PROTEIN SITI MUJDALIPAH, S.TP, M.Si

DEFINISI

Mengandung unsur-unsur C, H, O, dan N tidak dimiliki oleh lemak

atau karbohidrat.

Pada sebagian besar jaringan tubuh, protein merupakan komponen

terbesar setelah air.

Polimer dari asam amino

Asam amino terdiri dari gugus amino, sebuah gugus karboksil, sebuah

atom hidrogen, dan gugus R yang terikat pada sebuah atom C.

DEFINISI

Struktur asam amino

FUNGSI PROTEIN

Alat pengangkut dan penyimpan banyak molekul dengan BM kecil

serta beberapa ion dapat diangkut atau dipindahkan oleh protein-

protein tertentu. Misalnya hemoglobin mengangkut oksigen dalam

eritrosit dan mioglobin mengangkut oksigen dalam otot.

Pengatur pergerakan protein merupakan komponen utama daging,

gerakan otot terjadi karena adanya dua molekul protein yang saling

bergeseran.

Penunjang mekanis kekuatan dan daya tahan robek kulit dan

tulang disebabkan adanya kolagen, suatu protein berbentuk bulat

panjang dan mudah membentuk serabut.

Pertahanan tubuh atau imunisasi pertahanan tubuh biasanya

dalam bentuk antibodi, yaitu suatu protein khusus yang dapat

mengenal dan menempel atau mengikat benda-benda asing yang

masuk ke dalam tubuh seperti virus, bakteri, dan sel-sel asing lain.

FUNGSI PROTEIN

FUNGSI PROTEIN

Media perambatan impuls syaraf protein yang mempunyai fungsi

ini biasanya berbentuk reseptor, misalnya rodopsin, suatu protein yang

bertindak sebagai reseptor penerima warna atau cahaya pada sel-sel

mata.

Pengendalian pertumbuhan protein ini bekerja sebagai reseptor

(dalam bakteri) yang dapat mempengaruhi fungsi bagian-bagian DNA

yang mengatur sifat dan karakter bahan.

Zat pembangun protein merupakan bahan pembentuk jaringan-

jaringan baru yang selalu terjadi dalam tubuh dan mempertahankan

jaringan yang telah ada.

Enzim hampir semua reaksi biologis dipercepat atau dibantu oleh

suatu senyawa makromolekul spesifik yang disebut enzim, seperti

reaksi transportasi CO2, replikasi kromosom, dan berperan dalam

perubahan-perubahan kimia dalam sistem biologis.

FUNGSI PROTEIN

Di dalam tubuh manusia terjadi suatu siklus protein

Protein dipecah menjadi komponen-komponen yang lebih kecil yaitu

asam amino dan atau peptida.

Di dalam tubuh, juga terjadi sintesis protein baru untuk mengganti

yang lama.

Tidak ada sebuah molekul protein yang disintesis untuk dipakai seumur

hidup. Semuanya akan dipecah dan diganti dengan yang baru.

Waktu yang diperlukan untuk mengganti separuh dari jumlah kelompok

protein tertentu dengan protein baru disebut haft time atau waktu

paruh jangka hidup protein.

SIKLUS PROTEIN

Sifat fisikokimia setiap protein tidak sama, tergantung pada jumlah dan

jenis asam aminonya.

1. Berat molekul protein sangat besar

2. Ada protein yang larut dalam air, ada pula yang tidak dapat larut

dalam air, tetapi semua protein tidak larut dalam pelarut lemak.

3. Bila dalam suatu larutan protein ditambahkan garam, daya larut

protein akan berkurang, akibatnya protein akan terisah sebagai

endapan salting out.

4. Apabila protein dipanaskan atau ditambahkan alkohol maka protein

akan menggumpal denaturasi protein.

5. Protein dapat bereaksi dengan asam dan basa, bersifat amfoter

SIFAT-SIFAT FISIKOKIMIA PROTEIN

Dua asam amino berikatan melalui suatu ikatan peptida dengan

melepas sebuah molekul air.

Beberapa asam amino, biasanya lebih dari 100 buah, dapat

mengadakan ikatan peptida dan membentuk rantai polipeptida yang

tidak bercabang.

Struktur kimia protein :

• Rantai utama yang menghubungkan atom-atom C-C-C rantai

kerangka molekul protein

• Atom-atom di sebelah kanan maupun kiri rantai kerangka gugus R

atau rantai samping.

Atom yang dikandung dalam gugus R serta cara melekatnya pada rantai

kerangka akan membedakan molekul protein yang satu dari yang lain.

Protein dapat terdiri dari satu atau lebih polipeptida, misalnya

mioglobin terdiri dari dua polipeptida dan hemoglobin terdiri dari

empat rantai polipeptida.

Terdapat 24 jenis rantai cabang (R) yang berbeda ukuran, bentuk,

muatan, dan reaktivitasnya.

IKATAN PEPTIDA

Rantai cabang (R) dapat berupa : atom H pada glisin, metil pada

alanin, atau berupa gugus lainnya (gugus alifatik, hidroksil, maupun

aromatik).

Ikatan peptida terbentuk dari hasil reaksi kondensasi gugus karboksil

dari satu asam amino dengan gugus amina dari asam amino yang lain

dengan melepaskan satu molekul air.

IKATAN PEPTIDA

Pembentukan ikatan peptida

Ikatan peptida merupakan ikatan yang kuat dan tidak mudah terurai

oleh pemanasan atau garam konsentrasi tinggi, tetapi dapat rusak

karena pemanasan dalam waktu lama dalam asam atau basa kuat atau

dengan enzim.

Ikatan peptida memiliki ikatan rangkap sebagian sehingga rigid, planar

dan dapat berotasi.

Ikatan peptida berada pada formasi trans dimana oksigen dari

karbonil dan hidrogen dari amida pada posisi yang berlawanan

Ikatan peptida bersifat polar dan memiliki kemampuan untuk

membentuk ikaktan hidrogen karena gugus karbonil merupakan

akseptor hidrogen sedangkan gugus NH merupakan donor hidrogen.

KARAKTERISTIK IKATAN PEPTIDA

Dalam teknologi pangan, asam amino mempunyai beberapa sifat yang

menguntungkan maupun yang kurang menguntungkan. Misalnya adalah

sebagai berikut :

1) D-triptofan mempunyai rasa manis 35 kali kemanisan sukrosa,

sebaliknya L-triptofan mempunyai rasa yang sangat pahit.

2) Asam glutamat sangat penting peranannya dalam pengolahan

makanan, karena dapat menimbulkan rasa yang lezat. Sebaliknya,

albumin pada putih telur yang mengandung avidin dan mukoidin

yang mengikat biotin sehingga tidak dapat diserap oleh tubuh.

3) Timbulnya reaksi browning akibat bereaksinya lisin dengan gula

sederhana pada suhu tinggi dan membentuk melanoidin yang tidak

dapat dicerna oleh enzim.

ASAM AMINO

Asam amino eksogen tidak dapat dibentuk oleh tubuh manusia,

disebut juga asam amino esensial, artinya harus didapatkan dari

makanan sehari-hari (10 asam amino) :

1. Lisin

2. Leusin

3. Isoleusin

4. Treonin

5. Metionin

Asam amino endogen dapat dibentuk dalam tubuh manusia,

seperti alanine, asparagine, aspartic acid, cysteine, glutamine,

glutamic acid, glycine, proline, serine, dan tyrosine

PENGELOMPOKKAN ASAM AMINO

6. Valin

7. Fenilalanin

8. Histidin

9. Tiptofan

10.Arginin

Berdasarkan Struktur Susunan Molekul

a) Protein fibriler/skleroprotein

• berbentuk serabut

• tidak larut dalam pelarut – pelarut encer, baik larutan garam, basa,

asam, alkohol

• Berat molekulnya yang besar belum dapat ditentukan dengan pasti

dan sukar dimurnikan.

• Susunan molekulnya terdiri dari rantai molekul yang panjang sejajar

dengan rantai utamanya, tidak membentuk kristal dan bila rantai

ditarik memanjang, dapat kembali ke keadaan semula.

• Kegunaan protein ini terutama hanya untuk membentuk struktur

bahan dan jaringan.

• Contoh :

1. Kolagen : jaringan yang ditemukan pada tulang rawan, tendon,

pembuluh darah dan kulit.

PENGELOMPOKKAN PROTEIN

Berdasarkan Struktur Susunan Molekul

a) Protein fibriler/skleroprotein

• Contoh :

1. Struktur kolagen terdiri dari 3

polipepetida helix, terdiri dari 1/3

glisin, 10% prolin, 10% hidroksi prolin

dan 1% hidroksi lisin.

2. Keratin, merupakan rantai polipeptida

α-helix yang kaya akan sistein dan

asam amino non-polar yang bersifat

hidrofob sehingga tidak larut dalam air,

keratin ditemukan pada rambut, kuku,

enamel gigi dan bagian luar kulit

PENGELOMPOKKAN PROTEIN

Berdasarkan Struktur Susunan Molekul

a) Protein fibriler/skleroprotein

• Contoh :

3. Miosin, merupakan penyusun otot pada

manusia, apabila otot berkontraksi

akan berikatan dengan aktin

membentuk aktimiosin.

4. Fibrin, merupakan protein penyusun

pembuluh darah yang sangat elastis,

tersusun atas fibrinogen.

PENGELOMPOKKAN PROTEIN

Berdasarkan Struktur Susunan Molekul

b) Protein globuler/sferoprotein :

• Berbentuk bola.

• Banyak terdapat pada bahan pangan

seperti susu, telur dan daging.

• Larut dalam larutan garam dan asam

encer, juga lebih mudah berubah bi

bawah pengaruh suhu, konsentrasi

garam, pelarut asam dan basa

dibandingkan protein fibriler.

• Mudah terdenaturasi, yaitu susunan

molekulnya berubah yang diikuti

dengan perubahan fisik dan

fisiologisnya seperti yang dialami oleh

enzim dan hormon.

PENGELOMPOKKAN PROTEIN

Protein Globular

Berdasarkan Kelarutan

a) Albumin: larut dalam air dan terkoagulasi oleh panas, contohnya

albumin telur, albumin serum dan laktalbumin dalam susu

b) Globulin: tidak larut dalam air, terkoagulasi oleh panas, larut dalam

larutan garam encer dan mengendap dalam larutan garam

konsentrasi tinggi (salting out). Contoh globulin : miosionogen dalam

otot, ovoglobulin dalam kuning telur, amandin dari buah almonds,

legumin dalam kacang-kacangan.

c) Glutelin : tidak larut dalam pelarut netral tetapi larut dalam asam-

basa encer. Contohnya glutenin dalam gandum dan orizenin dalam

beras.

d) Prolamin atau gliadin: larut dalam alkohol 70-80% dan tidak larut

dalam air maupun alkohol absolut. Contohnya gliadin dalam gandum,

hordain dalam barley dan zein dalam jagung.

e) Histon : larut dalam air dan tidak larut dalam amonia encer. Histon

dapat mengendap dalam pelarut protein lainnya. Histon yang

terkoagulasi karena pemanasan dapat larut lagi dalam larutan asam

encer. Contoh : globin dalam hemoglobin

PENGELOMPOKKAN PROTEIN

Berdasarkan Kelarutan

f) Protamin

• Protein yang paling sederhana dibanding protein lain tetapi lebih

kompleks dibanding peptida dan pepton.

• Protamin larut dalam air dan tidak terkoagulasi oleh panas.

• Larutan protamin encer dapat mengendapkan protein lain.

• Bersifat basa kuat dan dengan asam kuat membentuk garam kuat.

• Contoh protamin: salmin dalam ikan salmon, klupein dalam ikan

herring, skombrin dalam ikan mackarel dan siprinin dalam ikan

karper.

PENGELOMPOKKAN PROTEIN

Berdasarkan Keberadaan Senyawa Lain

a) Protein Terkonjugasi protein yang mengandung senyawa lain yang

non protein

b) Protein senyawa sederhana protein yang tidak mengandung

senyawa non protein

PENGELOMPOKKAN PROTEIN

Nama Tersusun oleh Terdapat pada

Nukleoprotein Protein + asam

nukleat

Inti sel, kecambah biji-bijian

Glikoprotein Protein + karbohidrat Musin pada kelenjar ludah,

tendonmusin pada tendon, hati

Fosfoprotein Protein + fosfat yang

mengandung lesitin

Kasein susu dan vitelin

Kromoprotein

(metaloprotein)

Protein + pigmen

(ion logam)

Hemoglobin

Lipoprotein Protein + lemak Serum darah, kuning telur

darah, susu

Berdasarkan Tingkat Degradasi

Degradasi biasanya merupakan tingkat permulaan denaturasi.

a) Protein alamiah dalam keadaan seperti protein dalam sel

b)Turunan protein hasil degradasi protein pada tingkat permulaan

denaturasi, dapat dibedakan sebagai berikut :

1. Protein turunan primer hasil hidrolisis ringan, terdiri dari :

• Protean hasil hidrolisis oleh air, asam encer atau enzim

yang tidak bersifat larut, misalnya miosan dan edestan

• Metaprotean hasil hidrolisis lanjut oleh asam dan alkali dan

larut dalam asam dan alkali encer tetapi tidak larut dalam

larutan garam, contoh : asam albuminat dan alkali albuminat

2. Protein turunan sekunder (proteosa, pepton dan peptida).

• Proteosa, bersifat larut dalam air dan tidak terkoagulasi oleh

panas, diendapkan oleh (NH4)2SO4 jenuh.

PENGELOMPOKKAN PROTEIN

Berdasarkan Tingkat Degradasi

Degradasi biasanya merupakan tingkat permulaan denaturasi.

2. Protein turunan sekunder ( proteosa, pepton dan peptida).

• Pepton, juga larut dalam air, tidak terkoagulasi oleh panas

dan tidak mengalami salting out dengan amonium sulfat tetapi

,mengendap oleh pereaksi alkaloid seperti asam fosfat

tungstat.

• Peptida gabungan dua atau lebih asam amino yang terikat

melalui ikatan peptida

PENGELOMPOKKAN PROTEIN

Bila susunan ruang atau rantai polipeptida suatu molekul protein

berubah, maka dikatakan protein ini terdenaturasi.

Denaturasi protein adalah perubahan atau modifikasi pada struktur

sekunder, tersier dan kuartener dari molekul protein tanpa terjadinya

pemecahan-pemecahan ikatan kovalen.

Denaturasi dapat juga diartikan suatu proses terpecahnya ikatan

hidrogen, interaksi hidrofobik, ikatan garam, dan terbukanya lipatan

molekul.

Sebagian besar protein globuler, mudah mengalami denaturasi.

Jika ikatan-ikatan yang membentuk konfigurasi molekul tersebut

rusak, molekul akan mengembang.

DENATURASI PROTEIN

Denaturasi menyebabkan terpecahnya ikatan hidrogen, interaksi

hidrofobik, ikatan garam, dan terbukanya lipatan molekul.

Jika ikatan-ikatan yang membentuk konfigurasi molekul tersebut

rusak, molekul akan mengembang.

Pengembangan molekul yang terdenaturasi akan membuka gugus

reaktif yang ada pada rantai polipeptida. Selanjutnya akan terjadi

pengikatan kembali pada gugus reaktif yang sama atau yang

berdekatan.

• Bila unit ikatan dispersi terbentuk cukup banyak sehingga protein

tidak lagi terdispersi sebagai suatu koloid, maka protein tersebut

mengalami koagulasi.

• Apabila ikatan- ikatan antara gugus reaktif dalam protein tersebut

menahan cairan maka terbentuklah gel

• Bila cairan terpisah dari ptotein yang terkoagulasi itu, protein akan

mengendap.

# Denaturasi belum tentu mengakibatkan koagulasi #

KARAKTERISTIK PROTEIN TERDENATURASI

Protein dapat saja mengendap, tetapi dapat kembali ke keadaan

semula yang disebut dengan flokulasi.

Protein yang terdenaturasi berkurang kelarutannya

Lapisan molekul protein bagian dalam yang bersifat hidrofob berbalik

ke luar sedangkan bagian luar yang bersifat hidrofil melipat ke dalam.

Pelipatan atau pembalikan terjadi khususnya bila larutan protein

mendekati pH isoelektrik dan akhirnya protein akan menggumpal

atau mengendap.

Viskositas akan meningkat karena molekul mengembang dan menjadi

asimetrik.

Enzim-enzim yang gugus prostetiknya terdiri dari protein akan

kehilangan aktivitasnya sehingga tidak berfungsi lagi sebagai enzim

yang aktif.

Detergen dan sabun yang menyebabkan denaturasi protein karena

senyawa ini dapat membentuk jembatan antara gugus hidrofobik

dengan hidrofilik sehingga protein terdenaturasi.

KARAKTERISTIK PROTEIN TERDENATURASI

1. Perubahan ph : penggumpalan kasein

2. Panas :

• merusak ikatan hidrogen dan jembatan garam.

• meningkatkan energi kinetik dan menyebabkan molekul mengental

sangat cepat sehingga ikatan rusak, protein dalam telur

terdenaturasi dan terkoagulasi selama pemasakan, makanan lain

dimasak untuk mendenaturasi protein sehingga lebih mudah

dicerna oleh enzim. Peralatan medis disterilisasi menggunakan

panas untuk menghancurkan protein dalam bakteri sehingga

dengan sendirinya menghancurkan bakteri itu.

3. Radiasi : sinar X dan U.V

4. Pelarut organik : aseton, alkohol

5. Garam-garam dari logam berat : Ag2+, Hg2+, Pb2+

FAKTOR – FAKTOR PENYEBAB DENATURASI

SIFAT FUNGSIONAL PROTEIN DALAM SISTEM PANGAN

Fungsi Mekanisme Bahan pangan Tipe protein

Melarutkan Hidrofilik Minuman (beverages) Whey protein

Kekentalan

(viskositas)

Pengikatan air, bentuk

dan ukuran hidrodinamik

Sup, salad dressing,

desserts

Gelatin

Pengikatan air Ikatan hidrogen, hidrosi

ionik

Sosis daging, kue dan

roti

Protein otot, protein

telur

Gelasi Pengikatan air,

imobilisasi, formasi

Gels, cake, bakery,

keju

Protein otot, protein

telur dan susu

Kohesi-adesi Hidrofobik, ionik dan

ikatan hidrogen

Pasta, bakery, sosis Protein otot, protein

telur dan whey

Elastisitas Ikatan hidrofobik, cross-

links disulfida

Daging, bakery Protein otot, protein

telur dan susu

Emulsifikasi Adsorpsi dan

pembentukan lapisan

pada permukaan

Sosis, bologna, sup,

cake, dressing.

protein telur dan susu

Foaming Adsorpsi antarmuka dan

pembentukan film

Krim kocok, es krim,

dessert

protein telur dan susu

Pengikatan

lemak dan flavor

Ikatan hidrofobik Bakery rendah

lemak, donat.

Protein sereal, protein

telur dan susu

1. Pemurnian protein merupakan tahap yang harus dilakukan untuk

mempelajari sifat dan fungsi protein.

2. Protein dapat dipisahkan dari protein lain berdasarkan ukuran,

kelarutan, muatan dan afinitas ikatan.

a) Dialisis

• Protein dapat dipisahkan dari molekul kecil dengan cara dialisis

melalui selaput semi permeabel.

• Molekul dengan berat molekul lebih besar dari 15.000 tertahan

pada kantung dialisis, sedangkan molekul dengan ukuran kecil

dan ion akan melewati pori-pori selaput semipermeabel dan

keluar dari kantung.

b) Kromatografi filtrasi gel,

• Protein dipisahkan dengan cara mengalirkan sampel di atas

kolom yang berisi butiran gel yang terdiri dari karbohidrat

berpolimer tinggi.

• Butiran tersebut biasanya mempunyai diameter 0,1 mm, di

pasaran dikenal dengan nama sephadex.

PEMURNIAN PROTEIN

b) Kromatografi filtrasi gel,

• Prinsip pemisahan, molekul yang kecil dapat masuk ke dalam

butiran sephadex sedangkan yang besar terdapat diantara

butiran sephadex.

c) Kromatografi pertukaran ion

• Protein dapat dipisahkan berdasarkan muatannya.

• Bila sebuah protein mempunyai muatan positif pada pH 7, maka

ia akan terikat pada kolom penukar ion yang berisi gugus

bermuatan negatif sedangkan protein yang bermuatan negatif

tidak.

• Protein yang bermuatan positif yang terikat kolom tersebut

dapat dikeluarkan dengan penambahan garam NaCl atau garam

lain pada larutan buffer yang digunakan untuk elusi.

PEMURNIAN PROTEIN