PEMANFAATAN PROTEASE DARI AKAR NANAS
PADA PROSES PEMBUATAN VIRGIN COCONUT OIL (VCO)
TESIS
Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari
Institut Teknologi Bandung
Oleh SUSI SULASTRI
NIM 20506054 Program Studi Kimia
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
ABSTRAK
PEMANFAATAN PROTEASE DARI AKAR NANAS PADA PROSES PEMBUATAN VIRGIN COCONUT OIL (VCO)
Oleh
Susi Sulastri
NIM : 20506054
Virgin coconut oil (VCO) merupakan minyak yang berasal dari buah kelapa
(Cocos nucifera) tua segar yang diolah pada suhu rendah (<60 0 C), tanpa proses pemutihan dan hidrogenasi. Salah satu cara pembuatan VCO yang menarik adalah metoda enzimatis menggunakan protease. Dalam penelitian ini, ekstraksi VCO dari krim santan dilakukan dengan bantuan protease dari serbuk akar nanas kering. Ekstraksi dilakukan selama 20 jam dengan perbandingan yang optimum antara jumlah serbuk akar nanas dan volume krim santan (tidak murni) sehingga dihasilkan rendemen yang maksimum. Hasil percobaan menunjukkan bahwa jenis kelapa dan jenis protease sangat menentukan VCO yang diperoleh. VCO yang diperoleh berwarna jernih, berbau enak, harum atau gurih, dengan kadar air 0,44 %, bilangan asam 0,41 , bilangan iodium 9,6 , kadar asam laurat 72,68 %, dan kadar asam miristat 19,39 %. Karakteristik ini berada dalam rentang standar mutu VCO yang ditetapkan oleh APCC. Isolasi protease dari akar nanas kering dilakukan menggunakan buffer fosfat pH 7, dilanjutkan fraksinasi dengan amonium sulfat dan diakhiri dengan dialisis. Konsentrasi protein yang diperoleh ditentukan dengan cara Lowry. Uji aktivitas protease dalam setiap fraksi dan
crude ditentukan dengan cara Horikoshi. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa
aktivitas tertinggi terdapat pada fraksi 3 (F3) dengan aktivitas total 4,050. 10 -4 unit dan aktivitas spesifik 1,886 . 10 -4 unit/mg, konsentrasi protein 2,147 mg/ml, pH optimum 8, suhu optimum 37 0C dan konsentrasi substrat optimum (kasein) 1 %. Penambahan EDTA dan CaCl2 menunjukkan bahwa protease tersebut
merupakan protease logam, sedangkan jenis protease serin ditunjukkan dengan adanya penambahan PMSF yang menurunkan bahkan menghentikan aktivitas protease. Hasil SDS PAGE menunjukkan bahwa protease tersebut masih belum murni, mengandung 3 molekul protein, masing – masing dengan massa molekul relatif 167,340 kDa, 151,182 kDa dan 119,922 kDa.
Kata kunci : Virgin Coconut Oil (VCO), protease.
ABSTRACT
PEMANFAATAN PROTEASE DARI AKAR NANAS PADA PROSES PEMBUATAN VIRGIN COCONUT OIL (VCO)
By
Susi Sulastri
NIM : 20506054
Virgin coconut oil (VCO) is an oil obtained from ripe and fresh coconut (Cocos nucifera), processed a low temperature (<600C) without bleeching or hidrogenation. VCO can be produced by enzymatic method using protease. In this research VCO exctraction was performed by dried pineapples roots for 20 hours with optimum weight ratio of powdered dried pineapples roots and coconut cream for maximum VCO rendemen. The results indicated that coconut maturity and sources of protease directly determined the VCO result. The obtained VCO has a good smell and taste, with 0,44 % water content, 0,41 acid number, 9,6 iodium number, 72,68 % lauric acid and 19,39 % myristic acid. All obtained parameters are within the range of VCO standard quality determined by APCC. The isolation of protease is carried out for characterizations. The extraction is performed in phosphate buffer pH 7, continued by fractionation by amonium sulphate and followed by dialysis. The obtained protein concentration is determined by Lowry methode, where as protease activity of fractions and crude were identified by
Horikoshi methode. The result indicated that the highest activity was obtained on
fraction 3 (F3) with total activities of 4,050 . 10 -4 units, specific activities of 1,886 . 10-4 unit/mg, the concentration of 2,147 mg/ml, optimum pH of 8, optimum temperature of 37 0C and optimum substrate concentration (casein) is 1 %. Addition of EDTA and CaCl2 indicated that the protease is a metal protease,
whereas addition of PMSF indicated that the protease is a serin protease, as PMSF decreases and even stops its activity. The SDS PAGE showed that the protease is not pure, but consist of 167,340 kDa, 151,182 kDa and 119,922 kDa of proteins.
Keywords : Virgin Coconut Oil (VCO), protease.
PEMANFAATAN PROTEASE DARI AKAR NANAS PADA PROSES PEMBUATAN VIRGIN COCONUT OIL (VCO)
Oleh
SUSI SULASTRI NIM : 20506054
Program Studi Kimia Institut Teknologi Bandung
Menyetujui Pembimbing Tanggal 25 Juni 2008 Dr. Enny Ratnaningsih NIP. 131.414.804 iii
PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS
Tesis yang tidak dipublikasikan ini terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya.
Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Direktur Program Pasca Sarjana, Institut Teknologi Bandung.
Perpustakaan yang meminjamkan tesis ini untuk keperluan anggotanya diharuskan mengisi nama dan tanda tangan peminjam dan tanggal pinjam.
Tesis ini hanyalah setitik air ditengah luasnya samudera ilmu-Mu "Faida faroghta fanshob wa ila robbika farghob"
Walhamdulillaahirobbil'alamien….
Belahan jiwaku, untukmu selalu ada cinta disepanjang hidupku, suamiku. Dekapan kasih dan sayang senantiasa kuberikan, anak - anakku permata hatiku.
Sembah sujud untuk orang tuaku, atas segala do'a yang mengiringi langkahku. Ada harmoni dalam hidupku bersamamu, saudara – saudaraku.
Pengabdian sepanjang masa, untukmu negeri tercinta.
UCAPAN TERIMA KASIH Bismillahirrohmaanirrohiem,
Bismillaahi tawakaltu 'alallohu laa haula walaa kuwwata ila billaahil 'aliyyil adziem…
Alhamdulillah, segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Alloh SWT atas segenap limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan tesis ini dengan sebaik –baiknya.
Tesis yang penulis selesaikan dengan judul "Pemanfaatan Protease dari Akar Nanas pada Proses Pembuatan Virgin Coconut Oil (VCO)" merupakan salah satu syarat dalam menyelesaikan pendidikan di Program Magister Kimia FMIPA ITB th 2008.
Untuk itu penulis mengucapkan terimakasih dan penghargaan yang tinggi kepada Dr. Enny Ratnaningsih yang telah berkenan menjadi dosen pembimbing dan telah memberikan banyak masukan, koreksi, saran dan dukungan dalam proses penelitian penulisan tesis ini.
Penulis menyampaikan ucapan terimakasih dan penghargaan yang tulus kepada : 1. Dirjen Mapenda Departemen Agama RI atas kesempatan yang diberikan
kepada penulis untuk mengikuti pendidikan Program Magister Kimia kerjasama antara Depag dan ITB. Semoga segenap ilmu yang kami peroleh dapat memberikan nilai tambah kekuatan Da'wah dan Syiar Islamiyah.
2. Bapak Ibu dosen beserta pimpinan dan staff akademika Sekolah Pascasarjana ITB atas kemuliaan ilmu, kesempatan, fasilitas, sarana dan prasarana yang telah diberikan selama penulis menjalani Program Magister Kimia.
3. Bapak Drs. Wawan Sofyan, Kepala MAN 2 Kota Bandung, atas kesempatan dan segala dukungan sehingga penulis dapat menyelesaiakan program magister kimia, rekan sejawat pengajar kimia, bu Wiwin beserta seluruh staff dan keluarga besar MAN 2 yang telah memberikan do'a dan toleransi kepada penulis.
4. Teman seperjuangan, pak Rino, bu Ikeu, selama ini kita telah bersama – sama menempuh studi lanjutan guna meningkatkan kualitas pengabdian dalam bidang pendidikan khususnya di tempat asal kita MAN 2 Kota Bandung. 5. Keluarga tercinta: Mamah (alm), Bapak Suchri Soemantri, teh Apong, Iya,
yang selama ini sudah banyak berkorban menjaga dan merawat anak-anak selama penulis menjalani masa studi. Teh Sri, a Wawan, a Asep, teh Dewi, Elly, mas Supri serta semua keponakan, juga Mertuaku Bapak Endang Iskandar dan Ibu Ade Rokayah, Yandi, Dida, kang Pen, teh Tati semua keponakan dan seluruh keluarga besar yang ada di Plered, Purwakarta dan Bandung. Terimakasih atas segala do'a, dorongan bantuan dan pengertian yang tulus selama ini.
6. Yuri, sahabat yang selalu menemani dan memahami keadaan penulis. Teh Mia, teh Willy, teh Euis, teh Siti, teh Muminah, teh Evi, bu Suyati, H. Rijal serta seluruh rekan mahasiswa Program Magister Kimia kerjasama Depag-ITB angkatan 2006 yang telah menjadi teman dan sahabat terbaik penulis selama ini.
7. Semua pihak yang dari awal hingga akhir masa studi telah memberikan bantuannya baik langsung maupun tidak, yang penulis tidak dapat sebutkan satu persatu.
Semoga Alloh SWT memberikan imbalan atas semua kebaikan yang telah diberikan.
Tesis ini tanda kasih khusus penulis untuk Nur Alamsyah Iskandar, suami terkasih, semoga menjadi inspirasi dan motivasi dalam kebersamaan kita menjalankan bahtera kehidupan ini. Khusus untuk Alifiya Dipta Adawiya dan
Ashfiya Dipta Huwaida, puteri kembarku, juga Arya Dipta Satria dan Tantra Dipta Prawira, putera kembarku, ini adalah kado istimewa dari mamah untuk
kalian, disertai do'a semoga kalian dapat meraih cita – cita tertinggi dalam kehidupan sebagai insan kamil dalam ridlo-Nya.
Akhir kata penulis berharap semoga tesis ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua dalam membangun pendidikan yang berkualitas bagi bangsa dan negara yang kita cintai.
Bandung, 20 Mei 2008 Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
Abstrak ………... i
Abstract ……….. ii
Pengesahan ………. iii
Pedoman Penggunaan Tesis ………... iv
Persembahan ……….. v
Ucapan Terima Kasih ………. vi
ix xiii xiv Daftar Isi ……… Daftar Tabel ………... Daftar Gambar ……… Daftar Lampiran ………. xvi
Bab I Pendahuluan ……… 1
I.1 Latar Belakang ………... I.2 Hipotesis Penelitian ……… I.3 Tujuan Penelitian ………... I.4 Ruang Lingkup ………... I.5 Manfaat Penelitian ………. 1 2 2 2 3 Bab II Tinjauan Pustaka ………. 4
II.1 Virgin Coconut Oil (VCO) ………... II.2 Prinsip Pembuatan VCO ………... II.3 Standar Kualitas VCO ……….. II.4 Kelapa ………... II.5 Nanas ……… II.6 Asam Lemak ………. II.7 Enzim ……… II.8 Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Kerja Enzim ………... II.8.1 Konsentrasi Enzim ………. II.8.2 Konsentrasi Substrat ……….. II.8.3 Pengaruh Suhu ………... II.8.4 Pengaruh pH ……….. II.8.5 Pengaruh Inhibitor ………. II.9 Protease ………. 4 6 7 9 11 15 18 19 19 20 21 21 22 22 ix
II.9.1 Protease Asam ……… II.9.2 Protease Basa ………. II.9.3 Protease Netral ………...
23 24 25
Bab III Metodologi ………. 26
III.1 Bahan dan Peralatan ……… III.1.1 Bahan Penelitian ………... III.1.2 Bahan Kimia ………. III.1.3 Pembuatan Larutan ………... III.2 Peralatan ……….. III.3 Diagram Alir ……… III.3.1 Garis Besar Pembuatan VCO, Isolasi Protease, dan
Karakterisasinya ……….. III.3.2 Pembuatan VCO dan Karakterisasinya ……… III.3.3 Penentuan Kadar Air ……… III.3.4 Penentuan Bilangan Asam ………...…………. III.3.5 Penentuan Bilangan Iodium ………. III.3.6 Penentuan Kandungan Asam Lemak ……… III.3.7 Isolasi Protease dan Karakterisasinya ……….. III.3.8 Fraksinasi Protease ………... III.3.9 Penentuan Konsentrasi Protein (Lowry) ………... III.3.10 Penentuan Aktivitas Protease (Horikoshi) ……… III.4 Metoda Penelitian ……… III.4.1 Perlakuan Terhadap Akar Nanas ……….. III.4.2 Penyiapan Krim Santan ……… III.4.3 Pembuatan VCO ………... III.4.3.1 Pembuatan VCO dengan Akar Kering ……….. III.4.3.2 Pembuatan VCO dengan Akar Hidroponik …………... III.4.3.3 Penentuan Randemen VCO ………. III.4.4 Karakterisasi VCO ……… III.4.4.1 Warna dan Aroma ……….. III.4.4.2 Kadar Air ………...
26 26 26 27 32 33 34 44 44 44 44 45 45 46 46 46 46 x
III.4.4.3 Penentuan Bilangan Asam ………..…….. III.4.4.4 Penentuan Bilangan Iodium ………..………… III.4.4.5 Penentuan Kandungan Asam Lemak ………... III.4.5 Isolasi Protease Akar Nanas ………. III.4.6 Fraksinasi ……….. III.4.7 Dialisis ……….. III.4.8 Karakterisasi Protease ……….. III.4.8.1 Penentuan Konsentrasi Larutan Protease
(Konsentrasi Protein) ………. III.4.8.2 Uji Aktivitas Protease ……… III.4.8.3 Optimasi pH ………... III.4.8.4 Optimasi Suhu ………... III.4.8.5 Optimasi Konsentrasi Substrat ……….. III.4.8.6 Penentuan Jenis Protease ………... III.4.8.7 Penentuan Berat Molekul Protein ………..
47 47 48 49 49 50 51 51 52 53 53 53 53 54 Bab IV Hasil dan Pembahasan ………... 56
IV.1 Akar Nanas Kering dan Hidroponik ……… IV.2 Penyiapan Krim Santan ………... IV.3 Pembuatan VCO dan Randemen yang Dihasilkan ………... IV.3.1 Pembuatan VCO dengan Serbuk Akar Nanas Kering ..… IV.3.2 Pembuatan VCO dengan Akar Nanas Hidroponik …….. IV.4 Karakterisasi VCO ……….. IV.4.1 Warna ………... IV.4.2 Aroma ………... IV.4.3 Kadar Air ……….. IV.4.4 Penentuan Bilangan Asam ………..……. IV.4.5 Penentuan Bilangan Iodium ………..…... IV.4.6 Penentuan Komposisi Asam Lemak ………..………….. IV.5 Isolasi Protease dari Serbuk Kering Akar Nanas ………… IV.6 Fraksinasi ……… 56 57 58 58 66 67 67 68 68 68 68 69 71 71 xi
IV.7 Dialisis ……… IV.8 Karakterisasi Protease ………. IV.8.1 Penentuan Konsentrasi Protein ………... IV.8.2 Penentuan Aktivitas Protease ………..…………. IV.8.3 Optimasi pH ………. IV.8.4 Optimasi Suhu ……….. IV.8.5 Optimasi Konsentrasi Substrat ………. IV.8.6 Penggolongan Jenis Protease ………... IV.8.7 Penentuan Berat Molekul ……….
71 71 71 72 73 74 75 76 77
Bab V Kesimpulan Dan Saran ……….. 79 V.1 Kesimpulan ………... V.2 Saran ………. 79 80 Daftar Pustaka ……….. 82 Lampiran ……….. 84 xii
DAFTAR TABEL
TABEL Halaman
II. 1 Standar mutu VCO APCC ……… IV.1 Pola pembuatan krim santan (tidak murni) ……….. IV.2 Penentuan Randemen VCO dengan variasi kelapa ……….. IV.3 Pembuatan VCO dengan akar nanas hidroponik ………...….. IV.4 Komposisi asam lemak dalam VCO ………..…….. IV.5 Konsentrasi protein hasil fraksinasi ………. IV.6 Penentuan aktivitas protease ……….. IV.7 Pengaruh penambahan EDTA, CaCl2 dan PMSF terhadap aktivitas
protease ……….. 8 57 62 67 70 72 73 76 xiii
DAFTAR GAMBAR
GAMBAR Halaman
II.1 Ikatan lipoprotein dalam santan ……… II.2 Pohon kelapa dan bagian – bagiannya ……….. II.3a Bagian batang ……… II.3b Bagian daun ………... II.3c Bagian buah ………... II.4 Bagian – bagian buah kelapa ……… II.5 Bagian – bagian tanaman nanas ……… II.6 Tanaman nanas muda dalam pot ………... II.7 Tanaman nanas muda ……… II.8 Buah nanas dengan daunnya yang masih tertanam ………... II.9 Hamparan kebun nanas ………. II.10 Buah nanas yang sudah dipetik ………. II.11 Buah nanas yang sudah dikupas dan dibelah ……… II.12 Pertumbuhan akar nanas hidroponik ……… II.12a Mahkota nanas ………. II.12b Mahkota nanas dalam media air ……….. II.12c Bagian bawah mahkota nanas ………….. ………... II.12d Akar muda yang baru tumbuh 3 minggu ………. II.13 Asam laurat ………... II.14 Asam oleat ………. II.15 Asam linoleat ……… II.16 Asam trans-9-oktadekaenoat ……….... II.17 Asam oleat (asam cis-9-oktadekaenoat) ………... II.18 Reaksi pembentukan trigliserida ………... II.19 Reaksi pembentukan monogliserida ………. II.20 Reaksi enzimatis ………..………. II.21 Pengaruh konsentrasi substrat pada enzim ……… IV.1 Akar nanas kering ……….
6 9 10 10 10 10 12 12 12 13 13 13 14 15 15 15 15 15 15 15 15 16 16 18 18 19 21 56 xiv
IV.2 Serbuk akar nanas kering ……….. IV.3 Akar nanas hidroponik ……….. IV.4 Campuran krim santan (tidak murni) dan akar nanas kering
setelah 20 jam ……… IV.5 Lapisan atas berupa blondo ………... IV.6 Lapisan kedua berupa VCO ……….. IV.7 Lapisan kedua berupa VCO dilihat dari samping ………. IV.8 Blondo ………... IV.9 Proses penyaringan VCO ………. IV.10 VCO hasil penyaringan ………...…… IV.11 Randemen VCO untuk kelapa tua ………...….….. IV.12 Randemen VCO untuk kelapa setengah tua ………... IV.13 Randemen VCO untuk kelapa lebih muda ………. IV.14 Koloid krim santan dan blondo setelah 20 jam ………...…… IV.15 Kromatogram standar metil laurat, metil miristat, dan metil
palmitat …...…… IV.16 Kromatogram VCO hasil isolasi ………..……... IV.17 Optimasi pH pada aktivitas protease ………...……….. IV.18 Optimasi suhu pada aktivitas protease ………...……….. IV.19 Optimasi substrat pada aktivitas protease ……...……….. IV.20 Hasil SDS PAGE untuk protease ekstrak kasar (crude) ………...
56 57 58 59 59 60 60 61 61 62 63 63 66 69 70 74 75 75 77 xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1. Randemen VCO ……….……….……… 2 . Penentuan Kadar Air………..…… 3. Penentuan Bilangan Asam………. 4. Penentuan Bilangan Iodium ………...………. 5. Kromatogram Hasil GCMS ………... 6. Kurva Kalibrasi Larutan BSA ……… 7. Perhitungan Konsentrasi Protein … .……….………… 8 . Kurva Kalibrasi Larutan Tirosin …….………... 9. Aktivitas Total Protease …..……… 10. Aktivitas Spesifik Protease ….……….... 11. Optimasi pH ……… 12. Optimasi Suhu ...……….... 13. Optimasi Konsentrasi Substrat ………... 14. Kurva Standar Protein Marker dalam Penentuan Mr ……….. 15. Fraksinasi dengan Amonium Sulfat ………
84 85 86 88 90 92 93 94 96 97 98 99 100 101 103 xvi
