ANNAS blog: CONTOH DENATURASI PROTEIN DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

A. DENATURASI

Denaturasi protein dapat diartikan suatu perubahan atau modifikasi terhadap struktur sekunder, tersier dan kuartener molekul protein tanpa terjadinya pemecahan ikatan-ikatan kovalen. Karena itu, denaturasi dapat diartikan suatu proses terpecahnya ikatan hydrogen, interaksi hidrofobik, ikatan garam dan terbukanya lipatan atau wiru molekul protein (Sumardjo, 2008).

Hasil denaturasi adalah hilangnya aktivitas biokimia yang terjadi didalam senyawa protein itu sendiri. Denaturasi protein juga tidak mempengaruhi kandungan struktur utama protein yaitu C, H, O, dan N. Meskipun beberapa protein mengalami kemungkinan untuk kehilangan kandungan senyawa mereka karakteristik struktural saat denaturasi. Namun, kebanyakan protein tidak akan mengalami hal tersebut, hanya saja tidak menutup kemungkinan juga protein akan berubah struktur kecil didalamnya saat proses denaturasi terjadi. Bagaimanapun, untuk perubahan denaturasi secara umum, prosesnya sama dan tidak dapat diubah. ( Stoker, 2010)

Adapun faktor-faktor penyebab terjadinya denaturasi pada protein antara lain :

1. Suhu pada lingkungan

2. pH

3. tekanan

4. aliran listrik

5. adanya campuran bahan kimia

6. alkohol

7. agen pereduksi

Proses denaturasi berlangsung secara tetap, dan tidak berubah, suatu protein yang mengalami proses denaturasi akan mengalami perubahan viskositas atau berkurangnya kelarutan cairan sehingga mudah mengendap. Senyawa kimia seperti urea dan garam dapat memecah ikatan hidrogen yang menyebabkan denaturasi protein karena dapat memecah interaksi hidrofobik dan meningkatkan daya larut gugus hidrofobik dalam air. Deterjen atau sabun dapat menyebabkan denaturasi karena senyawa pada deterjen dapat membentuk jembatan antara gugus hidrofobik dengan hidrofilik sehingga terjadi denaturasi. Selain deterjen dan sabun, aseton dan alkohol juga dapat menyebabkan denaturasi (Winarno, 2008).

B. MEKANISME DENATURASI

a. Denaturasi karena logam berat

Garam logam berat mendenaturasi protein sama dengan halnya asam dan basa. Garam logam berat umumnya mengandung Hg⁺², Pb⁺², Ag⁺¹ Tl⁺¹, Cd⁺² dan logam lainnya dengan berat atom yang besar. Reaksi yang terjadi antara garam logam berat akan mengakibatkan terbentuknya garam protein-logam yang tidak larut (Ophart, C.E., 2003). Protein akan mengalami presipitasi bila bereaksi dengan ion logam. Pengendapan oleh ion positif (logam) diperlukan ph larutan diatas pi karena protein bermuatan negatif, pengendapan oleh ion negatif diperlukan ph larutan dibawah pi karena protein bermuatan positif. Ion-ion positif yang dapat mengendapkan protein adalah; Ag⁺, Ca⁺⁺, Zn⁺⁺, Hg⁺⁺, Fe⁺⁺, Cu⁺⁺ dan Pb⁺⁺, sedangkan ion-ion negatif yang dapat mengendapkan protein adalah; ion salisilat, triklorasetat, piktrat, tanat dan sulfosalisilat.

b. Denaturasi karena Panas

Panas dapat digunakan untuk mengacaukan ikatan hidrogen dan interaksi hidrofobik non polar. Hal ini terjadi karena suhu tinggi dapat meningkatkan energi kinetik dan menyebabkan molekul penyusun protein bergerak atau bergetar sangat cepat sehingga mengacaukan ikatan molekul tersebut. Protein telur mengalami denaturasi dan terkoagulasi selama pemasakan. Beberapa makanan dimasak untuk mendenaturasi protein yang dikandung supaya memudahkan enzim pencernaan dalam mencerna protein tersebut. Pemanasan akan membuat protein bahan terdenaturasi sehingga kemampuan mengikat airnya menurun. Hal ini terjadi karena energi panas akan mengakibatkan terputusnya interaksi non-kovalen yang ada pada struktur alami protein tapi tidak memutuskan ikatan kovalennya yang berupa ikatan peptida. Proses ini biasanya berlangsung pada kisaran suhu yang sempit.

c. Denaturasi karena Asam dan basa

Protein akan mengalami kekeruhan terbesar pada saat mencapai ph isoelektris yaitu ph dimana protein memiliki muatan positif dan negatif yang sama, pada saat inilah protein mengalami denaturasi yang ditandai kekeruhan meningkat dan timbulnya gumpalan. (Anna, P., 1994). Asam dan basa dapat mengacaukan jembatan garam dengan adanya muatan ionik. Sebuah tipe reaksi penggantian dobel terjadi sewaktu ion positif dan negatif di dalam garam berganti pasangan dengan ion positif dan negatif yang berasal dari asam atau basa yang ditambahkan. Reaksi ini terjadi di dalam sistem pencernaan, saat asam lambung mengkoagulasi susu yang dikonsumsi.

d. Denatursi karena alkohol

Alkohol juga dapat mendenaturasi protein. Alkohol seperti kita ketahui umumnya terdapat kadar 70% dan 95%. Alkohol 70% bisa masuk ke dinding sel dan dapat mendenaturasi protein di dalam sel. Sedangkan alkohol 95% mengkoagulasikan protein di luar dinding sel dan mencegah alkohol lain masuk ke dalam sel melalui dinding sel. Sehingga yang digunakan sebagai disinfektan adalah alkohol 70%. Alkohol mendenaturasi protein dengan memutuskan ikatan hidrogen intramolekul pada rantai samping protein. Ikatan hidrogen yang baru dapat terbentuk antara alkohol dan rantai samping protein tersebut.

e. Agen pereduksi merusak ikatan disulfida

Ikatan disulfida terbentuk dengan adanya oksidasi gugus sulfhidril pada sistein. Antara rantai protein yang berbeda yang sama-sama memiliki gugus sulfhidril akan membentuk ikatan disulfida kovalen yang sangat kuat. Agen pereduksi dapat memutuskan ikatan disulfida, dimana penambahan atom hidrogen sehingga membentuk gugus tiol; -SH . (Williams, 1950)

C. EFEK YANG TERJADI PADA PRODUK AKIBAT ADANYA DENATURASI

1. Denaturasi dengan suhu panas yang dilakukan pada buah-buahan akan mengakibatkan berkurangnya kadar air dan bertambahnya viskositas atau kekentalan kadar protein yang tertanam pada buah yang mengalami denaturasi akibat suhu panas.

2. Dampak lain yang ditimbulkan karena proses denaturasi adalah misalnya pada produk daging, Perubahan pH menyebabkan sebagian protein terdenaturasi dan perubahan muatan protein. Perubahan muatan protein akan mengubah jarak antar serat-serat daging sehingga mempengaruhi kemampuannya dalam menyerap dan memantulkan cahaya yang akan mempengaruhi penampakan (warna) daging secara visual (Chayati, 2009).

D. CONTOH DENATURASI PROTEIN PADA KEHIDUPAN SEHARI-HARI

1. Denaturasi protein pada susu

Protein susu terdiri dari dua protein utama: casein (~ 80%) dan protein whey. Kasein sangat stabil pada pemanasan, sementara protein whey tidak stabil dengan adanya panas. Karenanya, protein whey lah yang terdenaturasi ketika susu dipanaskan selama pasteurisasi. Protein whey terkoagulasi oleh panas dan membentuk partikel-partikel kecil. Karena jumlah partikel-partikel kecil ini sangat sedikit, pengendapan jarang terjadi.

Peristiwa denaturasi protein whey mempengaruhi warna putih susu.Susu menjadi lebih putih setelah dipasteurisasi. Peningkatan warna putih pada susu ini disebabkan adanya perubahan indeks bias yang disebabkan oleh denaturasi protein whey.

Ketika susu dipanaskan, air menguap pada permukaan susu menyebabkan pengendapan protein susu yang tidak dapat balik. Hal ini juga disebabkan oleh lemak susu yang menempel pada pengendapan protein. Membran ini tampaknya terdiri dari 70% lemak dan 20-25% protein (terutama laktalbumin dari protein whey). Membran ini kaya akan rasa dan kandungan gizinya karena mengandung lemak dan protein.Susu kadang-kadang menggumpal oleh panas dan asam. Pada kedua kasus ini, penggumpalan disebabkan oleh adanya denaturasi protein susu.

2. Denaturasi protein pada daging

Proses pemanasan dapat mengakibatkan terjadinya denaturasi protein pada daging yang menyebabkan perubahan pada struktur daging yaitu menjadi kering, kandungan air berkurang, dan menjadi kenyal.

Pemanasan dapat menyebabkan serabut protein daging menjadi liat oleh karena koagulasi dan penyusutan protein myofibrillar dan jaringan ikat. Proses pemasakan cepat akan membuat daging menjadi liat karena selama pemanasan terjadi denaturasi protein dan denaturasi collagen, yang diikuti dengan penyusutan dan penegangan jaringan ikat, sehingga daging menjadi liat. Peliatan terjadi saat protein mengalami denaturasi pada suhu 50-80⁰C.Perubahan struktur ini tergantung pada waktu pemanasan, suhu, dan jumlah collagen yang ada pada daging. Proses pemasakan yang cukup lama hingga mencapai suhu yang melampaui suhu penyusutan collagen (60-65⁰C), akan membuat daging menjadi empuk karena collagen diubah menjadi gelatin. Proses pengempukan atau collagen terhidrolisa menjadi gelatin terjadi bila suhu pemasakan mencapai lebih dari 75⁰C.

Panas tersebut digunakan untuk mengacaukan ikatan hidrogen dan interaksi hidrofobik non polar. Hal ini terjadi karena suhu tinggi dapat meningkatkan energi kinetik dan menyebabkan molekul penyusun protein bergerak atau bergetar sangat cepat sehingga mengacaukan ikatan molekul tersebut. Pemanasan akan membuat protein bahan terdenaturasi sehingga kemampuan mengikat airnya menurun. Hal ini terjadi karena energi panas akan mengakibatkan terputusnya interaksi non-kovalen yang ada pada struktur alami protein tapi tidak memutuskan ikatan kovalennya yang berupa ikatan peptida. Proses ini biasanya berlangsung pada kisaran suhu yang sempit.

3. Denaturasi protein pada telur

Pemanasan putih telur pada suhu sekitar 60 C-70 C mengakibatkan albumin membuka lipatannya dan menghasilkan suatu endapan berupa zat padat putih. Endapan ini tidak dapat kembali ke bentuk semula. Begitu pula dengan enzim yang dipanaskan pada suhu tinggi. Enzim tersebut menjadi tidak aktif dan tidak dapat berfungsi lagi sebagai biokatalis.

4. Denaturasi protein pada rambut

Protein pada rambut manusia terdiri dari unsur sistin , yaitu senyawa asamamino yang memiliki unsur sulfida , dalam jumlah presentase yang cukup tinggi .Jembatan disulfida -S-S- dari sistin merupakan salah satu faktor utama yangbertanggung jawab atas berbagai bentuk dari rambut kita . Rambut lurus atau keriting dikarenakan keratin mengandung jembatan disulfidayang membuat molekul mampuuntuk mempertahankan bentuk- bentuk tertentu.

Proses rebonding melibatkan proses kimiawi yang mengubah struktur protein dalam rambut. Proses rebonding menghasilkan perubahan permanen pada rambut yang terkena aplikasi. Namun rambut baru yang tumbuh dari akar rambutakan tetap mempunyai bentuk rambut yang asli. Jadi, rebonding bukan pelurusan rambut biasa yang hanya menggunakan perlakuan fisik, tapi juga menggunakan perlakuan kimiawi yang mengubah struktur protein dalam rambut secara permanen. Proses rebonding melalui proses pencatokan yang menggunakan panas. Pemanasan mengakibatkan putusnya ikatan-ikatan penyusun protein, antara lain putusnya ikatan hydrogen.

5. Penggunaan Antibiotik

Protein terdapat dalam bentuk tiga dimensi dan berlipat-lipat, yang ditentukan dengan ikatan disulfide kovalen intramolekul dan sejumlah ikatan nonkovalen seperti ikatan ionic, hidrofobik, dan hydrogen. Bentuk ini disebut struktur tersier protein, yang mudah terganggu oleh sejumlah agen kimia atau fisika, menyebabkan protein menjadi tidak berfungsi. Contoh antibiotic yang akan menyebabkan denaturasi protein yaitu: Grup tetrasiklin, Grup makrolida.

E. DAFTAR PUSTAKA

· http://sintak.unika.ac.id/staff/blog/uploaded/5812002253/files/pengetahuan_bahan_2011/daging.pdf

diakses Minggu 26 Mei 2013 pukul 11.30 WIB

· http://blog.ub.ac.id/dinararieka/files/2012/09/DENATURASI.docx

diakses Minggu 26 Mei 2013 pukul 11.45 WIB

· http://catatankecilduniaku.wordpress.com/2012/03/10/protein/

diakses Senin 27 Mei 2013 pukul 16.35 WIB

· http://nurul.kimia.upi.edu/Web%202011/0800521/denaturasiprotein.html

diakses Senin 27 Mei 2013 pukul 18.00 WIB

· http://alirohman11.blogspot.com/2013/04/denaturasi-dan-koagulasi-protein.html

diakses Selasa 28 Mei 2013 pukul 20.30 WIB

· http://www.scribd.com/doc/118879623/Denaturasi-Protein-Rambut-Akibat-Proses-Rebonding