Praktikum biokimiaPERCOBAAN V

Judul: Isolasi Protein (Pembuatan Kasein)Tujuan: Mengisolasi kasein dari susu sapi segar Hari/Tanggal: Rabu/13 April 2011Tempat: Laboratorium FKIP Kimia Unlam Banjarmasin

I. DASAR TEORISusu 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 jenus 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 angkutanProtein 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. EnzimEnzim 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 transporProtein 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 makananSebagian 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 kontraktilBeberapa protein dalam sel dan organisme mempunyai fungsi untuk kontraksi dengan mengubah bentuk atau bergerak.5. Protein strukturBeberapa protein berfungsi sebagai serabut, kabel, atau pelindung untuk memberikan kekuatan dan proteksi dari struktur biologi (sel). 6. Protein pertahananBeberapa 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 regulatorBeberapa 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 m. 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 peptide 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).

II. ALAT DAN BAHAN2.1 Alat yang digunakan1. Gelas kimia2 buah2. Hot plate1 buah3. Batang pengaduk1 buah4. Termometer1 buah5. Gelas ukur 50 mL1 buah6. Gelas ukur 10 mL1 buah7. Kain jarang1 buah8. Corong buchner1 buah9. Erlenmeyer1 buah10. Penangas air1 buah11. Kaca arloji1 buah12. Spatula1 buah13. Pipet tetes2 buah

2.2 Bahan yang diperlukan1. Susu sapi segar2. Asam asetat glasial3. Etanol 90%4. Campuran etanol : eter (1:1)5. Eter6. Aquadest7. Kertas saring

III. PROSEDUR KERJA1. Memanaskan 100 ml susu sapi segar dalam penangas air sampai temperatur 40oC.2. Menambahkan setetes demi setetes asam asetat glasial sambil mengaduknya sehingga semua kasein mengendap.3. Menyaringnya dengan kain jarang, memerasnya.4. Mensuspensi endapan dengan 50 ml etanol 0-%.5. Mendekantasi larutan.6. Mensuspensi kembali dengan campuran etanol dan eter dengan perbandingan 1:1 (25 mL etanol dan 25 mL eter).7. Memindahkan kasein ke dalam corong buchner dan mencuci endapan dengan eter.8. Mengeringkan endapan.9. Menimbang endapan kasein yang terbentuk.10. Menghitung persentase hasil kasein.

IV. HASIL PENGAMATANNoVariabel yang DiamatiHasil Pengamatan

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

Memanaskan100 ml susu sapi segar sampai 40oCMenambahkan setetes demi setetes asam asetat glasial Mengaduk

Menyaring endapan

Mensuspensi endapan dengan 50 ml etanol 90%

Mendekantasi larutan

Mensuspensi kembali dengan 50 mletanol:eter (1:1)

Memindahkan ke dalam corong buchner Mencuci endapan dengan 50 mLeterMengeringkan endapan

Menimbang kasein yang terbentuk Susu sapi pana suhu 40 oC

Kaseina mengendap

Filtrat: larutan Residu: kaseina

Larutan dan endapan putih (campuran kasein)

Larutan dan endapan putih terpisah

Campuran kasein

Filtrat: larutan Residu: kaseina Endapan putih bersih

Endapan kering

Massa endapan = 48, 8089 g

Catatan: massa kertas saring: 0,6 gram : massa kaca arloji: 45, 5595 gV. ANALISIS DATAPembuatan kasein yang dilakukan dalam percobaan ini dengan menggunakan susu sapi murni. Perlakuan pertama pembuatan kasein dilakukan dengan memanaskan susu sapi murni dalam air panas sampai 40oC. 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 menambahan asam asetat glasial pada susu setelah pemanasan setetes demi setetes sampai kasein mengendap. Penambahan asam mengakibatkan penambahan ion H+ sehingga akan menetralkan protein dan menuju tercapainya pH isoelektrik. Pada titik isoelektris ini kasein bersifat hidrofobik, kasein akan berikatan antar muatannya sendiri membentuk lipatan ke dalam sehingga terjadi pengendapan yang relatif cepat. Penambahan asam cuka (asam asetat glasial) pada susu yang telah dipanaskan berarti menambahkan konsentrasi dari ion H+ yang kemudian akan mengadakan reaksi dengan muatan negatif protein yang berasal dari gugus hiroksil bebasnya. Semakin banyak konsentrasi H+ 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.Penambahan asam dapat menghilangkan muatan listrik dari partikel kasein karena asam akan mengikat kalsium dan kalsium kaseinat, sehingga kasein menjadi terlepas dan terbentuk endapan.Adapun reaksi pengendapan dengan cara pengasaman sebagai berikut :H2NR-COO- + H+ +H3NR-COO(R, kasein protein)Kasein misel Kasein asam(pH = 6,6) (pH = 4,6)Koloid dispersi Partikel tidak larutLarutan dan endapan yang terbentuk ini disaring dengan menggunakan kain jarang dan memerasnya untuk memisahkan endapannya. Didapatkan endapan kasein yang berwarna putih. Semua cairan juga perlu diperas agar diperoleh kasein yang optimal, hal ini dimungkinkan masih terdapatnya kasein pada cairan tersebut meskipun sangat sedikit.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 asam, protein lain selain kasein ikut mengendap.Selanjutnya mendekantasi larutan, hal ini bertujuan untuk memisahkan endapan dengan larutannya.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 kadar kasein dalam sampel susu sapi murni yang digunakan sebesar Kasein yang diperoleh dari dalam susu sapi berwarna putih. Hal ini hampir sesuai dengan literatur. Berdasarkan literatur, protein dalam susu mencapai 3,25% dan dalam susu sapi 82% protein susu adalah kasein sehingga kadar kasein dalam susu sapi sebesar 2,665%.

VI. KESIMPULAN 1. Percobaan isolasi kasein ini menggunakan pengasaman oleh asam asetat glasial untuk mengendapkan kasein. Semakin banyak konsentrasi H+ 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. 2. 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.3. Berdasarkan hasil percobaan diperoleh kadar kasein dalam sampel susu sapi segar yang digunakan sebesar 2,65%

VII. DAFTAR PUSTAKAAnwar, Chairil, 1994. Pengantar Praktikum Kimia Organik. Jakarta: Depdikbud.

Ahyari, Jimmy. 2010. Isolasi Kasein (online). http://blogkita.info/isolasi-kasein/. Diakses pada tanggal 15 April 2011.

Andaiyani. 2011. Pengertian kasein (online). http://id.shvoong.com/exact-sciences/physics/2119918-pengertian-kasein/. Diakses pada tanggal 15 April 2011.

Belqis, Ratu. 2008. Kasei npada susu (online). http://queenofsheeba.wordpress.com/2008/10/15/kasein-pada-susu/. Diakses pasa tanggal 16 April 2011.

Lehninger.1992. Dasar-dasar Biokimia. Jilid 1. Jakarta : Erlangga.

Martoharsono, Soeharsono. 1975. Biokimia. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.Poedjiadi, Anna. 1994. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta :UI-Press.Syahmani dan Sudarsih. 2011. Petunjuk Praktikum Biokimia. Banjarmasin: FKIP UNLAM. (Tidak dipublikasikan).

LAMPIRAN

A. PERHITUNGANKadar kasein dalam sampel susu sapi murni yang digunakan adalah:

B. PERTANYAAN DAN JAWABAN PERTANYAAN1. Bagaimana Anda memisahkan lemak dari protein dalam presipitat kasein?Untuk memisahkan lemak dari protein dalam presipitat kasein dapat dengan mensuspensi endapan kasein dengan etanol dan eter. 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.

2. Jelaskan mengapa presipitat kasein mengendap saat ditambahkan asam asetat?Penambahan asam cuka (asam asetat glasial) pada susu yang telah dipanaskan berarti menambahkan konsentrasi dari ion H+yang kemudian akan mengadakan reaksi dengan muatan negatif protein yang berasal dari gugus hiroksil bebasnya. Semakin banyak konsentrasi H+ 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. Secara kimia, pengendapan terjadi bila tercapai titik isoelektrik pada protein, dimana muatan pada permukaan protein sama dengan nol. Protein pada susu mengandung muatan negatif sehingga dalam larutan protein tersebut akan terbentuk suspensi. Molekul dari asam laktat yang terbentuk selama fermentasi bermuatan positif sehingga apabila terjadi persinggungan antara kedua bahan tersebut maka akan terjadi proses netralisasi sehingga menyebabkan protein mengendap.

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?Hasil kasein menjadi berbeda, kemungkinan hasil kasein akan lebih sedikit. Hal ini karena pada cairan masih terdapat kasein meskipun sedikit sehingga perlu untuk memeras semua cairan karena akan mempengaruhi hasil kasein yang diperoleh.

4. Mengapa susu atau telur mentah digunakan sebagai penawar racun karena keracunan ion logam berat?Ion-ion positif yang dapat mengendapkan protein antara lain ialah Ag+, Ca2+, Zn2+, Hg2+, Fe2+, Cu2+ dan Pb2+ sedangkan ion-ion negatif yang dapat mengendapkan protein ialah ion salisilat, triklorasetat, pikrat, tanat dan sulfosalisilat. Berdasarkan sifat tersebut putih telur atau susu dapat digunakan sebagai antidotum atau penawar racun apabila orang keracunan logam berat. Adanya ion logam berat menyebabkan denaturasi/penggumpalan protein. Pemekaran atau pengembangan molekul protein yang terdenaturasi akan membuka gugus reaktif yang ada pada rantai polipeptida. Sehingga ion logam berat yang masuk dalam tubuh akan bereaksi dengan protein yang terdapat dalam susu atau telur mentah dan dapat dikeluarkan bersama dengan protein yang terdenaturasi/menggumpal.C. FOTO-FOTO PERCOBAAN PEMBUATAN KASEIN

Gambar 1 :pemanasan susu sapiGambar 2. Penambahan asam asetat glasial

Gambar 3 :Penyaringan endapan

Gambar 4 :Mensuspensi endapan dengan etanol 90%

Gambar 5 :Mendekantasi larutan

Gambar 6 :Mensuspensi kembali dengan 25 mL etanol dan 25 mL eter

Gambar 7 : Gambar 8 :Endapan kasein yang diperolehPemindahan kasein ke dalam corong buchner

15