This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
ISOLASI DAN KARAKTERISASI ENZIM AMILASE DARI AKAR
RIMPANG ALANG-ALANG (Imperata cylindrica)
Disusun Sebagai Tugas Ujian Tengah Semester
Mata Kuliah Farmakognosi
Dosen Pembimbing : Weka Sidabagawan, S.Farm., Apt
Disusun Oleh :
Baiq Apin Rizki Anjarsari (201310410311222)
Fella S. Fahleni (201310410311)
Norfadillah (201310410311)
Isna Maulidyah C. (2013104103111)
Alisha Azizah (201310410311)
Winona Darayani (201310410311)
Sarah Diba Nahdi (201310410311)
Eka Mahandika (201310410311)
PROGRAM STUDY FARMASI
FAKULTAS ILMU KESEHATAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
ISOLASI DAN KARAKTERISASI ENZIM AMILASE DARI AKAR
RIMPANG ALANG-ALANG (Imperata cylindrica)
Oleh : Mufti Mutia, Seniwati Dali, Rugaiyah Arfah, dan Firdaus Zenta
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Hasanuddin, Makassar
Enzim amilase bias didapatkan dari sumber seperti tanaman, hewan, dan mikroorganisme. Alang-alang adalah salah satu tanaman yang tumbuh liar dan menyebar di Indonesia. Karbohidrat merupakan komponen kimia terbesar kedua dari rimpang Alang-alang ini. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengisolasi, karakterisasi dan amobilisasi enzim amilase dari rimpang Alang-alang, oleh karena itu akan didapatkan alternatif baru dari enzim amilase. Pemeriksaan aktivitas enzim amilase ini dilakukan dengan metode Nelson-somogyi, dan protein diukur dengan metode Lowry. Perbandingan antara unit aktivitas enzim dan konsentrasi protein total adalah aktivitas spesifiknya. Hasil penelitian menyimpulkan bahwa enzim amilase dapat diisolasi dari rimpang Alang-alang dengan kandungan enzim 1,36% (b / b) dan aktivitas spesifik yang lebih tinggi dalam kondisi yang F4 (20 - 40%), dengan aktivitas enzim 0,0156 Unit/mL dan aktivitas spesifik adalah 0,0006 U/mg. Karakterisasi mengakibatkan kondisi optimum enzim amilase dari rimpang Alang-alang dengan konsentrasi substrat pati 3,0 mg / mL pada suhu 35 ºC, dengan waktu inkubasi 60 menit, dan pH = 6,2 dan kondisi optimum aktivitas enzim didapatkan 0.119 U / mL.
Kata kunci : amilase,Alang-alang, Nelson-somogyi, Lowry
I. PENDAHULUAN
Enzim merupakan suatu kelas protein yang berfungsi sebagai katalis,
agen kimiawi yang mempercepat laju suatu reaksi tetapi tidak ikut bereaksi
(Campbell, 2002). Enzim terdapat pada sel-sel tumbuhan, fungi, bakteri, dan
hewan (Herdyastuti dan Nuniek, 2009). Enzim banyak digunakan pada
berbagai bidang industri, produk pertanian, kimia, dan medis. Enzim
memiliki sifat-sifat spesifik yang menguntungkan yaitu efisien, selektif, dapat
diprediksi, reaksi tanpa produk samping, dan ramah lingkungan. Sifat-sifat
tersebut menyebabkan penggunaan enzim semakin meningkat dari tahun ke
tahun, peningkatan diperkirakan mencapai 10–15% per tahun (Rahayu, 2004).
1
Enzim dihasilkan oleh semua makhluk hidup untuk mengkatalisis reaksi
biokimia dalam tubuh makhluk hidup tersebut sehingga reaksi-reaksi itu dapat
berlangsung lebih cepat (Sianturi, 2008). Menurut Sutiamiharja (2008)
kemampuan enzim yang unik dalam melaksanakan transformasi kimia yang khas
dapat meningkatkan penggunaan enzim dalam berbagai proses industri. Salah
satu enzim yang sangat dibutuhkan dalam industri adalah amilase (α-amilase, β-
amilase, dan γ-amilase atau glukoamilase). .
Enzim amilase memiliki aplikasi untuk skala yang sangat luas mulai dari
industri tekstil, konversi pati untuk gula sirup, produksi Cyclodextrins untuk
industri farmasi (Aiyer, 2005). Kebutuhan amilase di dunia industri sangat tinggi,
pada tahun 2004 saja sudah mencapai penjualan sekitar US $2 milyar, sedangkan
amilase yang digunakan untuk industri makanan dan minuman pada tahun 2004
bernilai sekitar US $11 juta (Sivaramakrishnan dkk., 2006). Seiring dengan
meningkatnya penggunaan enzim amilase, maka perlu dicari sumber enzim
amilase dari bahan baku yang mudah didapatkan. Salah satu bahan yang memiliki
potensi untuk dieksplorasi sebagai sumber enzim amilase adalah tumbuhan alang-
alang (Imperata cylindrica).
Alang-alang adalah rumput tahunan (Donald dkk., 2002 dalam Pudjiharta
dkk., 2008) berakar rimpang yang tumbuh menyebar mendatar di bawah
permukaan tanah, sedangkan daun alang-alang mudah terbakar. Walaupun
berulang kali terbakar, alang-alang tidak musnah, karena dari akar rimpangnya
akan tumbuh tunas baru.
2
II. TINJAUAN PUSTAKA
1. Struktur Enzim
Enzim merupakan biokatalisator/katalisator organik yang diproduksi oleh
makhluk hidup untuk mengkatalisis dan mengendalikan reaksi kimia yang penting
dalam tubuh makhluk hidup tersebut. Berbeda dengan katalisator biasa, enzim
mempunyai spesifisitas katalitik yang tinggi yang ditentukan oleh gugus fungsi
pada situs aktifnya. Enzim hanya mengkatalisis reaksi secara termodinamika,
yaitu berdasarkan pelepasan energi bebas. Katalisator ini terlibat dalam reaksi,
tetapi kemudian kembali ke struktur asalnya (Trevor, 1985).
Enzim terdiri dari bagian protein dan bagian non protein. Bagian protein
enzim yang disebut apoenzim sangat menentukan fungsi biokatalisator dari enzim.
Bagian ini akan rusak pada suhu terlampau panas atau bersifat termolabil. Bagian
non protein dari enzim disebut kofaktor atau gugus prostetik, yang dapat berupa
senyawa organik (koenzim) atau senyawa non organik, seperti ion-ion logam.
Gugus prostetik ini berukuran kecil, tahan panas (termostabil), dan diperlukan
enzim untuk aktivitas katalitiknya. Gabungan kedua bagian ini membentuk
haloenzim, yaitu bentuk enzim yang sempurna dan aktif (Bergmeyer, 1984).
2. Sifat – Sifat Enzim
Beberapa sifat umum yang dimiliki oleh enzim (Praweda, 2000) yaitu:
1) Enzim merupakan biokatalisator yang dalam konsentrasi kecil dapat
memacu laju reaksi, tanpa merubah keseimbangan reaksi.
2) Enzim bersifat termolabil, hidrofil dan memiliki permukaan yang lebar.
3) Reaksi yang dikatalisis enzim dapat berlangsung sangat cepat. Setiap
molekul enzim dapat digunakan berulang-ulang.
4) Enzim dapat bekerja di dalam sel (endoenzim) dan di luar sel (ektoenzim).
5) Umumnya enzim bekerja mengkatalisis reaksi satu arah, meskipun ada
enzim yang mengkatalisis reaksi dua arah, seperti enzim lipase yang
mengkatalisis pembentukan dan penguraian lemak.
6) Enzim bekerja secara spesifik, karena sisi aktifnya (permukaan tempat
melekatnya substrat) hanya cocok dengan permukaan substrat tertentu.
7) Enzim sangat peka terhadap faktor-faktor yang menyebabkan denaturasi
protein, seperti suhu dan pH.
3
8) Enzim dapat bereaksi dengan senyawa asam maupun basa, kation maupun
anion.
9) Umumnya enzim tidak dapat bekerja tanpa adanya kofaktor. Aktivitas
katalitik enzim juga dipengaruhi oleh zat yang berfungsi sebagai aktivator
dan inhibitor.
3. Karakterisasi Enzim
Perubahan suhu dan pH berpengaruh besar terhadap kerja enzim. Aktivitas
enzim juga dipengaruhi oleh konsentrasi enzim dan konsentrasi substrat. Pengaruh
aktivator, inhibitor dan kofaktor dalam beberapa keadaan juga merupakan faktor-
faktor yang mempengaruhi aktivitas enzim (Indah, 2004).
1) Efek suhu terhadap aktivitas enzim
Aktivitas enzim akan bertambah dengan naiknya suhu sampai tercapainya
aktivitas optimum. Kenaikan suhu lebih lanjut akan mengakibatkan
menurunnya aktivitas enzim dan pada akhirnya merusak enzim (Pelczar,
1986).
2) Efek pH terhadap aktivitas enzim
Perubahan pH akan mempengaruhi kecepatan reaksi enzim, karena
berubahnya derajat ionisasi gugus asam dan basa dari enzim. Untuk
kebanyakan enzim, terdapat rentang pH optimum dimana aktivitas enzim
berlangsung secara optimum dan mempunyai stabilitas yang tinggi.
Sebagian besar enzim mempunyai pH optimum yang mendekati netral,
sebagian kecil lainnya mempunyai pH optimum yang sangat rendah
(sekitar 2,0) atau sangat tinggi (sekitar 9,0) (Yulinah dkk, 1990).
3) Efek konsentrasi enzim terhadap aktivitas enzim
Pada enzim-enzim dengan derajat kemurniannya tinggi, terdapat suatu
hubungan linear antara jumlah enzim dan taraf aktivitas pada batas-batas
tertentu. Konsentrasi enzim pada umumnya sangat kecil, bila
dibandingkan dengan konsentrasi substrat. Saat konsentrasi enzim
meningkat, maka aktivitas enzim juga bertambah (Pelczar, 1986).
4) Efek konsentrasi substrat terhadap aktivitas enzim
Kecepatan reaksi yang dikatalisis oleh enzim sangat dipengaruhi oleh
konsentrasi substrat. Pada konsentrasi substrat yang sangat rendah,
4
kecepatan reaksi yang dikatalisis enzim juga sangat rendah. Sebaliknya,
kecepatan reaksi akan meningkat dengan meningkatnya konsentrasi
substrat sampai tercapai titik tertentu, yaitu titik batas kecepatan reaksi
maksimum. Setelah titik batas, enzim menjadi jenuh oleh substratnya,
sehingga tidak dapat berfungsi lebih cepat. Pembatas kecepatan enzimatis
ini adalah kecepatan penguraian kompleks enzim-substrat menjadi produk
dan enzim bebas (Lehningher, 1995)
5) Efek aktivator, inhibitor dan kofaktor terhadap aktivitas enzim
Aktifitas katalitik enzim dapat dipengaruhi oleh aktivator (bahan-
bahan yang meningkatkan aktivitas enzim) dan inhibitor (bahan-bahan
yang menurunkan aktivitas enzim). Berdasarkan kinetikanya, inhibitor
dapat dibedakan menjadi inhibitor ireversibel dan reversibel (Palmer,
1995).
Aktivitas enzim juga dipengaruhi oleh kofaktor, yaitu komponen
non protein dari enzim yang menentukan aktivitas katalitiknya. Kofaktor
ini dapat berupa senyawa organik yang disebut koenzim atau senyawa non
organik seperti ion logam Fe2+, Mn2+, Zn2+ dan Ca2+ (Lehningher, 1995).
Ion-ion logam ini umumnya ditambahkan dalam bentuk garam, misalnya
ion Ca2+ dalam bentuk garam klorida. Kation-kation lain yang telah
diketahui dapat mengaktifkan enzim adalah Na+, K+, Rb+, Cs+, Mg2+, Zn2+,
Cu2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, dan Al3+ (Palmer, 1995).
4. Penggolongan Enzim
Kebanyakan enzim diberi nama dengan menambahkan akhiran -
ase- pada nama substratnya, seperti urease yang mengkatalisis hidrolisis
urea. Tetapi beberapa enzim yang dinamakan tanpa menerangkan
substratnya, seperti tripsin. (Lehningher, 1995).
Berdasarkan sistem penamaan enzim internasional dari IUB
(International Union of Biochemistry), enzim dapat digolongkan dalam
enam golongan berdasarkan reaksi yang dikatalisisnya (Lehningher,
1995), yaitu:
a) Oksidoreduktase
5
Oksidoreduktase (dehidrogenase atau oksidase) mengkatalisis
reaksi oksidasi reduksi, seperti glukosa oksidase, alkohol
dehidrogenase dan piruvat hidrogenase.
b) Transferase
Transferase mengkatalisis pemindahan suatu gugus tertentu,
seperti transmetilase, transaldolase, dan transketolase.
c) Hidrolase
Hidrolase berperan dalam reaksi hidrolisis, seperti protease,
amilase, selulase, pektinase, dan maltase.
d) Liase
Liase mengkatalisis penghilangan gugus tertentu dari substrat
dengan atau tanpa melalui proses hidrolisis atau melalui
Isomerase adalah semua enzim yang mengkatalisis reaksi
isomerisasi, seperti alanin rasemase.
f) Ligase
Ligase berperan dalam reaksi pembentukan ikatan kimia, termasuk
diantaranya enzim-enzim yang mengkatalisis pembentukan ikatan
C-O, C-S, C-N, dan C-C. Contoh: tiokinase.
5. Enzim Amilase
Amilase merupakan enzim yang memecah pati yang diproduksi oleh
berbagai jenis mahluk hidup seperti dari bakteri, jamur, tumbuhan, manusia
(Pandey et al, 2000 in Arunsasi et al 2010). Sebagai diastase, amilase adalah
enzim pertama yang ditemukan dan diisolasi oleh Anselme Payen pada tahun
1833.
6
III. PROSEDUR KERJA
Dari jurnal yang di buat oleh Mufti Mutia, Seniwati Dali, Rugaiyah Arfah,
dan Firdaus Zenta dengan judul “ISOLASI DAN KARAKTERISASI ENZIM
AMILASE DARI AKAR RIMPANG ALANG-ALANG (Imperata cylindrica)”,
dengan tujuan papain dari daun pepaya kalifornia berpotensi digunakan sebagai
biokatalis pelarut metanol. Metode penelitian didukung dengan adanya alat dan
bahan sebagai berikut:
Alat Bahan pH meter (Hanna Instrument) Timbangan analitik (Ohaus) Membran selofan (Sigma D 0655) Magnetic stirer Sentrifuge Oven (Gallenkamp) Spektronik 20D+
Ikubator (Memmert) Dan alat gelas umum yang
digunakan di laboratorium.
Akar rimpang alang-alang yang berasal dari bagian selatan kota Makassar