PEMBUATAN PEPTON KACANG TANAH
DENGAN ENZIM PAPAIN KASAR
UNTUK MEDIA PERTUMBUHAN BAKTERI
NINUK GILANG WIRANTI
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERRTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pembuatan Pepton Kacang Tanah dengan Enzim Papain Kasar untuk Media Pertumbuhan Bakteri adalah benar karya saya dengan arahan dari dosen pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
ABSTRAK
NINUK GILANG WIRANTI. Pembuatan Pepton Kacang Tanah dengan Enzim Papain Kasar untuk Media Pertumbuhan Bakteri. Dibimbing oleh MULYORINI RAHAYUNINGSIH.
Pepton merupakan komponen penting dalam media pertumbuhan mikroba yang berperan sebagai sumber nitrogen. Rata-rata impor pepton yang mencapai US $17.84 juta per tahun dalam lima tahun terakhir merupakan peluang tersendiri untuk pengembangan pepton dengan memanfaatkan bahan sumber protein yang tersedia di Indonesia, seperti kacang tanah. Tujuan penelitian ini adalah untuk menghasilkan pepton kacang tanah dengan hidrolisis enzimatis menggunakan enzim papain kasar, menentukan kondisi hidrolisis terbaik (waktu hidrolisis, konsentrasi enzim, dan suhu hidrolisis), dan mengujicobakan pepton kacang tanah sebagai media pertumbuhan bakteri. Kadar protein kacang tanah yang digunakan adalah 21.84% dan aktivitas enzim papain kasar yang digunakan sebesar 5057.47 U/g.menit. Proses hidrolisis berlangsung dengan menggunakan substrat kacang tanah dan air dengan perbandingan 1:2. Kondisi hidrolisis terbaik untuk menghasilkan pepton kacang tanah dicapai dengan menggunakan enzim papain sebesar 0.4% dengan hidrolisis selama 4 jam pada suhu 55 oC. Pepton yang dihasilkan merupakan produk cair berwarna kuning kecoklatan, supernatan dari proses sentrifugasi. Rendemen proses hidrolisis ini adalah 1.23 ml/g kacang tanah. Kandungan asam amino tertinggi pepton ini adalah asam glutamat. Hasil pengujian pertumbuhan pada Escherichia coli dan Staphylococcus aureus menunjukkan bahwa pepton kacang tanah dapat digunakan sebagai komponen dalam media pertumbuhan bakteri.
Kata kunci: Escherichia coli, hidrolisis enzimatis, papain, pepton kacang tanah, Staphylococcus aureus
ABSTRACT
NINUK GILANG WIRANTI. Peanut Peptone Production by Crude Papain for the Bacterial Growth Media. Supervised by MULYORINI RAHAYUNINGSIH.
for 4 hours incubation in temperature 55 oC. The obtained peptone was brownish yellow and liquid form as supernatant from the sentrifugation process. The yield of the hydrolysis process to produce peanut peptone was 1.23 ml/g peanut. Peanut peptone had high glutamic acid as amino acid content. Growth test with Escherichia coli and Staphylococcus aureus showed that peanut peptone could be used as component for microbial growth media.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian
pada
Departemen Teknologi Industri Pertanian
PEMBUATAN PEPTON KACANG TANAH
DENGAN ENZIM PAPAIN KASAR
UNTUK MEDIA PERTUMBUHAN BAKTERI
NINUK GILANG WIRANTI
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
Judul Skripsi : Pembuatan Pepton Kacang Tanah dengan Enzim Papain Kasar untuk Media Pertumbuhan Bakteri
Nama : Ninuk Gilang Wiranti NIM : F34100120
Disetujui oleh
Dr. Ir. Hj. Mulyorini Rahayuningsih, M.Si Pembimbing I
Diketahui oleh
Prof. Dr. Ir. Nastiti Siswi Indrasti Ketua Departemen
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Judul yang dipilih dalam penelitian ini adalah Pembuatan Pepton Kacang Tanah dengan Enzim Papain Kasar untuk Media Pertumbuhan Bakteri. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Bioindustri dan Laboratorium DIT, Departemen Teknologi Industri Pertanian IPB, mulai bulan Februari hingga Mei 2014 dengan sumber pendanaan dari Ditjen DIKTI melalui Program Kreativitas Mahasiswa (PKM).
Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr. Ir. Hj. Mulyorini Rahayuningsih, M.Si selaku pembimbing akademik yang selalu membimbing dan mengarahkan penulis selama penelitian dan penyusunan skripsi. Penulis juga berterima kasih kepada Dr. Ir. Muslich, M.Si dan Drs. Purwoko, M.Si selaku dosen penguji atas saran yang diberikan. Selain itu, kepada staf laboratorium, kelompok PKM dan keluarga TIN 47 yang banyak memberikan bantuan teknis kepada penulis. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada bapak, ibu, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL ix
DAFTAR GAMBAR ix
DAFTAR LAMPIRAN ix
DAFTAR GAMBAR x
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Tujuan Penelitian 2
Manfaat Penelitian 2
Ruang Lingkup Penelitian 2
METODE 2
Bahan 2
Alat 3
Prosedur Percobaan 3
Rancangan Percobaan 5
HASIL DAN PEMBAHASAN 6
Enzim Papain Kasar 6
Komposisi Kimia Bahan Baku 7
Waktu Hidrolisis dan Konsentrasi Enzim Terbaik 7
Suhu Hidrolisis Terbaik 9
Asam Amino Pepton Kacang Tanah 10
Aplikasi Pepton Kacang Tanah sebagai Media Pertumbuhan Bakteri 11
SIMPULAN DAN SARAN 13
Simpulan 13
Saran 13
DAFTAR PUSTAKA 13
LAMPIRAN 16
DAFTAR TABEL
1 Data perolehan enzim papain kasar dari getah buah pepaya 6
2 Komposisi kimia kacang tanah 7
DAFTAR GAMBAR
1 Diagram alir pembuatan pepton kacang tanah 4
2 Pengaruh waktu hidrolisis dan konsentrasi enzim terhadap nilai NTT/NTB 8 3 Pengaruh suhu hidrolisis terhadap nilai NTT/NTB 9 4 Kandungan asam amino pepton kacang tanah perlakuan terbaik ( ) dan
pepton komersial ( ) 10
5 Nilai pertumbuhan Escherichia coli pada (a) media cair dan (b) media padat 11 6 Nilai pertumbuhan Staphylococcus aureus pada (a) media cair dan (b) media
padat 12
DAFTAR LAMPIRAN
1 Analisis ragam penentuan waktu hidrolisis dan konsentrasi enzim terbaik 16 2 Hasil uji lanjut Duncan pengaruh interaksi waktu hidrolisis dan konsentrasi
enzim terhadap nilai NTT/NTB 16
3 Analisis ragam penentuan suhu hidrolisis terbaik 16 4 Hasil uji lanjut Duncan pengaruh suhu terhadap nilai NTT/NTB 17
5 Kadar asam amino beberapa jenis pepton 17
6 Nilai kekeruhan media cair Escherichia coli setelah 24 jam 18 7 Hasil analisis ragam pertumbuhan Escherichia coli pada medium cair 18 8 Hasil uji lanjut Duncan data kekeruhan media Escherichia coli 19
9 Hasil uji TPC Escherichia coli 19
10 Hasil analisis ragam TPC Escherichia coli 20
13 Hasil uji lanjut Duncan data kekeruhan media Staphylococcus aureus 21
14 Hasil TPC Staphylococcus aureus 21
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pepton merupakan hidrolisat protein yang banyak digunakan sebagai salah satu komponen nutrisi dalam media pertumbuhan mikroorganisme. Pepton dalam media pertumbuhan mikroba, berfungsi sebagai sumber nitrogen bagi mikroorganisme. Penggunaan pepton sangat luas mencakup penggunaan pada laboratorium mikrobiologi hingga pada industri berbasis bioteknologi. Selama ini kebutuhan pepton di Indonesia masih dipenuhi melalui impor dengan jumlah dan harga yang sangat tinggi. Impor produk ini dilakukakan karena industri pepton Indonesia belum dikembangkan. Pada tahun 2013, impor pepton di Indonesia mencapai nilai sebesar US $20.76 juta dengan jumlah sebesar 5 102 ton. Nilai tersebut meningkat dibanding tahun 2012 yaitu US $12.15 juta dengan kuantitas sebesar 3 296 ton (BPS 2014). Tingginya nilai impor tersebut dapat menjadi peluang untuk melakukan pengembangan pepton dengan memanfaatkan bahan sumber protein yang tersedia di Indonesia, seperti protein kacang tanah.
Menurut Dwivedi et al. (1996), kacang tanah memiliki kandungan protein sekitar 22-30% sehingga potensial dikembangkan, termasuk untuk memproduksi pepton. Potensi kacang tanah ini pun dinilai semakin besar berdasarkan data produktivitas kacang tanah yang meningkat di tahun 2013. Produktivitas tersebut mencapai 13.52 ku/ha dibanding tahun 2012 sebesar 12.74 ku/ha. Selain itu, pengembangan protein kacang tanah sebagai bahan baku produksi pepton belum pernah dikaji sehingga penelitian ini sangat penting untuk dilakukan. Berdasarkan data konsumsi kacang tanah pada tahun 2006-2011 (Kementerian Pertanian 2013), diketahui bahwa rata-rata konsumsi kacang tanah lepas kulit sebesar 739 167 ton dari rata-rata penyediaan dalam negeri sebesar 883 000 ton. Dengan demikian terdapat rata-rata 143 833 ton kacang tanah yang tersedia (tidak dikonsumsi) dan dapat dikembangkan. Pengembangan pepton kacang tanah diharapkan dapat memberikan nilai tambah dalam pemanfaatan protein kacang tanah di Indonesia, terutama dalam memanfaatkan limbah bungkil kacang tanah pada industri yang memproduksi minyak kacang tanah. Pengembangan pepton dari protein kacang tanah ini diharapkan dapat mengurangi ketergantungan impor pepton di Indonesia yang selama ini masih dilakukan.
Penelitian mengenai produksi pepton secara hidrolisis enzimatis telah banyak dilakukan. Akan tetapi, penelitian tersebut umumnya menggunakan sumber protein hewani sebagai bahan baku. Nurhayati et al. (2007) dan Wijayanti (2009) telah meneliti mengenai produk hidrolisat ikan selar dengan enzim papain. Selain itu, Suhandana (2010) meneliti tentang produksi pepton dari jeroan ikan tongkol dan Fitra (2013) menggunakan ikan hasil tangkap sampingan busuk. Pepton pada penelitian ini dibuat dengan memanfaatkan kacang tanah sebagai sumber protein nabati dengan menggunakan dasar metode penelitian Nurhayanti et al. (2007) dan Wijayanti (2009).
2
dapat merusak sebagian atau semua asam-asam amino tertentu karena kondisi proses yang berlangsung pada suhu tinggi. Selain itu, produk pepton yang diperoleh dari proses hidrolisis asam memiliki kandungan garam yang tinggi karena adanya pembentukan garam pada proses netralisasi (BD 2009).
Faktor yang mempengaruhi kecepatan hidrolisis enzimatis adalah waktu, pH, suhu, konsentrasi, dan perbandingan enzim dengan protein (Kirk et al. 1953). Oleh karena itu dalam memproduksi pepton kacang tanah secara enzimatis diperlukan penggunaan kondisi hidrolisis terbaik sehingga produk dapat dihasilkan secara optimal. Pada penelitian ini dilakukan penentuan kondisi hidrolisis terbaik dalam memproduksi pepton kacang tanah. Kondisi yang dikaji meliputi waktu hidrolisis, konsentrasi enzim, dan suhu hidrolisis.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk:
- menghasilkan pepton nabati dari kacang tanah menggunakan enzim papain kasar;
- menentukan waktu hidrolisis, konsentrasi enzim, dan suhu hidrolisis terbaik dalam proses pembuatan pepton kacang tanah;
- mengujicobakan produk pepton kacang tanah sebagai media pertumbuhan bakteri.
Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah memberikan alternatif pemanfaatan protein kacang tanah untuk dikembangkan menjadi produk dengan potensi pengembangan dan nilai ekonomis yang tinggi.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini adalah memproduksi pepton kacang tanah dalam bentuk cair, yang merupakan cairan/supernatan hasil sentrifugasi. Pepton ini kemudian diujicobakan sebagai media pertumbuhan untuk bakteri Escherichia coli dan Staphylococcus aureus dan dibandingkan dengan pepton komersial (BactoTMpeptone).
METODE
Bahan
3
Alat
Alat-alat yang digunakan untuk preparasi enzim papain meliputi pisau, wadah penampung getah, neraca, kertas saring, oven, dan blender. Peralatan untuk hidrolisis meliputi erlenmeyer, termometer, water bath, inkubator, penyaring ukuran 225 mesh berbahan monyl, tabung setrifugasi, alat sentrifugasi, dan aluminium foil. Peralatan lain yang digunakan antara lain yaitu bunsen, jarum inokulasi/ose, tabung reaksi bertututp ulir, cawan petri, colony counter quebec, autoklaf, clean bench, dan spektrofotometer.
Prosedur Percobaan
Preparasi Enzim Papain Kasar (Hasbullah 2001 )
Enzim papain kasar yang digunakan pada penelitian ini diperoleh dari pengaktif disiapkan, dengan melarutkan 14 gram natrium metabisulfit dan 3 gram natrium klorida dalam 1 liter air. Getah pepaya hasil penyadapan dicampurkan dalam pengaktif dengan perbandingan 1:1 (b/v) kemudian diaduk hingga terbentuk bubur. Bubur disaring menggunakan penyaring untuk memisahkan kotoran. Getah tersebut dituang ke piring porselen untuk dikeringkan pada oven bersuhu ±55 oC. Setelah kering, getah diubah menjadi serbuk dengan penggilingan. Bubuk enzim yang diperoleh dikarakterisasi untuk mengetahui nilai aktivitas enzim.
Preparasi Kacang Tanah
Kacang tanah digiling agar diperoleh kacang tanah yang berukuran lebih kecil dan seragam. Bahan ini dilakukan karakterisasi untuk mengetahui komposisi kimia seperti kandungan protein.
Penentuan Waktu Hidrolisis dan Konsentrasi Enzim Terbaik
Pada tahap ini ditentukan kondisi hidrolisis terbaik pada pembuatan pepton, dengan perlakuan konsentrasi enzim dan waktu hidrolisis. Kacang tanah ditambahkan akuades dengan perbandingan 1:2 (b/v) dan enzim pada berbagai konsentrasi (0.2%; 0.4%; dan 0.6%). Campuran tersebut dicampurkan dalam erlenmeyer lalu diaduk sampai tercampur rata. Sampel diberikan perlakuan waktu hidrolisis selama 4, 6, dan 8 jam. Hidrolisis ini dilakukan pada suhu 60 oC dengan menggunakan inkubator. Hidrolisis dihentikan dengan inaktivasi enzim pada suhu 85 oC selama 15 menit dalam water bath. Setelah itu, sampel disaring dengan penyaring berukuran 225 mesh dan disentrifugasi (4000 rpm selama 15 menit) untuk memperoleh fraksi terlarut berupa supernatan.
4
nitrogen total terlarut dan nitrogen total bahan (NTT/NTB) tertinggi menunjukkan kodisi hidrolisis terbaik untuk memperoleh pepton kacang tanah. Selain itu, dilakukan pula pengujian untuk mengetahui kandungan asam amino pepton, dengan metode HPLC di Laboratorium Terpadu IPB.
Penentuan Suhu Hidrolisis Terbaik
Pada tahap ini proses hidrolisis untuk memperoleh pepton dilakukan menggunakan waktu hidrolisis dan konsentrasi enzim terbaik berdasarkan hasil percobaan sebelumnya. Langkah percobaan dilakukan dengan mempersiapkan kacang tanah dan enzim dengan konsentrasi terbaik dan dengan penambahan air 1:2 (bahan:air). Hidrolisis dilakukan pada suhu 50, 55, dan 60 oC. Hidrolisat protein yang dihasilkan dapat diuji seperti pada tahap penelitian sebelumnya. Percobaan ini dilakukan dengan dua kali ulangan. Diagram alir proses pembuatan pepton dapat merujuk pada Gambar 1.
Gambar 1 Diagram alir pembuatan pepton kacang tanah (Nurhayati et al. (2008); Wijayanti (2009))
Pengujian Pepton sebagai Media Cair Pertumbuhan Bakteri
Pada tahap ini, pepton kacang tanah yang dihasilkan, diujicobakan sebagai media pertumbuhan bakteri dan membandingkan dengan pepton komersial (BactoTMpeptone). Pengujian dilakukan untuk dua jenis bakteri yaitu Escherichia coli dan Staphylococcus aureus.
Biakan bakteri terlebih dahulu disegarkan pada media nutrient broth selama 24 jam sebelum dipindahkan ke media mengandung pepton hasil percobaan. Medium pertumbuhan dibuat dengan menyiapkan larutan yang mengandung yeast extract 0.5%, dan NaCl 1%. Campuran ini dimasukkan sebanyak 9 ml ke dalam tabung ulir. Setiap sampel pepton diujikan ke dalam tiga
5 tabung media cair (diinokulasikan baketeri) dan disiapkan juga satu tabung media cair tanpa diinokulasi (blanko). Pepton komersial sebagai pembanding disiapkan terpisah dalam bentuk larutan dengan konsentrasi 10%. Pepton komersial tersebut dipipet sebanyak 1 ml ke dalam tabung ulir berisi campuran yeast extract dan NaCl sehingga konsentrasi pepton dalam media sebesar 1%. Sementara itu, pepton kacang tanah ditambahkan sebanyak ±1 ml dengan menyetarakan nilai total nitrogen pepton kacang tanah dengan pepton komersial (pengaturan volume). Medium ini disterilisasi pada suhu 121 oC selama 15 menit sebelum diinokulasi.
Inokulasi bakteri dilakukan dengan memasukkan masing-masing 1 ml kultur hasil penyegaran ke dalam tabung ulir berisi media steril. Setelah itu, dilakukan inkubasi pada suhu 37 oC selama 24 jam. Pengamatan pertumbuhan bakteri secara kualitatif dilakukan dengan mengukur perubahan kekeruhan medium cair setelah 24 jam dengan menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 620 nm. Pada setiap sampel uji, media cair yang tidak diinokulasikan digunakan sebagai blanko sampel tersebut.
Pengujian Pepton sebagai Media Padat Pertumbuhan Bakteri
Medium yang digunakan untuk uji ini memiliki komposisi yang sama seperti komposisi medium cair dengan penambahan agar bakteriologi sebanyak 1.5%. Inokulasi dilakukan dengan teknik tuang (pour plate). Bakteri pada tingkat pengenceran tertentu dipipet 0.5-1 ml ke dalam cawan. Setelah itu, medium dituang ke dalam cawan dan didiamkan hingga memadat. Cawan kemudian diinkubasi pada suhu 37 oC selama 48 jam. Jumlah bakteri yang tumbuh dihitung dengan colony counter quebec sebagai nilai pertumbuhan kuantitatif.
Rancangan Percobaan
Data yang diperoleh pada masing-masing tahapan penelitian dianalisis secara statistik dengan analisis ragam untuk mengetahui pengaruh faktor terhadap nilai uji tertentu. Analisis ragam ini dilakukan dengan menggunakan software SPSS 16 dan Microsoft Excel 2010. Rancangan percobaan yang digunakan adalah rancangan percobaan acak lengkap faktorial, dan hasil analisis yang menunjukkan berbeda nyata dilakukan uji lanjut Duncan.
Penentuan Waktu Hidrolisis dan Konsentrasi Enzim Terbaik
Rancangan percobaan yang digunakan pada penelitian tahap ini adalah rancangan percobaan acak lengkap faktorial dengan dua faktor dan dua kali ulangan. Faktor yang diamati adalah waktu hidrolisis dan konsentrasi enzim, dengan masing-masing tiga taraf yaitu 4, 6, dan 8 jam untuk faktor waktu hidrolisis dan 0.2, 0.4, dan 0.6% untuk faktor konsentrasi enzim. Pada rancangan ini dilihat pengaruh faktor tersebut terhadap nilai NTT/NTB.
Penentuan Suhu Hidrolisis Terbaik
6
Pengujian Pepton Kacang Tanah sebagai Media Pertumbuhan Bakteri
Data hasil uji pertumbuhan pepton dianalisis dengan analisi ragam satu arah untuk membandingkan nilai pertumbuhan pepton dari beberapa sampel. Sampel yang diuji adalah pepton yang diperoleh dari rancangan sebelumnya, yaitu pepton hasil hidrolisis pada suhu 50, 55, dan 60 oC (dilambangkan dengan S50, S55, dan S60) ditambah satu pembanding (pepton komersial). Dengan demikian, ada empat sampel yang dianalisis ragamnya.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Enzim Papain Kasar
Hidrolisis protein secara enzimatis dapat dilakukan dengan menggunakan enzim pemecah protein atau protease. Enzim yang digunakan berupa papain kasar yang diperoleh dari penyadapan getah pepaya lalu dikeringkan dan digiling. Berdasarkan Tabel 1 diketahui bahwa dari 281.1 gram getah pepaya akan diperoleh 56.33 gram getah kering. Total enzim papain kasar yang telah dihaluskan adalah 55.7 gram. Dengan demikian, rendemen papain kasar yang diperoleh adalah sebesar 19.8%. Nilai aktivitas enzim ini sebesar 5057.47 U/g·menit dalam substrat kasein. Nilai tersebut menunjukkan bahwa setiap 1 gram protein enzim papain dapat mengkatalisis reaksi hidrolisis untuk mengkorversi 5057.47 µmol substrat protein per menit.
Tabel 1 Data perolehan enzim papain kasar dari getah buah pepaya
Perolehan Jumlah(gram)
Getah segar 281.1
Getah kering 56.3
Getah halus 55.7
Enzim merupakan protein atau komplek protein yang mengkatalis reaksi kimia dengan menurunkan energi aktivasi reaksi sehingga reaksi dapat berlangsung lebih cepat. Dalam klasifikasinya, papain termasuk enzim hidrolase, yaitu enzim yang bekerja menghidrolisis suatu ikatan. Aktivator papain antara lain adalah sistein, sulfida, dan sulfit sedangkan inhibitor papain yaitu logam berat, karbonil, dan p-kloromerkurobenzoat (Rathi et al. 2007).
7 Papain merupakan protease sulfihidril yang merupakan protein sederhana dengan sebuah rantai tunggal polipeptida yang terdiri dari 212 residu asam amino dengan sistein-25 sebagai tempat gugus aktif tiol (-SH) esensial. Titik isoelektrik papain adalah 8.75 dengan bobot molekul 21 000 - 23 700 dalton dan dengan kandungan sulfur sebesar 1.2%. Kualitas papain kasar bergantung pada proses pengeringan. Pengeringan dalam waktu singkat pada temperatur di bawah 50 oC dapat menghasilkan produk yang lebih aktif. Selain itu, aktivitas papain dipengaruhi juga oleh jenis buah, umur buah, dan penanganan pascapanennya (Muchtadi et al. 1992; Leung 1996)
Komposisi Kimia Bahan Baku
Kacang tanah yang digunakan sebagai bahan baku produksi pepton memiliki komposisi kimia seperti yang tercantum dalam Tabel 3. Kandungan protein sebesar 21.84% menjadikannya sebagai sumber protein potensial yang dapat digunakan untuk memproduksi pepton.
Tabel 2 Komposisi kimia kacang tanah
Parameter (%) Nilai
Kadar air 7.37 ± 0.09
Kadar abu 2.58 ± 0.11
Kadar protein 21.84 ± 0.08
Kadar lemak 36.83 ± 0.03
Kadar serat kasar 19.33 ± 0.86
Kandungan lemak yang tinggi pada kacang tanah dapat menjadi dasar pemilihan proses pemisahan yang tepat untuk memperoleh produk yang lebih murni. Pemisahan minyak dilakukan dengan proses sentrifugasi sehingga minyak terpisah di bagian atas. Minyak ini kemudian dipisahkan secara manual dengan menggunakan sendok atau pipet. Tingginya kandungan minyak ini dapat juga menjadi dasar baru untuk memanfaatkan bungkil kacang tanah pada industri yang memproduksi minyak kacang tanah sebagai bahan baku pepton.
Waktu Hidrolisis dan Konsentrasi Enzim Terbaik
8
enzim terbaik dengan perlakuan konsentrasi enzim 0.2, 0.4, dan 0.6% untuk mengetahui pengaruh peningkatan konsentrasi tersebut terhadap nilai nitrogen pepton yang dihasilkan.
Gambar 2 memperlihatkan pengaruh waktu hidrolisis dan konsentrasi enzim terhadap nilai NTT/NTB. Berdasarkan analisis ragam (Lampiran 1), waktu hidrolisis, konsentrasi enzim, dan interaksi dua faktor tersebut berpengaruh nyata terhadap nilai NTT/NTB. Nilai NTT/NTB tertinggi dicapai pada waktu hidrolisis 4 jam dengan konsentrasi enzim 0.4%, yaitu 0.41. Hasil uji Duncan (Lampiran 2) menunjukkan bahwa sampel tersebut berbeda nyata dengan sampel lainnya. Dengan demikian, kondisi tersebut dapat dipilih sebagai kondisi hidrolisis terbaik untuk memperoleh pepton kacang tanah. Nilai NTT/NTB merupakan nilai yang menunjukkan rendemen perolehan pepton kacang tanah berdasarkan nilai total nitrogen pada produk (persen nitrogen per gram pepton) dibanding nilai total nitrogen bahan awal (persen nitrogen per gram kacang tanah). Nilai NTT/NTB sebesar 0.41 menunjukkan bahwa setiap satu persen nitrogen per gram kacang tanah, dapat diperoleh 0.41 persen nitrogen per gram pepton cair.
Gambar 2 Pengaruh waktu hidrolisis dan konsentrasi enzim terhadap nilai NTT/NTB (superkrip berbeda menunjukkan perbedaan nyata; p<0.05)
Waktu dan konsentrasi enzim merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi proses hidrolisis enzimatis. Proses reaksi enzimatis berlangsung karena adanya kesesuaian substrat dan enzim. Bagian reaktif substrat akan berikatan dengan gugus aktif suatu enzim membentuk kompleks enzim-substrat. Pada saat kompleks enzim-substrat terputus, produk hasil reaksi enzimatis akan dilepas dan enzim akan kembali pada konfigurasi semula (Stenes 1998). Proses ini diduga berlangsung selama waktu tertentu, sampai dihasilkan sejumlah besar produk. Pada saat sebagian besar produk telah dihasilkan, terjadi penurunan kerja enzim karena terjadi penurunan ikatan peptida spesifik bagi enzim, inaktivasi enzim, dan penghambatan produk. Penghambatan kerja enzim terjadi karena
9 adanya kompetisi antara substrat asli yang tidak terhidrolisis dengan peptida yang terbentuk selama hidrolisis (Netto et al. 1998).
Benjakul et al. (1997) menyatakan bahwa laju derajat hidrolisis dan nitrogen recovery mengalami peningkatan seiring penambahan konsentrasi enzim. Selain itu, Shahidi et al. (1995) menyatakan bahwa laju hidrolisis enzimatis menurun dan mencapai stasioner ketika tidak terjadi proses hidrolisis secara nyata. Sejumlah besar hidrolisat protein terlarut dihasilkan pada tahap awal hidrolisis, namun ketika sejumlah enzim ditambahkan pada fase stasioner proses hidrolisis, tidak terjadi peningkatan hasil hidrolisis. Pada kondisi tersebut terjadi penghambatan oleh produk atau pemecahan ikatan peptida oleh enzim.
Suhu Hidrolisis Terbaik
Suhu hidrolisis terbaik dapat ditentukan berdasarkan nilai NTT/NTB seperti halnya penentuan waktu hidrolisis dan konsentrasi enzim terbaik. Enzim papain diketahui aktif pada suhu 50-60 oC (EDC 1999). Penelitian terdahulu mengenai pembuatan pepton yang melibatkan enzim papain menggunakan suhu 55 oC (Nurhayati et al. 2007) dan suhu 60 oC (Wijayanti 2009) untuk produk yang sama (perikanan). Pada penelitian ini, suhu-suhu tersebut digunakan sebagai dasar penentuan suhu terbaik untuk memproduksi pepton kacang tanah.
Gambar 3 Pengaruh suhu hidrolisis terhadap nilai NTT/NTB (superskrip yang berbeda menunjukkan perbedaan nyata; p<0.05)
10
Peningkatan suhu dapat mempengaruhi kecepatan suatu reaksi kimia karena panas yang diberikan terhadap suatu campuran akan menaikkan energi kinetik senyawa tersebut sehingga peluang adanya interaksi dan terjadi reaksi kimia akan semakin besar. Hal ini juga berlaku untuk reaksi enzimatis yang melibatkan substrat dan enzim. Akan tetapi, mengingat enzim adalah molekul protein, hal tersebut berlaku sampai pada batas suhu tertentu. Suhu yang terlalu tinggi dapat merusak struktur tersier protein enzim (denaturasi) dan enzim tersebut dapat kehilangan aktivitas katalitiknya (Thenawidjaja 1984).
Asam Amino Pepton Kacang Tanah
Kandungan asam amino pepton kacang tanah dianalisis dengan metode High Performance Liquid Chromatography (HPLC). Pengujian ini dilakukan untuk mengidentifikasi jenis asam amino yang terdapat pada produk pepton kacang tanah beserta jumlahnya. Pada pengujian ini, hanya dilakukan pendeteksian 15 jenis asam amino dengan standar yang ada.
Gambar 4 Kandungan asam amino pepton kacang tanah perlakuan terbaik ( ) dan pepton komersial ( )
Berdasarkan Gambar 4 diketahui bahwa asam amino tertinggi pada pepton kacang tanah adalah asam glutamat dan terendah adalah metionin. Sementara itu, asam amino tertinggi pada pepton komersil adalah glisin. Perbedaan komposisi asam amino ini dapat disebabkan perbedaaan bahan baku pepton. Berdasarkan BD (2009), produk pepton komersial (BactoTMpeptone) dihasilkan dari bahan protein hewani dengan proses enzimatis. Data kandungan asam amino pepton kacang tanah pada grafik tersebut menggunakan pepton yang dihasilkan pada kondisi hidrolisis terbaik, yaitu pada suhu 55 oC. Kandungan asam amino pada pepton dengan masing-masing perlakuan suhu dan pepton komersial tercantum dalam Lampiran 5.
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
Kad
ar
(%)
11
Aplikasi Pepton Kacang Tanah sebagai Media Pertumbuhan Bakteri
Escherichia coli
Daya dukung tumbuh pepton kacang tanah dapat ditentukan berdasarkan pengujian pepton tersebut sebagai media pertumbuhan bakteri dan dibandingkan dengan pepton komersial. Pada penelitian ini, pengujian tersebut dilakukan dengan menggunakan pepton dalam formulasi medium cair dan medium padat. Pada formulasi medium cair, parameter yang diamati adalah nilai perubahan kekeruhan media setelah 24 jam diinkubasi sedangkan untuk formulasi media padat, dihitung TPC bakteri pada pengenceran tertentu.
(a) (b)
Gambar 5 Nilai pertumbuhan Escherichia coli pada (a) media cair dan (b) media padat. Pepton hasil hidrolisis pada suhu 50 oC (S50), 55 oC (S55), dan 60oC (S60), serta pembanding (pepton komersial). Superskrip yang berbeda menunjukkan perbedaan nyata (p<0.05).
Hasil pengujian pepton kacang tanah dalam formulasi media cair pertumbuhan Escherichia coli menunjukkan bahwa pepton kacang tanah memiliki daya dukung pertumbuhan yang relatif lebih baik dibanding pepton komersil. Hal ini ditunjukkan dengan nilai kekeruhan (Optical Density) yang relatif lebih tinggi pada media pepton kacang tanah dibanding pepton komersil (Gambar 5a). Hasil uji statistik menunjukkan bahwa nilai kekeruhan media dengan pepton kacang tanah berbeda nyata dengan pepton komersil (Lampiran 7-8). Pengukuran ini dilakukan secara triplo dengan satu blanko berisi media tanpa bakteri pada masing-masing perlakuan (Lampiran 6). Sementara itu, penggunaan pepton kacang tanah dalam formulasi media padat memiliki nilai hasil uji statistik yang tidak berbeda nyata dengan pepton komersil (Gambar 5b; Lampiran 10). Data dokumentasi pengujian ini tercantum pada Lampiran 9. Dengan demikian, pepton kacang tanah yang dihasilkan dapat digunakan sebagai sumber nitrogen dalam media pertumbuhan Escherichia coli.
Nilai kekeruhan yang lebih tinggi pada media cair yang mengandung pepton kacang tanah dibanding pepton komersil dapat disebabkan karena ketersediaan
12
asam amino tertentu. Menurut Selvarasu et al. (2008), asam amino jenis serin, aspartat, dan glutamat merupakan asam amino yang sangat dibutuhkan oleh bakteri. Pepton kacang tanah memiliki komposisi asam glutamat dan aspartat yang tinggi dibanding asam amino lain, dan juga asam amino tersebut, termasuk serin, relatif lebih tinggi dibanding pepton komersil (Gambar 4). Dengan demikian, tingginya nilai pertumbuhan bakteri pada media pepton kacang tanah mengindikasikan media tersebut sangat menunjang kebutuhan nutrisi bakteri sehingga proses pertumbuhan sel dapat berlangsung lebih optimal.
Staphylococcus aureus
Pengujian pepton kacang tanah juga dilakukan sebagai media pertumbuhan Staphylococcus aureus. Gambar 6a menunjukkan bahwa pertumbuhan Staphylococcus aureus pada media mengandung pepton kacang tanah relatif lebih baik dengan nilai Optical Density yang lebih tinggi dibanding pepton komersil. Hasil uji statistik menunjukkan bahwa nilai tersebut berbeda nyata, dengan nilai uji lanjut yang menunjukkan perbedaan nyata antara pepton kacang tanah pada berbagai perlakuan dengan pepton komersil (Lampiran 12-13).
(a) (b)
Gambar 6 Nilai pertumbuhan Staphylococcus aureus pada (a) media cair dan (b) media padat. Pepton hasil hidrolisis pada suhu 50 oC (S50), 55oC (S55), dan 60oC (S60), serta pembanding (pepton komersial) Superskrip yang berbeda menunjukkan perbedaan nyata (p<0.05).
13 Hasil pengujian pepton dalam formulasi media padat untuk menghitung biakan Staphylococcus aureus menunjukkan nilai yang tidak berbeda nyata (Gambar 6b; Lampiran 15). Hal ini menunjukkan bahwa pepton kacang tanah memiliki daya dukung tumbuh yang tidak berbeda nyata dibanding pepton komersil. Dengan demikian, penggunaan pepton kacang tanah ini dapat memberikan hasil perhitungan yang tidak berbeda dalam pengujian total mikroba, dibanding hasil dengan pepton komersil.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Pepton kacang tanah dapat diperoleh dengan proses hidrolisis menggunakan enzim papain kasar. Kacang tanah memiliki kadar protein sebesar 21.84% sedangkan aktivitas enzim papain kasar yang digunakan yaitu 5057.47 U/g·menit. Pepton yang dihasilkan merupakan produk cair berwarna kuning kecoklatan, cairan hasil sentrifugasi yang telah dipisahkan dari minyak. Rendemen proses hidrolisis ini sebesar 1.23 ml pepton per gram kacang tanah. Kondisi hidrolisis terbaik dicapai pada waktu hidrolisis 4 jam, dengan konsentrasi enzim papain sebesar 0.4% pada suhu 55 oC. Pepton kacang tanah memiliki daya dukung tumbuh yang relatif lebih baik dibanding pepton komersil sebagai media cair dan relatif tidak berbeda nyata sebagai media padat untuk pertumbuhan Escherichia coli dan Staphylococcus aureus.
Saran
Penggunaan kacang tanah pada penelitian ini dan adanya proses pemisahan minyak merupakan rancangan awal yang digunakan sebagai awal tahap pengembangan protein kacang tanah. Penelitian yang lebih aplikatif dapat dilakukan dengan memanfaatkan bungkil kacang tanah dari hasil samping pada industri yang memproduksi minyak kacang tanah. Dengan cara tersebut, dapat diperoleh nilai tambah yang lebih tinggi dibanding penggunaannya sebagai bahan baku oncom hitam, yang selama ini diketahui. Selain itu, dapat pula dilakukan pengkajian lanjut untuk meningkatkan NTT/NTB pepton dengan meneliti faktor lain. Disamping itu, diperlukan juga penelitian untuk mengkaji waktu hidrolisis kurang dari empat jam yang diduga telah menghasilkan NTT/NTB tinggi.
DAFTAR PUSTAKA
[BD] Becton, Dickinson and Company. 2009. DifcoTM & BBLTM Manual of Microbiological Culture Media 2nd ed. Sparks (US): BD Diagnostics. [BPS] Badan Pusat Statistik. 2014. Tabel impor menurut komoditi [internet].
14
[EDC] Enzyme Development Corporation. 1999. Meat Tederizing, A Brief Discussion. New York (US): Enzyme Development Corporation.
Benjakul S, Morrisey M. 1997. Protein hydrolysates from pasific whiting solid wastes. Journal Agricultural Food Chemistry 45: 3423-3430.
De Buyser ML, Dufour B, Maire M, Lafarge V. 2001. Implication of milk and milk products in food-borne disease in france and in different industrialised countries. International Journal of Food Microbiology 67:1-17.
Dongoran DS. 2004. Pengaruh aktivator sistein dan natrium klorida terhadap aktivitas papain. J Sains Kimia [internet] [diunduh 2014 Juni 28] 8(1):26-28. Tersedia pada: http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/ 15785/3/skm-jan2004-%20(9).pdf.txt
Dwivedi SL, SN Nigam G Renard. 1996. Groundnut: A food crop dalam risalah seminar nasional prospek pengembangan agribisnis kacang tanah Indonesia. Balai Penelitian Tanaman Kacang-Kacangan dan Umbi-Umbian.
Fitra RN. 2013. Produksi dan karakterisasi pepton ikan hasil tangkap sampingan (HTS) busuk dengan pepton komersial sebagai pembanding [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Hasbullah. 2001. Teknologi Tepat Guna Agroindustri Kecil Sumatera Barat. Padang: Dewan Ilmu Pengetahuan, Teknologi, dan Industri Sumatera Barat. Kementerian Pertanian. 2013. Prospek Pengembangan Agribisnis Kacang Tanah.
Jakarta: Direktorat Budidaya Aneka Kacang dan Umbi, Kementerian Pertanian.
Kirk RW, Othmer DF. 1953. Encyclopedia of Chemical Technology. Volume II. New York (US): The Interscience Publ Inc.
Leung AY. 1996. Encyclopedia of Common Natural Ingredients Used in Food, Drugs, and Cosmetics. USA: Interscince.
Mac Kinney A, Eleazar G. 1988. Protection of the proteolytic activity of crude papain and chemical modification of papain by tetrathionate. Food Science University of British Columbia.
Muchtadi D, Palupi NS, Astawan M. 1992. Enzim dalam Industri Pangan. Bogor (ID): PAU IPB.
Netto FM, Galeazzi MAM. 1998. Production and characterization of enzymatic hydrolysates from soy protein isolate. lwt 31(8): 624-631
Nurhayati T, Ella S, Taufik H. 2007. Karakteristik hidrolisat protein ikan selar (Caranx leptolepis) yang diproses secara enzimatis. Buletin Teknologi Hasil Perikanan.10 (1) 2007.
Rathi A, Gandekar SV. 2007. Manufacturing process of papain [internet]. [diakses 2014 Februari 14] Tersedia pada: http://www.bvucoepune.edu.in/pdf's
/Research%20and%20Publication/Research%20Publications_2007-08/National%20Journal_2007-08/Manufacturing%20process%20Mrs%20 Gadekar%20SV.pdf
Rose AH. 1980. Micobial Enzyme and Bioconversion. Economics Microbiology Vol. 5. New York (US): Academic Press.
Saputra D. 2008. Pembuatan pepton ikan selar (Caranx leptolepis) hasil tangkap sampingan (HTS) pada kondisi post rigor dan busuk [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
15 complex medium using genome-scale flux analysis. Biotechnology and Bioengineering 102: 923-934.
Shahidi F, Xio-Qing H, Synowiecki J. 1995. Production and characteristics of protein hydrolysates from capelin (Mallotus villosus). Food Chemistry 53: 285-293.
Stenes J. 1998. Foundation of Biochemistry. New York: Plenum Press.
Suhandana M. 2010. Pemanfaatan jeroan ikan tongkol sebagai bahan baku pembuatan pepton secara enzimatis [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Thenawidjaja M. 1984. Pengantar Kinetika Enzim. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor
16
Lampiran 1 Analisis ragam penentuan waktu hidrolisis dan konsentrasi enzim terbaik
Lampiran 2 Hasil uji lanjut Duncan pengaruh interaksi waktu hidrolisis dan konsentrasi enzim terhadap nilai NTT/NTB
Sampel N Subset
a b c d e
A2B1 2 0.3250
A3B3 2 0.3300
A2B2 2 0.3400 0.3400 A3B2 2 0.3400 0.3400 A3B1 2 0.3450 0.3450
A2B3 2 0.3600 0.3600
A1B1 2 0.3750
A1B3 2 0.3950
A1B2 2 0.4150
Ket: A= Waktu hidrolisis (A1= 4 jam, A2= 6 jam, dan A3= 8 jam); B= Konsentrasi enzim (B1= 0.2%, B2= 0.4%, dan B3= 0.6%);
Lampiran 3 Analisis ragam penentuan suhu hidrolisis terbaik Sumber
keragaman df SS MS F hitung p
Suhu 2 0.001 0.001 21.500 0.017
Error 3 0.000 3.333E-5
Total 5 0.002
Sumber
keragaman db SS MS F hitung p
Interaksi 4 0.002 0.001 7.385 0.006
Waktu 2 0.012 0.006 84.000 0.000
Konsentrasi enzim 2 0.001 0.000 6.462 0.018
Error 9 0.001 7.222E-5
17 Lampiran 4 Hasil uji lanjut Duncan pengaruh suhu terhadap nilai NTT/NTB
Suhu N Subset
a b
50 2
0.3250
60 2 0.3550
55 2 0.3600
Lampiran 5 Kadar asam amino beberapa jenis pepton
Parameter Kadar (% b/b)
S50 S55 S60 P
Asam glutamat 1.35 1.63 1.66 1.16
Asam aspartat 0.72 0.87 0.88 0.63
Arginin 0.65 0.78 0.8 0.77
Glisin 0.41 0.49 0.49 2.03
Leusin 0.36 0.45 0.45 0.39
Fenilalanin 0.3 0.37 0.37 0.23
Valin 0.26 0.33 0.33 0.3
Serin 0.3 0.32 0.34 0.26
Alanin 0.23 0.29 0.29 0.9
Lisin 0.23 0.29 0.29 0.4
Tirosin 0.25 0.28 0.31 0.08
Isoleusin 0.22 0.27 0.27 0.17
Treonin 0.18 0.21 0.21 0.2
Histidin 0.14 0.17 0.17 0.07
Metionin 0.06 0.06 0.06 0.08
Total asam amino 5.67 6.82 6.92 7.17
18
Lampiran 6 Nilai kekeruhan media cair Escherichia coli setelah 24 jam
Perlakuan Rata-rata nilai OD Gambar
Suhu 50 oC 1.511
Suhu 55 oC 1.642
Suhu 60 oC 1.496
Pembanding 1.025
Lampiran 7 Hasil analisis ragam pertumbuhan Escherichia coli pada medium cair
Sumber keragaman db SS MS F hitung p
Sampel 3 0.439 0.146 34.702 0.003
Error 4 0.017 0.004
19 Lampiran 8 Hasil uji lanjut Duncan data kekeruhan media Escherichia coli
Sampel N
Subset
a b
Pembanding 2 1.02450
S60 2 1.49550
S50 2 1.51050
S55 2 1.64200
Lampiran 9 Hasil uji TPC Escherichia coli
Perlakuan TPC
(log CFU/ml) Gambar
Suhu 50 oC 8.24
Suhu 55 oC 8.22
Suhu 60 oC 8.17
20
Lampiran 10 Hasil analisis ragam TPC Escherichia coli Sumber
keragaman df SS MS F hitung p
Perlakuan 3 0.010 0.003 0.487 0.700
Error 8 0.057 0.007
Total 11 0.067
Lampiran 11 Nilai kekeruhan media cair Staphylococcus aureus setelah 24 jam
Perlakuan Rata-rata nilai OD Gambar
Suhu 50 oC 1.835
Suhu 55 oC 1936
Suhu 60 oC 1.813
Pembanding 1.028
Lampiran 12 Hasil analisis ragam nilai kekeruhan media Staphylococcus aureus
Sumber
keragaman df SS MS F hitung p
Sampel 3 1.059 0.353 20.796 0.007
Error 4 0.068 0.017
21 Lampiran 13 Hasil uji lanjut Duncan data kekeruhan media Staphylococcus
aureus
Sampel N Subset
a b
Pembanding 2 1.02800
S60 2 1.81300
S50 2 1.83500
S55 2 1.93600
Lampiran 14 Hasil TPC Staphylococcus aureus
Perlakuan TPC
(log CFU/ml) Gambar
Suhu 50 oC 9.35
Suhu 55 oC 9.38
Suhu 60 oC 9.37
22
Lampiran 15 Hasil analisis ragam TPC Staphylococcus aureus
Sumber
keragaman db SS MS F hitung p
Perlakuan 3 0.006 0.002 0.639 0.611
Error 8 0.023 0.003
23
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Lempuyang Bandar (Lampung Tengah) pada tanggal 1 Agustus 1992 dari bapak Agung Susilo dan ibu Juminah. Penulis adalah putri pertama dari dua bersaudara. Tahun 2010 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Terbanggi Besar, Lampung Tengah, dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur SNMPTN dan diterima di Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian.
Selama menjadi mahasiswa, penulis pernah menjadi asisten praktikum Analisis Bahan dan Produk Agroindustri pada tahun ajaran 2012/2013 serta asisten praktikum Bioproses pada tahun ajaran 2013/2014. Penulis juga pernah menjadi sekretaris divisi konsusmsi pada kepanitiaan Hari Warga Industri (Hagatri) pada tahun 2012.
Penulis merupakan salah satu penerima beasiswa PPA IPB selama kurang lebih dua tahun dan beasiswa prestasi bagi keluarga pegawai PT. Great Giant Pineapple selama kurang lebih 10 tahun. Pada bulan Juni – Agustus 2013, penulis melaksanakan Praktik Lapangan di PT. Bromelain Enzyme, Lampung, dengan topik Evaluasi Program Cleaning in Place (CIP) dan Penggunaan Antimikroba terhadap Kualitas Mikrobiologi Jus Storage Tank.
