Pengertian Nilai Gizi Protein | Pintar Biologi

Blog Pembelajaran Biologi Terlengkap

Pengertian Nilai Gizi Protein

|

A. PENGANTAR

Protein merupakan senyawa yang terdapat dalam setiap sel hidup. Setengah dari berat kering dan 20% dari berat total tubuh manusia dewasa adalah protein. Hampir setengahnya terdapat di dalam otot (daging), seper limanya di dalam tulang dan kartilago, seper sepuluhnya dalam kulit dan sisanya dalam jaringan-jaringan lain serta cairan tubuh. 

Semua enzim yang terdapat di dalam tubuh adalah protein. Bermacam-macam hormon merupakan protein atau turunannya. Asam nukleat di dalam sel, yang bertanggung jawab terhadap transmisi informasi genetika dalam reproduksi sel, sering terdapat dalam bentuk berkombinasi dengan protein, yaitu nukleoprotein. Hanya urine dan cairan empedu yang dalam keadaan normal tidak mengandung protein.

Protein yang terkandung dalam makanan yang dikonsumsi akan mengalami proses pencernaan (pemecahan, hidrolisis) oleh enzim-enzim protease di dalam saluran pencernaan (lambung, usus halus) menjadi unit-unit penyusunnya, yaitu asam-asam amino. Asam-asam amino inilah yang selanjutnya diserap oleh usus halus, kemudian dialirkan ke hati dan didistribusikan ke seluruh jaringan tubuh. 

Dalam jaringan, asam-asam amino tersebut digunakan untuk sintesis protein untuk pembentukan jaringan baru atau mengganti jaringan yang rusak. Asam-asam amino yang berlebihan dapat digunakan sebagai sumber energi bagi tubuh, atau disimpan dalam bentuk lemak (jaringan adiposa) sebagai cadangan energi.

Protein merupakan zat gizi yang sangat penting bagi tubuh karena selain sebagai sumber energi, protein berfungsi sebagai zat pembangun tubuh (sintesis protein tubuh) dan zat pengatur di dalam tubuh (enzim dan hormon). Sebagai zat pembangun, fungsi utamanya bagi tubuh adalah untuk membentuk jaringan baru (misalnya membentuk janin pada masa kehamilan seorang ibu, atau jaringan baru pada proses pertumbuhan bayi/anak), di samping untuk memelihara jaringan yang telah ada (mengganti bagian-bagian yang aus atau rusak).

Protein merupakan senyawa kompleks yang terdiri dari asam-asam amino yang diikat satu sama lain dengan ikatan peptida (lihat Gambar 1.1). Asam amino sendiri terdiri dari rantai karbon (R = rantai cabang), atom hidrogen, gugus karboksilat (COOH), kadang-kadang gugus hidroksil (OH), belerang (S), serta gugus amino (NH2).

Atom nitrogen pada gugus amino suatu asam amino adalah karakteristik protein. Rata-rata terdapat sebanyak 16% nitrogen dalam suatu protein. Oleh karena itu, faktor konversi dari kadar nitrogen (hasil penetapan dengan metode Kjeldahl) menjadi protein adalah 6,25 (sebagai hasil bagi 100 dengan 16).

Struktur asam amino dan pembentukan ikatan peptida

Satu molekul protein dapat terdiri dari 12 sampai 20 macam asam amino; dan jumlah setiap macam asam amino tersebut dapat mencapai ratusan buah. Setiap macam asam amino dihubungkan dengan ikatan peptida membentuk peptida. Karena jumlah peptida tersebut sangat banyak maka protein sering kali disebut sebagai polipeptida. Macam, jumlah, dan susunan asam amino dalam suatu protein menentukan sifat-sifat protein tersebut.

Asam amino penyusun protein dapat dibagi ke dalam tiga kelompok berdasarkan dapat atau tidaknya disintesis oleh tubuh manusia (Tabel 1.1), yaitu asam amino esensial (tidak dapat disintesis), semi-esensial dan non-esensial (dapat disintesis oleh tubuh). Agar sintesis protein di dalam tubuh berjalan lancar, misalnya untuk menjamin pertumbuhan pada anak-anak atau untuk mempertahankan keseimbangan nitrogen di dalam tubuh orang dewasa maka asam-asam amino esensial harus terdapat dalam makanan yang dikonsumsi karena tubuh tidak dapat mensintesisnya.

Klasifikasi asam amino berdasarkan dapat/tidaknya disintesis oleh tubuh

Beberapa macam asam amino dapat menghemat penggunaan beberapa macam asam amino esensial, akan tetapi tidak dapat menggantikannya secara sempurna. Misalnya, sistin dapat menghemat penggunaan metionin, tirosin dapat menghemat penggunaan fenilalanin karena itu asam-asam amino tersebut disebut semi-esensial. 

Istilah semi-esensial dapat pula diartikan sebagai asam amino yang dapat menjamin proses kehidupan jaringan orang dewasa, tetapi tidak mencukupi untuk keperluan pertumbuhan anak-anak sehingga harus disuplai dari makanan, misalnya arginin dan histidin. Jika tidak terdapat dalam makanan, asam amino non-esensial dapat disintesis oleh tubuh sepanjang bahan dasarnya tersedia cukup, yaitu asam lemak dan senyawa bernitrogen.


B. KLASIFIKASI PROTEIN

Belum ada satu pun sistem klasifikasi protein yang secara umum dapat diterima dan memuaskan. Sampai sekarang masih digunakan beberapa sistem klasifikasi yang kadang-kadang bertentangan satu sama lain. Protein dapat digolongkan berdasarkan: (1) struktur molekulnya, (2) kelarutannya dalam pelarut, dan (3) nilai gizinya.

Berdasarkan struktur molekulnya, protein dapat dikelompokkan menjadi dua bentuk, yaitu protein fibrosa (fibrous, berserat, berserabut) dan protein globular (bulat seperti bola). Protein fibrosa tidak larut dalam pelarut encer, baik larutan garam, asam, basa maupun alkohol. Protein fibrosa terutama berguna untuk membentuk struktur jaringan, misalnya kolagen pada tulang rawan, myosin, yaitu protein kontraktil utama pada otot, keratin, yaitu protein utama rambut dan kulit, serta fibrin, yaitu protein pada darah yang membeku.

Protein globular larut dalam larutan garam dan asam encer, juga mudah berubah di bawah pengaruh konsentrasi garam, serta pelarut asam dan basa, dibandingkan dengan protein fibrosa. Selain itu, protein ini lebih mudah terdenaturasi, yaitu berubahnya susunan molekulnya yang diikuti dengan perubahan sifat fisik dan fisiologisnya.

Klasifikasi protein berdasarkan kelarutannya berkembang pada sekitar tahun 1907 – 1908, tetapi masih digunakan sampai sekarang walaupun garis batas antarkelasnya tidak jelas. Menurut kelarutannya, protein globular dapat digolongkan menjadi beberapa kelas, yaitu albumin, globulin, glutelin, prolamin, histon, dan protamin (Tabel 1.2.).

Protein susu (sapi) terdiri dari kasein (fosfoprotein) sebanyak kurang lebih 78% dari berat totalnya, serta protein serum susu (sekitar 17%) yang terdiri dari beta-lakto-globulin (8,5%), alfa-laktalbumin (5,1%), globulin imun (1,7%) dan serum albumin. Sekitar 5% merupakan senyawa yang mengandung nitrogen, tetapi bukan protein (non-protein nitrogen), seperti peptide dan asam amino.

Protein telur dibedakan atas putih dan kuning telur. Protein putih telur terdiri dari sedikitnya delapan macam protein yang berbeda dengan sifat khusus masing-masing (ovalbumin, kon-albumin, ovomukoid, lisozim, flavoprotein, apoprotein, ovo-inhibitor, dan avidin). Putih telur mengandung sekitar 10 - 11% protein berdasarkan berat basah (sekitar 83% berdasarkan berat kering). Jenis-jenis protein yang terdapat dalam kuning telur, yaitu livetin, fosvitin, dan lipoprotein. Protein kuning telur mengandung sejumlah lipid (fosfolipid, misalnya lesitin) yang berikatan membentuk suatu lipoprotein. Karena adanya lesitin maka kuning telur dapat membentuk emulsi (campuran air dengan minyak), misalnya dalam pembuatan mayonnaise.

Klasifikasi protein berdasarkan kelarutannya

Protein daging (sapi) terdiri dari protein struktural (sekitar 70%) dan protein larut air (sekitar 30%). Protein struktural (fibril) mengandung sekitar 32 - 38% miosin, 13 - 17% aktin, 7% tropomiosin dan sekitar 6% protein plasma. Protein ikan terdiri dari serat-serat pendek yang mengandung protein utama, yaitu miosin, aktion, aktomiosin dan tropomiosin. Miosin dan aktin merupakan protein struktural. Aktomiosin bersifat labil, mudah berubah selama proses pengolahan atau penyimpanan, misalnya menjadi tidak mudah larut.

C. METABOLISME PROTEIN

Protein makanan yang dikonsumsi, pertama-tama akan dicerna di dalam lambung (perut) oleh enzim pepsin. Pepsin gastrik (lambung) diproduksi di dalam chief cells lambung dalam bentuk zimogen inaktif, yaitu pepsinogen, kemudian diaktifkan oleh asam lambung (HCl) menjadi pepsin aktif, dan kemudian secara otokatalitik pepsin yang terbentuk tersebut dapat mengaktifkan pepsinogen lain. Enzim pepsin mengubah protein menjadi proteosa dan pepton, yang masih merupakan turunan protein dengan berat molekul besar.

Di dalam usus halus bermuara saluran pankreas yang akan mensuplai enzim-enzim pencernaan, misalnya tripsin, kimotripsin, karboksipeptidase, alfa-amilase, lipase, fosfolipase A, kolesteril ester hidrolase, ribonuklease, deoksiribonuklease, dan kolagenase.

Beberapa dari enzim-enzim tersebut disekresikan oleh pankreas dalam bentuk prekursor inaktif (zimogen), misalnya tripsinogen dan kimotripsinogen, yang segera diaktifkan apabila kontak dengan mukosa usus halus. Aktivasi tripsinogen dilaksanakan oleh enterokinase yang diproduksi oleh sel-sel mukosa usus halus. Kemudian tripsin yang aktif tersebut secara otokatalitik akan mengaktifkan tripsinogen lainnya dan kimo-tripsinogen (kimotripsinogen tidak diaktifkan oleh enterokinase).

Aksi proteolitik cairan pankreas dilaksanakan oleh enzim tripsin dan kimotripsin, yang menghidrolisis protein, proteosa, dan pepton yang berasal dari lambung menjadi polipeptida, kemudian dipecah lebih lanjut oleh karboksipeptidase. Sel-sel mukosa usus halus juga memproduksi aminopeptidase dan dipeptidase, yang akan memecah polipeptida dan dipeptida menjadi asam-asam amino.

Protein makanan diserap melalui dinding usus sebagai asam-asam amino dan dialirkan melalui saluran darah (vena porta) ke hati dan kemudian ke jaringan-jaringan lain (ekstrahepatik). Penggunaan asam-asam amino oleh tubuh tergantung dari kebutuhan tubuh, yaitu dapat digunakan untuk sintesis protein tubuh atau sebagai sumber energi bagi tubuh. Metabolisme asam-asam amino secara skematis diperlihatkan pada Gambar 1.1.

Skema metabolisme asam-asam amino dalam tubuh

Terdapat tiga proses utama yang mendahului deretan proses metabolisme asam-asam amino, yaitu sebagai berikut ini.

1. Dekarboksilasi, yaitu proses yang memisahkan gugus karboksil dari asam amino sehingga terbentuk senyawa antara (intermediet) yang masih mengandung nitrogen,

2. Transaminasi, yaitu proses pemindahan gugus amino (NH2) dari suatu asam amino ke senyawa lain (biasanya asam keto) sehingga terbentuk asam amino lagi yang berbeda dari asam amino yang pertama.

3. Deaminasi, yaitu proses pemisahan gugus amino (NH2) dari asam amino untuk disintesis menjadi urea, kemudian akan dikeluarkan dari tubuh.

Apabila bahan bakar (pati, gula atau lemak) tidak mencukupi kebutuhan tubuh akan energi maka asam-asam amino dari pool asam amino tersebut akan digunakan sebagai sumber energi. Pertama-tama asam amino mengalami proses deaminasi, kemudian asam lemak yang terbentuk mengalami oksidasi (oksidasi beta asam lemak) dan asetil-CoA yang terbentuk masuk ke dalam siklus Krebs dan seterusnya sehingga dihasilkan CO2 dan H2O serta energi (ATP). 

Oleh karena itu, pool asam amino disebut juga sebagai “cadangan asam amino”. Akan tetapi konsep “cadangan” ini agak berbeda dengan pengertian cadangan energi yang terdapat sebagai glikogen atau lemak. Pada cadangan asam amino, senyawanya berbentuk protein yang mempunyai fungsi aktif, sedangkan glikogen dan lemak bersifat pasif.

D. NILAI GIZI PROTEIN

Nilai gizi protein dapat diartikan sebagai kemampuan suatu protein untuk dapat dimanfaatkan oleh tubuh sebagai sumber nitrogen untuk sintesis protein tubuh. Terdapat dua faktor yang menentukan nilai gizi suatu protein, yaitu (1) daya cerna dan (2) kandungan asam amino esensial. Protein yang mudah dicerna (dihidrolisis) oleh enzim-enzim pencernaan, serta mengandung asam-asam amino esensial yang lengkap serta dalam jumlah yang seimbang merupakan protein yang bernilai gizi tinggi.

Umumnya protein hewani (daging, ikan, susu, telur) merupakan protein yang bernilai gizi tinggi, kecuali gelatin. Protein nabati umumnya daya cernanya lebih rendah dan kekurangan salah satu (sering juga kekurangan dua macam) asam amino esensial. Sebagai contoh, protein serealia (beras, terigu) kekurangan asam amino lisin, sedangkan protein kacang-kacangan (kedelai) kekurangan asam amino belerang (metionin).

Pada umumnya proses pemasakan di rumah tangga dapat meningkatkan daya cerna suatu protein, akibat terjadinya denaturasi protein dan inaktivasi senyawa-senyawa anti-nutrisi (anti-protease, hemaglutinin, dan sebagainya). Akan tetapi pengolahan bahan pangan di suatu industri, apabila tidak terkontrol dengan baik, kadang-kadang dapat menurunkan nilai gizi protein akibat terjadinya reaksi-reaksi kimia, misalnya reaksi pencoklatan non-enzimatis.

Terdapat bermacam-macam cara atau metode evaluasi nilai gizi protein, tetapi pada garis besarnya dapat digolongkan menjadi dua macam, yaitu metode in vitro (secara kimia, enzimatis atau mikrobiologis) dan in vivo (secara biologis menggunakan hewan percobaan, termasuk manusia). 

Beberapa metode in vitro mengevaluasi komposisi asam amino esensial suatu protein (metode skor kimia), ketersediaan (bio-availabilitas) asam amino (metode lisin tersedia), daya cerna suatu protein (metode enzimatis), serta nilai PER yang dihitung berdasarkan nilai cerna dan komposisi asam amino suatu protein (PER hitung, C-PER, calculated protein efficiency ratio).

Metode biologis untuk evaluasi nilai gizi protein pada umumnya menggunakan tikus putih (albino rat) sebagai hewan percobaan, tetapi ada juga yang menggunakan mencit, ayam atau hewan lain (kera ekor panjang) dan bahkan manusia. Parameter yang ditetapkan dalam evaluasi nilai gizi suatu protein secara biologis, antara lain PER (protein efficiency ratio), nilai cerna atau daya cerna, nilai biologis, dan net protein utilization (NPU).

Protein efficiency ratio (PER) pada dasarnya menghitung efisiensi suatu protein makanan yang digunakan untuk sintesis protein di dalam tubuh. Apabila didefinisikan maka PER adalah perbandingan antara pertambahan berat badan dengan jumlah protein yang dikonsumsi. Nilai cerna atau daya cerna suatu protein adalah perbandingan antara jumlah asam-asam amino yang dapat diserap oleh usus halus dengan jumlah protein yang dikonsumsi. 

Nilai biologis adalah perbandingan antara jumlah asam-asam amino yang dapat ditahan (retensi) oleh tubuh (untuk sintesis protein tubuh) dengan jumlah asam-asam amino yang dapat diserap oleh usus halus. Sedangkan net protein utilization (NPU) adalah perbandingan antara jumlah asam-asam amino yang dapat ditahan oleh tubuh dengan jumlah protein yang dikonsumsi.

Jumlah protein yang dikonsumsi dapat dihitung berdasarkan pada jumlah makanan yang dikonsumsi dikalikan dengan kadar protein makanan tersebut. Jumlah asam-asam amino yang dapat diserap oleh usus halus dihitung berdasarkan pengurangan antara jumlah protein yang dikonsumsi dengan jumlah senyawa nitrogen yang terdapat dalam feses. Sedangkan jumlah asam-asam amino yang dapat ditahan oleh tubuh dihitung berdasarkan pengurangan antara jumlah asam-asam amino yang dapat diserap oleh usus halus dengan jumlah senyawa nitrogen (urea) yang terdapat dalam urine.

Kebutuhan tubuh akan protein dan asam-asam amino dapat diestimasi menggunakan tiga cara. Untuk bayi, jumlah protein dan pola asam-asam amino esensial yang terdapat dalam air susu ibu (ASI) dianggap sesuai untuk pertumbuhan bayi yang optimal. Untuk anak-anak, biasanya digunakan metode faktorial, yang menyangkut estimasi jumlah semua nitrogen yang hilang melalui urine, feses, dan kulit, ditambah dengan kebutuhan untuk pertumbuhan.

Untuk orang dewasa digunakan metode keseimbangan nitrogen yang diukur pada berbagai tingkat konsumsi protein. Keseimbangan nitrogen dinilai dari perbandingan antara jumlah nitrogen (protein) yang dikonsumsi dengan nitrogen yang hilang melalui urine, feses, kulit (keringat) dan jalur metabolisme lainnya. 

Jika nitrogen yang dikonsumsi lebih besar dari nitrogen yang diekskresikan, keseimbangan nitrogen disebut positif dan disebut negatif untuk keadaan sebaliknya. Keseimbangan nitrogen akan tercapai bila nitrogen yang dikonsumsi sama besar dengan nitrogen yang diekskresikan. Kecukupan protein minimal bagi orang dewasa ditentukan berdasarkan hasil penelitian dengan keseimbangan nitrogen yang tidak negatif.

Nilai gizi protein akan menentukan jumlah yang harus dikonsumsi. Untuk memenuhi kebutuhan tubuh akan protein, protein dengan nilai gizi rendah harus dikonsumsi dalam jumlah lebih banyak dibandingkan dengan protein yang bernilai gizi tinggi.

Sumber: UT

Related Posts