KIMIA PANGAN

{ Desember 26, 2008 @ 8:59 am } · { Uncategorized }

Gelasi dan Presipitasi Protein
Oleh :
Riska Ari Buana

ABSTRAK
Protein merupakan zat yang sangat penting bagi tubuh yang terdiri atas struktur primer, sekunder, tersier dan kwartener. Protein mengalami gelasi dengan cara memerangkap air ataupun molekul berbobot molekul rendah yang sebelumnya diawali dengan pembentukan ikatan silang tiga dimensi akibat denaturasi parsial. Faktor yang mempengaruhi peristiwa gelasi ini yaitu panas, enzim maupun kation divalen. Alat yang digunakan dalam praktikum yaitu erlenmeyer 100 ml 3 buah, waterbath, stopwatch, pengaduk, termometer, pipet tetes, neraca, pH meter, label. 3 erlenmeyer yang berisi susu sapi dipanaskan agar terdenaturasi dengan suhu 70-75°C kemudian masing-masing ditambahkan CaCl2 , asam asetat glasial 10% dan enzim protease komersial. Ketiga jenis penggumpal ini mempunyai kemampuan untuk mengendapkan protein susu, namun dalam praktikum hanya asam asetat yang menghasilkan endapan. Hail ini dikarenakan konsentrasi CaCl2 kurang jenuh serta enzim yang digunakan yaitu jenis papain yang kurang bereaksi dengan kasein. Semakin banyak jumlah endapan maka tingkat kekeruhan akan semakin rendah.

Kata kunci : Protein, denaturasi, gelasi, kasein, protease, CaCl2, asam astetat glasial, endapan.

I. PENDAHULUAN
Protein merupakan suatu zat makanan yang sangat penting bagi tubuh karena portein berfungsi sebagai bahan bakar dalam tubuh, zat pembangun dan pengatur. Protein adalah sumber asam-asam amino yang mengandung unsur-unsur C, H O sama seperti karbohidrat dan lemak. Namun selain ketiga unsur-unsur tersebut protein juga mengandung N, fosfor, belerang dan juga unsur-unsur logam lainnya.
Struktur protein dapat dibagi menjadi empat bentuk antara lain primer, sekunder, tersier dan juga kwartener.Struktur primer merupakan srtuktur linier asam amino dalam protein. Susunan tersebut akan menentukan sifat dasar protein dan bentuk struktur berikutnya. Dalam struktur protein terdapat ikatan-ikatan yang mempengaruhi kestabilan struktur tersebut. Ikatan-ikatan ini menyebabkan terjadinya interaksi antar molekul dalam protein dan mempengaruhi sifat protein. Protein dapat berinterkasi dengan protein lain karena adanya ikatan hidrogen dan perubahan gugus sulfuhidril dan disulfida. Interaksi molekuler tersebut membentuk suatu jaringan tiga dimensi yang mengakibatkan tekstur protein menjadi kompak, dan dengan struktur tiga dimensi tersebut maka protein dapat memerangkap sejumlah air. Dengan terperangkapanya air dapat terjadi peristiwa gelasi protein yang dibantu dengan adanya denaturasi parsial terlebih dahulu. Suatu protein dapat dikatakan terdenaturasi apabila susunan ruang atau rantai polipeptida suatu molekul protein mengalami perubahan. Sebagian besar protein globuler mudah mengalami denaturasi. Jika ikatan-ikatan yang membentuk konfigurasi molekul tersebut rusak, maka molekul tersebut akan mengembang.
Ada dua macam denaturasi, yaitu pengembangan rantai peptida dan pemecahan protein menjadi unit yang lebih kecil tanpa disertai pengembangan molekul. Terjadinya kedua jenis denaturasi ini tergantung pada keadaan molekul. Ikatan-ikatan yang mempengaruhi denaturasi protein antara lain ikatan hidrogen, ikatan hidrofobik, ikatan ionik antar gugus yang bermuatan positif dan negatif serta ikatan intramolekuler.
Denaturasi dapat diartikan suatu perubahan atau modifikasi terhadap struktur sekunder, tersier, dan kwartener terhadap molekul protein tanpa terjadinya pemecahan ikatan-ikatan kovalen. Oleh sebab itu, denturasi dapat pula diartikan sebagi suatu proses terpecahnya ikatan hidrogen, interaksi hidrofobik, ikatan garam dan terbukanya lipatan molekul. Pemekaran atau pengembangan molekul protein yang terdenaturasi aka membuka gugus reaktif yang ada pada rantai polipeptida. Selanjutnya kan terjadi pengikatan kembali pada gugus reaktif yang sama atau yang berdekatan. Bila unit ikatan yang terbentuk cukup banyak sehingga protein tidak lagi terdispersi sebagai suatu koloid, maka protein tersebut akan mengalami koagulasi. Apabila ikatan-ikatan antara gugus-gugus reaktif protein tersebut menahan selruh cairan, maka akan terbentuklah gel. Sedangkan bila cairan terpisah dari protein yang terkoagulasi itu, maka protein akan mengendap.
Dari hasil rumusan di atas, maka praktikum ini dilaksanakan bertujuan untuk mengetahui bagaimana pegaruh faktor-faktor dari panas, enzim maupun kation divalen terhadap proses gelasi protein.

II. METODE PRAKTIKUM
Praktikum ini dilaksanakan di Laboratorium Teknologi Hasil Pertanian Universitas Jendral Soedirman Purwokerto.
Bahan-bahan yang dipakai adalah susu sapi segar, CaCl2 , asam asetat glasial 10% serta enzim protease komersial yaitu jenis papain. Alat-alat yang mendukung praktikum kali ini yaitu erlenmeyer 100 ml 3 buah, waterbath, stopwatch, pengaduk, termometer, pipet tetes, neraca, pH meter, label.
Susu sapi segar dimasukkan ke dalam 3 erlenmeyer masing-masing sebanyak 50 ml kemudian dipanaskan di dalam waterbath sampai suhu 70-75ºC dan dipertahankan selama tiga menit. Masing- masing erlenmeyer diberi nama erlenmeyer 1, 2, 3 dengan menggunakan label. Untuk erlenmeyer 1, dalam keadaan panas dimasukkan 500 mg CaCl2 dan diaduk dengan menggunakan pengaduk. Setelah itu susu didiamkan selama 10-15 menit. Susu yang dalam kondisi panas pada erlenmeyer dua ditambahkan asam asetat galsial 10% tetes demi tetes dengan menggunakan pipet tetes. Penambahan asam asetat glasial dilakukan sambil diaduk sampai terbentuk endapan dengan kisaran pH 4,6 – 4,7 kemudian didiamkan selama 10-15 menit. Sedangkan susu pada erlenmeyer 3, dam kondisi panas ditambahkan dengan enzim protease komersial 500 mg sambil diaduk dan didiamkan selama 10-15 menit. kemudian ketiga erlenmeyer tersebut diamati terjadinya endapan atau gel serta kekeruhan yang terjadi pada susu.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Hasil Pengamatan
Dari hasil praktikum gelasi dan presipitasi protein susu dengan penambahan CaCl2 ,asam asetat glasial 10% dan protease komersial, maka diperoleh data sebagai berikut :
Tabel data pengamatan Gelasi dan Presipitasi Protein
Bahan Penggumpal Jumlah Endapan Tingkat Kekeruhan
Susu CaCl2 – + +
Susu As. Asetat glasial + + + +
Susu Enzim protease – + + +

Keterangan : semakin banyak tanda ( + ) maka jumlahnya semakin tinggi.
2. Pembahasan
Gel terbentuk dari polimer atau rantai-rantai protein yang saling berikatan silang membentuk crosslinking melalui ikatan-ikatan kimia baik kovalen maupun nonkovalen yang membentuk network sehingga terjadi inmobilisasi dan pemerangkapan air dan juga senyawa-senyawa dengan bobot molekul rendah. Pembentukan gel protein dapat terjadi karena panas, enzim maupun kation divalen. Gelasi protein akan berlangsung lebih mudah apabila pada walanya terjadi denaturasi parsial terhadap ptotein dengan cara dipanaskan pada suhu 70-75ºC selama tiga menit.
Protein yang terdenaturasi berkurang kelarutannya. Lapisan molekul protein bagian dalam yang bersifat hidrofobik berbalik keluar, sedangkan bagian luar yang bersifat hidrofil terlipat ke dalam. Pelipatan ini terjadi khususnya bila larutan protein telah mendekati pH isoelektrik dan akhirnya protein akan menggumpal dan mengendap. Viskositas akan bertambah karena molekul mengembang dan menjadi asimetrik, demikian juga sudut putaran optik larutan protein akan meningkat. Enzim-enzim yang gugus protestiknya terdiri dari protein akan kehilangan aktivitasnya sehingga tidak berfungsi lagi sebagai enzim yag aktif. Senyawa kimia seperti urea dan garam guanidina dapat memecah ikatan hidrogen yang akhirnya menyebabkan denaturasi protein. Dengan cara tersebut, urea dan garam guanidina dapat memecah interaksi hidrofobik dan meningkatkan daya kelarutan gugus hidrofobik dalam air (Winarno , 1982). Rentang suhu pda saat terjadi denaturasi dan koagulasi sebagian besar protein sekitar 55-75ºC. Namun ada beberapa pengecualian pada pola umum itu. Kasein merupakan protein yang dapat dididihkan tanpa perubahan kestabilan yang nyata. Kestabilan protein yang luar biasa ini memungkinkan dilakukannya proses mendidihkan, mensterilkan, dan memekatkan susu tanpa koagulasi.(Deman, 1997)
Dalam praktikum kali ini gelasi protein dilakukan terhadap susu sapi segar. Protein susu sapi dapat dikelompokkan kedalam dua golongan, kasein , yaitu fosfoprotein dan meliputi 78% dari bobot total, dan protein serum susu meliputi 17% dari bobot total. Golongan kedua mencakup β-laktoglobulin(8,5%), α-laktalbumin (5,1%), globulin imun (1,7%), dan albumin serum. Selain itu sekitar 5% dari bobot total susu merupakan senyawa yang mengandung nitrogen nonprotein (sentawa-NNP), dan ini meliputi peptida dan asam amino. Susu mengandung juga enzim yang jumlahnya sangat sedikit, termasuk peroksidase, fosfatase asam, fosfatase basa, xantina oksidase, dan amilase (Deman, 1997). Kasein terdapat dalam bentuk kasein kalsium yang merupakan senyawa kolmpleks dari kalsium fosfat dan terdapat dalam bentuk partikel-partikel kompleks koloid yang disebut micelles (Buckle, 1985).
Perbedaan hasil penambahan CaCl2 , asam asetat glasial 10%, dan enzim protease pada susu dijelaskan sebagai berikut :
1) CaCl2
Setelah protein susu didenaturasi parsial dengan cara pemanasan pada suhu 70-75ºC selama tiga menit, kemudian dalam kondisi panas susu tersebut ditambahkan CaCl2 sebanyak 500 mg sambil diaduk . Kemudian setelah didiamkan selama 10-15 menit, susu tersebut warnanya berubah menjadi keruh. Namun tidak terjadi pengandapan protein pada susu tersebut. Menurut Deman (1997), kasein yang terdapat dalam susu sebagai partikel nisbi besar hampir bulat berdiameter 30-300 nm. Disamping pengendapan memakai asam kasein dapat dipisahkan dari susu dengan penjenuhan memakai Natrium Clorida. Dalam keadaan asli, partikel kaseinat menagndung kalsium dan fosfor yang yang jumlanyanya nisbi besar dan magnesium serta sitrat dalam jumlah lebih kecil dan biasanya disebut partikel kalsium kaseinatfosfat atau kalsium fosfokaseinat. Jadi berdasarkan teori, protein susu dapat diendapakan dengan penambahan Kalsium Klorida yang jenuh. Namun dalm percobaan kali ini tidak terjadi pengendapan sama sekali, hal ini dikarenakan konsentrasi CaCl2 tidak terlalu jenuh dan jumlah yang ditambahkan pada susu belum mencukupi untuk terjadinya pengendapan. Penambahan CaCl2 tidak menghilangkan kalsium dan fosfor.
2) Asam asetat glasial 10%
Asam asetat glasial ditambahkan pada susu dalam kondisi panas. Hal ini dilakukan karena protein susu telah terdenaturasi parsial dengan ikatan antar molekulnya agak membuka. Asam asetat glasial 10% ditambahkan tetes demi tetes sambil diaduk sampai terbentuk endapan dengan pH 4,6-4,7. Setelah didiamkan selama 10-15 menit, endapan yang dihasilkan banyak. Jika ditambahkan asam ke dalam susu, kalsium dalam fosfor makin lama makin terhilangkan, sampai pada titik isoelektrik pH 4,6, kasein sama sekali tidak megandung garam. Partikel-partikel kasein dalam susu dapat dipisahkan dengan penambahan. Asam dengan adanya penambahan asam ini maka akan terjadi pengendapan disertai melarutnya garam-garam kalsium dan fosfor yang semula terikat pada protein secara berangsur-angsur. Tingkat kekeruhan susu akibat penambahan asam ini rendah dibandingkan dengan penambahan enzim protease dan juga CaCl2. Hal ini bisa disebabkan karena proteinnya sudah terpisahkan pada bagian dasar segingga yang tersisa adalah whey. Kira-kira 0,5-0,7% dari bahan larut yang dapat tertinggal dalam whey yaitu protein-protein laktalbumin dan laktoglobulin.
3) Protease komersial
Dalam praktikum kali ini protease yang digunakan yaitu protease komersial jenis papain.enzim ini termasuk ke dalam enzim protease sulfhidril yang artinya mempunyai residu sulfhidril pada lokasi aktif.enzim ini dihambat oleh senyawa oksidator, alkilator, dan logam berat. Secara umum yang dimaksud dengan papain adalah papain yang telah dimurnikan atau yang masih kasar (Winarno, 1986).
Papain merupakan salah satu enzim hidrolase, yaitu dapat mengkatalisis reaksi-reaksi hidrolisis suatu substrat (protein). Papain merupkan protein sederhana, yaitu berupa sebuah rantai tunggal polipeptida yang terdiri dari 212 residu asam amino dengan berat molekul 21.000 dalton. Papain tidak mengndung karbohidrat. Hampir semua sam amino menyusun papainkecuali metionin. Protease sulfhidril papain mengandung unsur sulfur yang cukup besar yaitu 1,2%. Karena tidak terdapat metionin dalam susunan molekulnya, maka diduga kompnen sulfur tersebut sebagian besar barad dalam bentuk asam amino sistin (Glazer & Smith, 1971). Aktivitas papain dipengaruhi banyak faktor seperti suhu, pH , kekuatan ion dan tekananjuga dipengaruhi oleh sisi aktifnya yang mengandung gugus sulfhidril (Deddy, 1992).
Susu yang dalam kondisi panas ditambahkan enzim papain sebanyak 500 mg sambil diaduk. Setelah didiamkan selama 10-15 menit, tidak terlihat danya endapan yang terbentuk. Namun dapat dilihat bahwa susu tersebut menglami perubahan yaitu menjadi keruh dengan tingkat kekeruhan paling tiggi dibandingkan dengan penambahan CaCl2 dan asam asetat glasial. Papain stabil terhadap suhu tinggi pada pH mendekati netral. Papain mempunyai pH optimim yang berbeda-beda untuk tiap substratnya. Untuk substrat kasein, pH optimumnya yaitu pada pH 6,5. Hidrolisis kasein secara khusus dan terbatas dengan enzim proteolitik menghasilkan sejumlah polipeptida besar yang tidak dapat dihirolisis lebih lanjut. Tidak terbentuknya endapan prtein yang ditambahkan papain dikarenakan papain akan lebih berfungsi apabila protein yang disintesis yaitu protein pada kedelai. Protein pada susu, yaitu kasein akan berubah menjadi p-kasein yaitu senyawa yang dapat diendapkan oleh ion kalsium.

IV. SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan yang dapat diambil dari praktikum ini antara lain :
1. Penambahan CaCl2 pada susu mampu mengendapkan protein yang ada di dalam susu. Konsentrasi CaCl2 ini harus jenuh atau memilki konsentrasi yang tinggi agar dapat memisahkan kasein. Apabila konsentrasinya terlalu rendah atau jumlah CaCl2 yang diberikan terlalu sedikit maka endapan tidak akan terbentuk.
2. Penambahan asam asetat glasial 10% mampu mengendapkan protein susu degan jumlah endapan lebih tinggi dibandingkan penambahan CaCl2 enzim protease.
3. Penambahan enzim protease papain tidak mampu untuk mengendapkan protein dalam susu.
4. Tingkat kekeruhan susu berbanding terbalik dengan jumlah endapan yang dihasilkan. Apabila susu tersebut dapat diendapakan dalam jumlah yang besar maka tingkat kekeruhan susu tersebut akan semakin rendah.

Saran
Sebaiknya dalam praktikum ini di coba penggunaan enzim, garam, dan asam dengan berbagai jenis agar mpraktikan dapat membandingkan perbedaannya dengan lebih rinci lagi.

DAFTAR PUSTAKA
Winarno, F.G. 1982. Kimia Pangan dan Gizi. Jakarta : Gramedia.
Buckle, K.A. 1985. Ilmu Pangan. Jakarta : Universitas Indonesia Press
(UI-Press).
Winarno, F.G. 1986. Enzim Pangan. Jakarta : PT. Gramedia.
Dedy, Muchtadi. Dkk. 1992. Enzim dalam Industri Pangan. Bogor : IPB.
Jhon, M .Deman . 1997. Kimia Makanan Edisi 2. Bandung : Penerbit ITB.

Skema Prosedur Praktikum

3 buah Erlenmeyer 100 ml masing-masing diisi 50 ml susu sapi

Masing- masing dpanaskan dalam waterbath sampai suhu 70-75ºC dan dipertahankan selama 3 menit

Erlenmeyer 1 dalamkondisi panas, susu ditambahkan 500 mg CaCl2, diaduk dan didiamkan 10-15 menit

Erlenmeyer 2 dalam kondisi panas, susu ditambahkan asam asetat glacial 10% tetes demi tetes sambil diaduk sampai terbentuk endapan dengan pH 4,6-4,7 kemudian didiamkan 10-15 menit

Erlenmeyer 3 dalam kondisi panas, susu ditambahkan dengan enzim protease komersial sebanyak 500 mg sambil diaduk dan kemudian didiamkan 10-15 menit

Erlenmeyer 1, 2, 3 kemudian diamati dan dibandingkan secara kualitatif jumlah endapan yang terbentuk