PERCOBAAN V

Judul Tujuan

: Isolasi Protein (Pembuatan Kasein) : Mengisolasi kasein dari susu sapi segar

Hari/Tanggal : Rabu/18 April 2012 Tempat : Laboratorium Kimia FKIP UNLAM Banjarmasin

I.

DASAR TEORI Protein adalah bahan makanan yang sangat penting dalam menyusun

komponen-komponensel, terutama dalam proses pertumbuhan dan perkembangan mahluk hidup karena protein menyediakan amino yang penting untuk tubuh dan digunakan sebagai pondasi untuk pembentukan otot. Protein merupakan salah satu komponen utama yang ada dalam susu. Selainsusu, komponen utama lainnya yaitu air, lemak. Kadar protein yang terdapat dalam susu berkisarantara 2,8 persen sampai 4,0 persen. Protein yang terdapat dalam susu terdiri dari dua jenis,yakni kasein dan whey. Kedua protein susu ini sama-sama sumber amino esensial yang sempurna, tetapi mereka berbeda dalam satu aspek yang penting. Kasein adalah protein yang paling banyak tersedia di susu. Protein ini relatif tidak bisa larut, lambat dicerna dan cenderung membentuk struktur yang disebut kasein misel yang meningkatkan kelarutannya di air juga merupakan partikel yang besar dan senyawa yang kompleks. Kasein misel tersebut besarnya tidak seragam, berkisar antara 30300 m. Kasein juga mengandung sulfur (S) yang terdapat pada metionin (0,69%) dan sistin (0,09%). Sedangkan whey adalah protein yang cepat dicerna. Whey menyediakanhasil sintesa protein yang cepat karena Whey mengandung leusin dalam jumlah tinggi, yaitu asam amino yang potensial untuk menstimulasi sintesa protein, sementara kasein menyediakanpasokan protein yang berkesinambungan lama untuk pertumbuhan otot. Protein dalam susuterdiri atas 80% kasein dan 20% whey. Kasein termasuk jenis phospoprotein, terdiri dari beberapa unit asam amino yang terikatdengan ikatan peptida. Kasein di dalam susu merupakan partikel yang besar. Di dalamnya tidakhanya terdiri dari zat-zat

organik, melainkan mengandung zat-zat anorganik seperti kalsium,phosphor, dan magnesium. Kasein adalah protein yang khusus terdapat dalam susu. Dalam keadaan murni, kasein berwarna putih seperti salju, tidak berbau dan tidak mempunyai rasa yang khas. 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.

Gambar 1. Asam kasein Kasein dapat diendapkan oleh asam, enzim rennet dan alkohol. Oleh karena itu kasein dalam susu dapat dikoagulasikan atau digumpalkan oleh asam yang terbentuk di dalam susu sebagai aktivitas dari mikrobia. Representasi pertama dari struktur misel kasein ditampilkan di sini adalah bahwa dari model "sub-misel kasein". Hal ini telah berkembang dari beberapa model sebelumnya. Sangat sulit untuk membayangkan apa yang tampak seperti misel. Namun, para ilmuwan tahu banyak tentang misel dari perilakunya, dan model apapun harus menjelaskan semua fakta diketahui. Model ini, yang Kelompok Sekarang tanggal untuk sekitar 20 tahun, didasarkan pada masuknya fakta yang diketahui banyak tentang perilaku misel kasein. Walstra dan Jenness untuk diskusi tentang model ini.

Gambar 2. Model kasein misel Tidak ada penerimaan universal dari model di atas di antara para ilmuwan susu, sebenarnya ada bukti yang menunjukkan bahwa yang jelas kasein submicelles tidak ada, bukan struktur lebih terbuka dan cairan, mungkin "mangkuk-of-spageti" jenis model . Masalah besar dengan model sebelumnya adalah distribusi kalsium fosfat, dan hal ini tentunya jelas sekarang bahwa kalsium fosfat ada lebih merata di seluruh misel, sehingga berdasarkan model di atas, baik di dalam dan di luar submicelles. Model berikutnya ditampilkan di sini telah berkembang baru-baru ini, dari pekerjaan terutama oleh Carl Holt dan rekan kerja di Hannah Research Institute, Skotlandia. Ini menunjukkan sebuah partikel, kurang lebih bulat sangat terhidrasi, dan cukup terbuka. Rantai polipeptida di inti adalah sebagian silang dihubungkan oleh cluster berukuran nanometer fosfat Ca; struktur internal membangkitkan sebuah wilayah eksternal kepadatan segmen bawah yang dikenal sebagai lapisan berbulu, yang memberikan stabilitas sterik dan / atau biaya untuk partikel kasein asli. Angka ini juga menunjukkan kesetimbangan antara misel dan serum susu dengan pengasaman dan dengan pemanas. Mungkin bertahun-tahun namun sebelum keluar visualisasi teknik (misalnya, elektron mikroskop) memungkinkan kita untuk mengetahui struktur sebenarnya dari misel kasein.

Gambar 3. Model kasein misel terbaru Kasein merupakan salah satu dari contoh protein. Protein adalah produk yang dihasilkan dari ekspresi informasi genetik. Protein merupakan polimer asam amino, yang terikat satu sama lainnya melalui ikatan peptida. Protein merupakan molekul yang mirip dengan molekul peptida hanya saja protein merujuk ke molekul dengan rantai asam amino yang sangat besar sehingga ukuran molekul protein jauh lebih besar dangan molekul peptida. Dari namanya protein berarti pertama, molekul ini merupakan makromolekul terbanyak dalam sel, hampir setengah dari berat kering suatu sel merupakan protein. Seperti diungkapkan di atas 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 2. Protein transpor 3. Protein bahan makanan 4. Protein kontraktil 5. Protein struktur 6. Protein pertahanan 7. Protein regulator

II. ALAT DAN BAHAN 2.1 Alat-alat yang digunakan, yaitu : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Gelas kimia 250 mL Hotplate Batang pengaduk Termometer Gelas ukur 10 mL Gelas ukur 100 mL Kain jarang Corong buchner Penangas air 4 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah

10. Kaca arloji

11. Pipet tetes 12. Spatula 13. Pipet kolom

1 buah 1 buah 1 buah

2.2 Bahan-bahan yang diperlukan, yaitu : 1. Susu sapi murni 2. Asam asetat glasial 3. Etanol 90 % 4. Campuran etanol-eter (1:1) 5. Eter 6. Kertas saring 7. Akuades

III. PROSEDUR KERJA 1. Memanaskan 100 ml susu sapi murni dalam penangas air sampai temperatur 40oC. 2. Menambahkan setetes demi setetes sebanyak 30 ml asam asetat glasial sambil mengaduknya sehingga susu mengalami penggumpalan (kasein mengendap). 3. Menyaring endapan dengan kain jarang dan memerasnya. 4. Mensuspensi endapan dengan 50 ml etanol 90 %. 5. Mendekantasi larutan. 6. Mengulangi suspensi dengan menggunakan campuran 25 ml etanol dan 25 mL eter dengan perbandingan 1:1. 7. Memindahkan kasein ke dalam corong Buchner dan mencuci endapan dengan 50 mL eter. 8. Mengeringkan endapan pada kaca arloji. 9. Menimbang kasein yang terbentuk. 10. Menghitung persentase hasil kasein.

IV. HASIL PENGAMATAN No 1 sampai 40oC 2 Menambahkan asam asetat glasial setetes demi setetes Asam asetat glasial = 2 ml Kasein mengendap berwarna putih 3 Menyaring Residu = kasein (putih) Filtrat = larutan putih keruh 4 Residu + 50 ml etanol 90 % (mensuspensi) Mendekantasi 5 Mensuspensi dengan 50 mL etanol:eter (1:1) 6 Memindahkan kasein ke dalam corong Buchner dan mencuci endapan dengan 50 ml eter 7 Mengeringkan endapan pada kaca arloji 8 Menimbang endapan 5,6 gram Suspensi kasein Suspensi kasein Percobaan Memanaskan 100 ml susu sapi Pengamatan Susu sapi panas

V. ANALISIS DATA Pembuatan kasein yang dilakukan dalam percobaan ini dengan menggunakan susu sapi segar. Saat susu dipanaskan di atas 40o C, air menguap pada permukaan susu menyebabkan pengendapan protein susu yang tidak dapat balik. Pemanasan dilakukan agar perlakuan selanjutnya tidak merusak kandungan di dalam susu tersebut. Denaturasi protein merupakan hilangnya sifat-sifat struktur lebih tinggi oleh terkacaunya ikatan hidrogen dari gaya-gaya sekunder lainnya yang mengukuhkan molekul itu. Perubahan struktur reversibel atau ireversibel dalam protein, yang menyebabkan protein kehilangan semua atau sebagian dari fungsi

biologinya. Adapun faktor-faktor penyebab denaturasi protein diantaranya pengaruh/perubahan pH, perlakuan pemanasan, perlakuan kimiawi. Selanjutnya sambil ditambahkan tetes demi tetes HCl, hingga terbentuk gumpalan-gumpalan. Penambahan HCl (asam klorida) ini bertujuan untuk menurunkan pH larutan, sehingga susu akan menggumpal dan terbentuk endapan. Komposisi dari susu sapi adalah 88% air, 3,3% protein, 3,3% lemak, 4,7% karbohidrat dan 0,7% abu. Karena Protein susu terdiri dari dua protein utama yaitu casein (~ 80%) dan protein whey. Kasein sangat stabil pada pemanasan, sedangkan protein whey tidak stabil dengan adanya panas. Sehingga pada pemanasan ini, protein whey lah yang terdenaturasi dan terkoagulasi oleh panas dan membentuk partikel-partikel kecil. Namun karena jumlah partikel-partikel kecil ini sangat sedikit, pengendapan jarang terjadi. Jadi dapat dikatakan pemanasan ini bertujuan agar kandungan whey pada susu terpisah dengan kasein karena susu mengalami denaturasi sehingga ikatan-ikatan yang ada di dalamnya menjadi tidak stabil. Endapan yang terbentuk tersebut dipisahkan dari larutannya dengan cara disaring dengan kain jarang, agar kadar air dalam endapan dapat diturunkan. Ketika terbentuk gumpalan-gumpalan berarti larutan mencapai titik isolistriknya, yaitu jumlah yang seimbang antara ion positif dan ion negatif. Maka protein dapat dikatakan berada pada titik isolistrik dengan nilai pH tertentu. Pada pH tersebut protein tidak lagi bermuatan positif ataupun negatif, sehingga dapat membentuk gumpalan-gumpalan dan mengendap. Karena sebagian protein menunjukan kelarutan yang minimal pada pH isolistriknya dan muatan listriknya sama dengan nol. Selanjutnya diberikan etanol 95% hingga terendam, kemudian mensuspensi dan mendekantasi. Pemberian etanol bertujuan untuk mengurangi zat-zat pengotor yang bersifat polar yang terkandung dalam susu seperti vitamin, mineral, dan lain sebagainya. Pengguanaan etanol ini juga dikarenakan sifatnya yang mudah menguap, sehingga mudah dikeringkan kembali. Gumpalan ini kemudian disuspensi kembali dengan campuran 25 mL etanol dan 25 mL eter (1:1) yang bertujuan untuk memisahkan lemak yang terkandung di dalamnya dan untuk melarutkan pengotor yang agak nonpolar sehingga diperoleh

kasein yang lebih murni. Lemak merupakan suatu makromolekul yang mempunyai gugus ester yang bersifat nonpolar, sehingga larut sempurna pada pelarut eter (nonpolar) dan kasein hanya larut sebagian pada eter sehingga tidak semua endapan kasein melarut hal ini dapat dilihat dari hasil pengamatan bahwa setelah penambahan etanol-eter gumpalan putih kasein memecah tidak membentuk gumpalan lagi hal itu menandakan bahwa kasien sedikit larut pada eter. Kemudian menyaring kasein ke dalam corong buchner dan mencucinya dengan 50 ml eter. Pencucian dengan eter ini dilakukan untuk melarutkan dan menghilangkan zat pengotor yang bersifat non polar seperti lemak dan lain sebagainya. Setelah semua perlakuan dilakukan barulah endapan dalam corong buchner ini dihisap agar cairan yang masih ada dalam endapan akan hilang dan diperoleh endapan kasein yang kering. Setelah itu baru menimbang hasil endapan yang diperoleh. Etanol dan eter juga membantu penyempurnaan terjadinya denaturasi protein. Hasil akhir yang didapat adalah terbentuknya endapan putih yang merupakan kasein. Dalam percobaan ini yang diujikan adalah denaturasi protein dengan pengaruh pH dan perlakuan pemanasan dan pengaruh kimiawi ketika terbentuk gumpalan-gumpalan berarti larutan mencapai titik isolistriknya. Karena pengeringan memerlukan waktu maka dilakukan selama 6 hari. Setelah itu baru menimbang hasil endapan kasein yang diperoleh dan beratnya adalah 5,6 gram. Berdasarkan hasil perhitungan dapat diketahui bahwa kadar kasein dari susu sapi murni pada percobaan ini adalah 5,5 %. Hasil yang diperoleh ini lebih besar dari hasil perhitungan berdasarkan teori yaitu 2,46 %. Jadi dapat dikatakan bahwa kasein yang diperoleh kurang murni. Hal ini bisa disebabkan karena endapan kasein belum kering sempurna.

VI. KESIMPULAN 1. Kasein dapat diisolasi dari susu sapi murni melalui tahap pemanasan pada temperature 40C, pengasaman dengan asam asetat glasial, penyuspensian

dengan menggunakan etanol dan eter serta penyaringan dengan pemerasan menggunakan kain jarang. 2. Kadar kasein yang diperoleh dalam 100 mL susu sapi (dalam gram setara dengan 100,98 g) susu sapi murni pada percobaan ini sebanyak 5,6 gram dengan persentase kadar kasein sebesar 5,5 %. 3. Kasein yang diperoleh pada percobaan ini kurang murni karena endapan kasein belum kering sempurna.

DAFTAR PUSTAKA

Fessenden dan Fessenden. 1982. Kimia organik jilid 2. Jakarta : Erlangga.

Guntara, Rizal dkk. 2011. Pemisahan Kasein dari Susu Sapi Murni. Jakarta: Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah

Ika Arista Yuniarni. 2006. Pengaruh Komposisi Campuran Air Susu Sapi Dan Susu Kedelai Terhadap Jumlah N- total dan Jumlah Lemak Total Dalam Keju. Semarang : Skripsi UNNES.

Lehninger.1997. Dasar -dasar Biokimia Jilid 1. Jakarta : Erlangga.

Syahmani dan Sudarsih. 2011. Petunjuk Praktikum Biokimia. Banjarmasin : Unlam.

LAMPIRAN A. Perhitungan Kadar Kasein 1. Kadar kasein dalam sampel susu sapi murni. Diketahui : Berat susu sapi murni = 100,98 g Berat kasein = 5,6 g Ditanya Jawab : Kadar kasein dalam sampel = .? :

Jadi, kadar kasein dari susu sapi murni pada percobaan ini adalah 5,55 %.

2. Kadar kasein menurut teori. Kadar protein pada susu adalah 3,25 %, jadi kadar protein dari susu sapi tersebut adalah 3,25 % x 100,98 g = 3,28 g. sedangkan kadar kasein adalah dari kadar protein tersebut, jadi kadar kaseinnya x 3,28 g = 2,46 g.

Jadi, kadar kasein dari susu sapi murni menurut teori adalah 2,46 %.

B. Pertanyaan dan Jawaban 1. Bagaimana Anda memisahkan lemak dari protein dalam presipitat kasein ? Jawab : Dalam percobaan ini untuk memisahkan lemak dari protein dalam presipitat kasein adalah dengan menyuspensi dengan campuran etanol:eter (1:1) dan mendekantasinya. Hal ini dikarenakan lemak bersifat larut sempurna dalam pelarut eter sehingga lemak akan terikat pada pelarut eter sedang kasein larut sebagian saja pada eter. Karena hanya sebagian saja maka kasein masih dalam bentuk endapan dan sedikit yang terurai terikat pada eter. Dan pada pelarut etanol kasein tidak dapat larut sehingga tetap dapat berbentuk endapan kasein putih.

2. Jelaskan mengapa presipitat kasein mengendap saat ditambahkan asam asetat ? Jawab : Kasein di dalam susu merupakan partikel yang besar. Di dalamnya tidak hanya terdiri dari zat-zat organik, melainkan mengandung juga zatzat anorganik seperti kalsium, phosphor, dan magnesium. Dengan penambahan asam asetat ini menciptakan suasana asam, yang dapat mengendapkan kandungankandungan makromolekul seperti karbohidrat, lemak dan protein (kasein) karena Penambahan asam asetat glasial ini menyebabakan terjadinya pengasaman (pH rendah) karena pH pada susu bergeser menjadi 4,6 pada titik isoelektrik dan kasein mengendap karena memiliki kelarutan (solubility) rendah pada kondisi asam sehingga dapat memisahkan kasein dengan whey protein. Hal ini berkaitan dengan susu yang bersifat amfoter yaitu dapat berada di antara sifat asam dan basa.

3. Dalam isolasi kasein diikuti oleh pengasaman, Anda menghilangkan presipitat melalui penyaringan dengan kain dan memerasnya. Jika Anda tidak memeras semua cairan, akankah hasil kasein menjadi berbeda ? Jawab :

Ya, karena apabila tidak diperas kandungan serum dan whey yang pada saat pemanasan akan terpisah dari kasein dan berikatan kembali dengan gumpalan kasein. Karena kasein yang menggumpal pada saat pemanasan dan pengasaman, seiring proses suhunya akan kembali normal secara tidak langsung whey yang ada pada susu yang tersisa apabila tidak diperas akan berikatan kembali dengan gumpalan kasein sehingga menyatu kembali. Sedangkan fungsi pemanasan ini untuk memisahkan kasein dari whey oleh karena itu diperlukan adanya pemerasan cairan sisa tersebut.

4. Mengapa susu atau telur mentah digunakan sebagai penawar racun karena keracunan ion logam berat ? Jawab : Karena susu atau telur itu mengandung suatu protein yang mana, protein itu dapat diendapkan oleh ion-ion positip yang merupakan ion logam berat. Jika ion positif misalnya garam merkuri ditambahkan ke dalam protein, maka akan terjadi peristiwa koagulasi atau penggumpalan, dimana protein akan menggumpal karena peristiwa denaturasi atau perubahan struktur awal. (Albumin atauputih telur) terkoagulasi atau mengalami penggumpalan karena terjadinya denaturasi pada strukturnya, dimana jembatan sulfida S-S direduksi untuk mendapatkan residu asam amino penyusun albumin. Dan juga zat putih telur (protein) jika dalam larutan akan berupa sebuah koloid sebab tergolong molekul koloid. Dapat diendapkan oleh beberapa zat, sehingga terjadi reaksireaksi kimia, maupun koloid (dispersi). Bisa berkedudukan sebagai emulsi (reversible) atau endapan (irreversible). Larutan protein terdiri atas albumin dan globulin. Oleh karena sifatnya itu tadi maka telur dan susu dapat digunakan sebagai antidotum atau sebagai penawar racun apabila orang keracunan logam berat. Karena logam beratnya akan bereaksi dengan susu atau telur tersebut yang merupakan protein sehingga tidak bereaksi dengan tubuh dan meracuni.

C. Foto Praktikum

Susu sapi pada suhu 40oC

Meneteskan susu sapi dengan asam asetat glasial

Kasein mengendap

Kasein setelah diperas dengan kain jarang

Mensuspensi dengan etanol 90%

Mendekantasi larutan

Mencuci kasein dengan eter dalam corong Buchner

Menimbang kasein yang terbentuk