Penentuan pH Dan Suhu Optimum Untuk Aktivitas Ekstrak Kasar Enzim Lipase Dari Kecambah Biji Karet (Hevea Brasiliensis) Terhadap Hidrolisis PKO (Palm Kernel Oil)
PENENTUAN pH DAN SUHU OPTIMUM UNTUK AKTIVITAS EKSTRAK KASAR ENZIM LIPASE DARI KECAMBAH BIJI KARET (Hevea brasiliensis) TERHADAP HIDROLISIS PKO (Palm Kernel Oil) SKRIPSI
RIZKI AMALIA NST 080802015
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
PENENTUAN pH DAN SUHU OPTIMUM UNTUK AKTIVITAS EKSTRAK KASAR ENZIM LIPASE DARI KECAMBAH BIJI KARET (Hevea brasiliensis) TERHADAP HIDROLISIS PKO (Palm Kernel Oil) SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
RIZKI AMALIA NST 080802015
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
PERSETUJUAN
Judul
: PENENTUAN pH DAN SUHU OPTIMUM
UNTUK AKTIVITAS EKSTRAK KASAR ENZIM
LIPASE DARI KECAMBAH BIJI KARET (Hevea
brasiliensis) TERHADAP HIDROLISIS PKO (Palm
Kernel Oil)
Kategori
: SKRIPSI
Nama
: RIZKI AMALIA NST
Nomor Induk Mahasiswa : 080802015
Program Studi
: SARJANA (S1) KIMIA
Departemen
: KIMIA
Fakultas
: MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA
UTARA
Disetujui di Medan, Oktober 2012
Komisi Pembimbing Pembimbing 2
:
Pembimbing 1
Drs. Firman Sebayang,MS NIP. 195607261985031001
Diketahui/Disetujui Oleh Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,
Dr. Rumondang Bulan,MS NIP. 195408301985032001
Dr. Rumondang Bulan, MS NIP. 195408301985032001
PERNYATAAN
PENENTUAN pH DAN SUHU OPTIMUM UNTUK AKTIVITAS EKSTRAK KASAR ENZIM LIPASE DARI KECAMBAH BIJI KARET (Hevea brasiliensis) TERHADAP HIDROLISIS PKO (Palm Kernel Oil)
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Oktober 2012
RIZKI AMALIA NST 080802015
PENGHARGAAN
Bismillahirrohmaanirrohim.. Alhamdulillah, segala Puji dan Syukur Penulis ucapkan atas kehadirat Allah SWT yang telah memberikan Rahmat dan karunia-Nya sehingga Penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Dalam hal ini penulis ucapkan terima kasih dan penghargaan kepada kedua orangtua tercinta, ayahanda Abdul Rahim Nst dan Ibunda Nurhayati Nst yang dengan doa, semangat dan dukungannya yang sangat besar serta selalu mendampingi penulis demi terselesaikannya skripsi ini. Dan juga terima kasih kepada adik saya tercinta Khairunnisa Nst yang telah memberikan semangat serta membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Terima kasih kepada Ibu Dr. Rumondang Bulan Nst, MS selaku Dosen Pembimbing I dan Bapak Drs. Firman Sebayang, MS selaku Dosen pembimbing II, yang telah dengan sabar membantu, mengarahkan dan membimbing Penulis dalam mengerjakan penelitian dan menyelesaikan skripsi ini. Terima kasih kepada Ketua Departemen dan Sekretaris Departemen Kimia S-1, Ibu Dr. Rumondang Bulan Nst, MS dan Bapak Drs. Albert Pasaribu, MSc. dan Bapak Jamahir Gultom, Ph.D. selaku dosen wali Penulis dan seluruh staf Dosen pengajar Jurusan Kimia FMIPA USU yang telah banyak memberikan ilmu yang bermanfaat bagi penulis.
Terima kasih kepada sahabat-sahabat penulis Bang Rudi, Emi Amalia, Rizqi Aisyah A, Fenny Aulia, Mahyuni, Siti Aminah, serta seluruh rekan-rekan stambuk 2008 atas bantuan dan motivasi yang diberikan dan atas kebersamaannya selama ini. Dan terima kasih kepada kakak senior stambuk 2007, kak Ria, kak Fitri, kak keni, dan abang/kakak senior lain serta adik-adik stambuk 2009 yang tak bisa disebutkan satu persatu yang banyak membantu penulis selama penelitian dan penyusunan skripsi. Dan juga terima kasih kepada bang kholiq dan istri, bang paisal, mak anen, wak Adi, bang sukri serta seluruh keluarga yang banyak membantu penulis selama penelitian dan penyusunan skripsi. Terima kasih kepada kak Fia selaku laboran di Laboratorium Biokimia FMIPA USU yang banyak membantu dan juga terima kasih kepada semua pihak yang tak bisa disebutkan satu-persatu disini yang telah banyak membantu, mendoakan dan menyemangati penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Akhirnya Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu Penulis mengharapkan saran dan masukan yang bersifat membangun dari semua pihak demi terciptanya kesempurnaan dari skripsi ini, dan semoga Allah SWT membalas semua kebaikan kita dan memberikan kebahagian bagi kita semua. Amin.
Medan, Oktober 2012
Penulis
ABSTRAK
Telah dilakukan penentuan pH dan suhu optimum untuk aktivitas crude enzim lipase dari kecambah biji karet (Hevea brasiliensis). Kecambah biji karet dibuat melalui proses perendaman, pemisahan biji dengan cangkangnya dan perkecambahan biji dilakukan pada suhu kamar (27 – 30oC) selama 6 hari. Ekstrak kasar enzim lipase diperoleh melalui dua kali proses sentrifugasi selama 30 menit dengan kecepatan putaran 5000 rpm dan 10000 rpm dan dengan penambahan aseton 70%. Crude enzim lipase yang dihasilkan dilarutkan dengan buffer fosfat pH 7,0. Uji aktivitas dari crude enzim lipase dilakukan dengan pengukuran kadar asam lemak bebas yang diperoleh dari proses hidrolisis minyak PKO (Palm Kernel Oil) sebagai substrat dengan metode titrimetri pada variasi suhu 30; 35; 40; 45; 50oC dan pH 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0. Sehingga diperoleh pH optimum 7,0 dan suhu optimum 40oC, dengan aktivitas tertingginya adalah 2,432 U/mL.
DETERMINATION OF OPTIMUM pH AND TEMPERATURE FOR CRUDE LIPASE ENZYME ACTIVITY FROM RUBBER (Hevea brasiliensis) SEED GERMINATION TO HYDROLYSIS PKO
ABSTRACT
Determination of optimum pH and temperature for crude lipase enzyme activity from rubber seeds germination had been conducted. Rubber seed germination made by soaking time process, seed separation with shell’s and seed germination in temperature 27-30oC during 6 days. Crude lipase enzyme was obtained by two times centrifugations with the speed of rotation at 5000 rpm and 10000 rpm during 30 minutes by additing aceton 70%. The crude enzyme is diluted with phosfat buffer pH 7,0. The activity test of crude lipase enzyme is done by measurement of free fatty acid levels is obtained from hydrolisis process of PKO as subtrate by titrimetric method at temperature variation 40; 45; 50; 55; 60oC and pH 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0. The result shower that the highest activity is 2,432 U/mL at pH optimum 7,0 and temperature optimum 40oC.
DAFTAR ISI
PERSETUJUAN
PERNYATAAN
PENGHARGAAN
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang 1 1.2. Permasalahan 1.3. Pembatasan masalah 1.4. Tujuan penelitian 3 1.5. Manfaat penelitian 1.6. Metodologi penelitian 1.7. Lokasi penelitian
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tanaman Karet 2.1.1. Biji Karet 2.1.2. Pemilihan Biji Karet ` 2.1.3. Kecambah Biji Karet 2.2. Enzim 2.2.1. Klasifikasi Enzim 2.2.2. Sifat-sifat Enzim 2.2.3. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kerja Enzim 2.2.4. Fungsi dan Cara Kerja Enzim 2.2.5. Pengaruh Denaturasi Terhadap Aktivitas Enzim 2.3. Enzim Lipase 2.3.1. Sumber-sumber Enzim Lipase 2.3.2. Sifat-sifat Enzim Lipase 2.3.3. Aktivitas Enzim Lipase 2.4. Dormansi dan Perkecambahan 2.5. Asam Lemak, Lipid dan Protein 2.5.1. Asam Lemak 2.5.2. Lipid 2.5.3. Protein 2.6. Gugus Prostetik dan Koenzim 2.7. Pengaruh pH dan Suhu Terhadap Aktivitas Enzim 2.7.1. Pengaruh pH
Halaman iii iv v vi vii viii x xi xii
1
3 3
4 4 4
5 5 6 7 8 9 9 11 12 13 14 14 15 16 16 16 18 18 18 19 19 21 21
2.7.2. Pengaruh Suhu 2.8. Isolasi dan Pemurnian Enzim 2.9. Minyak Inti Kelapa Sawit (PKO) Sebagai Substrat
BAB 3 BAHAN DAN METODE PENELITIAN 3.1. Alat – alat 3.2. Bahan – bahan 3.3. Prosedur Penelitian 3.3.1. Pembuatan Larutan Pereaksi 3.3.1.1. Pembuatan Indikator Pp 1% 3.3.1.2. Pembuatan Larutan KOH 0,0912 N 3.3.2. Pembuatan Buffer Fosfat 0,05 M 3.3.3. Pembuatan Kecambah dari Biji Karet 3.3.4. Penyediaan Crude enzim lipase dari Kecambah biji karet 3.3.5. Penentuan suhu optimum untuk Aktivitas crude enzim lipase pada hidrolisis PKO 3.3.6. Penentuan pH optimum untuk Aktivitas crude enzim lipase 3.4. Bagan penelitian 3.4.1. Pembuatan Kecambah dari Biji Karet 3.4.2. Penyediaan crude enzim lipase dari Kecambah Biji Karet 3.4.3. Penentuan suhu optimum untuk Aktivitas Crude Enzim Lipase pada Hidrolisis PKO 3.4.4. Penentuan pH optimum untuk Aktivitas Crude Enzim Lipase pada Hidrolisis PKO
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Penelitian 4.1.1. Penentuan Suhu dan pH Optimum Untuk Aktivitas Crude Enzim Lipase dari Kecambah Biji Karet Terhadap Hidrolisis PKO 4.2. Pembahasan Hasil Penelitian 4.2.1. Isolasi Crude Enzim Lipase dari Kecambah Biji Karet (Hevea brasiliensis) 4.2.2. Pengaruh Suhu Terhadap Aktivitas Crude Enzim Lipase dari Kecambah Biji Karet pada Hidrolisis PKO 4.2.3. Pengaruh pH Terhadap Aktivitas Crude Enzim Lipase dari Kecambah Biji Karet Pada Hidrolisis PKO
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan 5.2. Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
21 21 22
24 24 24 25 25 25 25 26 26 26
27
27
28 28
29
30
31
32 32 32
34 34
34
35
37 37 37
38 40
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Komposisi Asam Lemak Minyak Kelapa Sawit dan Minyak Inti Sawit
23
Tabel 3.1. Pembuatan Larutan Buffer Fosfat pH 6,0-8,0
26
Tabel 4.1. Hasil Perhitungan Aktivitas Crude Enzim Lipase pada Suhu 40-60oC 32
Tabel 4.2. Hasil Perhitungan Aktivitas Crude Enzim Lipase pada pH 6,0-8,0
33
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Tanaman Karet Gambar 2.2. Biji Karet Gambar 4.1. Hidrolisis Trigliserida Oleh Enzim Lipase Gambar 4.2. Pengaruh Suhu Terhadap Aktivitas Crude Enzim
Lipase pada Hidrolisis PKO Gambar 4.3. Pengaruh pH Terhadap Aktivitas Crude Enzim
Lipase Pada Hidrolisis PKO
5 6 34 35
36
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A. Perhitungan pembuatan buffer fosfat 0,05 M Lampiran B. Perhitungan Kadar ALB (Asam Lemak Bebas)
Hasil hidrolisis minyak wijen oleh Crude Enzim Lipase Lampiran C. Perhitungan aktivitas crude enzim lipase Lampiran D. Gambar Penelitian
41 42
42 44
ABSTRAK
Telah dilakukan penentuan pH dan suhu optimum untuk aktivitas crude enzim lipase dari kecambah biji karet (Hevea brasiliensis). Kecambah biji karet dibuat melalui proses perendaman, pemisahan biji dengan cangkangnya dan perkecambahan biji dilakukan pada suhu kamar (27 – 30oC) selama 6 hari. Ekstrak kasar enzim lipase diperoleh melalui dua kali proses sentrifugasi selama 30 menit dengan kecepatan putaran 5000 rpm dan 10000 rpm dan dengan penambahan aseton 70%. Crude enzim lipase yang dihasilkan dilarutkan dengan buffer fosfat pH 7,0. Uji aktivitas dari crude enzim lipase dilakukan dengan pengukuran kadar asam lemak bebas yang diperoleh dari proses hidrolisis minyak PKO (Palm Kernel Oil) sebagai substrat dengan metode titrimetri pada variasi suhu 30; 35; 40; 45; 50oC dan pH 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0. Sehingga diperoleh pH optimum 7,0 dan suhu optimum 40oC, dengan aktivitas tertingginya adalah 2,432 U/mL.
DETERMINATION OF OPTIMUM pH AND TEMPERATURE FOR CRUDE LIPASE ENZYME ACTIVITY FROM RUBBER (Hevea brasiliensis) SEED GERMINATION TO HYDROLYSIS PKO
ABSTRACT
Determination of optimum pH and temperature for crude lipase enzyme activity from rubber seeds germination had been conducted. Rubber seed germination made by soaking time process, seed separation with shell’s and seed germination in temperature 27-30oC during 6 days. Crude lipase enzyme was obtained by two times centrifugations with the speed of rotation at 5000 rpm and 10000 rpm during 30 minutes by additing aceton 70%. The crude enzyme is diluted with phosfat buffer pH 7,0. The activity test of crude lipase enzyme is done by measurement of free fatty acid levels is obtained from hydrolisis process of PKO as subtrate by titrimetric method at temperature variation 40; 45; 50; 55; 60oC and pH 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0. The result shower that the highest activity is 2,432 U/mL at pH optimum 7,0 and temperature optimum 40oC.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sesuai dengan nama latin yang disandangnya tanaman karet (Hevea brasiliensis) berasal dari Brazil. Hasil utama dari tanaman karet yang sering dimanfaatkan ialah karet alam (lateks) yang digunakan untuk membuat peralatan dalam kehidupan seharihari.
Hasil sampingan lain dari perkebunan karet yang selama ini kurang dimanfaatkan hingga nyaris terbuang-buang begitu saja adalah biji karet. Dikebanyakan perkebunan, biji karet hanya dibiarkan begitu saja jatuh dari pohonnya dan paling-paling hanya menjadi mainan anak-anak. Padahal bila dimanfaatkan akan cukup menguntungkan sebab jumlahnya melimpah ruah. Dengan luas areal tanaman karet terbesar di dunia, yaitu hampir mencapai 3 juta ha, dan bila 1 ha kebun mampu menghasilkan minimal 5000 butir biji karet setiap tahun, maka betapa banyaknya biji karet yang bisa diolah. Dilihat dari komposisi kimianya, ternyata kandungan protein biji karet terhitung tinggi. Dari analisis hasil diketahui kadar proteinnya sebesar 27%, lemak 32,3%, air 3,6%, abu 2,4%, thiamin 450 µg , asam nikotinat 2,5 µg , karoten dan tokoferol 250 µg , dan sianida sebanyak 330 mg dari setiap 100 g bahan. (Tim Penulis PS, 1999)
Enzim lipase banyak terdapat pada biji-bijian yang mengandung minyak, seperti kacang kedelai, biji jarak, kelapa sawit, kelapa, biji bunga matahari, biji jagung, biji karet dan dedak padi serta beberapa jenis bakteri. (Arifan,F.,2011) Menurut J. Derek Bewley dan Michael Black, serta G.Ray Noggle dan George J.Fritz, ternyata didalam biji - bijian berkecambah terdapat beberapa enzim, salah satu diantaranya adalah enzim lipase (Bonner, 1976). Enzim lipase ini digunakan untuk
menghasilkan asam lemak bebas, gliserol, berbagai ester, sebagian gliserida dan lemak yang dimodifikasi atau diesterifikasi dari substrat yang digunakan (Moentamaria, 2009).
Pada penelitian ini digunakan substrat minyak inti sawit (PKO) dikarenakan harganya yang terjangkau dan sering dijadikan sebagai bahan baku minyak nabati dalam proses hidrolisis menghasilkan gliserol dan dalam proses transesterifikasi menghasilkan biodiesel. Selain itu kelapa sawit merupakan salah satu komoditas utama perkebunan di Indonesia. Menurut Badan Pusat Statistik 2006-2010, produksi PKO di Indonesia tahun 2010 sebesar 4.150.257 ton dan menurut Hasil Pertanian dan Pertambangan di Sumatera Utara tahun 2010 sebesar 34.881 ton. Harga minyak kelapa sawit masih tergolong rendah sehingga diharapkan dapat ditingkatkan kualitasnya agar dapat bersaing di pasar Internasional ataupun diolah menjadi bahanbahan lain yang lebih berguna seperti gliserin yang banyak digunakan dalam produk kosmetik.
Kebutuhan lipase setiap tahun meningkat yang digunakan untuk industri oleokimia, biodiesel dan temuan-temuan baru di bidang iptek yang menggunakan lipase lebih luas. Peningkatan permintaan lipase setiap tahun dan harganya yang relatif mahal mendorong penelitian untuk mendapatkan sumber lipase terutama yang mempunyai sifat spesifik (Permana,M.,2009). Peneliti – peneliti terdahulu telah banyak melakukan penelitian terhadap isolasi dan uji aktivitas enzim lipase dari biji yang berkecambah seperti kecambah biji wijen (Sesamun Indicum), kecambah biji jarak pagar (Jatropha curcas L), kecambah biji koro benguk (Mucuna pruriens L.), kecambah biji kakao (Theobroma cacao L.), dll.
Diantaranya yaitu Nora Anggiani Siregar (2011) mengisolasi crude enzim lipase dari kecambah biji jarak kepyar (Ricinus communis L). Chusnul Hidayat, dkk (2008) telah mengisolasi enzim lipase dari kecambah biji jarak pagar (Jatropha curcas) yang digunakan untuk menentukan kondisi optimum proses esterifikasi asam oleat dengan metanol. Lutfi Suhendra, dkk (2007) telah menguji aktivitas hidrolisis dan esterifikasi lipase yang dihasilkan dari ekstrak kecambah biji wijen (Sesamun Indicum).
Berdasarkan uraian diatas, maka peneliti ingin mengisolasi enzim lipase kasar dari kecambah biji karet (Hevea brasiliensis) dan menentukan pH dan suhu optimum terhadap hidrolisis dengan PKO (Palm Kernel Oil).
1.2. Permasalahan
1. Bagaimana cara mengisolasi crude enzim lipase dari kecambah biji karet (Hevea brasiliensis) ?
2. Bagaimana pengaruh suhu dan pH optimum terhadap aktivitas cruude enzim lipase dari kecambah biji karet (Hevea brasiliensis) dalam menghidrolisis PKO (Palm Kernel Oil) ?
1.3. Pembatasan Masalah
Dalam penelitian ini masalah dibatasi sebagai berikut: a. Kecambah biji karet yang digunakan diperoleh dari Perkebunan karet PTPN IV
Tanah Raja AFD I II, Kecamatan Sei Rampah, Kabupaten Serdang Bedagai. b. Biji karet yang digunakan ialah karet jenis AVROS. c. Crude enzim lipase diisolasi dari kecambah yang telah berumur 6 hari. d. Substrat yang digunakan adalah PKO (Palm Kernel Oil) e. Buffer yang digunakan yaitu buffer fosfat dengan variasi pH 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0. f. Waktu pemanasan yang digunakan adalah 60 menit dengan variasi suhu 30, 35, 40,
45, dan 50oC. g. Pengujian aktivitas crude enzim lipase dilakukan dengan metode titrimetri.
1.4. Tujuan Penelitian
a. Untuk mengisolasi crude enzim lipase dari kecambah biji karet (Hevea brasiliensis)
b. Untuk mengetahui suhu dan pH optimum dari crude enzim lipase dalam uji aktivitas dengan menggunakan substrat PKO (Palm kernel Oil).
1.5. Manfaat Penelitian
a. Untuk mendapatkan crude enzim lipase dari kecambah biji karet (hevea brasiliensis)
b. Untuk mengetahui aktivitas crude enzim lipase yang dihasilkan oleh kecambah biji karet tersebut.
c. Sebagai sumber informasi mengenai aktivitas crude enzim lipase dari kecambah biji karet dan juga sebagai bahan informasi untuk penelitian selanjutnya.
1.6. Metodologi Penelitian
Penelitian ini adalah eksperimen yang dilakukan di laboratorium, yang meliputi : a. Penyediaan biji karet yang diperoleh dari Perkebunan karet PTPN IV Tanah Raja AFD I II, Kecamatan Sei Rampah, Kabupaten Serdang Bedagai. b. Pemilihan biji karet yang baik dengan metode pemantulan dan perendaman c. Pengamatan perkecambahan biji karet selama 7 hari d. Penyediaan crude enzim lipase dari kecambah biji karet e. Pengujian aktivitas crude enzim lipase dengan pH dan suhu pemanasan yang berbeda.
1.7. Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Biokimia FMIPA-USU, Laboratorium Penelitian Fakultas Farmasi USU dan Laboratorium Kimia Dasar FMIPA-USU Medan.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tanaman Karet
Sesuai dengan nama latin yang disandangnya tanaman karet (Hevea brasiliensis) berasal dari Brazil. Tanaman karet sendiri mulai dikenal di Indonesia sejak zaman penjajahan Belanda. Awalnya karet ditanam di Kebun Raya Bogor sebagai tanaman baru untuk dikoleksi. Selanjutnya karet dikembangkan menjadi tanaman perkebunan dan tersebar di beberapa daerah. Pada tahun 1864 perkebunan karet mulai diperkenalkan di Indonesia. Perkebunan karet dibuka oleh Hofland pada tahun tersebut didaerah Pamanukan dan Ciasem, Jawa Barat. Dan pertama kali jenis yang ditanam adalah Ficus elastica. Jenis karet Hevea (Hevea brasiliensis) baru ditanam tahun 1902 didaerah Sumatera Timur.
Dalam dunia tumbuhan, tanaman karet memiliki taksonomi sebagai berikut :
Divisi
: Spermatophyta
Subdivisi : Angiospermae
Kelas
: Dicotyledonae
Ordo
: Euphorbiales
Famili
: Euphorbiaceae
Genus
: Hevea
Spesies
: Hevea brasiliensis
Gambar 2.1. Tanaman Karet
Tanaman karet merupakan pohon yang tumbuh tinggi dan berbatang cukup besar yang tingginya mencapai 15 – 25 m. Morfologi tanaman karet antara lain, memiliki daun berwarna hijau, bunga (terdiri dari bunga jantan dan betina) yang terdapat dalam malai payung tambahan yang jarang, buah karet yang memiliki pembagian ruang yang jelas, dan biji karet yang terdapat dalam setiap ruang buah.
2.1.1. Biji Karet Biji karet merupakan hasil lain disamping karet alam dari tanaman karet (Hevea brasiliensis) yang kurang dimanfaatkan. Biji karet berukuran besar dan memiliki kulit atau cangkang yang keras. Warnanya cokelat kehitaman dengan bercak-bercak berpola yang khas. Dilihat dari komposisi kimianya, ternyata kandungan protein biji karet terhitung tinggi. Selain kandungan proteinnya cukup tinggi, pola asam amino biji karet juga sangat baik. Semua asam amino esensial yang dibutuhkan tubuh terkandung di dalamnya.
Gambar 2.2. Biji Karet Agar biji karet dapat dimanfaatkan, maka harus diolah terlebih dahulu menjadi konsentrat. Adanya kandungan sianida membuat biji karet berbahaya bila dikonsumsi mentah, tanpa diolah terlebih dahulu. Melalui proses perendaman selama 24 jam
dengan air yang sering diganti dan perebusan terbuka, maka sianida dapat dihilangkan dengan cara menguap. (Tim Penulis PS, 1999)
2.1.2. Pemilihan Biji Karet
Biji karet merupakan jenis biji yang jika disimpan di tempat terbuka dalam waktu singkat tidak akan tumbuh lagi karena kekeringan. Padahal, hasil pengamatan para ahli menunjukkan bahwa biji yang dipetik dari pohon karet dapat tahan sampai 1 tahun. Hal ini disebabkan karena dalam praktik biasanya biji karet hanya dikumpulkan dari biji-biji yang tersebar dibawah pohon sehingga biji tersebut tidak diketahui umurnya di pohon. Disamping itu, biji-biji yang jatuh biasanya tidak segera dikumpulkan sehingga tak jarang ada biji yang sudah membusuk.
Suatu cara yang biasa dipakai di perkebunan rakyat dalam memilih biji yang baik adalah dengan menjatuhkan biji di ubin. Biji terpental menunjukkan biji yang baik, sedangkan yang tidak terpental adalah biji jelek. Namun, karena biji masih “tidur”, maka daya kecambahnya belum bisa dikatakan baik tanpa penentuan lain.
Kesegaran biji perlu diperhatikan karena dalam pengiriman biji dengan tujuan yang jauh dan dalam jumlah yang besar daya kecambah biji dapat turun sampai 50%. Penilaian kesegaran ditentukan atas dasar warna dan keadaan belahan biji. Belahan biji karet yang masih berwarna putih murni sampai kekuning-kuningan dinilai baik, dan selain warna tersebut biji karet dinilai tidak baik. Biji yang segar memiliki daya kecambah yang baik yaitu sekitar 65 - 80%.
Daya kecambah biji dapat menurun setelah biji disimpan. Oleh karena itu, sebaiknya dihindari penyimpanan biji. Dewasa ini metode pemilihan biji karet yang dianggap baik dan umum dipakai adalah atas dasar daya pantul biji dan perendaman. Padahal kedua metode ini sangat relatif untuk bisa menghasilkan kesegaran biji yang mantap dan juga memerlukan tenaga yang banyak. (Tim Penulis PS, 1999)
2.1.3. Kecambah Biji Karet
Perkecambahan atau germinasi secara teknis adalah permulaan munculnya pertumbuhan aktif yang menghasilkan pecahnya kulit biji dan munculnya semai (Gardner, 1991). Biji karet merupakan jenis biji yang cepat dalam berkecambah. Biji karet tidak tahan disimpan lama, karena daya kecambahnya cepat sekali menurun. Biji yang segar atau baru warnanya mengkilat, coraknya cerah, isi bijinya tidak goncang dan rata-rata berat untuk 220 biji adalah 1 kg.
Menurut pengalaman, biji karet yang telah diseleksi dengan cara pemantulan memiliki daya kecambah ± 80 % dan biasanya biji yang tidak memantul tidak bisa berkecambah atau dijadikan sebagai benih. Sama halnya dengan biji yang lain, umumnya biji karet dapat berkecambah jika mengandung kadar air yang tinggi. (Setyamidjaja,D.,1999). Kadar air pada biji yang berkecambah akan meningkat dibandingkan biji keringnya. Peningkatan kadar air ini diakibatkan adanya proses perendaman dimana biji dapat berkecambah jika memiliki kadar air antara 40-60%. Air berfungsi untuk melunakkan kulit biji, memfasilitasi masuknya O2 dalam biji, dan alat transportasi sari makanan dari endosperm ke titik tumbuh. (Soetopo, 2002)
Pada saat biji mengalami perkecambahan, maka biji akan memerlukan aktivitas lipolitik yang tinggi dalam rangka memenuhi kebutuhan energi. Salah satu sumber energi adalah minyak dan lemak yang ada dalam biji. Enzim lipase digunakan untuk memecah lemak dan minyak yang ada dalam biji, sehingga diharapkan aktivitas lipase tinggi pada saat biji berkecambah.
Enzim lipase yang dihasilkan oleh perkecambahan biji-bijian mempunyai kondisi optimum aktivitas hidrolisis, esterifikasi dan alkoholisis yang spesifik. Seperti, Lipase indigenous dapat diperoleh dari ekstrak kecambah biji koro benguk (Mucuna pruriens L) yang dari hasil penelitian menunjukkan ekstrak koro benguk mempunyai aktivitas hidrolisis, esterifikasi dan alkolisis lebih tinggi dibandingkan ekstrak kecambah kacang tanah dan ekstrak kecambah biji wijen. (Wipradyandewi, 2007)
2.2. Enzim
Kata enzim berasal dari “en-zyme” yang berarti dalam ragi (yeast), mulai dipakai sejak 1877. Sebelumnya telah dikenal diastase (A. Payen dan J. Persoz, 1833), pepsin (T. Schwan, 1836), emulsion (J.V. Liebig dan F. Wohler, 1837), masing – masing adalah senyawa organik yang dapat menghidrolisis pati, protein dan glikosida.
Enzim adalah suatu biokatalisator yang dapat bertindak menguraikan molekul yang rantainya panjang menjadi lebih sederhana, serta dapat juga membantu mekanisme reaksi yang mana tergantung pada enzimnya. Walaupun enzim ikut serta dalam reaksi dan mengalami perubahan fisik selama reaksi, enzim akan kembali kepada keadaan semula bila reaksi telah selesai. Enzim mempunyai tenaga katalitik yang luar biasa dan biasanya jauh lebih besar dari katalisator sintetik. Spesifitas enzim sangat tinggi terhadap substratnya. Enzim mempercepat reaksi kimia secara spesifik tanpa pembentukan produk samping. Enzim merupakan unit fungsional untuk metabolisme dalam sel, bekerja menurut urutan yang teratur. Sistem enzim terkoordinasi dengan baik menghasilkan suatu hubungan yang harmonis diantara sejumlah aktivitas metabolik yang berbeda. Kebanyakan enzim diberi nama dengan penambahan akhiran –ase pada kata yang menunjukkan senyawa asal yang diubah oleh enzim atau pada nama jenis reaksi kimia yang dikatalisis enzim. (Gaman, 1992)
2.2.1. Klasifikasi Enzim
Pada tahun 1961, “Comission on Enzymes of the International Union of Biochemistry” menganjurkan suatu cara untuk mengklasifikasikan enzim kedalam enam golongan besar. Penggolongan ini didasarkan atas reaksi kimia dimana enzim memegang peranan. Enam golongan tersebut ialah :
1. Oksidoreduktase Enzim-enzim yang termasuk kedalam golongan ini dapat dibagi dalam dua bagian yaitu dehidrogenase dan oksidase. Dehidrogenase bekerja pada reaksireaksi dehidrogenase, yaitu reaksi pengambilan atom hidrogen dari suatu
senyawa (donor), sebagai contoh yaitu reaksi pembentukan aldehida dari alkohol dengan enzim alkohol dehidrogenase. Sedangkan Enzim-enzim oksidase bekerja sebagai katalis pada reaksi pengambilan hidrogen dari suatu substrat. Sebagai contoh, enzim glukosa oksidase bekerja sebagai katalis pada reaksi oksidasi glukosa menjadi asam glukonat.
2. Transferase Enzim yang termasuk golongan ini bekerja sebagai katalis pada reaksi pemindahan suatu gugus dari suatu senyawa kepada senyawa lain. Beberapa contoh enzim yang termasuk golongan ini ialah metiltransferase, hidroksimetiltransferase, karboksiltransferase, dll.
3. Hidrolase Enzim yang termasuk dalam kelompok ini bekerja sebagai katalis pada reaksi hidrolisis. Ada tiga jenis hidrolase yaitu yang memecah ikatan ester, memecah glikosida, dan yang memecah ikatan peptida. Beberapa enzim sebagai contoh ialah esterase, lipase, fosfatase, amilase, amino peptidase, karboksi peptidase, pepsin, tripsin, dll. Sebagai contoh, lipase ialah enzim yang memecah ikatan ester pada lemak, sehingga terjadi asam lemak dan gliserol.
4. Liase Enzim yang termasuk golongan ini mempunyai peranan penting dalam reaksi pemisahan suatu gugus dari suatu substrat (bukan cara hidrolisis) atau sebaliknya. Contoh enzim golongan ini antara lain dekarboksilase, aldolase, hidratase, dll. Sebagai contoh, enzim aldolase bekerja pada reaksi pemecahan molekul fruktosa 1,6-difosfat menjadi dua molekul triosa yaitu dihidroksi aseton fosfat dan gliseraldehida-3-fosfat.
5. Isomerase Enzim yang termasuk golongan ini bekerja pada reaksi perubahan intramolekuler, misalnya reaksi perubahan glukosa menjadi nfruktosa, perubahan senyawa L menjadi senyawa D, senyawa cis menjadi senyawa
trans, dll. Contoh enzim yang termasuk golongan ini antara lain ribulosafosfat epimerase dan glukosfosfat isomerase.
6. Ligase Enzim yang termasuk golongan ini bekerja pada reaksi-reaksi penggabungan dua molekul. Oleh karenanya enzim-enzim tersebut juga dinamakan sintetase. Contoh enzim golongan ini antara lain ialah glutamin sintetase dan piruvat karboksilase. Sebagai contoh, enzim glutamin sintetase yang terdapat dalam otak dan hati merupakan katalisis reaksi pembentukan glutamin dari asam glutamat. (Poedjiadi,A.,2006)
2.2.2. Sifat – Sifat Enzim
1. Spesifitas (Kekhasannya) Didalam sel terdapat beratus-ratus enzim yang berlainan kekhasannya. Artinya suatu enzim hanya mampu menjadi katalisator untuk reaksi tertentu saja. Enzim tertentu bisa memiliki sifat khusus pada suatu kelompok substrat, misalnya enzim kinase dengan adanya ATP dapat memfosforilasi suatu monosakarida aldoheksosa.
2. Pengaruh pH pH juga sangat berpengaruh terhadap aktivitas enzim, karena sifat ionik gugus karboksil dan gugus amino mudah dipengaruhi oleh pH. Didalam sel dan lingkungan sel sekelilingnya, pH dalam keadaan normal harus tetap sebab adanya perubahan akan menyebabkan pergeseran aktivitas enzim.
3. Pengaruh Suhu Karena reaksi kimia sangat dipengaruhi oleh suhu, maka reaksi yang dikatalisis oleh enzim juga peka terhadap suhu. Enzim sebagai protein akan mengalami denaturasi jika suhunya dinaikkan, akibatnya daya kerja enzim menurun. Mungkin sampai suhu 45oC efek predominannya masih memperlihatkan kenaikan
aktivitas. Tetapi lebih dari 45oC akan terjadi denaturasi termal dan menjelang suhu 55oC fungsi katalitik enzim hilang.
4. Koenzim dan Aktivator Kebanyakan enzim memerlukan komponen lain untuk aktivasinya. Komponen ini biasanya disebut kofaktor. Kofaktor dapat dibagi atas 3 kelompok yaitu gugus prostetik, koenzim dan aktivator metal. (Girindra,A.,1990)
2.2.3. Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Kerja Enzim
1. Suhu enzim Secara umum reaksi kimia itu dapat dipengaruhi oleh suhu, maka reaksi yang menggunakan katalis enzim juga dapat dipengaruhi oleh suhu. Pada suhu rendah reaksi kimia berlangsung lambat dan pada suhu yang lebih tinggi reaksi berlangsung lebih cepat. Disamping itu, karena enzim adalah suatu protein, maka kenaikan suhu dapat menyebabkan terjadinya proses denaturasi.
Kenaikan suhu sebelum terjadinya proses denaturasi dapat menaikkan kecepatan reaksi. Namun kenaikan suhu pada saat mulai terjadinya proses denaturasi akan mengurangi kecepatan reaksi. Pada umumnya enzim yang terdapat pada hewan mempunyai suhu optimum antara 40-50oC dan pada tumbuhan antara 50 - 60oC. Dan sebagian besar enzim terdenaturasi pada suhu diatas 60oC.
2. Nilai pH pH rendah atau pH tinggi dapat menyebabkan terjadinya denaturasi dan akan mengakibatkan menurunnya aktivitas enzim. pH optimum untuk enzim berbedabeda tergantung pada jenis enzim dan substratnya. Misalnya, pH optimum untuk enzim lipase dari pankreas dengan substrat etil butirat ialah 7,0.
3. Konsentrasi substrat Hasil eksperimen menunjukkan bahwa dengan konsentrasi enzim yang tetap, maka pertambahan konsentrasi substrat akan menaikkan kecepatan reaksi. Akan tetapi
pada batas konsentrasi tertentu, tidak terjadi kenaikan kecepatan reaksi walaupun konsentrasi substrat diperbesar (berdasarkan Persamaan Michaelis-Menten).
4. Konsentrasi enzim Kecepatan suatu reaksi yang menggunakan enzim tergantung pada konsentrasi enzim tersebut. Pada suatu konsentrasi substrat tertentu, kecepatan reaksi bertambah dengan bertambahnya konsentrasi enzim. (Poedjiadi,A.,1994)
2.2.4. Fungsi dan Cara Kerja Enzim
Fungsi suatu enzim adalah sebagai katalis untuk proses biokimia yang terjadi dalam sel maupun di luar sel. Suatu enzim dapat mempercepat suatu reaksi 108 sampai 1011 kali lebih cepat dari pada apabila reaksi tersebut dilakukan tanpa katalis. Jadi enzim dapat berfungsi sebagai katalis yang sangat efisien.
Enzim berfungsi sebagai katalis untuk mempercepat atau meningkatkan kecepatan reaksi kimia dengan jalan menurunkan energi aktivasinya. Di sisi lain, untuk meningkatkan kecepatan reaksi kimia dapat juga dilakukan dengan meningkatkan suhu reaksi. Suhu yang tinggi dapat mempercepat gerak molekul. Namun demikian, penggunaan suhu tidak selamanya baik dan tepat, karena tidak semua senyawa (reaktan) dapat tahan terhadap suhu yang tinggi. Selain dapat merusak reaktan, pengunaan suhu tinggi juga mengakibatkan biaya proses yang lebih besar. (Lehninger, 1990)
Enzim mempunyai kekhasan yaitu hanya bekerja pada satu reaksi saja. Suatu enzim mempunyai ukuran yang lebih besar dari pada subtratnya. Oleh karena itu tidak seluruh bagian enzim dapat berhubungan dengan subtrat, bagian enzim yang mengadakan hubungan dengan subtrat disebut bagian aktif. (Pedjiadi,A., 1994)
2.2.5. Pengaruh Denaturasi Terhadap Aktivitas Enzim
Kompleks enzim-substrat dan struktur 3 dimensi protein mengisyaratkan bahwa jika struktur enzim berubah maka substrat tidak lagi dapat menyatu dengan enzim, sehingga aktivitas katalitik enzim terhadap substrat tersebut akan hilang. Beberapa faktor dapat menyebabkan alterasi struktur molekul enzim. Alterasi struktur molekul enzim ini disebut denaturasi. Pada dasarnya enzim yang telah mengalami denaturasi, masih dapat kembali ke bentuk normalnya dan dapat kembali berfungsi.
Pada kondisi yang lebih ekstrim, enzim dapat dirombak dan tidak dapat balik, misalnya pada kondisi suhu yang lebih tinggi. Pemanasan yang berlebihan dapat menyebabkan terbentuknya ikatan kovalen baru antara rantai polipeptida yang berbeda atau antara bagian-bagian dari rantai yang sama, dan ikatan-ikatan baru ini sangat stabil.
Ekstraksi dan purifikasi enzim harus dilakukan pada suhu yang relatif rendah untuk menghindari terjadinya denaturasi, walaupun seandainya pada kondisi di dalam sel, enzim tersebut tidak terdenaturasi pada suhu yang relatif tinggi. Alasan mengapa enzim lebih mudah mengalami denaturasi diluar sel dibanding di dalam sel belum diketahui dengan pasti, tetapi diperkirakan penyebabnya adalah bahwa pada ekstraksi dan pemurnian, bahan pelindung enzim dihilangkan atau diencerkan. Beberapa enzim menjadi tidak aktif karena suhu rendah selama pemurnian. Hal ini juga disebabkan karena perubahan dari struktur molekul enzim yang bersangkutan. (Lakitan,B.,2011)
2.3. Enzim Lipase
Enzim lipase termostabil atau asilgliserol hidrolase (E.C 3.1.1.3) merupakan enzim yang dapat menghidrolisis rantai panjang trigliserida. Enzim ini memiliki banyak potensi yang digunakan untuk memproduksi asam lemak, yang merupakan precursor sebagai industri kimia. (Macrae. A .R, 1983)
Lipase merupakan enzim yang memiliki peran yang penting dalam bioteknologi modern. Banyak industri yang telah mengaplikasikan penggunaan enzim sebagai biokatalis. Lipase terkenal memiliki aktivitas yang tinggi dalam reaksi hidrolisis dan dalam kimia sintesis. Lipase dapat berperan sebagai biokatalis untuk reaksi reaksi hidrolisis, esterifikasi, alkoholisis, asidolisis and aminolisis. (Pandey,dkk.,1999)
Beberapa reaksi yang dapat dikatalisis oleh lipase adalah reaksi hidrolisis, gliserolisis, asidolisis, dan transesterifikasi. Enzim ini digunakan untuk menghasilkan asam lemak bebas, gliserol, berbagai ester, sebagian gliserida dan lemak yang dimodifikasi atau di esterifikasi dari substrat yang digunakan (Moentamaria, 2009).
Gambar 2.3. Reaksi Hidrolisis Trigliserida dengan katalis enzim lipase
2.3.1. Sumber – Sumber Enzim Lipase
Enzim yang sangat berpengaruh dalam pembentukan asam lemak dan gliserol ini banyak terdapat pada biji-bijian yang mengandung minyak, seperti kacang kedelai, biji jarak, kelapa sawit, kelapa, biji bunga matahari, biji jagung, biji karet dan dedak padi serta beberapa jenis bakteri. Enzim lipase bertindak sebagai biokatalisator yang menghidrolisa trigliserida menjadi asam lemak bebas dan gliserol. (Arifan,F.,2011)
Kerusakan biji – bijian biasanya disebabkan beberapa hal di antaranya oleh enzim lipase, semakin tinggi kadar air semakin aktif enzim lipase yang ada
didalamnya. Sebagai contoh, enzim lipase pada biji gandum mempunyai keaktifan 5 kali pada kadar air 15 % daripada pada kadar air 8,8 %. Berbagai mikroba dapat memproduksi lipase misalnya Candida dan Torulopsis. ( Winarno, 1983 ).
2.3.2. Sifat – Sifat Enzim Lipase
Tergantung dari asal dan substratnya, keaktifan optimum lipase sangat tergantung pada pH dan suhu. Enzim lipase pada pankreas misalnya mempunyai pH optimal antara 8 dan 9, tetapi dapat menurun menjadi antara 6 – 7 bila substratnya berbeda. Keaktifan optimal enzim lipase tergantung juga dari senyawa pengemulsi yang digunakan dan ada tidaknya garam dalam substrat. Enzim lipase yang berasal dari susu mempunyai pH optimal sekitar 9.
Suhu optimal enzim lipase pada umumnya berkisar antara 30o – 40oC. Meskipun telah ditemukan adanya lipase yang masih aktif pada suhu -29oC, terutama pada ikan dan udang yang dibekukan. (Winarno, 1983)
2.3.3. Aktivitas Enzim Lipase
Aktivitas enzim dapat ditentukan secara kualitatif dan kuantitatif. Untuk mengukur jumlah enzim dalam satu sampel ekstrak jaringan atau cairan biologi lainnya, kecepatan reaksi yang dikatalisis oleh enzim tersebut dalam sampel dapat diukur. Aktivitas enzim lipase mempunyai satuan Unit/mL (U/mL). Satu unit dari aktivitas lipase adalah setara dengan banyaknya enzim yang dibutuhkan untuk menghidrolisis minyak menghasilkan 1 μmol produk selama 1 jam. (Martin,D.W.,1987)
2.4. Dormansi dan Perkecambahan
Istilah dormansi dalam bahasa Indonesia adalah masa istirahat, artinya kemampuan biji untuk menangguhkan perkecambahannya sampai pada saat dan tempat yang
menguntungkan baginya untuk tumbuh. Faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya dormansi adalah :
1. Adanya impermeabilitas kulit biji (impermeable seed coat ) 2. Kulit biji yang keras, sehingga tahan terhadap perlakuan-perlakuan mekanis 3. Rudimentary embrio, dimana embrio belum mencapai tahap pematangan
sehingga memerlukan waktu untuk siap berkecambah 4. Embrio yang mengalami dormansi karena belum mencapai pematangan secara
fisiologis 5. Terdapatnya zat penghambat dalam biji.
Faktor-faktor yang mempengaruhi perkecambahan
Faktor internal yang berpengaruh terhadap perkecambahan dan dormansi telah dikemukakan sebelumnya, namun faktor internal lainnya yang cukup menentukan terhadap keberhasilan perkecambahan adalah faktor kematangan biji (seed maturity). Diharapkan dengan kondisi biji yang optimum, maka perkecambahan dapat berjalan tanpa mengalami hambatan fisis ataupun fisiologis.
Adapun faktor lingkungan yang berpengaruh terhadap proses perkecambahan yaitu air, udara, temperatur, cahaya dan zat kimia yang mendukung pada proses perkecambahan. Air adalah faktor lingkungan yang sangat diperlukan dalam perkecambahan. Kehadiran air ini sangat penting untuk aktivitas enzim serta penguraiannya, translokasi dan untuk keperluan fisiologis lainnya.
Faktor lingkungan lain yang berpengaruh dalam proses perkecambahan yaitu udara. Udara ini terdiri dari 20% oksigen (O2), 0,03% karbondioksida (CO2) dan 80% Nitrogen. Kehadiran oksigen didalam proses respirasi pada perkecambahan sangat menentukan sekali. Apabila konsentrasi oksigen di udara ini sangat rendah, menyebabkan terhambatnya perkecambahan. Keadaan ini telah dibuktikan oleh Forward (1958) dengan menggunakan ratio karbondioksida / oksigen di udara terhadap perkecambahan biji oat.
Hubungannya dengan temperatur, perkecambahan memerlukan temperatur yang optimum, yaitu temperatur yang dapat mengakibatkan persentase perkecambahan yang tinggi dalam waktu yang relatif singkat. Menurut Copeland (1976), temperatur optimum bagi perkecambahan yaitu sekitar 15o-30oC, sedangkan untuk temperatur maksimum yaitu 35o-40oC.
Cahaya adalah faktor lingkungan lain yang menentukan kemampuan biji berkecambahn. Penelitian pengaruh cahaya terhadap perkecambahan telah dilakukan oleh Borthwick et al (1952) dan Flint 1936) pada biji lettuce. Dari hasil penelitiannya terbukti bahwa radiasi yang mendukung perkecambahan yaitu sekitar 5250–7000 Å. Adapun penyinaran yang sangat mendukung terhadap perkecambahan yaitu 6600 Å. Sedangkan radiasi yang menghambat perkecambahan berada di sekitar 7000 – 8200 Å dengan penghambatan maksimum sekitar 7100 – 7500 Å. (Abidin, Z., 1991)
2.5. Asam Lemak, Lipid, dan Protein
2.5.1. Asam Lemak
Asam lemak adalah asam organik yang terdapat sebagai ester trigliserida atau lemak, baik yang berasal dari hewan atau tumbuhan. Asam lemak merupakan asam karboksilat yang berantai karbon panjang. (Poedjiadi,A.1994)
Asam lemak diperoleh dari hewan dan tumbuh-tumbuhan seperti kelapa sawit, kelapa, jagung, kedelai, biji jarak, biji karet, biji bunga matahari dan minyak dedak padi. Sedangkan asam lemak sintetik dapat diperoleh dari industri petrochemical. Dalam penggunaannya, asam lemak memegang peranan penting dalam industri oleochemical, seperti industri sabun, detergent, alkohol lemak, polimer, amina lemak, kosmetik dan farmasi. (Arifan,F.,2011)
2.5.2. Lipid
Seperti karbohidrat, lipid juga tersusun dari atom-atom karbon, hidrogen, dan oksigen, tetapi lemak selalu memiliki porsi atom hidrogen yang lebih banyak dibanding pada
molekul karbohidrat. Lemak disintesis dari gliserol dan asam-asam lemak. Didalam sel, gliserol disintesis dari glukosa. Asam lemak yang paling sederhana adalah asam asetat. Gugus karboksil (-COOH) merupakan ciri dari molekul asam-asam organik.
Secara kimia lemak dan minyak merupakan senyawa yang sangat mirip. Walaupun secara fisik, lemak berbentuk padat sedangkan minyak berbentuk cair pada suhu kamar. Baik lemak ataupun minyak terbentuk dari satu molekul gliserol dengan 3 molekul asam lemak. Oleh sebab itu, lemak dan minyak sering disebut sebagai trigliserida. Titik didih dan sifat lemak lainnya tergantung pada jenis asam-asam lemak yang terkandung. Asam lemak hampir selalu mempunyai jumlah atom karbon yang genap, biasanya 16 atau 18 karbon. Titik didih akan tinggi jika rantai asam lemaknya panjang dan jenuh (tanpa ikatan rangkap). Lemak umumnya mengandung asam lemak jenuh, sedangkan minyak mengandung 1 sampai 3 asam lemak tak jenuh. (Lakitan,B.2011)
2.5.3. Protein
Protein adalah suatu polipeptida yang mempunyai bobot molekul yang sangat bervariasi, dari 5000 hingga lebih dari 1 juta. Protein memiliki peranan penting dalam kehidupan, antara lain yaitu proses kimia dalam tubuh dapat berlangsung dengan baik karena adanya enzim, yaitu suatu protein yang berfungsi sebagai biokatalis. Protein dapat dengan mudah dipengaruhi oleh suhu tinggi, pH dan pelarut organik. Dengan cara hidrolisis oleh asam atau enzim, protein akan menghasilkan asam-asam amino. Asam-asam amino ini terikat satu sama lain dengan ikatan peptida. Asam amino ini merupakan asam karboksilat yang mempunyai gugus amino. (Poedjiadi,A.,1994)
2.6. Gugus Prostetik dan Koenzim
Disamping komponen proteinnya, beberapa enzim juga mengandung senyawa organik nonprotein dengan ukuran molekul yang lebih kecil. Senyawa nonprotein pada enzim ini disebut gugus prostetik. Gugus prostetik terikat erat pada molekul protein enzim dengan ikatan kovalen dan esensial untuk aktivitas katalitik enzim yang bersangkutan,
contohnya adalah enzim dehidrogenase yang berperan dalam respirasi dan perombakan asam lemak.
Beberapa enzim mengandung gugus prostetik yang mengikat ion-ion logam, seperti besi dan tembaga pada sitokrom oksidase. Jenis protein lain, yakni glikoprotein yang mengandung gula yang berperan dalam aksi enzimatiknya atau melindungi enzim dari suhu ekstrim, bahan perusak internal (misalnya protease) dan mungkin terhadap patogen dan herbivora.
Beberapa enzim lainnya tidak mengandung gugus prostetik, tetapi untuk melaksanakan aktivitasnya membutuhkan partisipasi dari senyawa organik lain dan atau ion logam tertentu. Senyawa organik atau ion logam yang membantu fungsi enzim disebut sebagai koenzim. Ion logam yang berpartisipasi ini juga sering disebut aktivatior logam. Koenzim tidak terikat pada molekul protein penyusun enzim.
Beberapa unsur hara dapat berperan sebagai aktivator enzim, ion Mg2+ berperan sebagai aktivator enzim-enzim yang menggunakan ATP atau nukleosida difosfat atau trifosfat lainnya sebagai substrat. (Lakitan,B.,2011)
Pengendalian Oleh Efektor
Enzim merupakan protein khusus yang dapat bergabung dengan suatu substrat spesifik untuk mengkatalisasi reaksi biokimia dari substrat tersebut (Maier et al., 2000). Dalam reaksi tersebut enzim mengubah senyawa yang disebut substrat menjadi bentuk suatu senyawa baru yang disebut produk. Enzim memiliki substrat spesifik dan reaksi kimia yang spesifik untuk dikatalisnya. (Palmer, 1985)
Pengendalian enzim sering kali dilakukan dengan cara mengikatkan enzim dengan suatu senyawa lain, yang dapat menghalangi tempat-kegiatan (active site) atau mengubah konformasi enzim sehingga aktivitas katalitiknya berubah. Senyawa yang mengubah laju secara ini disebut efektor atau modulator aktivitas enzim.
Efektor dapat berupa aktivator yang meningkatkan aktivitas, atau inhibitor yang menurunkan aktivitas. Secara umum, aktivasi merupakan cara untuk pengerahan (mobilisasi) senyawa cadangan; bahan bakar disediakan untuk dibakar, sebagai tanggapan terhadap efektor yang bertindak sebagai isyarat yang menunjukkan bahwa kebutuhan produksi energi meningkat.
2.7. Pengaruh pH Dan Suhu Terhadap Aktivitas Enzim 2.7.1. Pengaruh pH
Enzim biasanya melakukan katalis paling efektif pada kadar H+ tertentu, tidak hanya karena katalisis tergantung pada perbandingan yang tepat antara gugus-gugus asam dan basa yang ada tetapi juga karena konformasi protein tergantung pula pada muatan gugus-gugus yang membentuk ikatan. Perubahan yang besar pada pH menyebabkan penurunan yang berarti pada suhu transisi bagi kerusakan konformasi.
2.7.2. Pengaruh Suhu
Laju reaksi yang dikatalisis oleh enzim seperti halnya reaksi biasa akan meningkat dengan peningkatan suhu. Ini berlaku sampai suhu tertentu tercapai. Di luar rentang kritis, yaitu pada suhu transisi, aktivitas enzim menurun dengan tajam. Diatas suhu tertentu tidak hanya enzim saja, bahkan hampir semua protein akan mudah rusak konformasinya. Bila energi termal menjadi cukup besar untuk mengakibatkan pemutusan beberapa ikatan, maka ikatan-ikatan di sekitarnya akan melemah, dan seluruh molekul akan membuka. Kerusakan yang luar pada konformasi ini dikenal sebagai denaturasi protein. (Mcgilvery,R.W. 1996)
2.8. Isolasi dan Pemurnian Enzim
Tujuan Pemurnian enzim adalah mengisolasi protein enzim spesifik dari ekstrak mentah seluruh sel yang mengandung banyak komponen lain. Molekul-molekul kecil dapat diangkat dengan dialisis atau filtrasi gel, asam nukleat dengan presipitasi dengan
antibiotika streptomisin, dll. Persoalannya adalah memisahkan enzim yang diinginkan dari campuran ratusan protein yang secara kimia dan fisika serupa. Prosedur pemurnian klasik yang berguna termasuk pengendapan (presipitasi) dengan konsentrasi garam yang bervariasi (umumnya amonium atau Natrium sulfat) atau pelarut (aseton atau etanol), pemanasan diferensial atau denaturasi pH, sentrifugasi, filtrasi gel dan elektroforesis. Penyerapan (adsorpsi) selektif dan pelarutan (elution) protein dari penukar anion selulosa dietilaminoetilselulosa dan penukar kation karboksimetilselulosa juga telah sangat berhasil untuk pemurnian dalam jumlah besar dan cepat. (Martin,D.W.,1987)
Proses pengendapan protein dengan menggunakan amonium sulfat berkonsentrasi tinggi terutama digunakan bila diinginkan mengisolasi satu macam protein saja. Sedangkan bila dengan menggunakan pelarut organik sebaiknya dilakukan pada suhu rendah untuk menghindari terjadinya denaturasi. (Poedjiadi,A.1994)
2.9. Minyak Inti Kelapa Sawit atau PKO Sebagai Subtrat
Minyak kelapa sawit yang dihasilkan dari buah kelapa sawit disebut minyak kelapa sawit mentah (CPO) dan inti sawit dinamakan minyak inti kelapa sawit (Palm kernel Oil/PKO) (ketaren, 1986). Inti sawit merupakan hasil olahan dari biji sawit yang telah dipecah menjadi cangkang dan inti. Inti sawit mengandung lemak, protein, serat dan air. Pada pemakaiannya lemak yang terkandung didalamnya disebut minyak inti sawit dan ampas atau bungkilnya yang kaya protein digunakan sebagai bahan makanan ternak. Kadar minyak dalam inti kering adalah 44 – 53%. (Mangoensoekardjo.S., 2003)
Minyak inti sawit memiliki rasa dan bau yang khas. Minyak mentahnya mudah sekali menjadi tengik bila dibandingkan dengan minyak yang telah dimurnikan. Titik lebur dari minyak inti sawit adalah berkisar antara 25oC – 30oC. (Sitinjak K, 1983). Minyak inti sawit merupakan trigliserida campuran, yang berarti bahwa gugus asam lemak yang terikat dalam trigliserida – trigliserida yang dikandung lemak ini jenisnya
lebih dari satu. Jenis asam lemaknya meliputi C6 (asam kaproat) sampai C18 jenuh (asam stearat) dan C18 tak jenuh (asam oleat dan asam linoleat). (Winarno,FG., 1991)
Tabel 2.1. Komposisi Asam Lemak Minyak Kelapa Sawit Dan Minyak Inti Sawit
Asam Lemak
Asam kaprilat Asam Kaproat Asam laurat Asam miristat Asam palmitat Asam stearat Asam oleat Asam linoleat
Sumber : Ketaren 1996
Minyak Inti sawit
PKO (%) 3–4 3–7 46 – 52 14 – 17 6,5 – 9 1 – 2,5 13 – 19
0,5 - 2
Minyak Kelapa Sawit
CPO (%) -
1,1 – 2,5 40 – 46 3,6 – 4,7 39 – 45
7 - 11
Minyak inti sawit yang baik, berkadar asam lemak bebas yang rendah dan berwarna kuning terang serta mudah dipucatkan. Bungkil inti sawit diinginkan berwarna relatif terang dan nilai gizi serta kandungan asam aminonya tidak berubah. (Ketaren, 1996)
BAB 3 BAHAN DAN METODE PENELITIAN
3.1. Alat-Alat
- Ball-Pipet - Blender - Botol Akuades - Buret - Centrifuge 5000 rpm - Centrifuge 10000 rpm - Gelas Ukur - Gelas Beaker - Gelas Erlenmeyer - Kapas - Labu Takar - Neraca Analitis - pH meter - Pipet Tetes - Pipet Volumetri - Statif dan Klem - Termometer - Termostat
3.2. Bahan-bahan
- Etanol - NaH2PO4.H2O - Na2HPO4 - Indikator Fenolftalein - KOH(s)
Sayota
Pyrex Hitachi Hitachi Pyrex Pyrex Pyrex
Pyrex Mettler Toledo Walklab
Pyrex
Teknis (Bratachem) p.a.(E.Merck)
p.a.(E.Merck) p.a.(E.Merck) p.a.(E.Merck)
- Asam oksalat(s) - Aseton - PKO (Palm Kernel Oil) - Biji karet
RIZKI AMALIA NST 080802015
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
PENENTUAN pH DAN SUHU OPTIMUM UNTUK AKTIVITAS EKSTRAK KASAR ENZIM LIPASE DARI KECAMBAH BIJI KARET (Hevea brasiliensis) TERHADAP HIDROLISIS PKO (Palm Kernel Oil) SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
RIZKI AMALIA NST 080802015
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
PERSETUJUAN
Judul
: PENENTUAN pH DAN SUHU OPTIMUM
UNTUK AKTIVITAS EKSTRAK KASAR ENZIM
LIPASE DARI KECAMBAH BIJI KARET (Hevea
brasiliensis) TERHADAP HIDROLISIS PKO (Palm
Kernel Oil)
Kategori
: SKRIPSI
Nama
: RIZKI AMALIA NST
Nomor Induk Mahasiswa : 080802015
Program Studi
: SARJANA (S1) KIMIA
Departemen
: KIMIA
Fakultas
: MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA
UTARA
Disetujui di Medan, Oktober 2012
Komisi Pembimbing Pembimbing 2
:
Pembimbing 1
Drs. Firman Sebayang,MS NIP. 195607261985031001
Diketahui/Disetujui Oleh Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,
Dr. Rumondang Bulan,MS NIP. 195408301985032001
Dr. Rumondang Bulan, MS NIP. 195408301985032001
PERNYATAAN
PENENTUAN pH DAN SUHU OPTIMUM UNTUK AKTIVITAS EKSTRAK KASAR ENZIM LIPASE DARI KECAMBAH BIJI KARET (Hevea brasiliensis) TERHADAP HIDROLISIS PKO (Palm Kernel Oil)
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Oktober 2012
RIZKI AMALIA NST 080802015
PENGHARGAAN
Bismillahirrohmaanirrohim.. Alhamdulillah, segala Puji dan Syukur Penulis ucapkan atas kehadirat Allah SWT yang telah memberikan Rahmat dan karunia-Nya sehingga Penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Dalam hal ini penulis ucapkan terima kasih dan penghargaan kepada kedua orangtua tercinta, ayahanda Abdul Rahim Nst dan Ibunda Nurhayati Nst yang dengan doa, semangat dan dukungannya yang sangat besar serta selalu mendampingi penulis demi terselesaikannya skripsi ini. Dan juga terima kasih kepada adik saya tercinta Khairunnisa Nst yang telah memberikan semangat serta membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Terima kasih kepada Ibu Dr. Rumondang Bulan Nst, MS selaku Dosen Pembimbing I dan Bapak Drs. Firman Sebayang, MS selaku Dosen pembimbing II, yang telah dengan sabar membantu, mengarahkan dan membimbing Penulis dalam mengerjakan penelitian dan menyelesaikan skripsi ini. Terima kasih kepada Ketua Departemen dan Sekretaris Departemen Kimia S-1, Ibu Dr. Rumondang Bulan Nst, MS dan Bapak Drs. Albert Pasaribu, MSc. dan Bapak Jamahir Gultom, Ph.D. selaku dosen wali Penulis dan seluruh staf Dosen pengajar Jurusan Kimia FMIPA USU yang telah banyak memberikan ilmu yang bermanfaat bagi penulis.
Terima kasih kepada sahabat-sahabat penulis Bang Rudi, Emi Amalia, Rizqi Aisyah A, Fenny Aulia, Mahyuni, Siti Aminah, serta seluruh rekan-rekan stambuk 2008 atas bantuan dan motivasi yang diberikan dan atas kebersamaannya selama ini. Dan terima kasih kepada kakak senior stambuk 2007, kak Ria, kak Fitri, kak keni, dan abang/kakak senior lain serta adik-adik stambuk 2009 yang tak bisa disebutkan satu persatu yang banyak membantu penulis selama penelitian dan penyusunan skripsi. Dan juga terima kasih kepada bang kholiq dan istri, bang paisal, mak anen, wak Adi, bang sukri serta seluruh keluarga yang banyak membantu penulis selama penelitian dan penyusunan skripsi. Terima kasih kepada kak Fia selaku laboran di Laboratorium Biokimia FMIPA USU yang banyak membantu dan juga terima kasih kepada semua pihak yang tak bisa disebutkan satu-persatu disini yang telah banyak membantu, mendoakan dan menyemangati penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Akhirnya Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu Penulis mengharapkan saran dan masukan yang bersifat membangun dari semua pihak demi terciptanya kesempurnaan dari skripsi ini, dan semoga Allah SWT membalas semua kebaikan kita dan memberikan kebahagian bagi kita semua. Amin.
Medan, Oktober 2012
Penulis
ABSTRAK
Telah dilakukan penentuan pH dan suhu optimum untuk aktivitas crude enzim lipase dari kecambah biji karet (Hevea brasiliensis). Kecambah biji karet dibuat melalui proses perendaman, pemisahan biji dengan cangkangnya dan perkecambahan biji dilakukan pada suhu kamar (27 – 30oC) selama 6 hari. Ekstrak kasar enzim lipase diperoleh melalui dua kali proses sentrifugasi selama 30 menit dengan kecepatan putaran 5000 rpm dan 10000 rpm dan dengan penambahan aseton 70%. Crude enzim lipase yang dihasilkan dilarutkan dengan buffer fosfat pH 7,0. Uji aktivitas dari crude enzim lipase dilakukan dengan pengukuran kadar asam lemak bebas yang diperoleh dari proses hidrolisis minyak PKO (Palm Kernel Oil) sebagai substrat dengan metode titrimetri pada variasi suhu 30; 35; 40; 45; 50oC dan pH 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0. Sehingga diperoleh pH optimum 7,0 dan suhu optimum 40oC, dengan aktivitas tertingginya adalah 2,432 U/mL.
DETERMINATION OF OPTIMUM pH AND TEMPERATURE FOR CRUDE LIPASE ENZYME ACTIVITY FROM RUBBER (Hevea brasiliensis) SEED GERMINATION TO HYDROLYSIS PKO
ABSTRACT
Determination of optimum pH and temperature for crude lipase enzyme activity from rubber seeds germination had been conducted. Rubber seed germination made by soaking time process, seed separation with shell’s and seed germination in temperature 27-30oC during 6 days. Crude lipase enzyme was obtained by two times centrifugations with the speed of rotation at 5000 rpm and 10000 rpm during 30 minutes by additing aceton 70%. The crude enzyme is diluted with phosfat buffer pH 7,0. The activity test of crude lipase enzyme is done by measurement of free fatty acid levels is obtained from hydrolisis process of PKO as subtrate by titrimetric method at temperature variation 40; 45; 50; 55; 60oC and pH 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0. The result shower that the highest activity is 2,432 U/mL at pH optimum 7,0 and temperature optimum 40oC.
DAFTAR ISI
PERSETUJUAN
PERNYATAAN
PENGHARGAAN
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang 1 1.2. Permasalahan 1.3. Pembatasan masalah 1.4. Tujuan penelitian 3 1.5. Manfaat penelitian 1.6. Metodologi penelitian 1.7. Lokasi penelitian
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tanaman Karet 2.1.1. Biji Karet 2.1.2. Pemilihan Biji Karet ` 2.1.3. Kecambah Biji Karet 2.2. Enzim 2.2.1. Klasifikasi Enzim 2.2.2. Sifat-sifat Enzim 2.2.3. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kerja Enzim 2.2.4. Fungsi dan Cara Kerja Enzim 2.2.5. Pengaruh Denaturasi Terhadap Aktivitas Enzim 2.3. Enzim Lipase 2.3.1. Sumber-sumber Enzim Lipase 2.3.2. Sifat-sifat Enzim Lipase 2.3.3. Aktivitas Enzim Lipase 2.4. Dormansi dan Perkecambahan 2.5. Asam Lemak, Lipid dan Protein 2.5.1. Asam Lemak 2.5.2. Lipid 2.5.3. Protein 2.6. Gugus Prostetik dan Koenzim 2.7. Pengaruh pH dan Suhu Terhadap Aktivitas Enzim 2.7.1. Pengaruh pH
Halaman iii iv v vi vii viii x xi xii
1
3 3
4 4 4
5 5 6 7 8 9 9 11 12 13 14 14 15 16 16 16 18 18 18 19 19 21 21
2.7.2. Pengaruh Suhu 2.8. Isolasi dan Pemurnian Enzim 2.9. Minyak Inti Kelapa Sawit (PKO) Sebagai Substrat
BAB 3 BAHAN DAN METODE PENELITIAN 3.1. Alat – alat 3.2. Bahan – bahan 3.3. Prosedur Penelitian 3.3.1. Pembuatan Larutan Pereaksi 3.3.1.1. Pembuatan Indikator Pp 1% 3.3.1.2. Pembuatan Larutan KOH 0,0912 N 3.3.2. Pembuatan Buffer Fosfat 0,05 M 3.3.3. Pembuatan Kecambah dari Biji Karet 3.3.4. Penyediaan Crude enzim lipase dari Kecambah biji karet 3.3.5. Penentuan suhu optimum untuk Aktivitas crude enzim lipase pada hidrolisis PKO 3.3.6. Penentuan pH optimum untuk Aktivitas crude enzim lipase 3.4. Bagan penelitian 3.4.1. Pembuatan Kecambah dari Biji Karet 3.4.2. Penyediaan crude enzim lipase dari Kecambah Biji Karet 3.4.3. Penentuan suhu optimum untuk Aktivitas Crude Enzim Lipase pada Hidrolisis PKO 3.4.4. Penentuan pH optimum untuk Aktivitas Crude Enzim Lipase pada Hidrolisis PKO
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Penelitian 4.1.1. Penentuan Suhu dan pH Optimum Untuk Aktivitas Crude Enzim Lipase dari Kecambah Biji Karet Terhadap Hidrolisis PKO 4.2. Pembahasan Hasil Penelitian 4.2.1. Isolasi Crude Enzim Lipase dari Kecambah Biji Karet (Hevea brasiliensis) 4.2.2. Pengaruh Suhu Terhadap Aktivitas Crude Enzim Lipase dari Kecambah Biji Karet pada Hidrolisis PKO 4.2.3. Pengaruh pH Terhadap Aktivitas Crude Enzim Lipase dari Kecambah Biji Karet Pada Hidrolisis PKO
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan 5.2. Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
21 21 22
24 24 24 25 25 25 25 26 26 26
27
27
28 28
29
30
31
32 32 32
34 34
34
35
37 37 37
38 40
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Komposisi Asam Lemak Minyak Kelapa Sawit dan Minyak Inti Sawit
23
Tabel 3.1. Pembuatan Larutan Buffer Fosfat pH 6,0-8,0
26
Tabel 4.1. Hasil Perhitungan Aktivitas Crude Enzim Lipase pada Suhu 40-60oC 32
Tabel 4.2. Hasil Perhitungan Aktivitas Crude Enzim Lipase pada pH 6,0-8,0
33
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Tanaman Karet Gambar 2.2. Biji Karet Gambar 4.1. Hidrolisis Trigliserida Oleh Enzim Lipase Gambar 4.2. Pengaruh Suhu Terhadap Aktivitas Crude Enzim
Lipase pada Hidrolisis PKO Gambar 4.3. Pengaruh pH Terhadap Aktivitas Crude Enzim
Lipase Pada Hidrolisis PKO
5 6 34 35
36
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A. Perhitungan pembuatan buffer fosfat 0,05 M Lampiran B. Perhitungan Kadar ALB (Asam Lemak Bebas)
Hasil hidrolisis minyak wijen oleh Crude Enzim Lipase Lampiran C. Perhitungan aktivitas crude enzim lipase Lampiran D. Gambar Penelitian
41 42
42 44
ABSTRAK
Telah dilakukan penentuan pH dan suhu optimum untuk aktivitas crude enzim lipase dari kecambah biji karet (Hevea brasiliensis). Kecambah biji karet dibuat melalui proses perendaman, pemisahan biji dengan cangkangnya dan perkecambahan biji dilakukan pada suhu kamar (27 – 30oC) selama 6 hari. Ekstrak kasar enzim lipase diperoleh melalui dua kali proses sentrifugasi selama 30 menit dengan kecepatan putaran 5000 rpm dan 10000 rpm dan dengan penambahan aseton 70%. Crude enzim lipase yang dihasilkan dilarutkan dengan buffer fosfat pH 7,0. Uji aktivitas dari crude enzim lipase dilakukan dengan pengukuran kadar asam lemak bebas yang diperoleh dari proses hidrolisis minyak PKO (Palm Kernel Oil) sebagai substrat dengan metode titrimetri pada variasi suhu 30; 35; 40; 45; 50oC dan pH 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0. Sehingga diperoleh pH optimum 7,0 dan suhu optimum 40oC, dengan aktivitas tertingginya adalah 2,432 U/mL.
DETERMINATION OF OPTIMUM pH AND TEMPERATURE FOR CRUDE LIPASE ENZYME ACTIVITY FROM RUBBER (Hevea brasiliensis) SEED GERMINATION TO HYDROLYSIS PKO
ABSTRACT
Determination of optimum pH and temperature for crude lipase enzyme activity from rubber seeds germination had been conducted. Rubber seed germination made by soaking time process, seed separation with shell’s and seed germination in temperature 27-30oC during 6 days. Crude lipase enzyme was obtained by two times centrifugations with the speed of rotation at 5000 rpm and 10000 rpm during 30 minutes by additing aceton 70%. The crude enzyme is diluted with phosfat buffer pH 7,0. The activity test of crude lipase enzyme is done by measurement of free fatty acid levels is obtained from hydrolisis process of PKO as subtrate by titrimetric method at temperature variation 40; 45; 50; 55; 60oC and pH 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0. The result shower that the highest activity is 2,432 U/mL at pH optimum 7,0 and temperature optimum 40oC.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sesuai dengan nama latin yang disandangnya tanaman karet (Hevea brasiliensis) berasal dari Brazil. Hasil utama dari tanaman karet yang sering dimanfaatkan ialah karet alam (lateks) yang digunakan untuk membuat peralatan dalam kehidupan seharihari.
Hasil sampingan lain dari perkebunan karet yang selama ini kurang dimanfaatkan hingga nyaris terbuang-buang begitu saja adalah biji karet. Dikebanyakan perkebunan, biji karet hanya dibiarkan begitu saja jatuh dari pohonnya dan paling-paling hanya menjadi mainan anak-anak. Padahal bila dimanfaatkan akan cukup menguntungkan sebab jumlahnya melimpah ruah. Dengan luas areal tanaman karet terbesar di dunia, yaitu hampir mencapai 3 juta ha, dan bila 1 ha kebun mampu menghasilkan minimal 5000 butir biji karet setiap tahun, maka betapa banyaknya biji karet yang bisa diolah. Dilihat dari komposisi kimianya, ternyata kandungan protein biji karet terhitung tinggi. Dari analisis hasil diketahui kadar proteinnya sebesar 27%, lemak 32,3%, air 3,6%, abu 2,4%, thiamin 450 µg , asam nikotinat 2,5 µg , karoten dan tokoferol 250 µg , dan sianida sebanyak 330 mg dari setiap 100 g bahan. (Tim Penulis PS, 1999)
Enzim lipase banyak terdapat pada biji-bijian yang mengandung minyak, seperti kacang kedelai, biji jarak, kelapa sawit, kelapa, biji bunga matahari, biji jagung, biji karet dan dedak padi serta beberapa jenis bakteri. (Arifan,F.,2011) Menurut J. Derek Bewley dan Michael Black, serta G.Ray Noggle dan George J.Fritz, ternyata didalam biji - bijian berkecambah terdapat beberapa enzim, salah satu diantaranya adalah enzim lipase (Bonner, 1976). Enzim lipase ini digunakan untuk
menghasilkan asam lemak bebas, gliserol, berbagai ester, sebagian gliserida dan lemak yang dimodifikasi atau diesterifikasi dari substrat yang digunakan (Moentamaria, 2009).
Pada penelitian ini digunakan substrat minyak inti sawit (PKO) dikarenakan harganya yang terjangkau dan sering dijadikan sebagai bahan baku minyak nabati dalam proses hidrolisis menghasilkan gliserol dan dalam proses transesterifikasi menghasilkan biodiesel. Selain itu kelapa sawit merupakan salah satu komoditas utama perkebunan di Indonesia. Menurut Badan Pusat Statistik 2006-2010, produksi PKO di Indonesia tahun 2010 sebesar 4.150.257 ton dan menurut Hasil Pertanian dan Pertambangan di Sumatera Utara tahun 2010 sebesar 34.881 ton. Harga minyak kelapa sawit masih tergolong rendah sehingga diharapkan dapat ditingkatkan kualitasnya agar dapat bersaing di pasar Internasional ataupun diolah menjadi bahanbahan lain yang lebih berguna seperti gliserin yang banyak digunakan dalam produk kosmetik.
Kebutuhan lipase setiap tahun meningkat yang digunakan untuk industri oleokimia, biodiesel dan temuan-temuan baru di bidang iptek yang menggunakan lipase lebih luas. Peningkatan permintaan lipase setiap tahun dan harganya yang relatif mahal mendorong penelitian untuk mendapatkan sumber lipase terutama yang mempunyai sifat spesifik (Permana,M.,2009). Peneliti – peneliti terdahulu telah banyak melakukan penelitian terhadap isolasi dan uji aktivitas enzim lipase dari biji yang berkecambah seperti kecambah biji wijen (Sesamun Indicum), kecambah biji jarak pagar (Jatropha curcas L), kecambah biji koro benguk (Mucuna pruriens L.), kecambah biji kakao (Theobroma cacao L.), dll.
Diantaranya yaitu Nora Anggiani Siregar (2011) mengisolasi crude enzim lipase dari kecambah biji jarak kepyar (Ricinus communis L). Chusnul Hidayat, dkk (2008) telah mengisolasi enzim lipase dari kecambah biji jarak pagar (Jatropha curcas) yang digunakan untuk menentukan kondisi optimum proses esterifikasi asam oleat dengan metanol. Lutfi Suhendra, dkk (2007) telah menguji aktivitas hidrolisis dan esterifikasi lipase yang dihasilkan dari ekstrak kecambah biji wijen (Sesamun Indicum).
Berdasarkan uraian diatas, maka peneliti ingin mengisolasi enzim lipase kasar dari kecambah biji karet (Hevea brasiliensis) dan menentukan pH dan suhu optimum terhadap hidrolisis dengan PKO (Palm Kernel Oil).
1.2. Permasalahan
1. Bagaimana cara mengisolasi crude enzim lipase dari kecambah biji karet (Hevea brasiliensis) ?
2. Bagaimana pengaruh suhu dan pH optimum terhadap aktivitas cruude enzim lipase dari kecambah biji karet (Hevea brasiliensis) dalam menghidrolisis PKO (Palm Kernel Oil) ?
1.3. Pembatasan Masalah
Dalam penelitian ini masalah dibatasi sebagai berikut: a. Kecambah biji karet yang digunakan diperoleh dari Perkebunan karet PTPN IV
Tanah Raja AFD I II, Kecamatan Sei Rampah, Kabupaten Serdang Bedagai. b. Biji karet yang digunakan ialah karet jenis AVROS. c. Crude enzim lipase diisolasi dari kecambah yang telah berumur 6 hari. d. Substrat yang digunakan adalah PKO (Palm Kernel Oil) e. Buffer yang digunakan yaitu buffer fosfat dengan variasi pH 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0. f. Waktu pemanasan yang digunakan adalah 60 menit dengan variasi suhu 30, 35, 40,
45, dan 50oC. g. Pengujian aktivitas crude enzim lipase dilakukan dengan metode titrimetri.
1.4. Tujuan Penelitian
a. Untuk mengisolasi crude enzim lipase dari kecambah biji karet (Hevea brasiliensis)
b. Untuk mengetahui suhu dan pH optimum dari crude enzim lipase dalam uji aktivitas dengan menggunakan substrat PKO (Palm kernel Oil).
1.5. Manfaat Penelitian
a. Untuk mendapatkan crude enzim lipase dari kecambah biji karet (hevea brasiliensis)
b. Untuk mengetahui aktivitas crude enzim lipase yang dihasilkan oleh kecambah biji karet tersebut.
c. Sebagai sumber informasi mengenai aktivitas crude enzim lipase dari kecambah biji karet dan juga sebagai bahan informasi untuk penelitian selanjutnya.
1.6. Metodologi Penelitian
Penelitian ini adalah eksperimen yang dilakukan di laboratorium, yang meliputi : a. Penyediaan biji karet yang diperoleh dari Perkebunan karet PTPN IV Tanah Raja AFD I II, Kecamatan Sei Rampah, Kabupaten Serdang Bedagai. b. Pemilihan biji karet yang baik dengan metode pemantulan dan perendaman c. Pengamatan perkecambahan biji karet selama 7 hari d. Penyediaan crude enzim lipase dari kecambah biji karet e. Pengujian aktivitas crude enzim lipase dengan pH dan suhu pemanasan yang berbeda.
1.7. Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Biokimia FMIPA-USU, Laboratorium Penelitian Fakultas Farmasi USU dan Laboratorium Kimia Dasar FMIPA-USU Medan.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tanaman Karet
Sesuai dengan nama latin yang disandangnya tanaman karet (Hevea brasiliensis) berasal dari Brazil. Tanaman karet sendiri mulai dikenal di Indonesia sejak zaman penjajahan Belanda. Awalnya karet ditanam di Kebun Raya Bogor sebagai tanaman baru untuk dikoleksi. Selanjutnya karet dikembangkan menjadi tanaman perkebunan dan tersebar di beberapa daerah. Pada tahun 1864 perkebunan karet mulai diperkenalkan di Indonesia. Perkebunan karet dibuka oleh Hofland pada tahun tersebut didaerah Pamanukan dan Ciasem, Jawa Barat. Dan pertama kali jenis yang ditanam adalah Ficus elastica. Jenis karet Hevea (Hevea brasiliensis) baru ditanam tahun 1902 didaerah Sumatera Timur.
Dalam dunia tumbuhan, tanaman karet memiliki taksonomi sebagai berikut :
Divisi
: Spermatophyta
Subdivisi : Angiospermae
Kelas
: Dicotyledonae
Ordo
: Euphorbiales
Famili
: Euphorbiaceae
Genus
: Hevea
Spesies
: Hevea brasiliensis
Gambar 2.1. Tanaman Karet
Tanaman karet merupakan pohon yang tumbuh tinggi dan berbatang cukup besar yang tingginya mencapai 15 – 25 m. Morfologi tanaman karet antara lain, memiliki daun berwarna hijau, bunga (terdiri dari bunga jantan dan betina) yang terdapat dalam malai payung tambahan yang jarang, buah karet yang memiliki pembagian ruang yang jelas, dan biji karet yang terdapat dalam setiap ruang buah.
2.1.1. Biji Karet Biji karet merupakan hasil lain disamping karet alam dari tanaman karet (Hevea brasiliensis) yang kurang dimanfaatkan. Biji karet berukuran besar dan memiliki kulit atau cangkang yang keras. Warnanya cokelat kehitaman dengan bercak-bercak berpola yang khas. Dilihat dari komposisi kimianya, ternyata kandungan protein biji karet terhitung tinggi. Selain kandungan proteinnya cukup tinggi, pola asam amino biji karet juga sangat baik. Semua asam amino esensial yang dibutuhkan tubuh terkandung di dalamnya.
Gambar 2.2. Biji Karet Agar biji karet dapat dimanfaatkan, maka harus diolah terlebih dahulu menjadi konsentrat. Adanya kandungan sianida membuat biji karet berbahaya bila dikonsumsi mentah, tanpa diolah terlebih dahulu. Melalui proses perendaman selama 24 jam
dengan air yang sering diganti dan perebusan terbuka, maka sianida dapat dihilangkan dengan cara menguap. (Tim Penulis PS, 1999)
2.1.2. Pemilihan Biji Karet
Biji karet merupakan jenis biji yang jika disimpan di tempat terbuka dalam waktu singkat tidak akan tumbuh lagi karena kekeringan. Padahal, hasil pengamatan para ahli menunjukkan bahwa biji yang dipetik dari pohon karet dapat tahan sampai 1 tahun. Hal ini disebabkan karena dalam praktik biasanya biji karet hanya dikumpulkan dari biji-biji yang tersebar dibawah pohon sehingga biji tersebut tidak diketahui umurnya di pohon. Disamping itu, biji-biji yang jatuh biasanya tidak segera dikumpulkan sehingga tak jarang ada biji yang sudah membusuk.
Suatu cara yang biasa dipakai di perkebunan rakyat dalam memilih biji yang baik adalah dengan menjatuhkan biji di ubin. Biji terpental menunjukkan biji yang baik, sedangkan yang tidak terpental adalah biji jelek. Namun, karena biji masih “tidur”, maka daya kecambahnya belum bisa dikatakan baik tanpa penentuan lain.
Kesegaran biji perlu diperhatikan karena dalam pengiriman biji dengan tujuan yang jauh dan dalam jumlah yang besar daya kecambah biji dapat turun sampai 50%. Penilaian kesegaran ditentukan atas dasar warna dan keadaan belahan biji. Belahan biji karet yang masih berwarna putih murni sampai kekuning-kuningan dinilai baik, dan selain warna tersebut biji karet dinilai tidak baik. Biji yang segar memiliki daya kecambah yang baik yaitu sekitar 65 - 80%.
Daya kecambah biji dapat menurun setelah biji disimpan. Oleh karena itu, sebaiknya dihindari penyimpanan biji. Dewasa ini metode pemilihan biji karet yang dianggap baik dan umum dipakai adalah atas dasar daya pantul biji dan perendaman. Padahal kedua metode ini sangat relatif untuk bisa menghasilkan kesegaran biji yang mantap dan juga memerlukan tenaga yang banyak. (Tim Penulis PS, 1999)
2.1.3. Kecambah Biji Karet
Perkecambahan atau germinasi secara teknis adalah permulaan munculnya pertumbuhan aktif yang menghasilkan pecahnya kulit biji dan munculnya semai (Gardner, 1991). Biji karet merupakan jenis biji yang cepat dalam berkecambah. Biji karet tidak tahan disimpan lama, karena daya kecambahnya cepat sekali menurun. Biji yang segar atau baru warnanya mengkilat, coraknya cerah, isi bijinya tidak goncang dan rata-rata berat untuk 220 biji adalah 1 kg.
Menurut pengalaman, biji karet yang telah diseleksi dengan cara pemantulan memiliki daya kecambah ± 80 % dan biasanya biji yang tidak memantul tidak bisa berkecambah atau dijadikan sebagai benih. Sama halnya dengan biji yang lain, umumnya biji karet dapat berkecambah jika mengandung kadar air yang tinggi. (Setyamidjaja,D.,1999). Kadar air pada biji yang berkecambah akan meningkat dibandingkan biji keringnya. Peningkatan kadar air ini diakibatkan adanya proses perendaman dimana biji dapat berkecambah jika memiliki kadar air antara 40-60%. Air berfungsi untuk melunakkan kulit biji, memfasilitasi masuknya O2 dalam biji, dan alat transportasi sari makanan dari endosperm ke titik tumbuh. (Soetopo, 2002)
Pada saat biji mengalami perkecambahan, maka biji akan memerlukan aktivitas lipolitik yang tinggi dalam rangka memenuhi kebutuhan energi. Salah satu sumber energi adalah minyak dan lemak yang ada dalam biji. Enzim lipase digunakan untuk memecah lemak dan minyak yang ada dalam biji, sehingga diharapkan aktivitas lipase tinggi pada saat biji berkecambah.
Enzim lipase yang dihasilkan oleh perkecambahan biji-bijian mempunyai kondisi optimum aktivitas hidrolisis, esterifikasi dan alkoholisis yang spesifik. Seperti, Lipase indigenous dapat diperoleh dari ekstrak kecambah biji koro benguk (Mucuna pruriens L) yang dari hasil penelitian menunjukkan ekstrak koro benguk mempunyai aktivitas hidrolisis, esterifikasi dan alkolisis lebih tinggi dibandingkan ekstrak kecambah kacang tanah dan ekstrak kecambah biji wijen. (Wipradyandewi, 2007)
2.2. Enzim
Kata enzim berasal dari “en-zyme” yang berarti dalam ragi (yeast), mulai dipakai sejak 1877. Sebelumnya telah dikenal diastase (A. Payen dan J. Persoz, 1833), pepsin (T. Schwan, 1836), emulsion (J.V. Liebig dan F. Wohler, 1837), masing – masing adalah senyawa organik yang dapat menghidrolisis pati, protein dan glikosida.
Enzim adalah suatu biokatalisator yang dapat bertindak menguraikan molekul yang rantainya panjang menjadi lebih sederhana, serta dapat juga membantu mekanisme reaksi yang mana tergantung pada enzimnya. Walaupun enzim ikut serta dalam reaksi dan mengalami perubahan fisik selama reaksi, enzim akan kembali kepada keadaan semula bila reaksi telah selesai. Enzim mempunyai tenaga katalitik yang luar biasa dan biasanya jauh lebih besar dari katalisator sintetik. Spesifitas enzim sangat tinggi terhadap substratnya. Enzim mempercepat reaksi kimia secara spesifik tanpa pembentukan produk samping. Enzim merupakan unit fungsional untuk metabolisme dalam sel, bekerja menurut urutan yang teratur. Sistem enzim terkoordinasi dengan baik menghasilkan suatu hubungan yang harmonis diantara sejumlah aktivitas metabolik yang berbeda. Kebanyakan enzim diberi nama dengan penambahan akhiran –ase pada kata yang menunjukkan senyawa asal yang diubah oleh enzim atau pada nama jenis reaksi kimia yang dikatalisis enzim. (Gaman, 1992)
2.2.1. Klasifikasi Enzim
Pada tahun 1961, “Comission on Enzymes of the International Union of Biochemistry” menganjurkan suatu cara untuk mengklasifikasikan enzim kedalam enam golongan besar. Penggolongan ini didasarkan atas reaksi kimia dimana enzim memegang peranan. Enam golongan tersebut ialah :
1. Oksidoreduktase Enzim-enzim yang termasuk kedalam golongan ini dapat dibagi dalam dua bagian yaitu dehidrogenase dan oksidase. Dehidrogenase bekerja pada reaksireaksi dehidrogenase, yaitu reaksi pengambilan atom hidrogen dari suatu
senyawa (donor), sebagai contoh yaitu reaksi pembentukan aldehida dari alkohol dengan enzim alkohol dehidrogenase. Sedangkan Enzim-enzim oksidase bekerja sebagai katalis pada reaksi pengambilan hidrogen dari suatu substrat. Sebagai contoh, enzim glukosa oksidase bekerja sebagai katalis pada reaksi oksidasi glukosa menjadi asam glukonat.
2. Transferase Enzim yang termasuk golongan ini bekerja sebagai katalis pada reaksi pemindahan suatu gugus dari suatu senyawa kepada senyawa lain. Beberapa contoh enzim yang termasuk golongan ini ialah metiltransferase, hidroksimetiltransferase, karboksiltransferase, dll.
3. Hidrolase Enzim yang termasuk dalam kelompok ini bekerja sebagai katalis pada reaksi hidrolisis. Ada tiga jenis hidrolase yaitu yang memecah ikatan ester, memecah glikosida, dan yang memecah ikatan peptida. Beberapa enzim sebagai contoh ialah esterase, lipase, fosfatase, amilase, amino peptidase, karboksi peptidase, pepsin, tripsin, dll. Sebagai contoh, lipase ialah enzim yang memecah ikatan ester pada lemak, sehingga terjadi asam lemak dan gliserol.
4. Liase Enzim yang termasuk golongan ini mempunyai peranan penting dalam reaksi pemisahan suatu gugus dari suatu substrat (bukan cara hidrolisis) atau sebaliknya. Contoh enzim golongan ini antara lain dekarboksilase, aldolase, hidratase, dll. Sebagai contoh, enzim aldolase bekerja pada reaksi pemecahan molekul fruktosa 1,6-difosfat menjadi dua molekul triosa yaitu dihidroksi aseton fosfat dan gliseraldehida-3-fosfat.
5. Isomerase Enzim yang termasuk golongan ini bekerja pada reaksi perubahan intramolekuler, misalnya reaksi perubahan glukosa menjadi nfruktosa, perubahan senyawa L menjadi senyawa D, senyawa cis menjadi senyawa
trans, dll. Contoh enzim yang termasuk golongan ini antara lain ribulosafosfat epimerase dan glukosfosfat isomerase.
6. Ligase Enzim yang termasuk golongan ini bekerja pada reaksi-reaksi penggabungan dua molekul. Oleh karenanya enzim-enzim tersebut juga dinamakan sintetase. Contoh enzim golongan ini antara lain ialah glutamin sintetase dan piruvat karboksilase. Sebagai contoh, enzim glutamin sintetase yang terdapat dalam otak dan hati merupakan katalisis reaksi pembentukan glutamin dari asam glutamat. (Poedjiadi,A.,2006)
2.2.2. Sifat – Sifat Enzim
1. Spesifitas (Kekhasannya) Didalam sel terdapat beratus-ratus enzim yang berlainan kekhasannya. Artinya suatu enzim hanya mampu menjadi katalisator untuk reaksi tertentu saja. Enzim tertentu bisa memiliki sifat khusus pada suatu kelompok substrat, misalnya enzim kinase dengan adanya ATP dapat memfosforilasi suatu monosakarida aldoheksosa.
2. Pengaruh pH pH juga sangat berpengaruh terhadap aktivitas enzim, karena sifat ionik gugus karboksil dan gugus amino mudah dipengaruhi oleh pH. Didalam sel dan lingkungan sel sekelilingnya, pH dalam keadaan normal harus tetap sebab adanya perubahan akan menyebabkan pergeseran aktivitas enzim.
3. Pengaruh Suhu Karena reaksi kimia sangat dipengaruhi oleh suhu, maka reaksi yang dikatalisis oleh enzim juga peka terhadap suhu. Enzim sebagai protein akan mengalami denaturasi jika suhunya dinaikkan, akibatnya daya kerja enzim menurun. Mungkin sampai suhu 45oC efek predominannya masih memperlihatkan kenaikan
aktivitas. Tetapi lebih dari 45oC akan terjadi denaturasi termal dan menjelang suhu 55oC fungsi katalitik enzim hilang.
4. Koenzim dan Aktivator Kebanyakan enzim memerlukan komponen lain untuk aktivasinya. Komponen ini biasanya disebut kofaktor. Kofaktor dapat dibagi atas 3 kelompok yaitu gugus prostetik, koenzim dan aktivator metal. (Girindra,A.,1990)
2.2.3. Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Kerja Enzim
1. Suhu enzim Secara umum reaksi kimia itu dapat dipengaruhi oleh suhu, maka reaksi yang menggunakan katalis enzim juga dapat dipengaruhi oleh suhu. Pada suhu rendah reaksi kimia berlangsung lambat dan pada suhu yang lebih tinggi reaksi berlangsung lebih cepat. Disamping itu, karena enzim adalah suatu protein, maka kenaikan suhu dapat menyebabkan terjadinya proses denaturasi.
Kenaikan suhu sebelum terjadinya proses denaturasi dapat menaikkan kecepatan reaksi. Namun kenaikan suhu pada saat mulai terjadinya proses denaturasi akan mengurangi kecepatan reaksi. Pada umumnya enzim yang terdapat pada hewan mempunyai suhu optimum antara 40-50oC dan pada tumbuhan antara 50 - 60oC. Dan sebagian besar enzim terdenaturasi pada suhu diatas 60oC.
2. Nilai pH pH rendah atau pH tinggi dapat menyebabkan terjadinya denaturasi dan akan mengakibatkan menurunnya aktivitas enzim. pH optimum untuk enzim berbedabeda tergantung pada jenis enzim dan substratnya. Misalnya, pH optimum untuk enzim lipase dari pankreas dengan substrat etil butirat ialah 7,0.
3. Konsentrasi substrat Hasil eksperimen menunjukkan bahwa dengan konsentrasi enzim yang tetap, maka pertambahan konsentrasi substrat akan menaikkan kecepatan reaksi. Akan tetapi
pada batas konsentrasi tertentu, tidak terjadi kenaikan kecepatan reaksi walaupun konsentrasi substrat diperbesar (berdasarkan Persamaan Michaelis-Menten).
4. Konsentrasi enzim Kecepatan suatu reaksi yang menggunakan enzim tergantung pada konsentrasi enzim tersebut. Pada suatu konsentrasi substrat tertentu, kecepatan reaksi bertambah dengan bertambahnya konsentrasi enzim. (Poedjiadi,A.,1994)
2.2.4. Fungsi dan Cara Kerja Enzim
Fungsi suatu enzim adalah sebagai katalis untuk proses biokimia yang terjadi dalam sel maupun di luar sel. Suatu enzim dapat mempercepat suatu reaksi 108 sampai 1011 kali lebih cepat dari pada apabila reaksi tersebut dilakukan tanpa katalis. Jadi enzim dapat berfungsi sebagai katalis yang sangat efisien.
Enzim berfungsi sebagai katalis untuk mempercepat atau meningkatkan kecepatan reaksi kimia dengan jalan menurunkan energi aktivasinya. Di sisi lain, untuk meningkatkan kecepatan reaksi kimia dapat juga dilakukan dengan meningkatkan suhu reaksi. Suhu yang tinggi dapat mempercepat gerak molekul. Namun demikian, penggunaan suhu tidak selamanya baik dan tepat, karena tidak semua senyawa (reaktan) dapat tahan terhadap suhu yang tinggi. Selain dapat merusak reaktan, pengunaan suhu tinggi juga mengakibatkan biaya proses yang lebih besar. (Lehninger, 1990)
Enzim mempunyai kekhasan yaitu hanya bekerja pada satu reaksi saja. Suatu enzim mempunyai ukuran yang lebih besar dari pada subtratnya. Oleh karena itu tidak seluruh bagian enzim dapat berhubungan dengan subtrat, bagian enzim yang mengadakan hubungan dengan subtrat disebut bagian aktif. (Pedjiadi,A., 1994)
2.2.5. Pengaruh Denaturasi Terhadap Aktivitas Enzim
Kompleks enzim-substrat dan struktur 3 dimensi protein mengisyaratkan bahwa jika struktur enzim berubah maka substrat tidak lagi dapat menyatu dengan enzim, sehingga aktivitas katalitik enzim terhadap substrat tersebut akan hilang. Beberapa faktor dapat menyebabkan alterasi struktur molekul enzim. Alterasi struktur molekul enzim ini disebut denaturasi. Pada dasarnya enzim yang telah mengalami denaturasi, masih dapat kembali ke bentuk normalnya dan dapat kembali berfungsi.
Pada kondisi yang lebih ekstrim, enzim dapat dirombak dan tidak dapat balik, misalnya pada kondisi suhu yang lebih tinggi. Pemanasan yang berlebihan dapat menyebabkan terbentuknya ikatan kovalen baru antara rantai polipeptida yang berbeda atau antara bagian-bagian dari rantai yang sama, dan ikatan-ikatan baru ini sangat stabil.
Ekstraksi dan purifikasi enzim harus dilakukan pada suhu yang relatif rendah untuk menghindari terjadinya denaturasi, walaupun seandainya pada kondisi di dalam sel, enzim tersebut tidak terdenaturasi pada suhu yang relatif tinggi. Alasan mengapa enzim lebih mudah mengalami denaturasi diluar sel dibanding di dalam sel belum diketahui dengan pasti, tetapi diperkirakan penyebabnya adalah bahwa pada ekstraksi dan pemurnian, bahan pelindung enzim dihilangkan atau diencerkan. Beberapa enzim menjadi tidak aktif karena suhu rendah selama pemurnian. Hal ini juga disebabkan karena perubahan dari struktur molekul enzim yang bersangkutan. (Lakitan,B.,2011)
2.3. Enzim Lipase
Enzim lipase termostabil atau asilgliserol hidrolase (E.C 3.1.1.3) merupakan enzim yang dapat menghidrolisis rantai panjang trigliserida. Enzim ini memiliki banyak potensi yang digunakan untuk memproduksi asam lemak, yang merupakan precursor sebagai industri kimia. (Macrae. A .R, 1983)
Lipase merupakan enzim yang memiliki peran yang penting dalam bioteknologi modern. Banyak industri yang telah mengaplikasikan penggunaan enzim sebagai biokatalis. Lipase terkenal memiliki aktivitas yang tinggi dalam reaksi hidrolisis dan dalam kimia sintesis. Lipase dapat berperan sebagai biokatalis untuk reaksi reaksi hidrolisis, esterifikasi, alkoholisis, asidolisis and aminolisis. (Pandey,dkk.,1999)
Beberapa reaksi yang dapat dikatalisis oleh lipase adalah reaksi hidrolisis, gliserolisis, asidolisis, dan transesterifikasi. Enzim ini digunakan untuk menghasilkan asam lemak bebas, gliserol, berbagai ester, sebagian gliserida dan lemak yang dimodifikasi atau di esterifikasi dari substrat yang digunakan (Moentamaria, 2009).
Gambar 2.3. Reaksi Hidrolisis Trigliserida dengan katalis enzim lipase
2.3.1. Sumber – Sumber Enzim Lipase
Enzim yang sangat berpengaruh dalam pembentukan asam lemak dan gliserol ini banyak terdapat pada biji-bijian yang mengandung minyak, seperti kacang kedelai, biji jarak, kelapa sawit, kelapa, biji bunga matahari, biji jagung, biji karet dan dedak padi serta beberapa jenis bakteri. Enzim lipase bertindak sebagai biokatalisator yang menghidrolisa trigliserida menjadi asam lemak bebas dan gliserol. (Arifan,F.,2011)
Kerusakan biji – bijian biasanya disebabkan beberapa hal di antaranya oleh enzim lipase, semakin tinggi kadar air semakin aktif enzim lipase yang ada
didalamnya. Sebagai contoh, enzim lipase pada biji gandum mempunyai keaktifan 5 kali pada kadar air 15 % daripada pada kadar air 8,8 %. Berbagai mikroba dapat memproduksi lipase misalnya Candida dan Torulopsis. ( Winarno, 1983 ).
2.3.2. Sifat – Sifat Enzim Lipase
Tergantung dari asal dan substratnya, keaktifan optimum lipase sangat tergantung pada pH dan suhu. Enzim lipase pada pankreas misalnya mempunyai pH optimal antara 8 dan 9, tetapi dapat menurun menjadi antara 6 – 7 bila substratnya berbeda. Keaktifan optimal enzim lipase tergantung juga dari senyawa pengemulsi yang digunakan dan ada tidaknya garam dalam substrat. Enzim lipase yang berasal dari susu mempunyai pH optimal sekitar 9.
Suhu optimal enzim lipase pada umumnya berkisar antara 30o – 40oC. Meskipun telah ditemukan adanya lipase yang masih aktif pada suhu -29oC, terutama pada ikan dan udang yang dibekukan. (Winarno, 1983)
2.3.3. Aktivitas Enzim Lipase
Aktivitas enzim dapat ditentukan secara kualitatif dan kuantitatif. Untuk mengukur jumlah enzim dalam satu sampel ekstrak jaringan atau cairan biologi lainnya, kecepatan reaksi yang dikatalisis oleh enzim tersebut dalam sampel dapat diukur. Aktivitas enzim lipase mempunyai satuan Unit/mL (U/mL). Satu unit dari aktivitas lipase adalah setara dengan banyaknya enzim yang dibutuhkan untuk menghidrolisis minyak menghasilkan 1 μmol produk selama 1 jam. (Martin,D.W.,1987)
2.4. Dormansi dan Perkecambahan
Istilah dormansi dalam bahasa Indonesia adalah masa istirahat, artinya kemampuan biji untuk menangguhkan perkecambahannya sampai pada saat dan tempat yang
menguntungkan baginya untuk tumbuh. Faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya dormansi adalah :
1. Adanya impermeabilitas kulit biji (impermeable seed coat ) 2. Kulit biji yang keras, sehingga tahan terhadap perlakuan-perlakuan mekanis 3. Rudimentary embrio, dimana embrio belum mencapai tahap pematangan
sehingga memerlukan waktu untuk siap berkecambah 4. Embrio yang mengalami dormansi karena belum mencapai pematangan secara
fisiologis 5. Terdapatnya zat penghambat dalam biji.
Faktor-faktor yang mempengaruhi perkecambahan
Faktor internal yang berpengaruh terhadap perkecambahan dan dormansi telah dikemukakan sebelumnya, namun faktor internal lainnya yang cukup menentukan terhadap keberhasilan perkecambahan adalah faktor kematangan biji (seed maturity). Diharapkan dengan kondisi biji yang optimum, maka perkecambahan dapat berjalan tanpa mengalami hambatan fisis ataupun fisiologis.
Adapun faktor lingkungan yang berpengaruh terhadap proses perkecambahan yaitu air, udara, temperatur, cahaya dan zat kimia yang mendukung pada proses perkecambahan. Air adalah faktor lingkungan yang sangat diperlukan dalam perkecambahan. Kehadiran air ini sangat penting untuk aktivitas enzim serta penguraiannya, translokasi dan untuk keperluan fisiologis lainnya.
Faktor lingkungan lain yang berpengaruh dalam proses perkecambahan yaitu udara. Udara ini terdiri dari 20% oksigen (O2), 0,03% karbondioksida (CO2) dan 80% Nitrogen. Kehadiran oksigen didalam proses respirasi pada perkecambahan sangat menentukan sekali. Apabila konsentrasi oksigen di udara ini sangat rendah, menyebabkan terhambatnya perkecambahan. Keadaan ini telah dibuktikan oleh Forward (1958) dengan menggunakan ratio karbondioksida / oksigen di udara terhadap perkecambahan biji oat.
Hubungannya dengan temperatur, perkecambahan memerlukan temperatur yang optimum, yaitu temperatur yang dapat mengakibatkan persentase perkecambahan yang tinggi dalam waktu yang relatif singkat. Menurut Copeland (1976), temperatur optimum bagi perkecambahan yaitu sekitar 15o-30oC, sedangkan untuk temperatur maksimum yaitu 35o-40oC.
Cahaya adalah faktor lingkungan lain yang menentukan kemampuan biji berkecambahn. Penelitian pengaruh cahaya terhadap perkecambahan telah dilakukan oleh Borthwick et al (1952) dan Flint 1936) pada biji lettuce. Dari hasil penelitiannya terbukti bahwa radiasi yang mendukung perkecambahan yaitu sekitar 5250–7000 Å. Adapun penyinaran yang sangat mendukung terhadap perkecambahan yaitu 6600 Å. Sedangkan radiasi yang menghambat perkecambahan berada di sekitar 7000 – 8200 Å dengan penghambatan maksimum sekitar 7100 – 7500 Å. (Abidin, Z., 1991)
2.5. Asam Lemak, Lipid, dan Protein
2.5.1. Asam Lemak
Asam lemak adalah asam organik yang terdapat sebagai ester trigliserida atau lemak, baik yang berasal dari hewan atau tumbuhan. Asam lemak merupakan asam karboksilat yang berantai karbon panjang. (Poedjiadi,A.1994)
Asam lemak diperoleh dari hewan dan tumbuh-tumbuhan seperti kelapa sawit, kelapa, jagung, kedelai, biji jarak, biji karet, biji bunga matahari dan minyak dedak padi. Sedangkan asam lemak sintetik dapat diperoleh dari industri petrochemical. Dalam penggunaannya, asam lemak memegang peranan penting dalam industri oleochemical, seperti industri sabun, detergent, alkohol lemak, polimer, amina lemak, kosmetik dan farmasi. (Arifan,F.,2011)
2.5.2. Lipid
Seperti karbohidrat, lipid juga tersusun dari atom-atom karbon, hidrogen, dan oksigen, tetapi lemak selalu memiliki porsi atom hidrogen yang lebih banyak dibanding pada
molekul karbohidrat. Lemak disintesis dari gliserol dan asam-asam lemak. Didalam sel, gliserol disintesis dari glukosa. Asam lemak yang paling sederhana adalah asam asetat. Gugus karboksil (-COOH) merupakan ciri dari molekul asam-asam organik.
Secara kimia lemak dan minyak merupakan senyawa yang sangat mirip. Walaupun secara fisik, lemak berbentuk padat sedangkan minyak berbentuk cair pada suhu kamar. Baik lemak ataupun minyak terbentuk dari satu molekul gliserol dengan 3 molekul asam lemak. Oleh sebab itu, lemak dan minyak sering disebut sebagai trigliserida. Titik didih dan sifat lemak lainnya tergantung pada jenis asam-asam lemak yang terkandung. Asam lemak hampir selalu mempunyai jumlah atom karbon yang genap, biasanya 16 atau 18 karbon. Titik didih akan tinggi jika rantai asam lemaknya panjang dan jenuh (tanpa ikatan rangkap). Lemak umumnya mengandung asam lemak jenuh, sedangkan minyak mengandung 1 sampai 3 asam lemak tak jenuh. (Lakitan,B.2011)
2.5.3. Protein
Protein adalah suatu polipeptida yang mempunyai bobot molekul yang sangat bervariasi, dari 5000 hingga lebih dari 1 juta. Protein memiliki peranan penting dalam kehidupan, antara lain yaitu proses kimia dalam tubuh dapat berlangsung dengan baik karena adanya enzim, yaitu suatu protein yang berfungsi sebagai biokatalis. Protein dapat dengan mudah dipengaruhi oleh suhu tinggi, pH dan pelarut organik. Dengan cara hidrolisis oleh asam atau enzim, protein akan menghasilkan asam-asam amino. Asam-asam amino ini terikat satu sama lain dengan ikatan peptida. Asam amino ini merupakan asam karboksilat yang mempunyai gugus amino. (Poedjiadi,A.,1994)
2.6. Gugus Prostetik dan Koenzim
Disamping komponen proteinnya, beberapa enzim juga mengandung senyawa organik nonprotein dengan ukuran molekul yang lebih kecil. Senyawa nonprotein pada enzim ini disebut gugus prostetik. Gugus prostetik terikat erat pada molekul protein enzim dengan ikatan kovalen dan esensial untuk aktivitas katalitik enzim yang bersangkutan,
contohnya adalah enzim dehidrogenase yang berperan dalam respirasi dan perombakan asam lemak.
Beberapa enzim mengandung gugus prostetik yang mengikat ion-ion logam, seperti besi dan tembaga pada sitokrom oksidase. Jenis protein lain, yakni glikoprotein yang mengandung gula yang berperan dalam aksi enzimatiknya atau melindungi enzim dari suhu ekstrim, bahan perusak internal (misalnya protease) dan mungkin terhadap patogen dan herbivora.
Beberapa enzim lainnya tidak mengandung gugus prostetik, tetapi untuk melaksanakan aktivitasnya membutuhkan partisipasi dari senyawa organik lain dan atau ion logam tertentu. Senyawa organik atau ion logam yang membantu fungsi enzim disebut sebagai koenzim. Ion logam yang berpartisipasi ini juga sering disebut aktivatior logam. Koenzim tidak terikat pada molekul protein penyusun enzim.
Beberapa unsur hara dapat berperan sebagai aktivator enzim, ion Mg2+ berperan sebagai aktivator enzim-enzim yang menggunakan ATP atau nukleosida difosfat atau trifosfat lainnya sebagai substrat. (Lakitan,B.,2011)
Pengendalian Oleh Efektor
Enzim merupakan protein khusus yang dapat bergabung dengan suatu substrat spesifik untuk mengkatalisasi reaksi biokimia dari substrat tersebut (Maier et al., 2000). Dalam reaksi tersebut enzim mengubah senyawa yang disebut substrat menjadi bentuk suatu senyawa baru yang disebut produk. Enzim memiliki substrat spesifik dan reaksi kimia yang spesifik untuk dikatalisnya. (Palmer, 1985)
Pengendalian enzim sering kali dilakukan dengan cara mengikatkan enzim dengan suatu senyawa lain, yang dapat menghalangi tempat-kegiatan (active site) atau mengubah konformasi enzim sehingga aktivitas katalitiknya berubah. Senyawa yang mengubah laju secara ini disebut efektor atau modulator aktivitas enzim.
Efektor dapat berupa aktivator yang meningkatkan aktivitas, atau inhibitor yang menurunkan aktivitas. Secara umum, aktivasi merupakan cara untuk pengerahan (mobilisasi) senyawa cadangan; bahan bakar disediakan untuk dibakar, sebagai tanggapan terhadap efektor yang bertindak sebagai isyarat yang menunjukkan bahwa kebutuhan produksi energi meningkat.
2.7. Pengaruh pH Dan Suhu Terhadap Aktivitas Enzim 2.7.1. Pengaruh pH
Enzim biasanya melakukan katalis paling efektif pada kadar H+ tertentu, tidak hanya karena katalisis tergantung pada perbandingan yang tepat antara gugus-gugus asam dan basa yang ada tetapi juga karena konformasi protein tergantung pula pada muatan gugus-gugus yang membentuk ikatan. Perubahan yang besar pada pH menyebabkan penurunan yang berarti pada suhu transisi bagi kerusakan konformasi.
2.7.2. Pengaruh Suhu
Laju reaksi yang dikatalisis oleh enzim seperti halnya reaksi biasa akan meningkat dengan peningkatan suhu. Ini berlaku sampai suhu tertentu tercapai. Di luar rentang kritis, yaitu pada suhu transisi, aktivitas enzim menurun dengan tajam. Diatas suhu tertentu tidak hanya enzim saja, bahkan hampir semua protein akan mudah rusak konformasinya. Bila energi termal menjadi cukup besar untuk mengakibatkan pemutusan beberapa ikatan, maka ikatan-ikatan di sekitarnya akan melemah, dan seluruh molekul akan membuka. Kerusakan yang luar pada konformasi ini dikenal sebagai denaturasi protein. (Mcgilvery,R.W. 1996)
2.8. Isolasi dan Pemurnian Enzim
Tujuan Pemurnian enzim adalah mengisolasi protein enzim spesifik dari ekstrak mentah seluruh sel yang mengandung banyak komponen lain. Molekul-molekul kecil dapat diangkat dengan dialisis atau filtrasi gel, asam nukleat dengan presipitasi dengan
antibiotika streptomisin, dll. Persoalannya adalah memisahkan enzim yang diinginkan dari campuran ratusan protein yang secara kimia dan fisika serupa. Prosedur pemurnian klasik yang berguna termasuk pengendapan (presipitasi) dengan konsentrasi garam yang bervariasi (umumnya amonium atau Natrium sulfat) atau pelarut (aseton atau etanol), pemanasan diferensial atau denaturasi pH, sentrifugasi, filtrasi gel dan elektroforesis. Penyerapan (adsorpsi) selektif dan pelarutan (elution) protein dari penukar anion selulosa dietilaminoetilselulosa dan penukar kation karboksimetilselulosa juga telah sangat berhasil untuk pemurnian dalam jumlah besar dan cepat. (Martin,D.W.,1987)
Proses pengendapan protein dengan menggunakan amonium sulfat berkonsentrasi tinggi terutama digunakan bila diinginkan mengisolasi satu macam protein saja. Sedangkan bila dengan menggunakan pelarut organik sebaiknya dilakukan pada suhu rendah untuk menghindari terjadinya denaturasi. (Poedjiadi,A.1994)
2.9. Minyak Inti Kelapa Sawit atau PKO Sebagai Subtrat
Minyak kelapa sawit yang dihasilkan dari buah kelapa sawit disebut minyak kelapa sawit mentah (CPO) dan inti sawit dinamakan minyak inti kelapa sawit (Palm kernel Oil/PKO) (ketaren, 1986). Inti sawit merupakan hasil olahan dari biji sawit yang telah dipecah menjadi cangkang dan inti. Inti sawit mengandung lemak, protein, serat dan air. Pada pemakaiannya lemak yang terkandung didalamnya disebut minyak inti sawit dan ampas atau bungkilnya yang kaya protein digunakan sebagai bahan makanan ternak. Kadar minyak dalam inti kering adalah 44 – 53%. (Mangoensoekardjo.S., 2003)
Minyak inti sawit memiliki rasa dan bau yang khas. Minyak mentahnya mudah sekali menjadi tengik bila dibandingkan dengan minyak yang telah dimurnikan. Titik lebur dari minyak inti sawit adalah berkisar antara 25oC – 30oC. (Sitinjak K, 1983). Minyak inti sawit merupakan trigliserida campuran, yang berarti bahwa gugus asam lemak yang terikat dalam trigliserida – trigliserida yang dikandung lemak ini jenisnya
lebih dari satu. Jenis asam lemaknya meliputi C6 (asam kaproat) sampai C18 jenuh (asam stearat) dan C18 tak jenuh (asam oleat dan asam linoleat). (Winarno,FG., 1991)
Tabel 2.1. Komposisi Asam Lemak Minyak Kelapa Sawit Dan Minyak Inti Sawit
Asam Lemak
Asam kaprilat Asam Kaproat Asam laurat Asam miristat Asam palmitat Asam stearat Asam oleat Asam linoleat
Sumber : Ketaren 1996
Minyak Inti sawit
PKO (%) 3–4 3–7 46 – 52 14 – 17 6,5 – 9 1 – 2,5 13 – 19
0,5 - 2
Minyak Kelapa Sawit
CPO (%) -
1,1 – 2,5 40 – 46 3,6 – 4,7 39 – 45
7 - 11
Minyak inti sawit yang baik, berkadar asam lemak bebas yang rendah dan berwarna kuning terang serta mudah dipucatkan. Bungkil inti sawit diinginkan berwarna relatif terang dan nilai gizi serta kandungan asam aminonya tidak berubah. (Ketaren, 1996)
BAB 3 BAHAN DAN METODE PENELITIAN
3.1. Alat-Alat
- Ball-Pipet - Blender - Botol Akuades - Buret - Centrifuge 5000 rpm - Centrifuge 10000 rpm - Gelas Ukur - Gelas Beaker - Gelas Erlenmeyer - Kapas - Labu Takar - Neraca Analitis - pH meter - Pipet Tetes - Pipet Volumetri - Statif dan Klem - Termometer - Termostat
3.2. Bahan-bahan
- Etanol - NaH2PO4.H2O - Na2HPO4 - Indikator Fenolftalein - KOH(s)
Sayota
Pyrex Hitachi Hitachi Pyrex Pyrex Pyrex
Pyrex Mettler Toledo Walklab
Pyrex
Teknis (Bratachem) p.a.(E.Merck)
p.a.(E.Merck) p.a.(E.Merck) p.a.(E.Merck)
- Asam oksalat(s) - Aseton - PKO (Palm Kernel Oil) - Biji karet