PROTEIN DAN KARBOHIDRAT

PROTEIN

• Protein adalah makromolekul yang terdiri atas asam-asam a-amino yang saling berikatan
• Antar asam amino tersebut berhubungan dengan ikatan kovalen
• Artinya ikatan yang kuat itu menghubungkan gugus a-karboksil asam amino dengan gugus a-amino dari asam amino yang lain.
• Ikatan di antara asam amino disebut ikatan peptida.
• Beberapa unit asam amino yang berikatan dengan ikatan peptida disebut polipeptida.
• Molekul protein dapat terdiri atas satu atau sejumlah rantai polipeptida
• Dan setiap rantai dapat terdiri atas ratusan hingga jutaan residu asam amino.
• Jadi Sintesa protein juga bisa dikatakan sintesa yang membentuk Polypeptida dari unit asam amino
• OK

Klasifikasi

• Hingga saat ini belum ada klasifikasi protein yang secara umum memuaskan.
• Klasifikasi protein yang menonjol didasarkan pada antara lain:

1. Kelarutan
2. Bentuk keseluruhan
3. Peranan biologis

• Pembagian protein juga dapat dilakukan berdasarkan fungsi dan strukturnya.

Berdasarkan fungsinya, protein diklasifikasikan menjadi

1. protein enzim, berperan dalam mempercepat reaksi-reaksi biokimia pada sel kelenjar
2. protein sruktural, membentuk struktur-struktur biologis pada membran sel , mebran organela
3. protein transpor, berperan sebagai pengangkut subtansi-subtansi penting pada membran sel
4. protein pertahanan, melindungi tubuh dari invasi benda-benda asing pada antibody / serum

Berdasarkan strukturnya, protein diklasifikasikan menjadi:

1. protein globular, memiliki pelipatan-pelipatan yang kompleks, struktur tertier dengan bentuk yang tidak teratur.
2. Protein serabut, meman-jang, lipatan sederhana,umum dijumpai pada protein struktural.

• Dalam uraian berikut ini hanya dibahas klasifikasi berdasarkan bentuk dan peranan biologisnya.

Berdasarkan bentuknya, protein dibagi menjadi :

1. Protein globular Rantai polipeptida mengandung banyak lipatan dan berbelit. Rasio aksial kurang dari 10, misalnya insulin, albumin, globulin plasma, dan kebanyakan enzim.
2. Protein fibrosa Rantai polipeptida atau kelompok rantai yang membelit dalam bentuk spiral atau heliks, dan dihubungkan oleh ikatan disulfida dan hidrogen.

Rasio aksial lebih besar dari 10, misalnya keratin dan miosin.

• Ikatan-ikatan pada Struktur Protein

STRUKTUR PROTEIN

Struktur protein umumnya dipertahankan oleh dua ikatan sangat kuat san ikatan lemah

Ikatan kuatnya

1. ikatan peptida
2. ikatan disulfida

Ikatan lemahnya

1. ikatan hidrogen
2. interaksi hidrofobik
3. dan interaksi elektrostatif.

Ikatan peptida

• Ikatan peptida adalah ikatan yang menghubungkan atom a-karboksil dari suatu asam amino dan atom a nitrogen dari asam amino yang lain.

• Peptida yang dibentuk oleh dua molekul asam amino disebut dipeptida
• bila dibentuk oleh 3 molekul asam amino disebut tripeptida
• dan bila dibentuk oleh banyak molekul asam amino disebut polipeptida.
• OK

Ikatan disulfida

• Terbentuk antara 2 residu sistein yang saling berhubungan 2 bagian rantai polipetida melalui residu sistein.

Ikatan hidrogen

• Terbentuk antara gugus NH- atau -OH dan gugus C=O dalam ikatan peptida atau -COO- dalam gugus R,
• misalnya dua peptida mungkin membentuk ikatan hidrogen.

Interaksi hidrofobik

• Rantai samping non polar asam amino netral pada protein cenderung bersekutu.

Interaksi elektrostatik

• Merupakan ikatan garam antara gugus yang bermuatan berlawanan pada rantai samping asam amino.

Sifat-sifat Protein

• Membentuk ion : Protein dalam air mampu membentuk ion + dan - , dalam suasana asam membentuk ion positif dan dalam suasana basa membentuk ion negatif.
• Denaturasi : Denaturasi adalah perubahan konformasi alamiah menjadi suatu konformasi yang tidak menentu. Hal ini dapat terjadi karena terjadinya perubahan suhu, pH, atau terjadinya suatu reaksi dengan senyawa-senyawa lain misalnya ion-ion logam.

Asam Amino
Asam amino adalah asam karboksilat yang mempunyai gugus amino. Asam amino yang terdapat sebagai komponen protein mempunyai gugus NH2 pada
atom karbon a dari posisi gugus -COOH. Atom karbon a dari asam amino kecuali glisin masing-masing dihubungkan pada empat gugus kimia yang berlainan
sehingga atom karbon a bersifat asimetris. Oleh karena itu, molekul asam amino mempunyai dua konfigurasi yaitu D dan L.

Molekul asam amino dikatakan mempunyai konfigurasi L, apabila gugus NH2 di sebelah kiri atom karbon a. Bila gugus NH2 di sebelah kanan atom karbon
a, maka asam amino tersebut mempunyai konfigurasi D.
Struktur umum asam amino adalah:

KLASIFIKASI

• Klasifikasi asam amino didasarkan atas:

1. pembentukannya di dalam tubuh
2. strukturnya.

Klasifikasi asam amino berdasarkan pembentukannya di dalam tubuh ditunjukkan pada tabel

• Asam amino esensial adalah asam amino yang tidak dapat dibuat dalam tubuh.
• Sedangkan asam amino non esensial adalah asam amino yang dapat dibuat dalam tubuh.

Berdasarkan strukturnya, asam amino dikelompokkan menjadi 7 yaitu asam amino dengan rantai samping yang :

1. Merupakan rantai karbon yang alifatik, misalnya glisin, alanin, valin, leusin dan isoleusin.
2. Mengandung gugus hidroksil, misalnya serin dan threonin
3. Mengandung atom belerang, misalnya sistein, dan metionin
4. Mengandung gugus asam atau amidanya, misalnya asam aspartat, aspargin, asam glutamate, dan glutamine.
5. Mengandung gugus basa, misalnya arginin, lisin, hidroksilisin dan histidin
6. Mengandung cincin aromatic, misalnya fenilalanin, tirosin dan triptofan.
7. Membentuk ikatan dengan atom N pada gugus amino, misalnya prolin dan hidroksi prolin

• Uraian klasifikasi asam amino berdasarkan strukturnya diuraikan lebih detail pada pembahasan berikut.
• Beberapa rumus kimia asam amino adalah sebagai berikut:

PENGAMATAN DARI SUDUT GIZI PROTEIN MAKANAN PROTEIN

• Protein merupakan salah satu zat gizi yang paling penting peranannya dalam pembangunan sumberdaya manusia.
• Bersama-sama dengan energi, kecukupan protein dapat digunakan sebagai indikator untuk melihat kondisi gizi masyarakat dan juga keberhasilan pemerintah dalam pembangunan pangan, pertanian, kesehatan dan sosial ekonomi secara terintegrasi

• Protein dapat diperoleh dari bahan pangan nabati maupun bahan pangan hewani, namun dibandingkan dengan protein nabati, protein hewani mempunyai beberapa keunggulan, yaitu mempunyai asam amino yang lebih lengkap dan nilai cerna protein yang lebih baik daripada bahan pangan nabati.
• Protein hewani dalam pangan merupakan bagian yang sangat penting karena sifatnya yang tidak mudah diganti (indispersible).
• Di samping itu, protein hewani bahkan merupakan pembawa sifat keturunan dari generasi ke generasi dan berperan pula dalam proses perkembangan kecerdasan manusia.
• Oleh sebab itu, protein hewani dipandang dari sudut peranannya layak dianggap sebagai agent of development bagi pembangunan bangsa, baik untuk masa sekarang maupun masa mendatang

Dalam upaya peningkatan konsumsi protein hewani, ikan selayaknya dijadikan tumpuan karena selain harganya relatif murah, juga ikan (khususnya ikan laut) telah diidentifikasi sebagai bahan pangan yang memiliki keunggulan tertentu .

• Ikan dengan kandungan protein berkisar antara 20 – 35% berpotensi tinggi menjadi sumber protein utama dalam konsumsi pangan karena kelengkapan komposisi kandungan asam amino esensial serta mutu daya cernanya yang setara dengan telur.
• Kandungan asam-asam amino esensial yang lengkap dan tingginya kandungan asam lemak tak jenuh omega 3 DHA (docosahexaenoic acid C22H32O2) dan EPA (eicosapentaenoic acid, C20H32O2) yang kurang dimiliki, bahkan tidak dimiliki produk daratan (hewani dan nabati), merupakan keunggulan produk kelautan .
• Dengan keunggulan itu, ikan tidak saja berfungsi sebagai pangan sumber protein hewani dan zat gizi lainnya, akan tetapi khususnya pada penduduk berpendapatan tinggi juga dapat berfungsi sebagai penetralisisr akibat-akibat buruk yang ditimbulkan karena mengkonsumsi produk-produk hasil peternakan yang umumnya mempunyai kadar kolesterol yang tinggi, karena kandungan omega 3 yang dimilikinya.

Kandungan protein ikan sangat tinggi dibandingkan dengan protein hewan lainnya, dengan asam amino esesnsial sempurna, karena hampir semua asam amino esensial terdapat pada daging ikan .

• Berdasarkan lokasi terdapatnya dalam daging, yaitu protein sarkoplasma, miofibrillar dan 14 protein pengikat (stroma), protein pembentuk atau pembentuk enzim, koenzim dan hormon
• Jebsen (1983) membagi protein ikan menjadi 3 kelompok yaitu :

1. kelompok yang terdiri dari tropomiosin, aktin, miosin dan aktomiosin yang terdapat kira-kira 65 % dari total protein dan larut dalam natrium klorida netral dengan kekuatan ion lebih tinggi dari (0,50),
2. terdiri dari globin, miosin dan mioglobin yang terkandung sekitar 25 sampai 30 persen dari total protein yang diekstrak dengan larutan netral dengan kekuatan ion lebih rendah (0,15)
3. meliputi stroma protein yang terdapat kira-kira 3 persen dari protein ikan. Kelompok protein ini tidak dapat larut dalam larutan garam netral, asam encer atau alkali. Suzuki (1981) menyatakan protein miofibrilar bersifat sedikit larut dalam air pada pH netral tetapi larut dalam larutan garam kuat.

• Protein miofibrilar adalah protein yang membentuk miofibril yang terdiri dari protein structural (aktin, miosin dan aktomiosin) dan protein regulasi (troponin, tropomiosin dan aktinin).
• Protein miofibrilar merupakan bagian terbesar dari protein ikan, yaitu sekitar 66 – 77 % dari total protein ikan.
• Pada proses pengolahan daging protein miofibrilar memegang peranan penting dalam struktur yang menentukan karakteristik produk yang diinginkan adalah miosin, Miosin adalah merupakan protein berserabut besar dengan berat molekul 500.000 dan terdapat sekitar 43 % dari total miofibrilar dalam jaringan otot
• Bahwa aktivitas ATP-ase miosin dipengaruhi oleh ion K+, Mg 2+ dan Ca 2+.
• Pada daging yang mengalami rigor mortis aktin akan berikatan dengan miosin membentuk aktomiosin.
• Aktin akan terekstrak bersama-sama dengan miosin dengan adanya garam dan polifosfat.
• Protein kolagen merupakan serabut sarkoplasma yang penting adalah mioglobin yang sangat berperan dalam warna merah pada daging.
• Molekul mioglobin terdiri dari dua bagian yaitu : bagian protein (globin) dan bagian nonprotein (heme).
• Selanjutnya dinyatakan bahwa kandungan mioglobin dalam tiap daging berbeda tergantung jenisnya.
• Kolagen adalah salah satu protein stroma (jaringan pengikat) yang tersusun dari asam-asam amino penyusun protein kecuali triptofan, sistin dan sistein Yng berupa serabut
• Protein yang sangat penting dalam tekstur daging yang tersusun dari asam amino glisin (30%), proline dan hydroproline (25%).
• Bahwa kolagen adalah 2 – 6 % berat kering otot, tergantung jenis otot dan umur.
• Protein yang terkandung dalam ikan memiliki daya cerna yang sangat tinggi yaitu sekitar 90%.
• Protein ikan menyediakan lebih kurang 2/3 dari kebutuhan protein hewani yang diperlukan oleh manusia.
• Kandungan protein ikan relativ besar, yaitu antara 15 – 25% / 100 gram daging ikan. Selain itu, protein ikan terdiri dari asam-asam amino yang hampir semuanya diperlukan oleh tubuh manusia.
• Protein ikan banyak mengandung asam amino esesnsial. Kandungan asam amino dalam daging ikan sangat bervariasi, tergantung pada jenis ikan.
• Pada umumnya, kandungan asam amino pada daging ikan kaya akan lisin, tetapi kurang akan kandungan triptofan.

NB: Protein dengan sebaran dan fungsinya

1. Myoglobin : Penyimpanan oksigen dalam otot rangka

2. Prothrombin  : Penggumpalan darah

3. Ferritin  : Penyimpanan Fe dalam limpa, hati dan sumsum tulang

4. Vasopressin  : Pengaturan ekskresi air

5. Collagen  : Serabut-serabut utama dari jaringan penghubung

6. Rhodopsin   : Pigmen dari sel-sel kerucut

Daftar komposisi beberapa asam amino dari protein ikan

• Protein daging ikan terdiri dari protein sarkoplasma (miogen), protein miofibrillar dan protein stroma.
• Protein sarkoplasma sebagian besar mengandung enzim-enzim termasuk enzim proteolitik (20 – 30 %).
• Protein miofibrillar berperan penting dalam pengumpalan dan pembentukan gel saat pengolahan, (65 – 75%)
• Sedangkan protein stroma adalah protein jaringan ikat yang terdapat diluar serabut daging ikan (1 – 3%) .
• Protein tersebut sangat mudah mengalami kerusakan atau denaturasi yang disebabkan olah proses pengolahan

Pada Otot terkandung Myofibril dan Sarkoplasma dan Stroma yang mengandung Protein

1. Myofibril merupakan bagian terbesar dan merupakan jenis protein yang larut dalam larutan garam.

• Protein ini terdiri dari myosin, aktin, tropomiosin, serta aktomiosin yang merupakan gabungan aktin dan myosin
• Protein myofibril sangat berperan dalam pembentukan gel dan proses koagulasi, terutama dari aktomiosin.
• Pada umumnya protein yang larut dalam larutan garam lebih efisien sebagainpengemulsi daripada protein yang larut dalam air.

2. Sarkoplasma sebagi protein terbesar kedua mengandung bernacam-macam protein yang larut dalam air yang disebut sebagai miogen.

• Protein sarkoplasma atau miogen terdiri dari albumin, mioalbumin, dan mioprotein.
• Kandungan sarkoplasma dalam daging ikan bervariasi, selain tergantung dari jenis ikannya juga tergantung habitat ikan tersebut.
• Pada umumnya, ikan pelagis mempunyai kandungan sarkoplasma lebih besar daripada ikan demersal

3. Stroma merupakan bagian terkecil dari protein yang membentuk jaringan ikat.

• Protein ini tidak dapat diekstrak dengan air, larutan asam, larutan alkali, atau larutran garam pada konsentrasi 0.01 – 0.1 M.
• Stroma terdiri dari kolagen dan elastin. Keduanya merupakan protein yang terdapat di bagian luar sel otot. Daging merah ikan pada umumnya mengandung lebih banyak stroma,tetapi lebih sedikit mengadung sarkoplasma jika dibandingkan dengan daging putih ikan.
• Daging merah terdapat di sepanjang tubuh bagian samping bawah kulit, sedangkan daging putih terdapat di hampur seluruh bagian tubuh.

Karakteristik Protein

• Protein ikan bersifat tidak stabil dan mempunyai sifat dapat berubah (denaturasi) dengan berubahnya kondisi lingkungan.
• Apabila larutan protein tersebut diasamkan hingga mencapai pH 4,5 – 5 maka akan terjadi pengendapan atau salting out.
• Sebaliknya apabila dipanaskan seperti dalam pemasakan atau penggorengan , protein ikan menggumpal atau terkoagulasi.
• Protein juga dapat mengalami denaturasi apabila dilakukan pengurangan kandungan air, baik selama pengeringan maupun pembekuan.
• Protein otot sebagaian besar dalam bentuk koloid, baik berupa sol maupun gel.
• Kemampuan untuk mengektraksi protein miosoin lewbih besar pda pH yang aghak tinggi, tetapi kekutan gel daging ikan pada produk akhir lebih redah meskipun jumlah myosin yang diekstrak lebih banyak.

KARBOHIDRAT

• Molekul karbohidrat adalah substansi yang terdiri atas atom-atom C, H, dan O.
• Perbandingan antara molekul H dan O adalah 2:1.
• Jadi memiliki rasio yang sama dengan molekul air (H2O), misalnya:

1. Ribosa = C6H10O5
2. Glukosa = C6H12O6
3. Sukrosa = C12H24O11

• Rumusa empiris dari karbohidrat adalah Cn(H2O)n.

• Dengan dasar perbandingan tersebut, orang pada mulanya berkesimpulan bahwa dalam karbohidrat terdapat air, sehingga digunakan kata karbohidrat yang berasal dari kata karbon dan hidrat atau air.

• Karbohidrat sering disebut sakarida. Ada beberapa senyawa yang memiliki rumus empiris seperti karbohidrat tetapi bukan karbohidrat, misalnya

1. C2H4O2 (asam asetat)
2. CH2O (formaldehida).

• Dengan demikian, senyawa yang termasuk karbohidrat tidak hanya ditinjau dari rumus empirisnya saja, tetapi yang penting adalah rumus strukturnya.

• Dari rumus struktur, akan terlihat bahwa ada gugus fungsi penting yang terdapat pada molekul karbohidrat.
• Gugus fungsi itulah yang menentukan sifat senyawa tersebut.

• Berdasarkan gugus molekul yang ada pada karbohidrat, maka karbohidrat dapat didefenisikan secara kimia sebagai plohidroksialdehid atau polihidroksiketon serta yang menghasilkannya pada proses hidrolisis.

Berbagai senyawa yang termasuk kelompok karbohidrat mempunyai molekul yang berbeda-beda ukurannya, yaitu dari

• Senyawa sederhana dengan berat molekul rendah hingga berat molekul besar.

Berbagai senyawa tersebut dapat dibagi dalam empat golongan

1. Monosakarida
2. Disakarida
3. Oligosakarida
4. Polisakarida.

• OK

Monosakarida

• Monosakarida sering disebut gula sederhana (simple sugars) adalah karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis menjadi bentuk yang lebih sederhana lagi.
• Molekulnya hanya terdiri atas beberapa atom karbon saja.

• Monosakarida dapat dikelompokkan berdasarkan kandungan atom karbonnya, yaitu

1. triosa
2. tetrosa
3. pentosa
4. heksosa atau heptosa
5. Glukosa , fruktosa , galaktosa dll

• Triosa = (C3H6O3)
• Tetrosa = (C4H8O4)
• Pentosa = (C5H10O5)
• Heksosa = (C6H12O6)

• Monosakarida atau gula sederhana hanya terdiri atas satu unit polihidroksialdehida atau keton atau hanya terdiri atas satu molekul sakarida.
• Monosakarida yang umum dikenal mempunyai rumus empiris (CH2O)n,
• Dimana n = 3 atau jumlah yang lebih besar lainnya.
• Kerangka monosakarida adalah rantai karbon berikatan tunggal yang tidak bercabang.
• Satu diantara atom karbon berikatan ganda terhadap suatu atom oksigen membentuk gugus karbonil,
• Masing-masing atom karbon lainnya berikatan dengan gugus hidroksil.
• Jika gugus karbonil berada pada ujung rantai karbon, monosakarida tersebut adalah suatu aldosa, dan jika gugus karbonil berada pada posisi lain, monosakarida tersebut adalah suatu ketosa.

Berbagai jenis monosakarida aldosa dan ketosa ditunjukkan pada gambar

Gambar Berbagai jenis monosakarida dalam bentuk aldosa (Frisell, 1982)

Disakarida.

• Disakarida terdiri atas dua monosakarida yang berikatan kovalen terhadap sesamanya.
• Pada kebanyakan disakarida, ikatan kimia yang menggabungkan kedua unit monosakarida disebut ikatan glikosida, dan dibentuk jika gugus hidroksil pada salah satu gula bereaksi dengan karbon pada gula yang kedua.

Disakarida menghasilkan dua molekul monosakarida yang sama atau berbeda bila mengalami hidrolisis, misalnya:

1. Maltosa -------> Glukosa + Glukosa
2. Laktosa -------> Glukosa + Galaktosa
3. Sukrosa -------> Glukosa + Fruktosa

Oligosakarida menghasilkan 3-6 molekul monosakarida bila mengalami hidrolisis, misalnya :

1. Maltotriosa -------> 3 residu Glukosa
2. Rafinosa ---------> Galaktosa+ galaktosa + Fruktosa
3. Stakiosa ---------> Galaktosa + Glukosa + Fruktosa

Polisakarida

• Polisakarida atau glikan tersusun atas unit-unit gula yang panjang.
• Polisakarida dapat dibagi menjadi dua kelas utama yaitu homopolisakarida dan heteropolisakarida.
• Homopolisakarida yang mengalami hidrolisis hanya menghasilkan satu jenis monosakarida, sedangkan heteropolisakarida bila mengalami hidrolisis sempurna menghasilkan lebih dari satu jenis monosakarida

 KLIK PROTEIN