PERBANDINGAN SUBSTRAT KULIT ARI KEDELAI DAN TONGKOL JAGUNG UNTUK PRODUKSI ENDO - p - GLUCANASE DENGAN BANTUAN ASPERGILLUS NIGER.
SEMINAR NASIONAL
L TEKNIK KIIMIA SOEBA
ARDJO BROTOHARDJO
ONO IX
Program Stu
udi Teknik Kimia UPN “V
Veteran” Jawaa Timur
Surabayya, 21 Juni 20012
PERBAN
NDINGAN
N SUBSTR
RAT KUL
LIT ARI K
KEDELAI DAN
TON
NGKOL JA
AGUNG UNTUK
U
P
PRODUKS
SI ENDO
O - β - GLU
UCANASE
E
DENGAN
D
BANTUA
AN ASPER
RGILLUS N
NIGER
Erry Susiany Retnoningty
R
yas, Aylianaawati, Ronn
ny Susilo,
Fellyx S. Prabowo, Freddy
F
Santtoso dan Toommy
Laaboratorium
m Teknologi B
Bioproses, Jurusan
J
Teknnik Kimia
Fakuultas Teknikk, Universitaas Katolik Widya
W
Mandaala Surabaya
Jl.
J Kalijudann 37 Surabayya 60114
e-mail : [email protected]
Abstrak
K
Kulit
ari kedellai dan tongkool jagung adaalah limbah daari proses inddustri. Kedua bahan
b
ini massih
mengan
ndung nutrisi yang
y
dapat dim
manfaatkan oleeh kapang untuuk menghasilkaan enzim endo - β - glucanasse.
Enzim endo
e
- β - glucanase dapat membantu
m
prooses oligomerissasi dari komponen β - glucaan. Penelitian ini
i
bertujuaan untuk memppelajari kemam
mpuan substraat kulit ari kedeelai dan tongkkol jagung dalaam memprodukksi
enzim endo
e
- β - gllucanase dengaan bantuan Asspergillus nigeer. Mula-mula disiapkan meedium fermentaasi
substrat padat berupa
a serbuk kulit ari kedelai daan tongkol jagu
ung yang sudaah ditambahka
an nutrisi hingg
gga
dium fermentassi ditambahann suspensi spoora
mempunnyai kadar aiir 67%, 75% dan 80%. Sellanjutnya med
Aspergiillus niger daan diinkubasi pada suhu 335 oC selama 168 jam. Peengamatan diilakukan denggan
mengan
nalisa aktivitass enzim endo - β - glucanasee tiap selang waktu
w
24 jam.
H
Hasil
percobaa
an menunjukka
an bahwa aktivvitas Aspergilluus niger dalam memproduksi enzimendo - β glucanaase lebih tingg
gi (0,1312 IU/m
mL) dengan meemanfaatkan tongkol
t
jagungg sebagai substtrat pada kaddar
air 75%
%
Ku
: Aspergillus niger, enddo - β - glucannase, kulit ari kedelai,
k
tongkool jagung,
Kata Kunci
1. PE
ENDAHULUA
AN
Di Indonesiaa, kedelai banyyak digunakann sebagai bahann baku agroinndustri, sebagaii contoh indusstri
tem
mpe, tahu dan kecap. Salah satu
s
limbah paadat dari agroiindustri ini adaalah kulit ari kedelai.
k
Kulit ari
a
ked
delai adalah limbah dari pen
ngupasan biji kedelai. Kulit ari kedelai daapat digunakann sebagai pupuuk
kom
mpos maupun pakan ternak. Kandungan
K
nuutrisi dalam kullit ari kedelai ddapat dilihat paada Tabel 1.
mposisi Kulit Ari
A Kedelai [O
Owen & Klopfeenstein, 1988]
Tabel 1 Kom
Kompon
nen
Komposisi
Air
10%
Protein
9%
Lemak
1–3%
Selulosa
45 – 55 %
Hemiselullosa
16 – 18 %
Lignin
4–5%
Nuutrisi yang ada di dalam kulitt ari kedelai inni, juga dapat digunakan
d
sebaagai media perrtumbuhan funggi.
Jhaa, et. al. (1995) telah melakuukan penelitiann dengan mem
manfaatkan 5 macam
m
fungi yaaitu Chaetomiuum
gloobosum, Corioolius versicolorr, Phaneerochhaete chrysosporium, Trichodderma reesei dan Neurospoora
sito
ophila untuk menghasilkan
m
ennzim selulase ddengan kulit arri kedelai sebaggai media pertuumbuhan.
Selain kulit ari
a kedelai, ton
ngkol jagung juga merupakaan limbah agroindustri yang banyak
b
dijumppai
mengandung nu
utrisi yang dappat dimanfaatkkan untuk pakkan
di Indonesia. Tongkol jagung juga masih m
nak maupun sebagai media pertumbuhan ffungi. Komposisi nutrisi darri tongkol jaguung dapat dilihhat
tern
pad
da Tabel 2.
D.6-1
SEMINAR NASIONAL
L TEKNIK KIIMIA SOEBA
ARDJO BROTOHARDJO
ONO IX
Program Stu
udi Teknik Kimia UPN “V
Veteran” Jawaa Timur
Surabayya, 21 Juni 20012
Tabel 2 Kom
mposisi Tongkkol Jagung [Loorenz &Kulp, 1991]
Kompon
nen
Komposisi
Air
9,6 %
Abu
1,5 %
Selulosa
41 %
Hemiselullosa
36 %
Lignin
6%
Pektin
3%
Pati
0,014 %
Selulosa merrupakan serat-sserat yang terddapat pada dindding sel tumbuuhan. Selulosa adalah golonggan
pollisakarida denggan rumus kim
mia (C6H10O5)n dengan derajaat polimerisasi (n) berkisar anntara 1000-50000.
Moolekul selulosaa terdiri dari raantai panjang m
molekul - molekul selubiosee yang bergabu
ung menjadi saatu
dallam ikatan β – 1,4 - glukosid
da. Molekul seelulosa mempuunyai lebar 40oA, tebal 30oA panjang 100oA
[Leee, 1992]. Seluulosa dari sumb
ber yang berbeeda akan memiiliki sifat kimiaa, sifat fisika serta tipe strukttur
sel yang berlainaan. Selulosa biisa didegradasii (pemutusan rantai
r
selulosaa) dengan menggunakan enziim
seluulase untuk meenghasilkan gluukosa. Secara umum, selulossa yang mempuunyai serat ranntai lebih panjanng
lebbih tahan terhaddap degradasi yang
y
disebabkaan oleh pengarruh panas dan bbahan kimia.
Berdasarkan Tabel 1 dan 2, maka kulitt ari kedelai dan tongkol jaggung dapat diggunakan sebaggai
bah
han baku pembbuatan enzim selulase.
s
Seluloosa yang terdap
pat pada kulit ari kedelai dann tongkol jagunng
dap
pat difermentaasikan menjadii enzim selulase dengan dibbantu Aspergilllus niger. Seluulase merupakkan
enzzim yang dapaat memutuskann ikatan β-1,44 glukosida di dalam selulosa. Enzim ini terdiri dari tiiga
kom
mponen, yaitu
u selobiohidrollase (CBH), endo
e
β-glukannase (EGL) daan β-glukosidaase (BGL) yanng
bek
kerja secara siinergis memeccah selulosa ddi alam. Ketig
ga komponen enzim selulase tersebut dappat
diuukur menggunaakan beberapa metode yaitu metode CMC--ase untuk menngukur endoglu
ukanase, metode
FP-ase untuk men
ngukur selobio
ohidrolase (CB
BH) dan metodde Herr untuk m
mengukur β-gluukosidase. Sallah
ukan, yang dappat
satuu aplikasi enziim endo β-glukanase adalah membantu prooses oligomeriisasi dari β-glu
meeningkatkan pengaruh immunnostimulant.
Tujuan dari penelitian ini adalah membaandingkan penngaruh substratt kulit ari kedelai dan tongkkol
jaggung sebagai media
m
Aspergilllus niger dalam
m menghasilkaan salah satu kkomponen enziim selulase yaiitu
end
do β-glukanasee dengan metodde CMC-ase.
ETODOLOGII
2. ME
Pada penelitiian ini digunak
kan kulit ari keedelai yang did
dapatkan denggan cara merenndam biji kedelai
K
ari yang terlepas dari biji
b kedelai vaarietas argomuulyo ini, kemuddian dikeringkkan
selama 24 jam. Kulit
hinngga kadar air + 10%. Sedanngkan tongkol jjagung varietass masmadu jugga dikeringkan hingga kadar air
a
+ 10%. Kulit ari kedelai dan tongkol jagunng selanjutnyaa dikecilkan ukkurannya deng
gan grinder, dan
d
diaayak hingga meenghasilkan uk
kuran 14/16 m
mesh. Baik serb
buk kulit ari keedelai maupunn tongkol jagunng,
siapp digunakan sebagai
s
substraat bagi pertum
mbuhan Asperggillus niger. Asspergillus nigeer diperoleh daari
Lab
boratorium Teeknologi Biopproses, Jurusaan Teknik Kiimia, Universiitas Katolik Widya
W
Mandaala
Surrabaya. Sebelu
um digunakan sebagai
s
media pertumbuhan kapang
k
, serbuuk kulit ari keddelai dan tongkkol
jaggung disterilisaasi dengan auto
oclave suhu 1221oC tekanan 15 psi selama 115 menit dan seelanjutnya tiapp 5
graam substrat dittambahkan nuttrisi hingga kaadar air 67%, 75%
7
dan 80%.. Komposisi daari nutrisi dalaam
g/L
L (Jecu, 2000) adalah 10 graam (NH4)2SO4 ; 3 gram KH
H2PO4; 0,5 gram
m MgSO4.7H2O dan 0,5 graam
CaCl2. Aspergilluus niger yang
g telah dibiakkkan pada med
dium SDA (SSaboraud Dexttrose Agar) dan
d
nkubasi pada suhu
s
35 oC selaama 7 hari dibbuat suspensi sppora dengan kkonsentrasi 107 – 108 spora/m
mL.
diin
Sellanjutnya substrat kulit ari kedelai
k
dan tonngkol jagung siap diinokulassi dengan 1 mL
L suspensi spoora
dan
n diinkubasikann pada suhu 355 oC hingga 1668 jam. Tiap seelang waktu 244, 48, 72, 96, 120,
1
144 dan 168
jam
m dilakukan an
nalisa aktivitas enzim endo - β - glucanase dengan
d
metode CMC-ase [Lee,1992].
ASIL DAN PE
EMBAHASAN
N
3. HA
3.1. Pen
ngaruh kadarr air terhadap aktivitas enziim endo - β - glucanase
Pada Gambaar 1 menunjukkkan bahwa m
makin lama waaktu fermentasi akan mengh
hasilkan aktivittas
enzzim yang sem
makin tinggi dan
d mencapai maksimum paada jam ke-966 baik mengggunakan substrrat
tonngkol jagung maupun
m
kulit ari
a kedelai. Haal ini menunjukkkan bahwa Aspergillus
A
nigeer dapat tumbuuh
den
ngan baik dan memanfaatkann komponen nuutrisi yang adaa di substrat toongkol jagung maupun
m
kulit ari
a
ked
delai, untuk meemproduksi ennzim endo - β - glucanase. Tetapi
T
setelah jaam ke-96, aktivvitas enzim endo
D.6-2
SEMINAR NASIONAL
L TEKNIK KIIMIA SOEBA
ARDJO BROTOHARDJO
ONO IX
Program Stu
udi Teknik Kimia UPN “V
Veteran” Jawaa Timur
Surabayya, 21 Juni 20012
0.16
0.14
0.12
0
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0
Aktivitas enzim (IU/mL)
Aktivitas enzim (IU/mL)
- β - glucanase mengalami
m
pennurunan di keddua substrat tersebut. Hal ini diakibatkan oleh berkurangnnya
jum
mlah nutrien yang
y
terkandun
ng di dalam suubstrat sehinggga aktivitas ennzim endo - β - glucanasepuun
ikuut turun.
Dari Gambarr 1 (a) dan 1 (b)
( dapat dilihat bahwa penggaruh jumlah kkadar air pada substrat tongkkol
jaggung lebih keciil daripada subbstrat kulit ari kedelai. Keaddaan ini disebaabkan karena kandungan
k
lignnin
pad
da tongkol jaggung lebih tingggi (+ 6%) daaripada kulit ari
a kedelai (+ 4%) sehinggaa serbuk tongkkol
jaggung kurang dapat
d
menyeraap air dibanddingkan dengaan kulit ari kkedelai. Karenna fungsi lignnin
meelindungi tanam
man dari degraddasi mikroorgaanisme (Romeo
o et. al., 2000)
Pada fermen
ntasi substrat padat,
p
kandunggan kadar air dalam
d
media fermentasi
f
sanngat berpengaruuh
pad
da pertumbuhaan kapang. Ferrmentasi substtrat padat adallah fermentasi dengan memaanfaatkan meddia
yan
ng mengandunng kadar air reendah yaitu anntara 40% hinngga 80% [Shhuler & Kargi,, 1992]. Konddisi
ling
gkungan yang lembab ini san
ngat sesuai untuuk pertumbuhaan kapang. Berrdasarkan dari Gambar 1, dappat
dikketahui bahwa kadar air 75%
% pada tongkool jagung dan kulit ari kedeelai memberikkan kondisi yanng
palling sesuai untuuk pertumbuhaan Aspergillus niger, sehingg
ga menghasilkaan enzim endo
o - β - glucanaase
yan
ng paling tingggi dibandingkann kadar air 67%
% dan 80%.
24
72
48
96
120
144
168
0.16
0.14
0.12
kadar
0.1 air
kadar air
0.08
0.06
kadar air
0.04
0.02
0
24
Wakt u ferm entasi (jam
(
)
67%
kadarr air 67%
kadarr air 75%
kadarr air 80%
75%
80%
48
72
96
6
120
144
168
Waktu ferm entasi
e
(jam )
(a)
(b)
Gambbar 1. Hubungaan antara waktuu fermentasi daan aktivitas enzzim pada berbaagai kadar air dengan
d
substraat
(a) tongkol jagunng dan (b) kuliit ari kedelai
0.16
0.14
Aktivitas enzim (IU/mL)
Aktivitas enzim (IU/mL)
3.2. Peengaruh jenis substrat terhaadap aktivitass enzim endo-β
β-glucanase
Pada Gambaar 2 dapat dilihhat bahwa kadaar air 67%, 755% dan 80% ddalam substrat kulit ari kedelai,
e
ase memberikaan hasil yang rendah dibanddingkan pada substrat tongkkol
akttivitas enzim endo-β-glucana
jaggung. Hal ini disebabkan kaarena dalam kkulit ari kedelaai terdapat suaatu protein yaang menghambbat
terb
bentuknya enzzim endo-β-gluucanase. Yoshizzawa (2011) mengatakan
m
bahhwa untuk mellindungi seluloosa
darri degradasi ennzim endo-β-glucanase ini, tanaman
t
akan mensekresi prroteinaceous enndo-β-glucanaase
inhhibitor yaitu sejenis
s
proteinn yang akan menghambat kerja dari enzim
e
endo-β--glucanase yanng
dihhasilkan oleh bakteri
b
maupunn fungi. Seluloosa adalah salah satu kompoonen penting pada
p
dinding sel
s
tannaman dikotil, dan
d kedelai adaalah salah satuu tanaman dikotil.
0.12
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0
24
48
72
96
120
144
168
0.16
0.14
0.12
0.1
ton
ngkol jagung
0.08
kullit ari kedelai
0.06
0.04
0.02
0
2
24
48
72
2
96
120
0
144
Waktu
u ferm entasi (jjam )
W
Waktu
ferm enta
asi (jam )
(a)
(b)
D.6-3
168
Aktivitas enzim (IU/mL)
SEMINAR NASIONAL
L TEKNIK KIIMIA SOEBA
ARDJO BROTOHARDJO
ONO IX
Program Stu
udi Teknik Kimia UPN “V
Veteran” Jawaa Timur
Surabayya, 21 Juni 20012
0.16
0.14
0.12
0.1
0.08
ton
ngkol jagung
kuliit ari kedelai
0.06
0.04
0.02
0
24
48
72
96
120
144
168
W
Waktu
ferm entasi (jam )
(c)
mbar 2. Hubun
ngan antara wakktu fermentasi dan aktivitas enzim
e
endo-β-gglucanase padaa berbagai jenis
Gam
substraat dengan (a) kadar
k
air 67% , (b) kadar air 75% , dan (c) kadar air 80%
%
ESIMPULAN
4. KE
Dibandingkaan dengan subsstrat kulit ari keedelai maka suubstrat tongkoll jagung memppunyai kompossisi
nuttrisi yang lebiih sesuai bagi pertumbuhann Aspergillus niger dalam memproduksi enzim endo--βgluucanase. Selainn itu, pada proses fermentasii substrat padatt baik mengguunakan substratt tongkol jagunng
maaupun kulit ari kedelai, kadar air yang sesuaai untuk pertum
mbuhan Asperggillus niger adaalah 75%.
AR PUSTAKA
A
DAFTA
Jeccu, Luiza, 20000, “Solid Statte Fermentatioon of Agricultuural Waste forr Endoglukonaase Productionn”,
Industrial Crrops and Produ
ucts : An Internnational Journal, 11, 1-5
Jhaa, K., Khare, SK.,
S
Gandhi, AP.,
A 1995, “Soolid – State Ferrmentation of Soyhull for Th
he Production of
Cellulase”, Bioresource
B
Teechnology, 54, 321-322
Leee, J.M, 1992, “ Biochemical Engineering”,
E
Prentiew Hall Englewood Clliffs, New Jersey.
Lorrenz and Kulpp, 1991, ”Handdbook of Cereaal Science and Technology,
T
M
Marcel Dekker, New York
Ow
wen, F., dan Klopfenstein, T., 1988, “F
Feeding Soybeean Hulls to Cattle”, Soybbean Utilization
Alternatives Symposium, February
F
16-188, The Center for
f Alternative Crops and Prooducts.
Romeo, Ibrahim, Varin dan De
D Luca, 2000, “Recent Advances
A
in Phhytochemistry : Evolution of
Metabolic Paathways”, Elseevier Science L
Ltd., UK
Shu
uler, ML, dan
n Kargi, F., 19992, “Bioproccess Engineerin
ng : Basic Cooncepts” , Preentice-Hall, Neew
Jerrsey.
Yooshizawa, T., Shimizu,
S
T., Yaamabe, M., Taaichi, M., Nishiiuchi, Y., Shicchijo,N., Unzaii, S., Hirano, H
H.,
Sato,M. dan Hashimoto,H., 2011, “Crystal Structure of
o Basic 7S Gllobulin, a Xylooglucan-speciffic
f
Soybeann Lacking Inh
hibitory Activiity
Endo-β-1,4-gglucanase Inhiibitor Protein--like Protein from
Against Endo
o–β-glucanasee, FEBS Journaal, 278, 1944-1954
D.6-4
L TEKNIK KIIMIA SOEBA
ARDJO BROTOHARDJO
ONO IX
Program Stu
udi Teknik Kimia UPN “V
Veteran” Jawaa Timur
Surabayya, 21 Juni 20012
PERBAN
NDINGAN
N SUBSTR
RAT KUL
LIT ARI K
KEDELAI DAN
TON
NGKOL JA
AGUNG UNTUK
U
P
PRODUKS
SI ENDO
O - β - GLU
UCANASE
E
DENGAN
D
BANTUA
AN ASPER
RGILLUS N
NIGER
Erry Susiany Retnoningty
R
yas, Aylianaawati, Ronn
ny Susilo,
Fellyx S. Prabowo, Freddy
F
Santtoso dan Toommy
Laaboratorium
m Teknologi B
Bioproses, Jurusan
J
Teknnik Kimia
Fakuultas Teknikk, Universitaas Katolik Widya
W
Mandaala Surabaya
Jl.
J Kalijudann 37 Surabayya 60114
e-mail : [email protected]
Abstrak
K
Kulit
ari kedellai dan tongkool jagung adaalah limbah daari proses inddustri. Kedua bahan
b
ini massih
mengan
ndung nutrisi yang
y
dapat dim
manfaatkan oleeh kapang untuuk menghasilkaan enzim endo - β - glucanasse.
Enzim endo
e
- β - glucanase dapat membantu
m
prooses oligomerissasi dari komponen β - glucaan. Penelitian ini
i
bertujuaan untuk memppelajari kemam
mpuan substraat kulit ari kedeelai dan tongkkol jagung dalaam memprodukksi
enzim endo
e
- β - gllucanase dengaan bantuan Asspergillus nigeer. Mula-mula disiapkan meedium fermentaasi
substrat padat berupa
a serbuk kulit ari kedelai daan tongkol jagu
ung yang sudaah ditambahka
an nutrisi hingg
gga
dium fermentassi ditambahann suspensi spoora
mempunnyai kadar aiir 67%, 75% dan 80%. Sellanjutnya med
Aspergiillus niger daan diinkubasi pada suhu 335 oC selama 168 jam. Peengamatan diilakukan denggan
mengan
nalisa aktivitass enzim endo - β - glucanasee tiap selang waktu
w
24 jam.
H
Hasil
percobaa
an menunjukka
an bahwa aktivvitas Aspergilluus niger dalam memproduksi enzimendo - β glucanaase lebih tingg
gi (0,1312 IU/m
mL) dengan meemanfaatkan tongkol
t
jagungg sebagai substtrat pada kaddar
air 75%
%
Ku
: Aspergillus niger, enddo - β - glucannase, kulit ari kedelai,
k
tongkool jagung,
Kata Kunci
1. PE
ENDAHULUA
AN
Di Indonesiaa, kedelai banyyak digunakann sebagai bahann baku agroinndustri, sebagaii contoh indusstri
tem
mpe, tahu dan kecap. Salah satu
s
limbah paadat dari agroiindustri ini adaalah kulit ari kedelai.
k
Kulit ari
a
ked
delai adalah limbah dari pen
ngupasan biji kedelai. Kulit ari kedelai daapat digunakann sebagai pupuuk
kom
mpos maupun pakan ternak. Kandungan
K
nuutrisi dalam kullit ari kedelai ddapat dilihat paada Tabel 1.
mposisi Kulit Ari
A Kedelai [O
Owen & Klopfeenstein, 1988]
Tabel 1 Kom
Kompon
nen
Komposisi
Air
10%
Protein
9%
Lemak
1–3%
Selulosa
45 – 55 %
Hemiselullosa
16 – 18 %
Lignin
4–5%
Nuutrisi yang ada di dalam kulitt ari kedelai inni, juga dapat digunakan
d
sebaagai media perrtumbuhan funggi.
Jhaa, et. al. (1995) telah melakuukan penelitiann dengan mem
manfaatkan 5 macam
m
fungi yaaitu Chaetomiuum
gloobosum, Corioolius versicolorr, Phaneerochhaete chrysosporium, Trichodderma reesei dan Neurospoora
sito
ophila untuk menghasilkan
m
ennzim selulase ddengan kulit arri kedelai sebaggai media pertuumbuhan.
Selain kulit ari
a kedelai, ton
ngkol jagung juga merupakaan limbah agroindustri yang banyak
b
dijumppai
mengandung nu
utrisi yang dappat dimanfaatkkan untuk pakkan
di Indonesia. Tongkol jagung juga masih m
nak maupun sebagai media pertumbuhan ffungi. Komposisi nutrisi darri tongkol jaguung dapat dilihhat
tern
pad
da Tabel 2.
D.6-1
SEMINAR NASIONAL
L TEKNIK KIIMIA SOEBA
ARDJO BROTOHARDJO
ONO IX
Program Stu
udi Teknik Kimia UPN “V
Veteran” Jawaa Timur
Surabayya, 21 Juni 20012
Tabel 2 Kom
mposisi Tongkkol Jagung [Loorenz &Kulp, 1991]
Kompon
nen
Komposisi
Air
9,6 %
Abu
1,5 %
Selulosa
41 %
Hemiselullosa
36 %
Lignin
6%
Pektin
3%
Pati
0,014 %
Selulosa merrupakan serat-sserat yang terddapat pada dindding sel tumbuuhan. Selulosa adalah golonggan
pollisakarida denggan rumus kim
mia (C6H10O5)n dengan derajaat polimerisasi (n) berkisar anntara 1000-50000.
Moolekul selulosaa terdiri dari raantai panjang m
molekul - molekul selubiosee yang bergabu
ung menjadi saatu
dallam ikatan β – 1,4 - glukosid
da. Molekul seelulosa mempuunyai lebar 40oA, tebal 30oA panjang 100oA
[Leee, 1992]. Seluulosa dari sumb
ber yang berbeeda akan memiiliki sifat kimiaa, sifat fisika serta tipe strukttur
sel yang berlainaan. Selulosa biisa didegradasii (pemutusan rantai
r
selulosaa) dengan menggunakan enziim
seluulase untuk meenghasilkan gluukosa. Secara umum, selulossa yang mempuunyai serat ranntai lebih panjanng
lebbih tahan terhaddap degradasi yang
y
disebabkaan oleh pengarruh panas dan bbahan kimia.
Berdasarkan Tabel 1 dan 2, maka kulitt ari kedelai dan tongkol jaggung dapat diggunakan sebaggai
bah
han baku pembbuatan enzim selulase.
s
Seluloosa yang terdap
pat pada kulit ari kedelai dann tongkol jagunng
dap
pat difermentaasikan menjadii enzim selulase dengan dibbantu Aspergilllus niger. Seluulase merupakkan
enzzim yang dapaat memutuskann ikatan β-1,44 glukosida di dalam selulosa. Enzim ini terdiri dari tiiga
kom
mponen, yaitu
u selobiohidrollase (CBH), endo
e
β-glukannase (EGL) daan β-glukosidaase (BGL) yanng
bek
kerja secara siinergis memeccah selulosa ddi alam. Ketig
ga komponen enzim selulase tersebut dappat
diuukur menggunaakan beberapa metode yaitu metode CMC--ase untuk menngukur endoglu
ukanase, metode
FP-ase untuk men
ngukur selobio
ohidrolase (CB
BH) dan metodde Herr untuk m
mengukur β-gluukosidase. Sallah
ukan, yang dappat
satuu aplikasi enziim endo β-glukanase adalah membantu prooses oligomeriisasi dari β-glu
meeningkatkan pengaruh immunnostimulant.
Tujuan dari penelitian ini adalah membaandingkan penngaruh substratt kulit ari kedelai dan tongkkol
jaggung sebagai media
m
Aspergilllus niger dalam
m menghasilkaan salah satu kkomponen enziim selulase yaiitu
end
do β-glukanasee dengan metodde CMC-ase.
ETODOLOGII
2. ME
Pada penelitiian ini digunak
kan kulit ari keedelai yang did
dapatkan denggan cara merenndam biji kedelai
K
ari yang terlepas dari biji
b kedelai vaarietas argomuulyo ini, kemuddian dikeringkkan
selama 24 jam. Kulit
hinngga kadar air + 10%. Sedanngkan tongkol jjagung varietass masmadu jugga dikeringkan hingga kadar air
a
+ 10%. Kulit ari kedelai dan tongkol jagunng selanjutnyaa dikecilkan ukkurannya deng
gan grinder, dan
d
diaayak hingga meenghasilkan uk
kuran 14/16 m
mesh. Baik serb
buk kulit ari keedelai maupunn tongkol jagunng,
siapp digunakan sebagai
s
substraat bagi pertum
mbuhan Asperggillus niger. Asspergillus nigeer diperoleh daari
Lab
boratorium Teeknologi Biopproses, Jurusaan Teknik Kiimia, Universiitas Katolik Widya
W
Mandaala
Surrabaya. Sebelu
um digunakan sebagai
s
media pertumbuhan kapang
k
, serbuuk kulit ari keddelai dan tongkkol
jaggung disterilisaasi dengan auto
oclave suhu 1221oC tekanan 15 psi selama 115 menit dan seelanjutnya tiapp 5
graam substrat dittambahkan nuttrisi hingga kaadar air 67%, 75%
7
dan 80%.. Komposisi daari nutrisi dalaam
g/L
L (Jecu, 2000) adalah 10 graam (NH4)2SO4 ; 3 gram KH
H2PO4; 0,5 gram
m MgSO4.7H2O dan 0,5 graam
CaCl2. Aspergilluus niger yang
g telah dibiakkkan pada med
dium SDA (SSaboraud Dexttrose Agar) dan
d
nkubasi pada suhu
s
35 oC selaama 7 hari dibbuat suspensi sppora dengan kkonsentrasi 107 – 108 spora/m
mL.
diin
Sellanjutnya substrat kulit ari kedelai
k
dan tonngkol jagung siap diinokulassi dengan 1 mL
L suspensi spoora
dan
n diinkubasikann pada suhu 355 oC hingga 1668 jam. Tiap seelang waktu 244, 48, 72, 96, 120,
1
144 dan 168
jam
m dilakukan an
nalisa aktivitas enzim endo - β - glucanase dengan
d
metode CMC-ase [Lee,1992].
ASIL DAN PE
EMBAHASAN
N
3. HA
3.1. Pen
ngaruh kadarr air terhadap aktivitas enziim endo - β - glucanase
Pada Gambaar 1 menunjukkkan bahwa m
makin lama waaktu fermentasi akan mengh
hasilkan aktivittas
enzzim yang sem
makin tinggi dan
d mencapai maksimum paada jam ke-966 baik mengggunakan substrrat
tonngkol jagung maupun
m
kulit ari
a kedelai. Haal ini menunjukkkan bahwa Aspergillus
A
nigeer dapat tumbuuh
den
ngan baik dan memanfaatkann komponen nuutrisi yang adaa di substrat toongkol jagung maupun
m
kulit ari
a
ked
delai, untuk meemproduksi ennzim endo - β - glucanase. Tetapi
T
setelah jaam ke-96, aktivvitas enzim endo
D.6-2
SEMINAR NASIONAL
L TEKNIK KIIMIA SOEBA
ARDJO BROTOHARDJO
ONO IX
Program Stu
udi Teknik Kimia UPN “V
Veteran” Jawaa Timur
Surabayya, 21 Juni 20012
0.16
0.14
0.12
0
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0
Aktivitas enzim (IU/mL)
Aktivitas enzim (IU/mL)
- β - glucanase mengalami
m
pennurunan di keddua substrat tersebut. Hal ini diakibatkan oleh berkurangnnya
jum
mlah nutrien yang
y
terkandun
ng di dalam suubstrat sehinggga aktivitas ennzim endo - β - glucanasepuun
ikuut turun.
Dari Gambarr 1 (a) dan 1 (b)
( dapat dilihat bahwa penggaruh jumlah kkadar air pada substrat tongkkol
jaggung lebih keciil daripada subbstrat kulit ari kedelai. Keaddaan ini disebaabkan karena kandungan
k
lignnin
pad
da tongkol jaggung lebih tingggi (+ 6%) daaripada kulit ari
a kedelai (+ 4%) sehinggaa serbuk tongkkol
jaggung kurang dapat
d
menyeraap air dibanddingkan dengaan kulit ari kkedelai. Karenna fungsi lignnin
meelindungi tanam
man dari degraddasi mikroorgaanisme (Romeo
o et. al., 2000)
Pada fermen
ntasi substrat padat,
p
kandunggan kadar air dalam
d
media fermentasi
f
sanngat berpengaruuh
pad
da pertumbuhaan kapang. Ferrmentasi substtrat padat adallah fermentasi dengan memaanfaatkan meddia
yan
ng mengandunng kadar air reendah yaitu anntara 40% hinngga 80% [Shhuler & Kargi,, 1992]. Konddisi
ling
gkungan yang lembab ini san
ngat sesuai untuuk pertumbuhaan kapang. Berrdasarkan dari Gambar 1, dappat
dikketahui bahwa kadar air 75%
% pada tongkool jagung dan kulit ari kedeelai memberikkan kondisi yanng
palling sesuai untuuk pertumbuhaan Aspergillus niger, sehingg
ga menghasilkaan enzim endo
o - β - glucanaase
yan
ng paling tingggi dibandingkann kadar air 67%
% dan 80%.
24
72
48
96
120
144
168
0.16
0.14
0.12
kadar
0.1 air
kadar air
0.08
0.06
kadar air
0.04
0.02
0
24
Wakt u ferm entasi (jam
(
)
67%
kadarr air 67%
kadarr air 75%
kadarr air 80%
75%
80%
48
72
96
6
120
144
168
Waktu ferm entasi
e
(jam )
(a)
(b)
Gambbar 1. Hubungaan antara waktuu fermentasi daan aktivitas enzzim pada berbaagai kadar air dengan
d
substraat
(a) tongkol jagunng dan (b) kuliit ari kedelai
0.16
0.14
Aktivitas enzim (IU/mL)
Aktivitas enzim (IU/mL)
3.2. Peengaruh jenis substrat terhaadap aktivitass enzim endo-β
β-glucanase
Pada Gambaar 2 dapat dilihhat bahwa kadaar air 67%, 755% dan 80% ddalam substrat kulit ari kedelai,
e
ase memberikaan hasil yang rendah dibanddingkan pada substrat tongkkol
akttivitas enzim endo-β-glucana
jaggung. Hal ini disebabkan kaarena dalam kkulit ari kedelaai terdapat suaatu protein yaang menghambbat
terb
bentuknya enzzim endo-β-gluucanase. Yoshizzawa (2011) mengatakan
m
bahhwa untuk mellindungi seluloosa
darri degradasi ennzim endo-β-glucanase ini, tanaman
t
akan mensekresi prroteinaceous enndo-β-glucanaase
inhhibitor yaitu sejenis
s
proteinn yang akan menghambat kerja dari enzim
e
endo-β--glucanase yanng
dihhasilkan oleh bakteri
b
maupunn fungi. Seluloosa adalah salah satu kompoonen penting pada
p
dinding sel
s
tannaman dikotil, dan
d kedelai adaalah salah satuu tanaman dikotil.
0.12
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0
24
48
72
96
120
144
168
0.16
0.14
0.12
0.1
ton
ngkol jagung
0.08
kullit ari kedelai
0.06
0.04
0.02
0
2
24
48
72
2
96
120
0
144
Waktu
u ferm entasi (jjam )
W
Waktu
ferm enta
asi (jam )
(a)
(b)
D.6-3
168
Aktivitas enzim (IU/mL)
SEMINAR NASIONAL
L TEKNIK KIIMIA SOEBA
ARDJO BROTOHARDJO
ONO IX
Program Stu
udi Teknik Kimia UPN “V
Veteran” Jawaa Timur
Surabayya, 21 Juni 20012
0.16
0.14
0.12
0.1
0.08
ton
ngkol jagung
kuliit ari kedelai
0.06
0.04
0.02
0
24
48
72
96
120
144
168
W
Waktu
ferm entasi (jam )
(c)
mbar 2. Hubun
ngan antara wakktu fermentasi dan aktivitas enzim
e
endo-β-gglucanase padaa berbagai jenis
Gam
substraat dengan (a) kadar
k
air 67% , (b) kadar air 75% , dan (c) kadar air 80%
%
ESIMPULAN
4. KE
Dibandingkaan dengan subsstrat kulit ari keedelai maka suubstrat tongkoll jagung memppunyai kompossisi
nuttrisi yang lebiih sesuai bagi pertumbuhann Aspergillus niger dalam memproduksi enzim endo--βgluucanase. Selainn itu, pada proses fermentasii substrat padatt baik mengguunakan substratt tongkol jagunng
maaupun kulit ari kedelai, kadar air yang sesuaai untuk pertum
mbuhan Asperggillus niger adaalah 75%.
AR PUSTAKA
A
DAFTA
Jeccu, Luiza, 20000, “Solid Statte Fermentatioon of Agricultuural Waste forr Endoglukonaase Productionn”,
Industrial Crrops and Produ
ucts : An Internnational Journal, 11, 1-5
Jhaa, K., Khare, SK.,
S
Gandhi, AP.,
A 1995, “Soolid – State Ferrmentation of Soyhull for Th
he Production of
Cellulase”, Bioresource
B
Teechnology, 54, 321-322
Leee, J.M, 1992, “ Biochemical Engineering”,
E
Prentiew Hall Englewood Clliffs, New Jersey.
Lorrenz and Kulpp, 1991, ”Handdbook of Cereaal Science and Technology,
T
M
Marcel Dekker, New York
Ow
wen, F., dan Klopfenstein, T., 1988, “F
Feeding Soybeean Hulls to Cattle”, Soybbean Utilization
Alternatives Symposium, February
F
16-188, The Center for
f Alternative Crops and Prooducts.
Romeo, Ibrahim, Varin dan De
D Luca, 2000, “Recent Advances
A
in Phhytochemistry : Evolution of
Metabolic Paathways”, Elseevier Science L
Ltd., UK
Shu
uler, ML, dan
n Kargi, F., 19992, “Bioproccess Engineerin
ng : Basic Cooncepts” , Preentice-Hall, Neew
Jerrsey.
Yooshizawa, T., Shimizu,
S
T., Yaamabe, M., Taaichi, M., Nishiiuchi, Y., Shicchijo,N., Unzaii, S., Hirano, H
H.,
Sato,M. dan Hashimoto,H., 2011, “Crystal Structure of
o Basic 7S Gllobulin, a Xylooglucan-speciffic
f
Soybeann Lacking Inh
hibitory Activiity
Endo-β-1,4-gglucanase Inhiibitor Protein--like Protein from
Against Endo
o–β-glucanasee, FEBS Journaal, 278, 1944-1954
D.6-4