PROTEIN

Pendahuluan

Protein (protos yang berarti ”paling utama") adalah senyawa organik kompleks yang mempuyai bobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida.  Peptida dan protein merupakan polimer kondensasi asam amino dengan penghilangan unsur air dari gugus amino dan gugus karboksil. Jika bobot molekul senyawa lebih kecil dari 6.000, biasanya digolongkan sebagai polipeptida.

Proetin banyak terkandung di dalam makanan yang sering dikonsumsi oleh manusia. Seperti pada tempe, tahu, ikan dan lain sebagainya. Secara umum, sumber dari protein adalah dari sumber nabati dan hewani. Protein sangat penting bagi kehidupan organisme pada umumnya, karena ia berfungsi untuk memperbaiki sel-sel tubuh yang rusak dan suplai nutrisi yang dibutuhkan tubuh. Maka, penting bagi kita untuk mengetahui tentang protein dan hal-hal yang berkaitan dengannya.

Pada umumnya kadar protein di dalam bahan pangan menentukan mutu bahan pangan itu sendiri (S.A. & Suwedo H. ,1987). Protein yang mudah dicerna menunjukkan tingginya jumlah asam-asam amino yang dapat diserap oleh tubuh dan begitu juga sebaliknya. Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi daya cerna protein dalam tubuh adalah kondisi fisik dan kimia bahan. Makin keras bahan, maka akan menurunkan daya cernanya dalam tubuh karena adanya ikatan kompleks yang terdapat di dalam bahan yang sifatnya semakin kuat. Ikatan ini dapat berupa ikatan antar molekul protein, ikatan protein- fitat, dan sebaginya. Sedangkan kondisi kimia yaitu adanya senyawa anti gizi seperti tripsin inhibitor dan fitat (Muchtadi, 1989).

 DASAR TEORI

Protein merupakan suatu zat makanan yang sangat penting bagi tubuh karena zat ini berfungsi sebagai sumber energi dalam tubuh serta sebagai zat pembangun dn pengatur. Protein adalah polimer dari asam amino yang dihubungkan dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung unsur-umsur C, H, O, N, P, S, dan terkadang mengandung unsur logam seperti besi dan tembaga (Winarno, 1992).

Protein merupakan suatu polipeptida dengan BM yang sangat bervariasi dari 5000 samapi lebih dari satu juta karena molekul protein yang besar, protein sangat mudah mengalami perubahan fisis dan aktivitas biologisnya. Banyak agensia yang menyebabkan perubahan sifat alamiah dari protein seperti panas, asam, basa, solven organik, garam, logam berat, radiasi sinar radioaktif (Sudarmadji, 1996).

§  Struktur utama protein

Struktur protein dapat dibagi menjadi empat bentuk; primer, sekunder, tersier dan kuartener. Susunan linier asam amino dalam protein merupakan struktur primer. Susunan tersebut akan menentukan sifat dasar protein dan bentuk struktur sekunder serta tersier. Bila protein menandung banyak asam amino dengan gugus hidrofobik, daya kelarutannya kurang dalam air dibandingkan dengan protein yang banyak mengandung asam amino dengan gugus hidrofil. (Winarno, 1992).

a. Struktur primer

Susunan atau urutan bagaimana asam-asam amino yang disatukan, dan susunan ini mencakup lokasi setiap ikatan sulfida. Terdiri dari ikatan peptida dan jembatan sulfida. Gugus α- karboksil yang ikut terlibat dalam pembentukan ikatan peptida disebut sebagai “residu aminoasil”. Residu ini menggantikan akhiran –at atau ­–in pada asam amino bebas dengan akhiran –il (misal, alanin, asapartil, tirosil). Peptida diberi nama sebagai derivat dari residu aminoasil dengan gugus terminal karboksil. Contoh, tetra peptida Lys-Leu-Tyr-Gln diberi nama sebagai derivat glutamin dan disebut sebagai lisil-Leusil­-tirosil-glutamin. Akhiran –in pada glutamin menunjukan bahwa gugus α-karboksilnya tidak terlibat dalam pembentukan ikatan peptide.

b. Struktur sekunder

Mengacu pada banyaknya heliks α (struktur yang terbentuk jika suatu rantai polipeptida diputar kekanan membentuk spiral ) ditambah lembaran β (struktur yang terbentuk jika 2 atau lebih segmen polipeptida sejajar berdampingan).

c. Struktur tersier

Membentuk struktur 3 dimensi karena interaksi antar rantai samping, disini protein distabilkan oleh ikatan ion, hydrogen, ikatan hidropobik, dan juga ikatan sulfida. Contohnya pada isomeri phosfatriosa, mioglobin, albumin.

d. Struktur kuartener

Yaitu protein yang mnegandung 2 atau lebih polipeptida, disini protein distabilkan oleh ikatan ion, hydrogen, ikatan hidropobik, dan juga ikatan sulfida contohnya pada hemoglobin

Rantai polipeptida disusun dari berbagai asam amino, sehingga tersusun membentuk urutan N-terminal disalah satu ujung dan C terminal di ujung lainnya.

§  Klasifikasi protein

1.      Bentuk

Fibrosa :sumbu panjang : sumbu pendek >10

Kolagen,fibrin,keratin

Globulin : sumbu panjang : pendek < 10, biasanya 3 atau 4

Globulin, albumin, insulin,

2.      Elemen penyusun

1.      Sederhana : bila dihidrolisis, menghasilkan asam amino saja

1.      Albumin : larut dalam air,asam dan basa.

Mengendap dalam ammoniumsulfat jenuh

2.      Globulin : larut dalam asam dan basa, tidak larut dalam air

Mengendap dalam ammoniumsulfat setengah jenuh

3.      Glutelin dalam gandum

4.      Prolamin : larut dalam alcohol 70 – 80%. Zein dalam jagung, gliadin dalam gandum

5.      Albuminoid(skleroprotein) kolagen dan keratin

6.      Histon : banyak mengandung asam amino basis

7.      Protamin : bersifat basa. Tidak dapat digumpalkan dengan pemanasan. Contoh : salmin dalam ikan salem

2.      Protein terkonjugasi

1.      Nucleoprotein : PS + asam nukleat. Contoh: nukleohiston dan nuklein

2.      Glikoprotein : PS + karbohidrat. Contoh : musin

3.      Lipoprotein : PS + lipid. Contoh : fosfolipid,kolesterol

4.      Fosfoprotein : PS + phosphate. Contoh : kasein

5.      Kromoprotein : PS + zat warna. Contoh : Hb,hemosianin, sitokrom

6.      Metaloprotein : PS + logam. Contoh : seruloplasmin (Cu), siderofiin (Fe)

3.      Derivate protein

1.      Derivate protein primer : senyawa yang dihasilkan dari dekomposisi protein. Contoh : koagulum protein,protean,metaprotein

2.      Derivate protein sekunder : produk hidrolisis protein. Contoh : proteosa, pepton,peptide, diketopiperazin

Protein yang terdapat dalam bahan pangan mudah mengalami perubahan-perubahan, antara lain:

1.      Dapat terdenaturasi oleh perlakuan pemanasan.

2.      Dapat terkoagulasi atau mengendap oleh perlakuan pengasaman.

3.      Dapat mengalami dekomposisi atau pemecahan oleh enzim-enzim proteolitik.

4.      Dapat bereaksi dengan gula reduksi, sehingga menyebabkan terjadinya warna coklat.

Denaturasi protein dapat diartikan suatu perubahan atau modifikasi terhdap struktur sekunder, tersier dan kuartener molekul protein tanpa terjadinya pemecahan ikatan-ikatan kovalen. Karena itu denaturasi dapat diartikan suatu proses terpecahnya ikatan hidrogen, interaksi hidrofobik, ikatan garam dan terbukanya lipatan atau wiru molekul protein. (Winarno, 1992).

Denaturasi protein

Denaturasi protein dapat diartikan suatu perubahan atau modifikasi terhadap struktur sekunder, tertier dan kuartener molekul protein tanpa terjadinya pemecahan ikatan-ikatan kovelen. Karena itu, denaturasi dapat diartikan suatu proses terpecahnya ikatan hydrogen, interaksi hidrofobik, ikatan garam dan aterbukanya lipatan atau wiru molekul protein (Winarno, 1992).

Protein yang terdenaturasi akan berkurang kelarutannya. Lapisan molekul bagian dalam yang ersifat hidrofobik akan keluar sedangkan bagian hidrofilik akan terlipat ke dalam. Pelipatan atau pembakikkan akan terjadi bila protein mendekati pH isoelektris lalu protein akan menggumpal dan mengendap. Viskositas akan bertambah karena molekul mengembang menjadi asimetrik, sudut putaran optis larutan protein juga akan meningkat (Winarno, 1992).

            Denaturasi protein meliputi gangguan dan kerusakan yang mungkin terjadi pada struktur sekunder dan tersier protein. Sejak diketahui reaksi denaturasi tidak cukup kuat untuk memutuskan ikatan peptida, dimana struktur primer protein tetap sama setelah proses denaturasi. Denaturasi terjadi karena adanya gangguan pada struktur sekunder dan tersier protein. Pada struktur protein tersier terdapat empat jenis interaksi yang membentuk ikatan pada rantai samping seperti; ikatan hidrogen, jembatan garam, ikatan disulfida dan interaksi hidrofobik non polar, yang kemungkinan mengalami gangguan. Denaturasi yang umum ditemui adalah proses presipitasi dan koagulasi protein (Ophart, C.E., 2003).

(Ophart, C.E., 2003).

Denaturasi karena Panas:

            Panas dapat digunakan untuk mengacaukan ikatan hidrogen dan interaksi hidrofobik non polar. Hal ini terjadi karena suhu tinggi dapat meningkatkan energi kinetik dan menyebabkan molekul penyusun protein bergerak atau bergetar sangat cepat sehingga mengacaukan ikatan molekul tersebut. Protein telur mengalami denaturasi dan terkoagulasi selama pemasakan. Beberapa makanan dimasak untuk mendenaturasi protein yang dikandung supaya memudahkan enzim pencernaan dalam mencerna protein tersebut (Ophart, C.E., 2003).

Pemanasan akan membuat protein bahan terdenaturasi sehingga kemampuan mengikat airnya menurun. Hal ini terjadi karena energi panas akan mengakibatkan terputusnya interaksi non-kovalen yang ada pada struktur alami protein tapi tidak memutuskan ikatan kovalennya yang berupa ikatan peptida. Proses ini biasanya berlangsung pada kisaran suhu yang sempit (Ophart, C.E., 2003).

Denaturasi karena Asam dan basa:

Protein akan mengalami kekeruhan terbesar pada saat mencapai ph isoelektris yaitu ph dimana protein memiliki muatan positif dan negatif yang sama, pada saat inilah protein mengalami denaturasi yang ditandai kekeruhan meningkat dan timbulnya gumpalan. (Anna, P., 1994).    Asam dan basa dapat mengacaukan jembatan garam dengan adanya muatan ionik. Sebuah tipe reaksi penggantian dobel terjadi sewaktu ion positif dan negatif di dalam garam berganti pasangan dengan ion positif dan negatif yang berasal dari asam atau basa yang ditambahkan. Reaksi ini terjadi di dalam sistem pencernaan, saat asam lambung mengkoagulasi susu yang dikonsumsi (Ophart, C.E., 2003).

Denaturasi karena Garam logam berat:

            Garam logam berat mendenaturasi protein sama dengan halnya asam dan basa. Garam logam berat umumnya mengandung Hg⁺², Pb⁺², Ag⁺¹ Tl⁺¹, Cd⁺² dan logam lainnya dengan berat atom yang besar. Reaksi yang terjadi antara garam logam berat akan mengakibatkan terbentuknya garam protein-logam yang tidak larut (Ophart, C.E., 2003).

Protein akan mengalami presipitasi bila bereaksi dengan ion logam. Pengendapan oleh ion positif (logam) diperlukan ph larutan diatas pi karena protein bermuatan negatif, pengendapan oleh ion negatif diperlukan ph larutan dibawah pi karena protein bermuatan positif. Ion-ion positif yang dapat mengendapkan protein adalah; Ag⁺, Ca⁺⁺, Zn⁺⁺, Hg⁺⁺, Fe⁺⁺, Cu⁺⁺ dan Pb⁺⁺, sedangkan ion-ion negatif yang dapat mengendapkan protein adalah; ion salisilat, triklorasetat, piktrat, tanat dan sulfosalisilat. (Anna, P., 1994).

§  Fungsi biologis protein

a.   Protein struktur

Beberapa protein serabut, seperti kolagen dan keratin merupakan protein struktur. Kolagen memberikan kekuatan pada tulang, tulang rawan, gigi, dan tendon, serta merupakan matriks serta pada kulit dan pembuluh darah. Keratin ditemukan pada rambut, wol, tanduk, dan ekor.

b.   Protein transport

Berfungsi memindahkan molekul yang lebih kecil dari satu bagian tubuh ke bagian yang lainnya. Contohnya : hemoglobin yang berfungsi mengikat oksigen dari paru-paru yang membawanya ke sel-sel di seluruh tubuh.

c.       Protein penyimpan

Contohnya : mioglobin yang menyimpan oksigen di dalam otot yang diperlukan

sewaktu tubuh melakukan kegiatan.

d.   Protein pengatur

Berfungsi untuk mengatur akivitas seluler. Contohnya : insulin, hormon pertumbuhan, dan hormon seks.

e.       Protein kontraktil

Memungkinkan perubahan bentuk atau pergerakan pada mahluk hidup. Contoh: pada aktin dan miosin yang berperan pada kontraksi otot

f.    Protein pertahanan

Berfungsi untuk mengusir benda asing yang masuk ke dalam tubuh, seperti organisme pembawa penyakit (pathogen)

Contoh : Immunoglobulin untuk melawan kuman penyakit serta fibrinogen untuk menggumpalkan darah.

g.      Protein enzim

Sebagai bioatalis untuk reaksi kimia. Enzim yang sering bekerja secara konjugasi satu sama lainnya.

Protein mengandung asam amino berinti benzen, jika ditambahkan asam nitrat pekat akan mengendap dengan endapan berwarna putih yang dapat berubah menjadi kuning sewaktu dipanaskan. Senyawa nitro yang terbentuk dalam suasana basa akan terionisasi dan warnanya akan berubah menjadi lebih tua atau jingga. Rekasi ini didasarkan pada uji nitrasi inti benzena yang terdapat pada mulekul protein menjadi senyawa intro yang berwarna kuning

Protein bersifat amfoter, yaitu dapat bereaksi dengan larutan asam dan basa. Daya larut protein berbeda di dalam air, asam, dan basa; ada yang mudah larut dan ada yang sukar larut. Namun, semua protein tidak larut dalam pelarut lemak seperti eter dan kloroform. Apabila protein dipanaskan atau ditambah etanol absolut, maka protein akan menggumpal (terkoagulasi). Hal ini disebabkan etanol menarik mantel air yang melingkupi molekul-molkeul protein.

Kelarutan protein di dalam suatu cairan, sesungguhnya sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain, pH, suhu, kekuatan ionik dan konstanta dielektrik pelarutnya. Protein seperti asam amino bebas memiliki titik isoelektrik yang berbeda-beda. Titik Isoelektrik (TI) adalah daerah pH tertentu dimana protein tidak mempunyai selisih muatan atau jumlah muatan positif dan negatifnya sama, sehingga tidak bergerak ketika diletakkan dalam medan listrik. Pada pH isoelektrik (pI), suatu protein sangat mudah diendapkan karena pada saat itu muatan listriknya nol.