iv ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk melakukan studi perbandingan aktivitas protease dari tiga spesies tanaman kamboja yaitu Plumeria rubra L, Plumeria obtusa L dan Plumeria pudica Jacq yang banyak dibudidayakan di wilayah Bali, khususnya diwilayah Kec. Abiansemal, Badung. Pengujian aktivitas protease menggunakan spektrofotometri (metode Kurnitz termodifikasi Chanda) menggunakan substrat kasein. Hasil penentuan aktivitas protease pada tiga jenis spesies tanaman kamboja menunjukkan bahwa spesies Plumeria rubra L. memiliki aktivitas protease rata-rata tertinggi yaitu 0,0398 ± 0,00034 U/mL, disusul oleh spesies Plumeria pudica Jacq. yaitu 0,0371 ± 0,00019 U/mL, dan aktivitas terendah adalah Plumeria obtusa L. yaitu 0,0365 ± 0,00032 U/mL. Spesies Plumeria rubra L. merupakan jenis tanaman kamboja yang paling umum, memiliki paling banyak varietas dan paling banyak dibudidayakan di wilayah Bali dibandingkan spesies lainnya, sehingga berpotensi sebagai sumber protease alternatif.
ABSTRACT
The research aims to study the comparison of protease activity of three kind species of frangipani plant that is Plumeria rubra L, Plumria obtusa L and Plumeria pudica Jacq which mostly cultivated in Bali region especially in Badung regency. The assay of protease activity was based on spectrofotometric of Kurnitz modified Chanda method using casein as substrat. The result of protease activity assay of three kinds species of plumeria plant showed that species of Plumeria rubra L. had the highest protease activity which was 0.0398 ± 0.00034 U/mL, followed by Plumeria pudica Jacq. species 0.0371 ± 0.00019 U/mL, and was the lowest which protease activity of Plumeria obtusa L. species 0.0365 ± 0.00032 U/mL. The species of Plumeria rubra L. that was the most common plumeria species and cultivated in Bali region, therefore was potential as an alternative source of protease.
viii DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL ... i LEMBAR PENGESAHAN ... ii ABSTRAK ... iii ABSTRACT ... iv KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR TABEL... xi
DAFTAR LAMPIRAN ... xii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 4
1.3 Tujuan Penelitian ... 4
1.4 Manfaat Penelitian ... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1 Enzim ... 6
2.2 Enzim Protease Tumbuhan ... 12
2.3 Faktor yang Mempengaruhi Aktifitas Enzim ... 15
2.4 Klasifikasi Enzim Protease ... 16
2.5 Tirosin ... 21 2.6 Kamboja (Plumeria L) ... 21 2.7 Plumeria obtusa ... 22 2.8 Plumeria rubra ... 23 2.9 Plumeria pudica ... 24 2.10 Ekstraksi Enzim ... 25
2.11 Penentuan Aktivitas Enzim Protease ... 26
BAB III METODE PENELITIAN... 27
3.1 Bahan dan Peralatan Penelitian ... 27
3.1.1 Bahan Penelitian ... 27
3.1.2 Alat Penelitian ... 27
3.2 Tempat Penelitian ... 27
3.3 Metode Penelitian ... 27
3.3.1 Rancangan penelitian ... 27
3.3.2 Pengambilan sampel getah kamboja ... 28
3.3.3 Preparasi ekstrak kasar protease ... 28
3.4 Pengujian Aktivitas Enzim Protease ... 28
3.4.1 Pembuatan larutan stok tirosin 0,22 mM ... 28
3.4.2 Pembuatan kurva standar tirosin ... 29
BAB IV PEMBAHASAN ... 32
4.1 Determinasi Sampel Tanaman . ... 32
4.2 Ekstraksi Protease Kasar dari Getah Tanaman Kamboja ………... 33
4.3 Pengujian Aktivitas Ekstrak Kasar Getah Tanaman Kamboja ……..…. 35
4.4 Perbandingan Aktivitas Protease Tiga Jenis Spesies Getah Tanaman Kamboja ……….. 39
BAB V SIMPULAN DAN SARAN ... 42
5.1 Simpulan ………. 42
5.2 Saran………... 42
DAFTAR PUSTAKA……... 43
LAMPIRAN……….... 46
x
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Plot (bidang) Lineweaver–Burk………...….. 10
Gambar 2.2 (A) Plot Wolf : suatu grafik dari [S]/v dengan [S]…………...….. 12
Gambar 2.3 (B) Plot Eadie-Hofstee: Suatu garfik dari v dengan v/[S]... 12
Gambar 2.4 Reaksi Hidrolisis Ikatan Pepitda oleh Protease ... 13
Gambar 2.5 Mekanisme Umum Hidrolisis Enzimatik Substrat Peptida ……… 14
Gambar 2.6 Mekanisme Reaksi Hidrolisis oleh Aspartat Protease ………….... 18
Gambar 2.7 Mekanisme Reaksi Hidrolisis oleh Sistein Protease ……….. 20
Gambar 2.8 Struktur L-Tirosin ... 21
Gambar 2.9 Plumeria obtusa ... 23
Gambar 2.10 Plumeria rubra ... 24
Gambar 2.11 Plumeria pudica………... 25
Gambar 4.1 Getah Tanaman Kamboja yang Bebas Damar…... 35
Gambar 4.2Supernatan Hasil Sentrifugasi ………. 35
Gambar 4.3Reaksi Hidrolisis Kasein oleh Protese ……….… 37
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 3.1 Tahap Penambahan Zat Pada Penentuan Aktivitas Protease……….. 30 Tabel 4.1 Karakter Fisik dan Ciri Khas yang Membedakan Masing-masing
Kamboja……….. 33 Tabel 4.2 Absorbansi Larutan Standar Tirosin padaλ 280 nm ……….. 37
Tabel 4.3 Hasil HidrolisisTirosin……… 39
Tabel 4.4 Perbandingan Aktivitas Protease Tiga Jenis Spesies Getah Tanaman Kamboja ………... 39
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Alur PenelitianKeseluruhan ……….. 46
Lampiran 2. Preparasi Sampel Getah Tanaman Kamboja ………. 47
Lampiran 3.Ekstraksi Protease Kasar Getah Kemboja ………. 48
Lampiran 4. Penentuan Aktivitas Protease Pada Getah Kamboja ………. 49
Lampiran 5. Pembuatan Larutan ……… 50
Lampiran 6. Hasil Determinasi Plumeria rubra ... 55
Lampiran 7. Hasil Determinasi Plumeria obtusa... 56
Lampiran 8. Hasil Determinasi Plumeria pudica ... 57
Lampiran 9. Data Absorbansi Sampel dan Blanko Pada 280 nm ... 58
Lampiran 10. Perhitungan Aktivitas Protease Getah Tanaman Kamboja... 59
Lampiran 11. Perhitungan Standar Deviasi ... 65
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan bioteknologi dengan memanfaatkan aplikasi enzim dalam proses industri, menyebabkan meningkatnya kebutuhan akan enzim. Produksi enzim sangat dibutuhkan dalam bidang industri farmasi, pengolahan pangan, kosmetika dan pengolahan limbah. Data dari BPPT Bidang Teknologi Agroindustri dan Bioteknologi menerangkan sebanyak 99% produk enzim untuk industri masih berstatus impor. Diperkirakan nilai jual enzim pada tahun 2015 dalam perdagangan dunia mencapai 4,4 milyar USD. Sedangkan konsumsi enzim untuk industri di dalam negeri dapat mencapai pertumbuhan kebutuhan sebesar 4-6% per tahun atau sebanyak 2.500 ton pada tahun 2015, sehingga diperkirakan mencapai nilai impor sebesar Rp. 187,5 Milyar. Salah satu enzim yang berperan adalah protease dengan total penggunaan dalam industri pengolahan pangan sebesar 60%. Hal ini seharusnya didukung oleh potensi sumber daya dan teknologi pengolahan enzim yang akan menutupi kebutuhan enzim skala nasional dan mengurangi konsumsi impor enzim protease ke Indonesia (BPPT, 2014)
Enzim protease berperan dalam proses degradasi protein. Enzim protease banyak digunakan dalam industri pengolahan pangan seperti susu, roti, dan secara tradisional digunakan sebagai pelunak daging. Pentingnya enzim protease dan tingginya harga jual enzim protease mendorong para ilmuwan untuk mencari sumber – sumber enzim protease baru yang dapat menghasilkan lebih banyak protease dan memiliki aktivitas tinggi (Yun, 2006).
2
Mahajan dan Shamkant (2010), menjelaskan tanaman merupakan sumber enzim protease terbesar yaitu 43,85% kemudian bakteri 18,09%, jamur 15,08%, hewan 11,15%, alga 7,42% dan virus 4,41%. Enzim protease dari tanaman memiliki spesifisitas substrat yang luas, aktivitas dan stabilitas yang tinggi pada berbagai variasi temperatur, pH, ion logam, inhibitor serta pelarut organik.
Dewasa ini, khususnya di wilayah Bali, banyak terdapat berbagai jenis kamboja (Plumeria) yang merupakan jenis tanaman yang digemari sebagai tanaman hias dan dibudidayakan menjadi berbagai spesies dan varietas baru. Kamboja (Plumeria) memiliki berbagai variasi warna, bentuk daun, batang, dan bunga sebagai bentuk perbedaan antar jenis tanaman. Variasi warna bunga dari kamboja (Plumeria) menghasilkan bunga berwarna merah, kuning, putih, dan kuning putih yang termasuk dalam spesies Plumeria alba (Gilman dan Watson, 1994). Sedangkan pada Plumeria hasil persilangan dapat menghasilkan warna orange, merah tua, merah muda, serta kombinasi dari tiga warna merah, putih, dan kuning yang termasuk ke dalam Plumeria rubra (Gilman dan Watson, 1994).
Tanaman kamboja (Plumeria) juga memiliki khasiat sebagai tanaman obat yang dapat menyembuhkan penyakit. Pada tanaman kamboja Plumeria acuminata terdapat senyawa – senyawa seperti agoniadin, plumierid, asam plumerat, lupeol, dan asam serotinat. Kandungan getah dalam tanaman kamboja adalah damar, dan asam plumeriaC10H10O5.Akar dan daun kamboja mengandung senyawa saponin, flavonoid, dan polifenol, selain itu daunnya juga mengandung alkaloid. Tanaman kamboja juga mengandung minyak atsiri antara lain geraniol, farsenol, sitronelol, fenetilalkohol dan linalool. Kulit batang dari pohon kamboja mengandung flavonoid, alkaloid, polifenol. Senyawa fulvoplumierin yang terdapat dalam
3
tanaman kamboja dapat mencegah pertumbuhan bakteri pada bagian daun, batang dan akar. Fulvoplumierin juga digunakan untuk menghambat perkembangan kuman TBC, menghambat disentri, radang saluran pernafasan dan hepatitis. (Heyne, 1987).
Farooque dkk, 2012 telah menerangkan secara lengkap hasil penelitian tentang tanaman kamboja spesies Plumeria acuminata dari segi fitokimianya. Namun masih sangat sedikit penelitian yang mengkaji tanaman kamboja dari segi aktivitas enzimatisnya. Salah satu penelitian mengenai aktivitas enzim yang berasal dari tanaman kamboja telah dilakukan oleh Chanda (2011), yang telah berhasil melakukan isolasi dan pemurnian enzim protease dari tanaman kamboja jenis Plumeria rubra yang di beri nama plumerin. Dengan metode SDS-PAGE diperoleh berat molekul (BM) enzim plumerin tersebut yaitu sebesar 81,85 kDa yang memiliki suhu optimum 55°C dan pH optimum 7,0 pada substrat kasein.
Kamboja (Plumeria) memiliki beberapa spesies seperti, Plumeria acuminate, Plumeria alba dan Plumeria rubra. Semakin berkembangnya budidaya kamboja dari berbagai spesies dan varietas di wilayah Bali melatarbelakangi ketertarikan untuk meneliti perbedaan aktivitas protease dari masing – masing jenis kamboja tersebut, jenis spesies manakah yang memiliki jumlah aktivitas protease tertinggi. Berdasarkan hasil penelusuran pustaka, sampai saat ini belum ada penelitian yang membandingkan aktivitas protease dari berbagai spesies tanaman kamboja. Sehingga dipandang perlu dilakukan penelitian tentang perbandingan aktivitas protease yang terdapat pada perbedaan spesies tanaman kamboja (Plumeria L). Perbedaan aktivitas enzim protease pada spesies yang berbeda pada jenis tanaman tertentu dapat terjadi contohnya pada
4
tanaman pepaya. Pada penelitian produksi papain (salah satu jenis protease) yang berasal dari berbagai spesies pepaya telah dilakukan oleh Dudung Muhidin (1947) di Pusat Penelitian dan Pengembangan Hortikultural Jakarta. Penelitian tersebut menentukan bahwa pepaya yang memilki kandungan proteolitik tertinggi adalah pepaya Cibinong yaitu mencapai 113,02 unit/gram.
Pada penelitian ini dilakukan penentuan aktivitas enzim protease (U/mL) dinyatakan dalam unit aktivitas, dimana satu unit (U) dinyatakan sebagai jumlah protease yang menyebabkan peningkatan satu unit absorbansi permenit reaksi hidrolisis (Sigma, 1999).
1.2 Rumusan Masalah
Dari latar belakang dapat dirumuskan suatu masalah sebagai berikut:
1. Bagaimanakah perbandingan aktivitas protease dari tiga spesies getah tanaman kamboja yaitu Plumeria obtusa, Plumeria rubra dan Plumeria pudica yang tumbuh di wilayah Abiansemal Kabupaten Badung?
2. Spesies manakah yang menghasilkan getah dan aktivitas protease tertinggi?
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan yang hendak dicapai dari rumusan masalah ialah:
1. Mengetahui perbandingan aktivitas protease dari tiga spesies getah tanaman kamboja yang tumbuh di wilayah Abiansemal Kabupaten Badung.
2. Mengetahui spesies manakah yang menghasilkan getah dengan aktivitas protease tertinggi.
5
1.4 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat penelitian yang dicapai dari rumusan masalah ialah:
1. Memberikan informasi mengenai aktivitas enzim protease dari getah tanaman kamboja berdasarkan perbedaan spesies.
2. Mencari sumber enzim protease yang berasal dari tanaman yang memiliki nilai ekonomis tinggi yang diisolasi dari getah tanaman kamboja.
