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 V 3 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
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).
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 CO 2 ke paru-paru untuk dikeluarkan. Bila CO 2 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 (NH 3 ) 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.
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. PER kenaikan berat badan, g = Berat protein yang dimakan, g
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
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
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 NPU ditentukan pada NPU ditentukan anak-anak pada tikus Telur (utuh) 100 87 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.
Tabel 5. Kandungan protein, nilai batas asam amino dan nilai lysine beberapa bahan pangan nabati Bahan pangan Kandungan protein (%) Nilai batas asam Nilai lysine amino Sereal Jagung 9.4 49 (Lys) 49 Beras (putih) 7.1 62 (Lys) 62 Tepung gandum 10.3 38 (Lys) 38 Millet 11,0 33 (Lys) 33 Legume Kidney beans 23.6 100 118 Cowpea 23.5 100 117 Kacang tanah 25.8 62 (Lys) 62 Sayuran Tomat 0.9 56 (Leu) 64 Labu 1.2 70 (Thr) 95 Lada 0.9 77 (Lys Leu) 77 Ubi kayu 1.3 44 (Leu) 56 Kentang 2.1 91 (Leu) 105 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.
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 Khimotripsin ph8,0 Protein Proteosa Pepton Karboksipeptidase Aminopeptidase Polipeptida Dipeptida Polipeptida Dipeptida Polipeptida COOH Tripeptida Asam bebas amino Polipeptida NH 2 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 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.
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.