PROTEIN IDENTIFIKASI MENGGUNAKAN FOURIER TRANFORM INFRARED (FTIR)

Luthfiralda Sjahfirdi1, Mayangsari2 & Mohammad Nasikin2

1Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Indonesia, Depok 16424, Indonesia

2Department Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok 16424 Indonesia

ABSTRAK

Penelitian ini dilakukan untuk mengidentifikasi adanya protein dengan menunjukkan kelompok amida dan mengukur tingkat dalam makanan melalui kelompok-kelompok tertentu protein menggunakan FTIR (Fourier Transformed Infrared) metode. Proses scanning dilakukan pada bilangan gelombang 400-4000 cm-1. Penentuan kelompok fungsional sedang dilakukan dengan membandingkan bilangan gelombang dari gugus fungsi amida dari sampel protein dengan standar yang ada. Tingkat protein diukur dengan membandingkan absorbansi kelompok protein fungsional spesifik untuk absorbansi gugus asam lemak fungsional. Hasil menunjukkan spektrum FTIR dari semua sampel berada di 557-3381 cm-1 kisaran bilangan gelombang. Para amida terdeteksi III Amide, IV, dan VI dengan absorbansi antara jejak sampai 0,032%. Kehadiran protein dapat dideteksi pada hewan sampel dan sayuran keju, mentega, dan susu melalui kelompok fungsional III amida, IV, dan VI berada di 1240-1265 cm-1, 713-721 cm-1, dan 551-586 cm -1 bilangan gelombang masing-masing. Urine terdeteksi melalui kelompok fungsional III dan IV amida berada di 1.639 cm-1 dan 719 cm-1 wavenumber. Tingkat protein keju hewani, sayur keju, mentega, dan susu adalah 1,01%, 1,0%, 0,86%, dan 1,55% masing-masing.

Kata kunci: amida, FTIR, metode, protein, bilangan gelombang,

1. PENDAHULUAN

Protein merupakan nutrisi penting untuk tubuh manusia tidak hanya sebagai sumber energi tetapi juga sebagai agen pembangunan. Utama

fungsi protein adalah untuk membangun dan memelihara jaringan tubuh, memproduksi neurotransmitter untuk otak dan neurofunctions, menghasilkan asam amino dan hormon, menjaga sistem kekebalan tubuh, menjaga keseimbangan asam-basa dalam cairan sel, juga bertindak sebagai sumber energi. Protein sangat dibutuhkan oleh tubuh manusia, sehingga asupan protein yang cukup penting untuk mendukung pertumbuhan tubuh [1].

Mengingat pentingnya protein untuk tubuh manusia, asupan protein harian perlu ditentukan dengan mengukur kadar protein dalam makanan. Sejauh ini, metode yang digunakan dalam mengukur kadar protein dalam makanan metode spektrometri konvensional, seperti UV-VIS spektroskopi atau metode Kjedahl [2, 3]. Metode tersebut memiliki banyak kelemahan dalam

persiapan, proses kerja, dan biaya. Berdasarkan faktor-faktor, metode praktis dalam menentukan kadar protein dalam makanan perlu dikembangkan.

Salah satu metode yang harus dipertimbangkan tentang adalah Fourier Transform Infrared (FTIR). Metode ini bekerja berdasarkan spektroskopi absorbansi sesuai dengan radiasi inframerah perbedaan absorbansi oleh molekul dari suatu hal. FTIR mengidentifikasi kelompok fungsional tertentu yang membangun suatu senyawa.

FTIR telah digunakan sebagai instrumen universal untuk menganalisa jenis sampel karena kemampuannya untuk mengidentifikasi gugus fungsional senyawa kimia, seperti karbohidrat dan ester, serta ikatan atom kimia antar. FTIR memiliki tingkat akurasi yang tinggi dalam mengidentifikasi proses. Hal ini juga aman, cepat, dan sensitif [4]. FTIR telah digunakan dalam penelitian untuk menganalisis komponen kimia dari batu empedu [5], sampel darah pasien gagal ginjal [6], protein plasma dalam darah [7] dan diagnosis kanker payudara [8]. FTIR juga telah digunakan untuk mendeteksi keberadaan hormon reproduksi. Hormon-hormon reproduksi yang terdeteksi oleh kehadiran kelompok fungsional tertentu, seperti keton (= O), karboksil (COOH), dan metil (CH3) [9].

Protein terdiri dari asam amino, masing-masing memiliki struktur kimia tertentu seperti alifatik, amida hidroksil,, dll FTIR adalah

mampu mendeteksi kelompok-kelompok fungsional untuk menunjukkan keberadaan protein. Dibandingkan dengan kelompok-kelompok fungsional tertentu protein, amida adalah salah satu dari kelompok-kelompok fungsional tertentu yang dapat dengan mudah dideteksi. Ada 9 jenis amida dasar d pada kelompok fungsional: amida I-IX.

Penelitian ini dilakukan untuk mengidentifikasi adanya protein dengan mengidentifikasi kelompok amida dan mengukur tingkat protein dalam makanan melalui kelompok-kelompok tertentu protein menggunakan metode FTIR.

2. METODOLOGI

Protein makanan yang mengandung diuji dalam penelitian ini adalah hewan dan sayur keju, susu, mentega, dan manusia dan sapi

urin.

 

a. Padat sampel persiapan

Penelitian ini menggunakan sampel dari masing-masing keju 0,5 mg hewan, keju sayuran, dan mentega. Mereka sampel padat hancur denda menggunakan mortar dan alu. Kalium Bromida kemudian ditambahkan ke setiap sampel halus dan dicampur merata. Setelah itu, campuran ditempatkan dalam cetakan kemudian ditekan oleh 7-8 ton pers mekanik selama 3 menit. Hasil akhir sebagai pelet yang ditempatkan pada panci sampel, siap untuk dianalisis.

b. Liquid sampel persiapan

Sekitar 0,5 ml masing-masing urin sapi, urin manusia, dan susu dijatuhkan pada satu Zinc bagian jendela Selenium (ZnSe) menggunakan pipet. Bagian lain dari Jendela ZnSe diletakkan di atas yang pertama, sehingga cairan merata di permukaan jendela. Jendela kemudian diletakkan pada dudukan, siap untuk dianalisis.

c. Analisis FTIR

Analisis telah dilakukan melalui proses pemindaian dengan FTIR jenis IR-21 Shimadzu Prestige. Proses scanning dilakukan pada bilangan gelombang 400-4000 cm-1 dengan resolusi 4 cm-1. Hasil pemindaian adalah persentase absorbansi pada bilangan gelombang yang spesifik untuk setiap kelompok fungsional amida dalam setiap sampel. Amida masing-masing memiliki kelompok penanda spesifik (Tabel 1).

Penentuan kelompok fungsional sedang dilakukan dengan membandingkan bilangan gelombang dari gugus fungsi amida dari sampel dengan standar yang ada. Tingkat protein diukur dengan membandingkan absorbansi kelompok protein fungsional spesifik untuk absorbansi gugus asam lemak fungsional dalam setiap sampel. Asam lemak absorbansi dari sampel masing-masing harus dibandingkan dengan absorbansi asam lemak dalam susu.

Tabel 1. Amida kelompok penanda spesifik [10]

Amida Jenis penanda spesifik kelompok bilangan gelombang (cm-1)

3. HASIL

Para spektrum FTIR dari semua sampel berada di 557-3381 cm-1 kisaran bilangan gelombang (Gambar 1). Para amida terdeteksi III Amide, IV, dan VI dengan absorbansi antara jejak sampai 0,032% (Tabel 2). Karbonil kelompok sebagai penanda asam lemak yang terdeteksi pada 1.746 cm-1 wavenumber. Para absorbencies asam lemak dalam sampel setiap digunakan sebagai pembanding untuk menentukan tingkat protein relatif dalam sampel. Protein Sampel kisaran tingkat relatif pada 0,36-1,84. Tabel 3 menunjukkan adanya jenis amida yang berbeda dalam setiap sampel. III dan IV amida ditemukan di setiap

sampel, sedangkan VI amida ditemukan di setiap sampel kecuali urin. The bilangan gelombang dari semua jenis kelompok fungsional amida seluruh sampel berada di 557-1639 cm-1 dengan absorbansi 0,012-0,032% kecuali untuk urin.

Absorbansi%, wavenumber

Gambar 1. Khas FTIR Spektrum sampel (susu)

Tabel 2. Amida jenis dan tingkat sampel protein

Tabel 3. Amida jenis sampel

Tingkat protein relatif dalam setiap sampel pada Tabel 2 kemudian dibawa ke rata-rata untuk mendapatkan tingkat protein dalam setiap sampel. Persentase tingkat protein sampel ditentukan dengan membandingkan tingkat protein relatif terhadap asam lemak mutlak dalam sampel susu (1746 cm-1). Tabel 4 menunjukkan bahwa sampel kadar protein berada di 0,06-1,55%, dengan tingkat tertinggi dalam sampel susu.

Tabel 4. Protein tingkat sampel

4. PEMBAHASAN

Tabel 1 menunjukkan jenis amida dalam sampel protein. Amida adalah protein termudah kelompok penanda yang diidentifikasi dalam

protein sampel. Oleh karena itu, untuk menentukan kandungan protein dari sampel, cara termudah adalah dengan mendeteksi amida di dalamnya. Berbagai jenis amida menunjukkan kelompok fungsional tertentu dalam sampel protein yang berbeda. Semua amida harus telah diidentifikasi oleh FTIR karena kelompok tertentu fungsional. Namun, tumpang tindih atau melemahnya absorbansi kelompok fungsional yang sama bisa terjadi sehingga hanya amida beberapa FTIR bisa mendeteksi seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3.

Penelitian ini menggunakan sampel yang mewakili protein, seperti keju baik hewani dan nabati, mentega, dan susu. Susu dipilih karena dianggap sebagai asam lemak, yang kemudian bertindak sebagai tingkat asam lemak kontrol dengan sampel lainnya. Urin yang digunakan dalam penelitian ini diambil dari manusia normal dan sehat dan hewan, sehingga mengandung protein tidak. Protein dalam urin menunjukkan gejala proteinuria, yang merupakan selisih dari serum protein dalam urin.

Tabel 2 menunjukkan hasil dari sampel yang dianalisis dengan FTIR. Hal ini menunjukkan bahwa sebagian besar sampel menunjukkan protein, kecuali urin, baik manusia dan hewan. Para amida terdeteksi III amida, IV, dan VI untuk semua sampel, kecuali untuk urin yang hanya terdeteksi amida III dan IV (Tabel 3). Amida III terdeteksi pada bilangan gelombang 1240-1639 cm-1 yang cocok untuk Fen et al 's. (1994) hasil pada bilangan gelombang 1.200-1.350 cm-1. IV amida terdeteksi pada bilangan gelombang 713-721 cm-1 yang dekat dengan hasil Morgera pada

bilangan gelombang 610-710 cm-1 dari bakteri [11]. Tingkat protein relatif bahwa setiap sampel telah ditentukan dengan membandingkan absorbansi setiap absorbansi asam lemak dalam setiap sampel. Protein relatif tingkat di setiap sampel kemudian dibandingkan dengan susu asam lemak untuk mendapatkan tingkat protein dalam setiap sampel.

Tabel 4 menunjukkan bahwa keju hewan (1,01%) memiliki tingkat protein yang sedikit lebih rendah dibandingkan dengan keju sayuran (1,10%). Susu memiliki tingkat protein tertinggi dari semua sampel yang diuji (1,55%), sedangkan mentega memiliki tingkat protein terendah (0,86%). Beberapa penelitian menunjukkan bahwa susu memiliki tingkat protein tertinggi setelah daging dan kacang-kacangan di antara makanan lainnya seperti sayuran, ikan, telur, dll Butter umumnya memiliki tingkat protein maksimal 1% dalam setiap substansi g 100 [13]. Oleh karena itu, FTIR menunjukkan bahwa mentega memiliki tingkat protein lebih rendah dibandingkan dengan sampel lainnya.

Umumnya, protein dalam keju hewan lebih tinggi dari sayur keju karena tingkat protein lebih tinggi pada hewan [14]. Namun, FTIR menunjukkan tingkat protein lebih rendah dalam keju hewan dibandingkan dengan sayur keju. Hal ini mungkin disebabkan oleh bahan yang digunakan untuk membuat keju. Menurut beberapa susu, penelitian yang terbuat dari kacang kedelai dan saga memiliki tingkat protein lebih tinggi dibandingkan dengan susu sapi.

Suhu juga dapat mempengaruhi tingkat protein dalam keju. Hal ini karena protein akan denaturised pada 60oC. Faktor lain adalah waktu yang digunakan dalam proses pembuatan. Semakin lama waktu yang dibutuhkan dalam proses pembuatan keju, protein lebih denaturised. Meskipun tingkat protein yang diberikan oleh FTIR berada di bawah tingkat protein yang diberikan oleh metode lain seperti Kjeldahl, Dumas, FTIR mampu memberikan gambaran yang tepat berdasarkan perbandingan komposisi protein dalam sampel.

5. KESIMPULAN

1. Kehadiran protein dapat dideteksi dengan FTIR dalam sampel:

• Hewan dan sayur keju, mentega, dan susu melalui kelompok fungsional III amida, IV, dan VI berada di

1240-1265 cm-1, 713-721 cm-1, dan 551-586 cm-1 bilangan gelombang masing-masing.

• Manusia dan urine sapi melalui kelompok fungsional III dan IV amida berada di 1.639 cm-1 dan 719 cm-1

wavenumber masing.

2. Tingkat protein keju hewani, sayur keju, mentega, dan susu adalah 1,01%, 1,0%, 0,86%, dan 1,55%

masing.