BAB II TINJAUAN PUSTAKA
A. Protein Protein merupakan zat makanan yang sangat penting bagi tubuh karena zat ini berfungsi sebagai bahan bakar, zat pembangun dan pengatur. Protein adalah sumber asam-asam amino yang mengandung unsur C, H, O & N yang tidak dimiliki oleh lemak atau karbohidrat. Molekul protein mengandung fosfor, belerang dan ada jenis protein yang mengandung unsur logam seperti besi dan tembaga. (FG. Winarno, 1984). Sebagai zat pembangun, protein merupakan bahan pembentukan jaringanjaringan baru yang selalu terjadi dalam tubuh. Pada masa kehamilan proteinlah yang
membentuk
jaringan
janin dan pertumbuhan embrio. Protein juga
menggantikan jaringan tubuh yang rusak dan perlu dirombak. Fungsi protein bagi tubuh yaitu untuk membentuk jaringan baru dan mempertahankan jaringan baru yang telah ada di dalam tubuh. Protein dapat digunakan sebagai bahan bakar apabila keperluan energi tidak terpenuhi oleh karbohidrat dan lemak. Protein mengatur berbagai proses tubuh, baik langsung maupun tidak langsung dengan mengatur keseimbangan cairan dalam jaringan pembuluh darah, yaitu dengan menimbulkan tekanan osmotik koloid yang dapat menarik cairan dari jaringan pembuluh darah. Sifat amfoter protein yang dapat bereaksi dengan asam basa dalam tubuh. (FG. Winarno, 1984).
5
6
1. Struktur protein Molekul yang besar (berat molekulnya) sampai mencapai angka jutaan. Maka protein mudah sekali mengalami perubahan bentuk fisik ataupun aktifitas biologis. Banyak agensia yang dapat menyebabkan perubahan sifat alamiah protein misalnya panas, asam basa, solven organik, garam, logam berat, radiasi, sinar radioaktif. Perubahan sifat fisis yang mudah diamati adalah pengendalan (menjadi tidak larut) atau pemadatan. Suatu protein dihidrolisis dengan asam, alkali, atau enzim, akan dihasilkan campuran asam-asam amino. Ada 20 jenis asam amino (untuk protein tertentu dapat 25 jenis), ratusan atau ribuan bahkan jutaan unit asam-asam amino yang berbedabeda ini menyusun molekul protein, oleh sebab itu secara matematis, jenis protein dikatakan tak terhingga jenisnya. asam-asam amino terdiri dari sebuah gugus amino, gugus karboksil, atom hidrogen, dan gugus R yang terikat pada sebuah atom C yang dikenal sebagai karbon α. COOH l H – C − NH2 l R Dalam molekul asam amino yang terurai rumus kimia diatas karena atom C (alfa) masih mengikat gugus lain yang tidak sama dengan gugus amino, maka atom C ini bersifat asimatris. Sehingga asam amino memiliki sifat optis aktif adalah yang dapat memutar dalam bidang sinar terpolarisasi, baik secara positif maupun negatif.
7
Konfigurasi atom C asam amino termasuk L (kekiri), sesuai dengan bentuk L dari gliseraldehid yang tidak mewakili tanda rotasi optik. CHO Ι HO ─ C ─ H Ι CH2OH
COOH Ι H2N ─ C ─ H Ι R
L – Gliseraldehida
L – Asam amino
Sedangkan bentuk D (kekanan) secara alamiah jarang dijumpai pada asam amino didalam. Namun jenis asam amino D, misalnya yang terdapat dalam senyawa antibiotika yang dihasilkan oleh bakteri ditanah. Struktur protein dapat dibagi menjadi beberapa bentuk yaitu : a. Struktur primer : susunan linier asam amino dalam protein merupakan struktur primer, susunan tersebut merupakan suatu rangkaian dari asam amino yang menentukan dasar dari protein, dan menentukan bentuk struktur sekunder dan tersier. b. Struktur sekunder : struktur struktur protein yang merupakan polipeptida yang berlipat-lipat merupakan bentuk tiga dimensi dengan cabang-cabangrantai polipeptida tersusun saling berdekatan. c. Struktur tersier : bentuk penyusun terbesar rantai cabang pada struktur tersier. Struktur tersier sendiri adalah struktur seknder yang satu dengan struktur yang bentuk yang lain. Biasanya bentuk struktur ini dihubungkan dengan ikatan hydrogen, ikatan garam, interaksi hidrofobik, dan ikatan disulfida. Sedangkan
8
sulfida sendiri merupakan ikatan yang terkuat untuk mempertahankan struktur tersier. d. Struktur kuartener : struktur primer, sekunder, dan tersier umumnya melibatkan satu rantai, polipeptida. Tetapi struktur ini melibatkan beberapa polipeptida dalam bentuk protein. 2. Sifat-sifat fisikomia. Sifat fisikokimia pada setiap protein tidak selalu sama, baik jenis asam aminonya, berat molekul (BM) sangat besar sehingga protein tidak dapat melalui membran semipermiabel, masih dapat menimbulkan tegangan pada membran. Sifat-sifat asam amino yang dapat larut dalam air dapat membentuk kristal. Harga konstanta dielektrikum yang tinggi, memiliki panas netralisasi seperti pada H dan OH dan dalam medan listrik misalnya dengan elektrophoresa tak bergerak dalam keadaan tertentu. Masa asam amino dipercayai memiliki sifat amphoter atau dalam keadaan zwitter ion yang memiliki muatan (+) dan (-) yang seimbang. (FG. Winarno, 1984). NH3+ ⏐ H ⎯ C ⎯ COO⏐ R Ion zwitter (asam amino) Dan ada juga asam amino yang lain adalah : tak berwarna, larut dalam air, tidak larut dalam alcohol atau ether, dapat membentuk garam kompleks dengan
9
logam berat misalnya asam amino dengan Cu membentuk senyawa kompleks berwarna biru dengan ninhidrin, pembentukkan senyawa antara asam amino dengan ninhidrin banyak dipakai sebagai dasar analisa kualitatif senyawa asam-asam amino dan protein. Reaksi asam amino dengan ninhidrin adalah sebagai berikut : 3. Klasifikasi Protein dapat digolongkan menurut struktur susunan molekul kelarutan, dan adanya senyawa lain dalam molekul, pada tingkat degradasi dan fungsinya (F.G Winarno 1984). 4. Fungsi Protein mempunyai bermacam-macam bagi tubuh sebagai enzim, zat pengatur pergerakan dalam tubuh, pertahanan tubuh, alat pengangkut, zat pembangun, dan lain-lain. Yang diartikan sebagai berikut : a. Enzim berfungsi sebagai zat pembangun, merupakan bahan pembangun jaringan baru. b. Alat pengatur dan penyimpanan Banyak molekul dengan berat molekul (BM) yang kecil serta beberapa ion dapat diangkat atau dipindahkan oleh protein-protein tertentu. c. Alat pengatur pergerakan Protein merupakan komponen utama daging, gerakan otot terjadi karena adanya molekul protein yang saling bergeseran.
10
d. Penunjang mekanis Kekuatan dan daya tahan robek kulit dan tulang disebabkan adanya kolagen, yaitu suatu protein berbentuk bulat panjang dan mudah membentuk serabut. e. Media perambatan impuls syaraf. Protein yang mempunyai fungsi biasanya berbentuk reseptor, penerima warna atau cahaya pada sel mata. f. Pertahanan tubuh Protein digunakan untuk membentuk antibody. (F.G Winarno, 1984). 5. Sumber Protein Sumber bisa berasal dari protein hewani dan protein nabati dan protein sel tunggal . protein hewani adalah bahan makanan yang berasal hewani , termasuk daging , ikan , ayam , telur , susu , dan keju . protein nabati adalah bakan makanan yang bearasal dari tumbuhan termasuk jagung , kacang panjang , gandum , kedelai . protein sel tunggal adalah sumber protein selain protein hewani dan nabati . karena mikroorganisme mampu mampu mengubah seyawa nitrogen anorganik menjadi asam= asam amino dan protein . ( Abdul salam safro . 1990 ) 6. Metabolisme Protein Sebagai asam-asam amino yang berasal dari protein diit digunakan untuk mengganti senyawa nitrogen yang hilang akibat penggunaan dan kerusakan dalam sel tubuh. Asam amino protein diit juga akan dikeluarkan lewat air kemih. Pada keadaan tertentu dapat terjadi gangguan keseimbangan nitrogen yang ditunjukan dengan masukan yang sedikit dibandingkan yang dikeluarkan. Keadaan
11
ini misalnya terjadi pada anak-anak dimassa pertumbuhan. Wanita hamil, keadaan kelaparan, penyakit-penyakit demam, kebakaran, cidera dan operasi. Pada keadaan khusus yang ditandai dengan adanya kegagalan fungsi hati. Gangguan metabolisme nitrogen dari protein akan menyebabkan timbulnya keracunan amonia dengan segala akibatnya. Seperti diketahui kegagalan fungsi hati merupakan akibat kerusakan selsel parenchym hati karena berbagai sebab. Dasar biokimia gangguan ini pada manusia penting diketahui karena ada kaitan dengan upaya melaksaan. Terutama pengaturan masukan protein bagi penderita yang berangkutan. (Abdul Salam Sofra, 1990) 7. Mutu protein Prinsip protein yang dapat menyediakan asam amino esensial dalam suatu perbandingan yang menyamai kebutuhan manusia, mempunyai bermutu tinggi. Jumlah asam amino yang tidak essensial maka tidak dapat dikatakan sebagia pedoman, karena dari asam-asam mino tersebut dapat dusentesis didalam tubuh. Asam-asam amino yang sangat kurang dalam bahan makanan disebut asam amino pembatas. Dalam serealia asm amino pembatas adalah lisin, leguminosa (pada kacang-kacangan), asam amino metionin disebutdengan bermutu rendah. Sedangkan bermutu tinggi seperti daging, telur, dan susu akan menyediakan asam-asam amino. 8. Kekurangan konsumsi protein. a. Kuashiorkor Adalah penyakit yang disebabakan oleh kekurangan protein dan kalori. Penyakit ini yang pertama kali digunakan oleh Cecity William.
12
b. Maramus. Maramus dalah dari gejala kelaparan yang sangat parah, sehingga badan penderita sangat kecil dan tinggal kulit pembalut, dan tulangnya. Hal ini disebabkan karena makan yang di konsumsi tidak dapat menyediakan cukup kalori. c. Busung lapar Busung lapar adalah merupakan bentuk kurang gizi berat menimpa daerah minus. d. Kekurangan energy protein (KEP). KEP dapat terjadi pada bayi, anak-anak, maupun orang dewasa. Anakanak batita (bawah tiga tahun), serta ibu-ibu yang sedang mengandung dan ibu yang menyusui merupakan golongan yang sangat rawan. B. Analisa Protein. Secara kuantitatif bisa dilakukan dengan berbagai macam cara, yaitu : 1. Cara Dumas Prinsip cara ini adalah bahan makanan. Contoh dibakar dalam atmosfer CO2 dan dalam lingkungan yang mengandung kupri oksida. Semua atom karbon dan hidrogen akan diubah menjadi CO2 dan uap air. Semua gas dialirkan dalam larutan NaOH dan dilakukan pengeringan gas. Semua gas tersbsorbsi, kecuali gas nitrogen dan kemudian gas ini dianalisis dan diukur. (F,G. Winarno, 1984)
13
2. Cara Biuret Merupakan salah satu cara terbaik untuk menentukan kadar protein. Dalam larutan basa Cu2++ membentuk kompleks dengan ikatan peptida (-CU-NH-) suatu protein yang menghasilkan warna ungu dengan absorben maximum pada 540 nm absorbens ini berbanding langsung dengan konsentrasi protein dan tidak tergantung pada jenis konsentrasi protein karena seluruh protein pada dasarnya mempunyai jumlah ikatan peptida yang sama persatuan berat. Metode ini memerlukan 1-10 mg protein per ml dan senyawa yang mengganggu sedikit misalnya urea C mengandung gugus (-CO-NH-) dan gula produksi yang akan bereaksi dengan ion Cu2+. 3. Cara Lowry Reaksi antara Cu dengan ikatan peptida dan oleh tirosin dan tripotan. Warna yang terbentuk terutama hasil redukasi fosfomolibbdat dan fosfotungstat. Oleh karena itu, warna yang terbentuk tergantung pada kadar tirosin dan tripotan. Cara ini mempunyai keuntungan 100 kali lebih sensitif dibandingkan cara biuret (Antóno Apriyantono, 1980). Tetapi yang digunakan di dalam penelitian itu adalah cara Kjeldahl.
14
4. Cara Kjeldahl Cara kjeldahl digunakan untuk menganalisa kadar protein kasar dalam bahan makan secara tidak langsung, karena yang dianalisis dengan cara ini adalah kadar nitrogennya. Cara Kjeldahl dibedakan dengan tiga cara yaitu makro, semi mikro dan mikro. Cara makro bila contoh sukar dihomogenkan dan besar (1-3 gr). Sedangkan semi mikro bila contoh jumlah kecil yaitu kurang dari 300 mg dengan bahan homogen. Untuk cara mikro Kjeldahl bahan tersebut lebih sedikit lagi yaitu 10-30 mg. (F.G. Winarno, 1984) a. Prinsip cara Analisis Kjeldahl Gugus amina dari asam amino pembentuk protein oleh asam sulfat pekat dengan kalisator ion tembaga, diuraikan. Karbon dan hydrogen dioksidasi
menjadi
karbondioksida
sedangkan
sulfida
menjadi
sulfurdioksida. Senyawa inilah yang mereduksi gugus amina menjadi amoniak yang dengan asam sulfat berlebih membentuk ammonium hydrogen sulfa dengan penambahan NaOH pekat berlebih ammonia dibebaskan selanjutnya dititrasi dengan HCL 0.1 N sampai terjadi perubahan warna. b. Proses Analisis 1. Tahap Destruksi Pada tahapan ini sampel dipanaskan dalam asam sulfat pekat sehingga
terjadi
unsure-unsurnya.
Elemen
karbon,
hidrogen
teroksidasi menjadi CO, CO2 dan H2O. Sedangkan nitrogennya akan
15
berubah menjadi (NH4), HSO4. (Abdul Rohman, dkk, 2007). Protein yang kaya asam amino histidin dan triptopan umumnya memerlukan waktu lama dan sukar dalam destruksinya. Untuk bahan seperti ini memerlukan katalisatorcampuran mercuri dan cuprisulfat, kadang-kadang
juga
disebutkan
selenium.
Selenium
dapat
mempercepat proses oksidasi karena zat tersebut selain menaikkan titik didih juga mudah mengadakan perubahan dari valensi rendah atau sebaliknya. Selama destruksi akan terjadi reaksi sebagai berikut: NH2 Cu2+ R ⎯⎯ C ⎯⎯ COOH ⎯→ CO2 + H2O + NH3 + SO2 H NH3 + H2SO4 ⎯⎯→ NH4HSO4 Penggunaan selenium lebih reaktif dibandingkan mercuri dan kuprisulfat tetapi selenium mempunyai kelemahan yaitu karena sangat cepatnya oksidasi maka nitrogennya justru mungkin ikut hilang. Hal ini dapat diatas dengan pemakaian selenium yang sangat sedikit yaitu kurang 0,25 gram. Berbeda dengan merkuri, pemakaian sebelum destilasi dimulai. Agar supaya analisa lebih tepat maka pada tahap destruksi ini dilakukan pula perlulakuan blanko untuk kolerasi adanya senyawa N yang berasal dari reagensia yang digunakan.
16
2. Tahap Destilasi Pada tahap destilasi, ammonium
hidrogen sulfat di pecah
menjadi ammonium (NH3) dengan penambahan NaOH sampai alkalis dan dipanaskan agar selama destilasi tidak terjadi superheating ataupun pemercikan cairan atau timbulnya gas besar maka dapat ditambahjkan logam zink (Zn). Ammonium yang dibebaskan selanjutnya akan ditangkap oleh asam standart. Asam standart yang dipakai adalah asam klorida atau asam borat 2% dalam jumlah ya0ng berlebihan. Supaya kontak antara asam dan ammonia lebih baik maka diusahakan ujung destilasi tercelup sedalam mungkin dalam asam. Untuk mengetahui asam dalam keadaan berlebih maka diberi indicator misalnya MO (metil orange). Destilasi diakhiri bila semua ammonia terdistilasi sempurna dengan ditandai destilat tidak bereaksi basa. Reaksi Destilasi : (NH4) HSO4 + NaOH ⎯⎯⎯⎯→ 2 Na2SO4 + NH3 + H2O 3NH3 + H3BO3 ⎯⎯⎯⎯→ (NH4)3 BO4
3. Tahap Titrasi Apabila penampung destilat digunakan asam khlorida maka sisa asam khlorida yang tidak bereaksi dengan amonia dititrasi dengan NaOH standar (0,1 N). Titik akhir titrasi ditandai dengan tepat perubahan warna larutan menjadi merah dan tidak hilang selama 30
17
detik bila menggunakan indikator pp . Selisih jumlah titrasi blangko dan sampel merupakan jumlah ekuivalen nitrogen . apabila penampung destilasi digunakan asam borat yang bereaksi dengan ammonium dapat diketahui dengan indikator MO . Titik akhir titrasi ditandai dengan perubahan warna larutan dari kuning menjadi orange . Reaksi yang terjadi pada tahap Titrasi adalah sebagai berikut: (NH4)3BO3 + 3HCL ⎯⎯→ 3NH4CL + H3BO3 V x N HCl x f x 14 Rumus kadar protein (% b/b) = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ x 100% Berat Sampel (mg) Keterangan : V
= Jumlah ml titrasi HCL
N
= Normalitas/kadar HCL
f
= Faktor konversi
untuk susu = 6,38
14 = BA Nitrogen (Slamet Sudarmadji, 1989) C. Susu Susu yang dihasilkan dari mamalia , yaitu hewan yang mempunyai kelenjar ambing ( mamae ) atau kelenjar susu . lebih dari 10.000 spesies mamalia yang menghasilkan susu, diantaranya manusia disebut ASI (Air Susu Ibu ) , sapi , kambing, domba, kerbau, unta. (Tri Eko Susilorini, dkk, 2007 ) . Susu yang berasal dari pemerahan mempunyai cita, rasa, aroma yang khas, dan protein yang
18
tinggi sebagai pengganti makanan protein yang lain misalnya daging, telur, ikan . Susu merupakan bahan pangan yang sangat bergizi, lezat, nikmat, dan sehat bagi tubuh . Beberapa jenis susu yaitu susu segar atau susu murni, susu pasteurisasi , susu, sterilisasi, susu instant susu skim, dan susu bubuk tanpa lemak. Susu yang berasal dari kambing ataupun sapi mempunyai kandungan
proteinnya serta
komposisi yang berbeda. 1. Susu perah Hewan perah sangat efisien dalam mengubah makanan ternak berupa konsentrat dan hijau daun menjadi susu yang sangat bermanfaat bagi kesehatan. Susu berasal dari jenis dan spesies hewan, umumnya mengandung unsur – unsur atau komponen yang sama tetapi bervariasi dalam komposisi dan sifat – sifatnya . (Tri Eko susilorini, dkk, 2007 ) 2. Susu sapi perah Sapi perah adalah ternak dan bibit sapi yang dipelihara dengan tujuan untuk menghasilkan susu . sapi perah merupakan ternak penghasil susu sangat dominan dibandingkan dengan ternak yang lainnya. sapi perah dipelihara dengan jumlah populasi yang cukup tinggi karena merupakan salah satu sumber kekuatan ekonomi . susu perah itu sendiri dikonsumsi oleh manusia jenis sapi perah yaitu sapi Fisien Holstein ( Fies Holland = FH ) . sapi perah ini berasal dari Belanda, di propinsi Fiesland. merupakan jenis perah tertua ke dua di Belanda. Badan FH berwarna hitam belang putih dengan pembatas yang jelas. bentuk kepala panjang berwarna putih atau hitam seluruhnya .
19
pada dahi berwarna putih, dan bobot tubuh sekitar 700 kg , dan produksi susu ini sangat tinggi dibanding sapi perah yang lainnya. (Tri Eko susilorini , dkk, 2007) 3. Susu kambing perah Susu kambing mengandung protein, lemak, karbohidrat, kalori, kalsium, fosfor, magnesium, besi, natrium, vitamin ( A, B, D, E, B1, B2, B6, B12 ), mineral, hidrat arang, KCl, rhiboflamin, potasium, fluorine, sodium. Susu kambing ini sangat spesifik yaitu bau kambing agak tajam, karena pengaruh pakannya . Susu kambing ini rasanya enak, manis, dan berlemak dibanding susu sapi. Susu kambing memiliki kandungan gizi yang lebih unggul dibanding sapi dan susu kambing dapat mengobati berbagai penyakit: Hepatitis B, asma, menggantikan cairan tubuh yang hilang, kolesterol, tyfus, mencegah oesteroporosis. Susu kambing Etawa yaitu ciri – ciri sebagi berikut: Kambing ettawa berasal dari wilayah jamnapari India, kambing ini sangat populer di Asia Tenggara, termasuk Dwiguna yaitu penghasil susu dan daging, postur tubuh besar, telinga panjang menggantung, bentuk muka cembung, bagian bulu paha sangat lebat, sedangkan berat badan betina 60 kg, produksi susu mencapai 235 ml/masa laktasi. 4. Komposisi kimia susu Komposisi utama susu adalah air, lemak, protein, (kasein albumin), laktosa (gula susu), abu, asam (sitrat, format, asetat, dan oksalat), enzim, oksigen, nitrogen dan vitamin (A, B, C, D tiamin dan riboflavin ). Protein
20
pada susu struktur utamanya terdiri polipeptida dan asam – asam amino yang terikat dengan ikatan peptida . Karakteristik asam amino adalah adanya gugus amino (NH2) yang bersifat basa dan gugus karboksil (COOH ) . 5. Manfaat susu biologis a. Laktosa merupakan satu – satunya karbohidrat berfungsi sebagai sumber energi tenaga dan membantu penyerapan mineral kalsium dan fosfor . b. Kalsium untuk pembentukan massa tulang dan mencegah osteoporosis atau kerapuhan pada tulang dan menetralisis asam pada mulut agar tidak memicu kerusakan gigi . c. Susu sebagai sumber asam lemak mengandung Conjugated linoleic Acid (CLA) , asam butirat , dan sphingomyelin . CLA bersifat anti kanker . d. Protein pada susu kaya kandungan lisin , niasin dan ferum asam amino dibutuhkan oleh tubuh . e. Lemak menghasilkan energi serta melarutkan vitamin A , D , E , K . Mineral magnesium membantu mengendorkan otot setelah kontraksi dan diperlukan terus – menerus pada simpul syaraf, potasium untuk kontraksi otot pada kerja jantung, keseimbangan caiaran tubuh, sedangkan seng (Zn) untuk membuat hormon – hormon reproduksi dan menyembuhkan luka.
