Tugas PBAI – Protein

DENATURASI

Denaturasi protein adalah hilangnya sifat-sifat struktur lebih tinggi oleh terkacaunya ikatan hydrogen dan gaya-gaya sekunder lain yang mengutuhkan molekul itu. Akibat suatu denaturasi adalah hilangnya banyak sifat hayati protein itu.

Salah satu faktor yang menyebabkan denaturasi suatu protein ialah perubahan temperature. Memasak putih telur merupakan contoh denaturasi yang tak reversibek. Suatu putih telur adalah cairan tak berwarna yang mengandung albumin, yakni protein globular yang larut. Pemanasan putih telur akan mengakibatkan albumin itu membuka lipatan dan mengendap, dihasilkan suatu padatan putih. Perubahan pH juga dapat mengakibatkan denaturasi. Bila susu menjadi asam, perubahan pH yang disebabkan oleh pembentukan asam laktat akan menyebabkan penggumpalan susu (curdling) atau pengedapan protein yang semula larut. Faktor – faktor lain yang dapat menyebabkan denaturasi adalah detergen, radiasi, zat pengoksidasi atau pereduksi (yang dapat mengubah ikatan S-S), dan perubahan tipe pelarut (Fessenden, 1982).

Beberapa protein (kulit dan dinding dalam saluran pencernaan, misalnya) sangat tahan terhadap denaturasi, sedangkan protein-protein lain sangat peka. Denaturasi dapat bersifat reversible jika suatu protein hanya dikenai kondisi denaturasi yang lembut, seperti sedikit  perubahan pH. Jika protein ini dikembalikan ke lingkungan alamnya, protein ini dapat memperoleh kembali struktur lebih tingginya yang alamiah dalam suatu proses yang disebut renaturasi. Sayang renaturasi umumnya sangat lambat atau tak terjadi sama sekali. Salah satu masalah dalam penelitian protein ialah bagaimana mempelajari protein tanpa merusakkan struktur lebih tingginya (Fessenden, 1982)

Denaturasi protein dapat diartikan suatu perubahan atau modifikasi terhadap struktur sekunder, tertier dan kuartener molekul protein tanpa terjadinya pemecahan ikatan-ikatan kovelen. Karena itu, denaturasi dapat diartikan suatu proses terpecahnya ikatan hydrogen, interaksi hidrofobik, ikatan garam dan terbukanya lipatan atau wiru molekul protein. Ada dua macam denaturasi protein, yaitu pengembangan rantai peptida dan pemecahan protein menjadi unit yang lebih kecil tanpa disertai pengembangan molekul. Terjadinya kedua jenis denaturasi ini tergantung pada keadaan molekul. Yang pertama terjadi pada rantai polipeptida, sedangkan yang kedua terjadi pada bagian-bagian molekul yang tergabung dalam ikatan sekunder. Protein dapat mengalami denaturasi, yaitu perubahan sifat fisis dan aktivitas biologis. faktor yang menyebabkan denaturasi protein adalah panas, perubahan pH, dan oksidator atau reduktor. Misalnya, penggumpalan albumin (komponen utama telur putih) ketika telur direbus atau digoreng (Triyono, 2010).

Selain itu penggumpalan protein dan endapan yang terbentuk dapat disebabkan oleh
terjadinya koagulasi dan denaturasi protein. Denaturasi dapat mengubah sifat protein menjadi sukar larut dalam air. Penggumpalan ini dapat disebabkan oleh pemanasan, penambahan asam, penambahan enzim, dan adanya logam berat Penambahan asam asetat dilakukan setelah pemanasan pada suhu 80°C. Pemanasan lebih lanjut dan penambahan asam ini akan menyebabkan denaturasi rusaknya struktur protein sehingga protein akan mengendap.. Denaturasi dapat diartikan sebagai perubahan atau modifikasi terhadap struktur sekunder, tersier dan kuartener molekul protein, tanpa terjadinya pemecahan ikatan-iaktan kovalen. Karena itu denaturasi dapat pula dikatakan sebagai suatu proses terpecahnya ikatan hydrogen interaksi hidrofobik, ikatan garam,dan
terbentuknya lipatan atau wiru molekul (Triyono, 2010).

Mekanisme denaturasi protein :

a. Akibat panas

Kondisi panas dapat memutuskan ikatan hydrogen dan interaksi hidrofobik nonpolar yang meopang struktur sekunder dan tersier molekul protein. Hal ini dikarenakan suhu tinggi dapat meningkatkan energi kinetic dan menyebabkan molekul penyusun protein bergerak atau bergetar sangat cepat sehingga menyebabkan sisi hidrofobik dari gugus samping molekul polipeptida akan terbuka. Proses denaturasi tersebut menurunkan kelarutan proein sehingga akan terjadi koagulasi.

b. Akibat asam dan basa

Adanya asam dan basa dapat memutuskan jembatan garam padat tersturktur tersier protein. Hal ini dikarenakan asam dan basa akan terdisosiasi menjadi produk bermuatan ionic. Mekanisme denaturasi berlangsung ketika reaksi substitusi antara ion positif dan negatif di dalam garam dengan ion positif dan negative yang berasal dari asam atau basa yang ditambahkan.

c. Akibat logam berat
Reaksi yang terjadi antara logam berat dengan protein akan mengakibatkan terbentuknya protein logam yang tidak larut. Protein akan megalami presipitasi bila beraksi dengan ion logam. Pengendapan oleh ion positif (logam berat) diperlukan pH larutan diatas pI karena protein bermuatan negatif sedangkan pengendapan oleh ion negative diperlukan pH larutan dibawah pI karena protein bermuatan positif. Ion-ion positif yang dapat mengendapkan protein adalah Ag+, Ca2+, Zn2+, Hg2+ , Fe2+ ,Cu2+ , dan Pb2+ . Sedangkan ion-ion negatif yang dapat mengendapkan protein adalah ion salisilat, triklorasetat, piktrat, tanat, dan sulfosalisilat. Logam berat juga merusak ikatan disulfide karena afinitasnya yang tinggi dan kemampuannya untuk menarik sulfur sehingga mengakibatkan denaturasi protein.

Dampak yang ditimbulkan karena proses denaturasi ialah misalnya pada susu bubuk, bila diberi air yang terlalu panas maka bila dilihat struktur fisiknya akan berubah, namun itu idak merubah kandungan didalamnya.

KOAGULASI

Koagulasi adalah peristiwa pembentukan atau penggumpulan partikel-partikel kecil menggunakan zat koagulan. Flokulasi adalah peristiwa pengumpulan partikel-partikel kecil hasil koagulasi menjadi flok yang lebih besar sehingga cepat mengendap. Tawas dan kapur merupakan zat koagulan dan flokulan yang telah banyak digunakan dalam proses koagulasi (Putra, 2009)

Menurut Gaman (1992) koagulasi dapat ditimbulkan dengan berbagai cara, yaitu :

1. Dengan pemanasan

Banyak protein mengkoagulasi jika dipanaskan. Misalnya, jika telur dimasak, protein dalam bagian putih dan kuning telur mengkoagulasi. Protein dalam putih telur mengkoagulasi lebih awal, pada suhu 60oC dan bagian kuning pada suhu antara 65oC dan 680C. koagulasi ini digunakan secara meluas dalam penyiapan berbagai jenis masakan seperti pudding telur dan cake sepon.

2. Dengan asam

Jika susu menjadi asam, bakteri dalam susu menfermentasi laktosa, menghasilkan asam laktat. Derajat keasaman susu menurun menyebabkan protein susu, yaitu kasein, mengkoagulasi. Stater (bibit awal) yang digunakan dalam pembuatan beberapa susu olahan seperti yogurt dan keju terdiri atas bakteri yang memfermentasi laktosa, asam laktat, yang dihasilkan oleh bakteri adalah penyebab koagulaso atau “penjendalan” susu sehingga terbentuk dadih (curd).

3. Dengan enzim

Rennin yang secara komersial dikenal sebagai rennet adalah enzim yang mengkoagulasikan protein. Rennet digunakan untuk membuat susu kental asam (junket) yaitu susu yang digumpalkan atau dikoagulasikan. Rennin juga digunakan bersama-sama dengan standar bakteri untuk membentuk dadih dalam pembuatan keju.

4. Dengan perlakuan mekanis

Perlakuan mekanis seperti mengocok putih telur menyebabkan terjadinya koagulasi parsial pada protein. Ini digunakan dalam penyiapan makanan seperti dalam pembuatan “meringue” (sejenis kembang gula dengan putih telur)

5. Penambahan garam

Garam-garam tertentu seperti natrium klorida, dapat mengkoagulasikan protein. Jika garam ditambahkan pada air yang digunakan untuk merebus telur, putih telurnya tidak akan hilang jika kulit telurnya pecah. Dalam pembuatan keju, garam sering ditambahkan pada dadih untuk mengeraskan dan juga menekan pertumbuhan mikroorganisme.

Dampak yang ditimbulkan produk akibat koagulasi ialah misalnya pada putih telur, dengan perlakuan mekanis bila dikocok maka akan menjadi meringue, yakni sejenis kembang gula. Bila putih telur dan kuning telur dipanaskan, maka akan menjadi pudding telur atau cake sepon. Kemudian dengan penambahan garam, maka keju akan mengeras dan pertumbuhan mikroorganisme akan tertekan (Gaman, 1992).

BROWNING NON ENZYMATIC

Pencoklatan sering terjadi pada buah-buahan seperti pisang, apel, pear, dan salak. Pencoklatan terbagi menjadi 2 jenis yaitu pencokatan secara enzimatis dan pencoklatan nin-enzimatis. Pencoklatan enzimatis terjadi pada buah-buahan yang mengandung substrat senyaawa fenolik dan membutuhkan enzim fenol oksidase beserta oksigen. Sedangkan untuk pencoklatan non-enzimatis belum diketahui secara penuh. Reaksi pencoklatan non-enzimatis adalah reaksi maillard, karamelisasi, dan pencoklatan akibat vitamin C.

1. Reaksi Maillard

Reaksi Maillard adalah reaksi antara karbohidrat khususnya gula pereduksi dengan gugus amina primer. Hasil reaksi ini berupa produk berwarna cokelat yang sering dikehendaki, namun kadang-kdang malah menjadi penanda penurunan mutu. Reaksi Maillard yang dikehendaki misalnya pada pemanggangan daging, penggorengan ubi jalar, ubi singkong, pemanggangan roti. Reaksi Maillard yang idak dikehendaki misalnya pada pengeringan susu dan telur. Gugus amino primer biasanya terdapat pada bahan awal berupa asam amino (Makfoeld, 2002).

Menurut Makfoeld (2002), reaksi Maillard berlangsung melalui tahap-tahap sebagai berikut:

1. Aldosa (gula pereduksi) bereaksi dengan asam amino atau dengan gugus amino dari protein sehingga dihasilkan basa Schiff

2. Perubahan terjadi menurut reaksi amadori sehingga menjadi amino ketosa

3. Hasil reaksi amadori mengalami dehidrasi membentuk furfural dehida dari pentose atau hidroksil metal furfural dari heksosa

4. Proses dehidrasi selanjutnya menghasilkan produk antara berupa metal-dikarbonil yang diikuti penguraian menghasilkan reduktor dan dikarboksil seperti metilglioksal, asetol, an diasetil

5. Aldehida-aldehida aktif dari 3 dan 4 terpolimerisasi tanpa mengikutsertakan gugus amino (disebut kondensasi aldol) atau dengan gugusan amino membentuk senyawa berwarna coklat yang disebut melanoidin.

Reaksi Maillard berlangsung cepat pada suasana alkalis dan dalam bentuk larutan. Meskipun demikian, pada kadar air bahan 13% sudah terjadi pencokelatan. Gula nonreduksi tidaj dapat melakukan reaksi Maillard selama tidak terjadi pemecahan ikatan glikosida yang dapat membebaskan monosakarida dengan gugus peresuksi (Makfoeld, 2002).

2. Karamelilasi

Bila larutan sukrosa (gula) diuapkan kandungan airnya, maka konsetrasi dan titik didihnya akan meningkat. Apabila kandungan air telah teruapkan semua, maka yang tersisa adalah cairan sukrosa yang telah lebur. Titik lebur sukrosa adalah 160 oC. Apabila pemanasan diteruskan sampai melampaui titik leburnya, maka akan terjadi karamelisasi sukrosa. Gula karamel sering digunakan sebagai bahan pemberi cita rasa makanan. Bila soda ditambahkan ke dalam gula yang telah terkaramelisasi, maka adanya panas dan asam akan mengeluarkan gelembung-gelembung CO2  yang mengembangkan cairan karamel. Bila didinginkan akan membentuk benda yang keropos dan rapuh (Chayati, 2009).

3. Pencoklatan Akibat Vitamin C

Vitamin C (asam askorbat) merupakan suatu senyawa reduktor dan juga dapat bertindak sebagai precursor untuk pembentukan warna coklat nonenzimatik (Chayati, 2009).

Dampak yang ditimbulkan produk pada reaksi browning non enzymatic misalnya warna kecoklatan pada permen yang menggunakan ekstrak bunga rosella. Pencoklatan tersebut merupakan akibat dari vitamin C. Vitamin C (asam askorbat) merupakan senyawa reduktor dan juga dapat bertindak sebagai precusor  untuk pembentukan warna coklat non enzimatik. Reaksi yang timbul pada produk akibat reaksi Maillard ialah warna coklat pada pemanggangan daging, sate dan roti adalah warna yang dikehendaki. Sedangkan reaksi Maillard yang tidak dikehendaki misalnya pada penyimpanan susu evaporasi. Semakin tinggi pH dan suhu, maka warna coklat akan semakin terbentuk.

DAFTAR PUSTAKA

Chayati, I. 2009. Bahan Ajar Ilmu Pangan. Fakultas Teknik UNY. Yogyakarta

Fessenden, R. 1982. Organic Chemistry 2nd Edition. Willard Grand Press. Massachusetts

Gaman, P. 1992. The Science of Food, An Introduction to Food Science, Nutrition and Microbiology Second Edition. Pergamon Press. England

Makfoeld, D. 2002. Kamus Istilah Pangan dan Nutrisi. Penerbit Kanisius. Yogyakarta

Putra, S. 2009. Optimasi Tawas dan KapurUntuk Koagulasi Air Keruh Dengan Penanda I-131. Seminar Nasional V. 1

Triyono, A. 2010. Mempelajari Pengaruh Penambahan Beberapa Asam PAda Proses Isolasi Protein terhadap tepung Protein Isolat Kacang Hijau (Phaseolus radiatus L.) Seminar Rekayasa Kimia dan Proses. 3-5

 

 

 

 

 

 

 

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *


*

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>