Jurnal Ternak, Vol.03, No.02, Desember 2012
ISSN 2086 - 5201
19 KAJIAN EKSTRAKSI LISOZIM PUTIH TELUR DENGAN MENGGUNAKAN MIKA Edy Susanto* * Program Studi Peternakan Fakultas Peternakan Universitas Islam Lamongan, Jl.Veteran No.53.A Lamongan, email :
[email protected] Abstrak Kajian ini bertujuan untuk menganalisis peluang mendapatkan lisozim dengan metode ekstraksi adsorpsi pada permukaan mika yang memiliki aktivitas antibakteri terbaik. Lisozim utamanya banyak ditemukan di putih telur ayam. Lisozim digunakan secara luas untuk pengawetan makanan dan industri farmasi, karena kemampuannya sebagai antibakteri. Metode adsorpsi lisozim pada permukaan mika sangat mungkin digunakan. Metode ini didasarkan pada adsorpsi protein pada permukaan bermuatan yang utamanya digerakkan oleh daya elektrostatik. KATA KUNCI : Lisozim, Putih Telur, Aktivitas Antibakteri
PENDAHULUAN Saat ini banyak usaha dilakukan untuk menekan penggunaan pengawet sintetis kimia dalam industri makanan di dunia. Alternatifnya adalah mengembangkan bahan pengawet yang berbasis komponen alami (Adham et al., 2007). Lisozim merupakan salah satu ingredient pengawet makanan yang aman (Lesnierowski Grzegorz and Kijowski Jacek, 2007). Lisozim digunakan untuk pengawetan makanan karena kemampuannya sebagai antibakteri (Vachier et al., 1995 ; Saravanan et al., 2009). Keberadaan lisozim sangat luas, bisa diperoleh dari putih telur, jaringan hewan, tumbuhan maupun fungi (Belitz, et al., 2009). Lisozim utamanya banyak ditemukan di putih telur ayam (Lesnierowski Grzegorz and Kijowski Jacek 2007). Produksi telur diberbagai negara di dunia sangat besar sebagaimana dalam tabel 1. Tabel 1. Produksi telur tahun 2006 (Belitz, et al., 2009) Wilayah Telur Ayam (1000ton) Dunia 61.111 Asia 37.162 Afrika 2.224 Eropa 10.021 USA 5.360 China 25.326 Indonesia 932
Selain Telur Ayam (1000ton) 5.421 5.256 7 79 4.529 202
Putih telur mudah diperoleh dari industri roti dan bakery, karena putih telur menjadi hasil samping bagi industri tersebut. Lisozim putih telur bisa dibuat dalam skala komersial sebagai preparat yang mengandung aktivitas biologi (Lesnierowski Grzegorz and Kijowski Jacek 2007). Sehingga produksi lisozim putih telur sangat potensial dikembangkan dalam skala industri. Ada beberapa metode yang digunakan untuk isolasi lisozim putih telur, namun dari berbagai metode tersebut, metode adsorpsi lisozim pada permukaan mika dapat diterapkan karena berbasis teknologi tepat guna dan dapat mengisolasi lisozim secara efisien dengan aktifitas antibakteri yang tetap tinggi. Metode ini didasarkan pada adsorpsi protein pada permukaan bermuatan yang utamanya digerakkan oleh daya elektrostatik, metode ini sangat tergantung pada kuat ionik (Kubiak and Mulheran, 2008). Kajian ini bertujuan untuk menganalisis peluang mendapatkan lisozim dengan metode ekstraksi adsorpsi pada permukaan mika yang memiliki aktivitas antibakteri terbaik PUTIH TELUR Telur tersusun dari 3 bagian utama yaitu Kulit telur, Putih Telur dan Kuning telur (Belitz, et al., 2009). Komposisi rata-rata masing-masing bagian tersebut dicantumkan dalam tabel 2 berikut ini. Tabel 2. Komposisi rata-rata telur ayam (Belitz, et al., 2009)
19
Jurnal Ternak, Vol.03, No.02, Desember 2012
ISSN 2086 - 5201
20 Bagian Kulit Putih Telur Kuning Telur
% Berat 10,3 56,9 32,8
Berat Kering (%) 98,4 12,1 51,3
Protein (%) 3,3 10,6 16,6
Lemak (%) 0,03 32,6
Karbohidrat (%) 0,9 1,0
Mineral (%) 95,1 0,6 1,1
Putih telur terdiri dari 4 lapisan dari luar ke dalam yakni outer thin membrane, outer thick (dense) layer, inner thin layer, dan inner thick (dense) layer (chalaziferous). Putih telur mengandung suatu zat yakni lisozim dan chalazae yang mengandung lisozim dalam jumlah yang banyak (Idris, 1995). LISOZIM Lisozim bisa didapat dari berbagai sumber bahan pangan dan kandungan masing-masing berbeda (Belitz, et al., 2009). Berikut ini adalah kandungan lisozim di beberapa sumber bahan seperti pada tabel 3. Tabel 3. Kandungan lisozim di dalam beberapa sumber bahan (Lesnierowski Grzegorz and Kijowski Jacek, 2007)
Lisozim merupakan protein globular, kira-kira berukuran 14,4 kDa. Molekul enzim merupakan komplek padat di dalam bentuk yang sama pada senyawa yang berbentuk ellips dengan protein lain dan dimensi berukuran 4,5 x 3,0 x 3,0 nm (Lesnierowski, Kijowski, and Stangierski, 2003). Sifat fisik dan Komposisi kimia Lisozim putih telur disajikan dalam tabel 4. Tabel 4. SIFAT Fisik Komposisi Kimia Lisozim Putih Telur (Lesnierowski Grzegorz and Kijowski Jacek, 2007)
Lisozim terbentuk dari rantai polipeptida tunggal yang terdiri dari 129 asam amino, lisin pada N-akhir dan leusin pada C-akhir. Struktur asam amino lisozim disajikan dalam gambar 2.
20
Jurnal Ternak, Vol.03, No.02, Desember 2012
ISSN 2086 - 5201
21
Gambar 1. Struktur lisozim (Winarno, 1983) AKTIVITAS ANTIBAKTERI LISOZIM Lisozim merupakan suatu senyawa protein yang mengandung antibiotik yang dapat menghancurkan beberapa bakteri, sehingga dapat membantu untuk mencegah terjadinya kerusakan telur yang dikarenakan oleh aktivitas bakteri (Idris, 1995). Lisozim digunakan secara luas untuk pengawetan makanan dan industri farmasi, karena kemampuannya sebagai antibakteri (Vachier et al., 1995 ; Saravanan et al., 2009) dan untuk berbagai kebutuhan seperti (a) agen perusak sel untuk ekstraksi produk intraseluler bakteri, (b) food additive dalam produk susu, (c) obat untuk treatment ulcer dan infeksi (Saravanan et al, 2009). Lisozim menghidrolisis ikatan β-1,4 dari homopolimer N-asetilglukosamin (Glc Nac) dan heteropolimer asam muramik Glc Nac-N-Asetil, yang mengakibatkan lisisnya bakteri gram positif (Araki et al, 2003 ; Saravanan et al., 2009). Lisozim sebagai enzim dapat melisis dinding sel bakteri gram positif tertentu, dengan cara memutar ikatan antara Asam N-acenilmuramic dan N-antiglukosamin dalam peptidoglikan yang ada pada dinding sel bakteri (Ibrahim, Higashiguchi, Koketsu, Juneja, Kim, Yamamoto, Sugimoto, and Aoki, 1996b). Aktifitas antimikroba lisozim terbatas terhadap strain Gram positif. (Lesnierowski, Kijowski, and Stangierski, 2003). Pada bakteri Gram positif, kandungan Peptidoglikan dinding selnya lebih banyak daripada lipid, dan sebaliknya pada bakteri Gram negatif, pada dinding selnya kandungan lipid lebih banyak daripada peptidoglikan (Sumarsih, 2003). Perbedaan antara dinding sel bakteri gram positif dan bakteri gram negative diilustrasikan pada gambar 2.
Gambar 2. Ilustrasi dinding sel bakteri gram positif dan bakteri gram negatif (Sumarsih, 2003). Lisozim dapat membuat bakteri gram negative lethal, jika interaksi dengan membrane bakteri diperkuat dengan modifikasi hidrofobisitas permukaan enzim, seperti modifikasi secara
21
Jurnal Ternak, Vol.03, No.02, Desember 2012
ISSN 2086 - 5201
22 kimia dengan palmitat atau stearat atau secara genetic menggunakan pentapeptida hidrofobik. Semua derivate tersebut menunjukkan aktifitas bakterisidal yang kuat terhadap E. coli K 12. Lisozim tersebut dapat masuk ke dalam lapisan lipid dan selanjutnya merusak elektrokimia potensial melalui pembentukan pori-pori ion dalam membrane sel (Radziejewska, Lesnierowski and Kijowski, 2003). EKSTRAKSI LISOZIM Lesnierowski Grzegorz and Kijowski Jacek (2007) menjelaskan bahwa banyak metode digunakan untuk isolasi lisozim, diantaranya adalah : metode kristalisasi dan presipitasi (Alderton and Fevold, 1946), metode filtrasi membran (Chang et al., 1986; Chiang et al., 1993), Metode Kromatografi Afinitas (Weaver et al., 1977; Muzzarelli et al., 1978; Yamada et al., 1985; Chiang et al., 1993) dan Metode Kromatografi pertukaran ion (Ahvenainen et al., 1979 ; Li-Chan et al., 1986; Banka et al., 1993; Weaver and Carta, 1996). pH fase cair merupakan salah satu parameter paling penting yang mempengaruhi ekstraksi. Secara umum, recovery enzim meningkat dengan meningkatnya pH, dan mencapai plateau pada pH 9,2. Titik isoelektrik lisozim mencapai 11, pada pH 9,2 lisozim tetap bermuatan positif pada permukaannya. Reversed micellar yang terbentuk oleh anionik surfaktan aerosol (AOT) menunjukkan permukaan bermuatan negatif yang mengelilingi inti polar. Karena adanya interaksi elektrostatik, lisozim ditransfer dari fase cair ke larutan misellar. Jika pH fase cair mendekati titik isoelektrik lisozim, gugus bermuatan positif dari molekul lisozim secara gradual ternetralisir, dan interaksi elektrostatik antara lisozim dengan AOT dibatasi/berkurang. Hasilnya, pelarutan lisozim dalam inti polar reversed micellar menurun secara tajam. pH optimum fase cair untuk ekstraksi lisozim dari putih telur adalah 9,2. Namun, recovery hanya mencapai 60%. Interaksi elektrostatik antara lisozim dengan AOT pada pH 9,2 tidak efektif dalam displacing interaksi antara lisozim dan protein putih telur lainnya (Chou and Chiang, 1998). Selain Ph, konsentrasi garam juga mempengaruhi ektraksi lisozim. Efisiensi ekstraksi lisozim putih telur tidak berubah jika konsentrasi KCl ditingkatkan dari 0,05M menjadi 0,3M. Karena interaksi antara lisozim dan protein putih telur lainnya, seperti ovalbumin, secara elektrostatik sudah sifat alaminya, peningkatan konsentrasi KCl pada fase cair dapat menurunkan interaksi antara lisozim dan protein putih telur lainnya, dan meningkatkan efisiensi ekstraksi lisozim. Namun, peningkatan konsentrasi garam dapat meningkatkan efek screening elektrostatik, yang menurunkan interaksi elektrostatik antara lisozim dengan AOT dan menurunkan ukuran misel, jadi menurunkan efisiensi ekstraksi. Pengaruh positif dari penurunan interaksi protein putih telur dicounteracted dengan pengaruh screening eletrostatik dalam kisaran konsentrasi garam antara 0,1-0,30M. Jika konsentrasi garam ditingkatkan sampai 0,3M, pengaruh shielding elektrik menjadi dominan, dan recovery menurun secara nyata (Chou and Chiang, 1998). Diantara beberapa metode yang digunakan untuk ekstraksi lisozim putih telur Metode adsorpsi lisozim pada permukaan mika dapat diterapkan karena berbasis teknologi tepat guna dan dapat mengisolasi lisozim secara efisien dengan aktifitas antibakteri yang tetap tinggi (Kubiak and Mulheran, 2008). Metode ini didasarkan pada adsorpsi protein pada permukaan bermuatan yang utamanya digerakkan oleh daya elektrostatik, metode ini sangat tergantung pada kuat ionik (Kubiak and Mulheran, 2008). KESIMPULAN Metode adsorpsi lisozim sangat mungkin bisa dilakukan. Metode ini didasarkan pada adsorpsi protein pada permukaan bermuatan yang utamanya digerakkan oleh daya elektrostatik. REFERENSI Abraham, E.P. 1939. Some Properties of Egg-White Lysozyme. The Dyson Perrins Laboratory. Oxford University. Adham, M. Abdou, S. Higashiguchi, A.M. Aboueleinin, M. Kim, Hisham R. Ibrahim. 2007. Antimicrobial peptides derived from hen egg lysozyme with inhibitory effect against Bacillus species. Food Control 18 173–178 Belitz, H.D, Grosch, W., and Schieberle, P. 2009. Eggs. Food Chemistry © Springer. Chou, Shu-Ting and Chiang, Been-Huang, 1998. Reversed Micellar Extraction of Hen Egg Lysozyme. J. Food Science. Vol.63 No. 3 : 399 – 402.
22
Jurnal Ternak, Vol.03, No.02, Desember 2012
ISSN 2086 - 5201
23 Federico J. Wolman, et.al., 2010. Egg white lysozyme purification with achitin–silica-based affinity chromatographic matrix. Eur Food Res Technol. 231:181–188. Ibrahim, H.R., A.Kato and K.Kobayashi, 1991. Antimicrobial Effects of Lysozyme Against GramNegative Bacteria Due to Covalent Binding of Palmitat Acid. J.Agric Food Chem. 39 : 20072082 .
, H.R., H.Hatta, M.Fujiki, M.Kim and T.Yamamoto, 1994. Enhanced Antimicrobial Action of Lysozyme Against Gram-Negative Bacteria Due to Modification Penilaldehid.J.Aric Food Chem. 42 : 1813-1817
.
, H.R., S.Highasiguchi, M.Koketsu, L.R.Juneja, M.Kim., T.Yamamoto, Y.Sugimoto, and T.Aoki, 1996b. Partially Unfolded Lysozyme at Neutral pH Aglutinates and Kills GramNegative and Gram-Positive Bacteria Through Membrane Damage Mechanism. J.Agric Food Chem. 44 : 3799-3806
.
, H.R., U. Thomas and A. Pellegrini, 2001. A Helix-Loop-Helix Peptide at the Upper Lip of The Active Site Cleft of Lysozyme Confers Potent Antimicrobial Activity with Membrane Permeabilization Action. The. J. of Biological Chem 276 (47) : 43767-43774
Idris, S., 1995. Pengantar Teknologi Pengolahan Telur. Penerbit Fajar. Malang Kubiak K. and P. Mulheran, 2008. Hen Egg White Lysozyme Adsorption on a Mica Surface A fully Atomistic Molecular Dynamics Study. Proceeding of NIC Workshop, 2008. Vol 40 ISBN 9783-981043-6-8, p 273-276. Lesnierowski Grzegorz and Kijowski Jacek, 2007. Lysozyme. Bioactive Egg Compounds. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg. Lenierowski,G. Kijowski J., Stangierski J., 2003. DCS, SDS-PAGE and Spectrophotometry for Charactization of Modified Lysozyme. Electronic Journal of Polish Agric.Universities. Food Science and Technology. Vol 6. Issue I. Masschalck, B., R.V. Houdt, E.G.R.V. Haver, and C.W.Michelis, 2000. Inactivation of GramNegative Bacteria by Lysozyme, Denatured Lysozyme, and Lysozyme-Derived Peptides under High Hydrostatic Pressure. J.Appl and Env. Microbiology. 67 : 339-344 Radziejewskar, C., Lesnirowski G., and Kijokowski J., 2003. Antibacterial Activity of Lysozyme Modified by The Membrane Technique. Electronic Journal of Polish agricultural Universities. Food science and Technology. Volume 6. Issue 2. Saravanan, R., Shanmugam, A., Preethi A., Sathish K.D, Anand, K., Amitesh, S., and Devadoss, F.R. 2009. Studies on isolation and partial purification of lysozyme from egg white of the lovebird (Agapornis species). African Journal of Biotechnology Vol. 8 (1), pp. 107-109, 5. Sumarsih, Sri, 2003. Diktat Kuliah Mikrobiologi Dasar. Jurusan Ilmu Tanah. Fakultas Pertanian. UPN-Veteran. Yogyakarta. Widyarti, S., 2003. Petunjuk Praktikum Biokimia Teknik, Jurusan Biologi. Fakultas MIPA. Universitas Brawijaya. Malang. Winarno, F.G., 1983. Enzim Pangan. PT. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. Yan. Luding, Shen. Shaochuan, Yun. Junxian, and Yao. Kejian, 2011. Isolation of Lysozyme from Chicken Egg White Using Polyacrylamide - based Cation-exchange Cryogel. Chinese Journal of Chemical Engineering, 19 (5) 876-880.
23
Jurnal Ternak, Vol.03, No.02, Desember 2012 24
24
ISSN 2086 - 5201
Jurnal Ternak, Vol. 03, No. 02, Desember 2012
ISSN 2086 - 5201
PANDUAN PENULIS Naskah dapat ditulis dalam bahasa Indonesia atau bahasa Inggris. Naskah disusun dengan urutan: JUDUL (bahasa Indonesia), NAMA PENULIS (yang disertai dengan alamat Lembaga/ Instansi), ABSTRAK (bahasa Indonesia atau Inggris, maksimal 250 kata), KATA KUNCI (maksimal 6 kata), PENDAHULUAN, METODOLOGI (jika hasil penelitian), HASIL DAN PEMBAHASAN, PENUTUP (KESIMPULAN & SARAN), UCAPAN TERIMA KASIH (jika diperlukan) dan DAFTAR PUSTAKA. Naskah diketik dengan spasi tunggal pada kertas HVS A4 maksimum 15 halaman termasuk gambar, foto, dan tabel disertai CD. Batas dari tepi kiri 3 cm, kanan, atas, dan bawah masingmasing 2,5 cm dengan program pengolah kata Microsoft Word dan tipe huruf Arial berukuran 10 point. Setiap halaman diberi nomor halaman secara berurutan. Gambar dalam bentuk grafik/diagram harus asli. Penulisan simbol α, β, χ, dan lain-lain dimasukkan melalui fasilitas insert, tanpa mengubah jenis huruf. Kata dalam bahasa asing dicetak miring. Naskah dikirimkan ke alamat Redaksi sebanyak 3 eksemplar. Penggunaan nama suatu tumbuhan atau hewan dalam bahasa Indonesia/Daerah harus diikuti nama ilmiahnya (cetak miring) beserta. Daftar pustaka ditulis secara abjad menggunakan sistem nama-tahun.
25
