Pengaruh Logam OPTIMASI PRODUKSI DENGAN LAMA WAKTU INDUKSI

50 Suhu dan pH optimum enzim AI dari strain lokal berada pada kisaran suhu dan pH optimum enzim AI dari beberapa bakteri termofilik lainnya. Enzim AI dikodekan oleh gen yang sama yaitu araA. Similaritas gen araA strain lokal dengan beberapa bakteri termofilik lainnya sangat tinggi 95 Fitriani Saksono 2010, sehingga kisaran suhu dan pH optimum enzim AI dari strain lokal ini dapat diterima. Dari karakteristik suhu dan pH optimum enzim AI diketahui bahwa meskipun berasal dari jenis, genus dan spesies yang sama bahkan dikodekan oleh gen yang sama, karakteristik yang diberikan oleh enzim AI tidak ada yang 100 sama. Masing-masing mempunyai karakter yang berbeda apabila sumber isolasi bakteri berbeda. Tabel 8. Karakteristik suhu dan pH optimum enzim AI dari beberapa bakteri termofilik Nama bakteri Suhu optimum pH optimum Referensi G. stearothermophilus lokal 60ºC 7 Penelitian ini G. stearothermophilus T6 70ºC 7.5 Lee et al 2005a B. stearothermophilus US100 80ºC 7.5 Rhimi Bejar 2006 A. acidocaldarius 65ºC 6-6.5 Lee et al 2005b Thermus sp. 60ºC 8 Kim et al 2003 B. stearothermophilus IAM11001 65ºC 7.5 Cheng et al 2009 G. thermodentrificans 70ºC 8.5 Kim Oh 2005 Tabel 5 menunjukkan bahwa kisaran suhu optimum enzim AI dari beberapa bakteri termofilik yang telah diteliti adalah 60-80ºC. Sedangkan pH optimumnya berkisar antara 6-8.5. Enzim AI dari beberapa bakteri termofilik yang telah diteliti tidak ada yang menunjukkan karakteristik suhu dan pH optimum yang sama. Dari tabel 5 diketahui bahwa meskipun enzim AI dihasilkan oleh gen yang sama gen araA, namun genus, spesies, strain ataupun tempat isolasi bakteri yang berbeda dapat memberikan karakteristik yang berbeda pula.

3. Pengaruh Logam

Penelitian pengaruh ion logam terhadap aktivitas enzim AI dilakukan menggunakan logam yang diperkiran adalah logam aktivator atau yang dapat meningkatkan aktivitas enzim. Enzim AI dari berbagai jenis bakteri sangat membutuhkan logam Mn 2+ dan Co 2+ untuk meningkatkan aktivitasnya dan 51 mempertahankan stabilitasnya. Dalam penelitian ini logam yang diujikan adalah logam Mn 2+ . Logam Co 2+ tidak diujikan karena diharapkan enzim AI nantinya akan digunakan untuk memproduksi tagatosa yang aplikasinya pada produk pangan ataupun aplikasi oral suplemen dan obat. Logam Co 2+ termasuk logam berat yang berbahaya terhadap kesehatan. Logam lain yang digunakan adalah kalsium Ca, besi Fe dan magnesium Mg. Pemilihan logam-logam ini karena diketahui ada enzim AI dari beberapa bakteri yang aktivitasnya ditingkatkan oleh logam-logam tersebut. Meskipun juga ada aktivitas enzim AI yang tidak dipengaruhi atau bahkan dihambatnya. Percobaan awal menunjukkan bahwa logam Ca dan Mn meningkatkan aktivitas enzim AI, logam Mg tidak mempengaruhi aktivitas enzim, sedangkan logam Fe menghambat enzim data tidak ditampilkan. Oleh sebab itu, pada penelitian ini logam yang diujikan adalah Ca dan Mn. Penambahan masing- masing logam adalah sebesar 1 dan 5 mM. Konsentrasi 1 mM logam Co dan Mn sudah dapat meningkatkan aktivitas enzim AI Rhimi Bejar 2005; Lee et al 2004. Penelitian Cheng et al 2009 menunjukkan konsentrasi optimum ion logam Mn 2+ terhadap aktivitas enzim AI asal B. stearothermophilus IAM11001 adalah 1 mM. Penelitian Kim Oh 2005 menunjukkan konsentrasi optimum ion logam Mn 2+ terhadap aktivitas enzim AI asal G. thermodenitrificans adalah 5 mM, jika konsentrasi ditingkatkan hingga 10 mM aktivitas enzimnya menurun. Kebanyakan penelitian-penelitain tersebut diatas dilakukan dengan memberikan perlakuan kelating menggunakan senyawa EDTA terhadap enzimnya. Enzim AI dari strain lokal pada penelitian ini tidak diberi perlakuan kelating dengan EDTA sebelum diuji aktivitasnya. Penambahan ion logam dilakukan secara langsung pada enzim murni hasil kromatografi penukar ion. Gambar 21 menunjukkan bahwa aktivitas enzim AI sangat membutuhkan logam Mn untuk meningkatkan aktivitasnya. Logam Mn meningkatkan aktivitas enzim AI dari G. stearothermophilus lokal hingga 525 pada konsentrasi 1 mM dan 560 pada konsentrasi 5 mM. Logam Ca meningkatkan aktivitas enzim sebesar 54 pada konsentrasi 1 mM dan 30 pada konsentrasi 5 mM. 52 Perbandingan peningkatan aktivitas enzim dilakukan dengan enzim tanpa penambahan logam kontrol. Enzim AI dari B. stearothermophilus IAM11001 BSAI IAM11001 aktivitasnya meningkat 4 kali lipat atau menjadi 404 dengan keberadaan 1 mM logam Mn, tetapi keberadaan Ca menghambat aktivitas BSAI IAM11001 Cheng et al 2009. Penelitian Kim et al 2003b menyatakan enzim AI dari Thermus sp. TAI aktivitasnya ditingkatkan oleh keberadaan logam Mn hingga 90. Sedangkan Ca menurunkan aktivitas enzim TAI sebesar 20. Enzim AI asal Geobacillus thermodenitrificans GTAI aktivitasnya meningkat dengan keberadaan logam Mn dan Ca masing-masing sebesar 34 dan 11. Jika konsentrasi Mn yang ditambahkan sebesar 5 mM, maka aktivitas relatif GTAI meningkat hingga 75 Kim Oh 2005. Logam Mn meningkatkan aktivitas enzim AI asal A. acidocaldarius menjadi 2,3 kali lipatnya Lee et al 2005b. Penelitian yang dilakukan Rhimi Bejar 2006 memberikan hasil bahwa enzim AI dari B. stearothermophilus US100 BSAI US100 meningkat aktivitasnya dengan keberadaan logam Mn sebesar 24. Sedangkan Ca menurunkan aktivitas BSAI US100 sebesar 7. Enzim AI dari G. Gambar 21. Pengaruh penambahan ion logam terhadap aktivitas enzim AI 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 1 5 A k ti vi ta s re la ti f Konsentrasi Logam mM Kontrol Penambahan Ca Penambahan Mn 53 stearothermophilus T6 membutuhkan logam Mn dan Ca untuk meningkatkan aktivitasnya. Aktivitas relatif enzim AI dari bakteri G. stearothermophilus T6 meningkat 75 dan 49 masing-masing secara berurutan dengan keberadaan logam Mn dan Ca Lee et al 2005a. Menurut Illanes 2008, sebagian besar enzim membutuhkan ion logam kofaktor untuk meningkatkan aktivitasnya. Peningkatan aktivitas dengan keberadaan ion logam karena logam akan berikatan pada sisi aktif enzim dan meningkatkan kekuatan ion enzim. Dengan peningkatan kekuatan ion pada konformasi sisi aktif enzim, maka enzim akan lebih cenderung kuat mengikat substrat dan reaksi katalisisnya menjadi lebih cepat. Ion logam biasanya akan terikat kuat pada struktur enzim sehingga tidak terlepas dari enzim selama reaksi enzimatis berlangsung.

4. Stabilitas Panas