laporan percobaan biokimia i isolasi kasein
Post on 29-Nov-2015
330 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
LAPORAN
RESMI
BIOKIMIA I ISOLASI KASEIN
TUJUAN UNTUK MENGISOLASI KASEIN DARI SUSU SAPI
2013
KELOMPOK X KIMIA A 2011
10/28/2013
A. JUDUL PERCOBAAN : ISOLASI KASEIN
B. TANGGAL PERCOBAAN : 22 Oktober 2013, Pukul 13.00 – 15.30 WIB
C. TUJUAN : Mengisolasi kasein dari susu
D. DASAR TEORI :
Susu terdiri dari tiga komponen utama: air, lemak, dan protein. Protein yang terdapat
dalam susu terdiri dari dua jenis, yakni kasein dan whey. Seperti kita pelajari di SMA dulu,
ciri dari protein adalah terdapatnya unsur N pada rantainya, tidak seperti lemak dan
karbohidrat yang hanya terdiri dari unsur C, H, dan O. Protein merupakan senyawa yang
sangat kompleks, terdiri dari 80% kasein dan 20% whey. Kasein termasuk jenis
phospoprotein, terdiri dari beberapa unit asam amino yang terikat dengan ikatan peptida.
Protein berasal dari kata pionios yang artinya penting/utama. Protein merupakan
faktor utama dalam sel yaitu 30 % dari berat kering sel. Secara umum protein dalam susu
mencapai 3,25%. Struktur primer protein terdiri atas rantai polipeptida dari asam-asam amino
yang disatukan ikatan-ikatan peptida Jenis utama protein dan fungsinya dapat dilihat pada
tabel di bawah ini :
Fungsi Jenis Contoh
1. katalitor
2. struktural
3. mortil (mekanik)
4. penyimpanan
5. pengangkutan
6. pengatur
7. perlindungan
8. tanggap toksit
Enzim
Protein struktural
Protein kontraktol
Protein angkutan
Protein angkutan
Protein hormon
Antibiotik
Protein toksit
Amilase, pepsin
Kalogen (pengikat jaringan/
tulang)
Keraten, miosin (otak)
Kasein dan albumin
Albumin dan Hb
Insulin, hormon tumbuh
Imuglubin
Bisa ular
Molekul protein mempunyai tingkat keragaman yang sangat tinggi, untuk ini protein
dapat digolongkan berdasarkan sifat-sifatnya, salah satu diantaranya berdasarkan fungsi
biologinya, antara lain:
1. Enzim
Enzim merupakan jenis protein yang mempunyai sifat sangat beragam dan spesifik.
Enzim mempunyai fungsi sebagai katalis untuk reaksi-reaksi biokimia. Hampir
seluruh reaksi-reaksi kimia dari senyawa-senyawa biomolekul dalam sel dikatalsis
oleh enzim.
2. Protein transpor
Protein transpor dalam plasma darah mengikat dan membawa molekul-molekul
spesifik atau ion dari satu organ ke organ lain. Hemoglobin dari sel darah merah
mengikat oksigen pada saat darah melalui paru-paru dan membawanya ke jaringan
periferal, di mana dilepaskan untuk proses oksidasi bahan makanan.
3. Protein bahan makanan
Sebagian protein dalam sel tersimpan dalam bahan makanan, seperti yang ada pada
biji-bijian yang digunakan untuk pertumbuhan embrio tanaman. Kasein merupakan
protein yang terbanyak dalam air susu dan protein ini merupakan protein bahan
makanan.
4. Protein kontraktil
Beberapa protein dalam sel dan organisme mempunyai fungsi untuk kontraksi dengan
mengubah bentuk atau bergerak.
5. Protein struktur
Beberapa protein berfungsi sebagai serabut, kabel, atau pelindung untuk memberikan
kekuatan dan proteksi dari struktur biologi (sel).
6. Protein pertahanan
Beberapa protein berfungsi untuk menjaga organisme dari invasi oleh organisme lain
atau melindungi dari luka. Immunglobin atau antibodi merupakan protein khusus
yang dibuat oleh jaringan limfosit yang dapat mengenali dan mengendapkan atau
menetralkan invasi bakteri, virus atau protein asing dari spesies lain.
7. Protein regulator
Beberapa protein berfungsi untuk mengatur metabolisme sel atau aktivitas fisiologi.
Di anataranya adalah hormon, seperti hormon insulin, yang mengatur metabolisme
glukosa.
Protein merupakan bahan makanan yang sangat penting dalam menyusun komponen-
komponen sel, terutama dalam proses pertumbuhan dan perkembangan mahluk hidup. Kadar
protein yang terdapat dalam susu berkisar antara 2,8 persen sampai 4,0 persen.
Selanjutnya Lehninger (1982) menjelaskan, bahwa dengan teknik fraksinasi secara
klasik dari protein susu yang dijalankan dengan proses sedimentasi, maka macam protein
susu yang dihasilkan terdiri dari kasein, laktoglobulin, dan laktalbumin. Namun setelah
ditemukan teknik yang baru, ternyata masing-masing komponen tersebut masih terdiri dari
fraksi-fraksi yang lain.Menurut Adnan (1984), kasein di dalam susu merupakan partikel yang
besar. Di dalamnya tidak hanya terdiri dari zat-zat organik, melainkan mengandung juga zat-
zat anorganik seperti kalsium, phosphor, dan magnesium.
Kasein yang merupakan partikel yang besar dan senyawa yang kompleks tersebut
dinamakan juga kasein misel (casein micell). Kasein misel tersebut besarnya tidak seragam,
berkisar antara 30 – 300 mµ. Kasein juga mengandung sulfur (S) yang terdapat pada metionin
(0,69%) dan sistin (0,09%). Kasein adalah protein yang khusus terdapat dalam susu. Oleh
karena itu kasein dalam susu dapat dikoagulasikan atau digumpalkan oleh asam yang
terbentuk di dalam susu sebagai aktivitas dari mikrobia.
Kasein dapat diendapapkan oleh asam, enzim rennet, dan alkohol. Selain penambahan
asam, pengendapan kasein susu juga dilakukan dengan penambahan renin, yaitu suatu enzim
proteolitik yang diperoleh dari induk sapi betina. oleh karena itu, susu dapat dikoagulasikan
(digumpalkan) oleh asam yang terbentuk di dalam susu sebagai aktivitas dari mikroba.
Kasein merupakan protein yang stabil terhadap pemanasan dan tidak mengalami
denaturasi bila air susu dipanaskan. Kasein di dalam air merupakan molekul besar yang
terdiri dari zat-zat anorganik seperti kalsium, fosfor dan sedikit magnesium serta sitrat.
Kasein merupakan suatu misel yang mengandung kalsium dan fosfat yang membentuk
kalsium kaseinat phosphatase kompleks. Titik isoelektris kasein pH 4,6 – 5,0 dan pada titik
ini kasein mudah sekali mengendap. Kasein dapat pula mengendap dengan naiknya
keasaman, perubahan Ca dan P yang larut menjadi menjadi tidak larut dan terjadinya
interaksi antara protein yang ada.
Kasein tersuspensi dalam susu dalam kompleks yang disebut misel. Kandungan fosfat
yang tinggi pada kasein terkait dengan garam kalsium fosfat sehingga susu menjadi sumber
kalsium dalam diet. Kappa kasein terdapat pada bagian luar misel.
Kasein mengandung S yang terdapat dalam methionin dan cystein. Kasein merupakan
campuran tiga jenis protein yaitu : -kasien, (75 %), -kasein (3 %) dan -kasein (22%).
Kasein dalam susu merupakan partikel kompleks atau berupa misel yang terdiri atas Ca, P
anorganik, Mg, dan sutrat selain protein kasein. Senyawa kompleks ini sering disebut
“Kalsium Caseinat Phosphat kompleks”.
Kasein penting dikonsumsi karena mengandung komposisi asam amino yang
dibutuhkan tubuh. Dalam kondisi asam (pH rendah), kasein akan mengendap karena
memiliki kelarutan (solubility) rendah pada kondisi asam. Susu adalah bahan makanan
penting, karena mengandung kasein yang merupakan protein berkualitas juga mudah dicerna
(digestible) saluran pencernaan.
Kasein asam (acid casein) sangat ideal digunakan untuk kepentingan medis, nutrisi,
dan produk-produk farmasi. Selain sebagai makanan, acid casein digunakan pula dalam
industri pelapisan kertas (paper coating), cat, pabrik tekstil, perekat, dan kosmetik.
Pemanasan, pemberian enzim proteolitik (rennin), dan pengasaman dapat memisahkan kasein
dengan whey protein. Selain itu, sentrifugasi pada susu dapat pula digunakan untuk
memisahkan kasein.
Protein dalam kasein terususun oleh rantai-rantai peptida jika mengalami hidrolisis
akan menjadi disakarida seperti berikut:
Dalam isolasi, kasein larut dalam air, alkohol dan eter namun tidak larut dalam etanol,
senyawa alkali dan beberapa larutan asam.
Setelah kasein dikeluarkan, maka protein lain yang tersisa dalam susu disebut whey
protein. Protein serum terdiri dari b-laktoglobulin 50%, a-laktalbumin 20%, albumin,
immunoglobulin, laktoferin, trasferin dan sebagian kecil protein dan enzim. Whey tidak
mengandung fosfor tapi mengandung asam amino sulfur yang membentuk ikatan disulfide.
Jika ikatan rusak maka protein mengalami denaturasi.
Whey protein merupakan protein butiran (globular). Betha-lactoglobulin, alpha-
lactalbumin, Immunoglobulin (Ig), dan Bovine Serum Albumin (BSA) adalah contoh dari
whey protein. Alpha-lactalbumin merupakan protein penting dalam sintesis laktosa dan
keberadaannya juga merupakan pokok dalam sintesis susu.
Dalam whey protein terkandung pula beberapa enzim, hormon, antibodi, faktor
pertumbuhan (growth factor), dan pembawa zat gizi (nutrient transporter). Sebagian besar
whey protein kurang tercerna dalam usus. Ketika whey protein tidak tercerna secara lengkap
dalam usus, maka beberapa protein utuh dapat menstimulasi reaksi kekebalan sistemik.
Peristiwa ini dikenal dengan alergi protein susu (milk protein allergy).
E. ALAT DAN BAHAN :
1. Alat :
- Gelas kimia 2 buah
- Hot plate 1 buah
- Batang pengaduk 1 buah
- Termometer 1 buah
- Gelas ukur 50 mL 1 buah
- Gelas ukur 10 mL 1 buah
- Corong buchner 1 buah
- Erlenmeyer 1 buah
- Penangas air 1 buah
- Kaca arloji 1 buah
- Spatula 1 buah
- Pipet tetes 2 buah
2. Bahan :
- Susu sapi segar
- Larutan Na-Buffer Asetat
- Etanol 90%
- Campuran etanol : eter (1:1)
- Eter
- Aquades
- Kertas saring
F. ALUR KERJA :
50 mL susu
- Dimasukkan dalam gelas kimia
- Dipanaskan pada suhu 40°C
- Ditambahkan 50 mL buffer asetat yang telah
dipanaskan, secara perlahan-lahan sambil diaduk
- pH campuran harus sekitar 4,8
- Didinginkan pada suhu kamar
- Disaring dengan kertas saring
Filtrat Residu (endapan)
- Dicuci endapan dengan air
- Ditambahkan 15 mL etanol
- Disaring dengan corong buchner
- Dicuci endapan dengan perbandingan etanol eter 1:1
- Dicuci dengan eter
- Disaring dengan kertas saring
Filtrat Residu (endapan)
- Dipindahkan ke kaca arloji
- Ditimbang
Berat kasein
G. DATA PENGAMATAN :
NO. ALUR KERJA HASIL
PENGAMATAN
DUGAAN
REAKSI KESIMPULAN
1.
Susu sapi pada
suhu 40oC
Larutan Buffer
asetat bercampur
dengan susu
Terbentuk
endapan kasein
Setelah disaring :
1. Filtrat =
larutan putih
keruh
2. Residu =
endapan kasein
berwarna putih
Setelah dicuci
endapan dengan
etano, dan air =
endapan menjadi
seperti gumpalan
permen karet
Gumpalan putih
seperti karet =
Kasein
Massa endapan
kering Kasein +
Kertas saring =
2,7327 gram
- Buffer asetat
berfungsi
untuk
mengubah pH
isoelektriknya
sehingga
dapat
membentuk
agregat
(menurunkan
pH)
- pH saat susu
membentuk
endapan yaitu
pada pH 4,8
- Petroleum eter
dan etanol
berfungsi
untuk
melarutkan
protein dan
senyawa lain
Kndungan
kasein =
Filtrat Residu (endapan)
- Dicuci endapan
dengan air
- Ditambahkan 15 mL
etanol
- Disaring dengan
corong buchner
- Dicuci endapan
dengan
perbandingan
etanol eter 1:1
- Dicuci dengan eter
- Disaring dengan
kertas saring
Filtrat Residu (endapan)
- Dipindahkan
ke kaca arloji
- Ditimbang
Berat kasein
50 mL susu
- Dimasukkan dalam gelas kimia
- Dipanaskan pada suhu 40°C
- Ditambahkan 50 mL buffer
asetat yang telah dipanaskan,
secara perlahan-lahan sambil
diaduk
- pH campuran harus sekitar 4,8
- Didinginkan pada suhu kamar
- Disaring
Tanpa kertas
saring=2,3327gr
H. ANALISIS DAN PEMBAHASAN :
Pembuatan kasein yang dilakukan dalam percobaan ini dengan menggunakan susu
sapi murni. Perlakuan pertama pembuatan kasein dilakukan dengan memanaskan susu sapi
murni 50 mL diatas kompor listrik sampai 40oC (termometer dimasukkan pada susu murni
saat dipanaskan). Pemanasan ini bertujuan untuk menurunkan kelarutan protein sehingga
dapat mengendapkan protein susu pada kondisi yang sesuai atau pemanasan ini dapat
menyebabkan denaturasi rusaknya struktur protein sehingga mempercepat pengendapan
protein. Tapi pemanasan pada suhu ini, kasein tidak mengalami pengendapan. Pada
dasarnya kasein merupakan protein yang stabil terhadap pemanasan dan tidak mengalami
denaturasi apabila air susu dipanaskan. Tapi pemanasan ini akan mengubah stabilitas kasein
dan menyebabkan kasein nantinya mudah dilakukan pengendapan.
Lalu menambahkan buffer Na-asetat 0,2 M pada susu setelah pemanasan setetes
demi setetes sampai kasein mengendap atau sampai pH mendekati 4,8. Namun dalam
praktikum yang kami lakukan pH yang kami dapatkan yaitu 5,14 padahal kami sudah
menambahkan buffer Na Asetat yaitu 50 mL + 30 tetes. Digunakan buffer Na Asetat
dikarenakan buffer tersebut merupakan larutan penyangga yang bersifat asam yaitu
campuran antara Basa Kuat (NaOH) dan Asam Lemah (CH3COOH) yang nantinya akan
membentuk garam CH3COONa (Natrium Asetat). Penambahan buffer bersifat asam
mengakibatkan penambahan ion H+ sehingga akan menetralkan protein dan menuju
tercapainya pH isoelektrik artinya dengan cara menurunkan pH. Pada titik isoelektris ini
kasein bersifat hidrofobik, kasein akan berikatan antar muatannya sendiri membentuk
lipatan ke dalam sehingga terjadi pengendapan yang relatif cepat.
Penambahan Buffer Na Asetat pada susu yang telah dipanaskan berarti
menambahkan konsentrasi dari ion H+ dan menurunkan pH yang kemudian akan
mengadakan reaksi dengan muatan negatif protein yang berasal dari gugus hiroksil
bebasnya. Semakin banyak konsentrasi buffer Na Asetat yang ditambahkan maka semakin
banyak pula penurunan pH dari susu sehingga titik isoelektriknya semakin dekat. Apabila
pH isoelektrik sudah tercapai maka muatan yang saling berlawanan akan saling menetralkan
sehingga akan terbentuk gumpalan. Titik isoelektris kasein pH 4,6 – 5,0 dan pada titik ini
kasein mudah sekali mengendap. Dalam kondisi asam atau pH yang rendah, kasein akan
mengendap karena memiliki kelarutan yang rendah pada kondisi asam. Pada percobaan
yang kami lakukan meskipun ditambah buffer Na Asetat berlebih (ditambah 30 tetes lagi)
pH yang diharapkan 4,8 ternyata tetap diangkan 5,14-5,16. Dan kami memutuskan untuk
menghentikan penambahan buffer Na Asetat dan mendapakan pH terendah/ yang terakhir
yaitu 5,14.
Penambahan buffer asam dapat menghilangkan muatan listrik dari partikel kasein
karena kelebihan asam (ingat konsep larutan buffer yang bersifat lebih lemah dia yang akan
bersisa) akan mengikat kalsium dan kalsium kaseinat, sehingga kasein menjadi terlepas dan
terbentuk endapan.
Adapun reaksi pengendapan dengan cara pengasaman sebagai berikut :
H2NR-COO- + H
+(sisa) →
+H3NR-COO (R, kasein protein)
Kasein misel Kasein asam
(pH = 6,6) (pH = 4,6)
Koloid dispersi Partikel tidak larut
Larutan dan endapan yang terbentuk ini disaring dengan menggunakan kertas saring.
Didapatkan endapan kasein yang berwarna putih.
Endapan yang terbentuk disuspensi dengan menggunakan etanol 90%. Hal ini
bertujuan karena kasein tidak larut dalam etanol, maka dapat untuk memisahkan kasein
dengan protein lain sehingga diperoleh hanya kasein saja. Protein selain kasein akan melarut
sedangkan kasein tetap berbentuk endapan yang tidak dapat melarut. Seperti yang telah
diketahui pada susu sapi mengandung protein mencapai 3,25% di mana 82% protein susu
adalah kasein dan 18% adalah serum atau protein whey. Jadi sangat mungkin saat
pengendapan dengan buffer asam, protein lain selain kasein ikut mengendap.
Endapan yang diperoleh disuspensi kembali dengan campuran etanol dan eter
dengan perbandingan 1:1. Hal ini bertujuan untuk memisahkan lemak dari endapan kasein
di mana lemak akan ikut melarut bersama dengan eter, hal ini karena eter dan lemak
memiliki sifat kepolaran yang tidak berbeda jauh. Sedangkan etanol akan melarutkan
protein atau senyawa lain selain kasein sedangkan kasein masih berada dalam bentuk
endapannya karena kasein tidak larut dalam etanol sehingga akan diperoleh kasein yang
lebih murni.
Kemudian memindahkannya ke dalam corong buchner untuk menghisap cairan yang
masih ada dalam endapan. Selanjutnya mencuci endapan dengan eter dimaksudkan agar
memurnikan endapan kasein yang diperoleh.
Berdasarkan hasil percobaan diperoleh kndungan kasein dalam sampel susu sapi
murni yang digunakan sebesar . Kasein yang diperoleh dari dalam susu sapi
berwarna putih. Hal ini sudah sesuai dengan literatur. Berdasarkan literatur, protein dalam
susu sapi mencapai 24-29 mg/mL sedangkan kadar kasein dalam susu sapi yang telah kami
isolasi sebesar . Kaesin mengandung 0,7-0,9% phosphor yaitu secara
kovalen mengikat protein oleh ester serine sehingga kasein biasa disebut phospo-protein.
Semua asam amino esensial yang terdapat pada kasein kandungannya cukup tinggi, kecuali
pada sistein. Hal tersebut dapat terjadi dikarenakan kemungkinan sistein akan
bertransformasi menjadi bentuk asam amino sistin, yaitu asam amino gabungan dari 2 asam
amino sistein dengan ikatan sulfide (S-S).
Kasein yang terbentuk ini merupakan gugus kompleks dari kumpulan molekul -
molekul (biasanya disebut kalsium-phospho-kaseinat) disebut juga “micelles”. Misel terdiri
dari molekul kasein, kalsium, phosphate anorganik dan ion sitrat dengan karakteristik
mempunyai berat molekul yang besar. Dalam keadaan Kimia Fisika, misel kasein adalah
koloid disperse yang stabil.
Pada gambar misel dapat dijelaskan bahwa kasein ini terdiri dari beberapa
komponen individu yang berbeda-beda yang biasa disebut sebagai αs1-, αs2-, β- and κ-
casein. Dimana keempatnya mempunyai sifat yang berbeda-beda. Pada bagian-bagian
individu tersebut masing-masing memiliki karakteristik pH tertentu untuk membentuk ion
positif maupun negatif ataupun untuk membentuk sifat karakteristiknya sendiri-sendiri,
contohnya pada pH berapa individu-individu dalam kasein tersebut membentuk endapan,
larut atau terdenaturasi, sehingga akan mempengaruhi bentuk atau sebagian besar
karakteristik kasein tersebut.
Dalam perindustrian makanan kasein sangan bersifat menjual, contohnya artikel
yang kami temukan menunjukkan cara terbaik untuk mengisolasi kasein dari susu sapi di
New Zealand. Ada beberapa poin penting dalam proses ekstraksi/isolasi kasein dari susu
(khususnya susu sapi) :
1. Pemisahan (Separation)
2. Pengendapan (Precipitation)
3. Proses Pembasahan (Wet-processing operations)
4. Proses Pengeringan (Drying and dry processing of casein)
Jika keempat poin tersebut dijalankan dengan pertimbangan yang matang akan dihasilkan
produk kasein yang secara industri bermutu bagus dan tentunya menguntungkan. Contoh
manfaat kasein dalam industri makanan (obat) adalah untuk orang-orang yang ingin
tubuhnya memiliki massa otot yang lebih banyak alias (six pack). Hal tersebut dapat terjadi
dikarenakan kasein bekerja atau bereaksi lambat pada otot sehingga dapat mempertahankan
massa otot dibandingkan produk dari pengolahan susu yang lain yaitu whey.
I. DISKUSI
Dari percobaan yang telah kami lakukan terdapat ketidaksesuaian dengan teori yang ada
yaitu yang paling terlihat jelas adalah pH yang harus dicapai ketika pembentukan endapan
kasein yaitu sekitar 4,6. Sedangkan pada percobaan yang kami lakukan ternyata pH yang
kamidapatkan yaitu paling rendah 5,14, meskipun telah ditambah 30 tetes buffer Na asetat
lagi pH tetap tidak berubah. Hal tersebut dapat terjadi dikarenakan konsentrasi asam (H+)
kemungkinan telah jenuh untuk dapat menurunkan pH larutan.
H2NR-COO- + H
+(sisa) →
+H3NR-COO (R, kasein protein)
Kasein misel Kasein asam
(pH = 6,6) (pH = 4,6)
J. KESIMPULAN :
- Percobaan isolasi kasein ini menggunakan pengasaman oleh buffer asam Na Asetat untuk
mengendapkan kasein. Semakin banyak konsentrasi H+(sisa) dalam hal ini buffer Na asetat
yang ditambahkan maka semakin banyak pula penurunan pH dari susu sehingga titik
isoelektriknya semakin dekat. Titik isoelektris kasein pH 4,6 – 5,0 dan pada titik ini kasein
mudah sekali mengendap.
- Pemisahan kasein dengan protein lain dapat menggunakan etanol, di mana kasein tidak
larut dalam etanol sehingga tetap berada sebagai endapan sedangkan protein lain akan
melarut.
- Berdasarkan hasil percobaan diperoleh kadar kasein dalam sampel susu sapi segar yang
digunakan sebesar .
K. DAFTAR PUSTAKA :
Lehninger AL. 1982. Dasar – Dasar Biokimia Jilid I. Maggy Thenawijaya, penerjemah.
Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari: Principles of Biochemistry.
TIM. 2013. Petunjuk Praktikum Biokimia. Surabaya : jurusan kimia Universitas Negeri
Surabaya
Ahyari, Jimmy. 2010. Isolasi Kasein (online). http://blogkita.info/isolasi-kasein/. Diakses
tanggal 22 Oktober 2013 pukul 19.00 WIB
LAMPIRAN
50 ml susu yang telah dipanaskan
pada 40 oC
Setelah ditambah 50 ml buffer
asetat
Campuran diukur dengan pH meter menunjukkan angka 5,14
Campuran disaring dengan kertas
saring
Etanol
Setelah dicuci dengan sedikit air
dan 15 ml etanol
Setelah disaring dengan corong
buchner
Endapan di cuci dengan etanol
eter
Endapan kering
top related