Karakteristik Ekstrak Kasar Fitase 1. Suhu Optimum
commit to user 53
Ketiga isolat yang diisolasi dari abu vulkanik gunung Merapi, seluruhnya merupakan mikroorganisme dari genus Bacillus. Mikroorganisme dari genus
Bacillus memiliki
kemampuan membentuk
endospora, sehingga
memungkinkan genus ini dapat hidup pada kondisi lingkungan yang kurang mendukung dan memilki rentang temperatur yang lebar. Bacillus merupakan
salah satu kelompok bakteri yang diketahui memiliki aktivitas fitase, Bacillus Subtilis AP-17 memiliki aktivitas fitase 0.0296 UmL Kusumadjaja, 2009,
Bacillus Subtilis TS 16-111 0.05 UmL Park, 2001, Bacillus cereus ASUIA260 dengan aktivitas fitase 1,160 UmL, Bacillus stewartii ASUIA271
dengan aktivitas fitase 1,570 UmL, Bacillus sakazaki ASUIA279 dengan aktivitas fitase 4,480 UmL Sobirin et al., 2009.
E. Karakteristik Ekstrak Kasar Fitase E.1. Suhu Optimum
Suhu optimum merupakan suhu yang menyebabkan terjadinya reaksi kimia dengan kecepatan paling besar. Suhu tersebut memungkinkan
terjadinya reaksi yang efektif oleh enzim tertentu. Setiap enzim memiliki aktivitas maksimum pada suhu tertentu. Aktivitas akan meningkat pada suhu
tertentu dan menurun ketika suhu semakin tinggi karena terjadi denaturasi protein Pelczar dan Chan, 1986: 318-320.
Isolat RW Sm A, RW Sm C, dan RW Sl 5 mempunyai aktivitas fitase pada suhu optimum berturut turut; 40
o
C, 60
o
C, 50
o
C Gambar 23. Pada reaksi yang terjadi antara enzim-substrat, kenaikan suhu pada tingkat
tertentu akan menaikkan energi kinetik sehingga meningkatkan gerakan molekul-molekul yang bereaksi dan tumbukan antara enzim-substrat
commit to user 54
berlangsung optimum. Sementara peningkatan suhu pada batas tertentu menyebabkan aktivitas enzim menurun, karena protein terdenaturasi.
Enzim fitase aktif antara suhu 35
o
C - 63
o
C Wodzinski et al., 1996. Beberapa bakteri mempunyai aktivitas fitase dengan suhu optimum yang
berbeda, antara lain; Enterobacter spp pada suhu 50
o
C Sun Yoon, 1998, Klebsiella oxycota MO-3 pada suhu 55
o
C Jareonkitmongol, 1998, Bacillus substilis TS16-III pada suhu 70
o
C Park, 2001, Bacillus substilis AP-17 pada suhu 75
o
C Kusumadjaja, 2009 kapang Candida sp memiliki pada suhu 30
o
C Makhode, 2006.
Gambar 23. Kurva aktivitas fitase pada berbagai suhu inkubasi pH substrat 5
E.2. pH Optimum
pH optimum enzim terjadi ketika aktivitas enzim mencapai nilai tertinggi. Sebuah reaksi yang dikatalis oleh enzim akan terjadi pada suatu kondisi
optimum tertentu. Pada kondisi tidak optimum aktivitas enzim akan berkurang. Kondisi pH yang terlalu ekstrim mampu merusak enzim Pelczar
dan Chan, 1986:326. Beberapa jenis kapang Candida sp memiliki pH optimum antara 5,5 – 6 Makhode, 2006, Enterobacter sp mempunyai
commit to user 55
aktivitas optimum pada pH 7 – 7,5 Jun Yoon, 1998, Klebsiella oxycota pada pH 5 – 6 Jareonkitmongol, 1998, Bifidobacterium sp pada pH 7 Haros et
al., 2005, Bacillus subtilis TS16-III pada pH 7 Park, 2001 dan Bacillus subtilis AP-17 pada pH 6 Kusumadjaja, 2009.
Isolat RW Sm A, dan RW Sl 5 mempunyai aktivitas fitase pada pH optimum 5, sementara isolate RW Sm C mempunyai aktivitas fitase pada pH
optimum 6 Gambar 24a. Isolat RW Sm C mempunyai rentang pH yang lebih luas dibanding isolat RW Sm A dan RW Sl 5. Pada pH optimum, enzim
mempunyai tingkat ionisasi paling sesuai untuk berikatan dengan substrat. Ikatan tersebut dalam keadaan paling stabil sehingga meningkatkan
efektifitas enzim-substrat. Adanya perubahan pH akan menyebabkan perubahan konformasi ikatan enzim-substrat sehingga efektifitas enzim-
substrat menurun dan aktivitas enzim berkurang Nelson et al., 2000.
Gambar 24a. Kurva Aktivitas Fitase pada berbagai pH pada suhu optimum
Waktu inkubasi enzim-substrat yang tepat dapat mempengaruhi aktivitas enzim Nelson et al., 2000. Isolat RW Sm A, RW Sm C dan RW Sl 5
mempunyai waktu inkubasi enzim-substrat optimum pada pH dan suhu optimal selama 1 jam 60 menit Gambar 24b.
Enzim fitase dari ketiga isolat
commit to user 56
cukup stabil, setelah 6 jam inkubasi enzim-substrat, aktivitas fitase dari ketiga isolate masih tersisa 25. Bacillus sp AP-17 mempunyai 32 aktivitas pada
pemanasan selama 6 jam pada suhu optimum 75 C Kusumadjaja, 2009.
Gambar 24b. Kurva aktivitas relatif fitase pada berbagai waktu inkubasi pH dan suhu optimum
E.3. Efektor Logam
Enzim membutuhkan kofaktor untuk aktivitasnya, yaitu sebuah komponen non protein, kofaktor terdiri dari 3 macam jenis yaitu berupa ion
organik, gugus prostetik dan koenzim Sasmitamihardja dkk., 1996: 134. Ion logam yang ditambahkan dalam reaksi enzim-substrat dapat berfungsi
sebagai aktivator atau inhibitor. Aktivator merupakan substansi yang mampu meningkatkan aktivitas enzim, dan inhibitor adalah substansi yang
menghambat aktivitas suatu enzim Pelczar dan Chan, 1986: 329. Hasil dari penelitian, berperan sebagai aktivator aktivitas fitase adalah Mg
2+
dan Ca
2+
, isolate RW Sm A mempunyai aktivitas fitase yang tinggi dengan penambahan
ion Mg
2+
10
-4
M. Isolat RW Sm C dan RW Sl 5 meningkat aktifitas fitasenya dengan penambahan ion logam Ca
2+
. Sementara sebagai inhibitor yang
commit to user 57
menghambat aktivitas enzim pada ketiga isolat adalah Zn
2+
dan Fe
3+
Gambar 25 a,b,c. Aktivitas fitase dihambat oleh Zn
2+
, Ba
2+
, Cu
2+
dan Al
3+
Sun Yoon, 1998, NaF dan Fe
2+
jg merupakan ion logam yang berperan sebagai inhibitor pada enzim fitase Jareonkitmongkol, 1998. Aktivitas ketiga isolat dihambat
dengan penambahan ion mineral Zn
2+
dan Fe
3+
. Mineral Fe merupakan inhibitor enzim fitase. Ikatan asam fitat dengan Fe menyebabkan
pengendapan garam fitat sehingga ikatan fosfat pada fosfat cincin inositol sulit dihidrolisis oleh fitase.
Aktivitas fitase akan meningkat dengan penambahan EDTA atau N- ethymalemide Jareonkitmongkol, 1998, serta penambahan Ca
2+
dan Mg
2+
Maenz, 2005. Adanya ikatan Ca
2+
dengan fosfat pada fitat menyebabkan salah satu rantai fosfat yang terikat lepas sehingga menghasilkan Inositol
trifosfat Oh et al., 2006. Ikatan kalsium pada fitase meningkatkan stabilitas struktur dan meningkatkan aktivitas enzim fitase Ha et al., 2000. Bacillus
cereus RW Sm A mengalami peningkatan aktivitas fitase dengan penambahan mineral Mg
2+
. Bacillus subtilis N-77 natto mempunyai aktivitas relatif sebesar 55,8 pada penambahan 5 mM MgCl
2
Shimizu, 1992. Bacillus
subtilis TS16-111
mengalami peningkatan
aktivitas pada
penambahan 1 mM dan 5 mM MgCl
2
Park, 2001. Enzim fitase menjadi relatif stabil dengan kehadiran bivalen kation seperti, kalsium dan
magnesium. Fitase lebih stabil pada suhu tinggi dengan keberadaan bivalen kation Ha et al., 2000.
commit to user 58
Gambar 25. Kurva Aktivitas Relatif Fitase Isolat RW Sm A, RW Sm C, RW Sl 5 dengan penambahan ion mineral 10
-4
M