Praktikum biokimiaPERCOBAAN V
Judul: Isolasi Protein (Pembuatan Kasein)Tujuan: Mengisolasi
kasein dari susu sapi segar Hari/Tanggal: Rabu/13 April 2011Tempat:
Laboratorium FKIP Kimia Unlam Banjarmasin
I. DASAR TEORISusu terdiri dari tiga komponen utama: air, lemak,
dan protein. Protein yang terdapat dalam susu terdiri dari dua
jenis, yakni kasein dan whey. Seperti kita pelajari di SMA dulu,
ciri dari protein adalah terdapatnya unsur N pada rantainya, tidak
seperti lemak dan karbohidrat yang hanya terdiri dari unsur C, H,
dan O.Protein merupakan senyawa yang sangat kompleks,terdiri dari
80% kasein dan 20% whey.Kasein termasuk jenus phospoprotein,terdiri
dari beberapa unit asam amino yang terikat dengan ikatan peptida.
.Protein berasal dari kata pionios yang artinya penting/utama.
Protein merupakan faktor utama dalam sel yaitu 30 % dari berat
kering sel. Secara umum protein dalam susu mencapai 3,25%. Struktur
primer protein terdiri atas rantai polipeptida dari asam-asam amino
yang disatukan ikatan-ikatan peptida Jenis utama protein dan
fungsinya dapat dilihat pada tabel di bawah ini :Fungsi Jenis
Contoh
1. katalitor.2. struktural.
3. mortil (mekanik).4. penyimpanan.5. pengangkutan.6.
pengatur.7. perlindungan.8. tanggap toksit.Enzim.Protein
struktural.
Protein kontraktol.Protein angkutan.Protein angkutanProtein
hormon.Antibiotik.Protein toksit. Amilase, pepsin.Kalogen (pengikat
jaringan/ tulang)Keraten, miosin (otak).Kasein dan albumin.Albumin
dan Hb.Insulin, hormon tumbuh.Imuglubin.Bisa ular.
Molekul protein mempunyai tingkat keragaman yang sangat tinggi,
untuk ini protein dapat digolongkan berdasarkan sifat-sifatnya,
salah satu diantaranya berdasarkan fungsi biologinya, antara
lain:1. EnzimEnzim merupakan jenis protein yang mempunyai sifat
sangat beragam dan spesifik. Enzim mempunyai fungsi sebagai katalis
untuk reaksi-reaksi biokimia. Hampir seluruh reaksi-reaksi kimia
dari senyawa-senyawa biomolekul dalam sel dikatalsis oleh enzim.2.
Protein transporProtein transpor dalam plasma darah mengikat dan
membawa molekul-molekul spesifik atau ion dari satu organ ke organ
lain. Hemoglobin dari sel darah merah mengikat oksigen pada saat
darah melalui paru-paru dan membawanya ke jaringan periferal, di
mana dilepaskan untuk proses oksidasi bahan makanan.3. Protein
bahan makananSebagian protein dalam sel tersimpan dalam bahan
makanan, seperti yang ada pada biji-bijian yang digunakan untuk
pertumbuhan embrio tanaman. Kasein merupakan protein yang terbanyak
dalam air susu dan protein ini merupakan protein bahan makanan. 4.
Protein kontraktilBeberapa protein dalam sel dan organisme
mempunyai fungsi untuk kontraksi dengan mengubah bentuk atau
bergerak.5. Protein strukturBeberapa protein berfungsi sebagai
serabut, kabel, atau pelindung untuk memberikan kekuatan dan
proteksi dari struktur biologi (sel). 6. Protein pertahananBeberapa
protein berfungsi untuk menjaga organisme dari invasi oleh
organisme lain atau melindungi dari luka. Immunglobin atau antibodi
merupakan protein khusus yang dibuat oleh jaringan limfosit yang
dapat mengenali dan mengendapkan atau menetralkan invasi bakteri,
virus atau protein asing dari spesies lain.
7. Protein regulatorBeberapa protein berfungsi untuk mengatur
metabolisme sel atau aktivitas fisiologi. Di anataranya adalah
hormon, seperti hormon insulin, yang mengatur metabolisme
glukosa.Protein merupakan bahan makanan yang sangat penting dalam
menyusun komponen-komponen sel, terutama dalam proses pertumbuhan
dan perkembangan mahluk hidup. Kadar protein yang terdapat dalam
susu berkisar antara 2,8 persen sampai 4,0 persen. Selanjutnya
Lehninger (1982) menjelaskan, bahwa dengan teknik fraksinasi secara
klasik dari protein susu yang dijalankan dengan proses sedimentasi,
maka macam protein susu yang dihasilkan terdiri dari kasein,
laktoglobulin, dan laktalbumin. Namun setelah ditemukan teknik yang
baru, ternyata masing-masing komponen tersebut masih terdiri dari
fraksi-fraksi yang lain.Menurut Adnan (1984), kasein di dalam susu
merupakan partikel yang besar. Di dalamnya tidak hanya terdiri dari
zat-zat organik, melainkan mengandung juga zat-zat anorganik
seperti kalsium, phosphor, dan magnesium.Kasein yang merupakan
partikel yang besar dan senyawa yang kompleks tersebut dinamakan
juga kasein misel (casein micell). Kasein misel tersebut besarnya
tidak seragam, berkisar antara 30 300 m. Kasein juga mengandung
sulfur (S) yang terdapat pada metionin (0,69%) dan sistin (0,09%).
Kasein adalah protein yang khusus terdapat dalam susu. Oleh karena
itu kasein dalam susu dapat dikoagulasikan atau digumpalkan oleh
asam yang terbentuk di dalam susu sebagai aktivitas dari
mikrobia.Kasein dapat diendapapkan oleh asam, enzim rennet, dan
alkohol. Selain penambahan asam, pengendapan kasein susu juga
dilakukan dengan penambahan renin, yaitu suatu enzim proteolitik
yang diperoleh dari induk sapi betina. oleh karena itu, susu dapat
dikoagulasikan (digumpalkan) oleh asam yang terbentuk di dalam susu
sebagai aktivitas dari mikroba.Kasein merupakan protein yang stabil
terhadap pemanasan dan tidak mengalami denaturasi bila air susu
dipanaskan. Kasein di dalam air merupakan molekul besar yang
terdiri dari zat-zat anorganik seperti kalsium, fosfor dan sedikit
magnesium serta sitrat. Kasein merupakan suatu misel yang
mengandung kalsium dan fosfat yang membentuk kalsium kaseinat
phosphatase kompleks. Titik isoelektris kasein pH 4,6 5,0 dan pada
titik ini kasein mudah sekali mengendap. Kasein dapat pula
mengendap dengan naiknya keasaman, perubahan Ca dan P yang larut
menjadi menjadi tidak larut dan terjadinya interaksi antara protein
yang ada. Kasein tersuspensi dalam susu dalam kompleks yang disebut
misel. Kandungan fosfat yang tinggi pada kasein terkait dengan
garam kalsium fosfat sehingga susu menjadi sumber kalsium dalam
diet. Kappa kasein terdapat pada bagian luar misel.
Kasein mengandung S yang terdapat dalam methionin dan cystein.
Kasein merupakan campuran tiga jenis protein yaitu : -kasien, (75
%), -kasein (3 %) dan -kasein (22%). Kasein dalam susu merupakan
partikel kompleks atau berupa misel yang terdiri atas Ca, P
anorganik, Mg, dan sutrat selain protein kasein. Senyawa kompleks
ini sering disebut Kalsium Caseinat Phosphat kompleks. Kasein
penting dikonsumsi karena mengandung komposisi asam amino yang
dibutuhkan tubuh. Dalam kondisi asam (pH rendah), kasein akan
mengendap karena memiliki kelarutan (solubility) rendah pada
kondisi asam. Susu adalah bahan makanan penting, karena mengandung
kasein yang merupakan protein berkualitas juga mudah dicerna
(digestible) saluran pencernaan.Kasein asam (acid casein) sangat
ideal digunakan untuk kepentingan medis, nutrisi, dan produk-produk
farmasi. Selain sebagai makanan, acid casein digunakan pula dalam
industri pelapisan kertas (paper coating), cat, pabrik tekstil,
perekat, dan kosmetik. Pemanasan, pemberian enzim proteolitik
(rennin), dan pengasaman dapat memisahkan kasein dengan whey
protein. Selain itu, sentrifugasi pada susu dapat pula digunakan
untuk memisahkan kasein. Protein dalam kasein terususun oleh
rantai-rantai peptide jika mengalami hidrolisis akan menjadi
disakarida seperti berikut:
Dalam isolasi, kasein larut dalam air, alkohol dan eter namun
tidak larut dalam etanol, senyawa alkali dan beberapa larutan
asam.Setelah kasein dikeluarkan, maka protein lain yang tersisa
dalam susu disebut whey protein. Protein serum terdiri dari
b-laktoglobulin 50%, a-laktalbumin 20%, albumin, immunoglobulin,
laktoferin, trasferin dan sebagian kecil protein dan enzim. Whey
tidak mengandung fosfor tapi mengandung asam amino sulfur yang
membentuk ikatan disulfide. Jika ikatan rusak maka protein
mengalami denaturasi.Whey protein merupakan protein butiran
(globular). Betha-lactoglobulin, alpha-lactalbumin, Immunoglobulin
(Ig), dan Bovine Serum Albumin (BSA) adalah contoh dari whey
protein. Alpha-lactalbumin merupakan protein penting dalam sintesis
laktosa dan keberadaannya juga merupakan pokok dalam sintesis susu.
Dalam whey protein terkandung pula beberapa enzim, hormon,
antibodi, faktor pertumbuhan (growth factor), dan pembawa zat gizi
(nutrient transporter). Sebagian besar whey protein kurang tercerna
dalam usus. Ketika whey protein tidak tercerna secara lengkap dalam
usus, maka beberapa protein utuh dapat menstimulasi reaksi
kekebalan sistemik. Peristiwa ini dikenal dengan alergi protein
susu (milk protein allergy).
II. ALAT DAN BAHAN2.1 Alat yang digunakan1. Gelas kimia2 buah2.
Hot plate1 buah3. Batang pengaduk1 buah4. Termometer1 buah5. Gelas
ukur 50 mL1 buah6. Gelas ukur 10 mL1 buah7. Kain jarang1 buah8.
Corong buchner1 buah9. Erlenmeyer1 buah10. Penangas air1 buah11.
Kaca arloji1 buah12. Spatula1 buah13. Pipet tetes2 buah
2.2 Bahan yang diperlukan1. Susu sapi segar2. Asam asetat
glasial3. Etanol 90%4. Campuran etanol : eter (1:1)5. Eter6.
Aquadest7. Kertas saring
III. PROSEDUR KERJA1. Memanaskan 100 ml susu sapi segar dalam
penangas air sampai temperatur 40oC.2. Menambahkan setetes demi
setetes asam asetat glasial sambil mengaduknya sehingga semua
kasein mengendap.3. Menyaringnya dengan kain jarang, memerasnya.4.
Mensuspensi endapan dengan 50 ml etanol 0-%.5. Mendekantasi
larutan.6. Mensuspensi kembali dengan campuran etanol dan eter
dengan perbandingan 1:1 (25 mL etanol dan 25 mL eter).7.
Memindahkan kasein ke dalam corong buchner dan mencuci endapan
dengan eter.8. Mengeringkan endapan.9. Menimbang endapan kasein
yang terbentuk.10. Menghitung persentase hasil kasein.
IV. HASIL PENGAMATANNoVariabel yang DiamatiHasil Pengamatan
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Memanaskan100 ml susu sapi segar sampai 40oCMenambahkan setetes
demi setetes asam asetat glasial Mengaduk
Menyaring endapan
Mensuspensi endapan dengan 50 ml etanol 90%
Mendekantasi larutan
Mensuspensi kembali dengan 50 mletanol:eter (1:1)
Memindahkan ke dalam corong buchner Mencuci endapan dengan 50
mLeterMengeringkan endapan
Menimbang kasein yang terbentuk Susu sapi pana suhu 40 oC
Kaseina mengendap
Filtrat: larutan Residu: kaseina
Larutan dan endapan putih (campuran kasein)
Larutan dan endapan putih terpisah
Campuran kasein
Filtrat: larutan Residu: kaseina Endapan putih bersih
Endapan kering
Massa endapan = 48, 8089 g
Catatan: massa kertas saring: 0,6 gram : massa kaca arloji: 45,
5595 gV. ANALISIS DATAPembuatan kasein yang dilakukan dalam
percobaan ini dengan menggunakan susu sapi murni. Perlakuan pertama
pembuatan kasein dilakukan dengan memanaskan susu sapi murni dalam
air panas sampai 40oC. Pemanasan ini bertujuan untuk menurunkan
kelarutan protein sehingga dapat mengendapkan protein susu pada
kondisi yang sesuai atau pemanasan ini dapat menyebabkan denaturasi
rusaknya struktur protein sehingga mempercepat pengendapan protein.
Tapi pemanasan pada suhu ini, kasein tidak mengalami pengendapan.
Pada dasarnya kasein merupakan protein yang stabil terhadap
pemanasan dan tidak mengalami denaturasi apabila air susu
dipanaskan. Tapi pemanasan ini akan mengubah stabilitas kasein dan
menyebabkan kasein nantinya mudah dilakukan pengendapan. Lalu
menambahan asam asetat glasial pada susu setelah pemanasan setetes
demi setetes sampai kasein mengendap. Penambahan asam mengakibatkan
penambahan ion H+ sehingga akan menetralkan protein dan menuju
tercapainya pH isoelektrik. Pada titik isoelektris ini kasein
bersifat hidrofobik, kasein akan berikatan antar muatannya sendiri
membentuk lipatan ke dalam sehingga terjadi pengendapan yang
relatif cepat. Penambahan asam cuka (asam asetat glasial) pada susu
yang telah dipanaskan berarti menambahkan konsentrasi dari ion H+
yang kemudian akan mengadakan reaksi dengan muatan negatif protein
yang berasal dari gugus hiroksil bebasnya. Semakin banyak
konsentrasi H+ yang ditambahkan maka semakin banyak pula penurunan
pH dari susu sehingga titik isoelektriknya semakin dekat. Apabila
pH isoelektrik sudah tercapai maka muatan yang saling berlawanan
akan saling menetralkan sehingga akan terbentuk gumpalan. Titik
isoelektris kasein pH 4,6 5,0 dan pada titik ini kasein mudah
sekali mengendap. Dalam kondisi asam atau pH yang rendah, kasein
akan mengendap karena memiliki kelarutan yang rendah pada kondisi
asam.Penambahan asam dapat menghilangkan muatan listrik dari
partikel kasein karena asam akan mengikat kalsium dan kalsium
kaseinat, sehingga kasein menjadi terlepas dan terbentuk
endapan.Adapun reaksi pengendapan dengan cara pengasaman sebagai
berikut :H2NR-COO- + H+ +H3NR-COO(R, kasein protein)Kasein misel
Kasein asam(pH = 6,6) (pH = 4,6)Koloid dispersi Partikel tidak
larutLarutan dan endapan yang terbentuk ini disaring dengan
menggunakan kain jarang dan memerasnya untuk memisahkan endapannya.
Didapatkan endapan kasein yang berwarna putih. Semua cairan juga
perlu diperas agar diperoleh kasein yang optimal, hal ini
dimungkinkan masih terdapatnya kasein pada cairan tersebut meskipun
sangat sedikit.Endapan yang terbentuk disuspensi dengan menggunakan
etanol 90%. Hal ini bertujuan karena kasein tidak larut dalam
etanol, maka dapat untuk memisahkan kasein dengan protein lain
sehingga diperoleh hanya kasein saja. Protein selain kasein akan
melarut sedangkan kasein tetap berbentuk endapan yang tidak dapat
melarut. Seperti yang telah diketahui pada susu sapi mengandung
protein mencapai 3,25% di mana 82% protein susu adalah kasein dan
18% adalah serum atau protein whey. Jadi sangat mungkin saat
pengendapan dengan asam, protein lain selain kasein ikut
mengendap.Selanjutnya mendekantasi larutan, hal ini bertujuan untuk
memisahkan endapan dengan larutannya.Endapan yang diperoleh
disuspensi kembali dengan campuran etanol dan eter dengan
perbandingan 1:1. Hal ini bertujuan untuk memisahkan lemak dari
endapan kasein di mana lemak akan ikut melarut bersama dengan eter,
hal ini karena eter dan lemak memiliki sifat kepolaran yang tidak
berbeda jauh. Sedangkan etanol akan melarutkan protein atau senyawa
lain selain kasein sedangkan kasein masih berada dalam bentuk
endapannya karena kasein tidak larut dalam etanol sehingga akan
diperoleh kasein yang lebih murni. Kemudian memindahkannya ke dalam
corong buchner untuk menghisap cairan yang masih ada dalam endapan.
Selanjutnya mencuci endapan dengan eter dimaksudkan agar memurnikan
endapan kasein yang diperoleh.
Berdasarkan hasil percobaan diperoleh kadar kasein dalam sampel
susu sapi murni yang digunakan sebesar Kasein yang diperoleh dari
dalam susu sapi berwarna putih. Hal ini hampir sesuai dengan
literatur. Berdasarkan literatur, protein dalam susu mencapai 3,25%
dan dalam susu sapi 82% protein susu adalah kasein sehingga kadar
kasein dalam susu sapi sebesar 2,665%.
VI. KESIMPULAN 1. Percobaan isolasi kasein ini menggunakan
pengasaman oleh asam asetat glasial untuk mengendapkan kasein.
Semakin banyak konsentrasi H+ yang ditambahkan maka semakin banyak
pula penurunan pH dari susu sehingga titik isoelektriknya semakin
dekat. Titik isoelektris kasein pH 4,6 5,0 dan pada titik ini
kasein mudah sekali mengendap. 2. Pemisahan kasein dengan protein
lain dapat menggunakan etanol, di mana kasein tidak larut dalam
etanol sehingga tetap berada sebagai endapan sedangkan protein lain
akan melarut.3. Berdasarkan hasil percobaan diperoleh kadar kasein
dalam sampel susu sapi segar yang digunakan sebesar 2,65%
VII. DAFTAR PUSTAKAAnwar, Chairil, 1994. Pengantar Praktikum
Kimia Organik. Jakarta: Depdikbud.
Ahyari, Jimmy. 2010. Isolasi Kasein (online).
http://blogkita.info/isolasi-kasein/. Diakses pada tanggal 15 April
2011.
Andaiyani. 2011. Pengertian kasein (online).
http://id.shvoong.com/exact-sciences/physics/2119918-pengertian-kasein/.
Diakses pada tanggal 15 April 2011.
Belqis, Ratu. 2008. Kasei npada susu (online).
http://queenofsheeba.wordpress.com/2008/10/15/kasein-pada-susu/.
Diakses pasa tanggal 16 April 2011.
Lehninger.1992. Dasar-dasar Biokimia. Jilid 1. Jakarta :
Erlangga.
Martoharsono, Soeharsono. 1975. Biokimia. Yogyakarta: Gadjah
Mada University Press.Poedjiadi, Anna. 1994. Dasar-Dasar Biokimia.
Jakarta :UI-Press.Syahmani dan Sudarsih. 2011. Petunjuk Praktikum
Biokimia. Banjarmasin: FKIP UNLAM. (Tidak dipublikasikan).
LAMPIRAN
A. PERHITUNGANKadar kasein dalam sampel susu sapi murni yang
digunakan adalah:
B. PERTANYAAN DAN JAWABAN PERTANYAAN1. Bagaimana Anda memisahkan
lemak dari protein dalam presipitat kasein?Untuk memisahkan lemak
dari protein dalam presipitat kasein dapat dengan mensuspensi
endapan kasein dengan etanol dan eter. di mana lemak akan ikut
(melarut) bersama dengan eter, hal ini karena eter dan lemak
memiliki sifat kepolaran yang tidak berbeda jauh. Sedangkan etanol
akan melarutkan protein atau senyawa lain selain kasein sedangkan
kasein masih berada dalam bentuk endapannya karena kasein tidak
larut dalam etanol sehingga akan diperoleh kasein yang lebih
murni.
2. Jelaskan mengapa presipitat kasein mengendap saat ditambahkan
asam asetat?Penambahan asam cuka (asam asetat glasial) pada susu
yang telah dipanaskan berarti menambahkan konsentrasi dari ion
H+yang kemudian akan mengadakan reaksi dengan muatan negatif
protein yang berasal dari gugus hiroksil bebasnya. Semakin banyak
konsentrasi H+ yang ditambahkan maka semakin banyak pula penurunan
pH dari susu sehingga titik isoelektriknya semakin dekat. Apabila
pH isoelektrik sudah tercapai maka muatan yang saling berlawanan
akan saling menetralkan sehingga akan terbentuk gumpalan. Titik
isoelektris kasein pH 4,6 5,0 dan pada titik ini kasein mudah
sekali mengendap. Secara kimia, pengendapan terjadi bila tercapai
titik isoelektrik pada protein, dimana muatan pada permukaan
protein sama dengan nol. Protein pada susu mengandung muatan
negatif sehingga dalam larutan protein tersebut akan terbentuk
suspensi. Molekul dari asam laktat yang terbentuk selama fermentasi
bermuatan positif sehingga apabila terjadi persinggungan antara
kedua bahan tersebut maka akan terjadi proses netralisasi sehingga
menyebabkan protein mengendap.
3. Dalam isolasi kasein diikuti oleh pengasaman, Anda
menghilangkan presipitat melalui penyaringan dengan kain dan
memerasnya. Jika Anda tidak memeras semua cairan, akankah hasil
kasein menjadi berbeda?Hasil kasein menjadi berbeda, kemungkinan
hasil kasein akan lebih sedikit. Hal ini karena pada cairan masih
terdapat kasein meskipun sedikit sehingga perlu untuk memeras semua
cairan karena akan mempengaruhi hasil kasein yang diperoleh.
4. Mengapa susu atau telur mentah digunakan sebagai penawar
racun karena keracunan ion logam berat?Ion-ion positif yang dapat
mengendapkan protein antara lain ialah Ag+, Ca2+, Zn2+, Hg2+, Fe2+,
Cu2+ dan Pb2+ sedangkan ion-ion negatif yang dapat mengendapkan
protein ialah ion salisilat, triklorasetat, pikrat, tanat dan
sulfosalisilat. Berdasarkan sifat tersebut putih telur atau susu
dapat digunakan sebagai antidotum atau penawar racun apabila orang
keracunan logam berat. Adanya ion logam berat menyebabkan
denaturasi/penggumpalan protein. Pemekaran atau pengembangan
molekul protein yang terdenaturasi akan membuka gugus reaktif yang
ada pada rantai polipeptida. Sehingga ion logam berat yang masuk
dalam tubuh akan bereaksi dengan protein yang terdapat dalam susu
atau telur mentah dan dapat dikeluarkan bersama dengan protein yang
terdenaturasi/menggumpal.C. FOTO-FOTO PERCOBAAN PEMBUATAN
KASEIN
Gambar 1 :pemanasan susu sapiGambar 2. Penambahan asam asetat
glasial
Gambar 3 :Penyaringan endapan
Gambar 4 :Mensuspensi endapan dengan etanol 90%
Gambar 5 :Mendekantasi larutan
Gambar 6 :Mensuspensi kembali dengan 25 mL etanol dan 25 mL
eter
Gambar 7 : Gambar 8 :Endapan kasein yang diperolehPemindahan
kasein ke dalam corong buchner
15