KARAKTERISASI SIFAT MOLEKULER DAN FUNGSIONAL PROTEIN KACANG HIJAU (Phaseo/us aureus)
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERT ANIAN pada Jurusan Teknologi Pang an dan Gizi Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
FAKUL TAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2000
LOLITA MARIA. F02496092. Karakterisasi Sifat Molekuler dan Fungsional Protein Kacang Hijau (Pllu.leo/us aurells). Di bawah bimbingan Dr. Ir. Dahrul Syah.
RINGKASAN Konsentrat protein termasuk bahan yang dibutuhkan oleh Industri pangan di Indonesia. Sementara itu, kacang hijau sebagai salah satu sumber protein telah banyak dibudidayakan di negara ini. Kedua hal tersebut mendorong dilakukannya penelitian mengenai sifat protein kacang hijau yang dapat dimanfatkan dalam pembuatan produk pangan. Karakterisasi protein kacang hijau dilakukan dalam beberapa tahap. Pada awalnya biji kacang hijau ditepungkan dengan Willey mill lalu dihilangkan lemaknya. Tepung bebas lemak diisolasi proteinnya dengan pengendapan basa dan asam. Kadar protein tepung bebas lemak dan konsentrat diukur dengan metode Kjeldahl yang hasilnya berturut - turut adalah 24,29% dan 76,83%. Tepung bebas lemak dan konsentrat protein kacang hijau dianalisa komposisi as am aminonya dengan HPLC menggunakan pereaksi OP A. Asam amino yang mendominasi adalah asam glutamat, asam aspartat, dan leusin, baik untuk tepung bebas lemak maupun konsentrat protein. Berat molekul protein ditentukan dari metode SDS PAGE. Hasil yang terbaik didapat dari gel dengan konsentrasi akrilamida 10%. Berat molekul protein dominan dihitung berdasarkan kurva standar dan dihasilkan nilai 51. 72 7 Da. Karena elektroforesis dilakukan dengan gel homogen, perlu dibuat plot Ferguson untuk memverifikasi linearitasnya. Sifat molekuler lainnya adalah pI. Titik isoelektrik ditentukan dengan meta de iEF. Gel akrilamida dibuat bergradien pH, menggunakan larutan ampholyte pH 3,5-10. Sebagian gel dipotong dengan skala tertentu dan dilarutkan dalam KCI untuk mengukur pHnya. Kurva standar dibuat dengan menghubungkan jarak dan pH. Dari kurva ini dihitung titik isoelektrik pita protein, yaitu 6,64. Identifikasi protein dilakukan melalui website Expasy. Pita protein dominan hasil SDS PAGE dianalisa komposisi asam aminonya. Komposisi tersebut, bersama dengan nama, selang pI, selang berat molekul, dan jumlah protein yang ingin ditampilkan, dimasukkan ke dalam AACompldent tool. Cara ini belum sesuai untuk identifikasi protein kacang hijau, karena menutamakan komposisi asam amino, sehingga protein protein dengan berat molekul dan pI yang jauh dari milik sampel dapat tampil pada rangking-rangking awal. Selain itu, konstelasi protein sampel belum diketahui. Sifat fungsional yang diuji pada penelitian ini adalah daya busa, daya emulsi, daya gel, dan daya serap air. Daya busa protein kacang hijau cukup besar yaitu 67,33% dan stabilitas busanya 59,31%. Daya emulsinya sebesar 9,54%. Sampel baru membentuk gel pada konsentrasi 12,5%. Sedangkan, daya serap airnya cukup baik, yaitu 245,76%. Bila dibandingkan dengan konsentrat kedelai, daya busa dan daya serap air konsentrat kacang hijau lebih besar nilainya, namun daya emulsi dan daya gelnya lebih rendah.
INSTITUT PERTANIAN BOG OR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
KARAKTERISASI SIFAT MOLEKULAR DAN FUNGSIONAL PROTEIN KACANG HIJAU (Phaseo/us aureus)
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh: LOLITA MARIA
F02496092 Dilahirkan di Jakarta, pad a tanggal 15 September 1977 Tanggallulus: 13 September 2000
•
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan YME atas berkat dan rahmatNya, schingga penulis dapat l11enyelesaikan skripsi ini.
Penulis menyal11paikan penghargaan dan ucapan
teril11a kasih kepada: 1. Orangtua dan saudara-saudariku tercinta. 2. Dr. Ir. Dahrul Syah, selaku dosen pembimbing yang telah banyak membantu, mengarahkan, dan mendidik saya. 3. Program QUE beserta seluruh staff dan karyawannya. 4. Dr. Ir. Slamet Budijanto MAgr dan Dr. Ir. Purwiyatno Hariyadi MSc, sebagai dosen penguji yang telah meluangkan waktunya. 5. Dr. Ir. Anton Apriyantono, dan dosen - dosen TPG yang sering membantu dan mendidik saya. 6. Vicky, Edna, Irene, Ryta, Ratna, Windy, Arini, Arie, Budi, Seno, Tony, dB.
..
7. Bapak Sobirin, Pak Gatot, Ibu Rubiah, Mbak Ida, Pak Dunung, !vfbak Nafi, Pak , Rojak, Pak Mulyono, Ibu Ika, dan seluruh karyawan di FATETA. S. Pritha, AIda, Tiodor, Lila, Liana, Ocit, dan Sefitri atas waktu dan dukungannya selama ini. 9. Teman-teman di kost Pagaju dan Serena. 10. Semua pihak yang telah membantu penulis menyelesaikan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih banyak kekurangan, maka masukan yang diberikan akan sangat berarti bagi saya. Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua.
Bogor, September 2000
Penulis.
IV
DAFTAR lSI
Halaman KATA PENGANTAR ................................ ' ... ... ... ... ... ... ... ... ......
iii
DAFTAR lSI.. ................................................................. " .....
iv
DAFTARGAMBAR................................................................
vi
DAFTAR TABEL. .......... , ................................................. " ....
vii
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................ , ....
viii
I.
PENDAHULUAN
II.
TINJAUAN PUSTAKA
III.
1
A. Kacang hijau .................. ... ... ... ...... ... ...... ...... ............
3
B. Isolat protein ... ......... ...... ... ... ... ......... ... ... ...... ............
5
C. Sifat Molekuler.................................................... ,. ... .
6
D. Sifat Fungsional ... ............ ............... ... ............... ........
8
1. Kelarutan protein .................... ' ...... ........................
8
2. Daya ikat air. ......................... , ...... ...... ...... ............
8
3. Daya emulsi.. .................................................. " ....
9
4. Pembusaan .................................................... ,. ....
12
5. Gelasi.. ........ ,. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
14
E. Teknik analisa ., ........................ , ... ... ...... ... ... ... ... ... ...
15
1. Preparasi............................................................
15
2. Elektroforesis......................................................
17
3. Kromatografi. ................................................ ,. .....
20
4. Isoeleclric Focusing... ... .................. ......... ... ...........
23
BAHAN DAN METODE A. Pembuatan Isolat Protein......... ............ ............ ...... .....
25
B. Pengukuran Konsentrasi. ............. , ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
26
1. Bahan dan ala!... .................... ' ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
26
2. Metode... ... ... ... ... ... ... ............ ......... ............... .......
26
a. Kjeldahl......................................................... ... ...
26
b. Bradford... ......... ... ... ... .................. ... ... ... ...... ........
27
C. Komposisi asam amino ... ......... ........................ ..........
28
v 1. Bahan dan alat ... ...... ...... ... ... ... ...... ... ... ... ... ...... ...
28
2. Metode ............................................................ .
28
O. Berat Molekul dengan SOS-PAGE
IV.
V.
29
1. Bahan dan alat ................................. ,.. ... ... ... ......
29
2. Metode... ..................... ...... ...... ... ... ... ... ... ... ........
30
E. Isoelectric Focusing .................... ' ...... ... ... ... ... ... .........
32
1. Bahan dan alat ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
32
2. Metode...... ...... ... ... ............... ............ ... ... ... ........
32
F. Identifikasi Protein
33
G. Pengujian sifat fungsional ........... , ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
33
1. Bahan dan alat .................... , ... ... ... ... ... ... .. . ... ... ...
33
a. Oaya serap air. .......................................... " ... .
33
b. Oaya emulsi... ... ... ......... ... ..................... ...... .....
34
c. Pembentukan busa... ...... ......... ............ ... ...... .....
34
d. Pembentukan geL.. ......... ...... ......... ...... ... ... .......
35
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Isolasi Protein ...... ... ... ...... ......... ...... ............ ... ..........
36
B. Penentuan Komposisi Asam Amino.................. ... ... .......
38
C. Elektroforesis SDS - PAGE ........... , ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
40
D. Penentuan titik isoelektrik ..................................... " ... .
46
E. Identifikasi protein ...................... " ......... ...... ... ... ........
47
F. Pengujian Sifat fungsional ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
49
1. Daya busa... ...... ...... ............ ...... .................. .........
49
2. Daya emulsi... ... ... ...... .................. ............... ... .......
50
3. Daya geL .............................. ,........................ ' ... ...
51
4. Daya serap air... ...... ... ............... ... ......... ......... ... ....
52
KESIMPULAN DAN SARAN
53
A. Kesimpulan .... " ... ... ... ...... ......... ...... ........................
53
B. Saran......................................................................
54
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
VI
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1.
Ferguson plot dengan empat macam tipe
20
Gambar2.
Bagan umum met ode karakteristik sifat struktural
24
dan fungsional Gambar 3.
Proses pembuatan isolat protein
25
Gambar4.
Komposisi asam amino protein kacang hijau
39
Gambar 5.
Elektroforegram protein kacang hijau pada berbagai
42
konsentrasi akrilamida Gambar 6.
Ferguson plot untuk 6 jenis standar
45
Gambar7.
Ferguson plot untuk 6 protein kacang hijau
45
VB
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1.
Daftar industri pangan yang memakai konsentrat
1
protein Tabel 2.
Komposisi zat gizi kacang hijau mentah dan rebus
3
per 100 g bahan Tabel 3.
Rata - rata hidrofobisitas dan polaritas dari beberapa
7
protein makanan. Tabel 4.
Kadar protein beberapa sampel kacang hijau
Tabel5.
Kadar
protein konsentrat kacang hijau dengan
37 37
metode Bradford Tabel 6.
Neraca hasil isolasi protein kacang hijau
37
Tabel 7.
Komposisi asam amino protein kacang hijau
39
Tabel 8.
Berat molekul sampel dalam berbagai konsentrasi gel
44
Tabel9.
Komposisi asam amino pita protein dominan kacang
47
hijau Tabel 10. Daya dan stabilitas busa konsentrat protein kacang
49
hijau Tabel 11. Daya emulsi konsentrat protein kacang hijau
50
Tabel 12. Daya gel konsentrat protein kacang hijau
51
Tabel 13. Hubungan antara persentase asam amino hidrofobik
51
dan daya gel Tabel 14. Daya serap air konsentrat protein kacang hijau
52
DAFTAR LAMPIRAN
1.
Cara pembuatan larutan stok dan kerja untuk elektroforesis
2.
Absorbansi standar dari metode Bradford
3.
Komposisi asam amino kacang hijau
4.
Data migrasi protein standar
5.
Kromatogram asam amino tepung bebas lemak
6.
Kromatogram asam amino konsentrat protein kacang hijau
7.
Kromatogram potongan gel protein dominan kacang hijau
8.
Isoelectric Focusing
9.
Kurva standar IEF
10
Tampilan dari website Expasy
1
PENDAHULUAN Setiap manUSla membutuhkan protein, baik sebagai enZlm, antibodi, kolagen, maupun protein otot. Selain berfungsi biologis, protein dapat berperan dalam pengolahan makanan, berkaitan dengan sifat fungsional yang dimilikinya. Sifat fungsional yang sudah banyak dikenal diantaranya daya gel, daya emulsi, daya busa, daya serap air atau minyak, dan viskositas.
Perlakuan mekanis seperti homogenisasi, pemanasan, dan pengeringan
dapat menurunkan atau meningkatkan peran protein yang diaplikasikan. Aplikasi protein pada pengolahan pangan semakin berkembang, baik dari segl kualitas maupun ragamnya.
Sayangnya, masih banyak produsen, khususnya industri
pangan, yang mengimport bahan baku atau bahan penunjangnya, berupa sumber dan turunan protein.
Hal tersebut membawa pengaruh negatif seperti terhambatnya
pengembangan bahan alami Indonesia, ketergantungan pada produk bangsa lain, dan pemborosan biaya produksi, walaupun sebenamya, kekayaan alam Indonesia sangat potensial untuk dikembangkan.
Tbll Dft a ar ·d m ustn pangan yang merna ar onsentrat protem. a e Jenis protein Industri pemakai JumIah (ton) 9" Isolat kedelai Pengolahan dan pengawetan daging Gelatin CokIat, kembang gula 38,553" 747" Wheat gluten Bihun, makaroni, mie, soun, spaghetti. Whey powder Roti, kue kering, dan sejenisnya 2,607" " Sumber: BPS 1995. b Sumber : BPS 1997. Salah satu sumber protein yang potensial berasal dari tanaman kacang hijau. Kacang hijau merupakan tanaman pangan yang cukup banyak dibudidayakan di Indonesia. Sejak dulu, masyarakat dapat membelinya di pasar tradisional maupun swalayan dengan harga terjangkau. Sampai saat ini pemanfaatarmya cukup beragam, antara lain untuk bubur, kuekue, rati, minuman, dan makanan bayi.
Kandungan proteinnya cukup besar untuk
kelompok kacang - kacangan dan terdiri dari berbagai asam amino penyusun, sehingga sangat menarik untuk diteliti sifat - sifatnya.
