Nama : Nurma Apriyanti

NPM : E1C013054

Kelas : B

PENGASAMAN SUSU

Pengasaman susu dapat Diversifikasi Menjadi Produk Susu, Keju dan Whey

1. Fermentasi merupakan teknologi yang memanfaatkan aktivitas mikroba secara efektif yang bersifat menguntungkan manusia. Contoh dari hasil fermentasi :Yogurt, Keju, Petis Daging, Sosis Fermentasi (Salami)

2. Contoh Mikroba dalamPemanfaatan Hasil Ternak Streptococcus lactis Lactobacillus casei (Pembuatan Keju) (Pembuatan Yogurt) L.Plantarum dan L.Fermentum

3. Lactobacillus casei dan Streptococcus lactis adalah salah satu bakteri asam laktat yang berfungsi sebagai agen hipokolesterolemik dan menurunkan lipogenesis. Tujuannya adalah untuk mengetahui manfaat probiotik Lactobacillus casei sebagai suplemen untuk meningkatkan kadar HDL dan menurunkan LDL serum.

4. Pemanasan Pemanasan ini bertujuan untuk mematikan semua mikroba yang ada pada susu. Pendinginan Proses ini bertujuan untuk memberikan kondisi yang optimum bagi bakteri Starter. Pemeraman atau Inkubasi Incubasi dihentikan bila telah tercapai keasaman 4 4,5.

5. Proses Pembuatan Keju Pasteurisasi susu : bertujuan untuk membunuh seluruh bakteri pathogen. Pengasaman susu : tujuannya adalah agar enzim rennet dapat bekerja optimal. Penambahan enzim rennet : Enzim yang didapatkan dari lambung anak sapi dan berguna untuk memecah protein susu, sehingga terpisah antara padatan (keju) dan cairannya (whey). Pematangan keju (ripening) : dilakukan proses pematangan dengan cara menyimpan keju ini selama periode tertentu.

Pembuatan keju

Keju memiliki gaya dan rasa yang berbeda-beda, tergantung jenis air susu yang digunakan, jenis bakteri atau jamur yang dipakai dalam fermentasi, lama proses fermentasi maupun penyimpanan ("pematangan"). Faktor lain misalnya jenis makanan yang dikonsumsi oleh mamalia penghasil susu dan proses pemanasan susu. Walaupun ada ratusan jenis keju yang diproduksi di seluruh dunia, namun keju secara mendasar dibuat dengan cara yang sama.

Ada lima tahapan utama dalam pembuatan keju. Tahapan-tahapan tersebut adalah:

PengasamanSusu dipanaskan agar bakteri asam laktat, yaitu Streptococcus and Lactobacillus dapat tumbuh. Bakteri-bakteri ini memakan laktosa pada susu dan merubahnya menjadi asam laktat. Saat tingkat keasaman meningkat, zat-zat padat dalam susu (protein kasein, lemak, beberapa vitamin dan mineral) menggumpal dan membentuk dadih.Pengentalan

Bakteri rennet ditambahkan ke dalam susu yang dipanaskan yang kemudian membuat protein menggumpal dan membagi susu menjadi bagian cair (air dadih) dan padat (dadih). Setelah dipisahkan, air dadih kadang-kadang dipakai untuk membuat keju seperti Ricotta dan Cypriot hallumi namun biasanya air dadih tersebut dibuang. Dadih keju dihancurkan menjadi butiran-butiran dengan bantuan sebuah alat yang berbentuk seperti kecapi, dan semakin halus dadih tersebut maka semakin banyak air dadih yang dikeringkan dan nantinya akan menghasilkan keju yang lebih keras.

Rennet mengubah gula dalam susu menjadi asam dan protein yang ada menjadi dadih.Jumlah bakteri yang dimasukkan dan suhunya sangatlah penting bagi tingkat kepadatan keju. Proses ini memakan waktu antara 10 menit hingga 2 jam, tergantung kepada banyaknya susu dan juga suhu dari susu tersebut. Sebagian besar keju menggunakan rennet dalam proses pembuatannya, namun zaman dahulu ketika keju masih dibuat secara tradisional, getah daun dan ranting pohon ara digunakan sebagai pengganti rennet.

Pengolahan dadih

Setelah pemberian rennet, proses selanjutnya berbeda-beda. Beberapa keju lunak dipindahkan dengan hati-hati ke dalam cetakan.Sebaliknya pada keju-keju lainnya, dadih diiris dan dicincang menggunakan tangan atau dengan bantuan mesin supaya mengeluarkan lebih banyak air dadih. Semakin kecil potongan dadih maka keju yang dihasilkan semakin padat.

Persiapan sebelum pematangan

Sebelum pematangan, dadih akan melalui proses pencetakan, penekanan, dan pengasinan. Saat dadih mencapai ukuran optimal maka ia harus dipisahkan dan dicetak. Untuk keju-keju kecil, dadihnya dipisahkan dengan sendok dan dituang ke dalam cetakan, sedangkan untuk keju yang lebih besar, pengangkatan dari tangki menggunakan bantuan sehelai kain. Sebelum dituang ke dalam cetakan, dadih tersebut dikeringkan terlebih dahulu kemudian dapat ditekan lalu dibentuk atau diiris.

Selanjutnya, keju haruslah ditekan sesuai dengan tingkat kekerasan yang diinginkan.Penekanan biasanya tidak dilakukan untuk keju lunak karena berat dari keju tersebut sudah cukup berat untuk melepaskan air dadih, demikian pula halnya dengan keju iris karena berat dari keju tersebut juga menentukan tingkat kepadatan yang diinginkan. Meskipun demikian, sebagian besar keju melewati proses penekanan. Waktu dan intensitas penekanan berbeda-beda bagi setiap keju.

Penambahan garam dilakukan setelah keju dibentuk agar keju tidak terasa tawar, dan terdapat empat cara yang berbeda untuk mengasinkan keju. Bagi beberapa keju, garam ditambahkan langsung ke dalam dadih.Cara yang kedua adalah dengan menggosokkan atau menaburkan garam pada bagian kulit keju, yang akan menyebabkan kulit keju terbentuk dan melindungi bagian dalam keju agar tidak matang terlalu cepat. Beberapa keju-keju yang berukuran besar diasinkan dengan cara direndam dalam air garam, yang menghabiskan waktu berjam-jam sehingga berhari-hari. Cara yang terakhir adalah dengan mencuci bagian permukaan keju dengan larutan garam; selain memberikan rasa, garam juga membantu menghilangkan air berlebih, mengeraskan permukaan, melindungi keju agar tidak mengering serta mengawetkan dan memurnikan keju ketika memasuki proses maturasi.

Pematangan

Pematangan (ripening) adalah proses yang mengubah dadih-dadih segar menjadi keju yang penuh dengan rasa. Pematangan disebabkan oleh bakteri atau jamur tertentu yang digunakan pada proses produksi, dan karakter akhir dari suatu keju banyak ditentukan dari jenis pematangannya. Selama proses pematangan, keju dijaga agar berada pada temperatur dan tingkat kelembaban tertentu hingga keju siap dimakan. Waktu pematangan ini bervariasi mulai dari beberapa minggu untuk keju lunak hingga beberapa hari untuk keju keras seperti Parmigiano-Reggiano. Beberapa teknik sebelum proses pematangan yang dapat dilakukan untuk memengaruhi tekstur dan rasa akhir keju:

Stretching: Dadih diusung dan lalu diadoni dalam air panas untuk menghasilkan tekstur yang berserabut. Contoh keju yang melewati proses ini adalah keju Mozzarella dan Provolone.

Cheddaring: Dadih yang sudah dipotong kemudian ditumpuk untuk menghilangkan kelembaban. Dadih tersebut lalu digiling untuk waktu yang cukup lama. Contoh keju yang mengalami proses ini adalahkeju Cheddar dan Keju Inggris lainnya.

Pencucian: Dadih dicuci dalam air hangat untuk menurunkan tingkat keasamannya dan menjadikannya keju yang rasanya lembut. Contoh keju melewati proses pencucian adalah keju Edam, Gouda, dan Colby.

Pembakaran: Bagi beberapa keju keras, dadih dipanaskan hingga suhu 35C(95F)-56C(133F) yang kemudian mengakibatkan butiran dadih kehilangan air dan membuat keju menjadi lebih keras teksturnya. Proses ini sering disebut dengan istilah pembakaran (burning). Contoh keju yang dipanaskan ulang adalah keju Emmental, keju Appenzeller dan Gruyre.

Berdasarkan jenis susu yang digunakan

Keju dari susu kambing: Banyak orang yang lebih memilih untuk menggunakan susu kambing karena kandungan lemak dan laktosa yang rendah dan mengandung banyak nutrisi.

Keju dari susu domba atau biri-biri: Karena pada umumnya domba menghasilkan susu yang lebih sedikit dibandingkan sapi dan kambing maka keju jenis ini pun sulit ditemukan dan lebih mahal harganya.[

Keju dari susu campuran: Keju tipe ini dibuat dari kombinasi dua jenis susu atau lebih.

Keju dari susu mentah: Banyak yang berpendapat bahwa proses pasteurasi dapat menghilangkan rasa keju sehingga mereka menggunakan susu mentah.

DEKOMPOSISI PATI DAN SELULOSA MENJADI GULA

Pada hewan dan manusia, energi disimpan sebagai glikogen dan pada tanaman energinya adalah pati, karbohidrat yang pembentuk struktur adalah selulosa (pada dinding sel tumbuhan). Pada tumbuhan karbohidrat dibentuk dari reaksi CO2 dan H2O dengan bantuan sinar matahari melalui proses fotosintesis dalam sel tanaman yang berklorofil.

CO2 + H2O (C6H12O6)n + O2

Karbohidrat berasal dari pengertian atom karbon yang terhidrasi dengan rumus (CH2O)n, tetapi pengertian ini tidak tepat karena perbandingan atom H dan atom O yang tidak tepat (2:1), contoh gula deoksiribosa C5H10O4, biarpun demikian istilah karbohidrat tetap digunakan.

Kabohidrat merupakan sumber kalori utama yakni 1 gram karbohidrat memberikan 4 kkal, beberapa karbohidrat menghasilkan serat-serat (dietary fiber) yang berguna untuk pencernaan.

Pada tumbuhan karbohidrat terdapat sebagai selulosa, yaitu senyawa yang membentuk dinding sel tumbuhan. Serat kapas dapat dikatakan seluruhnya terdiri atas selulosa. Batang tebu terdiri juga atas selulosa, sedangkan cairan yang terasa manis yang terkandung dalam tubuh tebu ialah gula.

Karbohidrat yang berasal dari makanan, dalam tubuh mengalami perubahan atau metabolisme. Hasil metabolisme karbohidrat antara lain glukosa yang terdapat dalam darah, sedangkan glikogen adalah karbohidrat yang disintesis dalam hati dan digunakan oleh sel-sel pada jaringan otot sebagai sumber energi. Jadi ada berbagai macam senyawa yang termasuk dalam golongan karbohidrat. Dari contoh di atas diketahui bahwa amilum atau pati, selulosa, glikogen, sukrosa dan glukosa merupakan beberapa senyawa karbohidrat yang penting dalam kehidupan manusia.

Energi yang terkandung dalam karbohidrat pada dasarnya berasal dari energi matahari. Karbohidrat dalam hal ini glukosa, dibentuk dari karbon dioksida dan air dengan bantuan sinar matahari dan klorofil dalam daun. Selanjutnya glukosa yang terjadi diubah menjadi amilum dan disimpan pada bagian lain, misalnya pada buah atau umbi. Proses pembentukan glukosa dari karbon dioksida dan air disebut proses fotosintesis.

Karbohidrat adalah senyawa-senyawa aldehida atau keton dengan banyak gugus hidroksil. Senyawa-senyawa ini menyusun sebagian besar bahan organik karena peran multipelnya pada semua bentuk kehidupan.

1. Karbohidrat bertindak sebagai sumber energi, bahan bakar, dan zat antara metabolisme. Pati pada tumbuhan dan glikogen pada manusia dan hewan adalah polisakarida yang dapat dengan cepat dimobilisasi untuk menghasilkan glukosa, bahan bakar utama untuk pembentukan energi. ATP (gambar 2.1), alat tukar energi bebas yang universal, adalah derivat gula terfosforilasi, sebagaimana banyak koenzim.

Adenosin Tri Phosphat

1. Gula ribosa dan deoksiribosa membentuk sebagian kerangka struktur RNA dan DNA. Flesibilitas cincin kedua gula ini penting pada penyimpanan dan ekspresi informasi genetik.

2. Polisakarida adalah elemen struktur dinding sel bakteri dan tumbuh-tumbuhan, dan rangka luar arthropoda. Ternyata selulosa, konstituen utama dinding sel tumbuhan yang adalah salah satu senyawa organik yang paling banyak di biosfir.

3. Karbohidrat berikatan dengan banyak protein dan lipid, misalnya unit-unit gula glikoforin yakni suatu protein integral membran, memberi sel-sel darah merah satu lapisan anion yang sangat polar.

Suatu fakta bahwa unit-unit karbohidrat pada permukaan sel memainkan peranan kunci pada proses pengenalan antar sel. Fertilasi mulai dengan pengikatan sperma kepada oligisakarida spesifik pada permukaan telur. Adhesi lekosit pada lapisan pembuluh darah yang rusak dan kembalinya limfosit kesitus asalnya pada nodus limfe memberi gambaran tentang pentingnya karbohidrat

1. Pembagian Karbohidrat

Karbohidrat tersusun sebagai polihidroksi aldehida atau polihidroksi keton, karbohidrat dibagi dalam tiga kelompok yakni,

- Polisakarida terdiri dari selulosa, pati, dan glikogen.

- Oligosakarida / disakarida terdiri dari sukrosa, maltosa, dan laktosa

- Monosakarida terdiri dari glukosa, fruktosa, dan galaktosa

Pada umumnya disakarida dan monosakarida adalah senyawa yang mengkristal, larut dalam air, dan rasanya manis. Polisakarida adalah suatu polimer, jika dihidrolisis menghasilkan sejumlah monomer atau monosakarida-monosakarida. (Gambar 2.2).

Struktur glukosa dalam glikogen, pati, dan selulosa

Oligosakarida merupakan senyawa yang jika dihidrolisis menghasilkan dua sampai enam gula monosakarida, pada gambar 2.3. menunjukkan jika disakarida (maltosa) dihidrolisis akan menghasilkan dua gula monosakarida (glukosa dan glukosa).

Reaksi hidrolisis dan sintesis maltosa

1. Sifat-sifat Monosakarida

Bentuk stereoisomer terdiri dari isomer optik dan isomer geometri, isomer geometri dikenal dengan bentuk cis dan trans (gambar 2.4), seperti asam fumarat (trans) dan asam maleat (cis) sedangkan isomer yang biasanya terdapat pada karbohidrat adalah isomer optik.

Struktur Glukosa, Fruktosa dan Sukrosa

Hubungan stereokimia D-aldosa yang mengandung tiga, empat, lima, dan enam atom karbon. Semua gula ini adalah D-aldosa (gambar 2.8) karena mengandung gugus aldehida (diperlihatkan dalam warna kuning) dan mempunyai konfigurasi D-gliseraldehida pada pusat asimetriknya yang paling jauh (diperlihatkan dalam warna merah). Dari seri D pada gambar 2.8, satu di antara aldosa empat karbon ini adalah D-eritrosa dan lainnya D-treosa. Keduanya mempunyai konfigurasi yang sama pada C-3 (karena keduanya adakah gula D) tetapi konfigurasi berlawanan pada C-2, keduanya adalah diastereoisomer, bukan enantiomer, karena keduanya bukan bayangan cermin satu sama lain.

PENGUBAHAN GULA MENJADI ALKOHOL DAN KARBONDIOKSIDA

Gula adalah bahan yang umum dalam fermentasi. Beberapa contoh hasil fermentasi adalah etanol, asam laktat, dan hidrogen. Akan tetapi beberapa komponen lain dapat juga dihasilkan dari fermentasi seperti asam butirat dan aseton. Ragi dikenal sebagai bahan yang umum digunakan dalam fermentasi untuk menghasilkan etanol dalam bir, anggur dan minuman beralkohol lainnya. Respirasi anaerobik dalam otot mamalia selama kerja yang keras (yang tidak memiliki akseptor elektron eksternal), dapat dikategorikan sebagai bentuk fermentasi yang mengasilkan asam laktat sebagai produk sampingannya. Akumulasi asam laktat inilah yang berperan dalam menyebabkan rasa kelelahan pada otot.

Jenis-jenis fermentasi.

Fermentasi ada tiga, yaitu :

1. Fermentasi alkohol

Fermentasi alkohol merupakan suatu reaksi pengubahan glukosa menjadi etanol (etil alkohol) dan karbondioksida. Organisme yang berperan yaitu Saccharomyces cerevisiae (ragi) untuk pembuatan tape, roti atau minuman keras.

Reaksi Kimia:

C6H12O6> 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 H2O + 2 ATP

2. Fermentasi asam laktat

Fermentasi asam laktat adalah respirasi yang terjadi pada sel hewan atau manusia, ketika kebutuhan oksigen tidak tercukupi akibat bekerja terlalu berat. Di dalam sel otot asam laktat dapat menyebabkan gejala kram dan kelelahan. Laktat yang terakumulasi sebagai produk limbah dapat menyebabkan otot letih dan nyeri, namun secara perlahan diangkut oleh darah ke hati untuk diubah kembali menjadi piruvat.

Reaksi:

C6H12O6 > 2 Asam Piruvat> 2 Asam laktat + 2 ATP

3 Fermentasi asam cuka

Merupakan suatu contoh fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka (acetobacter aceti) dengan substrat etanol. Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara anaerob.

Reaksi:

C6H12O6> 2 C2H5OH> 2 CH3COOH + H2O + 116 kal (glukosa)

Fermentasi mempunyai pengertian aplikasi metabolisme mikroba untuk mengubah bahan baku menjadi produk yang bernilai tinggi, seperti asamasam organik, protein sel tunggal, antibiotika, dan biopolymer. Salah satu produk yang dihasilkan dalam proses fermentasi adalah ethanol (Puspitasari dan Sidik, 2009). Produksi etanol dapat diperoleh dari gula (sukrosa) dengan proses fermentasi secara anaerob (tanpa O2) oleh aktifitas khamir Saccharomyces cerevisiae. Saccharomyces cerevisiae telah lama digunakan dalam industri alkohol dan minuman beralkohol sebab memiliki kemampuan dalam memfermentasi glukosa menjadi ethanol. Proses fermentasi ethanol pada khamir tersebut berlangsung pada kondisi aerob. Setiap mikroorganisme seperti layaknya makhluk hidup pasti membutuhkan makanan sebagai sumber energi. Sumber energi utama bagi hampir semua makhluk hidup adalah karbohidrat, mulai dari yang rantai panjang seperti pati sampai yang paling sederhana (mono dan disakarida). Monosakarida paling utama adalah glukosa, gula dengan rumus kimia C6H12O11. Hampir semua makhluk hidup mengolah karbohidrat menjadi glukosa, menyebabkan glukosa menjadi muara utama dari metabolisme karbon. Beberapa organisme seperti Saccharomyces dapat hidup, baik dalam kondisi lingkungan cukup oksigen maupun kurang oksigen. Organisme yang demikian disebut aerob fakultatif. Dalam keadaan cukup oksigen, Saccharomyces akan melakukan respirasi biasa. Akan tetapi, jika dalam keadaan lingkungan kurang oksigen Saccharomyces akan melakukan fermentasi. Fermentasi alkohol, secara sederhana, berlangsung sebagai berikut. C6H12O6 -----> 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP

Proses fermentasi glukosa menjadi ethanol dan CO2Dalam keadaan anaerob, asam piruvat yang dihasilkan oleh proses glikolisis akan diubah menjadi asam asetat dan CO2. Selanjutnya, asam asetat diubah menjadi alkohol. Proses perubahan asam asetat menjadi alkohol tersebut diikuti pula dengan perubahan NADH menjadi NAD+. Dengan terbentuknya NAD+, peristiwa glikolisis dapat terjadi lagi. Dalam fermentasi alkohol ini, dari satu mol glukosa hanya dapat dihasilkan 2 molekul ATP. Pada beberapa mikroba, peristiwa pembebasan energi terlaksana karena asam piruvat diubah menjadi asam asetat dan karbondioksida selanjutnya asam asetat diubah menjadi alkohol. Dalam fermentasi alkohol, satu molekul glukosa hanya dapat menghasilkan 2 molekul ATP, jika dibandingkan dengan respirasi aerob, satu molekul glukosa mampu menghasilkan 38 molekul ATP.Gula yang berfungsi sebagai substrat awal diubah menjadi asam piruvat melalui proses glikolis. Kemudian terjadi proses dekarboksilasi asam piruvat menjadi asetaldehid dan karbondioksida dengan bantuan enzim piruvat dekarboksilase. Asetaldehid hasil dari dekarboksilasi asam piruvat tersebut kemudian diubah menjadi alkohol (ethanol) dengan adanya alkohol dehidrogenase.Berikut adalah reaksi kimia dan enzimatis yang terjadi selama proses fermentasi.1. Gula (C6H12O6) ------------------------------------> asam piruvat (glikolisis)2. Dekarboksilasi asam piruvatAsam piruvat -----------------------------------------> asetaldehid + CO2piruvat dehidrogenase (CH3CHO)3. Asetaldehid diubah menjadi alkohol (ethanol)2CH3CHO + 2NADH2 -----------------------------------> 2C2H5OH (ethanol) + 2NADPersamaan reaksi tersebut dapat disingkat menjadi:C6H12O6 -----> 2C2H5OH + 2CO2 + 2NADH2 + EnergiSebagaimana halnya fermentasi asam laktat, reaksi ini merupakan suatu pemborosan. Sebagian besar dari energi yang terkandung di dalam glukosa masih terdapat di dalam etanol, karena itu etanol sering dipakai sebagai bahan bakar mesin. Reaksi ini, seperti fermentasi asam laktat, juga berbahaya. Ragi dapat meracuni dirinya sendiri jika konsentrasi etanol mencapai 13% (Hal ini menjelaskan kadar maksimum alkohol pada minuman hasil fermentasi seperti anggur).

OKSIDASI SENYAWA-SENYAWA NITROGEN ORGANIK MENJADI ASAM AMINO YANG LEBIH BERGUNA

Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain. Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis. Beberapa proses penting pada siklus nitrogen, antara lain fiksasi nitrogen, mineralisasi, nitrifikasi, denitrifikasi.

Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfer, nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif.[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen.

Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika, seperti terjadinya kilat. Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan, tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi. Walaupun demikian, sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut. Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain. Oleh sebab itu, reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen.

Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat. Di dalam tubuh, makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida, dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru, atau senyawa lainnya.

Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata, artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain, sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi, termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat.

Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata, biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi, yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata.

Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme, sehingga istilah "nukleotida esensial" kurang tepat. Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina, asam aspartat dan glisina, layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa.

Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi. Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O, dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi.

Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing, lengkap dengan perangkat enzimatiknya.

Siklus urea

Pada eukariota, siklus urea (bahasa Inggris: urea cycle, ornithine cycle) merupakan bagian dari siklus nitrogen, yang meliputi reaksi konversi amonia menjadi urea. Siklus ini ditemukan pertama kali oleh Hans Krebs dan Kurt Henseleit pada tahun 1932.

Pada mamalia, siklus urea terjadi di dalam hati, produk urea kemudian dikirimkan ke organ ginjal untuk diekskresi. Dua jenjang reaksi pada siklus urea terjadi di dalam mitokondria.[2] Ringkasan reaksi siklus urea adalah:[3]

Amonia

Amonia merupakan produk dari reaksi deaminasi oksidatif yang bersifat toksik. Pada manusia, kegagalan salah satu jenjang pada siklus urea dapat berakibat fatal, karena tidak terdapat lintasan alternatif untuk menghilangkan sifat toksik tersebut selain mengubahnya menjadi urea. Defisiensi enzimatik pada siklus ini dapat mengakibatkan simtoma hiperamonemia yang dapat berujung pada kelainan mental, kerusakan hati dan kematian. Sirosis pada hati yang diakibatkan oleh konsumsi alkohol berlebih terjadi akibat defisiensi enzim yang menghasilkan Sarbamil fosfat pada jenjang reaksi pertama pada siklus ini.

Ikan mempunyai rasio amonia yang rendah di dalam darah, karena amonia diekskresi sebagai gugus amida dalam senyawa glutamina. Reaksi hidrolisis pada glutamina akan menkonversinya menjadi asam glutamat dan melepaskan gugus amonia.

Sedangkan manusia hanya mengekskresi sedikit sekali amonia, yang dikonversi oleh asam di dalam urin menjadi ion NH4+, sebagai respon terhadap asidosis karena amonia memiliki kapasitas seperti larutan penyangga yang menjaga pH darah dengan menetralkan kadar asam yang berlebih.

Urea

Urea merupakan zat diuretik higroskopik dengan menyerap air dari plasma darah menjadi urin. Kadar urea dalam darah manusia disebut BUN (bahasa Inggris: Blood Urea Nitrogen). Peningkatan nilai BUN terjadi pada simtoma uremia dalam kondisi gagal ginjal akut dan kronis atau kondisi gagal jantung dengan konsekuensi tekanan darah menjadi rendah dan penurunan laju filtrasi pada ginjal. Pada kasus yang lebih buruk, hemodialisis ditempuh untuk menghilangkan larutan urea dan produk akhir metabolisme dari dalam darah.

Pada hewan seperti burung dan reptil yang harus mencadangkan air di dalam tubuhnya, nitrogen diekskresi sebagai asam urat yang bersenyawa dengan sedikit kandungan air. Sedang pada manusia, asam urat tidak disintesis dari amonia, melainkan dari adenina dan guanina yang terdapat pada berbagai nukleotida. Asam urat biasanya diekskresi dalam jumlah sedikit, melalui urin. Kadar asam urat dalam darah dapat meningkat pada penderita gangguan ginjal dan leukimia. Bentuk garam dari asam urat dapat mengendap menjadi batu ginjal maupun batu kemih. Pada artritis, endapan garam dari asam urat terjadi pada tulang rawan yang terdapat pada persendian.

Jenjang reaksi

Sarbamil fosfat sintetase, sebuah enzim, merupakan katalis pada reaksi dengan substrat NH3, CO2 dan ATP menjadi sarbamil fosfat,

yang kemudian diaktivasi oleh asam N-asetilglutamat yang terbentuk dari asam glutamat dan asetil-KoA dengan enzim N-asetilglutamat sintetase. N-asetilglutamat merupakan regulator yang penting dalam ureagenesis selain arginina, kortikosteroid dan protein yang lain.

Reaksi kondensasi yang terjadi pada ornitina lantas memicu konversi sarbamil fosfat menjadi sitrulina dengan bantuan enzim ornitina transarbamilase.

Kemudian sitrulina dilepaskan dari dalam matriks menuju sitoplasma, dan kondensasi terjadi dengan asam aspartat dan enzim argininosuksinat sintetase, membentuk asam argininosuksinat, yang kemudian diiris oleh argininasuksinat liase menjadi asam fumarat dan arginina. Asam fumarat akan dioksidasi dalam siklus sitrat di dalam mitokondria, sedangkan arginina akan teriris menjadi urea dan ornitina dengan enzim arginase hepatik. Baik argininosuksinat liase maupun arginase diinduksi oleh rasa lapar, dibutiril cAMP dan kortikosteroid.

Katabolisme Protein Struktur Protein

Dilihat dari tingkat organisasi struktur, protein dapat diklasifikasikan ke dalam empat kelas dengan urutan kerumitan yang berkurang. Kelas-kelas itu adalah :

1. Struktur primer: Ini adalah hanya urutan asam amino di dalam rantai protein. Struktur primer protein dilakukan oleh ikatan-ikatan (peptida) yang kovalen.

2. Struktur sekunder: Hal ini merujuk ke banyaknya struktur helix-aa atau lembaran berlipatan-B setempat yang berhubungan dengan struktur protein secara keseluruhan. Struktur sekunder protein diselenggarakan oleh ikatan-ikatan hidrogen antara oksigen karbonil dan nitrogen amida dari rantai polipeptida.

3. Struktur tersier: Hal ini menunjuk ke cara rantai protein ke dalam protein berbentuk bulat dilekukkan dan dilipat untuk membentuk struktur tiga-dimensional secara menyeluruh dari molekul protein. Struktur tersier diselenggarakan oleh interaksi antara gugus-fufus R dalam asam amino.

4. Struktur kuartener. Banyak protein ada sebagai oligomer, atau molekul-molekul besar terbentuk dari pengumpulan khas dari subsatuan yang identik atau berlainan yang dikenal dengan protomer.

Fungsi Protein

1. Membentuk jaringan/ bagian tubuh lain

2. Pertumbuhan (bayi, anak, pubertas)

3. Pemeliharaan (dewasa)

4. Membentuk sel darah

5. Membentuk hormon, enzim, antibody,dll

6. Memberi tenaga (protein sparing efek)

7. Pengaturan (enzim, hormone)

Proses Katabolisme Protein

Asam-asam amino tidak dapat disimpan oleh tubuh. Jika jumlah asam amino berlebihan atau terjadi kekurangan sumber energi lain (karbohidrat dan protein), tubuh akan menggunakan asam amino sebagai sumber energi. Tidak seperti karbohidrat dan lipid, asam amino memerlukan pelepasan gugus amina. Gugus amin ini kemudian dibuang karena bersifat toksik bagi tubuh.

Terdapat 2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino, yaitu:

1. Transaminasi : Enzim aminotransferase memindahkan amin kepada ketoglutarat menghasilkan glutamat atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat

2. Deaminasi oksidatif : Pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion ammonium Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ion amonium (NH4+) yang selanjutnya masuk ke dalam siklus urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea yang selanjutnya dibuang melalui ginjal berupa urin.

Proses yang terjadi di dalam siklus urea digambarkan terdiri atas beberapa tahap yaitu:

1. Dengan peran enzim karbamoil fosfat sintase I, ion amonium bereaksi dengan CO2 menghasilkan karbamoil fosfat. Dalam raksi ini diperlukan energi dari ATP

2. Dengan peran enzim ornitin transkarbamoilase, karbamoil fosfat bereaksi dengan L-ornitin menghasilkan L-sitrulin dan gugus fosfat dilepaskan.

3. Dengan peran enzim argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi dengan L-aspartat menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan energi dari ATP

4. Dengan peran enzim argininosuksinat liase, L-argininosuksinat dipecah menjadi fumarat dan L-arginin

5. Dengan peran enzim arginase, penambahan H2O terhadap L-arginin akan menghasilkan L-ornitin dan urea.

DAFTAR PUSTAKA

Puspitasari, N. dan M. Sidik. 2009. Pengaruh Jenis Vitamin B dan Sumber Nitrogen dalam Peningkatan Kandungan Protein Kulit Ubi Kayu Melalui Proses Fermentasi. Jurusan Teknik Kimia, Fak. Teknik, Universitas Diponegoro

Schlegel, HG. 1994. Mikrobiologi Umum. Edisi Keenam. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.

Tamime, A.Y. and R.K. Robinson. 1999. Yoghurt: Science and technology. 2nd

Tripetchkul, S., Tonokawa, M., dan Ishizaki, A. (1992), Ethanol Production by Zymomonas mobilis Using Natural Rubber Waste as a Nutritional Source, Journal Fermentation and Bioengineering, Vol. 74, No.6, 384-388.