk netralnya (alfa-hidroksi keton) yang berwarna merah oranye (panjang gelombang maksimum = 472 nm) [1].
Referensi:
[1] S. Begum et al., “On the origin and variation of colors in lobster carapace,” Phys. Chem. Chem. Phys., vol. 17, no. 26, pp. 16723–16732, Jun. 2015.
[2] R. R. Ambati, S.-M. Phang, S. Ravi, and R. G. Aswathanarayana, “Astaxanthin: Sources, Extraction, Stability, Biological Activities and Its Commercial Applications—A Review,” Mar. Drugs, vol. 12, no. 1, pp. 128–152, Jan. 2014.
[3] A. P. Gamiz-Hernandez, I. N. Angelova, R. Send, D. Sundholm, and V. R. I. Kaila, “Protein-Induced Color Shift of Carotenoids in β-Crustacyanin,” Angew. Chem. Int. Ed., vol. 54, no. 39, pp. 11564–11566, Sep. 2015.
[4] N. H. Rhys, M.-C. Wang, T. A. Jowitt, J. R. Helliwell, J. G. Grossmann, and C. Baldock, “Deriving the ultrastructure of α-crustacyanin using lower-resolution structural and biophysical methods,” J. Synchrotron Radiat., vol. 18, no. 1, pp. 79–83, Jan. 2011.
[5] M. Cianci et al., “The molecular basis of the coloration mechanism in lobster shell: β-Crustacyanin at 3.2-Å resolution,” Proc. Natl. Acad. Sci., vol. 99, no. 15, pp. 9795–9800, Jul. 2002.