Sifat Kimia Protein (Laporan Praktikum)


BAB I
PENDAHULUAN

A.    TUJUAN
Mempelajari sifat-sifat protein yang terdiri dari sifat kogulasi , sifat amfoter, dan sifat reversible protein.

B.     DASAR TEORI
Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh Jöns Jakob Berzelius pada tahun 1838. Secara kimia dapat dibedakan antara protein sederhana yang terdiri dari polipeptida dan protein kompleks yang mengandung zat-zat makanan tambahan seperti hern, karbohidrat, lipid atau asam nukleat. Untuk protein kompleks, bagian polipeptida dinamakan aproprotein dan keseluruhannya dinamakan haloprotein. Secara fungsional protein juga menunjukkan banyak perbedaan. Dalam sel mereka berfungsi sebagai enzim, bahan bangunan, pelumas dan molekul pengemban. Tapi sebenarnya protein merupakan polimer alam yang tersusun dari berbagai asam amino melalui ikatan peptida (Hart, 1987). Sifat-sifat protein beraneka ragam, dituangkan dalam berbagai sifatnya saat bereaksi dengan air, beberapa reagen dengan pemanasan serta beberapa perlakuan lainnya. Semua molekul dengan jenis protein tertentu mempunyai komposisi dan deret asam amino dan panjang rantai polipeptida yang sama. Protein memiliki fungsi sebagai berikut (Lehninger, 1996): Enzim, merupakan katalis biokimia; Pengukur pergerakan; Alat pengangkut dan penyimpan; Penunjang mekanisme tubuh; Pertahanan tubuh (imune atau anti-bodi); Media perambatan impuls saraf; dan Pengendali pertumbuhan.
Pada uji biuret, ketika beberapa tetes larutan CuSO4 yang sangat encer ditambahkan pada alkali kuat dari peptida atau protein dihasilkan warna ungu, adalah test yang umum untuk protein dan diberikan oleh peptida yang berisi dua atau lebih rantai peptida. Biuret dibentuk
Ada 20 asam amino yang memiliki perbedaan pada struktur rantai samping telah digunakan sel-sel manusia untuk membuat protein. Struktur rantai samping menentukan kelas-kelas asam amino, antara lain seperti polar, nonpolar, netral, asam, dan basa. Sel manusia dapat mensintesis kebanyakan asam amino yang dibutuhkan untuk membuat protein. Meskipun begitu ada sekitar delapan asam amino yang disebut sebagai asam amino esensial karena tidak dapat disintesis oleh sel manusia sehingga harus didapatkan dari makanan (Goff, 1995).
Asam amino tergabung dengan ikatan kovalen oleh ikatan peptida menjadi protein. Ikatan peptida merupakan ikatan amida yang dibentuk antara ikatan asam karboksilat asam amino satu dengan gugus amina asam amino yang lain. Setiap asam amino mengandung paling tidak satu gugus amina dan  satu gugus asam karboksilat. Dapat juga terbentuk ikatan peptida dengan dua cara. Contohnya seperti yang terjadi pada Gambar 2 dan juga mungkin terjadi ikatan peptida antara gugus asam karboksilat valin dengan gugus amina glisin sehinga menghasilkan valilglisin. Sedangkan protein terbentuk dari ratusan asam amino yang dihubungkan dengan ikatan peptida membentuk rantai peptida (Abrams, 2010).
Berikut ini akan ditulis bagaimana protein dapat berionisasi sehingga menjadi dapat bermuatan positif maupun negatif. Prinsip ini adalah prinsip dasar isolasi protein menggunakan garam konsentrasi rendah maupun dengan pengaturan pH pada titik isoelektriknya. Seperti halnya asam amino, protein yang larut dalam air akan membentuk ion yang mempunyai muatan positif dan negatif. Dalam suasana asam molekul protein akan membentuk ion positif, sedangkan dalam suasana basa akan membentuk ion negatif. Pada titik isoelektrik protein mempunyai muatan positif dan negatif yang sama, sehingga tidak bergerak kearah elektroda positif maupun negatif apabila ditempatkan di antara kedua elektroda tersebut. Ionisasi protein dapat digambarkan sebagai berikut (Murray, 2006):
Protein (sebagai kation)    <======>  H+       +     “Protein” (zwitter ion)
NH2-       +     “Protein” (zwitter ion) <======>  Protein (anion)

A.    Kelarutan Protein
Didalam molekul protein terdapat asam amino hidrofilik dan asam amino hidrofobik. Setelah protein berikatan dalam larutan air, asam amino hidrofobik biasanya membentuk area perlindungan hidrofobik karena sifatnya tidak dapat berikatan dengan air sehingga air tidak dapat masuk kedalam area yang terdapat asam amino hidrofobik, sementara asam amino hidrofilik akan berikatan dengan molekul solven (air) dan memungkinkan protein untuk membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air di sekitarnya. Jika pada permukaan protein terdapat asam amino hidrofilik yang cukup maka protein dapat larut dalam air.
1.Pengaruh pH
Seperti asam amino, protein yang larut dalam air akan membentuk ion yang mempunyai muatan positif dan negatif. Dalam suasana asam molekul protein akan membentuk ion positif, sedangkan dalam suasana basa akan membentuk ion negatif. Pada titik isolistrik protein mempunyai muatan positif dan negatif yang sama, sehingga tidak bergerak ke arah elektroda positif maupun negatif apabila ditempatkan di antara kedua elektroda tersebut. Protein mempunyai titik isolistrik yang berbeda-beda. Titik isolistrik protein mempunyai arti penting karena pada umumnya sifat fisika dan kimia erat hubungannya dengan pH isolistrik ini. Pada pH di atas titik isolistrik protein bermuatan negatif, sedangkan di bawah titik isolistrik, protein bermuatan positif. Titik isolistrik pada albumin adalah pada pH 4,55-4,90




1.      Pengaruh Konsentrasi Garam
Salting out
Ketika konsentrasi garam meningkat, sebagian dari molekul-molekul air akan tertarik oleh ion garam, yang kemudian akan mengurangi jumlah molekul air yang dapat berinteraksi dengan bagian hidrofobik protein. Sebagai akibat dari meningkatnya permintaan molekul solven , interaksi antar protein menjadi lebih kuat daripada interaksi antara pelarut dan zat terlarut, Hal ini akan menyebabkan molekul-molekul protein mengental dengan membentuk interaksi hidrofobik dengan satu sama lain. Proses ini dikenal sebagai salting-out.
Dalam pembahasan lain disebutkan bahwa salting out terjadi ketika pada konsentrasi garam yang tinggi, garam akan lebih cenderung mengikat air dan menyebabkan agregasi. Sehingga molekul protein mengalami presipitasi.
Salting in
Biasanya dalam air murni, protein sukar larut. Dengan adanya penambahan garam, kelarutan protein akan meningkat. Hal ini disebabkan oleh ion anorganik yang terhidrasi sempurna akan mengikat permukaan protein dan mencegah penggabungan (agregasi) molekul protein. Hal ini disebut salting in.
Kelarutan protein akan berkurang bila ke dalam larutan protein ditambahkan garam-garam anorganik, akibatnya protein akan terpisah sebagai endapan. Peristiwa pemisahan protein ini disebut salting out. Bila garam netral yang ditambahkan berkonsentrasi tinggi, maka protein akan mengendap. Pengendapan terus terjadi karena kemampuan ion garam untuk menghidrasi, sehingga terjadi kompetisi antara garam anorganik dengan molekul protein untuk mengikat air. Karena garam anorganik lebih menarik air maka jumlah air yang tersedia untuk molekul protein akan berkurang. Larutan albumin dalam air dapat diendapkan dengan penambahan amoniumsulfat ((NH4)2SO4) hingga jenuh. Setelah larutan albumin dijenuhkan dengan (NH4)2SO4, uji kelarutan endapan yang terjadi dengan air menunjukkan hasil positif (endapan larut membentuk butiran). Kemudian butiran direaksikan dengan pereaksi milon, dan bereaksi positif dengan ditandai endapan berwarna kemerahan. Uji filtrat dengan pereaksi biuret juga menunjukkan hasil poisitif yang ditandai larutan berwarna ungu violet. Pengujian endapan yang dihasilkan dengan pereaksi milon bertujuan untuk mengetahui ada tidaknya kandungan tirosin, sedangkan pengujian filtrat dengan pereaksi biuret bertujuan untuk mengetahui ada tidaknya gugus amida pada filtrat yang dihasilkan.
2.      Denaturasi Protein
Denaturasi protein dapat diartikan suatu perubahan atau modifikasi terhadap struktur sekunder, tertier dan kuartener molekul protein tanpa terjadinya pemecahan ikatan-ikatan kovalen. Karena itu, denaturasi dapat diartikan suatu proses terpecahnya ikatan hidrogen, interaksi hidrofobik, ikatan garam dan terbukanya lipatan molekul protein. Denaturasi protein meliputi gangguan dan kerusakan yang mungkin terjadi pada struktur sekunder dan tersier protein. Sejak diketahui reaksi denaturasi tidak cukup kuat untuk memutuskan ikatan peptida, dimana struktur primer protein tetap sama setelah proses denaturasi. Denaturasi terjadi karena adanya gangguan pada struktur sekunder dan tersier protein. Pada struktur protein tersier terdapat empat jenis interaksi yang membentuk ikatan pada rantai samping seperti; ikatan hidrogen, jembatan garam, ikatan disulfida dan interaksi hidrofobik non polar, yang kemungkinan mengalami gangguan. Denaturasi yang umum ditemui adalah proses presipitasi dan koagulasi protein
Denaturasi, koagulasi dan redenaturasi dapat dibedakan sebagai berikut. Denaturasi protein adalah suatu keadaan telah terjadinya perubahan struktur protein yang mencakup perubahan bentuk dan lipatan molekul, tanpa menyebabkan pemutusan atau kerusakan lipatan antar asam amino dan struktur primer protein. Koagulasi adalah denaturasi protein akibat panas dan alkohol. Redenaturasi adalah denaturasi protein yang berlangsung secara reveresibel.
Panas dapat digunakan untuk mengacaukan ikatan hidrogen dan interaksi hidrofobik non polar. Hal ini terjadi karena suhu tinggi dapat meningkatkan energi kinetik dan menyebabkan molekul penyusun protein bergerak atau bergetar sangat cepat sehingga mengacaukan ikatan molekul tersebut. Protein telur mengalami denaturasi dan terkoagulasi selama pemasakan. Beberapa makanan dimasak untuk mendenaturasi protein yang dikandung supaya memudahkan enzim pencernaan dalam mencerna protein tersebut.
Pemanasan akan membuat protein bahan terdenaturasi sehingga kemampuan mengikat airnya menurun. Hal ini terjadi karena energi panas akan mengakibatkan terputusnya interaksi non-kovalen yang ada pada struktur alami protein tapi tidak memutuskan ikatan kovalennya yang berupa ikatan peptida. Proses ini biasanya berlangsung pada kisaran suhu yang sempit.
3.      Pengukuran Kelarutan Protein
Percobaan kelarutan protein dilakukan dengan cara melarutkan protein ke dalam akuades pada pH yang berbeda. Setelah disentrifusi, akan terdapat dua fase, yaitu fase endapan dan fase supernatan. Kelarutan protein dapat diukur dari kadar protein terlarutnya. Semakin banyak protein yang larut di bagian supernatan, maka menunjukkan peningkatan kelarutan protein. Protein yang terlarut dapat diukur dengan metode penetapan protein, seperti metode Lowry. Metode Lowry adalah salah satu metode untuk mengukur kadar protein contoh berdasarkan pada prinsip-nya reaksi antara ion Cu2+ dengan ikatan peptida dan reduksi asam fosfomolibdat dan asam fosfotungstat oleh tirosin dan triptofan (merupakan residu protein) yang akan menghasilkan warna biru.




BAB II
METODOLOGI PRAKTIKUM

A.    BAHAN dan ALAT
Bahan
1.      Susu Skim
2.      Susu Full Cream
3.      Susu Sapi
4.      Putih Telur Ayam Horn
5.      Putih Telur Ayam Kampung
6.      Putih Telur Bebek


Alat
1.      Gelas piala
2.      Tabung reaksi
3.      pH meter atau kertas indikator pH
4.      pengaduk magnet
5.      pipet
6.      pemanas air
7.      buret
8.      alat analisa protein metode formol


B.     PROSEDUR KERJA

Ø  Pengaruh Pemanasan Terhadap Kelarutan Protein
1.      Siapkan trx ( B , K , P , Be , S.segar , S.skim , S.fullcream)
2.      Isi larutan masing-masing 10ml
3.      Amati bentuk dan warna sebelum dan sesudah dipanaskan
4.      Tentukan kadar protein terlarut masing-masing sampel (tidak dipanaskan dan dipanaskan)

Ø  Penentuan Kadar Protein Metode Formol
1.      Masukkan 10 ml sampel kedala Erlenmeyer 100ml
2.      Tambahkan 20ml aquades dan 0,4ml larutan K.oksalat
3.      Tambahkan 1 ml indicator PP 1 % diamkan selama 2 menit
4.      Titrasi dengan NaOH 0,1 N sampai warna merah jambu (a ml)
5.      Tambahkan 2 ml larutan formaldehyde
6.      Titrasi dengan NaOH 0,1 N sampai warna seperti pada point 4  (b  ml)
7.      Lakukan yang sama terhadap blanko
Perhitungan :
·        




BAB III
DATA PENGAMATAN
1.      HASIL PENGAMATAN
·         Sebelum dipanaskan
No
Jenis Bahan
Warna
Bentuk
1
Telur bebek
Bening Kehijauan
Encer
2
Telur ayam
Bening
Encer
3
Telur horn
Kuning
Lebih kental
4
Telur puyuh
Bening kekuningan
Encer
5
Susu skim
Putih kekuningan
Agak kental
6
Susu segar
Putih pekat
Encer
7
Susu fullcream
Putih tulang
Kental

·         Sesudah dipananaskan
No
Jenis Bahan
Warna
Bentuk
1
Telur bebek
Putih
Sangat padat
2
Telur ayam
Putih kekuningan
Padat, agak encer
3
Telur horn
Putih
Padat
4
Telur puyuh
Putih kekuningan
Padat kenyal
5
Susu skim
Putih kekuningan
Cair
6
Susu segar
Putih
Cair
7
Susu fullcream
Putih keruh
Mengendap






            Pengaruh pemanasan terhadap kelarutan protein :
*          Susu Fullcream  =  x 0,2 x 14,08
=  x 0,2 x 14,08
= 0,02816

*          Susu Skim          =  x 0,2 x 14,08
=  x 0,2 x 14,08
= 0,036608

*          Susu Sapi           =  x 0,2 x 14,08
=  x 0,2 x 14,08
= 0,047872




BAB III
PEMBAHASAN

Denaturasi, koagulasi dan redenaturasi dapat dibedakan sebagai berikut. Denaturasi protein adalah suatu keadaan telah terjadinya perubahan struktur protein yang mencakup perubahan bentuk dan lipatan molekul, tanpa menyebabkan pemutusan atau kerusakan lipatan antar asam amino dan struktur primer protein. Koagulasi adalah denaturasi protein akibat panas dan alkohol. Redenaturasi adalah denaturasi protein yang berlangsung secara reveresibel.
Panas dapat digunakan untuk mengacaukan ikatan hidrogen dan interaksi hidrofobik non polar. Hal ini terjadi karena suhu tinggi dapat meningkatkan energi kinetik dan menyebabkan molekul penyusun protein bergerak atau bergetar sangat cepat sehingga mengacaukan ikatan molekul tersebut. Protein telur mengalami denaturasi dan terkoagulasi selama pemasakan. Beberapa makanan dimasak untuk mendenaturasi protein yang dikandung supaya memudahkan enzim pencernaan dalam mencerna protein tersebut.
Pemanasan akan membuat protein bahan terdenaturasi sehingga kemampuan mengikat airnya menurun. Hal ini terjadi karena energi panas akan mengakibatkan terputusnya interaksi non-kovalen yang ada pada struktur alami protein tapi tidak memutuskan ikatan kovalennya yang berupa ikatan peptida. Proses ini biasanya berlangsung pada kisaran suhu yang sempit.
Seperti asam amino, protein yang larut dalam air akan membentuk ion yang mempunyai muatan positif dan negatif. Dalam suasana asam molekul protein akan membentuk ion positif, sedangkan dalam suasana basa akan membentuk ion negatif. Pada titik isolistrik protein mempunyai muatan positif dan negatif yang sama, sehingga tidak bergerak ke arah elektroda positif maupun negatif apabila ditempatkan di antara kedua elektroda tersebut. Protein mempunyai titik isolistrik yang berbeda-beda. Titik isolistrik protein mempunyai arti penting karena pada umumnya sifat fisika dan kimia erat hubungannya dengan pH isolistrik ini. Pada pH di atas titik isolistrik protein bermuatan negatif, sedangkan di bawah titik isolistrik, protein bermuatan positif. Titik isolistrik pada albumin adalah pada pH 4,55-4,90.
Adanya gugus amino dan karboksil bebas pada ujung-ujung rantai molekul protein, menyebabkan protein mempunyai banyak muatan (polielektrolit) dan bersifat amfoter (dapat bereaksi dengan asam maupun basa). Daya reaksi berbagai jenis protein terhadap asam dan basa tidak sama, tergantung dari jumlah dan letak gugus amino dan karboksil dalam molekul. Dalam larutan asam (pH rendah), gugus amino bereaksi dengan H+, sehingga protein bermuatan positif. Sebaliknya, dalam larutan basa (pH tinggi) molekul protein akan bereaksi sebagai asam atau bermuatan negatif. Pada pH isolistrik muatan gugus amino dan karboksil bebas akan saling menetralkan sehingga molekul bermuatan nol.
Garam logam berat seperti Ag, Pb, dan Hg akan membentuk endapan logam proteinat. Ikatan yang terbentuk amat kuat dan akan memutuskan jembatan garam, sehingga protein mengalami denaturasi. Secara bersama gugus –COOH dan gugus –NH2 yang terdapat dalam protein dapat bereaksi dengan ion logam berat dan membentuk senyawa kelat. Ion-ion tersebut adalah Ag+, Ca++, Zn++, Hg++, Fe++, Cu++, Co++, Mn++ dan Pb++. Selain gugus –COOH dan gugus –NH2, gugus –R pada molekul asam amino tertentu dapat pula mengadakan reaksi dengan ion atau senyawa lain. Gugus sulfihidril (-SH) pada molekul sistein akan bereaksi dengan ion Ag+ atau Hg++ (Poedjiadi, 1994). Dari hasil percobaan diketahiu bahwa reagsi antara logam berat dan albumin menghasilkan endapan, endapan yang paling banyak dihasilkan oleh AgNO3 diikuti HgCl2 dan Pb-asetat. Logam Ag dan Hg lebih reaktif daripada Pb kerena kedua logam tersebut merupakn logam transisi pada sistem periodik unsur. Garam logam berat sangat berbahaya bila sampai tertelan karena garam tersebut akan mendenaturasi sekaligus mengendapkan protein sel-sel tubuh. Hal ini seperti denaturasi oleh raksa (Hg) untuk pemurnian emas yang terjadi di Minamata, Jepang.
Kelarutan protein akan berkurang bila ke dalam larutan protein ditambahkan garam-garam anorganik, akibatnya protein akan terpisah sebagai endapan. Peristiwa pemisahan protein ini disebut salting out. Bila garam netral yang ditambahkan berkonsentrasi tinggi, maka protein akan mengendap. Pengendapan terus terjadi karena kemampuan ion garam untuk menghidrasi, sehingga terjadi kompetisi antara garam anorganik dengan molekul protein untuk mengikat air. Karena garam anorganik lebih menarik air maka jumlah air yang tersedia untuk molekul protein akan berkurang. Larutan albumin dalam air dapat diendapkan dengan penambahan amoniumsulfat ((NH4)2SO4) hingga jenuh. Setelah larutan albumin dijenuhkan dengan (NH4)2SO4, uji kelarutan endapan yang terjadi dengan air menunjukkan hasil positif (endapan larut membentuk butiran). Kemudian butiran direaksikan dengan pereaksi milon, dan bereaksi positif dengan ditandai endapan berwarna kemerahan. Uji filtrat dengan pereaksi biuret juga menunjukkan hasil poisitif yang ditandai larutan berwarna ungu violet. Pengujian endapan yang dihasilkan dengan pereaksi milon bertujuan untuk mengetahui ada tidaknya kandungan tirosin, sedangkan pengujian filtrat dengan pereaksi biuret bertujuan untuk mengetahui ada tidaknya gugus amida pada filtrat yang dihasilkan.
Protein akan mengalami koagulasi apabila dipanaskan pada suhu 50oC atau lebih. Koagulasi ini hanya terjadi bila larutan protein berada titik isolistriknya. Pada pH iso-elektrik (pH larutan tertentu biasanya berkisar 4–4,5 di mana protein mempunyai muatan positif dan negatif sama, sehingga saling menetralkan) kelarutan protein sangat menurun atau mengendap, dalam hal ini pH isolistrik albumin adalah 4,55-4,90. Pada temperatur diatas 60oC kelarutan protein akan berkurang (koagulasi) karena pada temperatur yang tinggi energi kinetik molekul protein meningkat sehingga terjadi getaran yang cukup kuat untuk merusak ikatan atau struktur sekunder, tertier dan kuartener yang menyebabkan koagulasi. Pada uji koagulasi, penambahan asam asetat bertujuan agar larutan albumin mencapai pH isolistriknya sehingga bisa terkoagulasi. Hasil uji kelarutan endapan dengan air menunjukkan hasil negatif. Setelah endapan diuji dengan pereaksi millon, warna berubah menjadi merah bata yang artinya terjadi reaksi positif. Pengujian endapan yang dihasilkan dengan pereaksi milon bertujuan untuk mengetahui ada tidaknya kandungan tirosin.
Protein dapat diendapkan dengan penambahan alkohol. Pelarut organik akan mengubah (mengurangi) konstanta dielektrika dari air, sehingga kelarutan protein berkurang, dan juga karena alkohol akan berkompetisi dengan protein terhadap air. Pada uji pengendapan protein oleh alkohol endapan yang paling banyak dihasilkan oleh buffer asetat, diikuti oleh NaOH dan HCl. Buffer asetat menghasilkan endapan yang paling banyak karena memiliki pH 4,7 yang sama dengan pH isolistrik albumin (4,55-4,90). Sedangkan pada reaksi denaturasi albumin tanpa penambahan alkohol, endapan yang paling banyak dihasilkan oleh buffer asetat, diikuti oleh HCl dan NaOH ; penambahan bufer asetat bertujuan agar pH isolistrik tercapai, sehingga albumin dapat terdenaturasi.


BAB V
PENUTUP
A.    Kesimpulan
Sifat kimia protein merupakan suatu senyawa organik yang mempunyai berat molekul besar antara ribuan hingga jutaan satuan(g/mol). Protein tersusun dari atom-atom C,H,O dan N ditambah beberapa unsur lainnya seperti P dan S. Atom-atom itu membentuk unit-unit asam amino. Urutan asam amino dalam protein maupun hubungan antara asam amino satu dengan yang lain, menentukan sifat kimia suatu protein (Girinda, 1990).





DAFTAR PUSTAKA
·         Fessenden, R.J and Fessenden, J.S, 1989, Kimia Organik jilid 2, Erlangga, Jakarta.
·         Girinda, A, 1990, Biochemistry, Printia Hall, New York.
·         Hart,H, 1987, Kimia Organik, alih bahasa: Sumanir Ahmadi, Erlangga, Jakarta.
·         Winarno, F.G, 1997, Kimia Pangan Dan Gizi, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.

Postingan populer dari blog ini