ISOLASI ENZIM PAPAIN DAN REAKSI ENZIMATIS
M. Rahadian Hidayat, Renita Dyah A., Sella Kurnia P., dan Abdullah
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Jl. Prof. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang 50239, Telp.(024)7460058
Abstrak
Enzim merupakan biokatalisator berupa protein yang sangat spesifik yang sedang dikembangkan dalam industri kimia. Enzim merupakan sejenis protein kompleks yang unik dan merupakan bahan antara yang penting untuk metabolisme. Enzim diproduksi oleh mikroba, hewan, dan tumbuhan. Enzim memiliki karakteristik umum mampu mengkatalisis substrat dalam jumlah besar walau jumlah enzim yang bereaksi kecil, bekerja pada suhu 40oC dan tekanan normal, reaksi enzimatis dalam pH netral. Reaksi enzimatis dipengaruhi oleh konsentrasi substrat, pH, konsentrasi enzim, dan racun enzim. Enzim sebagai biokatalis telah banyak diaplikasikan dalam industri pangan, medis, kimia, dan farmasi, salah satunya enzim papain. Oleh karena itu dilakukan percobaan isolasi enzim papain yang bertujuan untuk mengisolasi enzim papain dan menghitung parameter kinetik enzimatis. Percobaan dibagi dalam 3 tahap, isolasi enzim, ekstraksi padat-cair termasuk sentrifugasi dan presipitasi serta reaksi enzimatis. Mekanisme untuk mengisolasi enzim ada 3, yaitu ekstraksi padat-cair, sentrifugasi, dan presipitasi. Enzim papain memiliki banyak manfaat terutama dalam bidang kecantikan dan bidang pangan. Dari percobaan, dapat disimpulkan semakin meningkat suhu pencampuran hingga 60ºC maka semakin meningkat pula aktivitas enzimnya dan semakin besar penambahan celite, semakin besar pula endapan yang diperoleh.
Kata Kunci: isolasi enzim, enzim papain, reaksi enzimatis
Abstract
Enzymes are bio-catalysts in the form of highly specific protein that is being developed in the chemical industry. An enzyme is a protein complex that is unique and is the essential ingredient for metabolism. Enzymes produced by microbes, animals, and plants. Enzymes have a common characteristic capable of catalyzing the substrate in large numbers despite the small amount of enzyme that reacts, working at 40 ° C. and normal pressure, enzymatic reaction in neutral pH. Enzymatic reaction is influenced by substrate concentration, pH, enzyme concentration, and toxic enzymes. Enzymes as biocatalysts have been widely applied in the food industry, medical, chemical, and pharmaceutical industries, one of which is the enzyme papain. Therefore carried out experiments aimed at insulating the enzyme papain enzyme papain to isolate and quantify the enzymatic kinetic parameters. Experiment was divided into 3 stages, enzyme isolation, solid-liquid extraction, including precipitation and centrifugation and enzymatic reactions. Mechanism to isolate the enzyme was 3, which solid-liquid extraction, centrifugation, and precipitation. The enzyme papain has many benefits, especially in the field of beauty and food sector. From the experiments, we can conclude increasing mixing temperature up to 60 º C the enzyme activity is increasing as well, and the greater the addition of Celite, the greater the precipitate obtained.
Keywords : isolation of enzymes, enzyme papain, enzymatic reaction
PENDAHULUAN
Reaksi kimia yang terjadi dalam sistem biologis selalu melibatkan katalis. Katalis ini dikenal sebagai katalis biologis (biokatalisator) yang digunakan sebagai alternatif katalis anorganik. Katalis biologis dapat dibagi dalam dua jenis, yaitu yang berasal dari mikroorganisme seperti bakteri,
jamur, dan khamir serta sejumlah enzim (Winarno, 1986).
senyawa-senyawa pengotor dalam produk suatu proses. Katalis ini digunakan sebagai alternatif katalis anorganik seperti natrium, kalium, atau kalsium hidroksida.
Saat ini enzim sebagai biokatalis telah banyak diaplikasikan secara komersial untuk proses-proses industri, antara lain dalam industri pangan, medis, kimia dan farmasi (August, 2000).
Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul zat-zat yang bereaksi sehingga mempercepat proses reaksi. Percepatan reaksi terjadi karena enzim menurunkan energi pengaktifan yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya reaksi. Enzim mengikat molekul substrat membentuk kompleks enzim substrat yang bersifat sementara dan lalu terurai membentuk enzim bebas dan produknya (Lehninger,1995).
Konsentrasi substrat mempengaruhi kecepatan reaksi yang dikatalisis oleh enzim. Pada konsentrasi substrat yang amat rendah, kecepatan reaksipun amat rendah, tetapi kecepatan ini akan meningkat dengan meningkatnya konsentrasi substrat.
Tujuan percobaan ini adalah untuk mengisolasi enzim dari tanaman pepaya yaitu pada bagian getah pepaya dan sari daun papaya, mengetahui hubungan antara aktivitas enzimatis dengan suhu pencampuran. mengetahui hubungan antara jumlah endapan enzim dengan jumlah celite, mengetahui mekanisme tahap-tahap isolasi enzim, serta mengetahui fungsi enzim papain.
METODE PERCOBAAN
Percobaan ini dilakukan di Laboratorium Mikrobiologi Industri, Teknik Kimia, Universitas Diponegoro.
Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah getah buah papaya 20 gr; sari daun papaya 10 ml; celite 8,5 gr; cystein 7,5 gr; acetone 30 ml; aquadest 30 ml; NaCl @ 3 gr; casein (susu dancow putih bubuk) serta NaOH. Alat yang digunakan
encerkan sampai 10 ml (larutan ini adalah enzim).
Reaksi Enzimatis (Enzim Protease)
Buat larutan casein / susu dancow putih bubuk 30 % W dengan basis 120 ml. Ambil 2 ml larutan enzim dan 7 ml larutan casein. Panaskan larutan casein tersebut sampai suhu kamar; 45 oC; 70 oC. Setelah mencapai suhu tersebut, tuangkan larutan enzim ke dalam larutan casein. Catat waktu sampai terjadinya penggumpalan pertama.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 1. Data Hasil Percobaan Berat Endapan
Hubungan antara aktivitas enzimatis dengan suhu pencampuran
Gambar 4.1 Grafik Hubungan Aktivitas Enzim vs Suhu Pencampuran
Dari grafik diatas, aktivitas enzim rata-rata menunjukkan tren naik saat menuju suhu 45ºC dan turun ketika menuju 70ºC. Pada variabel 1, aktivitas enzim berada pada kondisi maksimum pada suhu pencampuran enzim dengan casein adalah suhu kamar. Sedangkan pada variabel 2 dan 3, aktivitas enzim maksimum ketika suhu pencampuran enzim dengan casein adalah 45ºC.
Dari hasil percobaan, suhu pencampuran merupakan faktor yang mempengaruhi aktivitas enzim. Semakin meningkat suhu, semakin meningkat pula aktivitas enzim yang bekerja pada suatu substrat (casein).namun, seiring dengan peningkatan suhu, enzim akan mengalami denaturasi yang menghancurkan aktivitas molekul enzim. Denaturasi adalah rusaknya bentuk tiga dimensi enzim yang menyebabkan aktivitas enzim tidak dapat berikatan dengan substratnya. Aktivitas enzim pada variabel 1 mengalami penurunan, sementara pada variabel 2 dan 3, aktivitas enzim mengalami kenaikan dari suhu kamar dan mulai mengalami penurunan aktivitas ketika suhu
0
pencampuran mencapai 45oC. Fenomena ini terjadi karena pada variabel 1 jumlah celite yang ditambahkan lebih kecil daripada variabel 2 dan 3. Fungsi celite adalah untuk memecah dinding sel yang membungkus enzim sehingga enzim dapat keluar dari selulosa. Sehingga apabila jumlah celite yang ditambahkan makin banyak, maka enzim yang terisolasi juga makin banyak. Oleh sebab itu, pada variabel 1, aktivitas enzim lebih kecil daripada variabel 2 dan 3. Sedangkan suhu optimal enzim berada pada 40-60oC dan suhu denaturasinya 60oC.
Hubungan antara jumlah endapan enzim dengan jumlah celite pada variabel 1 dan variabel 2
Dari hasil percobaan didapat pada variabel 1 berat endapan (a+b) adalah 0,4 gr sedangkan pada variabel 2 sebesar 1,9 gr. Perolehan berat endapan yang berbeda dapat terjadi karena terdapat perbedaan jumlah celite yang ditambahkan. Pada variabel 1, celit ditambahkan sebesar 2 gr dan 4 gr pada variabel 2. Celite merupakan suspensi yang ditambahkan untuk memecah dinding sel sehingga enzim yang berada di dalam selulosa dapat keluar. Celite merupakan batuan sedimen yang lembut seperti kapur. Dan dapat disimpulkan bahwa semakin besar penambahan celite, maka semakin besar pula enzim yang dapat keluar dari dinding sel yang terlihat dari banyaknya berat endapan hasil presipitasi.
Mekanisme tahap-tahap isolasi enzim
Untuk mengisolasi enzim dari tanama dilakukan 3 proses pemisahan, yaitu:
1. Ekstraksi padat-cair
Merupakan proses pemisahan dari bahan padat maupun cair dengan bantuan solvent, solvent akan memisahkan
komponen yang tidak larut, dipisahkan dari bahan padatannya. Solvent yang digunakan adalah aceton yang akan melarutkan dinding sel enzim. Lalu juga ditambahkan cystein yang akan mengikat protein dan melarutkan enzim sehingga bisa menembus kertas saring dan juga penambahan celite untuk memisahkan dinding sel sehingga enzim yang berada di dalam selulosa keluar serta penambahan aquadest untuk melarutkan protein enzim. Kemudian dilakukan pengadukan menggunakan magnetic stirrer.
2. Sentrifugasi
Merupakan proses pemisahan campuran yang didasarkan pada perbedaan densitas. Setelah larutan diekstraksi, maka dilakukan sentrifugasi. Sentrifugasi digunakan untuk mempercepat proses pengendapan dengan memberika gaya sentrifugasi pada partikel-partikelnya. Alatnya disebut centrifuge dimana objek diputar secara horizontal pada jarak tertentu. Pada saat objek diputar, partikel-partikel yang ada akan berpisah dan berpencar sesuai berat jenis masing-masing partikel dan partikel yang memiliki densitas lebih besar akan ke bawah menjadi endapan. Apabila objek berotasi di dalam tabung yang berisi campuran cairan dan partikel, maka campuran bisa saja bergerak menuju pusat rotasi dan bercampur, namun hal tersebut tidak terjadi karena adanya gaya yang berlawanan menuju kea rah dinding luar silinder yang disebut gaya sentrifugasi dan gaya inilah yang menyebabkan partikel-partikel menuju dinding tabung dan terakumulasi membentuk endapan.
3. Presipitasi
pH, dan solvent organic. Dan dalam hal ini, digunakan garam yang mempengaruhi kelarutan protein sehingga dapat mengendap. Garam digunakan karena memiliki daya larut tinggi di dalam air dan relatif tidak mahal.
Fungsi enzim papain
1. Bidang pangan
a. Untuk melunakkan daging supaya mudah untuk dinikmati.
b. Digunakan untuk industri biskuit agar renyah dan enak dinikmati. c. Menjernihkan teh sehingga
tampak bening dan nikmat. 2. Bidang kecantikan
a. Untuk mengobati kulit dari jerawat yang sering digunakan dalam bentuk masker alami wajah. b. Untuk mencerahkan kulit yang sering digunakan dalam bentuk sabun mandi.
c. Untuk mencegah timbulnya ketombe pada kulit kepala sehingga didapat kecantikan rambut.
PENUTUP Kesimpulan
1. Semakin meningkat suhu pencampuran antara enzim papain dengan casein maka semakin meningkat pula aktivitas enzimnya. Tetapi pada suhu 60ºC, enzim papain akan mengalami denaturasi yaitu rusaknya bentuk tiga dimensi enzim yang menyebabkan aktivitas enzim tidak dapt berikatan dengan substratnya.
2. Semakin besar penambahan celite, maka semakin besar pula jumlah endapan (a+b) gr dan semakin besar pula enzim yang dapt keluar dari dinding sel, karena celite merupakan suspensi untuk memecah dinding sel sehingga enzim dalam selulosa dapat keluar.
3. Terdapat 3 proses pemisahan untuk mengisolasi enzim dari tanaman, yaitu ekstraksi padat-cair, sentrifugasi, dan presipitasi.
4. Enzim papain memiliki banyak sekali manfaat, salah satunya dalam bidang kecantikan dan bidang pangan.
DAFTAR PUSTAKA
Abdullah, Moch Busairi, 2002. Lactic Acid Fermentation of Pineapple Wastes by Lactobacillus Delbrueckii. Malaysia. UTM
Anonim, 2012. Masteran Enzim. http://tekimerzitez.wetpaint.com/page/ Masteran+Enzim diakses tanggal 25 April 2013
Anonim,2012.Sentrifugasi.http://sentrifugasi 2012.blogspot.com/2012/09/sentrifuga si.html diakses tanggal 25 April 2013 Anonim, 2011. Ekstraksi Padat
Cair.http://www.scribd.com/doc/56494 045/EKSTRAKSI_PADAT_CAIR diakses tanggal 25 April 2013
Anonim, 2008. Diatomaceous Earth. http://answers.yahoo.com/question/ind ex?gid=2008.0629220221 AAA627bk diakses tanggal 25 April 2013
Anonim, 2013. 6 Manfaat Enzim Papain
untuk Kesehatan.
http://www.dewung.com/info/1336/6_ manfaat_enzim_papain_untuk_kesehat an.html diakses tanggal 25 April 2013 Anonim, 2012. Mengenal Enzim Papain.
http://anneahira.com/enzim_papain.ht ml diakses tanggal 25 April 2013 Anonim, 2012. Manfaat Pepaya untuk
Kecantikan Kesehatan. http://smua_ada.blogspot.com
/2012/01/manfaat_pepaya_untuk_keca ntikan.html diakses tanggal 25 April 2013
Kurnia, DRD. 2010. Studi Aktivitas Enzim Lipase dari Aspergillus niger sebagai Biokatalis pada Proses Gliserolisis untuk Menghasilkan Monoasilgliserol Lehninger. 1995. Dasar-Dasar Biokimia.
Jakarta. Erlangga
Michael L. Shuler dan Kargi Fikret. 1992. Bioprocess Engineering Basic Concepts New Jerssey Prentice Hall Sitanggang, Pariaman. Peris, 2006. Isolasi
dan Karakteristik Enzim Proteolitik
dari Ekstrak Tape.
http://repository.ipb.ac.id/bitstream/ha ndle/123456789/46349/606.pps.pdf diakses tanggal 25 April 2013
Winarno .F, 1986, Enzim Pangan. Jakarta. Gramedia
