Hidrolisis Protein EnzimatisRespandu Zulfachri230110120069Fakultas Perikanan dan Ilmu KelautanUniversitas Padjadjaran

ABSTRAK Hidrolisis protein secara enzimatis erat kaitannya dengan proses pemutusan ikatan peptida diamana adanya bantuan enzim protease. Enzim protease itu sendiri merupakan jenis enzim golongan hidrolase yang berfungsi untuk menghidrolisis protein. Enzim protease dapat berasal dari tumbuhan maupun mikroorganisme. Pada praktikum Hidrolisis protein secara enzimatis ini akan dilakukan percobaan dengan menambahkan filtrat enzim protease dari buah papaya (enzim papain) dan nanas (enzim bromelin ) ke dalam sampel (tulang ikan, kulit ikan, daging ikan, tempe, putih telur, dan susu). Hasil dari praktikum ini menunjukkan suatu perubahan terhadap semua sampel, yaitu akan mengalami perubahan pH, warna, dan tekstur. Hal ini dapat disimpulkan bahwa dalam melakukan hidrolisis protein secara enzimatis dapat dilakukan dengan menggunakan ekstrak buah nanas dan buah pepaya.

Kata Kunci : hidrolisis, protein, enzim protease, ikatan peptide.

PENDAHULUAN

Latar Belakang Enzim Protease merupakan jenis enzim golongan hidrolase yang berfungsi memecah protein molekul besar menjadi molekul yang lebih sederhana dengan hidrolisis pada ikatan peptida. Enzim ini diperlukan oleh semua makhluk hidup karena bersifat esensial dalam metabolisme protein. Didalam tubuh enzim protease memiliki peran dalam membantu proses pencernaan protein dalam makanan, menggunakan kembali protein-protein intraseluler, koagulasi sel darah dan aktivasi berbagai jenis protein, hormon, serta neurotransmitter. Selain itu, enzim ini juga dapat dimanfaatkan dalam industri pangan contohnya sebagai pelunak daging Antemortem, pengempukan daging setelah disembelih, mempercepat fermentasi kecap keong sawah, dan mempercepat fermentasi tempe.Enzim protease dapat berasal dari tumbuhan maupun mikroorganisme. Contoh tumbuhan yang memiliki gandungan enzim protease adalah nanas, papaya dan biduri. Pada praktikum ini akan digunakan dua sumber enzim yaitu buah nanas dan papaya. Keberadaan enzim pada buah nanas hampir merata pada seluruh bagiannya, yang meliputi buah, tangkai, kulit, daun, hati atau empulur, hingga batangnya (Cooreman et al. 1976; Winarno 1993). Pada buah papaya enzim terkandung dalam getah pada buah, batang, dan daunnya. Enzim pada nanas bernama bromelin sedangkan pada papaya bernama papanin. Praktikum ini bertujuan untuk menghidrolisis protein pada sampel dan mengetahui aktivitas enzim yang terjadi.

Tinjauan Pustaka Protein ( akar kata protos dari bahasa Yunani yang berarti "yang paling utama" ) adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus. Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh Jns Jakob Berzelius pada tahun 1838.Struktur tersier protein. Protein ini memiliki banyak struktur sekunder beta-sheet dan alpha-helix yang sangat pendek. Model dibuat dengan menggunakan koordinat dari Bank Data Protein ( nomor 1EDH ). Struktur primer protein bisa ditentukan dengan beberapa metode:1. Hidrolisis protein dengan asam kuat ( misalnya, 6N HCl ) dan kemudian komposisi asam amino ditentukan dengan instrumen amino acid analyzer. 2. Analisis sekuens dari ujung-N dengan menggunakan degradasi Edman.3. Kombinasi dari digesti dengan tripsin dan spektrometri massa.4. Penentuan massa molekular dengan spektrometri massa.Struktur protein dapat dilihat sebagai hirarki, yaitu berupa struktur primer (tingkat satu), sekunder (tingkat dua), tersier (tingkat tiga), dan kuartener (tingkat empat). Struktur primer protein merupakan urutan asam amino penyusun protein yang dihubungkan melalui ikatan peptida (amida).Sementara itu, struktur sekunder protein adalah struktur tiga dimensi lokal dari berbagai rangkaian asam amino pada protein yang distabilkan oleh ikatan hidrogen. Berbagai bentuk struktur sekunder misalnya ialah sebagai berikut: - Alpha helix (-helix, "puntiran alfa"), berupa pilihan rantai asam-asam amino berbentuk seperti spiral- Beta-sheet (-sheet, "lempeng - beta"), berupa lembaran-lembaran lebar yang tersusun dari sejumlah rantai asam amino yang saling terikat melalui ikatan hidrogen atau ikatan tiol (S-H);- Beta-turn, (-turn, "lekukan- beta"); dan- Gamma-turn, (-turn, "lekukan gamma").Gabungan dari aneka ragam dari struktur sekunder akan menghasilkan struktur tiga dimensi yang dinamakan struktur tersier. Struktur tersier biasanya berupa gumpalan. Beberapa molekul protein dapat berinteraksi secara fisik tanpaikatan kovalen membentuk oligomer yang stabil ( misalnya dimer, trimer, atau kuartomer ) dan membentuk struktur kuartener. Contoh struktur kuartener yang terkenal adalah enzim Rubisco dan insulin.Struktur primer protein bisa ditentukan dengan beberapa metode: (1) Hidrolisis protein dengan asam kuat ( misalnya, 6N HCl ) dan kemudian komposisi asam amino ditentukan dengan instrumen amino acid analyzer, (2) Analisis sekuens dari ujung-N dengan menggunakan degradasi Edman, (3) Kombinasi dari digesti dengan tripsin dan spektrometri massa, dan (4) Penentuan massa molekular dengan spektrometri massa. Struktur sekunder bisa ditentukan dengan menggunakan spektroskopi circular dichroism (CD) dan Fourier Transform Infra Red (FTIR). Spektrum CD dari puntiran-alfa menunjukkan dua absorbans negatif pada 208 dan 220 nm dan lempeng-beta menunjukkan satu puncak negatif sekitar 210-216 nm. Estimasi dari komposisi struktur sekunder dari protein bisa dikalkulasi dari spektrum CD. Pada spektrum FTIR, pita amida-I dari puntiran-alfa berbeda dibandingkan dengan pita amida-I dari lempeng-beta. Jadi, komposisi struktur sekunder dari protein juga bisa diestimasi dari spektrum inframerah. Struktur protein lainnya yang juga dikenal adalah domain. Struktur ini terdiri dari 40-350 asam amino. Protein sederhana umumnya hanya memiliki satu domain. Pada protein yang lebih kompleks, ada beberapa domain yang terlibat di dalamnya. Hubungan rantai polipeptida yang berperan di dalamnya akan menimbulkan sebuah fungsi baru berbeda dengan komponen penyusunnya. Bila struktur domain pada struktur kompleks ini berpisah, maka fungsi biologis masing-masing komponen domain penyusunnya tidak hilang. Inilah yang membedakan struktur domain dengan struktur kuartener. Pada struktur kuartener, setelah struktur kompleksnya berpisah, protein tersebut tidak fungsional. kuartener.

Struktur primer

Struktur sekunder

Struktur tersier protein

Hidrolisis adalah istilah umum yang dipergunakan untuk menyebut reaksi suatu zat dengan air. Hidrolisis atau dalam bahasa Inggris disebut sebagai Hydrolysis berasal dari kata hydro artinya air dan lysis artinya peruraian. jadi hidrolisis bisa diartikan sebagai peruraian oleh air. Sifat asam, netral, atau basa larutan garam ditentukan oleh reaksi hidrolisis baik kation atau anion garam tersebut. Hidrolisis adalah suatu proses kimia yang menggunakan H2O sebagai pemecah suatu persenyawaan termasuk inversi gula, saponifikasi lemak dan ester, pemecahan protein dan reaksi Grignard. H2O sebagai zat pereaksi dalam pengertian luas termasuk larutan asam dan basa (dalam senyawa organik, hidrlisis, netralisasi). Hidrolisis protein didefinisikan sebagai protein yang mengalami degradasi hidrolitik dengan asam atau basa kuat dengan hasil akhir berupa campuran beberapa hasil. Bila hidrolisis dilakukan dengan sempurna maka akan diperoleh hidrolisat yang terdiri dari campuran 18 sampai 20 macam asam amino. Produk akhir dapat berbentuk cair, pasta atau bubuk/tepung yang bersifat higroskopis. Fungsi hidrolisis protein dapat sebagai penyedap atau sebagai "intermediates untuk isolasi dan memperoleh asam amino secara individu atau dapat pula untuk pengobatan yaitu sebagai obat diet untuk penderita pencernaan.Hidrolisis protein dengan menggunakan basa mempunyai kelebihan tidak menghancurkan triptofan dari protein dan pembentukan "humin" lebih sedikit. Kekurangannya. Hidorlisis basa menghasilkan produk yang tidak mengandung semua asam amino dan mempunyai cita rasa yang kurang dibanding dengan hasil hidrolisis asam. Asam amino merupakan unit pembangun protein yang dihubungkan melalui ikatan peptida pada setiap ujungnya. Protein tersusun dari atom C, H, O, dan N, serta kadang-kadang P dan S. Dari keseluruhan asam amino yang terdapat di alam hanya 20 asam amino yang yang biasa dijumpai pada protein. Dari struktur umumnya, asam amino mempunyai dua gugus pada tiap molekulnya, yaitu gugus amino dan gugus karboksil, yang digambarkan sebagai struktur ion dipolar. Gugus amino dan gugus karboksil pada asam amino menunjukkan sifat - sifat spesifiknya. Karena asam amino mengandung kedua gugus tersebut, senyawa ini akan memberikan reaksi kimia yang yang mencirikan gugus-gugusnya. Sebagai contoh adalah reaksi asetilasi dan esterifikasi. Asam amino juga bersifat amfoter, yaitu dapat bersifat sebagai asam dan memberikan proton kepada basa kuat, atau dapat bersifat sebagai basa dan menerima proton dari basa kuat.Semua asam amino yang ditemukan pada protein mempunyai ciri yang sama, gugus karboksil dan amino diikat pada atom karbon yang sama. Masing-masing berbeda satu dengan yang lain pada gugus R-nya, yang bervariasi dalam struktur, ukuran, muatan listrik, dan kelarutan dalam air. Beberapa asam amino mempunyai reaksi yang spesifik yang melibatkan gugus R-nya.Melalui reaksi hidrolisis protein telah didapatkan 20 macam asam amino yang dibagi berdasarkan gugus R-nya, berikut dijabarkan penggolongan tersebut : asam amino non-polar dengan gugus R yang hidrofobik, antara lain Alanin, Valin, Leusin, Isoleusin, Prolin, Fenilalanin, Triptofan dan Metionin. Golongan kedua yaitu asam amino polar tanpa muatan pada gugus R yang beranggotakan Lisin, Serin, Treonin, Sistein, Tirosin, Asparagin dan Glutamin. Golongan ketiga yaitu asam amino yang bermuatan positif pada gugus R dan golongan keempat yaitu asam amino yang bermuatan negatif pada gugus R. Dari ke-20 asam amino yang ada, dijumpai delapan macam asam amino esensial yaitu Valin, Leusin, Isoleusin, Metionin, Fenilalanin, Triptofan, Treonin, dan Lisin. Asam amino essensial ini tidak bisa disintesis sendiri oleh tubuh manusia sehingga harus didapatkan dari luar seperti makanan dan zat nutrisi lainnya. Hidrolisis protein dilakukan dengan bantuan enzim protease . Enzimprotease adalah sekelompok enzim katalis yang berfungsi untuk menghidrolisis atau merusak protein. Protease mampu menghidrolisis hampir semua protein sepanjang komponen sel-sel hidup. Beberapa contoh enzim protease adalah enzim yang terdapat pada buah pepaya dan buah nanas. Pada buah pepaya disebut enzim papain dan pada buah nanas disebut enzim bromelin. Enzim papain adalah enzimprotease yang terkandung dalam getah pepaya baik dalam buah, batang dandaunnya. Enzim bromelin adalah enzim yang secara alami terdapat pada buah danbatang nanas. Bromelin termasuk enzim protease yang membantu mencerna protein.METODE PRAKTIKUMAlatAlat-alat yang digunakan adalah gelas ukur digunakan untuk mengukur cairan yang digunakan, cawan petri digunakan untuk wadah bagi sample saat proses hidrolisis, blender digunakan untuk menghancurkan bahan yang dibutuhkan, pisau untuk memotong dan mengupas bahan, timbangan digunakan untuk menimbang sample yang dibutuhkan, beaker glass digunakan untuk menempatkan sample yang digunakan, pH meter digunakan untuk mengukur pH, indikator universal digunakan untuk mengidentifikasi keasaman larutan/zat dan lainnya, pipet tetes digunakan untuk membantu memindahkan cairan dalam jumlah yang sangat kecil, sepatula digunakan untuk mengaduk cairan, dan kertas label digunakan untuk memberi tanda kepemilikan setiap cairan.

BahanBahan-bahan yang digunakan adalah ikan sebagai sample, buah nanas sebagai bahan yang mengandung enzim bormelin yang digunakan untuk dicampurkan dengan sample, susu sebagai sample, telur sebagai sample, tempe sebagai sample, dan aquades untuk pengenceran.

ProsedurNanas atau papaya ditimbang sebanyak 250 g

Buah dimasukkan ke dalam blender, tambahkan 150 ml akuades dan haluskan buah.

Jus buah di saring dan dipisahkan filtratnya dalam beaker glass.

Sampel ditimbang 5 g dan letakan diatas cawan petri.

Ditambahkan 5 g filtrat, tutup cawan petri dan diamkan selama 30 menit.

Diamati dan catat hasilnya di dalam tabel pengamatan.

HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil PengamatanTabel Hasil Pengamatan Hidrolisis Protein Enzimatis Lab. FHAKelompokSampelFiltratpH awalpH akhirPengamatan (warna/tekstur)

1TulangNanas muda65Kekuningan , tekstur keras

Nanas matang65Kekuningan , tekstur keras

2Kulit

Nanas muda76Sangat pucat, tekstur empuk

Nanas matang75Merah muda pucat, lebih empuk

3

DagingNanas muda6,56Menjadi pucat , lembek, mudah hancur

Nanas matang6,55Menjadi pucat , lebih lembek, mudah hancur

4TempeNanas muda65Kekuningan , tekstur lunak

Nanas matang65Kekuningan , tekstur lunak

5Putih telurNanas muda106Mencair , bening

Nanas matang108Mencair , kekuningan

6

SusuNanas muda76Warna putih kekuningan, tekstur kental dan ada endapan

Nanas matang75Warna putih pucat kekuningan, tekstur cair dan ada endapan

Tabel Hasil Pengamatan Hidrolisis Protein Enzimatis Lab. AkuakulturKelompokSampelFiltratpH awalpH akhirPengamatan Perubahan warna dan tekstur

7TulangPepaya76Awal : Putih dan kerasAkhir : Putih dan keras (tidak ada perubahan)

8KulitPepaya6.56Awal : Putih pucat dan kenyalAkhir : Putih kekuningan dan lebih lembek

9DagingPepaya65Awal : Putih pucat dan kenyalAkhir : warna kemerahan dan lebih lembek

10TempePepaya76Awal : putih kecoklatan dan kerasAkhir : Orange pucat, dan lembek

11TelurPepaya106Awal : Bening kekuningan dan kentalAkhir : jingga dan lebih lunak

12SusuPepaya76Awal : putih susu dan tekstur kentalAkhir : Putih orange, lebih kental

Tabel Hasil Pengamatan Hidrolisis Protein Enzimatis Lab. MSPKelompokSampelFiltratpH awalpH akhirPengamatan Perubahan warna dan tekstur

13Daging + TulangPepaya muda66Sebelum : tulang berwarna Putih dan keras. Daging berwarna putih kemerahan, lunakSesudah : daging + tulang, putih dan lebih lunak

14KulitPepaya muda77Sebelum : seperti warna kulit ikan normal, kenyalSesudah : Putih kekuningan dan lebih kenyal

15telurPepaya muda109Sebelum : bening, sedikit kuning, kenyalSesudah : lebih cair

16SusuPepaya muda76Sebelum : putih susu, cairSesudah : Putih, terdapat endapan

17TempePepaya muda56Sebelum : putih pucat, lunakSesudah : merah pucat, dan lembek

Pembahasan Berdasarkan hasil yang diperoleh pada praktikum kali ini mengenai hidrolisis protein enzimatis dengan menggunakan ekstrak buah nanas dan pepaya. Protein dapat dihidrolisis dengan bantuan enzim protease. Enzim protease berfungsi untuk memutus ikatan peptida yang menyebabkan terjadinya perubahan pH, warna, dan tekstur. Enzim protease juga berfungsi untuk menghidrolisis protein. Protein - protein yang terkandung dalam daging ikan, susu, tempe, dan telur telah terhidrolisis oleh enzim protease yang terkandung pada ekstrak buah nanas dan buah pepaya. Dengan catatan, bahwa ekstrak buah muda akan lebih cepat bereaksi dalam menghidrolisis protein dibandingkan ekstrak buah yang matang, itu disebabkan karena ekstrak buah muda mengandung lebih banyak enzim protease didalamnya. Dalam tabel hasil di atas daging ikan ketika ditambahkan enzim protease dan didiamkan selama setengah jam kemudian setelah diamati, daging yang ditambahkan ekstrak pepaya muda, tekstur daging menjadi lebih lunak dan mudah hancur dibandingkan dengan ditambahkan ekstrak pepaya matang. Pada sampel susu yang ditambah ekstrak nanas dan pepaya muda juga menjadi lebih terurai atau ikatannya pecah dibandingkan dengan sampel yang ditambah nanas dan pepaya muda. Selain itu, terdapat perubahan warna dimana sampel susu yang ditambahkan ekstrak buah muda warnanya lebih dominan kuning dibandingkan dengan sampel yang ditambahkan dengan ekstrak buah matang . Perubahan warna ini dipengaruhi oleh warna ekstrak yang dominan kuning bercampur dengan warna susu dan juga denaturasi yang dilakukan enzim protease dari nanas maupun pepaya. Pada sampel telur yang diberi masing-masing ekstrak, seluruhnya mencair. Itu diakibatkan oleh protein yang terhidrolisis oleh enzim protease. Tetapi ada satu sampel yang ditambahkan dengan pepaya muda ternyata terdapat gumpalan berwarna orange . Penggumpalan ini juga merupakan akibat dari aktivitas enzim protease yang memutus ikatan peptida pada protein telur. Pada sampel tempe yang diberi ekstrak pepaya mengalami pelunakan , sama halnya dengan sampel tempe yang ditambahkan ekstrak nanas yang mengalami pelunakan.

KESIMPULAN Dari hasil praktikum ini dapat disimpulkan bahwa bahan-bahan makanan yang mengandung protein seperti susu, telur, daging ikan , dan lain sebagainya dapat terhidrolisis dengan bantuan enzim protease yang terdapat pada nanas dan pepaya. Nanas dan pepaya muda lebih cepat dalam proses menghidrolisis protein dibandingkan dengan nanas dan pepaya yang telah matang. Hal ini dikarenakan konsentrasi enzim protease lebih banyak terdapat pada buah nanas dan pepaya muda dibandingkan dengan buah nanas dan pepaya yang sudah matang. Selain itu hasil dari proses hidrolisis protein ini membuat tekstur dari makanan menjadi lebih empuk, kenyal dan lembek dari pada sebelum di hidrolisis.

DAFTAR ACUANGirindra, A.. 1986. Biokimia I. Jakarta: Gramedia.Lehninger, 1982. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta: ERLANGGAPaustina T. 2001. Protein Structure. University of Wisconsin-MadisonNgili, yohannes (2010). Biokimia Dasar. Bandung : Rekaya SainsWinarno, 1995, Enzim Pangan, penerbit PT. Gramedia Utama : Jakarta

LAMPIRAN