ANALISIS BIOREAKSI KARBOHIDRAT DAN PROTEIN PADA PROSES PERKECAMBAHAN BIJI KEDELAI Oleh : Miranti Puspitasari (091810301002) Lia Afrianti (091810301008) Antin Martasari (091810301012) JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS JEMBER 2012
34
Embed
Metabolisme Karbohidrat Dan Protein Pada Proses Perkecambahan Kedelai
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
ANALISIS BIOREAKSI KARBOHIDRAT DAN PROTEIN
PADA PROSES PERKECAMBAHAN BIJI KEDELAI
Oleh :
Miranti Puspitasari (091810301002)
Lia Afrianti (091810301008)
Antin Martasari (091810301012)
JURUSAN KIMIAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS JEMBER2012
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kedelai ( Glycine max (L). Merril ) merupakan salah satu sumber energi
protein nabati yang penting bagi kehidupan manusia karena kandungan protein.
Oleh karena itu kedelai sangat baik sebagai bahan makanan sumber protein.
Selain kandungan proteinnya yang tinggi, kedelai juga mengandung karbohidrat.
Kacang kedelai mengandung sekitar 9% air, 40 gr/100 gr protein, 18 gr/100 gr
lemak, 3,5 gr/100 gr serat, 7 gr/100 gr gula.
Kecambah adalah tumbuhan kecil yang baru tumbuh dari biji kacang-
kacangan yang disemaikan. Sedangkan perkecambahan adalah serangkaian
peristiwa penting yang terjadi sejak biji dorman sampai menjadi bibit yang
sedang tumbuh (Copeland, 1976). Perkecambahan secara umum dapat
meningkatkan karakteristik fungsional dan nilai nutrisi dari kacang-kacangan
(Vanderstoep, 1981).
Kandungan zat gizi pada biji sebelum dikecambahkan berada dalam
bentuk tidak aktif (terikat), setelah perkecambahan bentuk tersebut diaktifkan
sehingga meningkatkan daya cerna bagi manusia. Germinasi atau perkecambahan
meningkatkan daya cerna karena berkecambah merupakan proses katabolis yang
menyediakan zat gizi penting untuk pertumbuhan tanaman melalui reaksi
hidrolisis dari zat gizi cadangan yang terdapat di dalam biji.
Pada proses perkecambahan kandungan karbohidrat dan protein akan
berkurang. Hal ini dikarenakan adanya bioreaksi pada proses perkecambahan
tersebut. Bioreaksi yang terjadi adalah metabolisme dari protein dan karbohidrat.
Guna untuk mempelajari proses katabolisme karbohidrat dan protein pada proses
perkecambahan biji kedelai, maka akan dilakukan percobaan (praktikum) tentang
analisis bioreaksi karbohidrat dan protein dalam proses perkecambahan biji
kacang kedelai.
1.2 Rumusan Masalah
1. Bagaimana metabolisme karbohidrat dan protein pada proses
perkecambahan kedelai?
2. Apakah kadar air, amilum, gula reduksi, dan protein akan berubah selama
proses perkecambahan kedelai?
3. Bagaimana perbandingan kadar protein dan ksrbohidrat pada biji kedelai selama proses perkecambahan?
1.3 Tujuan
1. Mengetahui metabolisme karbohidrat dan protein pada proses
perkecambahan kedelai.
2. Mengetahui kadar amilum, gula reduksi, air dan protein akan berubah atau
tidak selama proses perkecambahan kedelai.
3. Mengetahui perbandingan kadar protein dan karbohidrat pada biji kedelai selama proses perkecambahan.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kedelai
2.1.1 Klasifikasi
Kedelai (Glycine max (L). Merril) dikenal dengan berbagai nama daerah,
antara lain : sojaboom, soja, bohne, kedele, kacang gimbol, kacang bulu, kacang
jepim, dele dan lain-lain. Dalam sistematik tumbuh-tumbuhan (taksonomi) kedelai
di klasifikasikan sebagi berikut:
Kingdom : Plantae
Divisi : Spermathopyta
Sub divisi : Angiospermae
Kelas : Dicothyledonae
Ordo : Polypetaes
Famili : Leguminosae
Sub famili : Papilionoidae
Genus : Glycine
Spesies : (Glycine max (L). Merril). Sinonim dengan G. soya (L)
Sieb dan Zucc, atau Soya max atau s. Hispida (Pitojo,2003).
2.1.2 Kandungan Kedelai
Kedelai merupakan sumber protein yang penting bagi manusia, apabila
ditinjau dari segi harga merupakan sumber protein yang termurah sehingga
sebagian besar kebutuhan protein nabati dapat dipenuhi dari hasil olahan kedelai.
Biji kedelai tidak dapat dimakan langsung karena mengandung tripsine inhibitor.
Apabila biji kedelai sudah direbus pengaruh tripsin inhibitor dapat dinetralkan.
Kandungan asam amino penting yang terdapat dalam kedelai, yaitu isoleusin,
leusin, lisin, metionin, fenilalanin, treonin, triptopan, dan valin yang rata-rata
tinggi, kecuali metionin dan fenilalanin, di samping itu, kedelai mengandung
kalsium, fosfor, besi, vitamin A dan B yang berguna bagi pertumbuhan manusia.
Kandungan asam amino metionin dan sistein agak rendah jika dibandingkan
protein hewani. Kedelai dapat digunakan untuk berbagai macam keperluan, antara
lain untuk makanan manusia, makanan ternak, dan untuk bahan industri (Cahyadi,
2007).
Protein yang terdapat dalam kedelai sangat berguna untuk pertumbuhan ,
perbaikan jaringan yang rusak, penambah imunitas tubuh, dan lain-lain. Pada
produk pangan yang terbuat dari kedelai, misalnya susu kedelai tersusun oleh
sejumlah asam amino, seperti lesitin, arginin, lisin, glisi, niasin, leusin, isoleusin,
treonin, triptofa, dan fenilalanin. Asam amino ini sangat dibutuhkan untuk
pertumbuhan tubuh serta perkembangan , terutama lesitin. Kandungan asam
ammo esensial biji kedelai per 100 gram tersaji pada Tabel 1.
Tabel 1. Kandungan asam amino esensial biji kedelai per 100 gram
Asam Amino Jumlah(mg/gN)
Isoleusin 340
Leusin 480
Lisin 400
Fenilalanin 310
Tirosin 200
Sistin 110
Treonin 250
Triptofan Valin 90 330
Metionin 80
Kedelai mengandung protein 35%, bahkan pada varietas unggul kadar
proteinnya dapat mencapai 40-43%. Dibandingkan dengan beras, jagung, tepung
singkong, kacang hijau, daging, ikan segar, dan telur ayam, kedelai mempunyai
kandungan protein yang lebih tinggi, hampir menyamai kadar protein susu skim
kering. Kedelai dalam bentuk kering yang dikecambahkan mengalami
peningkatan kadar protein (Cahyadi, 2007). Kandungan komposisi kimia biji
kedelai kering dan kecambah tersaji pada Tabel. 2.
Tabel 2. Komposisi kimia biji kedelai kering dan kecambah kedelai per 100 gram
Komponen Biji kedelai Kecambah kedelai
Kalori (Kkal)
Protein (gram)
Lemak (gram)
Karbohidrat (gram)
Air (gram)
331,0
34,9
18,1
34,8
7,5
312,30
40,49
24,09
40,99
10,20
(Cayadi, 2007).
2.2 Perkecambahan
2.2.1 Pengertian Perkecambahan
Perkecambahan menurut Sastro-Utomo (1990), adalah sebagai awal dari
pertumbuhan suatu biji atau organ perbanyakan vegetatif. Menurut Copeleland
dalam (Abidin, 1987), perkecambahan adalah aktivitas pertumbuhan yang sangat
singkat suatu embrio di dalam perkecambahan dari biji menjadi tanaman muda.
Sedangkan menurut Kamil (1997), perkecambahan merupakan pengaktifan
kembali embrionik axis dalam biji yang terhenti untuk kemudian membentuk bibit
(Seedling).
Perkecambahan adalah pertumbuhan embrio yang dimulai kembali setelah
penyerapan air atau ambibisi, dalam hal ini biji tersebut akan berkecambah.
Setelah menjalani masa dorman yang dapat disebabkan oleh beberapa factor
internal seperti embrio masih berbentuk rudimen atau belum masak, kulit biji
yang impermiabel atau adanya penghambat tumbuh Hidayat (1995).
Perkecambahan dapat terjadi apabila substrat (karbohidrat, protein, lipid) berperan
sebagai penyediaan energi yang akan digunakan dalam proses morfologi
(pemunculan organ-organ tanaman seperti akar, daun dan batang). Dengan
demikian kandungan zat kimia dalam biji merupakan faktor dalam
perkecambahan biji (Ashari, 1995).
Tipe pertumbuhan awal kecambah kedelai adalah Epigeal (epygeour) di
mana munculnya radikel diikuti dengan memanjangnya hipokotil secara
keseluruhan dan membawa serta koltiledon dan plumula ke atas permukaan tanah
(Hidayat, 1995). Menurut Kamil (1997), metabolisme perkecambahan biji
merupakan suatu rangkain komplek dari morfologi, fisiologi dan biokimia. Secara
fisiologi, terjadi proses selama perkecambahan biji yaitu:
1) Perkecambahan biji dimulai penyerapan air oleh biji (ambibisi) melunakkan
kulit biji dari protoplasma
2) Pengaktifan enzim dan hormon karena terjadinya perkecambahan dengan
kegiatan-kegiatan sel dan enzim-enzim serta naiknya tingkat respirasi benih.
2.2.2 Reaksi Perkecambahan
Menurut Kamil (1997), metabolisme perkecambahan biji merupakan suatu
rangkaian komplek dari perubahan-perubahan morfologi, fisiologi dan biokimia.
Secara fisiologis, terjadi proses berurutan selama perkembangan biji yaitu:
(1) Perkecambahan biji dimulai dengan proses penyerapan air oleh biji (imbibisi),
melunakkan kulit biji dan hidrasi dari protoplasma, (2) Pengaktifan enzim dan
hormon yaitu terjadinya proses pencernaan dengan kegiatan-kegiatan sel dan
enzim-enzim serta naiknya tingkat respirasi benih, (3) Perombakan cadangan
makanan seperti karbohidrat, lemak, dan protein menjadi bentuk-bentuk yang
melarut dan ditranslokasikan ke titik-titik tumbuh, (4) Asimilasi dari bahan-bahan
yang telah diuraikan tadi di daerah meristematik untuk menghasilkan energi bagi
kegiatan pembentukan komponen dan penbentukan sel-sel baru, (5) Proses
pernafasan yaitu proses perombakan sebagian makanan cadangan menjadi
senyawa yang lebih sederhana seperti CO2 dan H2O, dan (6) Proses pertumbuhan
dari kecambah melalui proses pembelahan, pembesaran dan pembagian sel-sel
pada titik tumbuh.
Proses perkecambahan yang mencakup aspek kimiawi meliputi beberapa
tahapan yang runtut antara lain: imbibisi, sekresi hormon dan hormon, hidrolisis
cadangan makanan terutama karbohidrat dan protein dari bentuk tidak terlarut
(komplek) menjadi bentuk terlarut /sederhana Ashari (1995).
2.2.3 Perkecambahan Kedelai
Menurut Kamil (1997), biji yang berkecambah biasanya ditandai dengan
terlihatnya akar daun yang menonjol keluar biji. Sebenarnya proses
perkecambahan sudah mulai dan berlangsung sebelum penampakan ini. Pada
waktu permulaan perkecambahan, asam giberalik keluar dari embrionik axis lalu
masuk ke dalam Scutellum (cotyledon) dan aleuron, setelah kira-kira 12-18 jam
perkecambahan untuk mencerna amilase dan amilopektin. Hal serupa juga terjadi
pada proses pemecahan pati, dimana 12-18 jam perkecambahan pati dirombak
menjadi glukosa pada daerah endosperm dan masuk scutellum. Didalam scutellum
glukosa dirombak menjadi sukrosa dan fruktosa Kamil (1997).
2.3 Karbohidrat
Karbohidrat merupakan senyawa yang tersusun dari 3 jenis atom, yaitu
atom C, H, dan O. Karbohidrat merupakan polihidroksi aldehida atau keton atau
senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa aldehida atau keton bila
dihidrolisa. Nama karbohidrat diambil dari kata karbon dan hidrat. Rumus
molekul karbohidrat secara umum yaitu Cx(H2O)y. Semua jenis karbohidrat
memiliki gugus fungsi CO dan –OH (Fessenden dan Fessenden, 1990).
Karbohidrat diklasifikasikan menjadi 4 jenis berdasarkan banyaknya unit glukosa
pada rantai karbohidrat tersebut, yaitu monosakarida, disakarida, dan polisakarida.
a. Monosakarida
Monosakarida adalah satu unit gula sederhana yang mengandung 3, 4, 5,
6, dan 7 atom karbon yang berturut-turut dan dinamakan triosa, tetrosa, pentosa,
heksosa, dan heptosa. Akhiran –osa adalah tata nama yang digunakan dalam
penggolongan monosakarida.
Monosakarida dibagi menjadi 2 jenis berdasarkan lokasi gugus C=O, yaitu
ketosa dan aldosa. Ketosa yaitu monosakarida yang memiliki gugus C=O berada
pada ujung rantai karbon. Misalnya D-Glukosa, suatu aldoheksosa. Ketosa yaitu
monosakarida yang gugus karbonilnya berada tidak pada ujung rantai karbon.
Misalnya D-Fruktosa, suatu ketoheksosa.
a. D-Glukosa, suatu aldosa
b. D-Fruktosa, suatu ketosa
b. Disakarida
Disakarida adalah karbohidrat yang tersusun dari 2 molekul monosakarida,
yang dihubungkan oleh ikatan glikosida. Ikatan glikosida terbentuk antara atom
C1 suatu monosakarida dengan atom O dari gugus OH monosakarida lain.
c. Polisakarida
Polisakarida merupakan polimer unit monosakarida. Unit monomer tersebut dibagi menjadi 2 jenis, yaitu homopolisakarida dan heteropolisakarida.
Contoh polisakarida antara lain glikogen, selulosa, kitin, amilopektin, dan amilosa.
Amilum (pati) adalah homopolimer dari monosakarida yang tersusun dari
unsur C, H, dan O dengan rumus kimia (C6H10O5)n dan terdiri dari 2 komponen
yaitu amilosa dan amilopektin (Fessenden dan Fessenden, 1990). Jumlah kedua
poliskarida ini tergantung dari jenis pati. Pati yang ada dalam kentang, jagung dan
tumbuhan lain mengandung amilopektin sekitar 75 – 80% dan amilum sekitar 20-
25% (Winarno, 1989).
Amilosa memiliki struktur yang tidak bercabang (rantai lurus) dan larut
dalam air. Monomer pada amilosa membentuk polimer dengan ikatan (14) D-
glukosa. Amilopektin adalah suatu polisakarida yang mempunyai BM jauh lebih
besar dari amilosa, mengandung 1000 satuan glukosa atau lebih di tiap
molekulnya. Monomer pada amilopektin membentuk polimer dengan ikatan
(14) D-glukosa dan pada atom C nomor 6 terdapat ikatan cabang (16) D-
glukosa. Amilopektin tidak larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik
seperti butanol (Sahlan, 2007).
Amilum tidak larut dalam air, sehingga banyak digunakan sebagai bentuk
simpanan karbohidrat/simpanan energi pada tanaman. Amilum banyak terdapat
pada bagian tanaman, terutama di tempat-tempat penyimpanan cadangan makanan
seperti di dalam akar, umbi, dan biji-bijian (Dwidjoseputro, 1994).
2.4 Protein
Protein merupakan senyawa polimer organik yang berasal dari monomer asam
amino yang mempunyai ikatan peptida. Istilah protein berasal dari bahasa
Yunani “protos” yang memiliki arti “yang paling utama”. Protein memiliki peran
yang sangat penting pada fungsi dan struktur seluruh sel makhluk hidup. Hal ini
dikarenakan molekul protein memiliki kandungan oksigen, karbon, nitrogen,
hydrogen, dan sulfur. Sebagian protein juga menagndung fosfor.
Struktur protein yaitu berupa struktur primer (tingkat satu), sekunder (tingkat
dua), tersier (tingkat tiga), dan kuartener (tingkat empat):
struktur primer protein merupakan urutan asam amino penyusun protein
yang dihubungkan melalui ikatan peptida (amida). Frederick
Sangermerupakan ilmuwan yang berjasa dengan temuan metode penentuan
deret asam amino pada protein, dengan penggunaan beberapa
enzimprotease yang mengiris ikatan antara asam amino tertentu, menjadi
fragmen peptida yang lebih pendek untuk dipisahkan lebih lanjut dengan
bantuan kertas kromatografik. Urutan asam amino menentukan fungsi
protein, pada tahun 1957, Vernon Ingram menemukan bahwa translokasi
asam amino akan mengubah fungsi protein, dan lebih lanjut
memicumutasi genetik.
struktur sekunder protein adalah struktur tiga dimensi lokal dari berbagai
rangkaian asam amino pada protein yang distabilkan oleh ikatan hidrogen.
Berbagai bentuk struktur sekunder misalnya ialah sebagai berikut:
1. Alpha helix (α-helix, "puntiran-alfa"), berupa pilinan rantai asam-