Pengaruh Penambahan Ammonium Sulfat (NH4)2SO4 dan Waktu Perendaman Buffer Fosfat terhadap Perolehan Crude Papain Dari Daun Papain (Carica Papaya, L.)
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2. 1
TANAMAN PEPAYA (Carica papaya, L.)
Tanaman pepaya (Carica papaya L.) ini berasal dari kawasan sekitar
Meksiko dan Costa Rica. Dewasa ini tanaman papaya telah menyebar keseluruh
dunia termasuk Indonesia [13]. Pada saat ini pepaya sudah tersebar luas di Jawa,
mula-mula hanya tanaman hias dan tanaman pekarangan untuk memenuhi
kebutuhan sendiri, namun setelah diketahui menyimpan potensi yang cukup besar,
barulah kemudian dikembangkan menjadi komersial [14].
Tanaman pepaya merupakan perdu tinggi kurang lebih 10 meter, tidak
berkayu, silindris, berongga, putih, kotor. Daun tunggal, bulat, ujung runcing,
pangkal bertoreh, tepi bertoreh, tepi bergerigi, diameter 25-75 cm, pertulangan
menjari, panjang tangkai 25-100 cm, hijau. Bunga tunggal, bertekuk bintang, di
ketiak daun, berkelamin satu atau berumah dua. Bunga jantan terletak pada tandan
yang serupa malai, kelopak kecil, kapala sari bertangkai pendek atau duduk,
kuning, mahkota bentuk terompet, tepi bertajuk lima, bertabung panjang, putih
kekuningan. Bunga betina berdiri sendiri, mahkota lepas, kepala putik lima,
duduk, bakal buah beruang satu, putih kekuningan. Biji bulat atau bulat panjang,
kecil, bagian luar dibungkus selaput tipis yang berisi cairan, masih muda putih,
setelah tua hitam. Akarnya tunggang, bercabang bulat, putih kekuningan [15].
Gambar 2.1 Pepaya
Menurut, Tjitrosoepomo (1996) [16] taksonomi tanaman pepaya adalah
sebagai berikut:
5
Universitas Sumatera Utara
Kingdom : Plantae
Divisio : Spermatophyta
Classis : Dicotyledonae
Ordo
: Violales
Familia : Caricaceae
Genus
: Carica
Spesies : Carica papaya L.
2. 1.1 Daun Pepaya
Gambar 2.2 Daun Pepaya
Daun pepaya merupakan salah satu komponen obat herbal yang telah
digunakan oleh nenek moyang kita sejak dahulu kala. Di era modern, dimana
teknologi mampu mengurai sisi ilmiah, diketemukan fakta pembenar mengenai
daun pepaya. Para peneliti menemukan bahwa daun dengan rasa pahit ini
mengandung sejumlah senyawa aktif yang sangat baik bagi tubuh. Daun
mengandung enzim papain, alkaloid carpaine, pseudokarpaina, glikosid, karposid,
dan saponin, sakarosa, dekstrosa, levulosa. Alkaloid carpaine mempunyai efek
seperti digitalis. Dalam satu buah pepaya memiliki komposisi gizi yang sangat
beragam. Komposisi daun pepaya per 100 gram dapat dijabarkan sebagai berikut.
Tabel 2.1 Komposisi daun pepaya per 100 gram [17].
Zat Gizi
Daun Pepaya
Protein (g)
8,0
Lemak (g)
2,0
Karbohidrat (g)
11,9
Kalsium (mg)
353
Fosfor (mg)
63
Besi (mg)
0,8
Vitamin A (SI)
18,250
6
Universitas Sumatera Utara
Vitamin B1 (mg)
Vitamin C (mg)
Air (g)
Energi (kkal)
0,15
140
75,4
79
Selain enzim papain pepaya juga megandung alkaloid karpaina, pseudo
karpaina, glikosid, karposid, dan saponin [18]. Kompleksnya senyawa ini
menjadikan khasiat daun pepaya juga ikut beragam. Untuk mendapatkan manfaat
tersebut, daun pepaya biasanya diolah. Baik itu dalam bentuk kuliner, teh, atau
ekstrak daun pepaya. Khusus untuk ekstrak daun pepaya, banyak diistimewakan
sebab bisa digunakan dari dalam maupun luar dan tak hanya untuk kesehatan
manusia saja tetapi untuk pertanian, perikanan dan lain-lain [19].
2.2
ENZIM
Enzim adalah sekelompok protein yang berfungsi sebagai katalisator untuk
berbagai reaksi kimia dalam sistem biologik. Hampir tiap reaksi kimia dalam
sistem biologis dikatalisis oleh enzim. Sintesis enzim terjadi di dalam sel dan
sebagian besar enzim dapat diekstraksi dari sel tanpa merusak fungsinya.
Dengan peran enzim pada hampir tiap reaksi biologis, dapat dikatakan
enzim memiliki peran sangat penting. Dalam mendukung perannya sebagai
katalisator atau mempercepat reaksi yang terjadi tentu saja ada faktor-faktor yang
mempengaruhinya [20].
2.2.1
Faktor-Faktor yang Mempengarui Enzim Secara Umum
2.2.1.1 Suhu
Enzim tersusun oleh protein, sehingga sangat peka terhadap suhu.
Peningkatan suhu menyebakan energi kinetik pada molekul substrat dan enzim
meningkat, sehingga kecepatan reaksi juga meningkat. Namun suhu yang terlalu tinggi
dapat menyebabkan rusaknya enzim yang disebut denaturasi, sedangkan suhu yang terlalu
rendah dapat menghambat kerja enzim. Pada umumnya enzim akan bekerja baik
pada suhu optimum, yaitu antara 300 – 400C.
7
Universitas Sumatera Utara
2.2.1.2 Derajat Keasamaan (pH)
Perubahan pH dapat mempengaruhi perubahan asam amino kunci pada sisi
aktif enzim, sehingga enzim dapat bekerja baik pada pH optimum, masing-masing
enzim memiliki pH optimum yang berbeda.
2.2.1.3 Aktivator dan Inhibitor
Aktivator merupakan molekul yang mempermudah ikatan antara enzim
dengan
substratnya,
misalnya
ion
klorida
yang
bekerja
pada
enzim
amilase. Inhibitor merupakan suatu molekul yang menghambat ikatan enzim
dengan substratnya. Inhibitor akan berikatan dengan enzim membentuk kompleks
enzim-inhibitor.
2.2.1.4 Konsentrasi Enzim
Kecepatan
reaksi
dipengaruhi
oleh
konsentrasi
enzim,
makin
besar konsentrasi enzim makin tinggi pula kecepatan reaksi, dengan kata lain konsentrasi
enzim berbanding lurus dengan kecepatan reaksi.
2.2.1.5 Konsentrasi Substrat
Peningkatan konsentrasi substrat dapat meningkatkan kecepatan reaksi bila
jumlah enzim tetap. Namun pada saat sisi aktif semua enzim berkaitan dengan
substrat, penambahan substrat tidak dapat meningkatkan kecepatan reaksi enzim
selanjutnya.
2.2.2
Enzim Papain
Enzim papain adalah enzim yang terdapat pada getah pepaya merupakan
jenis enzim proteolitik yaitu enzim yang mengkatalisa reaksi pemecahan rantai
polipeptida pada protein dengan cara menghidrolisa ikatan peptidanya menjadi
senyawa-senyawa yang lebih sederhana seperti dipeptida dan asam amino.
Kualitas aktivitas proteolitik yang baik ada pada bagian buah, batang dan daun
[21].
Enzim papain memiliki stanilitas yang baik dan tahan terhadap perbedaan
pH dan suhu yang besar. Papain tersusun atas rantai polipeptida tunggal dengan
8
Universitas Sumatera Utara
212 asam amino [22]. Papain memiliki daya tahan yang tinggi. Keaktivannya
menurun 20% pada pemanasan 70oC selama 30 menit pada pH 7. Keasaman
optimum papain adalah 5-7, aktivitas tidak berkurang pada pH netral dengan suhu
50oC selama 30 menit [21]. Relatif stabil pada pH 3-11, akan tetapi pada suasana
asam pH dibawah 3 akan kehilangan aktifitasnya dengan cepat.
2.2.3
Manfaat Enzim Papain
2.2.3.1 Pengempuk Daging
Daging apabila dikenakan enzim papain maka terjadi reaksi pemutusan
ikatan peptida sehingga rantai protein terpotong– potong membentuk rantai yang
lebih pendek. Pemutusan ikatan ini akan menyebabkan jaringan pengikat dan
serabut- serabut daging akan terputus-putus dan kekuatan pengikatnya menjadi
lemah sehingga daging akan terasa empuk. Protase pada pengempukan daging
selain dengan eznim papain dapat juga dilakukan dengan menggunakan
mikroorganisme misalnya bacillus substilis, aspergillus oryzae tetapi penggunaan
secara komersial sangat terbatas. Beberapa enzim protase yang sering digunakan
diantaranya papain, bromelin dan fisin. Pada prinsipnya proses hydrolisis ketiga
enzim tersebut berbeda-beda misalnya untuk enzim papain menghydrolisis serabut
otot dan elastin dan kurang baik untuk kolagen. Sedangkan enzim fisin memiliki
keaktifan paling baik untuk menghydrolisis serabut otot, elastin dan kolgen [21].
Papain memiliki keaktifan sintetis disamping keaktifan untuk memecah
protein papain juga mempunyai kemampuan untuk membentuk protein babru atau
senyawa yang menyerupai protein yang disebut plastein. Penggunaan papain
dilakukan dengan cara penaburan bubuk papain pada permukaan daging mentah,
dengan merendam daging dalam larutan enzim atau dengan menyemprotkan
larutan enzim. Sistem perlakuan enzim dapat pula dengan menggunakan sistem
aerosol atau dengan menyuntikkan larutan enzim pada beberapa tempat karkas
atau daging segar, atau dapat juga dengan menyuntikan secara langsung pada
ternak yang masih hidup. Penggunaan enzim papain dalam bentuk tepung yang
ditaburkan atau diolesi pada permukaan daging menghasilkan daging yang
mempunyai keempukan yang tidak merata karena pada bagian luar daging akan
tampak lebih empuk dari pada bagian dalamnya. Demikian juga jika dilakukan
9
Universitas Sumatera Utara
dengan cara perendaman dalam larutan enzim. Usaha lain yang lebih tepat dapat
dilakukan dengan cara menusuk - nusuk daging sebelum ditaburi dengan enzim
papain atau dapat juga dengan cara menyuntikkan larutan enzim pada berbagai
tempat daging.
2.2.3.2 Pembuatan Konsentrat Protein
Enzim papain digunakan di industri yaitu proses penghancuran sisa atau
limbah industri pengalengan ikan menjadi bubur ikan atau konsentrat protein
hewani. Bubur ikan atau konsentrat protein ini digunakan untuk keperluan pakan
ternak dan ikan dan dapat pula diolah menjadi kecap. Dengan keasaman dan suhu
dengn pengendalian yang tepat papain dapat juga digunakan sebagai sumber
protein nabati.
2.2.3.3 Proses hidrolisis protein
Daya pemecah molekul protein yang dimiliki oleh protein dapat intensif
apabila proses hidrolisis yang berlangsung pada kondisi pH, suhu, kemurnian dan
konsentrasi pada kondisi yang tepat. Karena enzim papain di industri yang
menggunakan proses hidrolisis protein untuk pembuatan peptone dan asam –
asam amino. Pepton dan asam amino umumnya sangat dibutuhkan pada penelitian
mikrobiologi dan produk enzim ini sangat mahal.
2.2.3.4 Pelembut kulit
Enzim papain juga sering digunakan pada dying atau disebut juga industri
penyamakan kulit. Kulit yang disamak ditambahkan enzim papain agar diperoleh
kulit dengan kualitas yang lebih lembut. Kulit yang dihasilkan ini pada umumnya
untuk dibuat sarung tangan, jaket, dan kaus kaki. Di negara-negara eropa dan
negara yang beriklim dingin pakaian yang terbuat dari kulit dibandingkan yang
terbuat dari plastik sintetis atau serat karena dapat memberikan rasa hangat dan
nyaman.
10
Universitas Sumatera Utara
2.2.3.5 Anti Aging
Enzim papain juga dapat menghidrolisa protein, sehingga dapat digunakan
untuk produksi pepton dan asam amino, juga dapat digunakan sebagai stabilisator
pada pabrik bir yang kerjanya yaitu hasil fermentasi pada proses pembuatan bir
adalah senyawa polifenol protein yang larut dalam bir hasil fermentasi tetapi bila
distribusi dan penyimpanan bir cukup lama maka senyawa polifenol protein
tersebut mengendap dan terpisah sehingga dengan adanya enzim papain
ditambahkan pada saat akan dikemas ke dalam botol maka protein tersebut tetap
larut dan stabil walaupun suasana dingin atau disimpan cukup lama.
2.2.3.6 Bahan Obat
Papain dapat digunakan sebagai bahan aktif dalam preparat farmasi seperti
untuk obat gangguan pencernaan protein,dispesia,gastritis,serta obat cacing.
2.2.3.7 Bahan Kosmetik
Dalam pembuatan krim pembersih muka. Selain itu papain juga digunakan
dalam pasta gigi, karena dapat membersihkan sisa protein yang melekat pada gigi.
[2].
2.3
EKSTRAKSI
Ekstraksi adalah pemisahan satu atau beberapa bahan dari suatu padatan
atau cairan dengan bantuan pelarut. Ekstraksi juga merupakan proses pemisahan
satu atau lebih komponen dari suatu campuran homogen menggunakan pelarut
cair (solven) sebagai separating agen. Pemisahan terjadi atas dasar kemampuan
larut yang berbeda dari komponen-komponen dalam campuran. Ekstraksi akan
lebih menguntungkan jika dilaksanakan dalam jumlah tahap yang banyak. Setiap
tahap menggunakan pelarut yang sedikit. Kerugiannya adalah konsentrasi larutan
ekstrak makin lama makin rendah, dan jumlah total pelarut yang dibutuhkan
menjadi besar, sehingga untuk mendapatkan pelarut kembali biayanya menjadi
mahal. Semakin kecil partikel dari bahan ekstraksi, semakin pendek jalan yang
harus ditempuh pada perpindahan massa dengan cara difusi, sehingga semakin
rendah tahanannya [23].
11
Universitas Sumatera Utara
2.3.1
Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Ekstraksi
2.3.1.1 Suhu
Kelarutan bahan yang diekstraksi dan difusivitas biasanya akan meningkat
dengan meningkatnya suhu, sehingga diperoleh laju ekstraksi yang tinggi. Pada
beberapa kasus, batas atas untuk suhu operasi ditentukan oleh beberapa faktor,
salah satunya adalah perlunya menghindari reaksi samping yang tidak diinginkan.
2.3.1.2 Ukuran Partikel
Semakin kecil ukuran partikel, semakin besar luas bidang kontak antara
padatan dan solven, serta semakin pendek jalur difusinya, yang menjadikan laju
transfer massa semakin tinggi [24].
2.3.1.3 Faktor Solven
Solven harus memenuhi criteria sebagai berikut [25]:
Daya larut terhadap solute cukup besar
Dapat diregenerasi
Memiliki koefisien distribusi solute yang tinggi
Dapat memuat solute dalam jumlah yang besar
Sama sekali tidak melarutkan diluen atau hanya sedikit melarutkan diluen
Memiliki kecocokan dengan solute yang akan diekstraksi
Viskositas rendah
Antara solven dengan diluen harus mempunyai perbedaan densitas yang
cukup besar
Memiliki tegangan antarmuka yang cukup
Dapat mengurangi potensi terbentuknya fase ketiga
Tidak korosif
Tidak mudah terbakar
Tidak beracun
Tidak berbahaya bagi lingkungan
Murah dan mudah didapat
12
Universitas Sumatera Utara
2.3.2
Pelarut
Ekstraksi enzim dapat dilakukan dengan prinsip bahwa protein enzim
dapat diendapkan dengan penambahan aseton, etanol, sodium sulfat atau
ammonium sulfat. Sifat ini digunakan sebagai prinsip dari isolasi enzim. Enzim
ini dapat diekstrak dan kemudian proses pengendapannya dapat dilakukan dengan
penambahan garam (NH4)2 SO4 (ammonium sulfat) [7].
Penambahan ammonium sulfat kering pada enzim cair untuk mengurangi
ketersediaan air sehingga mengendapkan protein. Dengan adanya pengadukan,
ketersediaan air yang berinteraksi dengan protein berkurang sehingga protein
terpresipitasi (salting out). Pada saat terjadi salting out, protein atau enzim mudah
dipisahkan. Tujuan pemblenderan adalah memudahkan dalam pengekstraksian,
karena dengan adanya proses penghalusan bahan, maka luas permukaan bahan
tersebut akan menjadi semakin luas, sehingga enzim yang terdapat dalam bahan
tersebut akan mudah bereaksi dengan buffer, sehingga enzim tidak akan
mengalami inaktivasi [21].
Buffer dibutuhkan untuk melindungi enzim dari sejumlah besar asam yang
dilepaskan dari vakuola pada sel yang terputus dan untuk menyesuaikan serta
memantapkan pH makanan dengan pH yang diinginkan. Daya ionisasi yang tinggi
dibutuhkan untuk menyerap enzim dari dinding sel. Pada tanaman yang
mengandung sejumlah besar komponen phenol, poliethylene glycol atau
polivinilpyrolidone
mungkin
bergabung
menjadi
ekstrak
cairan
untuk
perlindungan melawan enzim inaktif melalui reaksi dengan komponen phenol
yang dilepaskan [22].
Larutan buffer pH 6,0 dan amonium sulfat kering sering ditambahkan
untuk mempertahankan kondisi presipitat enzim pada pH tertentu agar selama
penyimpanan tidak mudah terdenaturasi oleh karena perubahan pH, dimana
selama proses penyimpanan, pH cenderung tidak stabil dan dapat terjadi
perubahan suhu. Oleh karena itu penyimpanan dilakukan pada suhu rendah untuk
mencegah proses inaktivasi enzim tersebut [21].
13
Universitas Sumatera Utara
2.3.4
Metode Ekstraksi Papain
Ekstraksi enzim dapat dilakukan dengan prinsip bahwa protein enzim
dapat diendapkan dengan penambahan aseton, etanol, sodium sulfat atau
ammonium sulfat. Sifat ini digunakan sebagai prinsip dari isolasi enzim. Enzim
ini dapat diekstrak dan kemudian proses pengendapannya dapat dilakukan dengan
penambahan garam (NH4)2 SO4 (ammonium sulfat) [7].
Ekstrak kasar enzim desaturase diisolasi dengan pemacahan sel fungi
menggunakan blender dan penambahan salin buffer fofat (PBS) ph 7,2 dengan
nisbah biomassa : PBS -1 ;2 (b/v). homogenate disentrifuse pada kecapatan 5000
rpm selam 15 menit. Ekstrak enzim kasar dipisahkan dari pecahan sel dengan
penyaringan menggunkan kertas saring pada corong buchner dan dibantu dengan
pompa vakum. Supernatant yang berisi ekstrak kasar desaturese diamobilisasi
untuk pengujian lebih lanjut [26].
2.4
POTENSI EKONOMI
Dilihat dari segala aspek, hasil penelitian harus memberikan informasi
terbaru untuk dipergunakan oleh masyarakat luas. Salah satu hasil tanaman di
Indonesia yang melimpah ialah tanaman pepaya. Tanaman pepaya memiliki daun
yang kaya manfaat dan jarang dipergunakan, sehingga perlu dilakukan proses
pengolahan terhadapnya agar dapat dimanfaatkan lebih lanjut. Adapun harga daun
papaya / kg yaitu Rp. 5.000,-.
Pada proses pengolahan crude papain sebanyak 1 kg bahan baku akan
menghasilkan crude papain sebanyak ±400 gram. Sedangkan harga crude papain
di pasaran sekitar Rp. 270.000,-/kg. Sehingga produksi crude papain dengan
menggunakan bahan baku daun papaya memiliki keuntungan.
14
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2. 1
TANAMAN PEPAYA (Carica papaya, L.)
Tanaman pepaya (Carica papaya L.) ini berasal dari kawasan sekitar
Meksiko dan Costa Rica. Dewasa ini tanaman papaya telah menyebar keseluruh
dunia termasuk Indonesia [13]. Pada saat ini pepaya sudah tersebar luas di Jawa,
mula-mula hanya tanaman hias dan tanaman pekarangan untuk memenuhi
kebutuhan sendiri, namun setelah diketahui menyimpan potensi yang cukup besar,
barulah kemudian dikembangkan menjadi komersial [14].
Tanaman pepaya merupakan perdu tinggi kurang lebih 10 meter, tidak
berkayu, silindris, berongga, putih, kotor. Daun tunggal, bulat, ujung runcing,
pangkal bertoreh, tepi bertoreh, tepi bergerigi, diameter 25-75 cm, pertulangan
menjari, panjang tangkai 25-100 cm, hijau. Bunga tunggal, bertekuk bintang, di
ketiak daun, berkelamin satu atau berumah dua. Bunga jantan terletak pada tandan
yang serupa malai, kelopak kecil, kapala sari bertangkai pendek atau duduk,
kuning, mahkota bentuk terompet, tepi bertajuk lima, bertabung panjang, putih
kekuningan. Bunga betina berdiri sendiri, mahkota lepas, kepala putik lima,
duduk, bakal buah beruang satu, putih kekuningan. Biji bulat atau bulat panjang,
kecil, bagian luar dibungkus selaput tipis yang berisi cairan, masih muda putih,
setelah tua hitam. Akarnya tunggang, bercabang bulat, putih kekuningan [15].
Gambar 2.1 Pepaya
Menurut, Tjitrosoepomo (1996) [16] taksonomi tanaman pepaya adalah
sebagai berikut:
5
Universitas Sumatera Utara
Kingdom : Plantae
Divisio : Spermatophyta
Classis : Dicotyledonae
Ordo
: Violales
Familia : Caricaceae
Genus
: Carica
Spesies : Carica papaya L.
2. 1.1 Daun Pepaya
Gambar 2.2 Daun Pepaya
Daun pepaya merupakan salah satu komponen obat herbal yang telah
digunakan oleh nenek moyang kita sejak dahulu kala. Di era modern, dimana
teknologi mampu mengurai sisi ilmiah, diketemukan fakta pembenar mengenai
daun pepaya. Para peneliti menemukan bahwa daun dengan rasa pahit ini
mengandung sejumlah senyawa aktif yang sangat baik bagi tubuh. Daun
mengandung enzim papain, alkaloid carpaine, pseudokarpaina, glikosid, karposid,
dan saponin, sakarosa, dekstrosa, levulosa. Alkaloid carpaine mempunyai efek
seperti digitalis. Dalam satu buah pepaya memiliki komposisi gizi yang sangat
beragam. Komposisi daun pepaya per 100 gram dapat dijabarkan sebagai berikut.
Tabel 2.1 Komposisi daun pepaya per 100 gram [17].
Zat Gizi
Daun Pepaya
Protein (g)
8,0
Lemak (g)
2,0
Karbohidrat (g)
11,9
Kalsium (mg)
353
Fosfor (mg)
63
Besi (mg)
0,8
Vitamin A (SI)
18,250
6
Universitas Sumatera Utara
Vitamin B1 (mg)
Vitamin C (mg)
Air (g)
Energi (kkal)
0,15
140
75,4
79
Selain enzim papain pepaya juga megandung alkaloid karpaina, pseudo
karpaina, glikosid, karposid, dan saponin [18]. Kompleksnya senyawa ini
menjadikan khasiat daun pepaya juga ikut beragam. Untuk mendapatkan manfaat
tersebut, daun pepaya biasanya diolah. Baik itu dalam bentuk kuliner, teh, atau
ekstrak daun pepaya. Khusus untuk ekstrak daun pepaya, banyak diistimewakan
sebab bisa digunakan dari dalam maupun luar dan tak hanya untuk kesehatan
manusia saja tetapi untuk pertanian, perikanan dan lain-lain [19].
2.2
ENZIM
Enzim adalah sekelompok protein yang berfungsi sebagai katalisator untuk
berbagai reaksi kimia dalam sistem biologik. Hampir tiap reaksi kimia dalam
sistem biologis dikatalisis oleh enzim. Sintesis enzim terjadi di dalam sel dan
sebagian besar enzim dapat diekstraksi dari sel tanpa merusak fungsinya.
Dengan peran enzim pada hampir tiap reaksi biologis, dapat dikatakan
enzim memiliki peran sangat penting. Dalam mendukung perannya sebagai
katalisator atau mempercepat reaksi yang terjadi tentu saja ada faktor-faktor yang
mempengaruhinya [20].
2.2.1
Faktor-Faktor yang Mempengarui Enzim Secara Umum
2.2.1.1 Suhu
Enzim tersusun oleh protein, sehingga sangat peka terhadap suhu.
Peningkatan suhu menyebakan energi kinetik pada molekul substrat dan enzim
meningkat, sehingga kecepatan reaksi juga meningkat. Namun suhu yang terlalu tinggi
dapat menyebabkan rusaknya enzim yang disebut denaturasi, sedangkan suhu yang terlalu
rendah dapat menghambat kerja enzim. Pada umumnya enzim akan bekerja baik
pada suhu optimum, yaitu antara 300 – 400C.
7
Universitas Sumatera Utara
2.2.1.2 Derajat Keasamaan (pH)
Perubahan pH dapat mempengaruhi perubahan asam amino kunci pada sisi
aktif enzim, sehingga enzim dapat bekerja baik pada pH optimum, masing-masing
enzim memiliki pH optimum yang berbeda.
2.2.1.3 Aktivator dan Inhibitor
Aktivator merupakan molekul yang mempermudah ikatan antara enzim
dengan
substratnya,
misalnya
ion
klorida
yang
bekerja
pada
enzim
amilase. Inhibitor merupakan suatu molekul yang menghambat ikatan enzim
dengan substratnya. Inhibitor akan berikatan dengan enzim membentuk kompleks
enzim-inhibitor.
2.2.1.4 Konsentrasi Enzim
Kecepatan
reaksi
dipengaruhi
oleh
konsentrasi
enzim,
makin
besar konsentrasi enzim makin tinggi pula kecepatan reaksi, dengan kata lain konsentrasi
enzim berbanding lurus dengan kecepatan reaksi.
2.2.1.5 Konsentrasi Substrat
Peningkatan konsentrasi substrat dapat meningkatkan kecepatan reaksi bila
jumlah enzim tetap. Namun pada saat sisi aktif semua enzim berkaitan dengan
substrat, penambahan substrat tidak dapat meningkatkan kecepatan reaksi enzim
selanjutnya.
2.2.2
Enzim Papain
Enzim papain adalah enzim yang terdapat pada getah pepaya merupakan
jenis enzim proteolitik yaitu enzim yang mengkatalisa reaksi pemecahan rantai
polipeptida pada protein dengan cara menghidrolisa ikatan peptidanya menjadi
senyawa-senyawa yang lebih sederhana seperti dipeptida dan asam amino.
Kualitas aktivitas proteolitik yang baik ada pada bagian buah, batang dan daun
[21].
Enzim papain memiliki stanilitas yang baik dan tahan terhadap perbedaan
pH dan suhu yang besar. Papain tersusun atas rantai polipeptida tunggal dengan
8
Universitas Sumatera Utara
212 asam amino [22]. Papain memiliki daya tahan yang tinggi. Keaktivannya
menurun 20% pada pemanasan 70oC selama 30 menit pada pH 7. Keasaman
optimum papain adalah 5-7, aktivitas tidak berkurang pada pH netral dengan suhu
50oC selama 30 menit [21]. Relatif stabil pada pH 3-11, akan tetapi pada suasana
asam pH dibawah 3 akan kehilangan aktifitasnya dengan cepat.
2.2.3
Manfaat Enzim Papain
2.2.3.1 Pengempuk Daging
Daging apabila dikenakan enzim papain maka terjadi reaksi pemutusan
ikatan peptida sehingga rantai protein terpotong– potong membentuk rantai yang
lebih pendek. Pemutusan ikatan ini akan menyebabkan jaringan pengikat dan
serabut- serabut daging akan terputus-putus dan kekuatan pengikatnya menjadi
lemah sehingga daging akan terasa empuk. Protase pada pengempukan daging
selain dengan eznim papain dapat juga dilakukan dengan menggunakan
mikroorganisme misalnya bacillus substilis, aspergillus oryzae tetapi penggunaan
secara komersial sangat terbatas. Beberapa enzim protase yang sering digunakan
diantaranya papain, bromelin dan fisin. Pada prinsipnya proses hydrolisis ketiga
enzim tersebut berbeda-beda misalnya untuk enzim papain menghydrolisis serabut
otot dan elastin dan kurang baik untuk kolagen. Sedangkan enzim fisin memiliki
keaktifan paling baik untuk menghydrolisis serabut otot, elastin dan kolgen [21].
Papain memiliki keaktifan sintetis disamping keaktifan untuk memecah
protein papain juga mempunyai kemampuan untuk membentuk protein babru atau
senyawa yang menyerupai protein yang disebut plastein. Penggunaan papain
dilakukan dengan cara penaburan bubuk papain pada permukaan daging mentah,
dengan merendam daging dalam larutan enzim atau dengan menyemprotkan
larutan enzim. Sistem perlakuan enzim dapat pula dengan menggunakan sistem
aerosol atau dengan menyuntikkan larutan enzim pada beberapa tempat karkas
atau daging segar, atau dapat juga dengan menyuntikan secara langsung pada
ternak yang masih hidup. Penggunaan enzim papain dalam bentuk tepung yang
ditaburkan atau diolesi pada permukaan daging menghasilkan daging yang
mempunyai keempukan yang tidak merata karena pada bagian luar daging akan
tampak lebih empuk dari pada bagian dalamnya. Demikian juga jika dilakukan
9
Universitas Sumatera Utara
dengan cara perendaman dalam larutan enzim. Usaha lain yang lebih tepat dapat
dilakukan dengan cara menusuk - nusuk daging sebelum ditaburi dengan enzim
papain atau dapat juga dengan cara menyuntikkan larutan enzim pada berbagai
tempat daging.
2.2.3.2 Pembuatan Konsentrat Protein
Enzim papain digunakan di industri yaitu proses penghancuran sisa atau
limbah industri pengalengan ikan menjadi bubur ikan atau konsentrat protein
hewani. Bubur ikan atau konsentrat protein ini digunakan untuk keperluan pakan
ternak dan ikan dan dapat pula diolah menjadi kecap. Dengan keasaman dan suhu
dengn pengendalian yang tepat papain dapat juga digunakan sebagai sumber
protein nabati.
2.2.3.3 Proses hidrolisis protein
Daya pemecah molekul protein yang dimiliki oleh protein dapat intensif
apabila proses hidrolisis yang berlangsung pada kondisi pH, suhu, kemurnian dan
konsentrasi pada kondisi yang tepat. Karena enzim papain di industri yang
menggunakan proses hidrolisis protein untuk pembuatan peptone dan asam –
asam amino. Pepton dan asam amino umumnya sangat dibutuhkan pada penelitian
mikrobiologi dan produk enzim ini sangat mahal.
2.2.3.4 Pelembut kulit
Enzim papain juga sering digunakan pada dying atau disebut juga industri
penyamakan kulit. Kulit yang disamak ditambahkan enzim papain agar diperoleh
kulit dengan kualitas yang lebih lembut. Kulit yang dihasilkan ini pada umumnya
untuk dibuat sarung tangan, jaket, dan kaus kaki. Di negara-negara eropa dan
negara yang beriklim dingin pakaian yang terbuat dari kulit dibandingkan yang
terbuat dari plastik sintetis atau serat karena dapat memberikan rasa hangat dan
nyaman.
10
Universitas Sumatera Utara
2.2.3.5 Anti Aging
Enzim papain juga dapat menghidrolisa protein, sehingga dapat digunakan
untuk produksi pepton dan asam amino, juga dapat digunakan sebagai stabilisator
pada pabrik bir yang kerjanya yaitu hasil fermentasi pada proses pembuatan bir
adalah senyawa polifenol protein yang larut dalam bir hasil fermentasi tetapi bila
distribusi dan penyimpanan bir cukup lama maka senyawa polifenol protein
tersebut mengendap dan terpisah sehingga dengan adanya enzim papain
ditambahkan pada saat akan dikemas ke dalam botol maka protein tersebut tetap
larut dan stabil walaupun suasana dingin atau disimpan cukup lama.
2.2.3.6 Bahan Obat
Papain dapat digunakan sebagai bahan aktif dalam preparat farmasi seperti
untuk obat gangguan pencernaan protein,dispesia,gastritis,serta obat cacing.
2.2.3.7 Bahan Kosmetik
Dalam pembuatan krim pembersih muka. Selain itu papain juga digunakan
dalam pasta gigi, karena dapat membersihkan sisa protein yang melekat pada gigi.
[2].
2.3
EKSTRAKSI
Ekstraksi adalah pemisahan satu atau beberapa bahan dari suatu padatan
atau cairan dengan bantuan pelarut. Ekstraksi juga merupakan proses pemisahan
satu atau lebih komponen dari suatu campuran homogen menggunakan pelarut
cair (solven) sebagai separating agen. Pemisahan terjadi atas dasar kemampuan
larut yang berbeda dari komponen-komponen dalam campuran. Ekstraksi akan
lebih menguntungkan jika dilaksanakan dalam jumlah tahap yang banyak. Setiap
tahap menggunakan pelarut yang sedikit. Kerugiannya adalah konsentrasi larutan
ekstrak makin lama makin rendah, dan jumlah total pelarut yang dibutuhkan
menjadi besar, sehingga untuk mendapatkan pelarut kembali biayanya menjadi
mahal. Semakin kecil partikel dari bahan ekstraksi, semakin pendek jalan yang
harus ditempuh pada perpindahan massa dengan cara difusi, sehingga semakin
rendah tahanannya [23].
11
Universitas Sumatera Utara
2.3.1
Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Ekstraksi
2.3.1.1 Suhu
Kelarutan bahan yang diekstraksi dan difusivitas biasanya akan meningkat
dengan meningkatnya suhu, sehingga diperoleh laju ekstraksi yang tinggi. Pada
beberapa kasus, batas atas untuk suhu operasi ditentukan oleh beberapa faktor,
salah satunya adalah perlunya menghindari reaksi samping yang tidak diinginkan.
2.3.1.2 Ukuran Partikel
Semakin kecil ukuran partikel, semakin besar luas bidang kontak antara
padatan dan solven, serta semakin pendek jalur difusinya, yang menjadikan laju
transfer massa semakin tinggi [24].
2.3.1.3 Faktor Solven
Solven harus memenuhi criteria sebagai berikut [25]:
Daya larut terhadap solute cukup besar
Dapat diregenerasi
Memiliki koefisien distribusi solute yang tinggi
Dapat memuat solute dalam jumlah yang besar
Sama sekali tidak melarutkan diluen atau hanya sedikit melarutkan diluen
Memiliki kecocokan dengan solute yang akan diekstraksi
Viskositas rendah
Antara solven dengan diluen harus mempunyai perbedaan densitas yang
cukup besar
Memiliki tegangan antarmuka yang cukup
Dapat mengurangi potensi terbentuknya fase ketiga
Tidak korosif
Tidak mudah terbakar
Tidak beracun
Tidak berbahaya bagi lingkungan
Murah dan mudah didapat
12
Universitas Sumatera Utara
2.3.2
Pelarut
Ekstraksi enzim dapat dilakukan dengan prinsip bahwa protein enzim
dapat diendapkan dengan penambahan aseton, etanol, sodium sulfat atau
ammonium sulfat. Sifat ini digunakan sebagai prinsip dari isolasi enzim. Enzim
ini dapat diekstrak dan kemudian proses pengendapannya dapat dilakukan dengan
penambahan garam (NH4)2 SO4 (ammonium sulfat) [7].
Penambahan ammonium sulfat kering pada enzim cair untuk mengurangi
ketersediaan air sehingga mengendapkan protein. Dengan adanya pengadukan,
ketersediaan air yang berinteraksi dengan protein berkurang sehingga protein
terpresipitasi (salting out). Pada saat terjadi salting out, protein atau enzim mudah
dipisahkan. Tujuan pemblenderan adalah memudahkan dalam pengekstraksian,
karena dengan adanya proses penghalusan bahan, maka luas permukaan bahan
tersebut akan menjadi semakin luas, sehingga enzim yang terdapat dalam bahan
tersebut akan mudah bereaksi dengan buffer, sehingga enzim tidak akan
mengalami inaktivasi [21].
Buffer dibutuhkan untuk melindungi enzim dari sejumlah besar asam yang
dilepaskan dari vakuola pada sel yang terputus dan untuk menyesuaikan serta
memantapkan pH makanan dengan pH yang diinginkan. Daya ionisasi yang tinggi
dibutuhkan untuk menyerap enzim dari dinding sel. Pada tanaman yang
mengandung sejumlah besar komponen phenol, poliethylene glycol atau
polivinilpyrolidone
mungkin
bergabung
menjadi
ekstrak
cairan
untuk
perlindungan melawan enzim inaktif melalui reaksi dengan komponen phenol
yang dilepaskan [22].
Larutan buffer pH 6,0 dan amonium sulfat kering sering ditambahkan
untuk mempertahankan kondisi presipitat enzim pada pH tertentu agar selama
penyimpanan tidak mudah terdenaturasi oleh karena perubahan pH, dimana
selama proses penyimpanan, pH cenderung tidak stabil dan dapat terjadi
perubahan suhu. Oleh karena itu penyimpanan dilakukan pada suhu rendah untuk
mencegah proses inaktivasi enzim tersebut [21].
13
Universitas Sumatera Utara
2.3.4
Metode Ekstraksi Papain
Ekstraksi enzim dapat dilakukan dengan prinsip bahwa protein enzim
dapat diendapkan dengan penambahan aseton, etanol, sodium sulfat atau
ammonium sulfat. Sifat ini digunakan sebagai prinsip dari isolasi enzim. Enzim
ini dapat diekstrak dan kemudian proses pengendapannya dapat dilakukan dengan
penambahan garam (NH4)2 SO4 (ammonium sulfat) [7].
Ekstrak kasar enzim desaturase diisolasi dengan pemacahan sel fungi
menggunakan blender dan penambahan salin buffer fofat (PBS) ph 7,2 dengan
nisbah biomassa : PBS -1 ;2 (b/v). homogenate disentrifuse pada kecapatan 5000
rpm selam 15 menit. Ekstrak enzim kasar dipisahkan dari pecahan sel dengan
penyaringan menggunkan kertas saring pada corong buchner dan dibantu dengan
pompa vakum. Supernatant yang berisi ekstrak kasar desaturese diamobilisasi
untuk pengujian lebih lanjut [26].
2.4
POTENSI EKONOMI
Dilihat dari segala aspek, hasil penelitian harus memberikan informasi
terbaru untuk dipergunakan oleh masyarakat luas. Salah satu hasil tanaman di
Indonesia yang melimpah ialah tanaman pepaya. Tanaman pepaya memiliki daun
yang kaya manfaat dan jarang dipergunakan, sehingga perlu dilakukan proses
pengolahan terhadapnya agar dapat dimanfaatkan lebih lanjut. Adapun harga daun
papaya / kg yaitu Rp. 5.000,-.
Pada proses pengolahan crude papain sebanyak 1 kg bahan baku akan
menghasilkan crude papain sebanyak ±400 gram. Sedangkan harga crude papain
di pasaran sekitar Rp. 270.000,-/kg. Sehingga produksi crude papain dengan
menggunakan bahan baku daun papaya memiliki keuntungan.
14
Universitas Sumatera Utara