HIDROLISIS PROTEIN ENZIMATIS

. .

HIDROLISIS PROTEIN ENZIMATIS

ABSTRAK

Praktikum mengenai hidrolisis protein enzimatis bertujuan untuk dapat melakukan hidrolisis protein yang terdapat pada susu sapi, telur ayam, tempe, dan daging ikan, secara enzimatis dengan menggunakan ekstrak nanas dan pepaya. Kemudian tujuan lainnya adalah untuk dapat memahami konsep pemutusan ikatan peptida dengan enzim protease dan memahami perubahan tingkat kekerasan pada protein. Alat yang digunakan dalam praktikum hidrolisis protein enzimatis yaitu cawan petri, blender, pisau, timbangan, gelas ukur, pH meter, tabung reaksi, pipet tetes, spatula, alumunium foil, kertas label, indikator universal, dan beaker glass. Sementara bahan yang digunbakan yaitu susu sapi, telur ayam, tempe, dan daging ikan (yang digunakan sebagai sampel), buah nanas dan pepaya (yang digunakan sebagai penghasil enzim), dan aqudes sebagai pelarut. Hasil dari praktikum ini menunjukan bahwa enzim bromelin dan papain mempengaruhi sampel diatas (susu sapi) tekstur sampel yang diberi perlakuan penambahan enzim bromalin menjadi menggupal pada bagian bawah dan mempunyai warna kuning pekat, sedangkan pada bagian atasnya encer dengan warna kuning Dan tekstur sampel yang diberi perlakuan penambahan enzim bromalin menjadi tercampur secara homogen, sedikit kental, dan berwarna oranye Enzim ini juga memengaruhi keadaan pH sampel yang awalnya 6 menjadi 5 pada masing-masing perlakuan.

Kata kunci : bromalin, papain, protein, ikatan peptida

PENDAHULUAN

Gambar 1. Struktur asam amino

Asam amino adalah sebuah senyawa organik yang mengandung gugus amino (NH₂), sebuah gugus asam karboksilat (COOH), salah satu gugus lainnya, terutama dari kelompok 20 senyawa yang mempunyai rumus dasar NH₂CHRCOOH, dan rangai bersama oleh ikatan peptida untuk membuat protein. Asam amino sering disebut blok bangunan kehidupan. Semua proses kehidupan bergantung pada protein yang berperan dalam tubuh sebagai struktur, pengirim pesan, enzim, dan hormon. Dua puluh jenis asam amino alami adalah blok bangunan protein, yang berelasi satu sama lain dalam membentuk rantai. DNA memberitahu tubuh bagaimana cara membuat rantai amino dan bagaimana mengurutkannya menjadi sebuah protein tertentu. Delapan dari dua puluh asam amino itu, yang bisanya di sebut asam amino esensial, tidak bisa disintesis dalam sel-sel manusia harus dikonsumsi sebagai proses dari diet. Dua belas yang tersisa adalah asam amino nonesensial. Ada 20 asam amino penyusun protein yaitu arginine, asparagines, asam aspartate, sistein, asam glutamate, glutamine, glycine, histidin, isoleusin, leusin, lisin, metionin, fenilalanin, prolin, serine, treonin, triptofan, tirosin, dan valin

Asam amino esensial adalah asam amino yang tidak bisa diproduksi sendiri oleh tubuh, sehingga harus didapat dari konsumsi makanan. Asam amino non-esensial adalah asam amino yang dapat diprosuksi sendiri oleh tubuh, sehingga mempunyai prioritas konsumsi yang lebih rendah dibandingkan dengan asam amino esensial. Asam amino esensial bersyarat adalah kelompokan asam amino non-esensial, namun saat tertentu, seperti setelah latihan keras, produksi dalam tubuh tidak begitu secepat dan tidak sebanyak yang diperlukan sehingga harus didapat dari makanan maupun suplemen protein.

Gambar 2. Struktur Protein

Protein merupakan senyawa bahan dasar pembentukan enzim, hormon dan anti-bodi (=immunoglobulin). Selain itu protein juga berfungsi sebagai dasar dari otot, kulit, tulang, rambut, jantung, gigi, darah, dan otak. Sebagai ilmuwan Eropa percaya protein adalah zat awal yang penting dalam pembentukan makhluk hidup pertama. Jika kita lihat dari bahasa kimia, protein adalah senyawa makromolekul terdiri dari sekuen panjang dari asam α-amino [H₂N-CHR-COOH] di peptida (amida) dengan (penghapusan H₂O antara α-NH₂ dan α-COOH residu berturut-turut). Sumber Protein ada yang berasal dari tumbuhan atau protein nabati dan berasal dari hewan yaitu protein hewani.

Protein terbagi menjadi tiga golongan yaitu protein globular merupakan protein alami yang mempunyai konfigurasi struktur tertier di dalamnya.contoh: albumin (dari telur), globulin ( dari daging, polong-polongan), histon ( pada jaringan kelenjar), dan protamin (pada sel sperma ikan). Protein serat bersifat tidak larut kedaam air dan berwujud protein yang memanjang. contoh: kolagen, elastin (didalam daging dan ternak). Protein konjugasi yaitu protein kombinasi antara beberapa jenis seperti karbohidrat atau lipid. Contohnya glikoprotein, lipoprotein, metalloprotein, nukleoprotein, fosfoprotein.

Enzim merupakan polimer biologik yang mengatalisis dari satu proses dinamik yang memungkinkan kehidupan yang kita kenal sekarang. Pengetahuan tentang katalis telah kembangkan oleh Barzelius sekitar tahun 1837. Ia mengusulkan nama “Katalis” untuk zat-zat yang dapat mempercepat reaksi tetapi zat itu sendiri tidak ikut serta bereaksi. Proses kimia yang terjadi dengan pertolongan enzim telah dikenal sejak zaman dahulu, misalny pembuatan anggur dengan cara fermentasi atau peragian.

Enzim dikenal untuk pertama kalinya sebagai protein oleh Sumner pada tahun 1926 yang telah berhasil mengisolasi urease dari kara pedang (jack bean). Urease adalah enzim yang dapat menguraikan urea menjadi CO₂ dan NH₃. Beberapa tahun kemudian Northrop dan Kunitz dapat mengisolasi pepsin, tripsin, kimotripsin. berikutnya semakinmakin banyak enzim yang telah dapat diisolasi dan telah dibuktikan bahwa enzim tersebut ialah suatu protein.

Pepaya merupakan buah yang mempunyai enzim papain. Papain merupakan enzim protease yang terkandung dalam getah pepaya, baik dalam buah, batang dan daunnya. Sebagai enzim yang berkemampuan memecahkan molekul protein, dewasa ini papain menjadi suatu produk yang sangat bermanfaat bagi kehidupan manusia, baik di rumah tangga maupun industri.

Papain dapat digunakan dalam industri pengolahan daging. Daging dari hewan tua pun dapat menjadi lunak kalau menggunakan papain. Biasanya daging hewan tua berstektur sangat keras (alot). Dengan demikian hadirnya papain dapat menaikkan ekspor atau impor hewan tua yang sebelumnya tidak laku dipasaran. Daya memecahkan molekul protein yang dimiliki papain dapat ditingkatkan lebih jauh menjadi kegiatan hidrolisis protein. Hal ini sering digunakan pada pembuatan pepton dan asam-asam amino. Pepton dan asam amino diperlukan pada penelitian mikrobiologi dan industri.

Nanas mempunyai Gugus karboksil memberikan sifat asam dan gugus amina memberikan sifat basa. Dalam bentuk larutan, asam amino bersifat amfoterik dimana cenderung menjadi asam pada larutan basa dan menjadi basa pada larutan asam. Perilaku ini terjadi karena asam amino mampu menjadi zwitter-ion. Asam amino termasuk golongan senyawa yang paling banyak dipelajari karena salah satu fungsinya sangat penting dalam organisme, yaitu sebagai penyusun protein, termasuk enzim.

Bromelain adalah enzim protease yang ditemukan dalam nanas (Ananas comosus) yang termasuk dalam keluarga tanaman Bromeliaceae. Bromelain terutama ditemukan di bagian batang nanas. Strukturnya terutama terdiri dari protease sistein. Bromelain juga mengandung amilase, selulase, asam fosfatase, dan asam peroksidase dalam jumlah yang sangat kecil. Enzim ini mempunyai kemampuan menguraikan struktur kompleks protein sehingga lebih mudah diserap tubuh. Agar aktif, bromelain memerlukan suhu optimum antara 50 °C sampai 60 °C dan pH pada kisaran 3.0 sampai 8.0.

Hidrolisis dengan menggunakan asam sudah sejak lama berusaha digantikan dengan hidrolisis menggunakan enzim. Enzim dapat memecah ikatan polimer dari protein. Enzim bekerja secara spesifik, sehingga diharapkan bahwa kandungan bahan penyusun protein yang dihasilkan dapat diatur perbandingannya sesuai dengan spesifikasi yang telah ditetapkan terlebih dahulu.

METODOLOGI PRAKTIKUM

Praktikum inu dilakukan pada hari jumat tanggal 14 November 2014 di Laboratorium Teknologi Pengolahan Hasil Perikanan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Universitas Padjadjaran pada pukul 13.00 sampai 15.00 WIB. Metode yang digunakan dalam praktikum ini adalah metode hidrolisis dan enzimatis. Praktikum ini bertujuan untuk untuk dapat melakukan hidrolisis protein yang terdapat pada susu sapi, telur ayam, tempe, dan daging ikan, secara enzimatis dengan menggunakan ekstrak nanas dan pepaya. Kemudian tujuan lainnya adalah untuk dapat memahami konsep pemutusan ikatan peptida dengan enzim protease dan memahami perubahan tingkat kekerasan pada protein. Alat yang biasa digunakan dalam praktikum hidrolisis protein enzimatis yaitu cawan petri yang digunakan sebagai wadah untuk sampel dan tempat terjadinya reaksi, blender digunakan untuk menghaluskan buah nanas dan papaya, pisau yang digunakan untuk memotong buah nanas dan pepaya, timbangan untuk mengukur berat suatu benda, gelas ukur untuk mengukur larutan yang akan direasikan, pH meter adalah suatu alat yang berfungsi sebagai penunjuk nilai pH, tabung reaksi digunakan sebagai tempat terjadinya reaksi, pipet tetes yang digunakan untuk meneteskan jumlah larutan nanas dan pepaya atau sampel kedalam tabung reaksi, spatula berfungsi sebagai pengaduk, alumunium foil digunakan untuk membungkus sampel, kertas label untuk menandai sampel, indikator universal sebagai penunjuk nilai pH, dan beaker glass yang berfungsi untuk menampung sampel maupun stok larutan nans dan pepaya. Sementara bahan yang digunbakan yaitu tempe, susu sapi, telur ayam dan daging ikan (yang digunakan sebagai sampel), buah nanas dan pepaya (yang bias digunakan sebagai penghasil enzim), dan aqudes sebagai pelarutnya.

Kemudian dalam melakukan praktikum ini haruslah sesuai dengan prosedur yang telah ditetapkan agar kegiatan praktikum berjalan benar, prosedur pada denaturasi asam atau basa, dan pemanasan. Prosedur yang harus dilakukan adalah sebagai berikut :

Kel.	Sampel	Perlakuan	pH Awal	pH Akhir	Pengamatan
1	Tempe	Pepaya matang	6	5	Tekstur melunak, putih kemerahan, ragi menyusut
1		Nanas Matang	6	5	Tekstur melunak, hijau kusam keuningan, ragi menyusut
2		Pepaya muda	6	5	Tekstur lunak, putih kehijauan, ragi meyusut
2		Nanas muda	6	5	Tekstur melunak, kuning kusam, ragi menyusut
3	Susu (5mL)	Pepaya matang	6	5	Tekstur cair agak kental, oranye
3		Nanas matang	6	5	Tekstur menggumpal, warna bagian atas kuning pekat, bagian bawah kuning pucat
4		Pepaya muda	6	5	Tekstur tidak tercampur, hijau keputihan
4		Nanas muda	6	6	Susu mengendap, tekstur pecah, kuning keputihan
5	Telur (5 mL)	Pepaya matang	10	9	Endapan, kuning keoranyean
5		Nanas matang	10	6	Endapam, kuning muda
6		Pepaya Muda	10	9	Tektur cair, hijau muda
6		Nanas Muda	10	6	Tekstur cair, kuning pucat
7	Tempe	Pepaya matang	7	6	Tidak berbau, tekstur lembut, oranye
7		Nanas matang	7	5	Berbau, tekstur lembut, kuning
8		Pepaya muda	7	6	Tekstur kenyal, daging tercampur, getah hijau,
8		Nanas muda	7	5	Tekstur lembek dan meleleh seperti keju, kuning

PEMBAHASAN

Tabel 1. Hasil pengamatan hidrolisis protein enzimatis yang dilakukan di labolatorium Teknologi Pengolahan Hasil Perikanan

Hidrolisis protein dilakukan dengan bantuan enzim protease . Fungsi dari enzim protease tersebut yaitu untuk memutus ikatan peptida yang menyebabkan terjadinya perubahan tekstur. Protease mampu menghidrolisis hampir semua protein sepanjang komponen sel-sel hidup. Beberapa contoh enzim protease adalah enzim yang terdapat pada buah pepaya dan buah nanas. Pada buah pepaya disebut enzim papain dan pada buah nanas disebut enzim bromelin . Enzim papain adalah enzim protease yang terkandung dalam getah pepaya baik dalam buah, batang dan daunnya. Enzim bromelin adalah enzim yang secara alami terdapat pada buah dan batang nanas. Bromelin termasuk enzim protease yang membantu mencerna protein.

Pada kegiatan praktikum kali ini sampel yang digunakan adalah tempe, susu, daging ikan, dan telur, bahan bahan tersebut merupakan bahan yang mengandung protein, dengan kadar yang berbeda-beda. Penggunaan enzim bromalin dan papain dalam praktikum hidrolisis protein ini dikarenakan Enzim bromelin merupakan enzim yang termasuk enzim protease yang membantu dalam proses pencernaan protein. Sampel yang digunakan dalam praktikum kelompok kami adalah susu dengan penambahan ekstrak nanas matanf dan ekstrak pepaya matang

Langkah pertama yang harus dilakukan dalam melakukan praktium ini adalah sterlilisasi alat yang akan digunakan, sterilisasi alat sangatlah penting, mengingat jika terdapat zat tambahan yang tidak diinginkan akan mengganggu kelangsungan reaksi, dan memengaruhi hasil akhir dari suatu reaksi. Untuk mengetahui perubahan kondisi pH, maka terlebih dahulu dilakukan pengecekan pH awal dari masing-masing sampel. Untuk sampel susu didapatkan pH

Awal sebesar 6. Kemudian melarutkan 20mL susu dengan menggunakan akuades dalam gelas kimia, homogenkan dengan menggunakan spatula. Proses penghomogenan ini dimaksudkan agar tak terjadi gumpalan pada larutan. Saat larutan telah homogen siapkan dua buah tabung reaksi, kemudian ukur larutan yang akan dipindahkan dengan gelas ukur sebanyak 5 mL untuk selanjutnya dipindahkan sebanyak 5 mL pula larutan susu kedalam masing-masing tabung reaksi. Beri label pada masing-masing tabung reaksi dengan menuliskan (tabung 1) untuk yang diberi perlakuan penambahan filtart nanas dan (tabung 2) untuk yang diberi perlakuan filtrat pepaya. Warna larutan awal sebelum ada penambahan adalah putih susu pada umumnya. Kemudian tambahkan sebanyak 5mL filtrat nanas kedalam tabung 1, dan tambahkan 5mL filtrat pepaya kedalam tabung 2. Pembuatan filtat nanas dan pepaya sudah dilakukan sebelumnya oleh tim asisten laboratorium FPIK UNPAD. Setelah dilakukan penambahan pada masing-masing tabung reaksi diamkan atau tunggu selama 30 menit. Pada saat pengamatan awal, terjadi reaksi kimia pada menit pertama yaitu dengan ditandai terjadinya dua lapisan warna pada masing-masing tabung reaksi. Tabung 1 (+ nanas) lapisan bagian bawah didominasi oleh larutan susu dan lapisan bagian atas didominasi oleh larutan pepaya. Sedangkan pada tabung reaksi 2 (+pepaya) lapisan bagian bawah didominasi oleh larutan susu dan lapisan bagian atas didominasi oleh larutan pepaya. Pada menit ke-5 tabung 1 (+ nanas) lapisan susu mulai naik ke lapisan atas, begitu pula pada tabung 2 (+pepaya) lapisan susu mulai naik ke lapisan atas, namun pergerakannya lebih cepat dibandingkan dengan tabung 1. Pada menit ke-20 dilakukan pengadukan agar reaksi yang terjadi menjaid lebih cepat, dan di dapatkan hasil pada tabung 1 larutan menjadi terlarut secara tidak sempurna. Ini ditandai dengan masih menghasilkan dua lapisan, yaitu lapisan bawah yang padat atau kental dan lapisan atas yang encer. Pada tabung 2 larutan menjadi terlarut secara sempurna, ini ditandai dengan bercampurnya lapisan atas dan lapisan bawah yang sebelumnya ada menjadi satu lapisan berwarna oranye. Pada menit ke-30 larutan yang terdapat pada tabung 1 (+ nanas) tampak tetap tidak larut sempurna, yakni dilihat dari adanya dua lapisan, dimana pada bagian bawah tampak menggumpal berwarna kuning pekat, penggumpalan ini juga merupakan akibat dari aktivitas enzim protease yang memutus ikatan peptida pada protein menjadi asam amino, dan bagian atas encer verwarna kuning pucat. Jumlah gumpalannya lebih banyak dibanding saat pengamatan menit ke-20. Sedangkan untuk tabung 2 (+pepaya) juga tidak terjadi perubahan secara signifikan, larutan tetap tercampur secara homogen tanpa adanya endapan atau penggumpalan, dengan warna larutan oranye. Kemudian dilakukan pengukuran pH Untuk kedua kalinya dan dijadikan sebagai pH akhir, dan pH yang didapatkan untuk tabung 1 (+ nanas) adalah 5 dan pH untuk tabung 2 (+pepaya) adalah 5.

Pada perlakuan dengan nanas matang pada sampel susu menunujukkan tekstur yang menggumpal. Hal ini dapat disebabkan oleh enzim bromealin yang terdapat pada nanas matang menghidrolisa enzim proteolitik. Pada perlakuan dengan pepaya matang menunjukkan perubahan fisik yang mengindikasikan proses hidrolisis dengan proteolisis pada berbagai fraksi protein susu oleh enzim proteolisis kolagen menjadi hidroksiprolin mengakibatkan kolagen. Selain itu warna orange disebabkan karena larutnya filtrat pepaya pada susu.

Jika dibandingkan dengan kelompok 4 yang menggunakan sampel yang sama namun dengan perlakuan yang berbeda yakni ditambahkan filtrat berupa nanas muda dan pepaya muda, memilki hasil yang berbeda. Hasil praktikum pada tabung 1 (+ nanas) menunjukan hasil tekstur susu menjadi pecah dan hancur, dan terdapat dua lapisan, yaitu bagian bawah berwarna putih susu dan bagian atas berwarna kuning berupa cairan yang encer. Untuk tabung 2 (+pepaya) menunjukan hasil tekstur susu tetap, tidak hancur, terdapat dua lapisan warna, bagian bawah berwarna putih susu dan bagian atas berwarna hijau muda. Perubahan pH juga menunjukan perubahan yang awalnya 6 menjadi 5, namun itu hanya terjadi pada tabung 2 yang di tambahkan filtrat pepaya. Pada penambahan filtrat nanas pH tidak mengalami perubahan tetap 5.

Semua hal diatas menunjukan bahwa enzin bromalin yang terdapat dalam nanas dan enzim papain yang terkandung dalam pepaya bersifat positif terhadap menghidrolisis sampel berupa susu, sehingga ikatan peptide yang terdapat pada susu berubah menjadi asam amino, ini ditandai dengan berubahnya tekstur susu menjadi larut dalam filtrate atau menjadi pecah, dan terlihat menggumpal.

Enzim protease digunakan untuk menghidrolisis protein. Protein- protein yang terkandung dalam daging ikan, susu, tempe, dan telur akan terhidrolisis oleh enzim ini. Ekstrak buah muda akan lebih cepat bereaksi dalam menghidrolisis protein dibandingkan ekstrak buah yang matang, itu disebabkan karena ekstrak buah muda mengandung banyak enzim protease didalamnya.

Sedangkan untuk sampel-sampel lainnya rata-rata menunjukan hasil positif seperti pada sampel daging, Pada sampel daging ikan dengan perlakuan ditambahkan nanas, teksturnya menjadi lembek dan pada perlakuan nanas matang juga menghasilkan tekstur yang lembek. Pada perlakuan menggunakan nanas muda dan matang menunjukkan tekstur lembek pada daging ikan hal ini berarti bahwa enzim bromelain yang terdapat pada buah nanas dapat melunakkan daging ikan, tekstur yang lembek merupakan penampakan tekstur yang lebih empuk dibandingkan dengan tekstur awal pada daging ikan. Enzim protease yang berasal dari buah nanas menyebabkan terjadinya proses pengempukan karena terjadi proteolisis pada berbagai fraksi protein dagiang oleh enzim proteolisis kolagen menjadi hidroksiprolin mengakibatkan kolagen berkurang sehingga pengempukan daging meningkat. Hal yang sama juga terjadi pada sampel telur yang menyebabkan tekstur mengendap pada semua perlakuan. Sedangkan pada tempe terlihat bahwa semua perlakuan juga menghasilkan tekstur yang lembek, ini artinya enzim protease mampu melunakkan tekstur tempe.

Jika sampel tidak mengalami perubahan baik dari segi tekstur, maupun warna itu artinya kadar filtrat tidak sebanding dengan kadar sampel yang menyebabkan ikatan peptide tidak terhidrolisis.

KESIMPULAN

Hidrolisis protein didefinisikan sebagai protein yang mengalami degradasi hidrolitik dengan asam atau basa kuat dengan hasil akhir berupa campuran beberapa hasil. Bila hidrolisis dilakukan dengan sempurna maka akan diperoleh hidrolisat yang terdiri dari campuran 18 sampai 20 macam asam amino. Produk akhir dapat berbentuk cair, pasta atau bubuk/tepung yang bersifat higroskopis.

Pepaya merupakan buah yang mempunyai enzim papain. Papain merupakan enzim protease yang terkandung dalam getah pepaya, baik dalam buah, batang dan daunnya. Nanas mempunyai Gugus karboksil memberikan sifat asam dan gugus amina memberikan sifat basa. Bromelain adalah enzim protease yang ditemukan dalam nanas (Ananas comosus) yang termasuk dalam keluarga tanaman Bromeliaceae. Bromelain terutama ditemukan di bagian batang nanas. Strukturnya terutama terdiri dari protease sistein

Tekstur sampel yang diberi perlakuan penambahan enzim bromalin akan menjadi menggupal pada bagian bawah dan mempunyai warna kuning pekat, sedangkan pada bagian atasnya encer dengan warna kuning Dan tekstur sampel yang diberi perlakuan penambahan enzim bromalin menjadi tercampur secara homogen, sedikit kental, dan berwarna oranye Enzim ini juga memengaruhi keadaan pH sampel yang awalnya 6 menjadi 5 pada masing-masing perlakuan. Ekstrak buah yang baik dalam melakukan hidrolisis protein adalah ekstrak buah yang muda karena didalamnya terkandung banyak enzim protease.