Bab II Tinjauan Pustaka
II. 1 Virgin Coconut Oil (VCO) VCO merupakan minyak yang berasal dari buah kelapa (Cocos nucifera) tua segar yang diolah pada suhu rendah (<60 0 C) tanpa proses pemutihan dan hidrogenasi.6 Proses tersebut membuat minyak kelapa ini dikenal dengan sebutan minyak perawan (Virgin Coconut Oil) atau ada juga yang menyebutnya minyak dara. VCO merupakan minyak kelapa murni yang tahan terhadap panas, cahaya, oksigen dan proses degradasi, karena struktur kimianya tidak mengandung ikatan ganda. Karakteristik lain dari VCO adalah memiliki warna jernih, beraroma lembut dan rasanya gurih. Selain itu VCO mengandung asam – asam lemak jenuh yang tinggi yang menjadikannya tidak mudah tengik.2 Asam-asam lemak jenuh tersebut di antaranya adalah medium chain fatty acid (MCFA) atau medium chain trygliserida (MCT), yang sangat diperlukan oleh tubuh. MCFA yang berupa asam laurat di dalam tubuh diubah menjadi monolaurin atau senyawa monogliserida yang mempunyai sifat anti virus, antibakteri dan anti protozoa. Dengan sifatnya itu, monolaurin diduga dapat menanggulangi serangan virus HIV, herpes simplex virus-1 (HSV-1), vesicular stomatis virus (VSV), visna virus, cytomegalo virus (CMV), influenza dan berbagai bakteri patogen.1 Keunggulan MCFA dibandingkan asam lemak rantai panjang (LCFA) adalah pada proses metabolismenya dalam tubuh. Molekul MCFA berukuran lebih kecil sehingga tidak diperlukan energi yang tinggi dan hanya memerlukan sedikit enzim untuk memecah lemak tersebut menjadi bentuk yang siap diserap tubuh. Dengan demikian proses penyerapan dan distribusinya dalam tubuh akan berlangsung lebih cepat dan segera digunakan sebagai sumber energi tubuh. Pada saat dikonsumsi, MCFA akan segera dipecah oleh enzim – enzim yang terdapat dalam saliva dan cairan lambung sehingga tidak terlalu diperlukan proses pencernaan
oleh enzim pemecah lemak yang dihasilkan oleh pankreas, akibatnya beban kerja pankreas dan sistim pencernaan tidak terlalu berat. Hal ini sangat membantu pasien – pasien yang mempunyai masalah metabolisme dan pencernaan, terutama malabsorbsi lemak dan vitamin yang larut dalam lemak.7 VCO juga mengandung medium chain trygliserida (MCT) yang mudah diserap oleh sel, yang selanjutnya masuk ke dalam mitokondria sehingga kemampuan metabolisme tubuh meningkat. Tambahan energi dari metabolisme tersebut menghasilkan efek stimulasi dalam tubuh. MCT dapat meningkatkan daya tahan tubuh terhadap penyakit dan mempercepat penyembuhan dari sakit. Selain itu adanya MCT dalam tubuh juga tidak mendorong terjadinya kegemukan atau obesitas.1 . Selain itu VCO tidak mengandung kolesterol yang teroksidasi dan tidak pula mengandung ikatan trans yang merupakan racun bagi metabolisme, menghambat produksi insulin, menyebabkan diabetes, kanker, dan penyakit autoimun.6 VCO juga mengandung zat antioksidan sehingga menurunkan kebutuhan akan vitamin E. Mengkonsumsi VCO dapat mengaktifkan hormon-hormon anti penuaan, progesteron, dan DHEA serta mencegah serangan jantung, pikun, kegemukan, kanker dan penyakit lain yang berhubungan dengan penuaan dini.1 Oleh karena harganya yang mahal, sementara khasiatnya yang banyak, penggunaan VCO terbatas untuk kebutuhan yang eksklusif. VCO di dunia secara umum digunakan dalam produk kosmetik seperti sabun, shampo, pelembab dan sebagainya. Di Asia, Philipina tercatat sebagai negara pengekspor terbesar VCO. Di dunia, negara importir terbesar komoditi ini adalah Belanda, Jerman dan Spanyol. Di Italia penggunaan VCO belum terlalu luas, karena masyarakat Italia belum mengenal produk ini dan penggunaan minyak zaitun (olive oil) masih lebih luas daripada minyak – minyak lainnya. Penggunaan VCO di Italia terbatas untuk
5
kosmetik kulit dan rambut. Indonesia memiliki peluang yang sangat besar untuk mengekspor komoditi ini yang tentu saja harus disertai dengan kualitas produksi dan syarat promosi yang memadai, mengikuti standar yang ada di negara - negara importir tersebut.
II.2 Prinsip Pembuatan VCO VCO dapat dibuat dengan beberapa cara yaitu dengan cara tradisional, pemanasan bertahap, enzimatis, pengasaman, sentrifugasi, dan pancingan.2 Masing - masing cara tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan. Pembuatan VCO dengan cara enzimatis merupakan pemisahan minyak dalam santan tanpa pemanasan. Pemisahan hanya dilakukan secara kimiawi oleh protease. Kandungan kimia paling utama dalam sebutir kelapa adalah air, protein dan lemak. Ketiga senyawa tersebut membentuk emulsi dengan protein sebagai emulgatornya. Emulsi adalah cairan yang terbentuk dari campuran dua zat, zat yang satu dengan lainnya terdapat dalam keadaan terpisah secara halus atau merata di dalam zat lain. Sementara yang dimaksud dengan emulgator yaitu zat yang berfungsi untuk memperkuat emulsi tersebut. Melalui ikatan tersebut, protein membungkus butir – butir minyak kelapa dengan suatu lapisan tipis sehingga butir-butir minyak tidak bisa bergabung, baik antar minyak dalam minyak atau pun antar minyak dengan air (ikatan lipoprotein). Hal tersebut diilustrasikan dalam Gambar II.1.
Air Protein Minyak
Gambar II.1 Ikatan lipoprotein dalam santan.
6
VCO dapat dihasilkan bila ikatan emulsi atau ikatan lipoprotein tersebut dirusak. Untuk dapat merusak emulsi tersebut banyak cara yang dapat dilakukan seperti pemanasan bertahap, enzimatis, pengasaman, sentrifugasi, dan pancingan2. Pada penelitian ini minyak yang berada pada emulsi santan dipecah dengan bantuan enzim. Di sini yang dirusak adalah proteinnya, bukan lemaknya. Protein dalam ikatan lipoprotein dipecah dengan protease. Beberapa protease yang bisa digunakan untuk memecah ikatan lipoprotein dalam emulsi lemak antara lain papain (pepaya), bromelin (nanas) dan enzim protease yang berasal dari kepiting sungai.2 Pembuatan VCO dengan proses enzimatis ini terdiri atas tiga tahap utama yaitu pembuatan santan kelapa, penambahan protease dan penyaringan. Dalam proses ini, jenis enzim lainnya yang membantu proses ekstraksi minyak adalah glukosidase dan karbohidrase yaitu enzim pendegradasi karbohidrat.8 Dalam buah kelapa, minyak berada di dalam sel. Dinding sel ini terdiri atas beberapa komponen polisakarida, antara lain galaktomannan, mannan dan selulosa.8 Jadi untuk mengeluarkan minyak dalam sel diperlukan karbohidrase untuk mendegradasi dinding sel. Oleh karena itu proses pembuatan VCO secara enzimatis
dapat
menggunakan
beberapa
enzim
sekaligus
mengekstraksi minyaknya yaitu karbohidrase dan protease.
untuk
dapat
Beberapa jenis
karbohidrase yang telah digunakan untuk ekstraksi minyak kelapa antara lain pektinase, selulase, hemiselulase, poligalakturonase, galaktomannase dan αamilase.9
II.3 Standar Kualitas VCO VCO memiliki standar tertentu yang mengacu pada Asian and Pacific Coconut Community (APCC) dan Philipine National Standards (PNS) dengan kode PNS/BAFPS No. 22:2004. Kedua badan ini telah membuat standar kualitas VCO, baik dilihat dari produk maupun proses pembuatannya. Menurut Asian and Pacific Coconut Community (APCC), standar VCO tidak melihat proses
7
pembuatannya melainkan hanya VCO yang dihasilkan dari kelapa segar dan matang, dengan hasil minyak yang tidak berubah. Namun Philipine National Standards (PNS) memberikan standar yang lebih detail, antara lain bahwa VCO tidak dihasilkan melalui proses kimia (refining, deodorizing dan bleaching)2. Tabel II.1 menyajikan standar mutu VCO menurut Asian and Pacific Coconut Community (APCC) tahun 2005.2 Tabel II.1 Standar Mutu Virgin Coconut Oil menurut Asian and Pacific Coconut Community (APCC) Karakteristik
Aturan Standar APCC
Massa jenis relatif
0,915 – 0,920
Indeks bias pada suhu 40 0 C
1,4480 – 1,4492
Kelembapan maksimal (%)
0,1 – 0,5
Kelarutan dalam % massa
0,005
Bilangan sabun
255 – 265
Bilangan yodium
8 – 10
Kelarutan pengotor % massa
0,2 – 0,5
Bilangan asam maksimal
0,5
Kandungan asam lemak Asam kaproat (C 6:0) (%)
0,4 – 0,6
Asam kaprilat (C 8:0) (%)
5,0 – 10,0
Asam kapriat (C 10:0) (%)
4,5 – 8,0
Asam laurat (C 12:0) (%)
43,0 – 53,0
Asam miristat (C 14:0) (%)
16,0 – 21,0
Asam palmitat (C 14:0) (%)
7,5 – 10,0
Asam palmitoleat (C 18:0) (%)
2,0 – 4,0
Asam stearat (C 18:1) (%)
5,0 – 10,0
Asam oleat (C 18:2) (%)
1,0 – 2,5
C24:1 (C 18:3) (%)
-
Kualitas Warna
jernih
Asam lemak bebas (%)
0,5
Angka peroksida meq/kg minyak
3
Rasa dan bau
Bukan bau yang aneh dan tengik
Pengotor Senyawa yang dapat menguap
0,2
Besi (Fe) (mg/kg)
5
Tembaga (mg/kg)
0,4
Timbal (mg/kg)
0,1
Arsen (mg/kg)
0,1
8
II.4 Kelapa Kelapa adalah tanaman asli Indonesia. Kelapa merupakan salah satu tanaman perkebunan yang mampu tumbuh dan berproduksi dengan baik. Hal ini dipengaruhi oleh iklim di Indonesia yang sangat cocok untuk pertumbuhan tanaman kelapa. Tanaman kelapa mampu tumbuh dengan baik pada ketinggian 0 m – 600 m di atas permukaan laut dengan suhu rata-rata 25 0C dan kelembaban udara 80 - 95 %. Buah kelapa berbentuk bulat lonjong dengan ukuran bervariasi, tergantung pada keadaan tanah, iklim dan varietasnya. Warna kelapa juga bervariasi, mulai dari kuning sampai hijau muda, dan setelah masak berubah menjadi coklat. Struktur buah kelapa terdiri dari sabut (35 %), daging buah (28 %), air kelapa (15 %), tempurung (12 %) serta beberapa bagian lainnya2. Hampir semua bagian kelapa dapat dimanfaatkan. Bagian yang paling banyak dimanfaatkan sebagai bahan makanan dan bahan baku industri adalah buahnya. Pada Gambar II.2 dan II.3.a, b dan c ditampilkan bagian-bagian pohon kelapa, di antaranya pelepah, batang, daun dan buahnya.
Pelepah daun kelapa
Daun kelapa Buah kelapa
Batang kelapa
Akar kelapa
Gambar II.2 Pohon kelapa dan bagian – bagiannya
9
Gambar II.3.a Bagian batang
Gambar II.3.b Bagian daun
Gambar II.3.c Bagian buah Sementara itu bagian-bagian buah kelapa ditampilkan pada Gambar II.4. Batok Kelapa
Daging kelapa
Gambar II.4 Bagian-bagian buah kelapa. Daging buah kelapa berwarna putih dengan ketebalan cukup bervariasi, tergantung pada umur dan varietas kelapa. Umumnya semakin tua buah kelapa, daging buahnya akan semakin tebal.
10
Pada pembuatan VCO, semakin baik mutu kelapa yang digunakan, kualitas VCO yang dihasilkan juga semakin baik dan rendemennya semakin tinggi.2 Ciri - ciri kelapa yang baik untuk digunakan sebagai bahan pembuatan VCO adalah : a. Berasal dari varietas kelapa hibrida lokal. b. Berumur 11 - 13 bulan. Umur kelapa yang akan digunakan tidak boleh terlalu tua atau terlalu muda. Apabila terlalu muda, kandungan minyaknya masih sangat rendah. Sebaliknya bila kelapa yang digunakan terlalu tua, makin banyak kandungan minyak yang sudah diubah menjadi karbohidrat, sehingga randemen yang dihasilkan akan rendah. c. Berat kelapa berkisar 130 g / butir. d. Kulit sabut kelapa sudah berwarna coklat, menandakan kelapa sudah cukup tua. e. Apabila dikocok, bunyinya terdengar nyaring. Hal ini berkaitan dengan jumlah air yang terkandung di dalamnya. Bila nyaring bunyinya menandakan jumlah air di dalamnya telah berkurang. Berkurangnya jumlah air ini berhubungan dengan dekomposisi kandungan gizi kelapa. f. Kelapa belum berkecambah. g. Bila dibelah, daging buah berwarna putih dengan ketebalan sekitar 10 - 15 mm.
II. 5 Nanas Nanas berasal dari Brazil. Di Indonesia, nanas ditanam di kebun-kebun, pekarangan dan tempat-tempat lain yang cukup mendapat sinar matahari pada ketinggian 1 - 1300 m di atas permukaan laut. Nanas merupakan tanaman buah yang selalu tersedia sepanjang tahun. Tanaman ini merupakan herba tahunan atau dua tahunan, dengan tinggi 50 - 150 cm, dan mempunyai tunas merayap pada bagian pangkalnya. Daun tanaman berkumpul dalam roset akar dan pada bagian pangkalnya melebar menjadi pelepah. Helaian daun berbentuk pedang, tebal, liat, panjang 80 - 120 cm, lebar 2 - 6 cm, dengan ujung yang lancip menyerupai duri. Bagian-bagian tanaman nanas dapat dilihat pada Gambar II.5.
11
Gambar II.5 Bagian-bagian tanaman nanas Tanaman nanas dengan daun yang masih muda dapat dilihat pada Gambar II.6 dan II.7, tanaman nanas yang berbuah pada Gambar II.8 dan hamparan kebun nanas ditunjukkan pada Gambar II.9.
Gambar. II.6 Tanaman nanas muda dalam pot.
Gambar. II.7 Tanaman nanas muda
12
Gambar II.8 Buah nanas dengan daunnya yang masih tertanam
Gambar II.9 Hamparan kebun nanas Buah nanas rasanya enak, asam sampai manis. Nanas selain bisa dimakan langsung juga dapat diolah menjadi selai atau sirop. Buah nanas juga dapat digunakan untuk memberi citarasa asam manis, sekaligus sebagai pelunak daging.10 Gambar II.10 menunjukkan buah nanas yang sudah dipetik.
Gambar II.10 Buah nanas yang sudah dipetik
13
Bila bagian kulit buah nanas dikupas, maka akan terlihat bagian dalam dagingnya berwarna kuning dan bagian tengah yang agak keras disebut bonggol, seperti terlihat pada Gambar II.11.
Gambar II.11 Buah nanas yang sudah dikupas dan dibelah Buah nanas berkhasiat mengurangi keluarnya asam lambung yang berlebihan, membantu pencernaan makanan di lambung, antiradang, peluruh kencing, membersihkan jaringan kulit yang mati, mengganggu pertumbuhan sel kanker, menghambat penggumpalan trombosit dan mempunyai aktifitas fibrinolitik.10 Daun nanas yang berserat dapat dibuat benang atau tali. Akarnya bila direbus dan dicampurkan dengan akar betik bisa mengobati penyakit batu karang.10 Nanas
yang
dibudidayakan
orang
sudah
kehilangan
kemampuannya
memperbanyak secara seksual.11 Perbanyakannya dilakukan secara vegetatif dengan mahkota, tunas batang atau tunas ketiak daunnya.10 Bagian proses yang cukup sulit dalam budidaya nanas adalah pada proses pertumbuhan akarnya. Terdapat metoda yang cukup mudah dan efektif untuk mendapatkan akar nanas yaitu dengan menyimpan mahkota nanas (Gambar II.12.a) dalam gelas transparan berisi air sebagai medianya (Gambar II.12.b), yang diganti setiap 2 hari. Mahkota nanas tersebut harus dijauhkan dari perubahan temperatur yang ekstrim. Dalam waktu 3 minggu akan terjadi pertumbuhan akar.12 Akar ini yang kemudian akan dicoba dipakai dalam penelitian ini, selain akar nanas yang sudah tumbuh tertanam dalam tanah. Gambar II.12.c menunjukkan bagian bawah mahkota yang
14
akan menjadi tempat tumbuhnya akar dan Gambar II.12.d menunjukkan akar muda yang baru tumbuh setelah 3 minggu.
a
b
c
d
Gambar II.12 Pertumbuhan akar nanas hidroponik II.6 Asam Lemak Asam – asam lemak yang ditemukan di alam, biasanya merupakan asam-asam monokarboksilat dengan rantai yang tidak bercabang dan mempunyai jumlah atom karbon genap. Berdasarkan kejenuhannya, asam lemak dibagi menjadi asam lemak jenuh, asam lemak tak jenuh tunggal (monounsaturated), dan asam lemak tak jenuh ganda (polyunsaturated). Ketidakjenuhan suatu asam lemak menjadikan asam lemak mudah teroksidasi dan membentuk radikal bebas. Gambar II.13, II.14 dan II.15 menampilkan contoh-contoh asam lemak. O OH Gambar II.13 Asam laurat O OH Gambar II.14 Asam oleat O OH Gambar II.15 Asam linoleat
15
Asam-asam lemak tak jenuh berbeda dalam jumlah dan posisi ikatan rangkapnya dan berbeda dengan asam lemak jenuh dalam bentuk molekul keseluruhannya. Asam lemak tak jenuh biasanya terdapat dalam bentuk cis. Karena itu molekul akan bengkok pada ikatan rangkap, walaupun ada juga asam lemak tidak jenuh dalam bentuk trans.13
Gambar II.16 Asam trans-9-oktadekaenoat
Gambar II.17 Asam oleat (asam cis-9-oktadekaenoat). Asam lemak digolongkan berdasarkan berat molekulnya. Asam lemak dengan atom C lebih dari dua belas tidak larut dalam air dingin maupun air panas. Asam lemak dengan C4, C6, C8, dan C10 dapat menguap dan asam lemak dengan C12 dan C14 sedikit menguap. Asam-asam lemak dengan jumlah atom C genap mempunyai nama umum sebagai berikut : C4 = Asam butirat (asam butanoat) C6 = Asam kaproat (asam heksanoat) C8 = Asam kaprilat (asam oktanoat) C10 = Asam kaprat (asam dekanoat) C12 = Asam laurat (asam dodekanoat) C14 = Asam miristat (asam tetradekanoat) C16 = Asam palmitat (asam heksadekanoat) C18 = asam stearat (asam oktadekanoat)
16
C24 = asam lignoserat C18:1 = asam oleat (asam 9-oktadekaenoat) C18:2 = asam linoleat (asam 9, 12-oktadekadienoat) C18:3 = asam linolenat ( asam 9, 12, 15-oktadekatrienoat) C20:4 = asam arakidonat (asam 5, 8, 11, 14-eiokosatetraenoat)
Asam lemak dapat pula digolongkan berdasarkan panjang rantai karbon yang membentuknya, asam lemak berantai panjang (LCFA), asam lemak rantai sedang (MCFA) dan asam lemak rantai pendek (SCFA). Pada umumnya asam lemak dalam VCO merupakan asam lemak rantai sedang (MCFA) atau MCT dalam bentuk trigliseridanya. Adanya kandungan jenis asam lemak inilah yang menjadikan VCO memiliki sifat yang khas dan berkhasiat. MCFA adalah asam lemak yang memiliki atom C 8 – 12, seperti asam kaprilat (C8), asam kaprat (C10) dan asam laurat (C12). Ketiga jenis asam lemak jenuh ini bersama-sama asam miristat (C14) dan asam palmitat (C16) sebagian besar terkandung dalam minyak kelapa, khususnya VCO. Minyak kelapa memiliki kandungan asam lemak jenuh yang tinggi yaitu sekitar 92 %, lebih tinggi dibandingkan jenis minyak lainnya.14 Struktur asam lemak yang terdapat pada VCO dalam bentuk trigliseridanya merupakan suatu ester gliserol. Trigliserida terbentuk dari 3 asam lemak dan gliserol. Apabila terdapat satu asam lemak dalam ikatan dengan gliserol maka dinamakan monogliserida. Dalam Gambar II.18 ditampilkan reaksi pembentukan trigliserida. Sedangkan
gambar
II.19
13
monogliserida.
17
menampilkan
reaksi
pembentukan
Gliserol
3 Asam Lemak
Trigliserida
3 Air
Gambar II.18. Reaksi pembentukan trigliserida Panjang rantai asam lemak pada trigliserida yang terdapat secara alami dapat bervariasi, namun panjang yang paling umum adalah 16, 18 atau 20 atom karbon.
Gliserol
Asam Lemak
monogliserida
Air
Gambar II.19 Reaksi pembentukan monogliserida
II.7 ENZIM Enzim untuk pertama kalinya dikenal sebagai protein oleh Sumner pada tahun 1926 yang berhasil mengisolasi urease dari 'kara pedang' (Jack Bean). Urease adalah enzim yang dapat menguraikan urea menjadi CO2 dan NH3. Beberapa tahun kemudian Northrop dan Kunitz dapat mengisolasi pepsin, tripsin, kimotripsin. Selanjutnya makin banyak enzim yang dapat diisolasi dan telah dibuktikan bahwa enzim tersebut ialah suatu protein. Namun demikian dari hasil penelitian diketahui pula bahwa banyak enzim yang juga mempunyai gugus bukan protein, jadi termasuk golongan protein majemuk. Enzim semacam ini disebut haloenzim yang terdiri atas protein (apoenzim) dan suatu gugus bukan protein (kofaktor). Kofaktor yan terikat kuat pada bagian protein, artinya sukar terurai
18
dalam larutan disebut gugus prostetik, sedangkan yang tidak begitu kuat ikatannya disebut koenzim. Baik gugus prostetik maupun koenzim merupakan bagian enzim yang memungkinkan enzim bekerja terhadap substrat, yaitu zat-zat yang diubah atau direaksikan oleh enzim. 15 Fungsi suatu enzim ialah sebagai katalis untuk proses biokimia yang terjadi dalam sel maupun di luar sel. Suatu enzim dapat mempercepat reaksi 108-1011 kali lebih cepat daripada reaksi tersebut tanpa katalis. Jadi enzim dapat berfungsi sebagai katalis yang sangat efisien. Disamping itu, enzim mempunyai derajat kekhasan yang tinggi yaitu hanya dapat bekerja pada satu reaksi saja. Untuk dapat bekerja terhadap suatu zat atau substrat, harus ada hubungan atau kontak antara enzim dengan substrat. Enzim mempunyai ukuran lebih besar dari substrat. Oleh karena itu tidak seluruh bagian enzim dapat berhubungan dengan substrat. Hubungan antara substrat dengan enzim hanya terjadi pada bagian atau tempat tertentu yang disebut bagian aktif (active site). Hubungan hanya mungkin terjadi bila bagian aktif mempunyai ruang yang tepat dapat menampung substrat. Apabila substrat mempunyai bentuk atau konformasi lain, maka tidak dapat ditampung pada bagian aktif enzim sehingga enzim tidak dapat berfungsi terhadap substrat. Hubungan atau kontak antara enzim dengan substrat menyebabkan terjadinya kompleks enzim-substrat. Kompleks ini merupakan kompleks yang aktif, bersifat sementara dan akan terurai lagi.15 Secara sederhana penguraian suatu senyawa atau substrat oleh suatu enzim ditampilkan pada Gambar II.20.
E = enzim
E+S
ES
E+P
S = Substrat
ES = kompleks enzim substrat
Gambar II.20 Reaksi enzimatis
19
P = hasil reaksi
Menurut hipotesis Leonor Michaelis dan Maude Menten pada tahun 1913, bahwa dalam reaksi enzim terjadi lebih dahulu kompleks enzim-substrat yang kemudian menghasilkan hasil reaksi dan enzim kembali. Kecepatan reaksi bergantung pada konsentrasi kompleks enzim-substrat (ES).
II.8 Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Kerja Enzim II.8.1 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.
II.8.2 Konsentrasi Substrat Pada konsentrasi substrat yang amat rendah, kecepatan reaksi pun amat rendah, kecepatan ini akan meningkat dengan meningkatnya konsentrasi substrat.16 Berdasarkan hasil eksperimen diketahui 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.15
Pada konsentrasi substrat
rendah, bagian aktif enzim hanya menampung substrat sedikit. Bila konsentrasi substrat diperbesar, makin banyak subtsrat yang dapat berhubungan dengn enzim pada bagian aktif tersebut. Dengan demikian konsentrasi komplek enzim substrat makin besar dan hal ini menyebabkan makin besarnya kecepatan reaksi. Pada suatu batas konsentrasi substrat tertentu, semua bagian aktif telah dipenuhi oleh substrat atau telah jenuh dengan substrat. Dalam keadaan ini, bertambah besarnya konsentrasi substrat tidak menyebabkan bertambah besarnya konsentrasi kompleks enzim substrat sehingga jumlah hasil reaksinya pun tidak bertambah besar. Gambar II.21 menampilkan diagram yang menunjukkan pengaruh konsentrasi substrat pada enzim.
20
Konsentrasi Substrat S
+
E
E
S
E
+
P
Rendah Hampir jenuh Jenuh berlebih
Gambar II.21 Pengaruh konsentrasi substrat pada enzim
II.8.3 Pengaruh Suhu Enzim adalah suatu protein yang dapat mengalami proses denaturasi bila suhu dinaikkan. Apabila terjadi proses denaturasi, maka bagian aktif enzim akan terganggu sehingga konsentrasi efektif enzim menjadi berkurang dan kecepatan reaksinya pun akan menurun. Setiap enzim memiliki suhu optimum tertentu. Suhu optimum adalah suhu yang menyebabkan terjadinya reaksi kimia dengan kecepatan paling besar.16 Pada umumnya enzim yang terdapat pada hewan mempunyai suhu optimum antara 40 0C – 50 0C, sedangkan pada tumbuhan antara 50 0C – 60 0C. Sebagian besar enzim terdenaturasi pada suhu di atas 60 0C.15
II.8.4 Pengaruh pH Seperti
protein
pada
umumnya,
struktur
enzim
tergantung
pada
pH
lingkungannya. Enzim dapat berbentuk ion positif, ion negatif atau ion - ion bermuatan ganda (zwitter ion). Dengan demikian perubahan pH lingkungan akan berpengaruh terhadap efektifitas bagian aktif enzim dalam membentuk kompleks enzim substrat. Di samping pengaruh terhadap struktur ion pada enzim, pH rendah atau pH tinggi dapat pula menyebabkan terjadinya proses denaturasi dan ini akan mengakibatkan menurunnya aktivitas enzim.
21
II.8.5 Pengaruh Inhibitor Mekanisme kerja enzim dalam suatu reaksi adalah melalui pembentukan kompleks enzim-substrat (ES). Oleh karena itu hambatan atau inhibisi pada suatu reaksi yang menggunakan enzim sebagai katalis dapat terjadi apabila penggabungan substrat pada bagian aktif enzim mengalami hambatan. Molekul atau ion yang dapat menghambat reaksi tersebut dinamakan inhibitor.15
II.9 Protease Berbagai penelitian tentang protease sudah banyak dilakukan orang untuk berbagai tujuan. Protease diduga dapat menghambat aktivitas virus HIV.17 Protease yang diproduksi oleh saluran cerna dapat dipetakan melalui metoda HPLC dengan insulin sebagai standar.18 Protease adalah suatu enzim yang dapat mendegradasi protein atau enzim proteolitik yang mengkatalisis pemutusan ikatan peptida pada protein. Protease dapat dihasilkan oleh mikroba, salah satunya misalnya Bacillus licheniformis yang dapat memproduksi protease yang sifatnya cocok digunakan dalam industri deterjen.19 Beberapa protease (alkaline protease) dapat pula dihasilkan oleh jamur dan serangga.20 Protease merupakan enzim yang penting dan banyak digunakan terutama dalam industri detergen, farmasi, kulit, makanan, film dan pengolahan limbah. Protease dari Bacillus circulans 9b3 mempunyai kemampuan sebagai anti lipase dan dapat dimanfaatkan dalam pengawetan bekatul.21 Selain itu protease dapat pula dihasilkan dari beberapa jenis tanaman yaitu papain (pepaya), bromelin (nanas).2 Protease yang terdapat pada akar nanas memiliki aktivitas yang lebih tinggi dibandingkan bagian nanas lainnya yaitu daging buah maupun bonggolnya.3 Berdasarkan Nomenclature Committee of International Union of Biochemistry and Molecular Biology, protease termasuk dalam sub kelompok 4 dari kelompok 3 (hidrolase).
22
Sejak tahun 1999 berhasil dikembangkan teknologi pembuatan protease dari molases, yaitu limbah proses pengolahan tebu di pabrik gula. Ketika molases dicampurkan dengan Bacilus megaterium, maka molases akan habis dimakannya karena adanya ekskresi yang dikeluarkan strain bakteri yaitu berupa enzim yang disebut protease. Selain itu limbah cair tahu juga dapat diolah menjadi enzim yang sama dengan menggunakan bakteri atau isolat termofilik lokal. Diketahui produksi enzim protease tertinggi diperoleh pada media limbah cair tahu ditambah aquades. Enzim protease alkalin yang dihasilkan isolat 58 lebih tinggi daripada yang dihasilkan biak acuar strain bakteri bacilus licheniformis BCC 0607.22 Di pasaran selama ini enzim protease dipasok oleh perusahaan raksasa di antaranya : Novo (Denmark), Gist Brocades / DSM (Belanda) yang bekerja sama dengan Genencor International (Amerika). Selain itu ada juga Boehringer (Jerman), Amano (Jepang) dan Wuxi (Cina). Pada saat ini protease dibagi atas dua kelompok utama, yaitu eksopeptidase dan endopeptidase. Pembagian ini berdasarkan pada sisi pemutusan peptida oleh enzim. Eksopeptidase memutuskan ikatan peptida yang dekat dengan ujung amino atau ujung karboksil dalam molekul substrat, sedangkan endopeptidase memutuskan ikatan peptida yang jauh dari ujung substrat. Berdasarkan atas pH optimumnya protease-protease dikelompokkan menjadi tiga golongan yaitu : protease asam, protease basa dan protease netral.
II.9.1 Protease Asam Protease asam mengandung residu asam aspartat pada sisi aktifnya dan aktivitasnya tidak dipengaruhi oleh pereaksi pembentuk khelat, pereaksi gugus tiol dan inhibitor - inhibitor protease basa. Proetease asam memiliki pH optimum sangat rendah yaitu 2 - 3. Enzim ini banyak digunakan dalam industri kecap dan tahu. Protease ini lebih banyak diproduksi oleh jamur dan sedikit sekali ditemukan pada bakteri.
23
Salah satu protease asam yang berhasil dimurnikan adalah protease asam dari biakan Bacillus subtilis JM-3 yang terdapat dalam saus ikan. Protease ini mempunyai Mr 14 kD. Stabilitas optimumnya teramati pada suhu 30 0C. Aktivitas protease ini dihambat oleh tosil-lisinklorometilketon (TLCK).23
II.9.2 Protease Basa Protease basa disebut juga sebagai protease serin, sebab protease ini dicirikan oleh adanya residu serin pada sisi aktif molekulnya. Protease basa merupakan endopeptidase dengan aktivitas proteolitik yang kuat. Molekulnya stabil pada temperatur tinggi dengan pH optimum 9 - 11. Aktivitasnya tidak dihambat oleh adanya reaksi pembentukan khelat seperti EDTA, tetapi dihambat oleh diisopropilfluorofosfat dan phenyl methyl sulfonyl flourida (PMSF). Protease basa yang termostabil berhasil diisolasi dari Bacillus thermoruber. Bacillus ini memproduksi protease basa secara ekstrasel. Molekulnya merupakan polipeptida tunggal dengan Mr 39 kDa dan pI 5, 3. pH dan suhu optimum bagi aktivitasnya adalah 9 dan 45 0C.24 Protease ekstrasel dari Bacillus sp. B21-2 bersifat termofilik dan alkalifilik. Protease basa ini mempunyai Mr 30 kDa dengan pH dan suhu optimum bagi aktivitasnya 12 - 13 dan 85 0C.5 Bacillus subtilis CHZ1 meproduksi protease ekstrasel dengan Mr 35 kDa dan aktivitas optimumnya teramati pada pH 8 dengan suhu 60 0C – 80 0C terhadap substrat azokasein. Aktivitasnya dihambat oleh adanya PMSF, Ag+ dan Hg+ pada konsentrasi 2,5 mM, tetapi ditingkatkan hingga sekitar 20 % oleh adanya Mn2+, Mg2+ dan Fe2+. Adanya ion-ion Ca2+, Zn2+ dan Cu2+ tidak mempengaruhi aktivitsanya.25
24
II.9.3 Protease Netral Protease netral merupakan suatu protease logam (metallprotease) dan memerlukan Zn2+ agar aktivitasnya optimal. Rentang pH optimumnya sangat sempit, yaitu pada pH netral. Protease netral ini sangat tidak stabil terhadap protease basa dan pereaksi pembentuk khelat. Sama halnya dengan protease basa, protease netral juga merupakan endopeptidase dan memutuskan ikatan peptida yang mempunyai rantai samping hidrofobik. Protase netral yang termostabil dari Bacillus stearothermophillus MK232 diproduksi secara ekstrasel. Molekulnya merupakan polipeptida tunggal dengan Mr 34 kDa, pH dan suhu optimum bagi aktivitasnya adalah 7,6 dan 70 0C. Aktivitasnya dihambat oleh EDTA, tetapi tidak oleh PMSF.26 Protease netral yang termostabil juga berhasil diisolasi dari mutan Bacillus stearothermophillus (TPM-8), dengan Mr 39 kDa. pH dan suhu optimum bagi aktivitasnya adalah 7,0 dan 80
0
C, membutuhkan ion Zn2+ agar dapat
menunjukkan aktivitasnya dan memerlukan ion Ca2+ untuk meningkatkan stabilitasnya terhadap suhu.27
25
