Download - Tugas Individu Mata Kuliah Analisis Makanan
-
8/17/2019 Tugas Individu Mata Kuliah Analisis Makanan
1/17
Tugas Individu Mata Kuliah Analisis Makanan & Kosmetika
Analysis of food proteins and peptides by mass
spectrometry– based techniques
Oleh
!ama Titis "ido#ati
!IM M$%'$($
)osen *engampu Adi +ugatama, -./arm., M.-c., Apt.
*0O10AM -T2)I - /A0MA-I
/AK23TA- MAT4MATIKA )A! I3M2 *4!14TA52A! A3AM
2!I640-ITA- -4743A- MA04T -20AKA0TA
8$%
-
8/17/2019 Tugas Individu Mata Kuliah Analisis Makanan
2/17
*endahuluan
-pektrometri masa merupakan teknologi yang sudah tidak diragukan
lagi kemampuannya untuk karakterisasi protein dan peptida pada makanan.
Aplikasi teknik spektrometri masa untuk analisis kualitatif dan kuantitatif protein
kompleks yang terdapat pada sebagian besar pengolahan makanan berperan
penting untuk mengetahui asal, struktur, dan pengaruhnya bagi kesehatan tubuh.
5ubungan spektrometri masa dengan database protein telah menghasilkan
kemungkinan – kemungkinan baru pada karakterisasi protein, termasuk
sensitivitas post – translasi dan modifikasi kimia, konformasi protein dan
interaksi protein – protein serta protein – ligan, dan secara umum untuk
penelitian proteomic 9 yaitu membangun platform mengenai ilmu proteomic
modern.
-aat ini, teknik spektrometri masa untuk proteomic makanan dan
nutrisi, telah mampu men:a#ab pertanyaan analitikal termasuk isu terkait
keamanan dan kualitas makanan, sertifikasi dan pelacakan beberapa produk, danmen:elaskan struktur maupun fungsi protein dan peptida pada makanan. *rotein
dan peptida merupakan komposisi utama dari makanan yang berperan penting
baik secara fungsional maupun nutrisional. Oleh karena itu, teknik pengolahan
makanan turut berkontribusi dalam meningkatkan keberagaman sistem protein
dengan memengaruhi :umlah reaksi kimia seperti proteolisis, glikosilasi non
en;imatik, dan modifikasi kovalen lainnya. )an se:auh ini, baru spektrometri
masa yang mampu menganalisis protein dan peptida dari degradasi proteolitiknya.
Analisis spektrometri masa telah berkembang seiring dikembangkannya
spektrometri masa elektrosprai laser desorpsion?ioni;ation
-
8/17/2019 Tugas Individu Mata Kuliah Analisis Makanan
3/17
memisahkan molekul terioninasi berdasarkan perbandingan m?;– nya=, :uga telah
men:adi isu yang dibahas dalam riset proteomic. -elaian mampu memberikan
informasi secara langsung tentang masa suatu peptida tertentu, spektrometri masa
:uga dapat memberikan informasi mengenai squens asam amino de novo,
termasuk modifikasi post – translasi
-
8/17/2019 Tugas Individu Mata Kuliah Analisis Makanan
4/17
Isi
I. Kualitas makanan dari bahan mentah hingga produk :adi
*rotein adalah kompoisisi yang paling bertanggung:a#ab pada
pengolahan makanan. !utrisi, reologi, dan sensori produk susu, sereal, dan
daging tergantung dari komposisi fraksi protein. -ebagai contoh adalah
produk turunan terigu, dimana kualitasnya ditentukan oleh protein gluten.
-ecara konvensional, gluten dibagi men:adi dua golongan besar, monomeric
gladins dan polymeric glutein. 7erdasarkan mobilitasnya pada gel
elektroforesis pada p5 asam, gladin dibagi lagi men:adi fraksi alfa β gama.
Kemudian berdasarkan ikatan disulfida antarrantai, glutein :uga dibagi lagi
men:adi 3M"
-
8/17/2019 Tugas Individu Mata Kuliah Analisis Makanan
5/17
1ambar .
Metode spektrometri masa dan proteomic memperluas cakupan
bioinformatik dan database interaktif. Metode ini mengombinasikan analisis
ekstrak protein terigu dengan spektrometri masa sebagai metode E:aringan
saraf buatanF, regresi parsial, dan analisis komponen penting untuk
memprediksi varietas atau kualitas sampel terigu yang tidak diketahui. Tu:uan
penelitian proteomic dari protein gluten adalah untuk identifikasi marker
molekular yang memberikan informasi tentang komponen protein yang
berhubungan dengan kualitas terigu. )iharapkan dengan dikombinasikannya
proteomic dengan analisis transkriptom akan men:adi pendekatan yang palingefektif untuk mengontrol perkembangan genetik terigu. )alam hal ini,
pendekatan terintegrasi termasuk ekspresi heterolog, 8 – )4, 5*3@ fase
tebalik, dan spektrometri masa mampu memberikan keterangan mutasi alami
dari gamma gladin dengan residu ekstrak sistein disatukan men:adi fraksi
glutenin polimeric.
-
8/17/2019 Tugas Individu Mata Kuliah Analisis Makanan
6/17
II. Autentisitas Makanan
7adan Keamanan Makanan 4ropa telah menetapkan sistem
komprehensif autentifikasi dan pelacakan makanan untuk mememastikan
keamanan makanan yang dikonsumsi manusia pada setiap tahap produksi.
-tandard kualitas ditetapkan melalui persyaratan label kualitas dimana sesuai
dengan spesifikasi komposisi kimia dari masing – masing produk, asal
daerah, dan metode pembuatan. *ersyaratan ini meningkatkan ketertarikan
pada pengembangan metode analisis. -ensitivitas, kepekaan, dan kecepatan
analisis men:adikan spektrometri masa sebagai metode yang paling akuran
dan serbagunan untuk men:a#ab tantangan ini. Gadi, bukan hal aneh lagi :ika
analisis protein berdasarkan spektrometri masa telah dikembangakn secara
luas untuk tu:uan autentisitas makanan, baik metode tunggal maupun
dikombinasikan dnegan pemisahan tingkat tinggi.
-alah satunya adalah pada analisis kualitas produk susu.
*encampuran dengan susu bovine
-
8/17/2019 Tugas Individu Mata Kuliah Analisis Makanan
7/17
III. /ungsional Makanan
'.. Teknik Analisis Terintegrasi 2ntuk Karakterisasi *eptida 7ioaktif
0iset analisis peptida bioaktif baru – baru ini mengikuti tiga
arahan utama yang bertu:uan untuk pengembangan dan validasi
sensitifitas dan spesifikasitas metode, yaitu
. 2ntuk melacak :alur formasi peptida bioaktif dari protein utama.
8. Mengidentifikasi sifat – sifat biologi, dan
'. Meningkatkan sifat – sifat EpositifF yang ada pada peptida alam yang
didesain untuk analog struktur sintetis atau mimetic peptida.
*enelitian ini bertu:uan untuk men:elaskan hubungan struktur
aktivitas peptida dan memberikan informasi penting untuk desain
terapeutik atau komposisi makanan fungsional. -ecara alami, peptida
yang ada pada susu manusia telah dikarakterisasi menggunakan metode
ini, dimana metode ini memungkinan untuk memberi informasi mengenai
squens bioaktif. 7aru – baru ini, digunakan kombinasi sprektrometri
masa 4-I dengan 5*3@ untuk melacak :alur penguraian kasein
menggunakan bakteri asam laktat terpilih dan untuk mempela:ari sifat –
sifat biokimia dan struktural dari makropeptida k – kasein. *endekatananalitikal lebih baru lagi, mengombinasikan spektrometri masa dengan
sel biologi, imunologi, biokimia, sintesis kimia, dan ilmu combinatorial
untuk mengidentifikasi pola formasi peptida dan bioaktif keberadaan
peptida yang ada dalam sampel.
*ada kasus identifikas peptida?protein turunan susu misalnya,
skema identifikasi komponen bioaktif secara umum dapat dilihat sebagai
berikut
. *urifikasi peptida pada sampel makanan
-
8/17/2019 Tugas Individu Mata Kuliah Analisis Makanan
8/17
identifikasi protein tunggal, karakterisasi perubahan post – translasi,
dan penulisan database.
'. Analisis in silico untuk memprediksi kemungkinan squens bioaktif.
(. -intesis peptida murni atau analog peptida atau mimetic.
B. Konfirmasi bioaktivitas melalui u:i biologi atau selular yang tepat.
*enggunaan kombinasi kimia untuk memproduksi arai
senya#a yang berkaitan secara struktural untuk penyaringan tingkat
tinggi, dapat meningkatkan kecepatan penemuan obat atau bahan – bahan
fungsional.
'.8. Melacak !asib Makanan -etelah *roses *encernaan
Identifikasi keseluruhan aspek peptida turunan makanan dalam
plasma darah dipersulit dengan adanya peristi#a endogin polipeptida.
Akan tetapi, dengan menggunakan teknik terbaru dari pemisahan tingkat
tinggi yang dikombinasikan dengan spektrometri masa, hal ini hampir
dapat teratasi. -tabilitas peptida terhadap pencernaan lambung :uga
mempunyai implikasi seperti standard yang digunakan untuk mengetahui
potensi alergi terhadap protein makanan. -ehingga, identifikasi
spektrometri masa pada peptida makanan menyelamatkan pencernaan
gastrointestinal, dan membantu dalam penenentuan batasan antigen
-
8/17/2019 Tugas Individu Mata Kuliah Analisis Makanan
9/17
dalam bahan mentah dan?atau yang dihasilkan ketika proses pembuatan
makanan, seperti suhu atau hidrostatik tekanan tiggi, dan fermentasi.
*endekatan sesomatabolimic terdiri dari kombinasi teknik kromatografi
permeasi :el, ultraviolet, ekstraksi fase padat, 53*@ fase terbalik,
kromatografi interaksi hidrofilik, dan analisis sepektrometri masa yang
dikombinasikan dengan peralatan sensor analitik. Metode ini
memungkinkan pemetaan secara komprehensif metabolit pahit dari ke:u
1ouda, sedangkan spektrometri masa 3@?4-I –M- dan 3@?4-ILM-?M-,
sintesis tunggal, dan analisis sensori mengidentifikasi rasa pahit, umami,
dan kokumi yang dibentuk oleh proteolisis kasein. *endekatan yang sama
:uga diterapkan untuk analisis sifat – sifat senya#a sulfur olfactif dan
prekursornya yang diproduksi melalui mekanisme detoksifikasi dalam
anggur oeleh fermentasi ragi selama pembuatan anggur. )iantara tu:uan
sensometabolomic adalah identifikasi senya#a yang paling aktif, dan
untuk menentukan batas aman konsentrasi untuk dikonsumsi, untuk
meningkatkan sifat olfaktori dan sensori turunan produk makanan.
'.(. Interaksi peotein dengan komponen makanan
7erdasarkan sifat strukturalnya, protein mampu membentuk
interaksi kovalen atau non – kovalen dengan protein lain atau komponen
makanan lainnya, termasuk air, yang dapat menyebabkan perubahan
hidrasi protein, kelarutan, viskositas larutan, pembentukan film, gelling,
dan penyerapan antarmuka pada fase air dan lemak. *enelitian baru –
baru ini menyebutkan bah#a interaksi antara polifenol makanan dengan
βLcasein dan efeknya terhadap sifat permukaan air?lemak dapat dilihat
dari gabungan data reologi dengan spektrometri masa dan penyebaran
cahaya pada formasi polifenol non – kovalen dan protein kompleks.
*endekatan terintegrasi ini mungkin dapat digunakan sebagai metodologi
dasar di kemudian hari, :uga menerapkan teknik spektrometri masa yang
baru muncul seperti spektrometri masa pergerakan ion untuk penelitian
supramolecular kompleks, untuk mengevaluasi perubahan fungsional
-
8/17/2019 Tugas Individu Mata Kuliah Analisis Makanan
10/17
makanan
-
8/17/2019 Tugas Individu Mata Kuliah Analisis Makanan
11/17
coli, Clostridium botulinum A and various Salmonella. )alam kasus yang
kompleks seperti ini, diharapkan adanya suatu analisis makanan, yang
sebagian besar terdiri dari matriks protein, lemak, karbohidrat serta
molekul lainnya yang sangat komplek, yang mampu mendeteksi :umlah
toksin. 2ntuk alasan ini, maka kombinasi spektrometri amsa dengan
imunokimia, kromatografi, dan prosedur isolasi elektrofilik diterapkan.
-alah satu penelitian telah diangkat untuk mendeteksi tingkat
kontaminasi toksin dari dua ke:u Italia, yaitu 1rana *adano dan *ecorino
0omano. *rosedur kombinasi pendekatan imunokimia, kromatografi,
elektropoetik, dan analisis spektrometri dikembangkan untuk mengamati
produski dan tingkat enterotoksin A dan 7. )i:elaskan dalam diagram
sebagai berikut
4valuasi keamanan makanan :uga terkaiut dengan keberadaan
senya#a toksik yang bisa :adis secara alami berada dalam bahan mentah
-
8/17/2019 Tugas Individu Mata Kuliah Analisis Makanan
12/17
tersebut. -ehingga perlu dihilangkan selama proses pembuatan, atau
sebaliknya :ustru dihasilkan ketika proses produksi.
I6.8. Teknik proteomic untuk isolasi dan karakterisasi lectin
*ada manusia, konsumsi kacang merah mentah dapat
menyebabkan gastroentritis, nausea, diare, dan penyakit lainnya, tetapi
tidak menimbulkan keracunan fatal yang diakibatkan oleh konsumsi
lectin fitotemagglutin yang tidak #a:ar. )i sisi lain, kacang merah yang
diper:ualbelikan secara umum, disebut :uga Jstarch – blocker, :ustru
digunakan sebagai suplemen makanan untuk mengontrol berat badan
pada terapi obesitas, meski dengan tidak adanya keterangan?bukti ilmiah
mengenai efikasinya. Metode yang umumnya digunakan adalah merebus
kacang merah mentah tersebut pada suhu tertentu. )engan
mempertimbangkan kemungkinan resiko kesehatan dalam pengolahan
makanan tersebut, maka penting untuk dilakukan pengenalan metode
pemanasan atau metode pengolahan lainnya untuk mengolah :enis
kacang – kacangan tersebut, sehingga dapat dipastikan tidak ada lagi
racun dalam makanan tersebut.
*ada kasus lectin terglikosilasi, identifikasi glikosilasi
di:elaskan melalui skema singkat sebagai berikut
. )igesti proteolitic.
8. Menangkap glikopeptida dengan memilih beberapa kemungkinan
metode, termasuk 5I3I@, peningkatan afinitas oleh lectin dan
menangkap glikol resin hidrasi.
'. )e – glikosilasi en;imatik atau kimia#i
-
8/17/2019 Tugas Individu Mata Kuliah Analisis Makanan
13/17
Teknik glikomic dan proteomic terintegrasi ini mampu
men:elaskan perubahan struktural
-
8/17/2019 Tugas Individu Mata Kuliah Analisis Makanan
14/17
Identifikasi dengan spektrometri masa baik untuk gen penyakit
alergi maupun protein alergenik telah berhasil diangkat. Analisis sistemik
spesies legume dan sereal seperti terigu, nasi, kacang polong, kedelai,
dan kacang menggunakan teknik pemisahan tingkat tinggi yang
dikombinasikan dengan spektrometri masa dan identifikasi protein
multidimensi menghantarkan pada deteksi dan identifikasi beberapa
protein alergenik tak terkarakterisasi sebelumnya pada sampel bi:i –
bi:ian. 5al itu menun:ukkan pendekatan proteomic potensil untuk
mengetahui sampel makanan dengan memerhatikan keberadaan alergen.
Melalui penelitin ini, dasar untuk pengembangan metode spektrometri
masa 3@?M- – M-?M- dengan penganalisis masa triple kuadropol
ditemukan. Metode ini memberikan batas deteksi yang bagus
-
8/17/2019 Tugas Individu Mata Kuliah Analisis Makanan
15/17
pengenalan T – cell dalam squens turunan gladin. *endekatan terapeutik
saat ini mencari mana yang akan men:adikan celiac sebagai senya#a
yang berdampingan Edengan baikF dengan gluten, termasuk penelitian
terigu yang termodifikasi genetik. -elan:utnya, dua pendekatan diu:i
untuk mencegah atau mengurangi toksisitas gluten dalam tepung terigu 9
baik penutup epitop gladin, atau degradasi proteoliknya. Kesemuanya
memainkan peran spektrometri masa.
(.%. Makanan dari organisme termodifikasi genetik
2ntuk mengidentifikasi efek tak diharapkan yang mungkin
ter:adi selama penggunaan tanaman hasil panen termodifikasi genetik,
analisis tertarget senya#a tertentu yang merepresentasikan pentingnya
:alur metabolic pada tanaman seperti makro dan mikronutrien yang
diketahui sebagai alergen, anti alergen dan racun, diangkatlah secara
paralel dengan analisis fenotip komparatif dari tanaman termodifikasi
genetik dan isogenik terdekatnya. 7aru – baru ini, proteomic telah
berhasil melengkapi teknik asesmen keamanan lainnya untuk
menidentifikasi efek samping yang ter:adi pada bi:i – bi:ian transgenik dari variestas tanaman :agung. Teknik tunggal profiling pada
elektroforesis kapiler
-
8/17/2019 Tugas Individu Mata Kuliah Analisis Makanan
16/17
*endekatan terintegrasi berdasarkan berbagai J – omic untuk
karakterisasi protein dan peptida pada makanan, yang kesemuanya berdasar
spektrometri masa, seharusnya mempercepat pengembangan produk makanan
fungsional seiring dengan meningkatnya pengetahuan terhadap makanan baru
yang muncul dan komposisinya.
Kapasitas teknik spektrometri masa untuk menganalisis supramolecular
kompleks membuka pemahaman baru mengenai interaksi protein – protein,
protein – karbohidrat, dan protein – lipid. Intoleransi dan alergi makanan
merupakan bidang baru dimana spektrometri masa telah terbukti men:adi sesuatu
yang esensial, termasuk kontroversial resistensi terhadap pencernaan protein
alergenik atau efikasi dihilangkannya epitop dari makanan yang diperuntukkan
pada pasien.
Teknik spektrometri yang pas, yang ditentukan dari #aktu ke #aktu
sampai besarnya range aplikasi yang mungkinkan, dapat memberikan cara untuk
identifikasi epitop imunodominan pada makanan tertarget, mulai dari mendesain
antibodi untuk mela#an epitop spesifik, dan untuk standarisasi deteksi kuantitatif
dengan :umlah yang sedikit.
0eferensi
-
8/17/2019 Tugas Individu Mata Kuliah Analisis Makanan
17/17