BAB I

PENDAHULUAN

Protein adalah senyawa organik yang molekulnya sangat besar dan

susunannya sangat kompleks serta merupakan polimer dari alfa asam-asam amino.

Jadi, sebenarnya protein bukan merupakan zat tunggal, serta molekulnya

sederhana, tetapi masih merupakan asam amino. Oleh karena protein tersusun atas

asam-asam amino, maka susunan kimia mengandung unsur-unsur seperti terdapat

pada asam-asam amino penyusunnya yaitu C, H, O, N dan kadang-kadang

mengandung unsur-unsur lain, seperti misalnya S, P, Fe, atau Mg.

Protein memegang peranan yang penting pula dalam kehidupan. Proses

kimia dalam tubuh dapat berlangsung dengan baik karena adanya enzim, suatu

protein yang berfungsi sebagai biokatalis. Disamping itu, hemoglobin dalam

butir-butir darah merah atau eritrosit yang berfungsi sebagai pengangkut oksigen

dari paru-paru keseluruh bagian tubuh, adalah salah satu jenis protein. Disamping

digunakan untuk pembentukan sel-sel tubuh, protein juga dapat digunakan sebagai

sumber energi apabila tubuh kita kekurangan karbohidrat dan lemak. Protein

mempunyai molekul besar dengan bobot molekul bervariasi antara 5000 sampai

jutaan. Ada 20 jenis asam amino yang terdapat dalam molekul protein. Asam-

asam amino ini terikat satu dengan yang lain oleh ikatan peptide.protein mudah

dipengaruhi oleh suhu tinggi, PH, dan pelarut organik.

Protein adalah salah satu bio-makromolekul yang penting perananya

dalam makhluk hidup. Fungsi dari protein itu sendiri secara garis besar dapat

dibagi ke dalam dua kelompok besar, yaitu sebagai bahan struktural dan sebagai

mesin yang bekerja pada tingkat molekular. Apabila tulang dan kitin adalah beton,

maka protein struktural adalah dinding batu-batanya. Beberapa protein struktural,

fibrous protein, berfungsi sebagai pelindung, sebagai contoh a dan b-keratin yang

terdapat pada kulit, rambut, dan kuku. Sedangkan protein struktural lain ada juga

yang berfungsi sebagai perekat, seperti kolagen.

Protein dapat memerankan fungsi sebagai bahan struktural karena seperti

halnya polimer lain, protein memiliki rantai yang panjang dan juga dapat

mengalami cross-linking dan lain-lain. Selain itu protein juga dapat berperan

1

sebagai biokatalis untuk reaksi-reaksi kimia dalam sistem makhluk hidup.

Makromolekul ini mengendalikan jalur dan waktu metabolisme yang kompleks

untuk menjaga kelangsungan hidup suatu organisma. Suatu sistem metabolisme

akan terganggu apabila biokatalis yang berperan di dalamnya mengalami

kerusakan.

2

BAB II

PROTEIN

2.1 Pengertian Protein

Protein merupakan polimer alam yang tersusun dari asam-asam amino

melalui ikatan peptida, sehingga protein juga disebut sebagai polipeptida. Di

dalam tubuh kita protein berfungsi sebagai zat pembangun, pengatur, pertahanan,

dan sebagai sumber energi setelah karbohidrat dan lemak. Protein dapat

digolongkan berdasarkan strukturnya, bentuknya, dan fungsinya.

Asam-asam amino penyusun protein sekitar 20 jenis asam amino. Masa

molekul relatif protein berkisar antara 6.000 hingga jutaan. Unsur utama penyusun

protein terdiri atas C, H, O, dan N. Beberapa protein juga mengandung unsur S

dan R.

2.2 Asam Amino

Asam amino merupakan senyawa yang memiliki gugus asam karboksilat (–

COOH) dan gugus amina –NH2. Secara umum asam amino dirumuskan dengan :

Bila gugus –NH2 terikat pada atom C setelah gugus karboksilat (–COOH)

maka termasuk asam alfa (α) amino, selanjutnya β amino dan γ amino. Asam

amino di alam pada umumnya terdapat sebagai asam alfa (α ) amino, sehingga

yang kita pelajari adalah asam alfa (α ) amino.

Asam amino dapat dibedakan berdasarkan gugus R (rantai samping) sebagai

berikut :

a. Dengan rantai samping alifatik.

b. Dengan rantai samping yang mengandung gugus hidroksil.

c. Dengan rantai samping yang mengandung belerang

d. Dengan rantai samping yang mengandung gugus asam atau amida

e. Dengan rantai samping yang mengandung gugus basa

f. Yang mengandung cincin aromatik

3

Meskipun terdapat sekitar 300 jenis asam amino di alam, hanya 20 yang

terdapat dalam protein. Dari 20 jenis asam amino ini hanya 10 asam amino yang

dapat disintesis dalam tubuh yang dikenal dengan asam amino nonesensial, dan

yang 10 lainnya tidak dapat disintetis dalam tubuh yang dikenal dengan nama

asamamino esensial. Asam amino esensial terdiri atas arginin, isoleusin, leusin,

metionin, treonin, triptofan, dan valin.

2.3 Sifat-Sifat Asam Amino

Asam amino memiliki gugus karboksil (– COOH) yang bersifat asam (dapat

melepaskan H+) dan gugus amina yang bersifat basa (dapat menerima H+).

Oleh karena itu, asam amino bersifat amfoter (dapat bereaksi dengan asam

dan basa).

Asam amino (kecuali glisin) memiliki atom C asimetris, sehingga asam

amino bersifat optis aktif artinya dapat memutar bidang cahaya terpolarisasi.

Oleh karena asam amino memiliki gugus yang bersifat asam dan gugus yang

bersifat basa, maka molekul asam amino dapat mengalami reaksi asam-basa

intra molekul membentuk ion zwitter yaitu ion yang bermuatan ganda

(positif dan negatif).

Bila asam amino direaksikan dengan asam, maka asam amino bertindak

sebagai basa (anion) yang akan menerima H+ dari asam.

Bila asam amino direaksikan dengan basa, maka asam amino bertindak

sebagai asam (kation) yang akan melepas H+.

Dengan demikian dalam larutan muatan asam amino tergantung pada pH

larutan. Bila asam amino yang bermuatan positif ditetesi dengan basa yang berarti

dinaikkan pHnya maka asam amino melepaskan H+sehingga menjadi netral dan

seterusnya menjadi bermuatan negatif. Sebaliknya, bila asam amino yang

bermuatan negatif ditetesi asam yang berarti pH diturunkan, maka asam amino

akan menerima H+ dari asam sehingga menjadi pH pada saat asam amino tidak

bermuaan disebut titik isoelektrik. Dengan demikian di bawah titik isoelektriknya

asam amino bermuatan positif dan sebaliknya di atas titik elektriknya asam amino

bermuatan negatif.

4

Dalam keadaan padat kering, asam amino berada sebagai ion dipolar di

mana gugus karboksil berada sebagai ion karboksilat (–COO–) dan gugus amino

berada sebagai gugus amonium (–NH3+)

2.4 Pembentukan Ikatan Peptida

Reaksi yang terpenting dari asam amino adalah pembentukan ikatan

peptida. Dua molekul asam amino dapat berikatan dengan ikatan peptide dengan

melepaskan 1 molekul air antara gugus amino dari satu asam amino dengan gugus

karboksil dari asam amino yang lain.

Molekul yang terbentuk dari 2 asam amino melalui ikatan peptide disebut

dipeptida. Karena dipeptida masih memiliki gugus amino dan gugus karboksil

maka dipeptida dapat mengikat asam amino yang lain membentuk polipeptida

yang disebut protein.

2.5 Struktur Protein

Semua protein merupakan polipeptida dengan massa molekul relatif besar,

biasanya antara 8000 dan 10.000. Karena jumlah asam amino yang menyusun

protein beraneka ragam jenis dan urutannya, maka dari 20 jenis asam amino dapat

membentuk protein yang banyak sekali jenisnya. Seperti halnya dari 26 huruf

dapat dibuat kata dan kalimat yang jumlahnya sangat banyak.

Struktur protein sangat kompleks dan memegang peranan penting dalam

menentukan aktivitas biologisnya, struktur protein dibedakan menjadi struktur

primer, sekunder, tersier, dan kuarterner.

1) Struktur Primer

Struktur primer menyatakan urutan asam-asam amino pada rantai protein

dan letak ikatan disulfida bila ada. Karena protein dapat mengandung 100 atau

lebih residu asam amino sehingga sulit menggambarkan rumus bangunnya. Oleh

karena itu digunakan singkatan 3 huruf untuk tiap asam amino.

Misalnya: Glu – Ala – Lys – Gly – Tyr – Ala

5

2) Struktur Sekunder

Hubungan ruang asam amino yang berdekatan pada struktur primer,

mungkin reguler dan berulang secara periodik. Karena adanya gaya dispersi atau

ikatan hidrogen, suatu rantai polipeptida menggulung seperti spiral (alfa heliks).

3) Struktur Tersier

Struktur tersier protein merupakan susunan keseluruhan dan hubungan

berbagai bagian dari suatu rantai polipeptida.

4) Struktur Kuarterner

Suatu protein dikatakan mempunyai struktur kuarterner bila protein terdiri

atas 2 rantai polipeptida atau lebih disatukan oleh gaya dispersi (ikatan hidrogen).

Protein seperti ini dinamakan oligomer, sedangkan asam amino yang

menyusunnya disebut monomer.

2.6 Sifat-Sifat Protein

Protein tidak menunjukkan titik cair tertentu dan tidak dapat disuling.

Pada umumnya protein bersifat koloid hidrofil.

Larutan protein dapat diendapkan/dikoagulasikan dengan penambahan

larutan pekat NaCl, MgSO4, (NH4)2SO4, alkohol, aseton, asam, dan

basa atau dengan pemanasan 100°C. Protein yang telah dikoagulasikan

tidak dapat larut dalam air atau dengan pendinginan karena telah

mengalami perubahan irreversibel yang disebut denaturasi. Protein

yang telah mengalami denaturasi umumnya telah kehilangan fungsi

biologinya meskipun rangkaian asam-asam amino tidak rusak.

Denaturasi protein terjadi akibat perubahan struktur terutama struktur

tersier dan struktur kuarternernya.

Dapat mengalami hidrolisis oleh asam-asam encer menjadi asam-asam

amino. Hidrolisis protein juga dapat dilakukan oleh enzim protease.

6

2.7 Penggolongan Protein

1) Berdasar Fungsi Biologinya

Berdasarkan fungsi biologinya protein diklasifikasikan menjadi 7 golongan

sebagai berikut.

a) Enzim

Enzim merupakan golongan protein yang terbesar dan sangat penting

dalam tubuh makhluk hidup. Fungsi enzim adalah sebagai katalisator yang

spesifik pada reaksi kimia dalam makhluk hidup. Enzim dapat mempercepat

reaksi kimia tanpa terjadi kenaikan suhu, perubahan pH, dan hasil reaksi

tambahan seperti yang terjadi pada reaksi-reaksi kimia biasa.

Contoh: pepsin, stipsin, ribonuklease

b) Protein Pembangun.

Protein pembangun berfungsi sebagai zat pembentuk struktur baik

yang baru maupun mengganti sel yang rusak.

Contoh:

Glikoprotein dalam dinding sel

keratin dalam kulit

c) Protein Transpor

Protein transpor mempunyai kemampuan mengikat dan memindahkan

molekul atau ion spesifik melalui aliran darah.

Contoh:

Hemoglobin dalam sel darah merah berfungsi sebagai alat pengangkut

oksigen dalam darah.

Mioglobin sebagai alat pengangkut oksigen dalam jaringan otot

d) Protein Pelindung (Antibodi)

Protein pelindung berfungsi melindungi organisme dari serangan penyakit.

Contoh:

Imunoglobin (antibodi) dapat menetralkan bakteri, virus, dan antigen

(protein asing).

7

Fibrinogen dan trombin merupakan protein penggumpal darah bila

terjadi luka.

e) Protein Pengatur (Hormon)

Protein pengatur berfungsi mengatur aktivitas sel.

Contoh: Insulin mengatur metabolisme glukosa.

f) Protein Cadangan

Protein cadangan disimpan untuk berbagai proses metabolism dalam tubuh.

Contoh: Kasein pada susu, Ovalbumin pada putih telur

g) Protein Kontraktil

Protein kontraktil memberikan kemampuan pada sel dan organisme

untuk berubah atau bergerak.

Contoh: Aktin dan miosin berperan dalam sistem kontraksi otot rangka.

2) Berdasarkan Bentuknya

Berdasar bentuknya protein digolongkan menjadi dua, yaitu protein

globular dan protein serabut. Protein globular memiliki rantai polipeptida

berlipat rapat menjadi bentuk bulat padat (globular), yang memiliki fungsi

gerak.

Contoh: Hemoglobin dan enzim

Protein serabut memiliki fungsi pelindung, contoh: L–keratin pada

rambut dan kolagen pada urat.

3) Berdasarkan Komposisi Kimia

Berdasarkan komposisi kimianya, protein dibedakan menjadi protein

sederhana dan protein terkonjugasi. Protein sederhana hanya tersusun dari

asam-asam amino. Contoh: enzim ribunoklease.

Pada protein terkonjugasi asam amino juga terikat gugus lain

Contoh:

Lipoprotein, protein yang terkonjugasi lipid (lemak)

8

Glikoprotein, protein yang terkonjugasi karbohidrat

Fosfoprotein, protein yang terkonjugasi gugus fosfat.

4) Berdasarkan Kelarutan

Menurut kelarutannya, protein globuler dapat dibagi dalam beberapa

grup, yaitu:

a. Albumin

Larut dalam air dan terkoagulasi oleh panas. Contohnya albumin telur,

albumin serum, dan laktalbumin dalam susu.

b. Globulin

Tidak larut dalam air, terkoagulasi oleh panas, larut dalam larutan garam

encer, dan mengendap dalam larutan garam konsentrasi tinggi (salting out).

Contoh: miosinogen dalam otot, ovoglobulin dalam kuning telur, amandin

dari buah almonds, legumin dalam kacang-kacangan.

c. Glutelin

Tidak larut dalam pelarut netral tetapi larut dalam asam/basa encer.

Contohnya glutenin dalam gandum dan orizenin dalam beras.

d. Prolamin atau Gliadin

Larut alam alkohol 70-80% dan tak larut dalam air maupun alkohol absolut.

Contohnya gliadin dalam gandum, hordain dalam barley, dan zein pada

jagung.

e. Histon

Larut dalam air dan tidak larut dalam amonia encer. Histon dapat

mengendap dalam pelarut protein lainnya. Histon yang terkoagulasi karena

pemanasan dapat larut lagi dalam larutan asam encer. Contohnya globin

dalam hemoglobin.

9

f. Protamin

Protamin adalah protein paling sederhana dibandingkan protein-proein lain,

tetapi lebih kompleks daripada pepton dan peptida. Protein ini larut dalam

air dan tidak teroagulasi oleh panas. Larutan protamin encer dapat

mengendapkan protein lain, bersifat basa kuat, dan dengan asam kuat

membentuk garam kuat. Contohnya salmin dalam ikan slamon, klupein pada

ikan herring, skombrin (scombrin) pada ikan mackerel, dan siprinin

(cyprinin) pada ikan karper (Winarno, 1991)

2.8 Beberapa Reaksi Pengenal Protein

1. Reaksi Biuret

Reaksi biuret adalah reaksi yang umum untuk protein (ikatan peptida). Bila

protein ditetesi dengan larutan NaOH, kemudian larutan CuSO4 encer (2%) maka

akan terbentuk warna ungu. Reaksi ini berdasar adanya gugusan peptida.

2. Reaksi Millon

Reaksi Millon digunakan untuk mengidentifikasi adanya tirosin pada

protein. Bila protein yang mengandung tirosin dipanaskan dengan merkuri nitrat

Hg(NO3)2 yang mengandung asam nitrit, maka akan terjadi jonjot merah.

3. Reaksi Xantoproteat

Reaksi Xantoproteat untuk menguji protein yang mengandung gugus fenol

(cincin benzena). Bila protein yang mengandung cincin benzena ditambah HNO3

pekat dan kemudian dibuat alkalis maka akan terjadi warna kuning.

4. Uji Terhadap Belerang

Untuk menguji adanya belerang dalam protein maka ke dalam protein

ditambahkan larutan NaOH pekat dan dipanaskan, kemudian ditambahkan

Pb(NO3)2. Adanya belerang ditandai terjadinya endapan hitam dari Pbs.

10

BAB III

PENGARUH PERLAKUAN PANAS

PADA PROTEIN FUNGSIONAL SUSU

Susu adalah makanan yang kompleks dari perspektif komposisi molekul

yang merupakan bagian penting dari diet manusia, terutama karena

nilai gizi yang tinggi. Pengolahan termal susu merupakan langkah penting dari

produksi susu diadopsi oleh industri susu. Perlakuan panas susu bertujuan untuk

memperpanjang rak-hidup dan meningkatkan kualitas kompleks biologis cairan

dengan mengurangi beban mikroba dan dengan demikian, meminimalkan

risiko keracunan makanan (McKinnon, Yap, Augustin, & Hermar, 2009).

Namun, pemanasan susu tidak selalu digunakan untuk menjamin

keamanan mikrobiologi. Dalam kasus lain, di mana susu digunakan sebagai

makanan bahan dalam produk berbasis susu, perlakuan panas digunakan untuk

meningkatkan sifat organoleptik formulasi susu tersebut dengan memanipulasi

fungsi protein susu (del Angel & Dalgleish, 2006).

Efektivitas perlakuan panas susu sebagai alat untuk memodifikasi sifat

fungsional komponen protein yang telah luas didokumentasikan dalam literatur

dan beberapa mekanisme telah diusulkan untuk menjelaskan temuan tergantung

pada kondisi pengolahan susu atau susu / whey sistem (Lucey, Munro, & Singh,

1999; Modler & Emmons, 1976; Modler & Harwalker, 1981; Morr, 1985; Singh

& Newstead, 1992)

3.1 Protein Susu dan Perlakuan Panas

Protein susu yang mengalami proses pemanasan akan terbentuk whey

protein yang berubah strukturnya yang mengendap. Peristiwa ini yang dikenal

sebagai denaturasi. Selama pemanasan berlangsung akan terbentuk sejumlah kecil

dari beta-laktoglobulin yang akan meningakat.Saat keanaikan temperatur atau

waktu pemanasan denaturasi dari alfa-laktalbumin dimulai yang membentuk

kompleks dengan sejumlah besar beta-laktoglobulin dan kedua protein ini akan

berikatan dipermukaan kasein micelles (fox, 1992)

11

Reaksi antara latter dan k-kasein muncul dipermukaan kasein micelles

untuk menghasilkan kompleks antara whey protein dan k-kasein dan dala fase

serum susu akan terbentuk kompleks padatan.

Energi kinetik dari denaturasi protein dipengaruhi oleh kondisi pemanasan

dan lingkungan kimia dengan temperatur pemanasan dan pH yang mungkin

menajdi faktor terpenting dalam menentukan nilai dan tingkat denaturasi protein

dan derajat interaksi yang terjadi dari whey protein dan kasein micelles.

Berdasarkan percobaan dalam jurnal pada pemanasan 50 C selama 1jam

barisan ikatan protein akan terlihat jelas tetapi pada suhu pemanasan >95 C akan

hilang hal ini karena sebagian dari protein full-fat dan semi-fat susu terurai karena

pemanasan yang sebelumnya tersembunyi dari kelompok hidrofobic yang

mungkin terbentuk dari sejumlah dari berat molekul yang besar.

Hasil dari kontrol metode pemanasan konsentrasi dan ph protein pada

sistem tersebut adalah suhu dari penghambatan denaturasi whey protein dan

tingkat interaksi dari whey protein yang telah di denaturasi dan kasein bisa

dimanipulasi. Dalam hal ini, hal terseut kemungkinan berhubungan dengan

peningkatan atau kerusakan protein susu fungsional.

3.2 Emulsi dan Protein Susu

Campuran protein susu banyak digunakan sebagai bahan berbagai produk

makanan karena protein susu merupakan emulsifier yang sangat baik. Selama

emulsifikasi berjalan, protein susu mampu menyerap pada permukaan minyak

yang baru terbentuk.

Selama homogenisasi emulsi protein susu, adsorpsi kompetitif kasein dan

whey protein terjadi, yang berakibat pada pembentukan lapisan tipis yang terdiri

dari kedua jenis protein. Selanjutnya setelah protein susu teradsorpsi pada

permukaan air minyak, terjadi pertukaran antara yang teradsorpsi dan protein.

3.3 Pengaruh Perlakuan Panas terhadap Kemampuan Pembentukan

Emulsi Protein Susu

Pengolahan termal mempengaruhi fungsionalitas dari bahan yang

digunakan untuk pembentukan emulsi antara lain adalah kemampuan protein

12

pengemulsi. Saat protein whey dipanaskan pada suhu 60-900C terjadi kehilangan

kemampuan emulsi yang signifikan. Setelah denaturasi protein karena perlakuan

panas, agregat protein besar terbentuk yang tidak mampu untuk menutupi efisien

tetesan lemak, yang menyebabkan ketidakstabilan emulsi.

Pengolahan termal mempengaruhi fungsionalitas dari bahan yang

digunakan untuk pembentukan emulsi, antara lain adalah kemampuan protein

pengemulsi. Pengaruh perlakuan panas pada fungsi protein whey berbeda dengan

yang ditunjukkan oleh kasein

3.4 Dampak Perlakuan Panas pada Emulsi Protein

Perlakuan panas merupakan suatu langkah penting dalam pengolahan hasil

susu yang mempengaruhi reologi dan struktur emulsi protein susu dan

menentukan diterima atau tidaknya suatu produk. pemanasan juga berdampak

pada ukuran model partikel emulsi stabil dengan protein susu. Ukuran partikel

bergeser jika dipanaskan 1400C selama 30s. Peningkatan ukuran partikel

disebabkan gumpalan lemak yang dihasilkan dari interaksi antara molekul protein

non-teradsorbsi dalam fase serum dan protein teradsorpsi pada permukaan

gelembung-gelembung lemak.

13

BAB IV

KESIMPULAN

1. Protein merupakan polimer alam yang tersusun dari asam-asam amino

melalui ikatan peptida, sehingga protein juga disebut sebagai polipeptida

Selain berfungsi sebagai enzim, proteinjuga berfungsi sebagai komponen

struktural sel dan organisme kompleks.

2. Struktur protein dapat dibagi menjadi empat bentuk, yaitu struktur primer,

sekunder, tersier, dan kuartener.

3. Sifat-sifat protein diantaranya adalah tidak menunjukkan titik cair tertentu

dan tidak dapat disuling, pada umumnya protein bersifat koloid hidrofil, dapat

diendapkan/dikoagulasikan dengan penambahan larutan pekat NaCl, MgSO4,

(NH4)2SO4, alkohol, aseton, asam, dan basa atau dengan pemanasan 100°C,

dan dapat mengalami hidrolisis oleh asam-asam encer menjadi asam-asam

amino. Hidrolisis protein juga dapat dilakukan oleh enzim protease.

4. Klasifikasi protein dilakukan berdasarkan fungsi biologi, bentuk, komposisi

kimia dan kelarutannya. Berdasarkan fungsi biologisnya, protein dibagi

menjadi enzim, protein pembangun, protein transpor, protein pelindung

(antibodi), protein pengatur (hormon), protein cadangan, dan protein

kontraktil. Berdasarkan bentuknya protein digolongkan menjadi dua, yaitu

protein globular dan protein serabut. Berdasarkan komposisi kimianya,

protein dibedakan menjadi protein sederhana dan protein terkonjugasi.

Menurut kelarutannya, protein globuler dapat dibagi dalam beberapa grup,

yaitu albumin, globulin, glutelin, prolamin atau gliadin , histon, dan protamin.

5. Protein susu yang mengalami proses pemanasan akan membentuk whey yang

berubah strukturnya dan mengendap. Peristiwa ini disebut denaturasi.

6. Semakin tinggi suhu pemanasan susu, maka protein yang terkandung

didalamnya akan semakin terurai.

7. Campuran protein susu banyak digunakan sebagai bahan berbagai produk

makanan karena protein susu merupakan emulsifier yang sangat baik.

14

8. Suhu dapat mempengaruhi kemampuan emulsi protein whey. Pemanasan

whey pada suhu 60-90°C dapat membuat protein whey kehilangan

kemampuan emulsi secara signifikan

9. Ukuran partikel protein susu dapat meningkat dengan pemanasan.

10. Tingkat denaturasi protein yang disebabkan oleh perlakuan panas dalam

lingkungan kimia tertentu, menjadi faktor utama yang menentukan fungsi

protein susu dengan efek berikutnya pada sifat emulsi.

15