PROTEIN

PENDAHULUAN

Latar belakang

Protein (asal kata protos dari bahasa Yunani yang berarti "yang paling utama") adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus.

Kebanyakan protein merupakan enzim atau sub unit enzim. Jenis protein lain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yang membentuk batang dan sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon, sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam transportasi hara. Sebagai salah satu sumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam amino bagi organisme yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof).

Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh Jöns Jakob Berzelius pada tahun 1838.

Protein merupakan polimer yang terdiri dari satuan asam amino yang terikat secara kovalen. Hubungan kovalen dasarnya adalah suatu ikatan amida sederhana, yang dibentuk oleh kondensasi gugus amino suatu asam amino dengan gugus asam amino lainnya. Ikatan amida ini diberi nama khusus yaitu ikatan amida. Pembentukan (formasi) ikatan peptida asam amino penyusunannya secara termodinamis kurang menguntungkan, alasan utama untuk ini adalah bahwa pembentukkan mata rantai peptida (amida) antara dua asam amino terpisah mengharuskan bahwa gugus-gugus yang bereaksi pertama-tama diubah dari bentuk-bentuk zwitterion yang lebih stabil menjadi bentuk-bentuk tak terionisasikan (-COOH) dan (-NH₂).

Protein merupakan senyawa makromolekul yang sangat penting bagi kepentingan suatu makhluk hidup. Semua sel menyusun protein tertentu,  semua protein manusia dibangun oleh 20 asam amino, tetapi variasi dalam panjangnya rantai urutan asam amino dan kandungannya berkombinasi dan memungkinkan tersusunnya rantai molekul yang berbeda-beda hampir tanpa batas. Asam-asam amino masuk ke dalam tubuh melalui sumber makanan yang kita makan sehari-hari, contohnya padi. Kemudian asam amino larut ke sel-sel, jaringan-jaringan dan membentuk protein (Anonim², 2004).

Tujuan praktikum

            Tujuan praktikum adalah untuk mengetahui kandungan protein dan nitrogen dalam tanaman.

TINJAUAN PUSTAKA

Protein merupakan polimer alam yang tersusun dari berbagai asam amino. Hasil hidrolisis protein biasanya berbentuk asam amino. Asam amino mempunyai gugus asam (COOH) dan gugus amino (NH₂), sehingga dapat bersifat asam maupun basa. Pada asam amino, atom C yang mengikat (COOH) dan (NH₂) disebut C - alfa. Protein merupakan komponen utama dalam semua sel hidup. Fungsinya terutama ialah sebagai unsur pembentuk struktur sel, misalnya dalam rambut, wol, kolagen, jaringan penghubung, membrane sel dan lain-lain. Selain itu dapat pula berfungsi sebagai protein yang aktif, seperti misalnya enzim, yang berperan sebagai katalis segala proses biokimia dalam sel. Protein aktif selain enzim yaitu hormon, pembawa O₂, protein yang terikat pada gen, toksin, antibodi/antigen dan lain-lain.

Ciri utama molekul protein antara lain :

1. Berat molekulnya besar, ribuan sampai jutaan, sehingga merupakan suatu makromolekul.
2. Umumnya terdiri atas 20 macam asam amino. Asam amino berikatan secara kovalen satu dengan yang lainnya dalam variasi urutan yang macam-macam membentuk suatu rantai polipeptida. Ikatan peptida merupakan ikatan antara gugus α-karboksilat dari asam amino yang satu dengan gugus α-amino dari asam amino yang lainnya.
3. Terdapat ikatan kimia lain, yang menyebabkan terbentuknya lengkungan-lengkungan rantai polipepetida menjadi struktur 3 dimensi protein.
4. Struktur tidak stabil terhadap beberapa faktor seperti pH, radiasi, temperature, medium pelarut organic dan deterjen.
5. Umumnya reaktif dan sangat spesifik, disebabkan terdapatnya gugus samping yang reaktif dan susunan khas struktur makromolekulnya.

Nitrogen adalah unsur penting yang ditemukan dalam sel hidup, seperti asam amino, protein (termasuk enzim) dan asam nukleat (DNA dan RNA), yang lainnya seperti poliamin dan klorofil yang dapat memainkan peran penting dalam organisme.

Meskipun nitrogen tersedia di udara, hanya beberapa bakteri yang mempunyai kemampuan untuk melakukan fiksasi nitrogen untuk mensintesa amonia. Pada asosiasi simbiotik seperti nodul akar tanaman legum merupakan proses penting, meskipun pada sebagian besar tanaman nitrat merupakan satu-satunya  sumber nitrogen dan diambil dari tanah oleh akar. Nitrat diambil oleh akar, bisa juga direduksi dalam akar menjadi amonia, disimpan dalam vakuola sel akar atau diangkut ke tunas melalui xylem. Nitrat yang diterima tunas disimpan atau direduksi oleh organ batang atau daun. Asimilasi NO3 yang leebih besar pada akar, batang atau daun tergantung pada spesies dan kecepatan pengambilan NO3-. Tanaman tropikal dan subtropikal mereduksi NO3- pada tunas yang dominan, sedang pada tanaman legum mereduksi NO3- lebih banyak terjadi pada akar, khususnya pada saat konsentrasi NO3 rendah.

Amonia berada dalam bentuk NH4+ dalam tanah masam anaerobik dan dapat secara langsung diambil, contohnya pada tanaman conifer dan padi. Pada umumnya NH4+ yang diambil dari tanah diasimilasi dengan cepat menjadi asam amino atau senyawa nitrogen yang lain dan selanjutnya diangkut ke tunas. Dibandingkan dengan NO3-, hanya sedikit NH4+ yang disimpan di dalam jaringan akar atau di transport ke tunas melalui xylem. Jalur utama asimilasi NH4+ di dalam tanaman terdiri atas dua enzim, yaitu glutamin sintase (GS) dan glutamat sintase (juga dikenal sebagai glutamin oxoglutarat aminotransferase atau GOGAT).

Jalur alir N pada sel tanaman tergantung pada macam jaringan dan spesies tanaman sebagai nitrat yang diangkut dari akar kemudian biosintesa asam amino dimulai dengan glutamin/glutamat pada legum, nitrat direduksi dan dirubah menjadi bentuk organik terlebih dahulu di dalam akar baru kemudian diangkut melalui xylem, sehingga N yang datang ke daun dalam bentuk berbeda-beda, misal : asparagin atau glutamin, sedang pada buah atau biji yang sedang berkembang, di mana biosintesis asam amino aktif, akan menerima N dalam bentuk asam amino yang disuplai dari floem.

Disamping itu, umur jaringan juga berpengaruh terhadap alir N. Pada daun muda, menggunakan semua N yang datang untuk pertumbuhan, daun tua mengirim N yang diterima ke pucuk atau buah yang sedang berkembang, sedang pada daun menguning, mengubah semua protein dan senyawa N lainnya untuk di transport.

Asam amino merupakan unit pembangun protein dan di dalam tanaman mempunyai fungsi bermacam-macam, seperti pengangkut nitrogen antar akar, daun, buah dan sebagainya, sebagai prekusor untuk sintesis klorofil dan beberapa senyawa lain yang mengandung N , seperti kofaktor biotin (dari asam aspartat), thiamin pirofosfat (dari alanin dan methionin, Koenzim A (dari valin, asam aspartat dan methionin), sebagai sumber C dan N untuk produksi senyawa sekunder, seperti alkaloid, asam fenolat dan senyawa cyanogenik.

Metode Kjeldahl merupakan metode yang sederhana untuk penetapan nitrogen total pada asam amino, protein dan senyawa yang mengandung nitrogen. Sampel didestruksi dengan asam sulfat dan dikatalisis dengan katalisator yang sesuai sehingga akan menghasilkan amonium sulfat. Setelah pembebasan dengan alkali kuat, amonia yang terbentuk disuling uap secara kuantitatif ke dalam larutan penyerap dan ditetapkan secara titrasi. Metode ini telah banyak mengalami modifikasi. Metode ini cocok digunakan secara semimikro, sebab hanya memerlukan jumlah sampel dan pereaksi yang sedikit dan waktu analisa yang pendek.

Cara Kjeldahl digunakan untuk menganalisis kadar protein kasar dalam bahan makanan secara tidak langsung, karena yang dianalisis dengan cara ini adalah kadar nitrogennya. Dengan mengalikan hasil analisis tersebut dengan angka konversi 6,25, diperoleh nilai protein dalam bahan makanan itu. Untuk beras, kedelai, dan gandum angka konversi berturut-turut sebagai berikut: 5,95, 5,71, dan 5,83. Angka 6,25 berasal dari angka konversi serum albumin yang biasanya mengandung 16% nitrogen.

Prinsip cara analisis Kjeldahl adalah sebagai berikut: mula-mula bahan didestruksi dengan asam sulfat pekat menggunakan katalis selenium oksiklorida atau butiran Zn. Amonia yang terjadi ditampung dan dititrasi dengan bantuan indikator. Cara Kjeldahl pada umumnya dapat dibedakan atas dua cara, yaitu cara makro dan semimakro. Cara makro Kjeldahl digunakan untuk contoh yang sukar dihomogenisasi dan besar contoh 1-3 g, sedang semimikro Kjeldahl dirancang untuk contoh ukuran kecil yaitu kurang dari 300 mg dari bahan yang homogen. Cara analisis tersebut akan berhasil baik dengan asumsi nitrogen dalam bentuk ikatan N-N dan N-O dalam sampel tidak terdapat dalam jumlah yang besar. Kekurangan cara analisis ini ialah bahwa purina, pirimidina, vitamin-vitamin, asam amino besar, kreatina, dan kreatinina ikut teranalisis dan terukur sebagai nitrogen protein. Walaupun demikian, cara ini kini masih digunakan dan dianggap cukup teliti untuk pengukuran kadar protein dalam bahan makanan.

Analisa protein cara Kjeldahl pada dasarnya dapat dibagi menjadi tiga tahapan yaitu proses destruksi, proses destilasi dan tahap titrasi.

1.      Tahap destruksi

Pada tahapan ini sampel dipanaskan dalam asam sulfat pekat sehingga terjadi destruksi menjadi unsur-unsurnya. Elemen karbon, hidrogen teroksidasi menjadi CO, CO2 dan H2O. Sedangkan nitrogennya (N) akan berubah menjadi (NH4)2SO4. Untuk mempercepat proses destruksi sering ditambahkan katalisator berupa campuran Na2SO4dan HgO (20:1). Gunning menganjurkan menggunakan K2SO4 atau CuSO4. Dengan penambahan katalisator tersebut titk didih asam sulfat akan dipertinggi sehingga destruksi berjalan lebih cepat. Selain katalisator yang telah disebutkan tadi, kadang-kadang juga diberikan Selenium. Selenium dapat mempercepat proses oksidasi karena zat tersebut selain menaikkan titik didih juga mudah mengadakan perubahan dari valensi tinggi ke valensi rendah atau sebaliknya.

2.      Tahap destilasi

Pada tahap destilasi, ammonium sulfat dipecah menjadi ammonia (NH3) dengan penambahan NaOH sampai alkalis dan dipanaskan. Agar supaya selama destilasi tidak terjadi superheating ataupun pemercikan cairan atau timbulnya gelembung gas yang besar maka dapat ditambahkan logam zink (Zn). Ammonia yang dibebaskan selanjutnya akan ditangkap oleh asam khlorida atau asam borat 4 % dalam jumlah yang berlebihan. Agar supaya kontak antara asam dan ammonia lebih baik maka diusahakan ujung tabung destilasi tercelup sedalam mungkin dalam asam. Untuk mengetahui asam dalam keadaan berlebihan maka diberi indikator misalnya BCG + MR atau PP.

3.      Tahap titrasi

Apabila penampung destilat digunakan asam khlorida maka sisa asam khorida yang bereaksi dengan ammonia dititrasi dengan NaOH standar (0,1 N). Akhir titrasi ditandai dengan tepat perubahan warna larutan menjadi merah muda dan tidak hilang selama 30 detik bila menggunakan indikator PP.

Apabila penampung destilasi digunakan asam borat maka banyaknya asam borat yang bereaksi dengan ammonia dapat diketahui dengan titrasi menggunakan asam khlorida 0,1 N dengan indikator (BCG + MR). Akhir titrasi ditandai dengan perubahan warna larutan dari biru menjadi merah muda.Setelah diperoleh %N, selanjutnya dihitung kadar proteinnya dengan mengalikan suatu faktor. Besarnya faktor perkalian N menjadi protein ini tergantung pada persentase N yang menyusun protein dalam suatu bahan.

BAHAN DAN METODE

Bahan dan Alat

Bahan

            Bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah pucuk daun kacang panjang, daun dewasa kacang panjang dan daun senescence.

Alat

            Alat yang digunakan dalam prakikum ini adalah pemanas Kjeldahl yamh dihubungkan dengan pengisap uap melalui aspirator, Labu Kjeldahl berukuran 100 ml/ 50 ml, alat destilasi lengakap dengan erlenmeyer berpenampang berukuran 125 ml dan buret 25 ml/ 50 ml.

Waktu dan tempat

Praktikum ini dilaksanakan pada hari Minggu, tanggal 01 Desember 2013 pada pukul 09.00 WITA-selesai. Di Laboratorium Analisis Fakultas Pertanian Universitas Lambung Mangkurat Banjarbaru.

Prosedur kerja

1.      Menyiapkan alat dan bahan.

2.      Menumbuk daun (sampel) hingga halus.

3.      Menimbang daun yang telah dikeringkan dan ditumbuk terlebih dahulu dengan menggunakan neraca analitik sebanyak 3000 mg (0,3 gr) dan kemudian dimasukkan kedalam labu Kjeldahl 100 ml.

4.      Menambahkan K₂SO₄ sebanyak 8 gram, HgO sebanyak 40 mg dan H₂SO₄ sebanyak 5 ml.

5.      Didihkan sampel selama 1-1,5 jam (sampai warna sampel pada labu Kjeldahl berubah), kemudian didinginkan dan diencerkan menjadi 60 ml dengan menambahkan larutan aquades.

6.      Mengambil larutan sampel yang sudah diencerkan sebanyak 20 ml dan diletakkan pada alat destilasi.

7.      Meletakkan labu erlenmeyer 125 ml yang berisi 5 ml H₃BO₃ dan 2-4 tetek indikator dibawah kondensor. Ujung tabung kondensor harus terendam dibawah larutan H₃BO₃.

8.      Menambahkan larutan NaOH sebanyak 8-10 ml, kemudian lakukan destilasi sampai tertampung kira-kira 15 ml destilasi dalam erlenmeyer.

9.      Membilas tabung kondemsor dengan air dan tampung bilasannya dalam erlenmeyer yang sama.

10.  Encerkan isi erlenmeyer sampai kira-kira 50 ml, kemudian titrasi dengan HCl 0,02 N sampai terjadi perubahan warna menjadi abu-abu.

11.  Perhitungan:

% N          = ml HCl x Normalitas x 14,007 x 100

                             1/3 Berat sampel (mg)

% Protein = % N x Faktor konversi

Keterangan:

Faktor koreksi yang digunakan adalah sebesar 6,25.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil

Tabel 1. Hasil perhitungan N (%) dan protein (%)

No.	Jenis Sampel	N (%)	Protein (%)
1.	Pucuk daun (daun muda)	0,91	5,68
2.	Daun dewasa	2,45	15,31
3.	Daun senescence	0,63	3,93

Cara perhitungan :

Diket, ml HCl                        = hasil akhir titrasi – hasil awal titrasi

                                                = 2,65 – 2,2

                                                = 0,45 ml

            Normalitas                   = 0,02 N

            1/3 berat sampel          = 60/3 = 20 ml

            Faktor koreksi             = 6,25

Dit,      % N                             = ...?

            % Protein                    = ...?

Jawab :

% N                 = ml HCl x normalitas x 14,007 x 100

                                    1/3 berat sampel (mg)

= 0,45 x 0,02 x 14,007 x 100

                                    20

= 0,63 %

% Protein        = % N x Faktor koreksi

                        = 0,63 % x 6,25

                        = 3,93 %.

Pembahasan

Praktikum kali ini menggunakan pucuk daun, daun dewasa dan daun senescence  dari tanaman kacang panjang. Pembentukan protein berawal dari proses anabolisme kemudian dirombak oleh tumbuhan melalui proses katabolisme. Pada tumbuhan protein dapat dilihat dari kandungan nitrogen pada tumbuhan. Kandungan nitrogen mempengaruhi pertumbuhan tanaman tersebut oleh karena itu tanaman sangat memerlukan nitrogen untuk pembentukan protein pada tanaman, apabila tanaman kekurangan kandungan N maka kandungan proteinnya pun kurang.

Adanya perbedaan umur daun menyebabkan  kandungan N dan kandungan protein daun tersebut berbeda-beda. Perbedaan ini mempengaruhi penyerapan air, kandungan N dan kandungan protein pada masing-masing daun tersebut. Daun yang lebih muda mengandung lebih banyak  kadar air. Daun muda (pucuk) memerlukan banyak kandungan N untuk pertumbuhan, daun muda (pucuk) ini menyerap banyak air pada proses fotosintesis maka menghasilkan protein lebih banyak. Jadi bisa dikatakan bahwa kandungan N dan protein hampir sama.

Akan tetapi pada praktikum ini kandungan N dan protein pada daun muda (pucuk) lebih rendah diandingkan dengan daun dewasa. Sedangkan pada daun dewasa mempunyai sel dan jaringan yang tidak terlalu bagus dibandingkan dengan daun muda (pucuk).

Daun senescence mengandung lebih sedikit air dibandingkan dengan daun muda (pucuk) dan daun dewasa karena sel daun senescence mempunyai sel dan jaringan yangada sudah rusak dan tidak mengalami pertumbuhan.

            Pada daun muda (pucuk) kacang panjang mengandung N sebesar 0,91% dan menghasilkan protein sebesar 5,68%. Pada daun dewasa kandungan N sebesar 2,45%, menghasilkan 15,31% protein. Pada daun senescence kandungan N sebesar 0,63% menghasilkan protein sebesar 3,93%. Ini  menunjukan bahwa peningkatan  kandungan N terhadap protein menghasilkan persentase yang berbeda, artinya dalam peningkatan kandungan N secara tidak langsung mempengaruhi juga terhadap kandungan protein yang dihasilkan oleh daun.

            Kandungan N dan kandungan protein tertinggi terdapat pada daun dewasa tanaman kacang panjang yaitu % N sebesar 2,45% dan % protein sebesar 15,31%, sedangkan daun yang memiliki kandungan N dan kandungan protein terendah terdapat pada daun senescence yaitu % N sebesar 0,63% dan % protein sebesar 3,93%.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

            Adapun kesimpulan yang diperoleh dari praktikum ini yaitu :

1.        Pembentukan protein berawal dari proses anabolisme kemudian dirombak oleh tumbuhan melalui proses katabolisme. Pada tumbuhan protein dapat dilihat dari kandungan nitrogen pada tumbuhan. Kandungan nitrogen mempengaruhi pertumbuhan tanaman tersebut oleh karena itu tanaman sangat memerlukan nitrogen untuk pembentukan protein pada tanaman.

2.        Kandungan N dan kandungan protein tertinggi terdapat pada daun dewasa tanaman kacang panjang yaitu % N sebesar 2,45% dan % protein sebesar 15,31%, sedangkan daun yang memiliki kandungan N dan kandungan protein terendah terdapat pada daun senescence yaitu % N sebesar 0,63% dan % protein sebesar 3,93%.

3.        Besarnya kandungan N dan kandungan protein pada daun tergantung pada umur daun, banyaknya penyerapan air yang terjadi pada daun dan pertumbuhan sel pada daun tersebut.

Saran

Dalam pelaksanaan praktikum memerlukan keseriusan serta tempat yang bersih, agar pelaksanaan praktikum lebih konsentrasi dalam melaksanakan praktikum sehingga praktikum bisa mencapai tujuan yang diharapkan.

DAFTAR PUSTAKA

Fujiati. 2004. Ikhtisar Biokimia Dasar. FKUI. Jakarta

Girindra, Aisjah. 1986. Biokimia 1. Gramedia. Jakarta.

Tim Asisten. 2012. Penetapan Protein Pada Tanaman Dengan Menggunakan Metode Kjeldahl . Fakultas Pertanian Universitas Lambung Mangkurat . Banjarbaru.

Toha, AHA. 2001. Biokimia: Metabilisme Biomolekul. Alfabeta : Bandung .

Wirahadikusumah, M . 1989 . Biokimia . ITB . Bandung