Food chemistry,H.D.Belitz,et al.,4th edition.2008,Springer Verlag,Berlin Heidelberg.Principle of Food Chemistry,John M. deMan,Ph.D.,1980,an AVY book. Van Nostrand Reinhold Company,New York.

PROTEIN adalah suatu polimer kompleks yang terdiri dari 20 macam asam amino,yang terhubung satu dengan lainnya melalui substitusi ikatan amida.Senyawa ini berperan penting dalam sistem biologik.

Pada dasarnya protein terdiri dari : 50-55% C; 6-7%H ;20-23%O;12-19 N dan 0.2-3,0% S.

Protein dapat dibagi atas 2 bagian:1.Homoprotein : protein that are not enzymatically modified

in cells.2.Heteroprotein or conjugated protein:that are modified or

complexed with non protein

The non protein components are often referred to as prostetic group.Contoh I Protein konjugasi:- Nucleoprotein (ribosome) - Glicoprotein(ovalbumin. k kasein) - Phosphoprotein (α & β kasein,kinase) - Lipoprotein(kuning telur,bbrp.plasmaprotein) - Metalloprotein(Hemoglobin/Hb.,myo globin dan beberapa enzim)

vThe non protein components are often referred to as prostetic group.

Contoh I

Protein konjugasi:- Nucleoprotein (ribosome)

- Glicoprotein(ovalbumin. k kasein)

- Phosphoprotein (α & β kasein,kinase)

- Lipoprotein(kuning telur,bbrp.plasma protein)

- Metalloprotein(Hb.,myo G.,beberapa enzim)

Protein juga dapat diklasifikasi berdasarkan ciri konformasinya :

Protein Globular :susunan lebih dari 1 rantai polipeptida yang berikatan satu dengan lainnya membentuk struktur 3 dimensi ,bentuk :sperical atau globular.Contoh: serum albumin,globulin, histon dan protamin.

Pada umumnya R polar terletak sebelah luar rantai dan R yang hidrofob sebelah dalam rantai.Albumin larut dalam air, terkoagulasi dengan panas,mengendap dgn pe+an amm.sulfat.

Terdapat pada serum darah dan putih telur.

albuminProtein fibrous:susunan rantai polipetida sepanjang sumbu yang

lurus dan berbentuk serat(fiber),contoh: kolagen,keratin,elastin,fibroin.

Sifat : - tidak larut dalam air dan - sukar diuraikan oleh enzim

Kolagen adalah adalah protein yang terdapat pada jaringan ikat.Mempunyai susunan heliks tripel, terdiri atas 25% glisin,25% prolin dan hidroksi prolin, tapi tidak mengandung sistein,sistin dan triptofan.Hampir 20% protein tubuh adalah kolagen.

Keratin adalah protein yang terdapat dalam bulu domba,sutera alam, rambut, kulit, kuku,dsb.

Fungsi biologik protein dapat dikelompokkan sbb.:

- enzyme catalysts,

- structural proteins,

- contractile protein (myosin,actin,tubulin).

- hormones (insulin,growth hormone)

- transfer proteins (serum albumin,transferrin,hemoglobin)

- anti bodies (immunoglobulins),

- storage protein (egg albumen,seed proteins), and

- protective protein (toxins and allergen)

Storage protein umumnya ditemukan pada telur dan biji bijian.Protein ini berfungsi sebagai sumber N dan asam amino untuk pertumbuhan biji serta embrio.

-Hemoglobin transfer protein berfungsi sebagai transfer Oksigen dan karbon dioksida ,berkonyugasi dengan metal Fe(besi)/metaloprotein.

.

Protective protein adalah bagian dari mekanisme sistem pertahanan untuk dapat bertahan hidup.

Semua protein bersumber dari 20 asam amino, tetapi ada beberapa protein yang tidak mempunyai 1 atau lebih asam amino.

Misal kolagen.

8 diantara 20 asam ini disebut asam amino esensial :esensi bagi tubuh tapi tidak mampu mengsintesanya Leu,Val,Phe,Thr, Ile,Trp,Met,dan Lys.Semi esensial dapat disitesa tubuh tapi jumlahnya tidak mencukupi kebutuhan yakni Arg dan Histidin.

(Menurut Fennema ada 21 macam asam amino, 20+sistina)

Perbedaan dalam struktur dan fungsi dari ribuan protein ini bersumber dari Asam amino yang terhubung satu dengan lainnya melalui ikatan peptida.

Contoh :Cys-Tyr-Ile-gln-asn-cys-pro-leu-gly :oxytoxin

Cys-tyr-phe-gln-asn-cys-pro-arg-gly : vasopresin

Oxytoxin : hormon pemicu kontraksi uterus dan sekresi susu

Vasopressin : pengatur tekanan darah dan fungsi ginjal.

Sifat fisiko kimia asam amino

Sifat Umum Struktur dan klasifikasi

Asam α amino adalah struktur dasar dari protein.

Mengandung atom carbon α yang berikatan secara kovalen dengan atom hidrogen,gugus amino,gugus karboksil dan rantai samping R.(lihat slide 1).

Protein alami mengandung 20 asam amino yang terhubung satu dengan lainnya melalui ikatan amida. Asam amino ini hanya berbeda pada ggs R nya.(tabel 1)

Contoh ,salah satu protein pada susu adalah αS1Kasein A yang tersusun dari 199 unit asam amino diawali dengan arginin (arg) dan diakhiri dengan Triptofan(trp)-OH

Protein pada kedele dengan ±70 monomer dan 7 cross link disulfida

Sifat fisiko kimia,seperti :net charge,kelarutan,reaksi kimia,dan hydrogen bonding potensial,dari asam amino sepenuhnya tergantung kepada sifat kimia dari rantai samping R.

Asam amino dapat dikelompokkan berdasarkan derajad interaksi dari rantai samping dengan air.

Asam amino hidrofobik : - alifatis :Ala,Ile,Leu,Met,Pro dan Val.

- aromatik: Phe,Trp,dan Tyr.

Kelarutannya dalam air terbatas atau tak larut (tabel2)

Asam amino hidrofilik (polar): - bermuatan :Arg,Asp,Glu,His,dan Lys.

- tidak bermuatan:Ser,Thr,Asn,Gln,Cys.

mudah larut dalam air.

Ggs R dari Arg dan Lys mengandung guanidino dan ggs amino muatan positip pd pH netral.

Ggs imidazol pd His bersifat basa.How ever,at neutral pH ,its net charge is only slightly positive.

Ggs R dari Asp(asam aspartat) dan Glu (asam glutamat) mengandung ggs Karboksil muatan negatip pada pH netral.Asam amino yang asam maupun basa, keduanya bersifat hidrofilik yang kuat.

Net charge protein pada kondisi fisiologik tergantung kepada jumlah relatif dari residu asam dan basa pada protein.

Polaritas dari asam amino yang tidak bermuatan terletak diantara asam amino yang hidrofobik dan yang bermuatan.

Sifat polar dari Ser dan Thr ditentukan oleh gugus hidroksil,yang mampu membentuk ikatan hidrogen dengan air.

Karena Tyr juga mempunyai gugus fenol yang dapat terionisasi pada pH alkali,juga dapat diartikan sebagai asam amino yang polar, dan berdasarkan sifat kelarutannya yang khas pada pH netral, monomer ini dapat dikatakan sebagai asam amino hidrofobik.

Gugus amida dari Asn(asparagina) dan Gln(glutamina) mampu berinteraksi dengan air melalui ikatan hidrogen.

Pada hidrolisa dengan asam maupun basa,gugus amida dari Asn/asparagin dan Gln/glutamin akan dikonversi menjadi gugus karboksil dan melepaskan amonia.

TABLE 2 Solubilities of Amino Acids in Water at 25°CAmino acid Solubility (g /L) Amino acid Solubility (g /L)Alanine 167.2 Leucine 21.7Arginine 855.6 Lysine 739.0Asparagine 28.5 Methionine 56.2Aspartic acid 5.0 Phenylalanine 27.6Cysteine — Proline 1620.0Glutamine 7.2 (37°C) Serine 422.0Glutamic acid 8.5 Threonine 13.2Glycine 249.9 Tryptophan 13.6Histidine — Tyrosine 0.4Isoleucine 34.5 Valine 58.1

Stereokimia asam amino

Kecuali glisin(H2N-CH2-COOH) ke 19 asam amino bersifat asimetris. artinya ada 4 gugus yang berbeda terikat ke Cα Karena adanya pusat asimetris (karbon kiral) ,maka asam amino ini akan bersifat optis aktif (memutar bidang polarisasi).Selain Cα yang asimetris,ada juga Cβ asimetris yaitu pada Ile , Thr dan yang akan memberikan 4 enantiomer,sebagai berikut :

Semua asam amino alam hanya terdapat dalam bentuk L-asam amino.

D dan L enantiomer digambarkan sbb.:

Nomenklatur ini didasarkan pada konfigurasi D- dan L- Gliseraldehid.

Sifat Asam Basa Asam Amino

Asam amino mempunyai gugus asam(karboksil) dan juga gugus basa(amino),disebut ampholytes.Misalnya Glisin ,asam amino tersederhana,dapat tampil dalam 3 bentuk terionisasi yang berbeda,tergantung pada pH larutan.

Pada suasana asam monomer ini akan membebaskan 1 proton (H+) dan sebagai basa akan menarik 1 proton (H+).

Pada pH netral, baik gugus α amino dan gugus α karboksil keduanya terionisasi, dan molekul adalah suatu ion dipolar, atau zwitter ion.

Pada pH dimana ion dipolar ini netral (tidak bermuatan), disebut pI (iso electric point).

Bila Zwitter ion dititrasi dengan asam , maka gugus COO- akan terprotonisasi.

Sifat Hidrofobik Asam Amino.

Salah satu faktor yang mempengaruhi sifat fisikokimia,seperti struktur,kelarutan,sifat mengikat lemak,dsb.,dari protein dan peptida adalah hidrofobisitas dari residu asam amino.

Kelarutan protein dalam air berhubungan dengan distribusi gugus polar ( bermuatan atau tidak bermuatan) dan gugus non polar yang terkandung pada rantai samping asam amino.

Sifat Optik dari asam Amino.

Asam amino aromatik Trp,Tyr,dan Phe menyerap sinar U.V. pada

250-300 nm.

Trp dan Tyr juga berfluorisensi pada daerah U.V.Panjang gelombang maksimum dari emisi dan absorpsi dari asam amino aromatik dapat dilihat pd tabel 5.

Walaupun sifat dan fluorisensi dari asam amino dipengaruhi oleh polaritas lingkungannya,perubahan sifat optikal sering digunakan untuk memonitor perubahan konformasi pada protein.

Reaktifitas Kimia Asam Amino. Gugus reaktif seperti asam

amino,karboksil,sulfhidril ,fenol, hidroksian guanil,tioeter(Met),imidazol,dalam asam amino bebas dan protein mampu melakukan reaksi kimia yang mirip/hampir sama dengan reaksi yang terjadi apabila direaksi dengan molekul senyawa organik.Tipe reaksi dari berbagai rantai samping ini tersusun pada tabel6.

Beberapa dari reaksi ini dapat digunakan untuk mengubah sifat hidrofilik dan hidrofobik dan sifat fungsional dari protein ataupun peptida.

Beberapa dari reaksi ini juga dapat digunakan untuk mengukur jumlah asam amino dan residu asam amino protein

Beberapa reaksi ini dapat digunakan untuk mengubah sifat hidrofilik dan hidrofobik dan sifat fungsional dari peptida dan protein.

Beberapa dari reaksi ini dapat juga digunakan untuk mengukur asam amino dan residu asam amino yang spesifik dari protein.Misalnya, reaksi asam amino dengan ninhidrin, O-ftaldialdehid atau fluorescamine digunakan secara regular untuk kuantifikasi asam asam amino.

Reaksi dengan Ninhidrin.

Reaksi ini digunakan untuk kwantifikasi asam amino bebas.Bila asam amino direaksikan dengan ninhidrin berlebih akan terjadi reaksi berikut :

Setiap molekul asam amino yang bereaksi dengan ninhidrin akan memberikan hasil antara: amonia,aldehid,CO2,dan hidrindantin.Amonia bebas ini akan bereaksi dengan 1 mol. Ninhidrin dan 1 mol. Hidrindantin menghasilkan zat warna ungu Ruhemann’s purple, dengan absorbansi maks.570 nm.

Prolin dan hidroksi prolin menghasilkan produk warna kuning dengan absorbansi maks.440 nm.

Reaksi warna ini adalah dasar dari determinasi colorimeter dari asam amino.

Reaksi ninhidrin sering digunakan untuk mendeterminasi komposisi asam amino pada protein.

Dalam hal ini,mula mula protein dihidrolisa menjadi asam amino.

Asam amino ini kemudian dipisahkan dan di identifikasi dengan menggunakan penukar ion/kromatogafi hidrofobik.

Kolom elusi yang telah direaksikan dengan ninhidrin dihitung dengan mengukur absorbansinya pada 570 dan 450 nm.

Reaksi dengan O-ftaldialdehide

reaksi asam amino dengan O-ftaldialdehide (,2-benzene dicarbonal) in dengan adanya 2–mercaptoethanol akan memberikan fluorisensi dengan eksitasi maksimum pada 380 nm.dan fluorisensi emisi maksimum pada 570 dan 440

nm.

Reaksi dengan Fluorescamin

Reaksi asam amino ,peptida, dan protein yang mengandung amina primer dengan fluorescamin menghasilkan Fluorisensi emisi maksimum pada 475 nm.bila tereksitasi pada390 nm.

Metode ini dapat gunakan untuk mengukur asam amino sama seperti peptida maupun protein.