KELOMPOK:TEKNOLOGI PANGAN

(1)

(2)

PROSIDINGTEKNOLOGIPANGAN ISBN :978-979-19061-0-4

ISBN:

978-979-19061-0-4

PROSIDING

SEMINAR

NASIONAL

2008

PENGEMBANGAN

PRODUK

BERBASIS

SUMBER

PANGAN

LOKAL

UNTUK

MENDUKUNG KEDAULATAN PANGAN

YOGYAKARTA, 18 DESEMBER 2008

KELOMPOK

:

TEKNOLOGI

PANGAN

Penyunting : WisnuAdi Yulianto Umar Santosa AstutiSetyowati SriLuwihana,D Penyuntingpelaksana: Siti Tamaroh

Ch. LitisSuryani SriHardjanti Agus Slamet Dm Wara Prastuti AgungWazyka Bayu Kanetro

Diselenggarakan

oleh

Program Studi Teknologi Hasil Pertanian

Fakultas

Agroindustri

Universitas Mercu

Buana

Yogyakarta

dalamRangka Pelaksanaan

Program Hibah Kompetisi A-2

Tahun

2008

SeminarNasional Pengembangan Agroindustri Yogyakarta, 18Desember2008

(3)

OPTIMASIAKTIVITAS LIPASE INDEGENOUS

EKSTRAK KECAMBAHBIJIADAS (Foeniculum vulgareMill)

UNTUK PRODUKSI ESTERMETILASAM LEMAK

Oleh:

Lutfi

Suhendra*',

ID.G.Mayun

Permana**',

Sri

Mulyani*'

dan A.AMadeDewi

Anggreni*'

JurusanTeknologi IndustriPertanian,FakultasTeknologi PertanianUNUD

)

JurusanTeknologiHasil Pertanian, FakultasTeknologi Pertanian UNUD ABSTRACT

Target of researchisobtaining the optimation reactthe activity of lipase

indigenousfromextractofsproutof fennel seed(Foeniculum VulgareMill).This

Researchcoverthe germinationof fennel seed(Foeniculum Vulgare Mill),result ofsproutof fennel seed done by extractionandcentrifugationgetthesupernatant

ofis so-called by lipase isharshofextract ofsprout of fennel seed(Foeniculum Vulgare Mill). Analyses the antecedentcoversthewater content,proteincontent, content ofdissolve protein and fat from dry seed, seed germinate and obtained

raw lipase. Lipase extract of sprout fennel seed done by optimation condition

reactby using method ofresponsesurface methodology(RSM)andby the central composite design (CCD).Condition Parameter react to cover four factor that is time reacted the (XI), temperature react the (X2), pH react the (X3) And

concentration lipase (X4). Analyses at this research cover the activity of esterification.

Result of optimationreactthe activity and produce thelipase ofextractof

sproutof fennel seedusethe D-optimallyobtained.Activity of esterificationhave

maximum 0,64362 U/ml reachedattime react2 hour,temperature 31,43

°C,

pH 4,5 and concentration lipase 0,5%; production of lipase esterification have maximum6,32 U/g(drybasis the seed) reachedattimereact2 hour,temperature

29,50C,pH 4,5andconcentrationlipase0,5%;

Keyword: Foeniculum Vulgare Mill, Hydrolysis, alcoholysis, esterification and

responsesurfacemethodology PENDAHULUAN

Lipase,ester asil triasilgliserol hidrolisis (EC 3.1.1.3) merupakanproses enzim sebagai katalis intrinsik hinggapemecahankatalisikatanesterkarboksil

(4)

PROSIDINGTEKNOLOGIPANGAN ISBN:978-979-19061-0-4

dan mikroba) (Paiva dkk., 2000). Asam lemak dan gliserol digunakan sebagai pembentuk glukosa dan digunakan sebagai bahan bakar pada poses repirasi

(soetopo, 2002). Pada saat yang sama biji juga memerlukan energi karbon skeleton yang sangat penting untuk pertumbuhan embrio dengan mensintesa lemak. Lipase mengatur kecepatan pemecahan lemak (hidrolisis) dan sintesa

lemak(esterifikasi)pada tahap perkecambahandanpertumbuhan embrio (Huang

dkk., 1988). Suhendra, dkk.(2007)melakukanscreeningterhadapaktivitas lipase dari beberapa biji-bijian diperoleh lipase dari ekstrak kecambah biji adas

(Foeniculum vulgare Mill) mempunyai aktivitas alkoholisis dan esterifikasi tertinggi.

Penggunaan lipase sebagai katalis reaksi biotransformasi komersial meningkat antara lain untuk produksi lemak pada makanan bayi dengan kandungansn-2palmitatyangtinggi, danisopropyl mirisat yaitu minyak pelumas

yang dapatdirombak alam/biodegradable (Quinlan dan Moore,2001; Rozendaal dan Macrae,1977).

EMALmempunyai peranan yang besar dalam industri oleokimia. EMAL

menggantikan asam lemak sebagai bahan dasar oleokimia. EMAL mempunyai potensial sebagai substitusi minyak dieselyang terbakarhabistanpamenghasilkan emisi sulfur dioksida. Meskipunpanaspembakarancukup rendah, tidak ada mesin tambahanyangdiperlukan dantanpakehilangan efisiensi(Hui, 1996).

EMAL mempunyai tiga sifat sangat menguntungkan dalam pembuatan

skala besar, yaitu mudah difrakasinasi, lebih stabil dan tidak korosif. Secara umumEMALsangatmudah difraksinasi karena titik didihnya rendah,rata-rata30

°C

dibandingkan denganasamlemaknya pada tekanan 10mmHg (Farris,1979). Kondisiinisangat aman untukdilakukan karena energi yangdikonsumsi rendah dandekomposisiestermetildapat dihindari.

Response

_Surface

Methodology (RSM) merupakan kumpulan teknik matematik dan statistik yang digunakan untuk modeling dan analisis permasalahan padarespon yangdipengaruhi oleh beberapa variabel dan bertujuan memperoleh optimasi respon (Montgomery,2001). Kecocokan model orde dua

Seminar Nasionai PengembanganAgroindustri Yogyakarta,18 Desember2008 TP197

(5)

Central Composite Design (CCD) banyak digunakan. Secara umum, CCD mempunyai faktorial

2k

dengan banyakdata(nf),sumbu(2k),danpusat(ric).CCD

sangat efisien untuk kecocokan model orde dua. Duaparameter dalam spesifik design adalah jarak sumbua yangdijalankandaripusat designdan jumlah titik

pusat

_n«

(Montgomery,2001).

Tujuan penelitian ini untuk memperoleh optimasi aktivitas lipase dari ekstrak kecambahasamlemak bijiadas(FoeniculumvulgareMill)untukproduksi

estermetilasamlemak(EMAL)secaraenzimatis menggunakandengan Response

Surface

Methodology (RSM). RSM menggunakan kecocokan model CCD. Kondisi optimasi menggunakan D-optimaly.

METODA PENELITIAN

Bahan danAiat

Biji adas (Foeniculum vulgare Mill) diperoleh di pasar tradisional

Denpasar, Bali. Bahan kimia yang digunakan diperoleh dari agen-agen bahan

kimia di Denpasar yang semuanya "analytical grade". Bahan kimia standar

dengan kemurnian sangat tinggi yang digunakan dalam penelitian yang tidak

tersedia di pasaran dalam negeri, akan dipesan dari SigmaCo., St. Louis,MO, USA.Alatyangdigunakan dalampenelitian ini adalah Waring blender(National),

pH meter (TOA HM 605),magnetic stirrer, sentrifiige, waterbath, vortex, kain katuntipis,neracaanalitik(Sartorius),spektrofotometerdan nampan.

JalanPenelitian

Perkecambahanbiji dilakukan dengan metode Abigor dkk.(2002) yang telahdimodifikasi. Biji direndam dalam larutan dengan variasi pH danwaktu 12 jam, dilanjutkan dengan perendamandalamlarutan fungisida(1ml/1airdestilasi) selama 10menit. Bijidihamparkan diatas lembaran kertas dalamnampan yang

(6)

PROSIDING TEKNOLOGIPANGAN ISBN:978-979-19061-0-4

berisi pasir steril pada suhu kamar (30 °C). Lamawaktu perkecambahan8 hari, haripertamaperkecambahan dianggap sebagai haripertamaperkecambahan.

Preparasi enzim lipase ekstrak kecambah biji adas (Foeniculum vulgare Mill) D dengan metode Lin, dkk. (1983), dalam Abigor, dkk., (2002),

enzim diisolasipadasuhu 4

°C

untuksemuapercobaanyangdilakukan. Bijihasil

perkecambahanyangberkecambah digunakan untukpreparasi enzim. Biji dicuci dengan air destilatdandihomogenisasiselama 10menit dalam 0,2Msitrat buffer

yang terdiri dari 0,6 Msukrosa, 1 mM EDTA 10 mM KC1dan 1mM MgCL

Derajat keasaman (pH) diatur sesuai dengan perlakuan (CCD) dengan menggunakan KOH/HCL. Homogenat dilakukan sentrifugasi selama 30 menit pada 5500 rpm, hasil lapisan lemak, lapisan supernatan dan pellet. Lapisan

supernatan yang digunakan untuk pengujian produksi ester metal asam.

Supernatan dimasukkan dalam botol dan disimpan pada suhu -15

°C

dan di keluarkan padasaatdilakukan pengujian.

EsterifikasiMetilAsamLemakLipaseenzimlipaseekstrak kecambah

biji adas (.Foeniculum vulgare Mill) Termodifikasi (Watanabe dkk., 2003),

konsentrasi lipase kasar sesuai dengan perlakuan CCD ditambah dengan 6 pmol/mlasamoleat, divortexdengankecepatan bertahap dari 125rpmhingga450 rpm selama 10 menit. Metanol 6 pmol/ml dimasukkan ke dalam campuran

secepatnyadan diinkubasi pada suhusesuai denganperlakuan CCDdengan lama

waktuinkubasisesuaidenganperlakuanCCD.

Penentuan asam oleat menggunakan metode Marsena, dkk. (1999)

selesai inkubasi segera dimasukkan ke dalam es untuk beberapa saat. Sampel diambil 300 pLdanditambahkan 2,7mL isooktan dan 0,6 mLCuasetatpiridin pH 6, gojok larutan tersebut selama 90 detik dengan tangan. Setelah itu disentrifugasi larutan tersebut dengan kecepatan 2000 rpm selama 5 menit, kemudian ditera absorbansinya pada panjang gelombang715 nm.

Unit(U)adalah jumlahasamlemak yangdibebaskan(pmol ) permenit

Seminar Nasional PengembanganAgroindustri Yogyakarta, 18 Desember 2008 TP199

(7)

Analisa protein terlarut denganmetodeLowry-Folin,kadar protein dengan

metode Mikro Kjeldahl (Sudarmadji dkk., 1984) dan Kadar air dengan cara

pemanasan(Sudarmadjidkk.,1984) Rancangan Percobaan

Optimasi aktivitas lipase kecambah biji terpilih dengan menggunakan metode response

_surface

methodology (RSM) dengankecocokan model central

composite design (CCD). Parameter kondisi reaksi meliputi waktu reaksi (Xi),

suhu reaksi (X2),pH reaksi(X3) dan konsentrasi lipase(X4) (Tabel 1).Analisa

pada penelitian ini meliputi aktivitas esterifikasi, kadar air, Ntotal dan protein terlarut.

Tabel 1.Response

_surface

methodology(RSM)dengan kecocokan model central

_

compositedesaign (CCD)padakondisiperkecambahanbiji

_

Perlakuan Satuan

-

;---:

--a -1 0 1 a

Waktureaksi(Xi) Jam/m 2 7 1 1 2

enit 2 * 7 3 Suhureaksi(X2)

°C

20 3 4 5 6 5 5 5 5 pH(X3)

_-

4,5 6 7, 5 9 1 0,5 Konsentrasi % 0,5 4 7, 1 1 substrat 5 1 4,5 Rancangan percobaan menggunakan kecocokan model CCD dengan 4

faktor, masing-masing faktor terdiri dari6level, dan7 titikpusat(Montgomery, 2001). Percobaan dilakukan dengan dua kali ulangan. Tabel 1 menunjukkan rancangan percobaan penelitian dengan pengkodean dan tanpa pengkodean menggunakan kecocokan model CCD.

PersamaanRSMmenggunakanordedua yaitu

Y-Po+

J>|X,+

|>aX,2

+

22>8ijXiXj+

s

i=1 M i<j

DimanaYadalahrespon (aktivitasesterifikasi lipase).

_Po

adalahkonstanta.Pi,

Pii,

Pyadalah koefesien dari variabel bebas(X).

(8)

HASIL DANPEMBAHASAN

Aktivitas EsteriflkasiLipaseEkstrakKecambahBijiAdas

Aktivitas esteriflkasi lipase dari ekstrak kecambah bijiadasmenunjukkan

bentuk saddle(Gambar 1),hal ini menunjukkan bahwa aktivitas alkoholisiekstrak kecambah biji adas tidak mempunyai maksimum atau minimum. Persamaan

aktivitas esteriflkasi lipase dari ekstrak kecambahbijiadas berdasarkan analisis

statistik adalahsebagaiberikut:

Y = 0,745131

-

0,042472 X, + 0,001601

_X2

+

0,000686

_X3

-

0,077922

_X4

+

0,000888X!2

_-

0,000008

X22

+0,000246

X32

+0,001831

X42

-

0,000034

_XiX2

-0,000153 X,X3

+

0,001603 X,X4

-

0,000241

_X2X3

+

0,000138

_X2X4

+

0,000950X3X4 (1)

SurfacePlots of AktivitasAlkoholisis(U/ml)

Hold Values Waktu 12 Suhu 45 pH 7,5 Konsentrasi 7,5

Gambar 1.Surface aktivitas esteriflkasi lipase ekstrak kecambah biji adaspada

variasi waktu, suhu, pH dan konsentrasilipaseuntuk produksiester

asamlemak

Hasil analisa sidik ragam menunjukkan Persamaan 1 merupakan

persamaan orde dua. Konsentrasilipase linier(-0,077922)mempunyaipengaruh

SeminarNasionalPengembangan Agroindustri Yogyakarta, 18Desember2008

(9)

terbesar, diikutiwaktu reaksi linier (-0,042472). Hal ini menunjukkan aktivitas esterifikasi ekstrak kecambah biji adas lebih banyak dipengaruhi oleh adanya

konsentrasi lipase dan waktu reaksi. Pengaruh konsentrasi lipase yang

berpengaruh negatif secara linier ini kemungkinan disebabkan pada proses

esterifikasi antara methanoldanasam oleat tidak memerlukan air untuk reaksi, lipasekasar yang digunakan lebih sedikit akanmengurangiair yang ada dalam

reaksi. Waktu reaksi yang berpengaruh negatif secara linier ini, kemungkinan disebabkanmethanol yangdigunakan menyebabkanlipase tidak aktif,sehingga semakin lama waktu reaksi menyebabkan lipase kontak dengan methanol

semakinlama. Optimal n Hl D _Cur 0.90885 Lc Waktu 22,0 [2,0] 2,0 Suhu 65,0 [31,4267] 25,0 PH 10,50 [4,50] 4,50 Konsentr 14.50 [0,50] 0,50 Akiivita Targ: 0,6480 y=0,6436 d=0,90885

V

! «

Gambar 2. D-optimali aktivitas esterifikasi lipase ekstrak kecambah biji adas

pada variasi waktu, suhu,pH dan konsentrasilipase untuk produksi

esterasamlemak

Gambar 2 menunjukkan pengujian menggunakan D-optimal, aktivitas esterifikasi lipase ekstrak kecambah biji adas mempunyai maksimum 0,64362 U/ml/menityangdicapai pada lamawaktu reaksi2jam, suhu31,43

°C,

pH 4,5 dankonsentrasi0,5%.

Pada beberapa penelitian yang dilaporkan biji mempunyai pH yang

(10)

Benth (Enujiugha dkk., 2004); biji Umbellularia

_California

(Hass dkk., 2001);

mempunyai optimum aktivitas hidrolisis pada pH8,5. Kecambahbiji Jatropha

curcas L mempunyai optimum aktivitas hidrolisis pada pH 7,5 (Abigor dkk.,

2002). Kecambah biji Avena

_fatua

mempunyai optimum aktivitas esterifikasi pada pH 9 (Mohamed dkk., 2000). Pada biji castor mempunyai optimum

esterifikasi pada pH4 (Tuter, 1998).Aktivitas spesifik hidrolisis kecambah biji wijen pada kondisi perkecambahan optimum pH 3,3 (Suhendra,2005).

Aktivitas spesifik hidrolisis ini tidak berbeda dengan ekstrak biji dorman kacang

_African

yaitu suhu optimum aktivitas lipase padakacang

_African

adalah

30

°C.

Lipolisis substansial masih ada pada suhu 80

°C,

mengindikasikan thermostabilitasnya cukup tinggi (Enujiaugha dkk.,2004).Kondisi optimal reaksi enzimatis lipase terimmobilisasi Candida antartica diperoleh pada konsentrsi substrat 0,04 M,konsentrasi enzim 7% dan suhu 34

°C

selama 96jam. Hasil esterifikasiyangdi peroleh pada kondisi ini sebesar 72,9%(Nogales dkk.,2005).

Maksimal aktivitas lipase ekstrak kecambah California-laurel (Umbellulari

californica

)teijadi pada pH 8,5. Aktivitas lipase ini stabil hingga kisaran pH6-9

dantidakstabil pada suhu >40

°C

(Haasdkk.,2001).

Produksi Lipase Esterifikasi BijiAdas

Produksi lipase esterifikasi bijiadasmenunjukkanbentuk saddle(Gambar 3), hal ini menunjukkan bahwa produksi lipase esterifikasi biji adas tidak

mempunyai maksimum atau minimum. Persamaan produksi lipase esterifikasi biji adas berdasarkan analisis statistik adalah sebagai berikut:

Y=_{7,31376 -0,41691}

_{Xi +}

_0,01578

_X2

₊

_0,00688

_X3

-

_0,76504

_{X4 +}

0,00872Xj2

-

0,00008

X22

+

0,00241

X32

+0,01798

X42

-

0,00033

XiX2

-

0,00152

XiX3

+

0,01574

X1X4

-

0,00236

_X2X3

+

0,00136 X2X,

+

0,00933

_X3X4

(2)

Seminar Nasional PengembanganAgroindustri Yogyakarta, 18 Desember 2008 TP203

(11)

Surface Plotsof Produksi LipaseAlkoholisis(U/g) HoldValues Waktu >2 Suhu 45 PH 7,5 Konsentrasi 7,5

Gambar 3. Surface produksi esterifikasi lipase ekstrak kecambahbiji adas pada variasi waktu, suhu, pHdankonsentrasi lipase untuk produksiester

asamlemak

Hasil analisa sidik ragam menunjukkan Persamaan 2 merupakan

persamaan orde dua. Konsentrasi lipase kuadratik (-0,76504) mempunyai

pengaruh terbesar, diikuti dan waktu reaksi linier (- 0,41691). Hal ini menunjukkan produksi lipase esterifikasi biji adas lebih banyak dipengaruhi oleh adanyakonsentrasilipase dan waktu reaksi.

Gambar 4. Menunjukkan pengujian menggunakan D-optimal, produksi lipase esterifikasi ekstrak kecambah bijiadas mempunyai maksimum6,32 U/g

(beratkering biji)yangdicapai pada lama waktu reaksi 2 jam, suhu 29,5

°C,

pH 4,5 dan konsentrasi0,5%.

(12)

PROSIDINGTEKNOLOGI PANGAN ISBN:978-979-19061-0-4 Waktu 22,0 [2.0] 2.0 Suhu 65,0 [29.5255] 25,0 PH 10,50 [4,50] 4.50 14,50 [0,50] 0.50

.

Gambar 4. D-optmaly produksi esterifikasi lipase ekstrak kecambah biji adas pada variasi waktu, suhu, pHdankonsentrasi lipaseuntuk produksi

esterasamlemak

KESIMPIJLAN

1. Pengujian menggunakan D-optimal, aktivitas esterifikasi lipase ekstrak kecambah biji adas mempunyai maksimum 0,64362 U/ml/menityangdicapai padalama waktu reaksi 2 jam, suhu 31,43

°C,

pH4,5 dan konsentrasi lipase

0,5%.

2. Pengujian menggunakan D-optimal, produksi lipase esterifikasi ekstrak kecambah biji adas mempunyai maksimum 6,32 U/g(beratkering biji)yang

dicapai pada lama waktu reaksi2 jam, suhu29,5

°C,

pH 4,5 dankonsentrasi lipase 0,5%.

DAFTARPUSTAKA

Abigor, R.D., Uadia, P.O., Foglia, T.A., Hass, M.J., Scott, K. dan Savary,

B.J.2002. Partial and Properties of Lipase from Germaning Seeds of JatrophacurcasL.JAOC.79:1123-1126.

Enujiugha, V.N., Thani, F.A.Sanni,T.M., dan Abigor,R.D.2004.LipaseActivity

in Dormant Seeds of the African Oil Bean(Pentaclethra macrophylla

Benth).Food Chemistry,ELSIVIER.88:405-410.

Farris, R.D.1979.MethylEsterinThe FattyAcidIndustry, J. Am.OilChem.Soc. (JAOCS).56:770A-773A.

Seminar Nasional Pengembangan Agroindustri Yogyakarta, 18Desember2008 TP205

(13)