protein - eLisa UGM

advertisement
PROTEIN
1 - Protein dan asam amino
Protein merupakan komponen penyusun tubuh manusia nomer dua
terbesar setelah air.
Jumlah protein dalam tubuh manusia berkisar antara 15 - 20% berat
tubuh. Sebanyak V3 bagian terdapat dalam otot, 1/5 bagian dalam tulang dan
sisanya terdapat dalam darah, jaringan lunak dan gigi.
Protein disusun oleh asam amino-asam amino yang membentuk molekul
polipeptida yang umumnya merupakan kombinasi 20 - 22 macam asam amino
yang urutannya dapat berbeda-beda.
Menurut zat penyusunnya protein digolongkan menjadi tiga yaitu:
1. Protein sederhana, yaitu senyawa protein bila dihidrolisis menghasilkan
asam amino. Contoh: albumin.
2. Protein konjugasi, yaitu senyawa protein yang berikatan dengan molekul
non-protein, misalnya dengan logam. Contoh: haemoglobin dan kasein
3. Derivat protein, yaitu hasil pemecahan protein, contoh pepton, polipeptida
Menurut fungsi fisiologisnya dibagi menjadi:
1. Enzim, berfungsi untuk mengkatalisis serangkaian reaksi di dalam tubuh.
2. Mormon, berfungsi mengatur proses reaksi dalam tubuh.
3. Antibodi, berfungsi mencegah penyakit
4. Penyusun jaringan, misalnya pada kulit, rambut dan kuku.
5. Pengangkut, misalnya darah.
Menurut kualitasnya dikelompokkan menjadi tiga yaitu:
1. Protein sempurna, yaitu protein yang mengandung asam amino esensial
yang lengkap baik macam maupun jumlahnya. Protein jenis ini dapat
dipakai untuk pertumbuhan dan mempertahankan jaringan. Misalnya
albumin dan kasein.
2. Protein kurang sempurna yaitu protein yang mengandung asam amino
esensial yang lengkap macamnya tetapi jumlahnya ada yang tidak
mencukupi. Protein jenis ini dapat dipakai untuk mempertahankan
Universitas Gadjah Mada
jaringan tetapi tidak cukup menjamin pertumbuhan. Contoh: gliadin.
3. Protein tidak sempurna, yaitu protein yang mengandung asam amiono
kurang lengkap baik macam maupun jumlahnya. Protein jenis ini kurang
cukup menjamin pertumbuhan maupun mempertahankan jaringan.
Contoh: zein.
2 - Fungsi protein
Protein mempunyai fungsi untuk pertumbuhan, pemeliharaan jaringan,
mengatur reaksi dalam tubuh, dan sumber energi.
Protein terdapat dalam tiap-tiap sel tubuh. Protein yang berada dalam sel
dari berbagai macam jaringan mempunyai sifat yang berbeda-beda. Protein otot
diperlukan untuk kontraksi. Protein otot mempunyai kemampuan untuk menahan
air cukup besar sehingga jaringan otot menjadi kukuh. Protein pada jaringan
epitel sangat keras dan tidak larut sehingga bersifat melindungi tubuh. Protein
pada dinding pembuluh darah bersifat elastis sehingga sangat esensial untuk
menjaga tekanan darah tetap normal. Protein diperlukan untuk membangun
jaringan tubuh selama pertumbuhan yaitu sejak janin berada dalam kandungan
sampai dewasa. Selama satu tahun kandungan protein bayi meningkat 11%
menjadi 14,6% berat tubuh. Selain itu, juga terjadi kenaikan kebutuhan nitrogen
untuk pembentukan enzim, hormon, darah sehingga kebutuhan proteinnya
meningkat. Bayi pada enam bulan pertama pertumbuhannya sangat cepat
karena terjadi penimbunan jaringan lemak secara cepat yang kemudian semakin
lama semakin lambat. Pertumbuhan jaringan otak terjadi sangat cepat pada
masa bawah lima tahun (balita). Pada umurdua tahun ukuran jaringan otaknya
memiliki separuh ukuran jaringan otak dewasa. Pada umur 6 tahun ukuran
jaringan otaknya sama dengan orang dewasa. Bagi orang dewasa fungsi protein
untuk pertumbuhan adalah pertumbuhan rambut dan kuku yang berlangsung
selama hidup manusia. Protein juga diperlukan untuk mengganti jaringan yang
rusak dan mempertahankan jaringan yang sudah ada sepanjang hidup manusia.
Protein dalam tubuh tidak berada dalam keadaan stabil tetapi dinamis,
artinya bahwa protein secara kontinyu dirombak dan diganti dengan mensintesis
protein baru dari asam amino yang berasal dari diet (eksogenous protein)
maupun yang berasal dari dalam tubuh (endogenous protein).
Universitas Gadjah Mada
Fungsi protein untuk mengatur proses dalam tubuh dilakukan oleh
hormon dengan maksud agar reaksi tetap berlangsung dengan normal. Sebagai
contoh, apabila kekurangan iodium, hormon tiroksin akan lebih banyak
dfkeluarkan dari kelenjar tiroid agar proses metabolisme yang diatur oleh tiroksin
dapat berlangsung secara normal. Protein mengatur aliran cairan ke dalam
darah, mengatur keseimbangan asam basa. Bila darah bereaksi alkalis,
haemoglobin membawa CO2 ke paru-paru untuk dikeluarkan. Bila CO2 tidak
dikeluarkan, gas tersebut larut dalam air dan terbentuk asam karbonat. Pada
saat aktifitas fisik meningkat, lebih banyak asam laktat dihasilkan. Protein akan
mengikat asam laktat sehingga keasaman darah dapat dipertahankan normal.
Protein digunakan sebagai sumber energi apabila karbohidrat dan lemak
yang dioksidasi tidak menghasilkan sejumiah energi yang diperlukan. Setiap
gram protein dihasilkan 4 kalori energi.
3 - Asam amino penyusun protein
Asam amino penyusun protein mengandung gugus amonia (NH3) dan
karboksil (COOH). Di alam terdapat 20 - 22 macam asam amno. Asam amino
tersebut ada yang berasa manis (glisin, alanin, serin), ada yang berasa tawar
(triptofan, leusin), dan ada yang berasa pahit (arginin). Asam amino satu sama
lain saling berikatan membentuk poiipeptida. Ikatan antar asam amino disebut
ikatan peptida yaitu antara gugus karboksil dan gugus amino.
Asam amino dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu asam amino
esensial (indispensible amino acid} dan asam amino non-esensial (dispensible
amino acid). Asam amino esensial sangat diperlukan oleh tubuh tetapi tidak bisa
disinteis dalam tubuh sehingga harus ada dalam makanan. Untuk bayi diperlukan
10 macam asam amino esensial yaitu arginin, histidin, isoleusin, leusin, lisin,
metionin, fenilalanin, treonin, triptofan, dan valin. Pada anak-anak, arginin dapat
disintesis sehingga hanya dibutuhkan 9 macam asam amino esensial. Pada
orang dewasa, arginin dan histidin dapat disintesis dalam tubuh sehingga hanya
diperlukan 8 macam asam amino esensial. Untuk pertumbuhan yang normal
dalam diet harus tersedia asam amino esensial dan non esensial dengan
perbandingan 4:1.
Universitas Gadjah Mada
4 - Nilai gizi protein
Macam asam amino, jumlah tiap asam amino, dan susunan asam amino
dalam molekul protein sangat menentukan nilai gizi protein. Protein yang
berkualitas tinggi adalah protein yang dapat berfungsi dalam tubuh. Beberapa
cara penilaian kualitas baik secara kimia, invitro, maupun invivo banyak
dilakukan. Penilaian kualitas protein antara lain:
1. Nilai kimia
Pada penilaian kualitas protein ini digunakan protein telur sebagai
standar. Komposisi asam amino dalam telur paling baik. Untuk menghitung nilai
kimia maka perlu diketahui komposisi dan jumlah asam amino tersebut dalam
bahan makanan, kemudian dibandingkan dengan asam amino yang sama dalam
protein telur. Nilai asam amino atau sering disebut skor asam amino adalah:
mq asam amino esensial/ q protein yang diuji
mg asam amino esensial/ g protein telur
Asam amino yang menunjukkan perbandingan terkecil disebut asam
amino pembatas (limiting amino acid).
Protein makanan yang mempunyai nilai kimia rendah dapat ditingkatkan melalui
manipulasi genetik dengan menggunakan strain unggul, suplementasi dengan
asam amino yang kurang, dan dengan diet campuran sehingga kekurangan
asam amino dapat saling dilengkapi, misalnya beras dengan kacang-kacangan.
2. Protein Efficiency Ratio (PER)
Pengukuran kualitas protein terhadap PER menggunakan tikus sapih
sebagai hewan percobaan. Pengujian dilakukan selama 28 hari. Komposisi
dietnya mengandung protein 10%. Sebagai standar digunakan protein kasein
yang mempunyai nilai PER sebesar 2,5. PER merupakan perbandingan kenaikan
berat badan dengan jumlah protein yang dimakan.
kenaikan berat badan, g
PER
=____________________________
Berat protein yang dimakan, g
Universitas Gadjah Mada
3. Keseimbangan nitrogen dan nilai biologis
Nitrogen yang digunakan tubuh dapat dihitung dari jumlah nitrogen dalam
makanan dan jumlah nitrogen dalam tinja. Dengan perkataan lain, nitrogen yang
tertinggal dalam tubuh merupakan sisa nitrogen yang dimakan dengan nitrogen
dalam tinja dan urin. Keseimbangan nitrogen dapat berharga positif atau negatif.
Positif apabila banyak nitrogen yang tertinggal dalam tubuh. Keseimbangan
positif dicapai pada masa pertumbuhan, sedangkan keseimbangan nitrogen
negatif apabila banyak terjadi pembongkaran protein dalam jaringan. Hal ini
terjadi pada waktu sakit ataupun pada waktu masukan nitrogen dari makanan
tidak mencukupi. Nilai biologis adalah perbandingan antara protein yang dapat
ditahan dalam tubuh dengan protein yang dapat diabsorbsi.
Nilai biologis = N makanan - N tinja - N urin
N makanan - N tinja
5 - Kualitas dan kuantitas protein
Untuk mengetahui nilai protein suatu bahan pangan adalah penting untuk
mengetahui berapa banyak protein total yang dikandung, jenis asam amino dan
berapa jenis asam amino esensial yang terdapat dalam bahan pangan tersebut
dan dalam proporsi yang bagaimana. Teiah banyak diketahui mengenai masingmasing protein yang terdapat dalam berbagai jenis makanan, termasuk
kandungan asam aminonya dan karena itu dapat diketahui kualitas dan
kuantitasnya. Beberapa disebutkan memiliki campuran asam amino yang lebih
baik dibandingkan dengan yang lain, dan yang demikian dikatakan mempunyai
nilai biologikal yang lebih baik. Sebagai contoh, protein albumin di telur dan
kasein di susu, m engandung semua asam amino esensial dalam proporsi yang
bagus dan secara nutrisi jauh lebih baik dibandingkan protein semacam zein di
jagung, yang hanya mengandung sedikit trypthopan atau lysine, dan protein di
gandum, yang mengandung lysine dalam jumlah yang kecil. Namun demikian,
tidaklah tepat jika dikatakan bahwa protein dalam jagung dan gandum kurang
bernilai. Walaupun jagung dan gandum mengandung sedikit asam amino, namun
tetap mengandung semua asam amino esensial sebagaimana bahan pangan
penting lainnya. Defisiensi relatif dari protein jagung dan gandum dapat diimbangi
Universitas Gadjah Mada
dengan menyediakan makanan lain yang mengandung asam amino yang
mungkin juga terbatas. Dengan demikian, dimungkinkan dua jenis makanan
dengan nilai protein rendah untuk saling melengkapi guna membentuk campuran
protein yang baik ketika dikonsumsi bersamaan.
Manusia, khususnya anak-anak dengan diet yang rendah protein
hewaninya, memerlukan beragam makanan yang berasal dari sayur-sayuran,
tidak hanya satu jenis makanan saja. Pada berbagai diet, biji-bijian seperti
kacang tanah, kedele dan cowpeas, walaupun sedikit mengandung asam amino
sulphur, merupakan sumber yang baik untuk protein sereal, yang kebanyakan
kurang mengandung lysine. Beragam makanan dari sayuran, terutama jika
dikonsumsi secara bersamaan, dapat sebagai pengganti protein hewani. FAO
telah membuat suatu Tabell yang menunjukkan kandungan asam amino esensial
dalam berbagai macam makanan, yang dari informasi tersebut dapat dilihat
makanan mana yang bagus dikombinasikan satu dengan yang lainnya. Tentu
saja penting untuk mengetahui kuantitas total protein dan asam amino dalam
setiap makanan. Kualitas protein ditentukan oleh komposisi asam amino dan
kecernaannya. Jika suatu protein kurang satu atau lebih asam amino esensial,
maka kualitasnya lebih rendah. Asam amino esensial yang paling rendah di
dalam protein disebut dengan "asam amino pembatas". Asam amino pembatas
menentukan efisiensi penggunaan protein yang terdapat dalam makanan atau
kombinasi makanan. Manusia biasanya makan dengan sajian yang mengandung
berbagai macam protein; mereka jarang mengkonsumsi hanya satu jenis protein
saja. Olah karena itu, para ahli gizi lebih tertarik kepada kualitas protein pada diet
seseorang, dibandingkan hanya pada satu jenis makanan. Jika salah satu asam
amino esensial tidak terdapat atau terdapat dalam jumlah sangat sedikit di dalam
diet, maka akan membatasi pemenfaatan asam amino lain untuk membangun
protein. Berbagai metoda telah digunakan untuk menentukan kualitas protein,
salah satunya adalah eksperimen terhadap pertumbuhan dan retensi nitrogen
pada tikus muda. Metoda lainnya melibatkan penentuan asam amino atau nilai
kimia, umumnya dengan menguji efisiensi pemanfaatan protein yang terdapat
dalam makanan yang dikonsumsi dengan membandingkan komposisi asam
aminonya dengan protein yang dianggap berkuaiitas tinggi, seperti telur. Dengan
demikian, nilai kimia dapat diartikan sebagai efisiensi penggunaan protein
makanan dibandingkan dengan protein telur. Net protein utilization (NPU) ialah
Universitas Gadjah Mada
sebuah ukuran jumlah atau persentase protein yang dapat dimanfaatkan
dibandingkan dengan yang dikonsumsi. Sebagai contoh, Tabel 4 menunjukkan
nilai kimia dan NPU protein pada lima jenis makanan.
Tabell 4. Nilai kimia dan net protein utilization beberapa makanan
Makanan
Nilai kimia
Telur (utuh)
100
NPU ditentukan
anak-anak
87
pada NPU
ditentukan
pada tikus
94
AS I
100
94
87
Beras
67
63
59
Jagung
49
36
52
Gandum
53
49
48
Sumber: FAO/WHO, 1985
Tidaklah biasa atau mudah untuk mendapatkan nilai NPU pada manusia,
dan kebanyakan studi menggunakan tikus. Tabel 1 menunjukkan adanya korelasi
antara nilai pada tikus dan pada anak-anak, dan nilai kimia memberikan
perkiraan yang baik akan kualitas protein. Tabel 5 menunjukkan kandungan
asam amino dan nilai batas asam amino untuk sejumlah makanan nabati. Karena
lysine merupakan asam amino pembatas yang paling sering dijumpai pada
bahan pangan nabati maka diberikan juga nilai lysine. Kebanyakan protein dalam
tubuh manusia terdapat dalam jaringan otot. Tidak ada penyimpanan protein
khusus di dalam tuuh sebagaimana halnya lemak yang dapat disimpan dalam
bentuk glikogen. Namun demikian, saat ini muncul keraguan bahwa seseorang
yang sehat dan bergizi baik dengan akumulasi protein yang cukup dapat
bertahan untuk tetap dalam kondisi sehat selama beberapa hari tanpa adanya
penambahan protein sama sekali.
Universitas Gadjah Mada
Tabel 5. Kandungan protein, nilai batas asam amino dan nilai lysine beberapa
bahan pangan nabati
Bahan pangan
Kandungan protein (%)
Nilai batas asam
amino
Nilai lysine
9.4
7.1
10.3
11,0
49 (Lys)
62 (Lys)
38 (Lys)
33 (Lys)
49
62
38
33
23.6
23.5
25.8
100
100
62 (Lys)
118
117
62
0.9
1.2
0.9
1.3
2.1
56 (Leu)
70 (Thr)
77 (Lys Leu)
44 (Leu)
91 (Leu)
64
95
77
56
105
Sereal
Jagung
Beras (putih)
Tepung gandum
Millet
Legume
Kidney beans
Cowpea
Kacang tanah
Sayuran
Tomat
Labu
Lada
Ubi kayu
Kentang
6 - Metabolisme protein
Asam amino hasil pencernaan protein makanan dan asam amino hasil
katabolisme disebut pool asam amino. Asam amino tersebut digunakan oleh
tubuh melalui tiga jalur. Pertama, asam amino membentuk asam amino yang
baru misalnya pembentukan asam amino non-esensial dari asam amino
esensial. Kedua, melalui oksidasi asam amino untuk dihasilkan energi. Oksidasi
asam amino dapat dilakukan melalui jalur karbohidrat (asam amino glukogenik)
atau melalui jalur lemak (asam amino ketogenik). Ketiga, sintesis protein dalam
ribosoma. Inti sel akan mengeluarkan kode genetik yang dibawa oleh messenger
RNA yang selanjutnya dibawa ke ribosoma. Di dalam ribosoma terdapat RNA
yang disebut transport RNA (tRNA) yang membawa tiga basa atau kodon. Di
dalam ribosoma tRNA akan memasangkan kodon sesuai dengan duplikatnya.
Demikian seterusnya sampai diperoleh polipeptida dan protein.
Universitas Gadjah Mada
7 - Kebutuhan protein dan asam amino
Cara untuk menentukan kebutuhan protein adalah dengan keseimbangan
nitrogen. Nitrogen minimal yang dibutuhkan disebut kebutuhan minimal.
Keseimbangan nitrogen dapat dicapai apabila protein dalam diet berada di atas
minimal. Dengan demikian
keseimbangan nitrogen dipergunakan untuk menentukan kebutuhan protein
minimal tetapi bukan kebutuhan optimal.
Faktor yang menentukan kebutuhan protein adalah:
1. Keadaan fisiologis
2. Kecukupan energi yang diperoleh dari lemak dan karbohidrat.
3. Kemampuan untuk mengatur jumlah protein yang dimakan.
Tabel 6. Pencernaan protein
Enzim
Kondisi
Substrat
Hasil akhir
Pepsin
pH 1,0-2,0
Protein
Pepton, proteosa
Renin
pH 4, Ca
Kasein
Gumpalan susu
Tripsin
pH 5,2 -6,0
Protein Proteosa
Pepton
Polipeptida Dipeptida
Khimotripsin
pH8,0
Protein Proteosa
Pepton
Polipeptida Dipeptida
Karboksipeptidase
Aminopeptidase
Polipeptida COOH
Tripeptida Asam
bebas
amino
Polipeptida NH2 bebas Peptida Asam amino
Dipeptidase
Dipeptida
Asam amino
Asam amino hasil pemecahan protein akan masuk ke dalam mukosa
usus dengan dibantu oleh pembawa (carrier). Sistem pembawa untuk asam
amino netral, asam, dan basa berbeda. Peptida yang berat molekulnya rendah
dengan dibantu oleh pembawa ditransport ke dalam mukosa usus kemudian
dihidrolisis sehinggga dihasilkan asam amino. Asam-asam amino tersebut
ditransport ke dalam darah melewati membran basalis.
Anak-anak lebih memerlukan protein dibandingkan orang dewasa karena mereka
memerlukannya
untuk
Universitas Gadjah Mada
pertumbuhan.
Bayi
pada
bulan-bulan
awal
pertumbuhannya memerlukan sekitar 2,5 g protein per kilogram berat badan.
Kebutuhan ini akan menurun hingga sekitar 1,5 g/kg pada umur 9 hingga 12
bulan. Narhun demikian, kecuali intake energi cukup, protein tidak akan
dipergunakan semuanya untuk pertumbuhan. Seorang wanita hamil memerlukan
tambahan
suplai
protein
untuk
menumbuhkan
janin
yang
ada
dalam
kandungannya. Sama halnya dengan ibu menyusui juga memerlukan ekstra
protein, karena air susu ibu mengandung protein.
Kebutuhan protein dan nilai yang direkomendasikan telah menjadi subjek
dari banyak penelitian, diskusi dan ketidaksetujuan dalam 50 tahun terakhir. FAO
(Food and Agriculture Organization) dan WHO (World Health Organization)
secara periodik mengumpulkan para ahli untuk mengkaji perkembangan yang
terjadi dan menetapkan petunjuk bagi konsumen. Salah satu petunjuk yang
paling akhir dan berarti adalah hasil dari Konsultasi Gabungan para Ahli dari
FAO, WHO dan United Nations University (UNU) yang diselenggarakan di Roma
tahun 1981 (WHO, 1985). Kisaran asupan yang aman untuk anak berumur satu
tahun ditetapkan 1,5 g per kilogram berat badan. Nilai tersebut turun menjadi 1
g/kg pada umur enam tahun. Amerika Serikat menetapkan rekomendasinya
sedikit lebih tinggi, yakni 1,75 g/kg pada umur satu tahun dan 1,2 g/kg saat
berumur enam tahun. Bagi orang dewasa, anjuran asupan protein yang
ditetapkan oleh FAO/WHO/UNU adalah 0,8 g/kg untuk wanita dan 0,85 g/kg
untuk laki-laki.
8 - Kekurangan protein
Kekurangan protein tersebar secara luas di seluruh dunia. Penyebab utama
adalah jumlah protein yang dikonsumsi jumlahnya tidak mencukupi dan kualitas
protein yang dimakan sangat rendah. Kekurangan protein dapat mengakibatkan:
1. Busung lapar
2. Pellagra
3. Kwashiorkor
4. Penyakit hati kurang gizi
Kwashiorkor yaitu penyakit kurang protein yang diderita oleh anak-anak,
terutama terjadi di daerah yang konsumsi protein utamanya dari protein nabati.
Universitas Gadjah Mada
Kwashiorkor atau diartikan sebagai penyakit anak terlantar, memberikan gejala
yaitu pertumbuhan lambat, kulit mengalami hiperpigmentasi, bersikap apatis,
sering mengalami diare, nafsu makan sangat rendah, rambut merah dan jarang,
gigi banyak berlubang, dan anemia.
PUSTAKA
WHO, 1985. Energy and protein requirements. Report of a Joint FAO/WHO/UNU
Expert Consultation, Rome, 5 October 1981. WHO Technical Report
Series No. 724. Geneva, Switzerland.
Universitas Gadjah Mada
Download