KARAKTERISTIK PROTEIN SERUPA SILICATEIN DARI SPONGE ASAL PERAIRAN NIAS DAN LOMBOK
MRR. LUKIE TRIANAWATI
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2007
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul : ”Karakteristik Protein Serupa Silicatein dari Sponge Asal Perairan Nias dan Lombok”, adalah benar-benar merupakan karya saya sendiri dengan bimbingan dari komisi pembimbing dan belum pernah diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Semua sumber informasi dan data yang berasal atau yang dikutip dari karya yang telah diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dapat diperiksa kebenarannya.
Bogor, Januari 2007
Mrr. Lukie Trianawati F251034011/IPN
ABSTRAK MRR. LUKIE TRIANAWATI. F251034011. Karakteristik Protein Serupa Silicatein dari Sponge Asal Perairan Nias dan Lombok. Dibimbing oleh Prof. Dr. Maggy T Suhartono, Dr. Ir. Dahrul Syah M.Sc dan Dr. Ir. Ekowati Chasanah, M.Sc. Penggunaan bahan dasar silika yang berstruktur nano di industri pangan makin berkembang sebagai bahan pengemas aktif, biosensor, penyaring dan antikoagulan. Saat ini bahan dasar silika berstruktur nano dilakukan dengan proses yang menggunakan suhu, pH dan tekanan yang ekstrim serta menggunakan surfaktan. Cara lain untuk membuat silika berstruktur nano adalah menggunakan biokatalis protein serupa silicatein. Protein silicatein diisolasi dari sponge laut diketahui dapat membantu polimerisasi silika pada substrat Tetraethylorthosilicate (TEOS) pada suhu ruang dan pH netral. Sponge yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari perairan Nias (N6 dan N20) dan perairan Lombok (MT5, MT36, MT37), Indonesia. Protein diperoleh dengan cara mengisolasi spikula silika terlebih dahulu dari tubuh sponge menggunakan larutan Natrium Hipoklorit 10%. Rendemen spikula silika tertinggi yang diperoleh dengan perendaman larutan 3N HNO3/ 3N H2SO4 dan pencucian dengan aseton 2x diperoleh dari sponge MT37 yaitu sebesar 58% dari berat kering sponge. Rendemen protein tertinggi yang diperoleh dari pelarutan silika spikula dengan larutan buffer 2.5 mM HF/NH4F pH 5 selama 2 jam adalah dari sponge N6, N20, MT5, MT36, MT37 berturut-turut sebesar 3.11%, 0.30%, 3.93%, 7.32% dan 58.5% dari berat kering sponge. Dengan metode Bradford, kandungan protein tertinggi spikula silika adalah dari sponge N6, MT5, MT36, MT37 yaitu 0.012 mg/ml, 0.042 mg/ml, 0.05 mg/ml dan 0.21 mg/ml. Hasil analisa SDS-PAGE menunjukkan bahwa berat molekul protein serupa silicatein dari spons N6 adalah 32, 27, 23 kD sedangkan MT36 dan MT37 adalah 15.5 kD dan 18kD. Ekstrak protein serupa silicatein sebanyak 250 ml dengan kandungan protein sebanyak 0.004 mg/ml direaksikan dengan 1 ml TEOS 13.5 µmol yang diinkubasi selama 12 jam pada pH 6.8 suhu 26oC menghasilkan aktivitas polimerisasi tertinggi sebesar 144 µmol/ml. Penghambatan aktivitas protein dari sponge MT37 dan MT5 oleh senyawa Phenylmethylsulfonylfluorida (PMSF) 1mM sebesar 38.8% dan 35.5% menunjukkan bahwa protein serupa Silicatein yang diisolasi diduga kuat mempunyai sisi aktif serin. Hasil studi kinetika reaksi menunjukkan bahwa reaksi protein serupa silicatein dari sponge MT37 dengan TEOS mengikuti persamaan Michaelis-Menten dengan nilai Vmax yang diperoleh adalah 0.001 µmol/detik, nilai Km yang sebesar 0.01 µmol/ml dan nilai Kcat adalah 0.04 µmol/detik.
Kata kunci: protein serupa silicatein, sponge, polimerisasi
©Hak cipta milik Mrr. Lukie Trianawati, tahun 2007 Hak cipta dilindungi Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apaapun, baik cetak, fotokopi, mikrofilm, dan sebagainya
KARAKTERISTIK PROTEIN SERUPA SILICATEIN DARI SPONGE ASAL PERAIRAN NIAS DAN LOMBOK
MRR. LUKIE TRIANAWATI
Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Ilmu Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2007
Judul Tesis
Nama Mahasiswa Nomor Pokok
: KARAKTERISTIK PROTEIN SERUPA SILICATEIN DARI SPONGE ASAL PERAIRAN NIAS DAN LOMBOK : Mrr. Lukie Trianawati : F251034011/ILMU PANGAN
Menyetujui, 1. Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Maggy T. Suhartono Ketua
Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc. Anggota
Dr. Ir. Ekowati Chasanah, M.Sc. Anggota 2. Ketua program Studi Ilmu Pangan 3. Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof. Dr. Ir. Betty Sri Laksmi Jenie, MS
Tanggal Ujian: 3 Januari 2007
Dr. Ir. Chairil Notodiputro, MSi
Tanggal lulus :
PRAKATA Alhamdulillah puji syukur kehadirat Allah SWT atas berkah dan karunia-Nya, penulis berhasil menyelesaikan karya ilmiah ini. Penelitian yang berjudul Karakteristik Protein Serupa Silicatein dari Sponge Asal Perairan Nias dan Lombok ini dilaksanakan dari bulan Januari 2006 sampai dengan Agustus 2006. Penulis mengucapkan terimakasih kepada Prof. Dr. Ir. Maggy T. Suhartono, Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc. dan Dr. Ir. Ekowati Chasanah, M.Sc. sebagai komisi pembimbing atas seluruh bimbingan dan perhatian yang telah diberikan. Terimakasih juga disampaikan kepada Dr. Ir. Feri Kusnandar selaku dosen penguji luar komisi atas semua masukan yang diberikan. Terimakasih penulis sampaikan kepada Ketua Program studi Ilmu Pangan Prof. Dr. Ir. Betty Sri Laksmi Jenie, MS., Kepala Pusat Studi Ilmu Hayat dan Bioteknologi, Dr. Ir. Suharsono, Pimpinan Badan Riset Kelautan dan Perikanan atas sampel sponge serta kepada Dr. Ir. Azwar selaku Kepala Laboratorium Material Science UI atas ijin penggunaan peralatan SEM. Terimakasih yang tidak terhingga kepada Ibunda tercinta yang telah mendampingi penulis selama menyelesaikan sekolah dan juga atas doa dan kasih sayangnya. Ungkapan terimakasih yang sulit diungkapkan kepada suamiku tersayang Zulkifli, MSi. atas semua bentuk dukungannya, juga kepada anak-anakku Aminullah Basyir Yusuf Al-Birru (Abya) dan Mighdad Yasser Al-fafa (Yasser) atas semangat dan cerianya. Terimaksih juga kepada Ayahanda (Alm), kakak-kakak dan adik-adik tercinta atas dukungannya. Terimakasih penulis sampaikan kepada Hj. Ika Malikah atas bantuan teknis dan semangat, juga kepada Mbak Ari, Bu Eni, M Pepi, B Dewi dan teman-teman seperjuangan di lab MB Agnes, Ibu Sri Rahayu, Ibu Rika, M Rudi, Bu Siti, Inda, Feni, Prasna atas diskusi, semangat dan candanya. Juga kepada Uni, P Nur, M Echa, P Budi, Erni, Nani dan teman-teman IPN 2003 dan 2004 atas semangat dan kebersamannnya. Tak lupa disampaikan terimakasih kepada Tim Hibah penelitian Dasar atas bantuan dana penelitiannya. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat untuk kemaslahatan di muka bumi ini. Mrr. Lukie Trianawati
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Ponorogo pada tanggal 20 Agustus 1976 sebagai anak ketiga dari pasangan Drs. M. Kamiadi (Alm.) dan Hariatin. Penulis menyelesaikan program Diploma II Supervisor Jaminan Mutu Pangan IPB pada tahun 1997. Pada tahun 2003 penulis menyelesaikan program Strata I dari jurusan Teknologi Pangan dan Gizi, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Djuanda sebagai wisudawan terbaik tingkat fakultas. Pada tahun yang sama penulis melanjutkan studi Strata 2 pada Program studi Ilmu Pangan, Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.
DAFTAR ISI
Halaman DAFTAR ISI................................................................................................
vii
DAFTAR TABEL........................................................................................
ix
DAFTAR GAMBAR...................................................................................
x
DAFTAR LAMPIRAN................................................................................
xii
PENDAHULUAN Latar Belakang......................................................................................
1
Tujuan Penelitian...................................................................................
2
TINJAUAN PUSTAKA Sponge...................................................................................................
4
Struktur Sponge.....................................................................................
8
Protein Silicatein...................................................................................
11
Polimerisasi Silika.................................................................................
12
Silikon dan senyawanya........................................................................
14
Aplikasi Silika Berpori..........................................................................
16
Kinetika Reaksi Polimerisasi Asam Silikat...........................................
18
Penghambatan Reaksi Enzim................................................................
18
Isolasi Protein dan Analisis Berat Molekul...........................................
21
BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat......................................................................................
21
Metode Penelitian ................................................................................
21
Pengumpulan Sampel Sponge......................................................
22
Isolasi Spikula Silika Sponge.......................................................
22
Isolasi Crude Protein Serupa Silicatein .......................................
23
Penghitungan Jumlah Agregat Protein Serupa Silicatein.............
23
Analisis Kadar Protein.................................................................
24
Analisis SDS Page........................................................................
24
Uji Aktivitas Protein Serupa Silicatein........................................
25
Studi Kinetika Protein Serupa Silicatein......................................
25
vii
Uji Inhibitor Spesifik Serin..........................................................
26
Analisis SEM Silika Hasil Polimerisasi.......................................
26
HASIL DAN PEMBAHASAN Identitas Sponge................................................................................
32
Rendemen Spikula Silika........................…...................……………
34
Isolasi dan Bentuk Protein Serupa Silicatein.....................................
35
Jumlah Agregate Protein Serupa Silicatein dalam Larutan...............
36
Konsentrasi Protein Serupa Silicatein...............................................
37
Berat Molekul Protein Serupa Silicatein...........................................
38
Aktivitas Protein Serupa Silicatein dengan TEOS.................….......
43
Karakter Kinetika Reaksi Protein Serupa Silicatein.……………….
45
SEM Silika Hasil Polimerisasi..........................................................
48
Pendugaaan Sisi Aktif.......................................................................
49
SIMPULAN DAN SARAN……………………………………….
50
DAFTAR PUSTAKA..................................................................................
51
LAMPIRAN.................................................................................................
55
viii
