Pengenalan dan Aplikasinya di Industri

(1)

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Enzim Amilase

Enzim amilase merupakan salah satu enzim yang sangat penting untuk pencernaan namun juga penting untuk sektor insdustri. Enzim amilase berfungsi untuk mengmatalis reaksi hidrolisis ikatan α-1,4-gikosidik yang terdapat pada pati, glikogen dan polisakarida secara acak sekaligus melepaskan gugus pereduksi yang umumnya disebut juga dengan rantai samping asam amino. Sifat dari enzim amilase tersebut membuatnya banyak digunakan dalam industri makanan, fermentasi, tekstil dan pembuatan kertas. α-amilase dapat mendegradasi pati mentah di bawah suhu gelatinasi sehingga pengurangan biaya produksi secara keseluruhan dalam pemrosesan pati dapat menghemat biaya sebesar 41% dan 51%

dalam modal biaya dan operasional industri (Li et al., 2022).

2.2 Kinerja Enzim Lock And Key

Emil Fischer telah mengenalkan suatu model pada tahun 1894 yang menjelaskan kinerja spesifik enzim pada substrat dengan menggunakan analogi gembok dan kunci. Dalam analogi ini, enzim adalah gemboknya dan substrat adalah kuncinya. Aktivitas enzimatik hanya akan terjadi jika kunci (substrat) cocok dengan gemboknya (enzim). Gagasan utama ini menjelaskan pemasangan geometris antara pengikatan ligan enzim dengan substrat yang akan bereaksi melalui aktivitas enzimatis. Model ini disebut dengan teori lock and key (Naim, 2018).

(2)

2.3 Pati

Pati adalah polimer yang secara kimiawi dibentuk oleh rantai panjang molekul gula yang saling terhubung. Pati jarang dikonsumsi dalam keadaan aslinya dan banyak digunakan untuk industri. Pati sangat mudah dipengaruhi oleh perubahan suhu, pH dan tegangan geser. Pati sering dimodifikasi untuk mencapai kualitas tertentu seperti kelarutan , kehalusan, daya rekat dan ketahanan dalam operasi industri. Faktor utama dari modifikasi pati adalah kualitas fisikokimia dan atribut struktural pati untuk menigkatkan nilainya dalam industri makanan dan nonmakanan. Umumnya, pati banyak disediakan oleh tanaman umbi-umbian sebesar 44%-55% (Sobini et al., 2022)

2.4 Derajat Keasaman (pH)

Pengukuran pH sangat mudah dilakukan. Ukuran pH atau derajat keasaman suatu larutan menunjukkan banyaknya disosiasi ion hidrogen namun tidak dapat memberikan informasi mengenai konsentrasi asam yang tidak terdisosiasi dalam larutan. Keasaman yang dapat dititrasi adalah indikator yang lebih tepat dari konsentrasi asam total larutan dengan kesimpulan keasaman yang dapat dititrasi lebih akurat. Titrasi asam menunjukkan kemampuan larutan penyangga yang mempengaruhi derajat keasaman di mana ion OH^- akan menetralkan semua asam yang terdapat dalam larutan. Di mana, semakin besar kapasitas penyangga suatu larutan, semakin lama keasaman dapat dipertahankan. Derajat keasaman juga dipengaruhi oleh adaanya logam alkali seperti kalsium. Flurida dan ion fosfat (Marchan et al., 2021).

(3)

(4)

2.5 Uji Iodin

Uji iodin merupakan metode yang banyak digunakan untuk menentukan kandungan amilosa dalam sampel pati atau fraksi pati didasarkan pada kemampuan amilosa dan amilopektin untuk mengikat yodium dengan kapasitas yang berbeda. Pengikatan yodium dengan amilosa menyebabkan pembentukan kompleks berwarna biru tua, sedangkan pengikatan dengan amilopektin menghasilkan pembentukan warna coklat kemerahan. Selain melalui uji iodin, kadar amilosa dalam sampel pati juga dapat ditentukan dengan potensiometri tirasi yodium atau dengan titrasi yodium amperometrik (Brust et al., 2020).

2.6 Asam Asetat (CH3COOH)

Asam asetat merupakan turunan metil dari asam format (HCOOH) dan ada di mana-mana dalam molekul panas inti. Di tata surya kita, misi Rosetta mendeteksi asam asetat dipermukan. Namun demikian, jalur yang mengarah ke pembentukan asam asetat belum sepenuhnya dipahami. Lebih awal fase gas dan kimia permukaan butir telah dianggap juga tidak efisien untuk mencocokkan pengamatan astronomi. Batas molekul ion fase gas jaringan mapan, dan jaringan yang kompleks seperti asosiasi radiatif (CH3CO⁺ + H2O → + CH3COOH) mengikuti diturunkan oleh rekombinasi disosiatif yang didalilkan dengan sebuah elektron, sering bergantung pada yang tidak dipelajari reaksi dengan konstanta laju dan hasil yang diasumsikan terutama, genap mengabaikan rute produksi khusus isomer (Kleimeier et al., 2020).

(5)

III. METODOLOGI PRAKTIKUM

3.1 Waktu dan Tempat

Percobaan Pengaruh Enzim, Substrat dan pH Terhadap Aktivitas Enzim dilaksanakan pada hari Selasa, 22 November 2022, pada pukul 07.30-10.00 WITA dan bertempat di Laboratorium Kimia Anorganik, Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Halu Oleo, Kendari.

3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat

Alat-alat yang digunakan pada percobaan Pengaruh Enzim, Substrat dan pH Terhadap Aktivitas Enzim adalah gelas kimia 250 mL, gelas ukur 10 mL, rak tabung, pipet tetes, timbangan analitik, labu takar 250 mL, batang pengaduk, spatula, tabung reksi, stopwatch dan corong.

3.2.2 Bahan

Bahan-bahan yang digunakan pada percobaan Pengaruh Enzim, Substrat dan pH Terhadap Aktivitas Enzim adalah enzim amilase (saliva), larutan pati (air gula), larutan asam asetat (CH3COOH), larutan natrium hidroksida (NaOH), akuades (H2O), pereaksi iodin, kertas pH, tisu, aluminium foil dan plastic wrap.

(6)

3.3 Prosedur Kerja

3.3.1 Pengaruh Konsentrasi Enzim terhadap Aktivitas Enzim

Tabung 1 = Berwarna kecoklatan

Tabung 2 = Berwarna bening kecoklatan Tabung 3 = Berwarna kekuningan

- dipipet 2 mL

- dimasukkan ke dalam 3 tabung reaksi yang berbeda

- ditambahkan enzim amilase pada tabung reaksi 1, 2 dan 3 berturut- turut 1 mL, 2 mL dan 3 mL

- dikocok

- didiamkan selama 15 menit

- ditetesi pereaksi iodin pada masing- masing tabung reaksi

- diamati

- dicatat perubahan warna yang terjadi Campuran

Larutan pati

(7)

3.3.2 Pengaruh Konsentrasi Substrat terhadap Aktivitas Enzim

Tabung 1 = Berwarna kecoklatan

Tabung 2 = Berwarna bening kecoklatan Tabung 3 = Berwarna kekuningan

Tabung 4 = Berwarna bening kekuningan

- diamati

- dimasukkan ke dalam tabung reaksi yang berbeda

- ditambahkan 1 mL enzim amilase pada masing-masing tabung reaksi - dikocok

6 mL larutan pati 4 mL larutan

pati 2 mL larutan

pati 1 mL larutan

pati

(8)

3.3.3 Pengaruh pH terhadap Aktivitas Enzim

- dipipet sebanyak 2 mL

- dimasukkan ke dalam 3 tabung reaksi yang berbeda

Larutan pati

Tabung 1 = Berwarna bening Tabung 2 = Berwarna kecoklatan Tabung 3 = Berwarna kekuningan Tabung 1

- diamati

- ditambahkan 1 mL enzim amilase pada masing-masing tabung reaksi - dikocok

- ditambahkan 2 mL H2O - ditambahkan

2 mL larutan NaOH 5%

- ditambahkan 2 mL larutan CH3COOH

Tabung 3 Tabung 2

(9)

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengamatan

4.1.1 Pengaruh Konsentrasi Enzim Terhadap Aktivitas Enzim No

. Perlakuan Hasil

Pengamatan Gambar

1. 2 mL larutan pati + 1 mL enzim amilase + pereaksi iodin

Berwarna

kecoklatan, pH= 6

Berwarna bening kecoklatan, pH= 6

Berwarna bening kekuningan, pH=

6

4.1.2 Pengaruh Konsentrasi Substrat Terhadap Aktivitas Enzim No

. Perlakuan Hasil Pengamatan Gambar

Berwarna

kecoklatan, pH= 6

Berwarna bening kecoklatan, pH= 5

(10)

Berwarna

kekuningan, pH= 6

Berwarna bening kekuningan, pH= 6

4.1.3 Pengaruh pH Terhadap Aktivitas Enzim

No

. Perlakuan Hasil Pengamata

n

Gambar

Larutan pH

1.

2 mL larutan pati + 2 mL larutan natrium hidroksida 5%

+ 1 mL enzim amilase + pereaksi iodin

Berwarna bening, pH=

13

2.

2 mL larutan pati + 2 mL larutan asam asetat + 1 mL enzim amilase + pereaksi iodin

Berwarna kecoklatan, pH = 0

3.

2 mL larutan pati + 2 mL akuades + 1 mL enzim amilase + pereaksi iodin

Berwarna kekuningan, pH = 7

4.2. Pembahasan

(11)

Enzim amilase adalah enzim yang dapat diperoleh dari tanaman, binatang maupun mikroba yang berperan dalam metabolisme karbohidrat. Diantara mikroba, Bacillus sp. digunakan secara luas karena menghasilkan α-amylase dan termostabil. Fungsi enzim amilase dalam pengendalian penyakit tanaman adalah sebagai inhibitor yang melimpah pada sayuran, umbi dan serealia dan secara efisien meningkatkan ketahanan tanaman terhadap patogen seperti jamur (Prihatiningsih dan Heru, 2016). Secara molekuler, pemecahan amilase dibantu oleh residu asam amino pada sisi aktif enzim.

Perlakuan pertama pada percobaan pengaruh konsentrasi enzim, substrat dan pH terhadap aktivitas enzim yaitu pengaruh kosentrasi enzim terhadap aktivitas enzim yang diawali dengan penggunaan larutan pati yang dimasukkan pada tiga tabung reaksi yang berbeda. Kemudian ditambahkan enzim amilase dengan variasi kosentrasi yang berbeda-beda. Tujuan pemvariasian kosentrasi yaitu untuk melihat pengaruh terhadap aktivitas enzim itu sendiri. Pengaruh konsentrasi enzim yaitu semakin tinggi konsentrasi enzim maka kecepatan reaksi akan meningkat hingga batas konsentrasi tertentu (Permanasari dkk., 2018).

Selanjutnya larutan tersebut dihomogenkan dan campuran didiamkan serta diteteskan pereaksi iodin yang berfungsi pemberi warna pada masing-masing tabung untuk kemudian diamati.

Perlakuan kedua yaitu pengaruh kosentrasi substrat terhadap aktivitas enzim dimana larutan pati dengan konsentrasi berbeda dimasukkan kadalam tabung reaksi yang berbeda lalu dilakukan proses yang sama pada perlakuan sebelumnya. Substrat merupakan faktor yang sangat berpengaruh terhadap hasil

(12)

atau jumlah produk akhir yang dihasilkan oleh enzim. Enzim membutuhkan substrat yang memberikan sisi aktif enzim sehingga membentuk produk.

Penambahan konsentrasi substrat pada reaksi yang dikatalis oleh enzim awalnya akan meningkatkan laju reaksi. Konsentrasi substrat dinaikkan untuk lebih lanjut sehingga laju reaksi akan mencapai titik jenuh dan tidak bertambah lagi (Rozi dkk, 2020).

Perlakuan terakhir yaitu pengaruh pH terhadap aktivitas enzim dimana larutan pati dengan konsentrasi berbeda dimasukkan kedalam tabung reaksi yang berbeda-beda. Pada tabung pertama direaksikan dengan larutan natrium hidroksida (NaOH) yang berfungsi sebagai pemberi suasana basa. Kemudian tabung kedua direaksikan dengan asam asetat (CH3COOH) sebagai pemberi suasana asam dan tabung ketigas yang direaksikan dengan akuades berfungsi sebagai pemberi suasana netral. Kemudian masing-masing tabung direaksikan kembali dengan enzim amilase. Pada pH optimum jumlah ion H⁺ tidak mempengaruhi konfirmasi enzim sehingga konfirmasinya sama dengan konfirmasi substrat. Hal ini menyebabkan interaksi antara enzim dan substrat meningkat dan mencapai aktivitas yang paling tinggi. Enzim amilase pemecah pati bekerja optimum pada 2 rentang, yaitu pada rentang pH asam dan netral.

Untuk α-amilase yang stabil pada suasana asam bekerja pada pH optimum 3.0-6.0 dengan suhu 40ºC - 115 ºC, sedangkan untuk α-amilase yang stabil pada suasana netral bekerja pada pH optimum 6.5-8.0 dengan suhu 37ºC - 90ºC (Hidayatia dkk, 2018).

(13)

Berdasarkan hasil yang dilakukan pada pengaruh kosentrasi enzim terhadap aktivitas enzim dengan variasi konsentrasi yang berbeda yaitu 1, 2 dan 3 mL secara bertutut-turut diperoleh pada tabung pertama terjadi perubahan warna menjadi kecoklatan, tabung 2 tarjadi perubahan warna menjadi bening kecoklatan pada pH = 6 sedangkan tabung ketiga terjadi perubahan warna menjadi bening kekuningan pada pH = 6. Hal ini sesuai dengan teori yang menjelaskan tentang aktivitas enzim dimana α-amilase memecah patih secara acak dari tengah atau bagian dalam molekul yang mana ditandai dengan perubahan warna menjadi coklat kekuningan, kuning bening dan hitam kepekatan dengan kisaran pH 4, 6 dan 8.

Sementara pada pengaruh kosentrasi substrat terhadap aktivitas enzim dengan variasi konsentrasi yang berbeda yaitu 1, 2, 4 dan 6 mL secara berturut- turut mengalami perubahan warna dengan pH 5 dan 6 yaitu tabung pertama mengalami perubahan warna coklat, tabung kedua berubah warna bening coklat, tabung ketiga berwarna kuning dan tabung keempat berwarna bening kekuningan.

Hal ini tidak sesuai pada teori yang menjelaskan bahwa substrat 1 mL akan terjadi perubahan warna keruh bahkan bening, tetapi pada percobaan kali ini yang berubah warna keruh terjadi pada substrat 6 mL. hal ini terjadi karena adanya kesalahan pada pereaksi iodin, yang kemungkinan pereaksi iodin ini sudah terkontaminasi oleh udara, karena sifat dari iodin ini mudah yang menguap.

Sedangkan pada konsentrasi pH saat penambahan NaOH 5% terjadi perubahan warna bening di mana larutan tersebut bersifat asam kuat pada pH 11. Kemudian pada penambahan asam asetat terjadi perubahan warna coklat dan tidak terdapat

(14)

endapan karena larutan tersebut bersifat basa kuat pada pH 1 dan untuk penambahan akuades terjadi perubahan warna kecoklatan pada pH 6. pH berpengaruh terhadap laju aktivitas enzim dalam mengkatalisis suatu reaksi. Hal ini disebabkan konsentrasi ion hidrogen mempengaruhi struktur dimensi enzim dan aktivitasnya. Setiap enzim memiliki pH optimum, dimana pada pH tersebut struktur tiga dimensinya paling kondusif dalam mengikat substrat.

(15)

V. KESIMPULAN

Berdasarkan tujuan dan hasil pengamatan pada percobaan pengaruh konsentrasi enzim, substrat dan pH terhadap aktivitas enzim maka dapat ditarik kesimpulan bahwa aktivitas enzim dapat dipengaruhi oleh konsentrasi enzim, substrat dan pH. Semakin tinggi konsentrasi enzim maka laju reaksi akan meningkat hingga batas konsentrasi tertentu. Laju aktivitas enzim akan meningkat dengan meningkatnya kadar substrat sampai titik jenuh. Pada konsentrasi substrat tetap dalam batas tertentu laju reaksi enzimatik meningkat sebanding dengan meningkatnya konsentrasi enzim. Hal ini berarti makin banyak enzim sampai batas tertentu, makin banyak substrat yang terkonversi karena makin tinggi aktivitas enzim. pH berpengaruh terhadap laju aktivitas enzim dalam mengkatalisis suatu reaksi. Hal ini disebabkan konsentrasi ion hidrogen mempengaruhi struktur dimensi enzim dan aktivitasnya. Setiap enzim memiliki pH optimum, dimana pada pH tersebut struktur tiga dimensinya paling kondusif dalam mengikat substrat.

(16)

DAFTAR PUSTAKA

Nababan, M., Ida B.W.G. dan I Made M.W., 2019, Produksi Enzim Selulase Kasar dari Bakteri Selulotik, Jurnal Rekayasa Manajemen Agroindustri, 7(2).

Fitriah, I., Lela Q., Lita P.D., Lulu D.M., Mia F., M. Teddy W. dan M. Ihsan., 2018, Proses Pencernaan, Biokimia, 1(1).

Novitasari, D.T., Pujino W.P., Oktavianto E.J., Diah A. dan Aninditia S., 2021, Skrining Bakteri Penghasil Enzim Amilase dari Sedimen Tambak Udang Vannamei (Litopenaeus vannamei), Jurnal Riset Perikanan dan Kelautan, 5(2).

Li, H., Dongbang Y., Jingru Y., Xudong H., Xuecheng Z., Xiuju F., Zemin F. dan Yazong X., 2022, Enhanced Extracellular Raw Starch-Degrading α- amylase Production in Bacillus subtilis through Signal Peptide and Translation Efficiency Optimization, Biochemical Engineering Journal, 1(1).

Marchan, S., Trevin H. dan Kelee B., 2021, The pH and Titratable Acidity of Still and Sparkling Flavored Waters: The Effects of Temperature and Storage Time, Journal of Stomatology, 1(1).

Sobini, N., Darsiga S., Kananke T.C. dan Srivijeindran S., 2022, Characterization of Modified Palmryah Tuber Starch by Pre-Gelatinization, Acid and Dextrinization Processes and it’s Applicability, Food Chemistry Advanced, 1(1).

Naim, A.B., 2018, The Lock and Key Model for Molecular Recognition, Biochemcal, 1(1).

Brust, H., Slawomir O. dan Joerg F., 2020, Starch and Glycogen Analyses:

Methods and Techniques, Biomolecules, 1(1).

Kleimeier, N.F., Andre K.E. dan Ralf I.K., 2020, A Mechanistic Study on the Formation of Acetic Acid (CH3COOH) in Polar Interstellar Analog Ices Exploiting Photoionization Reﬂectron Time-of-ﬂight Mass Spectrometry, The Astrophysical Journal, 1(1).

(17)

DAFTAR PUSTAKA

Budiman F., 2014, Pengaruh Konsentrasi Enzim Papain (Carica Papaya L) Dan Suhu Fermentasi Terhadap Karakteristik Crackers, Teknologi Pangan Universitas Pasundan, 1(1).

Chai, Z., Xiuxiu Y., Yuxue Z., Xingqian Y. dan Jinhua T., 2022, Effects of Hawthorn Addition on the PHysicochemical Properties and Hydrolysis of Corn Starch, Food Chemistry, 1(1).

Farooq, M. A., Ali, S., Hassan, A., Tahir, H. M., Mumtaz, S., dan Mumtaz, S., 2021, Biosynthesis and industrial applications of α-amylase: A review.

Archives of Microbiology, 203(4).

Istia’nah D., Ulfah U. dan Ahmad B., 2020, Karakterisasi Enzim Amilase dari Bakteri Bacillus megaterium pada Variasi Suhu, pH dan Konsentrasi Substrat, Jurnal Riset Biologi dan Aplikasinya, 2(1).

Merli, G., Alessandro B., Alessia A. dan Francesca B., 2021, Acetic Acid Bioproduction the Technological Innovation Change, Science of the Total Environment, 1(1),

Pooja, S., Meghani S., Patel C., Shah D., Rathod Z. R. dan Saraf M. S., 2022, A Review on Qualitative and Quantitative Analysis of Carbohydrates Extracted from Bacteria, Acta Scientific PHarmaceutical Sciences, 6(3).

Proksch, E., 2018, pH in Nature, Humans and Skin, Journal of Dermatology, 1(1).

Vitolo, M., 2020, Brief Review on Enzyme Activity, World Journal of PHarmaceutical Research, 9(2).