laporan hasil praktikum teknologi pengolahan susu

LAPORAN HASIL PRAKTIKUM
TEKNOLOGI PENGOLAHAN SUSU
Disusun oleh : Kelompok 3
Andreas CBS
(H 0911005)
Chairunnisa MN
(H 0911014)
Fitria Ratnasari
(H 0911027)
Maya Puspita
(H 0911037)
Nurma Retha
(H 0911047)
Rizky Nirmala
(H 0911055)
Sofinatul Ulum
(H 0911058)
Tri Nurhayati
(H 0911063)
PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2014
ACARA II
ISOLASI KASEIN
A. Pendahuluan
1. Latar Belakang
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 separuh dari
berat kering dari sel merupakan protein.
Susu sapi merupakan 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. 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.
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.
2. Tujuan Praktikum
Tujuan praktikum acara II Isolasi Kasein ini adalah untuk
mengisolasi kasein dari susu sapi skim dan full cream.
3. Tempat dan Waktu
Praktikum acara II Isolasi Kasein ini dilakukan pada hari Kamis,
10 April pukul 17.00 WIB di Laboratorium Rekayasa Proses Pangan dan
Hasil Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
B. Tinjauan Pustaka
Protein susu terdiri dari kasein 80%, laktalbumin 18% dan
laktoglobulin 0,05-0,07%. Kasein merupakan suatu substansi yang berwarna
putih kekuningan yang didapat dalam kombinasi dengan Ca sebagai kalsium
kasein dalam bentuk partikel kecil bersifat gelatin dalam suspensi. Kasein
dapat diendapkan dengan menggunakan asam-asam encer, rennin dan
alkohol. Kasein yang diendapkan dengan alkohol adalah ca-caseinat, dan
yang diandapkan dengan rennin terbentuk paracasein (Muchtadi, 2011).
Protein merupakan komponen penting atau komponen utama sel
hewan atau manusia. Protein yang berasal dari hewan disebut protein hewani.
Beberapa makanan sumber protein ialah daging, telur, susu, ikan, beras,
kacang, kedelai, gandunm, jagung, dan buah-buahan. Protein mempunyai
molekul besar dengan bobot molekul bervariasi antara 5000 sampai jutaan.
Dengan cara hidrolisis oleh enzim atau asam, protein akan menghasilkan
asam-asam amino. Protein mudah dipengaruhi oleh suhu tinggi, Ph, dan
pelarut organik (Poedjiadi dan Titin, 2006).
Modifikasi kasein dengan menggunakan CaCl2 dapat menurunkan
kelarutan protein kasein tersebut sehingga diharapkan dapat meningkatkan
sifat fungsional kasein dan membentuk agregat berukuran mikro (De Souza et
al, 2010 dalam Rahayu dkk, 2013). Interaksi yang tidak nyata berdasarkan
analisis ragam menunjukkan bahwa interaksi antara CaCl2 dan pH memiliki
kekuatan yang sama besar pada kelarutan kalsium dalam pembentukan ikatan
crosslink kasein modifikasi. Kalsium akan mengendap bersama kasein dan
membentuk ikatan crosslink pada pH isoelektrik sehingga kalsium terlarut
rendah.
Susu sapi segar adalah air susu hasil pemerahan yang tidak dikurangi
atau ditambah apapun. Ciri-cirinya adalah berwarna putih kekuningkuningan, tidak tembus cahaya. Kekuningan karena memiliki kandungan
vitamin A yang tinggi (Puspardoyo, 1997 dalam Ginting dan Pasaribu, 2005).
Menurut Potter (1986) dalam Ginting dan Pasaribu (2005), susu bubuk full
krim adalah susu yang dikeringkan hingga sekitar 97% total zat padatnya.
Biasanya dalam susu full krim telah ditambahkan berbagai macam vitamin
dan mineral.
Kasein diendapkan dengan cara pengubahan pH menjadi 4,6 dan
pemanasan pada suhu 400C karena titik isoelektrik kasein diketahui dengan
pasti yakni 4,6 dan tidak tahan panas (Poedjadi, 1994 dalam Copriady dkk,
2013). Protein susu dipisahkan menjadi dua kelompok protein besaryakni
kasein dan whey. Supernatan sisa disebut whey berupa cairan kental berwarna
hijau pucat (Copriady dkk, 2013).
Kasein merupakan protein amfoterik yang mempunyai sifat asam
maupun basa, tetapi biasanya menpunyai sifat asam. Bakteri memecah protein
dengan menghasilkan energi dalam jumlah kecil, tetapi nitrogen dari hasil
pemecahan tersebut digunakan untuk membangun protoplasma didalam sel,
sedangkan energi yang dibutuhkan untuk sintesis tersebut terutama diperoleh
dari hasil pemecahan karbohidrat. Semakin tinggi susu skim yang
ditambahkan semakin tinggi kadar proteinnya karena susu skim sendiri
merupakan sumber protein. Susu skim digunakan untuk mencapai kandungan
solid non fat dan sebagai sumber protein jadi secara otomatis kadar protein
semakin tinggi (Triyono, 2010).
Isolasi kasein kebanyakan menggunakan susu sapi karena kandungan
kasein susu sapi lebih besar dibandingkan susu kambing, selain itu susu sapi
lebih mudah didapatkan. Kasein didapatkan dengan menambahkan rennet
pada susu sapi sehingga terbentuk endapan. Dalam rennet terdapat enzim
chymosin yang menghidrolisis ikatan spesifik pada kappa-kasein susu,
sehingga terjadi pemutusan ikatan, pada susu, kappa-kasein bertindak sebagai
stabilizer. Setelah aktivitas ini dirusak oleh chymosin, akan terjadi koagulasi.
Sehingga kasein dapat mengendap dan dapat dipisahkan dengan cara disaring
(Supardi, 2011).
Ketika susu dipanaskan perlahan-lahan, sekitar 80 % dari β-Ig yang
terdenaturasi berkaitan dengan misel kasein. Sebaliknya, ketika susu
dipanaskan dengan cepat (misalnya dalam kondisi pengolahan menggunakan
sistem pemanas langsung) hanya sekitar setengah β-Ig dan α-laktalbumin
yang terdenaturasi berkaitan dengan kasein misel. Sisa dari protein whey
terdenaturasi tetap dalam serum susu sebagai ikatan disulfida dan hidrofobik
terkait
agregat
menunjukkan
bahwa
tingkat
dan
derajat
interaksi
protein whey dengan misel kasein yang nyata tergantung pada metode
perlakuan panas (Anema and Li, 2001).
Protein dari misel kasein yang stabil dalam sistem aqueous, garam,
laktosa, dan protein serum larut oleh sterik dan interaksi elektrosatik karena
lapisan κ-kasein yang memperpanjang masa hidrofilik daerah C -terminal dari
permukaan kasein misel ke dalam larutan. Stabilitas misel didasarkan pada
tiga komponen integral dari sistem misel yaitu κ-kasein, koloid kalsium
fosfat, dan interaksi hidrofobik. Mengubah komponen yang mempengaruhi
stabilitasnya bisa mengakibatkan agregasi misel atau disosiasi ke dalam subkomponen misel (Roach and Harte, 2011).
Kasein merupakan komponen protein utama susu, di mana ia
menyumbang Ca 80% dari total persediaan protein. Sampai saat ini, peran
fisiologis utama kasein dalam sistem susu secara luas diterima menjadi
sumber asam amino yang dibutuhkan oleh pertumbuhan neonatus. Namun,
fitur fisiologis yang dominan sistem kasein misel telah lebih baru-baru ini
terbukti menjadi pencegahan kalsifikasi patologis dari kelenjar susu
(Silva and Malcata, 2011).
C. Metodologi
1. Alat
a. Pipet PYREX IWAKI volume 10 ml
b. Propipet
c. Tabung reaksi PYREX IWAKI
d. Gelas beker PYREX IWAKI volume 100 ml
e. Corong kecil
f. Neraca analitik
g. Termometer
h. Hot plate
i. Oven
j. Desikator
2. Bahan
a. Susu Skim A
b. Susu Skim B
c. Susu Full cream A
d. Susu Full cream B
e. Aquades
f. Asam Asetat 10%
g. Kertas saring secukupnya
h. 5 ml campuran etil etanol (1:1)
i. CaCl2
3. Prosedur Kerja
5 gram susu
skim
Dilarutkan dalam 20 ml air
hangat
20 ml susu full
cream
Dipanaskan diatas hot plate pada suhu kurang dari 55oC
Asam Asetat
10%
Ditambahkan perlahan-lahan sampai pH 4,6
Dipanaskan diatas hot plate hingga kabut susu terpisah kaseinnya
Kasein diendapkan hingga terbentuk mass kasein yang kompak
Air dihilangkan dengan filtrasi dan menekan padatan
menggunakan spatula
Endapan kasein diangkat dipindah ke beker glass lain
5 ml
campuran etil
dan eter (1:1)
Ditambahkan dan diaduk beberapa menit
Campuran etil dan eter dibuang dan diulangi dicuci dengan
cempuran etil eter kembali
Campuran etil dan eter dibuang kemudian difiltrasi
Dibiarkan diudara terbuka 10-15 menit
Dioven pada suhu 60oC selama 8 jam
Dimasukan desikator
Dihitung rendemen kasein
D. Hasil dan Pembahasan
Tabel 2.1 Data Hasil Isolasi Kasein
Berat
kertas
No
Sampel
saring
(gram) (A)
1
Skim A + CaCl2 0,654
0,04%
2
Skim B + CaCl2 0,635
0,04%
3
Full cream A + 0,648
CaCl2 0,04%
4
Full cream B + 0,648
CaCl2 0,04%
5
Skim A
0,672
6
Skim B
0,657
7
Full cream A
0,657
8
Full cream B
0,646
Berat kasein +
kertas saring
setelah dioven
(gram) (B)
2,389
34,7 (w/w)
0,882
4,94 (w/w)
1,180
2,66 (w/v)
1,368
2,44 (w/v)
2,528
0,776
1,089
1,015
37,12 (w/w)
2,38 (w/w)
2,16 (w/v)
1,845 (w/v)
Rendemen
(%)
Sumber : Laporan Sementara
Protein susu dapat dikelompokkan kedalam dua golongan utama, yaitu
kasein dan whey (atau serum) protein. Kasein ternyata bukan berupa satu
molekul saja, tetapi memiliki beberapa varian yang berbeda karakteristiknya.
Pemisahan kasein dan whey secara klasik dapat dilakukan dengan proses
sedimentasi menggunakan asam pada pH 4,6. Pada pH tersebut kasein akan
mengendap, sedangkan whey tetap dalam bentuk larutan/supernatan.
Selanjutnya dengan sentrifugasi dan penyaringan, endapan kasein dapat
dipisahkan dari whey.
Pemisahan kasein penting dilakukan karena sudah sejak lama
digunakan sebagai bahan dasar pembuatan keju. Namun kini kasein juga
diproduksi dalam bentuk kasein kering untuk beberapa keperluan seperti
farmasi, kesehatan, dan pengembangan produk pangan. Dalam industri
pangan selain digunakan untuk pembuatan keju, kasein juga digunakan untuk
pengolahan “whitener” kopi, “bakery”, dan “dessert topping” (Legowo,
2002). Dibawah ini merupakan karakteristik kasein susu :
Tabel 2.2 Karakteristik Beberapa Jenis Kasein
Jenis Protein Jumlah dalam Varian
Berat Molekul
Skim (g/L)
Genetik (KDalton)
α s1-kasein
13,6
B
23.500
C
23.500
α s2-kasein
3,4
A
25.226
β -kasein
8,2
A
24.000
B
24.000
k-kasein
4,1
A
19.000
B
19.000
pH
Isoelektrik
4,6-5,1
5,1
5,3
5,3
3,7-4,2
3,7-4,2
Sumber: Brumner (1977) dalam Legowo (2002)
Pada praktikum ini susu skim yang berupa bubuk dilarutkan ke dalam
air hangat. Pelarutan ini berfungsi untuk memudahkan dalam isolasi kasein.
Adapun air yang digunakan air hangat agar lebih mudah dan lebih cepat
dalam melarutkannya. Sedangkan pada sampel susu full cream karena sudah
merupakan emulsi maka tidak perlu dilarutkan ke dalam air hangat lagi.
Setelah dilarutkan, sampel susu kemudian dipanaskan hingga suhu 55oC.
Pemanasan ini bertujuan untuk menurunkan kelarutan protein sehingga dapat
mengendapkan protein susu pada kondisi yang sesuai atau pemanasan ini
dapat
menyebabkan
denaturasi
mempercepat pengendapan protein.
rusaknya
struktur
protein
sehingga
Tahap selanjutnya sampel susu ditambahkan asam asetat 10%
perlahan-lahan sampai pH 4,6. Fungsi penambahan asam asetat untuk
menurunkan pH hingga mencapai titik isoelektris. Menurut Poedjadi, 1994
dalam Copriady, 2011 kasein diendapkan dengan cara pengubahan pH
menjadi 4,6 dan pemanasan pada suhu 400C karena titik isoelektrik kasein
diketahui dengan pasti yakni 4,6 dan tidak tahan panas. pH yang rendah dapat
mencegah protein larut dan menggumpal. Penurunan pH bisa dilakukan
dengan menambahkan larutan asam apapun namun pada praktikum ini
digunakan asam asetat. Asam asetat ditambahkan dengan terus diaduk dan
dipanaskan hingga kasein benar-benar terpisah. pH dapat mempengaruhi
struktur kasein. Kasein-kasein ini berkumpul membentuk kasein misel
sehingga membentuk agregat kompleks dari monomer ikatan kalsium fosfat
yang dapat dirubah dengan variasi pH rendah (Bouzid et al., dalam Rahayu
dkk, 2013). 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 :
H2NR-COO- + H+ →
+
H3NR-COO
Kasein misel
Kasein asam
(pH = 6,6)
(pH = 4,6)
Koloid dispersi
(R, kasein protein)
Partikel tidak larut
Setelah mass kasein terbentuk, kasein protein dipisahkan dengan
cairan susu menggunakan proses filtrasi dan ditekan dengan spatula. Mass
kasein dicuci menggunakan campuran etil dan eter dengan perbandingan 1:1.
Tujuan pencucian ini adalah untuk melarutkan komponen lemak yang
kemungkinan masih terikut dalam mass kasein yang didapatkan. Eter
merupakan pelarut polar sehingga dapat melarutkan lemak. Sehingga dapat
dengan mudah mendapatkan endapan kaseinnya saja.
Pada praktikum ini membandingkan 8 sampel susu dengan perlakuan
yang berbeda maupun jenis dan merk susu yang berbeda. Sampel susu yang
digunakan adalah susu full cream A, susu full cream B, Susu Skim A serta
Susu Skim B. Adapun perlakuan yang diberikan ada yang ditambah CaCl2
dan tanpa penambahan CaCl2. Tujuan penambahan CaCl2 adalah menambah
efektifitas isolasi kasein. Menurut De souza et al (2010) dalam Rahayu dkk
(2013) menjelaskan bahwa modifikasi kasein dengan menggunakan CaCl2
dapat menurunkan kelarutan protein kasein tersebut sehingga diharapkan
dapat meningkatkan sifat fungsional kasein dan membentuk agregat
berukuran mikro.
Berdasarkan hasil praktikum sampel Susu Skim A ditambah CaCl2
0,04% memiliki rendemen kasein 34,7%, Susu Skim B ditambah CaCl2
0,04% memiliki rendemen 4,94%, Susu Full Cream A ditambah CaCl2 0,04%
memiliki rendemen 2,66%, Susu Full Cream B ditambah CaCl2 0,04%
memiliki rendemen 2,44%, Susu Skim A memiliki rendemen 37,12%, Susu
Skim B memiliki rendemen 2,38%, Susu Full Cream A memiliki rendemen
2,16% serta Susu Full Cream B memiliki rendemen 1,845%. Sampel yang
memiliki rendemen terbesar adalah Susu Skim A kemudian Susu Skim A
ditambah CaCl2 0,04%. Hal ini menyimpang dari teori karena seharusnya
sampel yang ditambah CaCl2 0,04% memiliki rendemen yang lebih besar
karena efektifitas isolasi lebih besar. Penyimpangan ini dapat disebabkan
karena proses filtrasi yang dilakukan praktikan kurang tepat maupun
penimbangan yang belum konstan.
Namun demikian secara umum rendemen kasein pada susu skim lebih
besar dari susu full cream. Hal ini sudah sesuai dengan teori. Susu skim
merupakan jenis olahan susu yang proteinnya sudah dipisahkan dari emulsi
susu. Menurut Triyono (2010), semakin tinggi susu skim yang ditambahkan
semakin tinggi kadar proteinnya karena susu skim sendiri merupakan sumber
protein. Susu skim digunakan untuk mencapai kandungan solid non fat dan
sebagai sumber protein jadi secara otomatis kadar protein semakin tinggi.
Selain itu susu full cream merupakan susu yang kaya akan lemak, sehingga
proteinnya lebih sedikit.
E. Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diambil dari praktikum acara II. Isolasi Kasein
ini adalah sebagai berikut :
1. Sampel yang memiliki rendemen terendah hingga tertinggi adalah
berturut-turut susu full cream B, susu full cream A, susu skim B, susu full
cream B+ CaCl2 0,04%, susu full cream A + CaCl2 0,04%, susu skim B +
CaCl2 0,04%, susu skim A + CaCl2 0,04%, dan susu skim A.
2. Besarnya rendemen susu dari terendah hingga tertinggi berturut-turut
yaitu 1,845 %; 2,16 %; 2,38 %; 2,44 %; 2,66 %; 4,94 %; 34,7 %; dan
37,12 %.
3. Secara keseluruhan rendemen kasein susu skim lebih besar dari susu full
cream sehingga sesuai dengan teori yang ada karena susu skim lebih
banyak mengandung protein dibandingkan susu full cream yang banyak
mengandung lemak.
DAFTAR PUSTAKA
Anema, Skelte G, and Yuming Li. 2001. Association of Denatured Whey Proteins
with Casein Micelles in Heated Reconstituted Skim Milk and its Effect on
Casein Micelle Size. Food Science Section, Fonterra Research Cent.
Copriady, Jimmi., J Azmi., Maharani. 2011. Isolasi Karakterisasi dan Penentuan
Kadar Laktalbumin Susu Sapi Fries Holdstein dengan Metode Lowry.
Jurnal Natur Indonesia 13 Februari 2011.
Ginting, Nurzainah, dan Elsegustri Pasaribu. 2005. Pengaruh Temperatur dalam
Pembuatan Yoghurt dari Berbagai Jenis Susu dengan Menggunakan
Lactobacillus Bulgaricus dan Streptococcus Thermophilus. Jurnal
Agribisnis Peternakan, Vol.1, No.2, Agustus 2005.
Legowo, Dr. Ir. Anang Mohammad. 2002. Sifat Kimiawi, Fisik, dan
Mikrobiologis Susu. Diktat Kuliah Fakultas Peternakan Universitas
Diponegoro. Semarang.
Muchtadi, Tien R., Sugiyono, Fitiyono Ayustaningwarno. 2011. Ilmu
Pengetahuan Bahan. Penerbit Alfabeta. Bandung.
Poedjiadi, Anna dan F.M. Titin Supriyanti. 2006. Dasar-Dasar Biokimia Edisi
Revisi. UI-Press. Jakarta.
Rahayu, Premy Puspitawati., Purwadi., I Thohari. 2013. Modifikasi Kasein
dengan CaCl2 dan pH yang Berbeda Ditinjau dari Kelarutan Protein,
Kelarutan Kalsium, Bobot Molekul dan Mikrostruktur. Fakultas
Peternakan Universitas Brawijaya.
Roach, Adrienne, and Federico Harte. 2011. Disruption and Sedimentation of
Casein Micelles and Casein Micelle Isolates Under High-Pressure
Homogenization. Department of Food Science and Technology, The
University of Tennesse.
Silva, Sofia V, and F. Xavier Malcata. 2011. Caseins as Source of Bioactive
Peptides. Escola Superior de Biotecnologia, Universidade Catolica
Portuguesa, Rua Dr. Antonio Bernardino de Almeid.
Supardi, Tony. 2011. Pembuatan Nanofood Propolis Menggunakan Penyalut
Casein Micelle. Skripsi Fakultas Teknik Universitas Indonesia.
Triyono, Agus. 2010. Mempelajari Pengaruh Maltodekstrin dan Susu Skim
terhadap Karakteristik Yoghurt Kacang Hijau (Phaseolus radiatus L.).
Seminar Rekayasa Kimia dan Proses ISSN 1411-4216.
LAMPIRAN
Gambar 2.1. Kasein Susu Full Cream A + CaCl2 0,04%
Perhitungan % rendemen :
= berat kertas saring setelah dioven – berat kertas saring awal x 100%
Volume susu awal
= 1,180 gram – 0,648 gram x 100%
20 ml
= 2,66 % (w/v)