i
ABSTRAK Telah dilakukan penelitian mengenaipenentuan aktivitas enzim amilase dari kecambah biji jagung lokal Seraya (Zea maysL.). Tujuan dari penelitian ini adalahuntuk mengetahui waktu optimum dari amilase yang dapat menghasilkan aktivitas enzim tertinggidan untuk mengetahui kejenuhan garam ammonium sulfat yang optimum untuk mendapatkan aktivitas amilase tertinggi dari perkecambahan jagung lokal Seraya.Aktivitas amilase diperoleh dari mereaksikan ekstrak enzim yang telah dilarutkan dalam buffer fosfat pH 7 dengan substrat pati. Campuran diinkubasi pada suhu 70 °C selama 20 menit. Hasil reaksi yang berupa gula pereduksi diukur dengan reagen DNS menggunakan metode spektrofotometri pada panjang gelombang 515,6 nm. Hasil yang diperoleh menunjukkanbahwa aktivitas amilase tertinggi didapat dari perkecambahan biji jagung ke-42 jam dan fraksinasi garam ammonium sulfat dengan kejenuhan 0-20%. Kata Kunci : Amilase, Zea mays L., Amonium sulfat, Fraksinasi, DNS.
i
ii
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN ....................................................................................... i TEAM PENGUJI SKRIPSI ...................................................................................... ii ABSTRAK .................................................................................................................. iii ABSTRACT ................................................................................................................ iv KATA PENGANTAR ................................................................................................ v DAFTAR ISI ............................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. viii DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................................. ix DAFTAR TABEL ...................................................................................................... x BAB IPENDAHULUAN ............................................................................................ 1 1.1Latar Belakang ..................................................................................... 1 1.2Rumusan Masalah ................................................................................ 4 1.3Tujuan Penelitian ................................................................................. 4 1.4Manfaat Penelitian ............................................................................... 5 BAB IITINJAUAN PUSTAKA................................................................................. 6 2.1Tanaman Jagung.................................................................................... 6 2.2Pati ........................................................................................................ 8 2.3Hidrolisis Pati ........................................................................................ 10 2.4Gula Pereduksi ...................................................................................... 12 2.5 Enzim ................................................................................................... 12 2.5.1 Fungsi dan cara kerja enzim ................................................. 13 2.5.2 Faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja enzim ................ 14 2.6 Enzim Amilase ................................................................................ 16 2.6.1 Jenis-jenis enzim amilase ..................................................... 18 2.6.2Enzim alfa amilase................................................................... 19 2.7 Asam Dinitro Salisilat (DNS) .......................................................... 20 BAB IIIMETODE PENELITIAN ............................................................................ 23 3.1Bahan dan Alat Penelitan ...................................................................... 23 3.1.1Bahan penelitian ...................................................................... 23 3.1.2 Alat penelitian....................................................................... 23 3.2Tempat Penelitian ................................................................................. 23
ii
iii
3.3Prosedur Penelitian ............................................................................... 24 3.3.1Prosedur penelitian secara umum ............................................ 24 3.3.2Tahap perkecambahan ............................................................. 24 3.3.3Tahap ekstraksi ........................................................................ 24 3.3.4Pemurnian alfa amilase dengan pengendapan ammonium sulfat ...................................................................................... 24 3.3.5Uji aktivitas alfa amilase ......................................................... 25 3.3.6 Kondisi optimum α-Amilase ................................................ 26 A. Pengaruh pH terhadap aktivitas enzim amilase .................... 26 BAB IV PEMBAHASAN........................................................................................... 27 4.1PreparasiEktrak Kasar Amilase Kecambah Biji Jagung Seraya ........... 28 4.2 Penentuan Aktivitas Amilasedari Ekstrak Kasar Amilasedan Fraksi Hasil Salting Out Amilase Kecambah Biji Jagung Seraya ......................................................................................................... 30 4. 3 Penentuan Aktivitas Amilase Hasil Fraksinasi Amonium Sulfat Pada pH 6, 7 dan 8 ........................................................................... 36 BAB V SIMPULAN DAN SARAN ........................................................................... 38 5.1 Simpulan ........................................................................................... 38 5.2 Saran ................................................................................................... 39 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. 40 LAMPIRAN ................................................................................................................ 44
iii
iv
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Struktur Amilosa dan Struktur AmilopektinPenelitan ............................ 8 Gambar 2.2. Aktivitasα-Amilaseterhadap Amilosa ..................................................... 9 Gambar 2.3. Aktivitas α-Amilase terhadap Amilopekti .............................................. 9 Gambar2.4. Struktur α-Amilase ................................................................................... 20 Gambar2.5.Struktur DNS. ............................................................................................ 21 Gambar 4.1. Kurva Glukosa Standar ........................................................................... 33 Gambar 4.2. Penentuan Aktivitas Amilase Rata-Rata Sampel 6- 48 jam .................... 34 Gambar 4.3.Penentuan Aktivitas Amilase Rata-Rata Fraksinasi Ammonium Sulfat .. 35 Gambar 4.4. Penentuan Aktivitas Amilse Rata-Rata Hasil Fraksinasi Ammonium Sulfat Pada pH 6, 7 dan 8 ....................................................................... 37
iv
v
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Prosedur Penelitian secara Umum. .......................................................... 44 Lampiran 2. Tahap Perkecambahan. ............................................................................ 45 Lampiran 3. Tahap Ekstraksi ....................................................................................... 46 Lampiran 4. Fraksinasiα-Amilase dengan Pengendapan Ammonium Sulfat. ............ 47 Lampiran 5. Penentuan Aktivitas Enzim Amilase.. ..................................................... 48 Lampiran 6. Karakterisasi (Pengaruh pH terhadap Aktivitas Enzim Amilase). .......... 49 Lampiran 7. Pembuatan Larutan. ................................................................................. 50 Lampiran 8.Perhitungan Kurva Standar Glukosa ........................................................ 53 Lampiran 9. Aktivitas Amilase Kecambah Biji Jagung Sraya ..................................... 57 Lampiran 10. Aktivitas Amilase Fraksinasi Amonium Sulfat Tingkat Kejenuhan 1 (0-20%), 2 (20-50%) dan 3 (50-70%) ................................................... 60 Lampiran 11. Aktivitas Amilase Hasil Fraksinasi pada pH 6, 7 dan 8 ........................ 62 Lampiran 12. Perhitungan Standar Deviasi Aktivitas Enzim Rata-rata ....................... 64 Lampiran 13. Dokumentasi. ......................................................................................... 67 Lampiran 14. Lampiran Determinasi Tumbuhan Jagung Lokal Seraya ...................... 70
v
vi
DAFTARTABEL Tabel 1. Pembuatan Buffer Fosfat ............................................................................... 51 Tabel 2. Garam Amonium Sulfat Jenuh....................................................................... 51 Tabel3. Perbandingan Larutan Glukosa Standar, Pati, DNS dan Buffer Fosfat .......... 52 Tabel4. Larutan Standar Glukosa.. ............................................................................... 53 Tabel5. Penentuan Regresi Linier.. .............................................................................. 54 Tabel 6. Regresi Linier. ................................................................................................ 56 Tabel 7. Data Absorbansi Produk (Glukosa) Ekstrak Kasar Enzim ............................ 57 Tabel 8. Aktivitas Amilase Sampel pada Panjang Gelombang 515,6 nm ................... 59 Tabel 9. Data Absorbansi Fraksi 1, 2 dan 3. ................................................................ 60 Tabel 10. Aktivitas Amilase pada Fraksi 1, 2 dan 3. ................................................... 61 Tabel 11.Data Absorbansi Gula Pereduksi pada pH 6, 7 dan 8 ................................... 62 Tabel 12. Aktivitas Amilase Hasil Fraksinasi pada pH 6, 7 dan 8 .............................. 63 Tabel 13. Standar Deviasi Aktivitas Enzim Rata-rata Sampel 42 Jam ....................... 64 Tabel 14. Standar Deviasi Aktivitas Enzim Rata-rata Hasil Fraksinasi 1.................... 65 Tabel 15. Standar Deviasi Aktivitas Enzim Rata-rata pada pH 8 ................................ 66
vi
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Jagung merupakan komoditas pangan terpenting kedua setelah padi.
Komoditas jagung (Zea mays L.) hingga kini masih sangat diminati oleh masyarakat dunia. Kebutuhan jagung dunia mencapai 770 juta ton/tahun, 42% diantaranya merupakan kebutuhan masyarakat di benua Amerika (Sukadana dkk, 2013). Jagung dijadikan sebagai bahan pangan utama masyarakat, selain itu juga digunakan sebagai bahan pakan ternak dan industri di beberapa daerah di Indonesia (Yusuf, 2009). Adijaya dkk (2014) menyatakan bahwa permintaan jagung dari tahun ke tahun terus meningkat khususnya untuk pangan. Data tahun 1995 menunjukkan 63% kebutuhan jagung digunakan untuk pangan, 30,5% untuk pakan ternak dan sisanya untuk kebutuhan industri. Badan Pusat Statistik (2009)memaparkan sepanjang 2008 jagung dalam negeri mengukir prestasi, produksinya mencapai 16,32 juta ton pipilan kering, dan meningkat dari tahun ke tahun. Adijaya dkk (2014) menambahkan bahwa produksi jagung Indonesia diperkirakan meningkat sebesar 4% per tahun pada tahun 2005-2010. Jagung adalah tanaman semusim yang pada saat pertumbuhan awal (berkecambah) dapat menghasilan enzim amilase yang cukup banyak. Pertumbuhan tanaman yang berasal dari biji diawali dari proses perkecambahan. Dalam pertumbuhannya memerlukan energi, dan energi tersebut berasal dari perombakan bahan-bahan organik seperti karbohidrat lemak dan protein. Enzim yang digunakan untuk merombak protein adalah enzim protease, perombak lemak adalah enzim lipase dan pati memerlukan enzim amilase. Enzim-enzim tersebut
1
2
secara bersamaan dihasilkan tumbuhan selama proses perkecambahan (Bahri dkk, 2012). Suarni dan Patong (2007) menambahkan waktu permulaan perkecambahan yaitu setelah 6 jam Giberellic Acid (GA) membentuk enzim α-amilase. Kemudian enzim tersebut dalam 12-18 jam perkecambahan (hari pertama) mencerna amilosa dan amilopektin pada pati kecambah. Enzim adalah protein yang tersusun atas serangkaian asam amino dalam komposisi dan susunan rantai yang teratur dan tetap. Di dalam sel, enzim memegang peranan dalam berbagai reaksi biokimia, antara lain : konversi energi, metabolisme pertahanan sel, komunikasi antarsel sampai ke konversi sifat keturunan. Enzim juga berperan sebagai biokatalis dan berfungsi untuk mengkatalisis reaksi-reaksi metabolisme yang berlangsung pada mahkluk hidup (Bahri dkk, 2012). Salah satu enzim yang saat ini sangat besar penggunaannya dalam industri makanan dan minuman Indonesia adalah α-amilase. Enzim ini yang kaya biodiversitasnya (termasuk Indonesia) berasal dari mikroba maupun tanaman yang potensial untuk bioprosessing (Fox, 1991). Amilase mewakili sekitar 30% dari produksi enzim industri di seluruh dunia (Stefan, 2009). Amilase adalah enzim hidrolase glikosida yang mengkatalisis pemecahan pati menjadi gula. Amilase merupakan salah satu enzim yang paling penting dalam bioteknologi saat ini (Souza dan Magalhaes, 2010; Elhadi dkk, 2011). Amilase merupakan enzim yang memecah pati yang dihasilkan oleh berbagai jenis mahluk hidup seperti dari bakteri, jamur, tumbuhan, manusia (Arunsasi dkk,2010).
3
Sriwahyuni dkk (2015) telah berhasil melakukan penelitian mengenai isolasi dan karakterisasi enzim amilase dari biji durian (Durio, sp.) dimana aktivitas enzim tertinggi yaitu diperoleh pada tingkat kejenuhan ammonium sulfat 60% pada suhu optimum 40 oC. Suarni dan Patong (2007) telah melakukan penelitian bahwa kecambah kacang hijau berpotensi sebagai sumber enzim αamilase dengan suhu optimum yaitu 30 oC. Pada umumnya aktivitas enzim αamilase terjadi pada suhu 30-40 ºC dengan rentang pH 4,8-8,5 dan aktivitasnya akan mengalami penurunan pada kisaran suhu 45-50 ºC, hal ini disebabkan karena enzim mangalami denaturasi akibatnya molekul-molekul enzim rusak sehingga kehilangan spesifitasnya. Bahri dkk (2012) melakukan penelitian mengenai Karakterisasi enzim amilase dari kecambah biji jagung ketan (Zea mays ceratina L.) dimana dengan metode salting out menggunakan amonium sulfat teknis pada kejenuhan optimum 55%, dengan waktu perkecambahan optimum yaitu 36 jam dengan aktivitas 0,0557 detik-1, pada pH optimum 9, konsentrasi substrat maksimum 12,5% dan temperatur optimum70oC. Ammonium sulfat sering digunakan dalam pengendapan protein untuk proses pemurnian melalui salting-out karena memiliki kekuatan ionik yang cukup tinggi, tidak menimbulkan kerusakan pada protein, memiliki kelarutan tinggi dalam air, relatif murah, tidak berbahaya, dan memiliki efek penstabilan pada beberapa enzim (Suprihana, 2013). Pemilihan ammonium sulfat didasarkan pada kelarutan protein yang berinteraksi polar dengan molekul air, interaksi ionik protein garam dengan garam dan daya tolak menolak protein bermuatan sama. Kenaikan konsentrasi garam akan meningkatkan kekuatan ion larutan. Sampai
4
saat ini masih belum diperoleh informasi tingkat kejenuhan garam ammonium sulfat yang optimal untuk isolasi enzim dari jagung lokalSeraya. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan Bahri dkk (2012) dengan berbagai variasi terhadap temperatur, keasaman (pH), konsentrasi substrat, konsentrasi enzim dan kejenuhan garam ammonium sulfat serta waktu perkecambahan biji jagung ketan perlu dilakukan penelitian terhadap varietas tanaman jagung lain seperti jagung lokal Seraya. Penggunaan biji jagung Seraya sebagsai sumber enzim amilase untuk hidrolisis pati belum dilakukan penelitian. Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian mengenai isolasi enzim amilase dari kecambah biji jagung lokal Serayasebagai penghidrolisis pati. Dalam penelitian ini akan ditentukan waktu optimum perkecambahan biji jagung lokal seraya serta tingkat kejenuhan ammonium sulfat optimum untuk mengendapkan enzim amilase, sehingga didapat amilase yang memiliki aktivitas tertinggi. 1.2
Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang tersebut rumusan masalah yang diperoleh yaitu 1. Bagaimana pengaruh lama perkecambahan terhadap aktivitas enzim amilase yang diisolasi dari kecambah biji jagung Seraya? 2. Berapakah kejenuhan garam ammonium sulfat yang optimum untuk mendapatkan aktivitas enzim amilase tertinggi?
1.3
Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah : 1. Untuk
mengetahui
waktu
optimum
menghasilkan aktivitas enzim tertinggi
enzim
amilase
yang
dapat
5
2. Untuk mengetahui kejenuhan garam ammonium sulfat yang optimum untuk mendapatkan aktivitas enzim amilase tertinggi 1.4
Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini adalah untuk mengetahui waktu optimum dari
enzim amilase yang dapat menghasilkan aktivitas enzim tertinggidan untuk mengetahui
kejenuhan
garam
ammonium
sulfat
yang
optimum
untuk
mendapatkan aktivitas enzim amilase tertinggi dari perkecambahan jagung lokal Seraya.
44
