tugas individu mata kuliah analisis makanan

8/17/2019 Tugas Individu Mata Kuliah Analisis Makanan

1/17

Tugas Individu Mata Kuliah Analisis Makanan & Kosmetika

Analysis of food proteins and peptides by mass

spectrometry– based techniques

Oleh

!ama Titis "ido#ati

!IM M$%'$($

)osen *engampu Adi +ugatama, -./arm., M.-c., Apt.

*0O10AM -T2)I - /A0MA-I

/AK23TA- MAT4MATIKA )A! I3M2 *4!14TA52A! A3AM

2!I640-ITA- -4743A- MA04T -20AKA0TA

8$%


2/17

*endahuluan

-pektrometri masa merupakan teknologi yang sudah tidak diragukan

lagi kemampuannya untuk karakterisasi protein dan peptida pada makanan.

Aplikasi teknik spektrometri masa untuk analisis kualitatif dan kuantitatif protein

kompleks yang terdapat pada sebagian besar pengolahan makanan berperan

penting untuk mengetahui asal, struktur, dan pengaruhnya bagi kesehatan tubuh.

5ubungan spektrometri masa dengan database protein telah menghasilkan

kemungkinan – kemungkinan baru pada karakterisasi protein, termasuk

sensitivitas post – translasi dan modifikasi kimia, konformasi protein dan

interaksi protein – protein serta protein – ligan, dan secara umum untuk

penelitian proteomic 9 yaitu membangun platform mengenai ilmu proteomic

modern.

-aat ini, teknik spektrometri masa untuk proteomic makanan dan

nutrisi, telah mampu men:a#ab pertanyaan analitikal termasuk isu terkait

keamanan dan kualitas makanan, sertifikasi dan pelacakan beberapa produk, danmen:elaskan struktur maupun fungsi protein dan peptida pada makanan. *rotein

dan peptida merupakan komposisi utama dari makanan yang berperan penting

baik secara fungsional maupun nutrisional. Oleh karena itu, teknik pengolahan

makanan turut berkontribusi dalam meningkatkan keberagaman sistem protein

dengan memengaruhi :umlah reaksi kimia seperti proteolisis, glikosilasi non

en;imatik, dan modifikasi kovalen lainnya. )an se:auh ini, baru spektrometri

masa yang mampu menganalisis protein dan peptida dari degradasi proteolitiknya.

Analisis spektrometri masa telah berkembang seiring dikembangkannya

spektrometri masa elektrosprai laser desorpsion?ioni;ation


3/17

memisahkan molekul terioninasi berdasarkan perbandingan m?;– nya=, :uga telah

men:adi isu yang dibahas dalam riset proteomic. -elaian mampu memberikan

informasi secara langsung tentang masa suatu peptida tertentu, spektrometri masa

:uga dapat memberikan informasi mengenai squens asam amino de novo,

termasuk modifikasi post – translasi


4/17

Isi

I. Kualitas makanan dari bahan mentah hingga produk :adi

*rotein adalah kompoisisi yang paling bertanggung:a#ab pada

pengolahan makanan. !utrisi, reologi, dan sensori produk susu, sereal, dan

daging tergantung dari komposisi fraksi protein. -ebagai contoh adalah

produk turunan terigu, dimana kualitasnya ditentukan oleh protein gluten.

-ecara konvensional, gluten dibagi men:adi dua golongan besar, monomeric

gladins dan polymeric glutein. 7erdasarkan mobilitasnya pada gel

elektroforesis pada p5 asam, gladin dibagi lagi men:adi fraksi alfa β gama.

Kemudian berdasarkan ikatan disulfida antarrantai, glutein :uga dibagi lagi

men:adi 3M"


5/17

1ambar .

Metode spektrometri masa dan proteomic memperluas cakupan

bioinformatik dan database interaktif. Metode ini mengombinasikan analisis

ekstrak protein terigu dengan spektrometri masa sebagai metode E:aringan

saraf buatanF, regresi parsial, dan analisis komponen penting untuk

memprediksi varietas atau kualitas sampel terigu yang tidak diketahui. Tu:uan

penelitian proteomic dari protein gluten adalah untuk identifikasi marker

molekular yang memberikan informasi tentang komponen protein yang

berhubungan dengan kualitas terigu. )iharapkan dengan dikombinasikannya

proteomic dengan analisis transkriptom akan men:adi pendekatan yang palingefektif untuk mengontrol perkembangan genetik terigu. )alam hal ini,

pendekatan terintegrasi termasuk ekspresi heterolog, 8 – )4, 5*3@ fase

tebalik, dan spektrometri masa mampu memberikan keterangan mutasi alami

dari gamma gladin dengan residu ekstrak sistein disatukan men:adi fraksi

glutenin polimeric.


6/17

II. Autentisitas Makanan

7adan Keamanan Makanan 4ropa telah menetapkan sistem

komprehensif autentifikasi dan pelacakan makanan untuk mememastikan

keamanan makanan yang dikonsumsi manusia pada setiap tahap produksi.

-tandard kualitas ditetapkan melalui persyaratan label kualitas dimana sesuai

dengan spesifikasi komposisi kimia dari masing – masing produk, asal

daerah, dan metode pembuatan. *ersyaratan ini meningkatkan ketertarikan

pada pengembangan metode analisis. -ensitivitas, kepekaan, dan kecepatan

analisis men:adikan spektrometri masa sebagai metode yang paling akuran

dan serbagunan untuk men:a#ab tantangan ini. Gadi, bukan hal aneh lagi :ika

analisis protein berdasarkan spektrometri masa telah dikembangakn secara

luas untuk tu:uan autentisitas makanan, baik metode tunggal maupun

dikombinasikan dnegan pemisahan tingkat tinggi.

-alah satunya adalah pada analisis kualitas produk susu.

*encampuran dengan susu bovine


7/17

III. /ungsional Makanan

'.. Teknik Analisis Terintegrasi 2ntuk Karakterisasi *eptida 7ioaktif

0iset analisis peptida bioaktif baru – baru ini mengikuti tiga

arahan utama yang bertu:uan untuk pengembangan dan validasi

sensitifitas dan spesifikasitas metode, yaitu

. 2ntuk melacak :alur formasi peptida bioaktif dari protein utama.

8. Mengidentifikasi sifat – sifat biologi, dan

'. Meningkatkan sifat – sifat EpositifF yang ada pada peptida alam yang

didesain untuk analog struktur sintetis atau mimetic peptida.

*enelitian ini bertu:uan untuk men:elaskan hubungan struktur

aktivitas peptida dan memberikan informasi penting untuk desain

terapeutik atau komposisi makanan fungsional. -ecara alami, peptida

yang ada pada susu manusia telah dikarakterisasi menggunakan metode

ini, dimana metode ini memungkinan untuk memberi informasi mengenai

squens bioaktif. 7aru – baru ini, digunakan kombinasi sprektrometri

masa 4-I dengan 5*3@ untuk melacak :alur penguraian kasein

menggunakan bakteri asam laktat terpilih dan untuk mempela:ari sifat –

sifat biokimia dan struktural dari makropeptida k – kasein. *endekatananalitikal lebih baru lagi, mengombinasikan spektrometri masa dengan

sel biologi, imunologi, biokimia, sintesis kimia, dan ilmu combinatorial

untuk mengidentifikasi pola formasi peptida dan bioaktif keberadaan

peptida yang ada dalam sampel.

*ada kasus identifikas peptida?protein turunan susu misalnya,

skema identifikasi komponen bioaktif secara umum dapat dilihat sebagai

berikut

. *urifikasi peptida pada sampel makanan


8/17

identifikasi protein tunggal, karakterisasi perubahan post – translasi,

dan penulisan database.

'. Analisis in silico untuk memprediksi kemungkinan squens bioaktif.

(. -intesis peptida murni atau analog peptida atau mimetic.

B. Konfirmasi bioaktivitas melalui u:i biologi atau selular yang tepat.

*enggunaan kombinasi kimia untuk memproduksi arai

senya#a yang berkaitan secara struktural untuk penyaringan tingkat

tinggi, dapat meningkatkan kecepatan penemuan obat atau bahan – bahan

fungsional.

'.8. Melacak !asib Makanan -etelah *roses *encernaan

Identifikasi keseluruhan aspek peptida turunan makanan dalam

plasma darah dipersulit dengan adanya peristi#a endogin polipeptida.

Akan tetapi, dengan menggunakan teknik terbaru dari pemisahan tingkat

tinggi yang dikombinasikan dengan spektrometri masa, hal ini hampir

dapat teratasi. -tabilitas peptida terhadap pencernaan lambung :uga

mempunyai implikasi seperti standard yang digunakan untuk mengetahui

potensi alergi terhadap protein makanan. -ehingga, identifikasi

spektrometri masa pada peptida makanan menyelamatkan pencernaan

gastrointestinal, dan membantu dalam penenentuan batasan antigen


9/17

dalam bahan mentah dan?atau yang dihasilkan ketika proses pembuatan

makanan, seperti suhu atau hidrostatik tekanan tiggi, dan fermentasi.

*endekatan sesomatabolimic terdiri dari kombinasi teknik kromatografi

permeasi :el, ultraviolet, ekstraksi fase padat, 53*@ fase terbalik,

kromatografi interaksi hidrofilik, dan analisis sepektrometri masa yang

dikombinasikan dengan peralatan sensor analitik. Metode ini

memungkinkan pemetaan secara komprehensif metabolit pahit dari ke:u

1ouda, sedangkan spektrometri masa 3@?4-I –M- dan 3@?4-ILM-?M-,

sintesis tunggal, dan analisis sensori mengidentifikasi rasa pahit, umami,

dan kokumi yang dibentuk oleh proteolisis kasein. *endekatan yang sama

:uga diterapkan untuk analisis sifat – sifat senya#a sulfur olfactif dan

prekursornya yang diproduksi melalui mekanisme detoksifikasi dalam

anggur oeleh fermentasi ragi selama pembuatan anggur. )iantara tu:uan

sensometabolomic adalah identifikasi senya#a yang paling aktif, dan

untuk menentukan batas aman konsentrasi untuk dikonsumsi, untuk

meningkatkan sifat olfaktori dan sensori turunan produk makanan.

'.(. Interaksi peotein dengan komponen makanan

7erdasarkan sifat strukturalnya, protein mampu membentuk

interaksi kovalen atau non – kovalen dengan protein lain atau komponen

makanan lainnya, termasuk air, yang dapat menyebabkan perubahan

hidrasi protein, kelarutan, viskositas larutan, pembentukan film, gelling,

dan penyerapan antarmuka pada fase air dan lemak. *enelitian baru –

baru ini menyebutkan bah#a interaksi antara polifenol makanan dengan

βLcasein dan efeknya terhadap sifat permukaan air?lemak dapat dilihat

dari gabungan data reologi dengan spektrometri masa dan penyebaran

cahaya pada formasi polifenol non – kovalen dan protein kompleks.

*endekatan terintegrasi ini mungkin dapat digunakan sebagai metodologi

dasar di kemudian hari, :uga menerapkan teknik spektrometri masa yang

baru muncul seperti spektrometri masa pergerakan ion untuk penelitian

supramolecular kompleks, untuk mengevaluasi perubahan fungsional


10/17

makanan


11/17

coli, Clostridium botulinum A and various Salmonella. )alam kasus yang

kompleks seperti ini, diharapkan adanya suatu analisis makanan, yang

sebagian besar terdiri dari matriks protein, lemak, karbohidrat serta

molekul lainnya yang sangat komplek, yang mampu mendeteksi :umlah

toksin. 2ntuk alasan ini, maka kombinasi spektrometri amsa dengan

imunokimia, kromatografi, dan prosedur isolasi elektrofilik diterapkan.

-alah satu penelitian telah diangkat untuk mendeteksi tingkat

kontaminasi toksin dari dua ke:u Italia, yaitu 1rana *adano dan *ecorino

0omano. *rosedur kombinasi pendekatan imunokimia, kromatografi,

elektropoetik, dan analisis spektrometri dikembangkan untuk mengamati

produski dan tingkat enterotoksin A dan 7. )i:elaskan dalam diagram

sebagai berikut

4valuasi keamanan makanan :uga terkaiut dengan keberadaan

senya#a toksik yang bisa :adis secara alami berada dalam bahan mentah


12/17

tersebut. -ehingga perlu dihilangkan selama proses pembuatan, atau

sebaliknya :ustru dihasilkan ketika proses produksi.

I6.8. Teknik proteomic untuk isolasi dan karakterisasi lectin

*ada manusia, konsumsi kacang merah mentah dapat

menyebabkan gastroentritis, nausea, diare, dan penyakit lainnya, tetapi

tidak menimbulkan keracunan fatal yang diakibatkan oleh konsumsi

lectin fitotemagglutin yang tidak #a:ar. )i sisi lain, kacang merah yang

diper:ualbelikan secara umum, disebut :uga Jstarch – blocker, :ustru

digunakan sebagai suplemen makanan untuk mengontrol berat badan

pada terapi obesitas, meski dengan tidak adanya keterangan?bukti ilmiah

mengenai efikasinya. Metode yang umumnya digunakan adalah merebus

kacang merah mentah tersebut pada suhu tertentu. )engan

mempertimbangkan kemungkinan resiko kesehatan dalam pengolahan

makanan tersebut, maka penting untuk dilakukan pengenalan metode

pemanasan atau metode pengolahan lainnya untuk mengolah :enis

kacang – kacangan tersebut, sehingga dapat dipastikan tidak ada lagi

racun dalam makanan tersebut.

*ada kasus lectin terglikosilasi, identifikasi glikosilasi

di:elaskan melalui skema singkat sebagai berikut

. )igesti proteolitic.

8. Menangkap glikopeptida dengan memilih beberapa kemungkinan

metode, termasuk 5I3I@, peningkatan afinitas oleh lectin dan

menangkap glikol resin hidrasi.

'. )e – glikosilasi en;imatik atau kimia#i


13/17

Teknik glikomic dan proteomic terintegrasi ini mampu

men:elaskan perubahan struktural


14/17

Identifikasi dengan spektrometri masa baik untuk gen penyakit

alergi maupun protein alergenik telah berhasil diangkat. Analisis sistemik

spesies legume dan sereal seperti terigu, nasi, kacang polong, kedelai,

dan kacang menggunakan teknik pemisahan tingkat tinggi yang

dikombinasikan dengan spektrometri masa dan identifikasi protein

multidimensi menghantarkan pada deteksi dan identifikasi beberapa

protein alergenik tak terkarakterisasi sebelumnya pada sampel bi:i –

bi:ian. 5al itu menun:ukkan pendekatan proteomic potensil untuk

mengetahui sampel makanan dengan memerhatikan keberadaan alergen.

Melalui penelitin ini, dasar untuk pengembangan metode spektrometri

masa 3@?M- – M-?M- dengan penganalisis masa triple kuadropol

ditemukan. Metode ini memberikan batas deteksi yang bagus


15/17

pengenalan T – cell dalam squens turunan gladin. *endekatan terapeutik

saat ini mencari mana yang akan men:adikan celiac sebagai senya#a

yang berdampingan Edengan baikF dengan gluten, termasuk penelitian

terigu yang termodifikasi genetik. -elan:utnya, dua pendekatan diu:i

untuk mencegah atau mengurangi toksisitas gluten dalam tepung terigu 9

baik penutup epitop gladin, atau degradasi proteoliknya. Kesemuanya

memainkan peran spektrometri masa.

(.%. Makanan dari organisme termodifikasi genetik

2ntuk mengidentifikasi efek tak diharapkan yang mungkin

ter:adi selama penggunaan tanaman hasil panen termodifikasi genetik,

analisis tertarget senya#a tertentu yang merepresentasikan pentingnya

:alur metabolic pada tanaman seperti makro dan mikronutrien yang

diketahui sebagai alergen, anti alergen dan racun, diangkatlah secara

paralel dengan analisis fenotip komparatif dari tanaman termodifikasi

genetik dan isogenik terdekatnya. 7aru – baru ini, proteomic telah

berhasil melengkapi teknik asesmen keamanan lainnya untuk

menidentifikasi efek samping yang ter:adi pada bi:i – bi:ian transgenik dari variestas tanaman :agung. Teknik tunggal profiling pada

elektroforesis kapiler


16/17

*endekatan terintegrasi berdasarkan berbagai J – omic untuk

karakterisasi protein dan peptida pada makanan, yang kesemuanya berdasar

spektrometri masa, seharusnya mempercepat pengembangan produk makanan

fungsional seiring dengan meningkatnya pengetahuan terhadap makanan baru

yang muncul dan komposisinya.

Kapasitas teknik spektrometri masa untuk menganalisis supramolecular

kompleks membuka pemahaman baru mengenai interaksi protein – protein,

protein – karbohidrat, dan protein – lipid. Intoleransi dan alergi makanan

merupakan bidang baru dimana spektrometri masa telah terbukti men:adi sesuatu

yang esensial, termasuk kontroversial resistensi terhadap pencernaan protein

alergenik atau efikasi dihilangkannya epitop dari makanan yang diperuntukkan

pada pasien.

Teknik spektrometri yang pas, yang ditentukan dari #aktu ke #aktu

sampai besarnya range aplikasi yang mungkinkan, dapat memberikan cara untuk

identifikasi epitop imunodominan pada makanan tertarget, mulai dari mendesain

antibodi untuk mela#an epitop spesifik, dan untuk standarisasi deteksi kuantitatif

dengan :umlah yang sedikit.

0eferensi


17/17

tugas individu mata kuliah analisis makanan

Documents