Sericin Protein Extraction from Attacus atlas Cocoon and Its Characterization as a Biomaterial

EKSTRAKSI PROTEIN SERISIN DARI KOKON SUTERA
LIAR Attacus atlas DAN KARAKTERISASINYA
SEBAGAI BIOMATERIAL

YUNI CAHYA ENDRAWATI

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Ekstraksi Protein Serisin dari
Kokon Sutera Liar Attacus atlas dan Karakterisasinya sebagai Biomaterial adalah
karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir tesis ini.

Bogor, Juni 2012
Yuni Cahya Endrawati
NIM G352100081

i

ABSTRACT
YUNI CAHYA ENDRAWATI. Sericin Protein Extraction from Attacus atlas
Cocoon and Its Characterization as a Biomaterial. Under direction of DEDY
DURYADI SOLIHIN and ANI SURYANI
The high sericin production is mostly determined by extraction method
(degumming and serisin protein isolation). Sericin protein was extracted from silk
wastewater by protein isolation with 75% (v/v) ethanol. Silk wastewaters was
produced from degumming of cocoon Attacus atlas with 33,3% NaOH 0,25 N.
Sericin protein extraction from Attacus atlas not only use a combination of
temperature and time, but need a strong solvent for extracting sericin, strong bases
such as NaOH. This research has been get the best extraction method to produce
the highest sericin protein by optimization of protein extraction with response
surface methodology (RSM). Stationary point at 129oC and 70,36 minute can
produce maximum percentage of protein yields (± 19%). The molecular weight
distribution of sericin was investigated by sodium dodecyl sulfate polyacrylamide
gel electrophoresis (SDS PAGE). The results suggested that sericin represented
wide ranging molecular weight distribution (8,24-73,30 kDa). The amino acid of
sericin was investigated by high performance liquid chromatography (HPLC)
analytical methods that result highest component of Attacus atlas sericin is
glysine (24,64%). Amino acids of sericin contains polar groups (50,72%) and non
polar groups (49,28%). Sericin has wide applications as a biomaterial in medical,
pharmaceutical and cosmetic. One of them as a surfactant material with the ability
to reduce water surface tension of 71,67 dyne/cm to 51,8 ± 1,3 dyne/cm on the
sericin addition of 0,58 ± 0,01 mg/ml.
Keywords: sericin, biomaterial, degumming, protein isolation, percentage of
protein yields, Attacus atlas cocoon.

ii

RINGKASAN
YUNI CAHYA ENDRAWATI. Ekstraksi Protein Serisin dari Kokon Sutera Liar
Attacus atlas dan Karakterisasinya sebagai Biomaterial. Dibimbing oleh DEDY
DURYADI SOLIHIN dan ANI SURYANI
Serat sutera (fibroin) dihasilkan dari proses degumming kokon. Degumming
adalah proses penguraian serat sutera (fibroin) dari bahan perekatnya yang disebut
serisin (gum). Proses degumming kokon sutera menghasilkan larutan yang
mengandung bahan organik tinggi (BOD 8219.6 mg/l) yang dapat memberikan
dampak lingkungan kurang baik sehingga perlu pengolahan lebih lanjut.
Pengolahan larutan hasil degumming dengan cara ekstraksi protein serisin dapat
menurunkan kadar BOD hingga 86,7%. Hasil ekstraksi berupa protein serisin juga
mempunyai manfaat luas sebagai biomaterial di berbagai bidang seperti dalam
bidang medis dan kosmetik.
Metode ekstraksi protein serisin dari kokon dilakukan melalui degumming
dan isolasi protein. Proses degumming dapat dilakukan dengan kombinasi fisik
dan kimia pada suhu, waktu dan bahan pelarut kimia tertentu. Isolasi protein
digunakan untuk mengisolasi protein target, salah satunya dengan cara
pengendapan. Pada penelitian ini proses ekstraksi dilakukan secara bertahap untuk
mendapatkan rendemen protein maksimal. Proses ekstraksi akan menghasilkan
crude protein serisin. Kajian-kajian yang dilakukan adalah, 1) kajian pengaruh
rasio volume NaOH 0,1 N dan jenis spesies ulat sutera terhadap rendemen protein
serisin, 2) kajian pengaruh konsentrasi NaOH terhadap rendemen protein serisin,
3) kajian pengaruh kemurnian etanol terhadap rendemen protein serisin, dan 4)
kajian optimasi rendemen protein serisin. Kajian optimasi menggunakan Response
Surface Methodology (RSM) pada dua faktor yaitu suhu dan waktu. Titik pusat
pada suhu 115oC dan waktu 40 menit. Ada tiga optimasi, yaitu optimasi 1 (O1)
menggunakan 33,3% NaOH 0,25N dan etanol teknis 96%, optimasi 2 (O2)
menggunakan 33,3% NaOH 0,25N tanpa etanol, dan optimasi 3 (O3)
menggunakan etanol teknis 96% tanpa NaOH. Tahap terakhir dari penelitian ini
adalah karakterisasi crude protein serisin dengan analisis bobot molekul
menggunakan Sodium Dodecyl Sulphate Polyachrylamide Gel Electrophoresis
(SDS PAGE), analisis asam amino dengan High Performance Liquid
Chromatography (HPLC) dan uji tegangan permukaan dengan tensiometer.
Teknik pengendapan dengan etanol absolut dipakai dalam proses isolasi
protein (Wu et al. 2007). Akan tetapi etanol absolut kurang efisien jika diterapkan
dalam skala industri karena harganya cukup mahal. Perlu ada kajian tentang
alternatif lain sebagai pengganti etanol absolut. Kajian isolasi protein pada tingkat
kemurnian etanol berbeda dilakukan di awal penelitian ini untuk memberikan
informasi tersebut. Pada kajian kemurnian etanol, etanol absolut dan etanol teknis
96% tidak berpengaruh nyata (P>0,05) terhadap rendemen protein serisin.
Rendemen protein yang dihasilkan sebesar 1,03 ± 0,04% untuk etanol absolut dan
1,00 ± 0,16% untuk etanol teknis, sehingga etanol teknis 96% akan digunakan
pada isolasi protein selanjutnya.
Analisis ragam kajian rasio volume NaOH 0,1 N menghasilkan rasio
volume NaOH yang tidak berpengaruh nyata (P>0,05) dan jenis spesies ulat sutera
yang dianalisis sangat berpengaruh nyata (P<0,01) terhadap rendemen protein

iii

serisin. Hal ini menunjukkan bahwa degumming dengan rasio volume 50% dan
33,3% NaOH 0,1 N terhadap larutan tidak mempunyai pengaruh yang nyata pada
rendemen protein serisin yang dihasilkan, sehingga volume 33,3 NaOH 0,1 N
akan digunakan dalam kajian selanjutnya. Jenis spesies ulat sutera sangat
berpengaruh terhadap rendemen protein serisin yang dihasilkan. Bombyx mori
menghasilkan rendemen protein lebih tinggi dibanding Attacus atlas pada
perlakuan ekstraksi yang sama, yaitu masing-masing sebesar 27%-32% dan 3%4%. Hal ini berarti bahwa tahap ekstraksi yang dilakukan pada kajian ini belum
dapat mengekstraksi protein serisin dari kokon Attacus atlas secara maksimal.
Serat sutera Attacus atlas diduga lebih kuat dan lebih sulit diekstraksi serisinnya
dibandingkan dengan Bombyx mori, karena makanan Attacus atlas mengandung
tanin yang dapat mengikat protein dengan ikatan yang kuat (Hagerman 2002).
Tahap kajian selanjutnya adalah pengaruh konsentrasi NaOH terhadap
rendemen protein serisin. Hasil analisis ragam berbeda nyata (P<0,05) pada
konsentrasi NaOH 0,25-0,30 N dengan rendemen protein sekitar 11,69%-11,84%.
Akan tetapi pada konsentrasi NaOH 0,30 N, fibroin terlihat mengalami kerusakan
sehingga konsentrasi NaOH 0,25 N yang akan dipakai dalam kajian selanjutnya.
Optimasi terhadap variabel bebas suhu dan waktu (variabel bebas)
dilakukan karena respon diduga belum optimum. Ada tiga optimasi dengan
masing-masing dibagi dalam dua kelompok yaitu dengan dan tanpa air dalam
fibroin basah (AFB). Respon terbaik ditunjukkan optimasi 2 (O2) menggunakan
33,3% NaOH 0,25 N tanpa etanol. Titik optimumnya tercapai pada suhu 129oC
dan waktu 70,36 menit, dengan tipe optimasi maksimum. Hal ini berarti respon
maksimum tercapai pada titik optimumnya, atau rendemen protein maksimal
tercapai pada suhu dan waktu optimum. Penambahan AFB pada semua perlakuan
menghasilkan respon yang lebih baik dibanding tanpa penambahan AFB.
Analisis bobot molekul dengan SDS PAGE secara keseluruhan
menghasilkan tujuh fragmen bobot molekul protein serisin A. atlas dengan kisaran
8,24-73,30 kDa pada separating gel 12,5% dan stacking gel 4%. Lima fragmen
pada kelenjar sutera Attacus atlas dengan kisaran bobot molekul (BM) 8,99-73,3
kDa, tiga fragmen pada crude protein serisin A. atlas dengan kisaran BM 8,2410,25 kDa, dan dua fragmen pada crude protein serisin B. mori dengan kisaran
BM 8,24-8,99 kDa. Teknik ekstraksi pada penelitian ini menyebabkan molekul
protein serisinnya menjadi kecil karena adanya perlakuan basa kuat yang
menyebabkan asam amino unit pembangunnya dibebaskan dari ikatan kovalen
sehingga membentuk molekul yang relatif kecil. Hal ini ditunjukkan dengan
munculnya fragmen bobot molekul kecil (8,24-10,25 kDa) dan tidak munculnya
fragmen bobot molekul besar (34,86-73,30 kDa).
Analisis asam amino pada penelitian ini menghasilkan komposisi asam
amino terbesar glisina (24,64%) yang berbeda dengan komposisi spesies ulat
sutera lainnya. Protein serisin mempunyai potensi tinggi sebagai biomaterial dan
hal ini dibuktikan dalam penelitian ini. Komposisi asam amino crude protein
serisin memperlihatkan potensi serisin sebagai surfaktan dengan kelompok polar
50,72% dan non polar 49,28%. Salah satu kemampuan surfaktan adalah dapat
menurunkan tegangan permukaan. Penambahan serisin sebesar 0,58 ± 0,01 mg/ml
dalam air dapat menurunkan tegangan permukaan air dari 71,67 dyne/cm menjadi
51,8 ± 1,3 dyne/cm. Hasil uji tegangan permukaan menunjukkan bahwa semakin

iv

tinggi kadar protein serisin yang ditambahkan maka semakin kecil tegangan
permukaan yang dihasilkan.
Kata kunci: ekstraksi protein, degumming, isolasi protein, rendemen protein
serisin, kokon Attacus atlas.

v

© Hak Cipta milik IPB, tahun 2012
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan kutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang
wajar IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulis
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

vi

EKSTRAKSI PROTEIN SERISIN DARI KOKON SUTERA
LIAR Attacus atlas DAN KARAKTERISASINYA
SEBAGAI BIOMATERIAL

YUNI CAHYA ENDRAWATI

Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Biosains Hewan

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
vii

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr. Ir. Dwi Setyaningsih, MSi.

viii

Judul Tesis
Nama
NIM

: Ekstraksi Protein Serisin dari Kokon Sutera Liar Attacus atlas
dan Karakterisasinya sebagai Biomaterial
: Yuni Cahya Endrawati
: G352100081

Disetujui
Komisi Pembimbing

Dr. Ir. Dedy Duryadi Solihin, DEA
Ketua

Prof. Dr. Ir. Ani Suryani, DEA
Anggota

Diketahui

Ketua Program Studi
Biosains Hewan

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr. Bambang Suryobroto

Dr. Ir. Dahrul Syah, MSc.Agr

Tanggal Ujian: 5 Juni 2012

Tanggal Lulus:

ix

PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya
sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam
penelitian yang dilaksanakan sejak bulan November 2011 sampai Maret 2012 ini
ialah ekstraksi protein serisin, dengan judul Ekstraksi Protein Serisin dari Kokon
Sutera Liar Attacus atlas dan Karakterisasinya sebagai Biomaterial.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. Dedy Duryadi Solihin,
DEA dan Ibu Prof. Dr. Ir. Ani Suryani, DEA selaku pembimbing, serta Dr. Ir.
Dwi Setyaningsih, MSi. yang telah banyak memberi saran. Di samping itu,
penghargaan penulis sampaikan kepada Ibu Ir. Rini Purwanti, M.Si dari
Laboratorium Proses Departemen Teknologi Industri Pertanian, Ibu Devi Murtini,
S.Pt dan saudari Febri dari Laboratorium Terpadu Departemen Ilmu Produksi dan
Teknologi Peternakan, yang telah banyak membantu selama pengumpulan data.
Terimakasih juga kepada seluruh teman-teman BSH 2010, staf dan pegawai
Laboratorium Non Ruminansia dan Satwa Harapan yang banyak memberikan
dukungan dan semangat. Ungkapan terimakasih juga disampaikan kepada suami,
anak, bapak, ibu dan seluruh keluarga atas segala doa dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini menjadi jalan pembuka kebangkitan Persuteraan
Indonesia.

Bogor, Juni 2012
Yuni Cahya Endrawati

x

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Temanggung pada tanggal 9 November 1982 dari
bapak Matnur dan ibu Endang Irawati. Penulis merupakan anak pertama dari dua
bersaudara. Penulis juga merupakan istri dari bapak Antonius Hartono, ST dan ibu
dari Axella Negyacahya Hartono.
Pada tahun 2000 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Temanggung dan
melanjutkan kuliah S1 di IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB. Penulis
masuk pada Program Studi Teknologi Produksi Ternak, Departemen Ilmu
Produksi Ternak, Fakultas Peternakan IPB.
Selama mengikuti perkuliahan S1, penulis mengikuti berbagai kepanitian
dan pengurus himpunan profesi dari tahun 2000-2004. Pada Januari 2005, penulis
diterima sebagai Pegawai Negeri Sipil di IPB dengan mengemban tugas sebagai
staf pengajar di laboratorium Non Ruminansia dan Satwa Harapan, Departemen
Ilmu Produksi dan Teknologi Peternakan, Fakultas Peternakan IPB.

xi

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ………………………………………………………… xiii
DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………... xiv
DAFTAR LAMPIRAN …………………………………………………… xv
PENDAHULUAN
Latar Belakang ………………………………………………………
1
Tujuan ……………………………………………………………….
3
TINJAUAN PUSTAKA
Attacus atlas ………………………………………………………...
4
Kelenjar Sutera ……………………………………………………...
5
Protein Serisin ………………………………………………………
6
Manfaat dan Aplikasi Serisin ……………………………………….
8
Ekstraksi Protein Serisin …………………………………………….
9
Karakterisasi Protein Serisin ……………………………………….. 11
Response surface methodology ……………………………………... 14
BAHAN DAN METODE
Ekstraksi Protein Serisin dari Kelenjar Sutera Tengah Attacus atlas
(KSA) ………………………………………………………………. 16
Kajian Pengaruh Rasio Volume NaOH 0,1 N dan Jenis Spesies Ulat
Sutera terhadap Rendemen Protein Serisin ………………………… 17
Kajian Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Rendemen Protein
Serisin ………………………………………………………………. 18
Kajian Pengaruh Kemurnian Etanol terhadap Rendemen Protein
Serisin ………………………………………………………………. 19
Kajian Optimasi Rendemen Protein Serisin ………………………... 20
Analisis Protein …………………………………………………….. 22
Analisis Fibroin …………………………………………………….. 22
Analisis Bobot Molekul (BM) ……………………………………… 23
Analisis Asam Amino ………………………………………………. 23
Uji Tegangan Permukaan (Surface tension) ………………………... 24
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kajian Pengaruh Kemurnian Etanol terhadap Rendemen Protein
Serisin Attacus atlas ………………………………………………... 26
Kajian Pengaruh Rasio Volume NaOH 0,1 N dan Jenis Spesies Ulat
Sutera terhadap Rendemen Protein Serisin ………………………… 27
Kajian Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Rendemen Protein
Serisin Attacus atlas ………………………………………………... 29
Optimasi Rendemen Protein Serisin ………………………............... 31
Bobot Molekul Protein Serisin (BM) ………………………………. 37
Komposisi Asam Amino Protein Serisin …………………………… 40
Prospek Kedepan Protein Serisin sebagai Biomaterial ……………. 41
KESIMPULAN DAN SARAN …………………………………………… 44
DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………….. 45
LAMPIRAN ………………………………………………………………. 49

xii

DAFTAR TABEL

2

Halaman
Persentase asam amino protein serisin Bombyx mori dengan
ekstraksi berbeda (Aramwit et al. 2010) …………………………….
7
Persentase asam amino serisin dari beberapa spesies berbeda ……...
8

3

Tegangan permukaan berbagai cairan (Wikipedia 2012) …………...

14

4

Tabulasi data kajian pengaruh rasio NaOH 0,1 N dan jenis spesies
ulat sutera terhadap rendemen protein serisin ………………………

18

Tabulasi data kajian pengaruh variasi konsentrasi NaOH terhadap
rendemen protein serisin …………………………………………….

19

1

5
6

20

7

Tabulasi data kajian pengaruh kemurnian etanol terhadap rendemen
protein serisin ………………………………………..........................
Desain rancangan percobaan dengan central composite design …….

8

Marker dari Fermentas Multicolor Broad Range Protein Ladder ….

23

9
10

Tabulasi data tegangan permukaan crude protein serisin …………...
Hasil kajian pengaruh kemurnian etanol terhadap rendemen protein
serisin ………………………………………………………..............

11

14

Rendemen protein serisin hasil perlakuan rasio volume NaOH 0,1 N
dan jenis spesies ulat sutera …………………………………………
Rendemen protein pada konsentrasi NaOH berbeda ………………..
Bobot molekul protein serisin hasil SDS PAGE (separating gel
12,5%, stacking gel 4%, Marker Fermentas Multicolor Broad
Range Protein Ladder 10-260 kDa) ………………………………...
Komposisi asam amino protein serisin pada spesies yang berbeda …

15

Tegangan permukaan protein serisin Attacus atlas …………………

12
13

21

25
26
28
30

39
41
42

xiii

DAFTAR GAMBAR
Halaman
1

Siklus hidup Attacus atlas (Solihin & Fuah 2010) ………………….

4

2

Kelenjar sutera (Brasla & Matei 1997) ……………………………...

6

3

Skema susunan protein sutera (Gulrajani et al. 2008) ………………

8

4

Bagan alir penelitian ………………………………………………...

16

5

Penampang fibroin Attacus atlas hasil ekstraksi pada suhu 105oC
selama 30 menit dengan, a) isolasi etanol absolut dan b) isolasi
etanol teknis pada pembesaran 400 kali …………………………….

27

Penampang fibroin Attacus atlas (a. 50% NaOH 0,1 N; b. 33,3%
NaOH 0,1 N), dan Bombyx mori (c. 50% NaOH 0,1 N; d. 33,3%
NaOH 0,1 N) dengan 400 kali pembesaran …………………………

29

Penampang fibroin Attacus atlas dengan 1000 kali pembesaran (a.
33,3% NaOH 0,05 N; b. 33,3% NaOH 0,10 N; c. 33,3% NaOH 0,15
N; d. 33,3% NaOH 0,20 N; e. 33,3% NaOH 0,25 N; f. 33,3% NaOH
0,30 N) ………………………………………………………………

31

Kontur rendemen protein serisin (33,3% NaOH 0,25 N, berbagai
suhu dan waktu, 75%(v/v) etanol 96%), a) tanpa AFB dan b)
dengan AFB …………………………………………………………

33

Kontur rendemen protein serisin (Degumming dengan 33,3% NaOH
0,25 N pada berbagai suhu, tekanan dan waktu tertentu), a) tanpa
AFB dan b) dengan AFB ……………………………………………

34

Kontur rendemen protein serisin (Degumming pada berbagai suhu,
tekanan dan waktu tertentu serta 75% (v/v) etanol teknis 96%), a)
tanpa AFB dan b) dengan AFB ……………………………………..

36

11

Rata-rata rendemen protein pada kajian optimasi teknik ekstraksi …

37

12

Hasil SDS PAGE dengan separating gel 12,5% dan stacking gel 4%

38

6

7

8

9

10

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

1
2
3

Halaman
Tahapan ekstraksi protein serisin dari kelenjar sutera tengah Attacus
atlas (Invitrogen 2012) ………………………………....................... 50
Preparasi sampel dan ekstraksi protein serisin dari kulit kokon
(Solihin & Fuah 2010) ………………………………………………
Tahapan uji tegangan permukaan …………………………………...

51
53

4

Analisis ragam pengaruh kemurnian etanol terhadap rendemen
protein serisin ………………………………………………………..

54

5

Analisis ragam pengaruh rasio volume NaOH 0,1 N dan jenis
spesies terhadap rendemen protein serisin …………………………

55

6

Analisis ragam pengaruh konsentrasi NaOH terhadap rendemen
protein serisin ………………………………………………………..
Rendemen protein serisin pada optimasi 1 ………..…………….......
Analisis response surface methodology (RSM) pada optimasi 1
tanpa penambahan AFB …………………………………………….

7
8

56
57
58

9

Analisis response surface methodology (RSM) pada optimasi 1
dengan penambahan AFB …………………………………………...

59

10

Analisis ragam titik pusat optimasi 1 terhadap rendemen protein
serisin ………………………………………………………………..

60

11

Rendemen protein serisin pada optimasi 2 …………….....................

61

12

Analisis response surface methodology (RSM) pada optimasi 2
tanpa penambahan AFB ……………………………………………..

62

Analisis response surface methodology (RSM) pada optimasi 2
dengan penambahan AFB …………………………………………...

63

13
14
15
16
17
18

Analisis ragam titik pusat optimasi 2 terhadap rendemen protein
serisin ………………………………………………………………..
Rendemen protein serisin pada optimasi 3 …………….....................
Analisis response surface methodology (RSM) pada optimasi 3
tanpa penambahan AFB ……………………………………………..

64
65
66

Analisis response surface methodology (RSM) pada optimasi 3
dengan penambahan AFB …………………………………………...

67

Analisis ragam titik pusat optimasi 3 terhadap rendemen protein
serisin ………………………………………………………………..

68
69

20

Kurva standar marker bobot molekul pada separating gel 12,5% dan
stacking gel 4% ……………………………………………………...
Perhitungan bobot molekul sampel …………………………………

21

Kromatogram analisis asam amino dengan hidrolisis asam ………...

71

19

70

xv

Halaman
22
23

Kromatogram analisis asam amino dengan hidrolisis basa …………
Analisis ragam uji tegangan permukaan larutan dengan kadar
protein serisin berbeda ………………………………………………

72
73

xvi

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Bangsa Cina telah mengenal kain sutera sejak lama dan komoditas tersebut
mulai menyebar luas melalui jalur perdagangan yang dikenal dengan nama “Jalur
Sutera”. Kain sutera merupakan komoditas berkualitas tinggi dari tenunan
(tradisional maupun modern) serat hasil pengokonan ulat sutera. Ada dua macam
ulat sutera, yaitu ulat sutera murbei dan non murbei. Ulat sutera murbei makan
daun murbei, contoh spesiesnya adalah Bombyx mori, sedangkan ulat sutera non
murbei (ulat sutera liar) jumlahnya cukup banyak diantaranya adalah Attacus
atlas, Cricula trifenestrata dan Antheraea spp. Ulat sutera liar ini termasuk jenis
polifagus, yaitu memakan banyak jenis makanan. Peigler (1989), jenis makanan
yang dapat dikonsumsi Attacus atlas sebanyak 90 genus tumbuhan dari 48 famili.
Beberapa ulat sutera liar dapat ditemukan di Indonesia, diantaranya Attacus atlas
dan Cricula trifenestrata. Hal ini kemungkinan karena sumber makanan dapat
tersedia sepanjang tahun di Indonesia.
Ulat sutera murbei maupun non murbei mempunyai siklus hidup sempurna
(metamorfosis holometabola) yaitu telur, larva (ulat), imago (ngengat) dan pupa.
Secara umum fase pupa merupakan fase yang bernilai ekonomis karena pada fase
ini kokon terbentuk dan selanjutnya dapat dimanfaatkan sebagai bahan dasar kain
sutera. Kain sutera banyak dikenal orang karena keunggulannya, diantaranya
karena sifatnya yang mudah menyerap keringat, anti mikroba, mengkilat, halus
(Sihombing 1999, Faatih 2005), eksotik, benang yang panjang, lembut, tidak
mudah kusut, tahan panas, dan tidak menimbulkan rasa gatal (Sutera Indonesia
2004).
Perkembangan zaman telah mengubah paradigma tentang sutera. Kokon ulat
sutera tidak lagi hanya dimanfaatkan sebagai bahan kain sutera (tekstil) namun
sudah mulai dimanfaatkan di berbagai bidang seperti kosmetik dan medis
(Padamwar & Pawar 2004) dengan memanfaatkan protein penyusun kokon yaitu
fibroin dan serisin (Fabiani et al. 1996). Fibroin adalah protein serat sedangkan
serisin merupakan perekatnya. Serisin membungkus filamen yang sangat kecil
(serat fibroin) pada kokon, bobotnya 20-30% dari bobot total kokon (Masahiro et
al. 2000). Serisin Bombyx mori terdiri dari 18 jenis asam amino yang sebagian

1

besar merupakan kelompok senyawa polar kuat seperti senyawa yang
mengandung gugus hidroksil, karboksil, dan kelompok amino (Wei et al. 2005).
Banyak penelitian terkait dengan protein sutera terutama serisin pada
Bombyx mori. Mulai dari cara ekstraksi, kerja gen serisin dan bahkan
pemanfaatannya sebagai biomaterial di bidang medis dan kosmetik. Hal ini
bermula dari melimpahnya hasil ikutan industri pengolahan kokon yang belum
bisa dimanfaatkan. Hasil ikutan tersebut menjadi masalah lingkungan yang cukup
serius karena mengandung bahan organik tinggi (BOD 8219.6 mg/l) sehingga
perlu pengolahan lebih lanjut. Gulrajani et al. (2008) menyatakan bahwa
pengolahan dengan cara ekstraksi protein serisin dapat menurunkan kadar BOD
hingga 86,7%.
Protein serisin mempunyai potensi tinggi sebagai biomaterial. Dalam bidang
kosmetik, protein serisin dapat digunakan sebagai cream dan lotion pada kulit
karena dapat meningkatkan elastisitas kulit, mencegah kekerutan dan penuaan dini
(Padamwar & Pawar 2004). Dalam medis, protein serisin dapat digunakan untuk
menyembuhkan luka dan menghambat penyebaran tumor (Zhaorigetu et al. 2003,
Aramwit & Sangcakul 2007). Masakazu et al. (2003) menemukan bahwa aktivitas
serisin secara biologis dapat mencegah terbentuknya sel mati dan merangsang
pertumbuhan sel baru.
Hasil-hasil penelitian tentang serisin masih terbatas pada spesies Bombyx
mori. Hal ini karena sebagian besar industri pengolahan kokon menggunakan
kokon Bombyx mori sebagai bahan dasar, tidak terkecuali di Indonesia. Akan
tetapi selain Bombyx mori, Indonesia juga mempunyai potensi ulat sutera liar
Attacus atlas yang dapat dikembangkan lebih lanjut. Attacus atlas mempunyai
sifat polivoltin (banyak generasi dalam satu tahun), polifagus dan bobot kokon
yang relatif lebih besar dari kokon Bombyx mori. Bobot kokon Bombyx mori 1,5
– 2,5 g (Atmosoedarjo et al. 2000) sedangkan bobot kokon Attacus atlas sekitar 9
g (Solihin & Fuah 2010). Komposisi serat kokon Bombyx mori dan Attacus atlas
sama yaitu terdiri dari protein fibroin dan serisin, akan tetapi karakteristik
spesifiknya belum diketahui. Oleh karena itu perlu penelitian lebih lanjut
mengenai protein serisin pada Attacus atlas agar potensi dan pemanfaatannya
dapat dikembangkan dengan baik seperti halnya pada Bombyx mori.

2

Protein serisin dapat diisolasi dari hasil ikutan (larutan) dari pengolahan
kokon (proses degumming) karena serisin merupakan protein larut air yang diduga
terlarut dalam hasil ikutan tersebut. Akan tetapi Indonesia belum mempunyai
industri pengolahan sutera Attacus atlas sehingga perlu adanya studi lebih lanjut
tentang teknik degumming yang dapat menghasilkan rendemen protein serisin
tertinggi dengan hasil fibroin yang masih baik juga. Hal ini selaras dengan tujuan
awal dari pengolahan kokon yaitu mendapatkan kualitas fibroin yang baik. Proses
degumming kokon Attacus atlas akan merujuk pada Aini (2009) dan Suriana
(2011).
Karakterisasi protein serisin dari Attacus atlas sangat diperlukan untuk
mengetahui sifat protein tersebut. Hal ini diperlukan dalam proses pemurnian
protein dan pemanfaatannya lebih lanjut di berbagai bidang terutama sebagai
biomaterial.
Tujuan
Penelitian ini bertujuan untuk:
-

Menghasilkan teknik ekstraksi protein serisin dari kokon Attacus atlas
dengan rendemen protein serisin tertinggi

-

Mengetahui karakteristik crude protein serisin Attacus atlas.

3

TINJAUAN PUSTAKA
Attacus atlas
Attacus atlas digolongkan sebagai ulat sutera liar yang dapat menghasilkan
serat sutera. Klasifikasi Attacus atlas, masuk dalam kelas insekta, ordo
lepidoptera, famili saturniidae, genus Attacus, dan spesies Attacus atlas (Solihin
& Fuah 2010). Attacus atlas merupakan serangga holometabola seperti halnya
Bombyx mori, yaitu serangga yang mengalami metamorfosis sempurna dengan
siklus hidup dimulai dari fase telur, larva (ulat), pupa dan imago (ngengat)
(Solihin & Fuah 2010, Peigler 1989). Perbedaan siklus hidup ulat sutera liar dan
domestikasi terletak pada jumlah instar dalam fase larva, Attacus atlas mengalami
enam instar sedangkan Bombyx mori lima instar. Attacus atlas pertama kali
ditemukan di Indonesia dan penyebarannya mulai dari Nanggroe Aceh
Darussalam (NAD) hingga ke Papua (Peigler 1989, Mahendran et al. 2006).

Gambar 1 Siklus hidup Attacus atlas (Solihin & Fuah 2010).
Ulat sutera liar Attacus atlas mempunyai banyak keunggulan karena
sifatnya yang polifagus yaitu dapat memakan banyak sumber makanan, dapat
memakan 90 genus tanaman dari 48 famili, dan polivoltin yaitu mengalami
beberapa generasi dalam satu tahun (Peigler 1989). Beberapa diantaranya adalah
daun sirsak (Annona muricata), srikaya (Annona squamusa), teh (Camellia

4

sinensis), kina (Chincoma siccirubra), dadap (Erythrina sp.), mangga (Mangifera
indica L), jeruk (Citrus sp.), alpukat (Persea americana) dan lada (Piper sp.)
(Solihin & Fuah 2010). Daun teh segar mempunyai komposisi diantaranya
polipenol, kafein, asam amino, karbohidrat dan abu. Polifenol merupakan molekul
autoflouresence yang dapat menghasilkan warna sendiri seperti pada lignin dan
autoxidation seperti fenomena non enzymatic browning pada wortel. Polifenol
adalah komponen terbesar dari daun teh diantaranya seperti katekin dan tanin.
Tanin merupakan komponen sekunder dalam metabolisme yang dapat berinteraksi
dengan protein dengan cara mengendapkannya (Hagerman 2002). Fenomena ini
dimanfaatkan untuk penyamakan kulit dan pengawetan kayu karena tahan
terhadap rayap dan jamur (Risnasari 2002).
Kelenjar Sutera
Kelenjar sutera adalah kelenjar penghasil serat sutera yang merupakan organ
terbesar kedua dalam tubuh ulat sutera (Brasla & Matei 1997). Pada larva instar
akhir (instar kelima pada Bombyx mori dan instar keenam pada Attacus atlas),
kelenjar sutera menempati sebagian besar ventral lateral dari tubuh larva untuk
persiapan proses pembentukan kokon. Kelenjar sutera terbagi dalam tiga bagian
yaitu,
1. Kelenjar sutera posterior
Kelenjar ini berfungsi mensintesis serat sutera (fibroin). Kelenjar ini
membentuk lapisan di sekeliling posterior dari usus tengah sehingga kelenjar
posterior ini sangat panjang dan berputar-putar dengan ketebalan yang
seragam.
2. Kelenjar sutera bagian tengah
Kelenjar ini berada diantara kelenjar posterior dan anterior. Pada kelenjar
bagian tengah inilah protein serisin disekresikan.
3. Kelenjar sutera anterior
Kelenjar anterior merupakan saluran tipis yang berperan dalam penggulungan
protein sutera. Kelenjar anterior mempunyai tiga bagian yaitu depan, tengah
dan belakang. Bagian depan diawali dengan tipis kemudian menebal, bagian
tengah sangat tebal sedangkan bagian belakang mulanya tebal kemudian
menipis.

5

Proses pembentukan filamen sutera dimulai dari sekresi protein di kelenjar
sutera dan ekskresi filamen pada spineret. Menurut Atmosoedarjo et al. (2000),
serat sutera terdiri dari protein serisin dan fibroin. Kedua protein ini saling
bergabung menghasilkan serat yang dikeluarkan oleh spineret dan telah dilapisi
lilin dari kelenjar filipi. Larva mengeluarkan cairan dengan merentang dan
menggelengkan kepala sampai spineret menyentuh titik yang lain. Gerakan
membentang dari kedua titik menghasilkan cairan menjadi serat. Gerakan ini
dilakukan secara berulang-ulang sehingga membentuk filamen yang panjang.
Filamen dikeluarkan larva untuk persiapan perlindungan pada fase pupa. Produk
filamen ini berupa kokon. Gambar 2 merupakan gambar kelenjar sutera.
1 = Spineret;
2 = Kelenjar Filipi;
3 = Kelenjar Anterior; 4 = Kelenjar Tengah
5 = Kelenjar Posterior; 6 = Oesofagus
7 = Rektum

Gambar 2 Kelenjar sutera (Brasla & Matei 1997)
Protein Serisin
Serat sutera alami terdiri dari dua jenis protein yaitu fibroin dan serisin
(Fabiani et al. 1996). Protein fibroin merupakan protein serat sedangkan serisin
merupakan perekatnya. Informasi mengenai serisin masih terbatas pada protein
serisin Bombyx mori sehingga rujukan sebagian besar berasal dari jenis ulat sutera
domestikasi tersebut. Serisin membungkus filamen yang sangat kecil yaitu serat
fibroin pada kokon, bobotnya 20-30% dari bobot total kokon (Masahiro et al.
2000). Serisin merupakan jenis protein globular yang larut dalam air.
Protein tersusun dari asam amino dengan urutan yang khas (Lehninger
1982). Protein serisin Bombyx mori terdiri dari 18 jenis asam amino yang
sebagian besar merupakan kelompok senyawa polar kuat seperti senyawa yang
mempunyai gugus hidroksil, karboksil dan amino (Wei et al. 2005). Serisin dari
Bombyx mori kaya akan serina yaitu sebesar 32% dan asam aspartat 19% (Kwang

6

et al. 2003), akan tetapi Wu et al. (2007) menyatakan hasil serina sebesar 27,3%,
asam aspartat 18,8%, glisina 10,7% dan sedikit mengandung sistin 0,3% serta
triptofan 0,4%. Serisin merupakan protein dengan permukaan hidrofilik 70% dan
hidrofobik 30%. Ekstraksi protein serisin yang berbeda akan menghasilkan
persentase asam amino yang berbeda pula (Tabel 1) (Aramwit et al. 2010).
Persentase asam amino protein serisin pada beberapa spesies berbeda ditampilkan
pada Tabel 2.
Tripoulas & Samols (1986) menyatakan bahwa RNA serisin melimpah pada
instar akhir yaitu instar 5, berbeda dengan RNA fibroin yang berlimpah sama
pada instar 4 dan 5 pada Bombyx mori. Okamoto et al. (1982), fibroin diproduksi
dibagian posterior kelenjar sutera sedangkan serisin dibagian tengah kelenjar
sutera.
Tabel 1 Persentase asam amino protein serisin Bombyx mori dengan ekstraksi
berbeda (Aramwit et al. 2010)
Asam amino
Asp
Ser
Glu
Gly
His
Arg
Thr
Ala
Pro
Cys
Tyr
Val
Met
Lys
Ile
Leu
Phe

Panas
15,64
33,63
4,61
15,03
1,06
2,87
8,16
4,1
0,54
0,54
3,45
2,88
3,39
2,35
0,56
1
0,28

Metode Ekstraksi Protein Serisin
Urea
Asam
18,31
15,93
31,27
31,86
5,27
5,75
11,23
10,49
3,26
2,47
5,41
4,92
8,36
8,51
4,33
3,72
1,46
0,78
0,39
0,53
0,36
5,56
2,96
2,95
0,12
0,06
3,14
3,48
0,96
0,87
1,58
1,43
0,60
0,71

Alkali
19,88
30,01
5,93
11,01
1,72
4,92
6,49
4,21
1,24
0,23
5,24
2,94
0,15
2,89
0,75
1,56
0,81

7

Tabel 2 Persentase asam amino serisin dari beberapa spesies berbeda
Asam amino

Bombyx
mori1

Asam aspartat
Asam glutamat
Serina
Histidina
Glisina
Treonina
Arginina
Alanina
Tirosina
Metionina
Valina
Fenilalanina
Isoleusina
Leucina
Lisina

12,99
4,28
19,03
0,99
24,37
5,25
3,04
15,31
4,13
0,11
3,36
0,69
1,83
2,00
2,08

1

Antheraea
mylitta2

Antheraea
yamamai3

Cricula
trifenestrata4

0,00
7,14
23,17
16,13
22,93
14,71
3,43
3,52
2,32
0,00
1,21
0,00
1,33
1,49
2,63

0,00
10,00
22,35
0,00
22,96
14,57
0,00
7,78
4,32
0,00
3,83
0,00
6,54
7,65
0,00

0,00
1,62
42,93
0,00
22,44
14,13
3,13
5,29
7,66
0,00
0,00
0,00
0,86
1,19
0,76

) Tokutake 1980, 2) Dash et al. 2007, 3) Cui et al. 2009, 4) Yamada & Tsubouchi 2001

Gambar 3 Skema susunan protein sutera (Gulrajani et al. 2008)
Manfaat dan Aplikasi Serisin
Kosmetik
Kato et al. (1998) menyatakan serisin dapat menekan peroksidasi lemak,
menghambat aktifitas tirosinase secara in vitro (polifenol oksidase) dan membantu
aktifitas antioksidan pada kelompok senyawa yang mempunyai hidroksil.
Tirosinase adalah proses yang bertanggungjawab terhadap biosintesis melanin
kulit, sehingga serisin dapat dipergunakan dalam dunia kosmetik. Protein serisin
merupakan protein larut dalam air yang mempunyai kemampuan luar biasa dalam

8

antioksidan, anti apoptotik dan anti inflamasi (Dash et al. 2008). Protein serisin
dapat digunakan sebagai cream dan lotion pada kulit karena dapat meningkatkan
elastisitas kulit, mencegah kekerutan dan penuaan dini (Padamwar & Pawar
2004). Padamwar et al. (2005), penggunaan serisin pada kulit dapat menurunkan
nilai transepidermal water loss (TEWL). TEWL adalah salah satu penyebab kulit
kering. Menurunnya nilai TEWL menyebabkan kadar air kulit terjaga karena tidak
terjadi kehilangan air pada lapisan kulit terluar sehingga tektur kulit menjadi lebih
halus. Hal ini menyebabkan kulit lebih elastis dan tidak mudah berkerut.
Medis
Masahiro et al. (2000) menyatakan bahwa serisin dapat meningkatkan
kemampuan secara biologis Zn, Fe, Mg and Ca pada tikus dan disarankan untuk
industri makanan karena mempunyai komposisi bahan alami penting. Serisin
dapat dipergunakan untuk menghambat aktifitas radiasi UV yang menimbulkan
bahaya akut pada tumor dengan menurunkan tekanan oksidatif pada kulit tikus
yang tidak berambut. Masakazu et al. (2003) menemukan bahwa aktifitas serisin
secara biologis dapat mencegah sel mati dan merangsang pertumbuhan sel baru.
Protein serisin dapat digunakan untuk menyembuhkan luka dan menghambat
penyebaran tumor (Zhaorigetu et al. 2003, Aramwit & Sangcakul 2007).
Ekstraksi Protein Serisin
Ekstraksi serisin dari hasil ikutan berupa air rebusan kokon perlu dilakukan
karena menyebabkan polusi dengan tingkat COD (Chemical Oxygen Demand)
dan BOD (Biological Oxygen Demand) tinggi. Protein serisin sebesar 6% per
tahun dapat dihasilkan dari ekstraksi air rebusan kokon Bombyx mori (Gulrajani et
al. 2008). Ekstraksi protein serisin dapat menurunkan kadar COD sebesar 8870
mg/l menjadi 260 mg/l dan BOD sebesar 4840 mg/l menjadi 158 mg/l
(Vaithanomsat et al. 2008).
Ada beberapa teknik ekstraksi serisin yang sudah dilakukan oleh para
peneliti. Teknik ekstraksi terdiri dari degumming dan isolasi protein. Aini (2009)
menyatakan bahwa degumming dengan penambahan NaOH 2 g/l (0,05 N), teepol
2 cc/l, sabun netral 2 g/l pada perebusan kokon Attacus atlas pada suhu 80oC
selama 2 jam akan menghasilkan karakter serat sutera yang lebih baik dari sisi
panjang serat dan bobotnya. Basa kuat NaOH 0,1 N adalah bahan pelarut untuk
9

degumming yang menghasilkan fibroin terbaik Cricula trifenestrata (Suriana
2011). Metode Kato (2000) yaitu kokon Attacus atlas mula-mula dicelupkan ke
dalam air hangat dengan suhu sekitar 40oC untuk memisahkan partikel asing.
Kokon kemudian dicelupkan dalam air panas dengan suhu 95-98 oC, dan
selanjutnya direbus dalam larutan Na2CO3 2 g/l pada suhu 98-100 oC selama 3
jam. Kokon kemudian dicuci menggunakan air panas dengan suhu 95-98 oC,
kemudian dicuci kembali dengan air hangat pada suhu sekitar 40 oC. Kokon
diisolasi dengan etanol selama 5 hari sebelum digunakan untuk analisis
karakteristik seratnya. Metode yang dikerjakan Cui et al. (2009) dalam
mengekstraksi serisin kasar dari kokon Bombyx mori adalah dengan penambahan
metanol (70% v/v perbandingan terhadap air) yang kemudian didiamkan pada
suhu 25oC selama 10 hari. Hal ini untuk menghilangkan pigmen dan komponen
non organik. Tahap selanjutnya adalah perebusan kokon pada suhu 98 oC selama 2
jam dengan penambahan 0,5% Na2CO3. Padamwar & Pawar (2004) menyatakan
bahwa ekstraksi kokon Bombyx mori dengan autoklaf pada suhu 105oC selama 30
menit akan menghasilkan properti gel dan rendemen yang baik.
Proses isolasi protein serisin yang berkembang pada dekade ini adalah
menggunakan pelarut organik dan membran filtrasi. Metode isolasi protein serisin
yang dilakukan Wu et al. (2007) adalah dengan menambahkan etanol absolut
dingin (-18 oC) kedalam air rebusan hasil degumming. Etanol bersifat semi polar
dengan gugus hidroksil yang dapat melarutkan beberapa senyawa ionik seperti
sodium dan potasium hidroksida dan magnesium klorit (Shakhashiri 2009).
Penambahan etanol absolut dilakukan sedikit demi sedikit sampai 75% (v/v)
perbandingan dengan volume air rebusan hasil degumming, selanjutnya
didiamkan semalaman pada suhu (-18 oC). Campuran serisin dan etanol kemudian
disentrifugasi selama 20 menit pada 3500 rpm (rotate per minute). Tahap akhir
adalah pengeringbekuan larutan dengan freeze drying. Gulrajani et al. (2008)
memurnikan protein serisin dengan membran filtrasi. Metode tersebut diawali
dengan sentrifugasi larutan hasil degumming pada 9000 rpm selama 60 menit.
Supernatan yang terbentuk akan dibuang sedangkan endapannya akan disaring
menggunakan filtrasi Wattman filter grade 1 (11 µm). Tahap selanjutnya adalah
filtrasi menggunakan ultrafiltration (UF). Hasil filtrasi dengan UF akan di spray

10

drying dengan suhu inlet 180oC dan atomisasi 3 kg/cm2. Metode lain yang
menggunakan membran filtrasi adalah Cui et al. (2009), tahap pertama air rebusan
hasil degumming disimpan pada suhu 25oC selama 2 hari. Larutan tersebut
kemudian difiltrasi dengan filtrasi kertas nomor 1, selanjutnya didialisis pada
molecular weigth cut off (MWCO) 10.000 membran selama 3 hari. Isolat
kemudian dikeringbekukan dengan lyophilization.
Karakterisasi Protein Serisin
Karakterisasi sifat kimia dari protein serisin sangat berguna untuk aplikasi
serisin selanjutnya. Protein serisin dapat diekstraksi dari kokon (melalui proses
degumming) dan kelenjar sutera tengah. Degumming menggunakan bahan
pengurai seperti sabun, NaOH atau Na2CO3, sedangkan ekstraksi kelenjar sutera
menggunakan reagen tissue extraction. Beberapa sifat kimia dari protein serisin
adalah:
a. Kelarutan
Serisin dapat dibedakan berdasarkan kelarutannya, Padamwar & Pawar
(2004) membaginya menjadi serisin A, serisin B dan serisin C. Serisin A
merupakan lapisan terluar (outermost layer), tidak larut dalam air panas, dan
mengandung 17,5% nitrogen dan asam amino seperti serina, treonin, glisina dan
asam aspartat. Serisin B adalah lapisan tengah (middle layer), pada hidrolisis
asam akan menghasilkan asam amino serisin A dan triptofan serta mengandung
16,8% nitrogen. Hidrolisis adalah reaksi kimia yang memecah molekul air
menjadi atom hidrogen (H) dan gugus hidroksida (OH) melalui suatu proses
kimia. Serisin C adalah lapisan terdalam dari serisin (innermost layer) yang
berdekatan dengan fibroin. Serisin C tidak larut dalam air panas tapi akan larut
dalam alkali atau asam panas. Serisin C akan menghasilkan prolin dan asam
amino serisin B pada hidrolisis asam. Serisin C mengandung sulfur dan 16,6 %
nitrogen.
b. Bobot Molekul (BM)
Bobot molekul merupakan salah satu penentu kemurnian protein serisin.
Protein serisin mewakili kelompok protein dengan bobot molekul antara 10-310
kDa (Wei et al. 2005) dan mempunyai permukaan hidrofilik. Metode ekstraksi

11

yang berbeda akan menghasilkan BM yang berbeda pula. Aramwit et al. (2010),
ekstraksi dengan urea akan menghasilkan kisaran BM protein serisin antara 10250 kDa, ekstraksi dengan asam menghasilkan kisaran 50-150 kDa, ekstraksi
dengan alkali menghasilkan kisaran 15-75 kDa, sedangkan ekstraksi dengan
temperatur dan tekanan tinggi akan menghasilkan BM dengan kisaran 25-150
kDa. Takasu et al. (2010), kisaran BM protein serisin dibagi menjadi empat
bagian yaitu, di atas 250 kDa pada Ser1, 250 kDa pada Ser3, 225-230 kDa pada
Ser2-large dan di bawah 130 kDa pada Ser2-small.
Wu et al. (2007) menyatakan bahwa bobot molekul serisin Bombyx mori
berkisar 6 kDa dengan resolving gel 12,5% dan stacking gel 4%. Salah satu
metode yang sering digunakan dalam menentukan bobot molekul adalah metode
elektroforesis dengan Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis
(SDS–PAGE) dan pewarnaan silver (Laemmli 1970). Marker yang digunakan
adalah standar protein dengan ukuran bobot molekul tertentu seperti
phosphorylase B (97 kDa), bovine serum albumin (66 kDa), ovalbumin (43 kDa),
carbonic anhydrase (31 kDa), soy trypsin inhibitor (22 kDa), dan lysozyme (14
kDa) serta paket protein standar yang dikeluarkan suatu perusahaan.
c. Persentase Protein
Komposisi utama serisin Bombyx mori menurut Wu et al. (2007) adalah
protein (91,6%), abu (4,2%) dan gula (0,93%), sedangkan menurut Gulrajani et al.
(2008) adalah protein (58-62 %), nitrogen (9-10 %), dan abu (22%). Kedua
komposisi serisin di atas berbeda karena metode yang digunakan berbeda. Wu et
al. (2007) menggunakan pelarut organik dalam mendapatkan serisin murni,
sedangkan Gulrajani et al. (2008) menggunakan membran filtrasi.
Beberapa metode yang digunakan untuk pengukuran kadar protein adalah:
- Kjeldahl
Persentase nitrogen dalam serisin murni dapat digunakan untuk menduga
persentase proteinnya, yaitu dengan mengalikan persentase nitrogen dengan faktor
koreksi 6,25 (Apriyantono et al. 1989). Salah satu cara yang dilakukan untuk
mengetahui persentase nitrogen adalah dengan metode Kjeldahl yang terbagi tiga
tahap yaitu destruksi, destilasi dan titrasi.

12

- Lowry (Apriyantono et al. 1989)
Metode Lowry merupakan pengembangan dari metode Biuret tetapi
mempunyai sensitifitas 100 kali lebih baik dibandingkan dengan metode biuret.
Prinsip kerjanya adalah terjadi reaksi antara Cu2+ dengan ikatan peptida dan
reduksi asam fosfomolibdat dan asam fosfotungsat oleh tirosin dan triptofan
(merupakan residu protein) akan menghasilkan warna biru. Warna yang terbentuk
tergantung pada kadar tirosina dan triptofan dalam protein.
d. Analisis Asam Amino
High Performance Liquid Chromatography (HPLC) merupakan salah satu
teknik yang banyak digunakan dalam memisahkan asam amino penyusun protein.
HPLC menggunakan tekanan tinggi untuk merusak aktifitas biologis protein
dibagian struktur tersiernya. Kerja HPLC dimulai dengan memasukkan sampel
yang telah dipreparasi ke injektor. Sampel bersama fase bergerak akan masuk ke
bagian kolom. Pergerakan sampel dalam kolom akan diperlambat oleh bahan
kimia khusus sebagai fase diam di kolom. Kecepatan gerak sampel sangat
tergantung dari sifat sampel dan komposisi fase diam dalam kolom. Waktu yang
dibutuhkan sampel untuk keluar dari kolom disebut waktu tinggal (retention
time). Waktu retensi yang dihasilkan sampel merupakan identifikasi dari
karakteristik sampel tersebut. Penggunaan ukuran kolom yang lebih kecil akan
menciptakan back pressure yang lebih besar untuk menambah kecepatan linier
komponen sampel. Hal ini akan meningkatkan resolusi dari kromatogram (Cazes
2005).
Bahan kimia khusus yang digunakan bersifat meningkatkan homogenitas
larutan sampel, yang terdiri dari air dan bahan organik seperti metanol dan
asetonnitril. Air yang digunakan bersifat sebagai buffer untuk membantu
pemisahan komponen-komponen sampel.
e. Surface tension
Surface tension adalah tegangan permukaan dari fasa liquid (cair). Banyak
fenomena yang menggambarkan tentang surface tension, dan diantaranya yang
memanfaatkan fenomena tersebut adalah surfaktan (surface active agent) dengan
cara menurunkan tegangan permukaan. Surfaktan mempunyai dua sisi (ampifilik)
yaitu rantai polar dan non polar dengan komposisi seimbang (Salanger 2002).
13

Tegangan permukaan yang kecil dapat dimanfaatkan untuk banyak hal. Suryani et
al. (2008), penambahan alkil poliglikosida (APG) sebanyak 10 mg/ml dapat
menurunkan tegangan permukaan air sampai 23,375 dyne/cm. APG adalah
surfaktan berbahan pati sagu dan alkohol lemak kelapa dengan mengubah sumber
patinya dari kentang menjadi pati sagu dan netralisasi dengan NaOH. APG
dipergunakan sebagai bahan tambahan pada herbisida untuk meningkatkan
penetrasi bahan aktif herbisida kedalam tanaman dan mengendalikan gulma jenis
rumput-rumputan. Tegangan permukaan dari beberapa bahan dapat dilihat pada
Tabel 3.
Tabel 3 Tegangan permukaan berbagai cairan (Wikipedia 2012)
Cairan
Asam asetat
Asam asetat (40,1%) + air
Asam asetat (10%) + air
Aseton
Dietil eter
Etanol
Etanol (40%) + air
Etanol (11,1%) + air
Gliserol
n- hesana
Asam hidroklorit 17,7 M
Isopropanol
Nitrogen cair
Merkuri
Metanol
n-oktana
Sodium klorit 6 M
Sukrosa (55%) + air
Air
Air
Air
Air
Toluen

Suhu (oC)
20
30
30
20
20
20
25
25
20
20
20
20
-196
15
20
20
20
20
0
25
50
100
25

Tegangan permukaan (dyne/cm)
27,6
40,65
54,56
23,7
17
22,27
29,63
46,03
63
18,4
65,95
21,7
8,85
487
22,6
21,8
82,5
76,45
75,64
71,97
67,91
58,85
27,73

Response surface methodology (RSM)
Metodologi respon permukaan (Response Surface Methodology) adalah
suatu kumpulan teknik-teknik statistika dan matematika yang digunakan untuk
menganalisis permasalahan tentang variabel bebas yang berpengaruh terhadap
variabel tak bebas atau respon dengan tujuan untuk mengoptimasi respon
(Gasperz 1992). RSM dapat digunakan untuk mencari suatu fungsi pendekatan
yang cocok untuk meramalkan respon dan menentukan nilai-nilai dari variabel

14

bebas yang dapat mengoptimumkan respon. Hasil analisis RSM ditampilkan
dalam bentuk kontur yang menghasilkan titik optimum berupa optimasi
maksimum, minimum atau saddle point.
Tahap yang paling penting dalam RSM adalah menentukan daerah optimum
(Myers 1971). Daerah optimum dapat diperoleh dari data percobaan sebelumnya
tapi jika belum ada maka menggunakan steepest ascent methode (Gasperz 1992)
yang sering disebut dengan respon ordo pertama. Respon ordo pertama akan
menghasilkan daerah optimum yang dipakai sebagai titik pusat dari respon ordo
kedua. Desain respon ordo pertama dan kedua dapat dibantu dengan program
software seperti Design Expert, JMP dan Statgraphics. Akan tetapi baru-baru ini
ada program baru yang menyediakan semua menu penting untuk RSM seperti
pilihan desain, rsm’s ccd.pick (central composite design) yang dapat didesain
sendiri (Lenth 2010). Program tersebut adalah R versi 2.11.1 dengan packages
1.40.

15

BAHAN DAN METODE
Penelitian dilaksanakan pada bulan November 2011 sampai Maret 2012
bertempat di Laboratorium Terpadu Departemen Ilmu Produksi dan Teknologi
Peternakan, Fakultas Peternakan IPB. Sampel kokon dan larva Attacus atlas
berasal dari Perkebunan Teh Walini Panglejar Purwakarta Jawa Barat. Tahapan
penelitian dapat dilihat pada Gambar 4.
Ulat sutera liar Attacus atlas dari
Perkebunan Teh W

Dokumen yang terkait

Dokumen baru