PERCOBAAN VI ISOLASI PROTEIN
PERCOBAAN VI
Judul : Isolasi Protein (Pembuatan Kaseina) Tujuan : Mengisolasi kasein dari susu sapi segar Hari/Tanggal : Rabu / 13 April 2011 Tempat : Laboratorium Kimia FKIP Unlam Banjarmasin
I. DASAR TEORI
Kasein merupakan salah satu dari contoh protein. Protein adalah produk yang dihasilkan dari ekspresi informasi genetik. Protein merupakan polimer asam amino yang terikat satu sama lainnya melalui ikatan peptida. Protein merupakan molekul yang mirip dengan molekul peptida hanya saja protein merujuk ke molekul dengan rantai asam amino yang sangat besar sehingga ukuran molekul protein jauh lebih besar dangan molekul peptida. Dari namanya protein berarti pertama, molekul ini merupakan makromolekul terbanyak dalam sel, hampir separoh dari berat kering dari sel merupakan protein.
Susu sapi merpakan salah satu sumber protein. Protein yang terdapat dalam susu terdiri dari sebagian besar kasein, sampai mencapai sekitar 80 % dari protein yang ada. Oleh karena itu kasein sering disebut sebagai protein susu. 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 zatzat 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 mμ. Kasein juga mengandung sulfur (S) yang khusus terdapat dalam susu. Dalam keadaan murni, kasein berwarna putih seperti salju, tidak berbau dan tidak mempunyai rasa yang khas. Selanjutnya Buda dkk. (1980) menjelaskan, bahwa kasein dapat diendapkan oleh asam, enzim rennet dan alkohol. Oleh karena itu kasein dalam susu dapat dikoagulasikan atau digumpalkan oleh asam yang terbentuk di dalam susu sebagai aktivitas dari mikrobia.
Susu merupakan makanan alami yang paling lengkap kandungan nutrisinya. Susu memiliki struktur yang sangat kompleks (terdiri lebih dari 100.000 molekul yang berbeda). Komposisi yang diperkirakan dalam susu adalah: a) 87.3% air (sekitar 85,5%-88,7%)
b) 3,9% lemak susu (sekitar 2,4%-5,5%)
c) 8,8% padatan bukan lemak (sekitar 7,9%-10,0%), yaitu: protein 3,25% (¾ kasein) laktosa 4,6%
d) mineral 0,65 % yaitu: Ca, sitrat, P, Mg, K, Na, Zn, Cl, Fe, Cu, sulfat, bikarbonat, dan banyak lainnya.
e) asam 0,18% misalnya asam sitrat, format, asetat, laktat, oksalat.
f) enzim-enzim, misalnya peroksidase, katalase, fosfatase, lipase.
g) gas-gas, misalnya oksigen, nitrogen.
h) vitamin-vitamin, misalnya vitamin A, C, D, tiamin, riboflavin dan lainnya.
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 BAHAN
Alat-alat yang digunakan : 1) Erlenmeyer Buchner 1 buah 2) Gelas kimia 2 buah 3) Gelas ukur 10 mL 1 buah 4) Hot plate 1 buah 5) Kaca arloji 1 buah 6) Batang pengaduk 1 buah 7) Corong Buchner 1 buah 8) Penjepit 1 buah
9) Pipet tetes 2 buah 10) Pompa vakum 1 buah 11) Termometer 1 buah 12) Kain jarang 1 buah Bahan-bahan yang digunakan: 1) Susu sapi murni 2) Asam asetat glassial 3) Etanol 90 %.
4) Eter 5) Kertas saring 6) Akuades
III. PROSEDUR KERJA
1. Memanaskan 100 mL susu sapi segar dalam penangas air sampai suhu 40 °C.
2. Menambahkan setetes demi setetes asam asetat glasial sambil mengaduknya sehingga semua kasein mengendap.
3. Menyaringnya dengan kain jarang dan memeras air dengan kain.
4. Menyuspensi endapan dengan 50 mL etanol 95%.
5. Mendekantasi larutan.
6. Mensyuspensi kembali dengan 50 mL etanol : eter dengan perbandingan 1:1.
7. Menyaring kasein dengan corong Buchner, dan mencuci endapan dengan 50 mL eter.
8. Mengeringkan endapan pada kaca arloji.
9. Menimbang endapan kasein yang terbentuk.
10. Menghitung persentase hasil kasein.
IV. DATA PENGAMATAN
7 Menyaring endapan dengan corong Buchner
9 Menimbang kasein yang terbentuk Massa (kasein + kertas saring) = 3,88 gram Massa kasein = 3,28 gram
1 Memanaskan 100 mL susu sapi segar Larutan susu panas (± 40 °C)
2 Larutan susu panas + beberapa tetes asam asetat glassial, mengaduknya Terbentuk endapan kasein (gumpalan putih)
3 Menyaring Terbentuk endapan dan filtrat
4 Endapan + 50 mL etanol 90% Terbentuk endapan dan filtrat (gumpalan memecah)
5 Mendekantasi campuran Larutan terpisah dari gumpalan
6 Mensuspensi endapan dengan 25 mL etanol + 25 mL eter Endapan tersuspensi
No Variabel yang diamati Hasil pengamatan
Massa kertas saring = 0, 6 gram
8 Mencuci endapan dengan 50 mL eter kemudian mengeringkannya Endapan kering
V. ANALISIS DATA
Pembuatan 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 40
o
C. 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
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 :
- H NR-COO + H
→ H NR-COO (R, kasein protein)
2
3 Kasein misel Kasein asam
(pH = 6,6) (pH = 4,6) Koloid dispersi Partikel tidak larut Larutan 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
2,65 %
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. Kasein dapat diisolasi dari susu sapi murni dengan cara
o
menghangatkannya pada suhu 40 C kemudian menambahkan asam asetat glasial dan mencuci endapan kasein yang terbentuk dengan etanol, campuran etanol-eter dan eter secara berurutan.
2. Kasein yang diperoleh pada percobaan ini seberat 3,2 g atau dengan kadar 3,168 %.
3. Kasein yang diperoleh pada percobaan ini kurang murni karena adanya protein lain yang terjebak (oklusi) dalam kasein.
VII. DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2010. Laporan Casein. Online). Diakses pada tanggal 17 April 2011. Anwar, Chairil, Bambang Purnowo, Harno Dwi Pranowo dan Tutik Dwi
Wahyuningsih. 1996. Pengantar Praktikum Kimia Organik. Jakarta: Depdikbud. Baqi , Daniar Nur Aziz. 2007. Memetik Manfaat Susu Sapi.
(Online). Diakses pada tanggal 18 April 2011. Poedjiadi, Anna dan F. M. Titin Supriyanti. 2006. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta: UI-Press. Syahmani dan Sudarsih. 2011. Penuntun Praktikum Biokimia. Banjarmasin : FKIP UNLAM.