Abstrak
Lipase adalah kelompok enzim yang menghidrolisis trigliserida rantai panjang menjadi digliserida, monogliserida, gliserol, dan asam lemak. Lipase diproduksi dari mikroorganisme, namun proses produksi lipase sangat mahal sehingga diperlukan alternatif lain sebagai penghasil lipase. Kemiri (Aleuritesmoluccana wild) adalah tanaman yang tepat sebagai penghasil lipase. Pada saat ini belum ada laporan yang mempelajari potensi biji kemiri sebagai sumber enzim lipase. Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui aktivitas enzim lipase dari kemiri pada pH buffer fosfat sebesar 6,8. Sebelum menguji aktivitas enzim tersebut dilakukan ekstraksi enzim lipase dari biji kemiri. Proses ekstraksi bertujuan untuk mendapatkan ekstrak kasar enzim lipase dari biji kemiri dengan menggunakan buffer sebagai pelarut. Pemisahan enzim dilakukan dengan sentrifugasi untuk mendapatkan ekstrak kasar enzim lipase. Penentuan aktivitas enzim lipase pada kemiri dilakukan menggunakan ekstrak kasar dan enzim hasil dialisis. Uji aktivitas enzim dilakukan dengan metode titrasi menggunakan emulsi minyak zaitun sebagai subtrat. Pada percobaan ini didapatkan aktivitas enzim sebesar 90 U/mL.
Kata Kunci: Kemiri, Lipase, Isolasi, Uji Aktivitas
Latar Belakang
Lipase (triasilgliserol asilhidrolase E.C 3.1.1.3) merupakan hidrolase ester gliserol yang berperan untuk memecah gliserida menjadi asam lemak dan gliserol (Dandavate dkk, 2009). Lipase banyak ditemukan pada saluran pencernaan manusia yang berfungsi untuk memecah lemak menjadi asam lemak dan gliserol sehingga dapat diserap oleh usus. Lipase juga mampu menghidrolisis tigliserida yang merupakan rantai panjang yang tidak dapat larut dalam air menjadi digliserida, monogliserida, dan asam lemak.
Enzim lipase banyak dimanfaatkan dalam industri seperti pada industri detergen, kosmetik, sintesis organik dan industri farmasi (Hasan, dkk, 2009) hal ini karena kemampuan enzim lipase yang dapat melakukan transformasi kimia secara spesifik (biotransformasi) sehingga lipase sangat populer dalam industri. Industri detergen menggunakan lipase karena lipase mempunyai kemampuan untuk menghidrolisis lemak dalam berbagai komposisi yang mampu bertahan dalam kondisi pH 10-11 dengan temperatur 30ºC-60⁰C, dan tidak merusak sulfaktan (Sarma, dkk,2001). Metode ini lebih murah dan memberikan hasil yang lebih baik. Karena lipid jarang digunakan, sehingga dimodifikasi menjadi asam lemak yang bernilai jual lebih tinggi.
Industri oleokimia menggunakan enzim lipase untuk menginisiasi berbagai reaksi seperti hidrolisis, alkoholisis, dan glikolisis menggunakan campuran substrat. Salah satunya dalam proses pembuatan biodiesel yang merupakan sumber energi alternatif yang berbasis minyak bumi yang sangat diperlukan dalam menunjang kehidupan bermasyarakat.
Enzim lipase dapat diproduksi dari mikroorganisme. Contoh mikroorganisme yang menghasilkan lipase yaitu limbah industri, minyak sayur, makanan basi atau busuk, tumpukan kompos, bakteri, jamur dan ragi. Selain dari mikoorganisme, lipase dapat ditemukan dalam sejumlah tanaman seperti pepaya, gandum, kelapa sawit, dan kemiri. Pada saat ini belum ada industri yang menggunakan tanaman sebagai penghasil lipase.
Kemiri merupakan salah satu tanaman yang dapat dijumpai diberbagai wilayah di seluruh Indonesia. Kemiri memiliki banyak manfaat untuk kebutuhan manusia, pada batang kemiri dapat digunakan sebagai batang korek, pada daun kemiri dapat digunakan sebagai obat tradisional, cangkang kemiri dapat digunakan sebagai bahan bakar, serta bijinya dapat digunakan sebagai bumbu masak. Biji kemiri mengandung minyak sehingga dapat menghasilkan enzim lipase yang memilki banyak manfaat. Dengan demikian kami bermaksud untuk melakukan ekstraksi enzim lipase untuk menentukan aktivitas enzim lipase pada kemiri.
Pengantar
Enzim adalah biokatalis yang dihasilkan oleh jaringan yang meningkatkan laju reaksi kimia yang berlangsung di jaringan. Sebagai contoh, CO2 bereaksi dengan air membentuk asam karbonat (H2CO3), yang sebagian diantaranya segera terionisasi menjadi ion bikarbonat (NCO3-) pada pH fisiologik. Peristiwa disosiasi ini tidak tergantung pada katalis enzimatis, namun merupakan sifat dari asam itu sendiri. Enzim dapat meningkatkan laju reaksi, tanpa mengubah konsentrasi nisbi dari reaktan dan produk bila keseimbangan telah dicapai.
Semua enzim yang diketahui hingga kini hampir seluruhnya adalah protein. Selain pada bagian yang berupa protein, banyak pula enzim yang memerlukan molekul bukan protein untuk membentuk suatu kesatuan yang di sebut katalis. Bagian ini mempunyai nama yang bermacam-macam seperti gugus protetik, kofaktor, dan koenzim. Gugus prostetik dilakukan kepada bagian yang bukan suatu asam amino dari suatu protein yang memberikan suatu ciri khusus kepada protein tadi secara keseluruhan. Kofaktor didefinisikan secara luas, sebagai molekul organik kecil misalnya fosfolipid penting untuk mempertahankan beberapa protein enzim agar berada dalam konformasi tertentu yang memungkinkannya menjalankan fungsi sebagai katalis. Koenzim berlaku untuk molekul organic yang kerap kali, tapi tidak selalu, merupakan turunan vitamin mustahak untuk kegitan sejumlah enzim (Montgomery. 1992).
Fungsi suatu enzim sebagai katalis untuk proses biokimia yang terjadi dalam sel maupun luar sel. Enzim dapat berfungsi sebagai katalis yang sangat efisien, di samping itu mempunyai derajat kekhasan yang tinggi. Seperti katalis lainnya, enzim dapat menurunkan energy aktivasi suatu pereaksi kimia. Enzim digolongkan menurut reaksi yang diikutinya, sedangkan masing-masing enzim diberi nama menurut substratnya, missal urease, arginase dll. Di samping itu adapula beberapa enzim yang dikenal dengan nama lama, missal pepsin, tripsin dll. Oleh Comisson of Enzymes of international union of Biochemistry, enzim dibagi dalam 6 golongan besar. Penggolongan ini didasarkan atas reaksi kimia dimana enzim memegang peranan.
6 golongan tersebut ialah :
1. Oksidoneduktuse
Enzim oksidase bekerja sebagai katalis pada reaksi pengambilan hydrogen dari suatu substrat. Yang bertindak sebagai akseptor hydrogen ialah oksigen.
2. Transferase
Enzim transaminase bekerja pada reaksi transaminase yaitu suatu reaksi pemindahan gugus amino dari suatu asam amino kepada senyawa lain.
3. Hydrolase
Enzim yang termasuk kelompok ini bekerja sebagai katulo pada reaksi hidrolisis.
4. Liase
Enzim yang termasuk dalam golongan ini mempunyai peranan penting dalam reaksi pemisahan suatu gugus dari suatu substrat.
5. Isomerase
Enzim golongan ini bekerja pada reaksi perubahan ini.
6. Ligase
Enzim golongan ini bekerja pada reaksi-reaksi penggabungan 2 molekul.
(Podjiadi, dkk. 2006)
Enzim lipase menghidrolisis minyak (trigliserida), digliserida dan mono gliserida menjadi asam lemak bebas dan gliserol. Digliserida dan monogliserida pada reaksi hidrolisis trigliserida oleh enzim lipase merupakan senyawa yang bersifat sebagai zat aktif penurun tegangan permukaan yang lebih baik dibandingkan trigliserida, selain itu digliserida dan monogliserida dapat memengaruhi laju reaksi dengan cara melakukan modifikasi. Ukuran diameter butir terbentuknya permukaan antar fasa minyak dan air. Berikut adalah reaksi proses hidrolisis enzim lipase.
(Pahoja, 2001)
Suhu merupakan salah satu faktor yang berpengaruh terhadap aktivitas enzim amilase, lipase dan protease. Pada suhu rendah suatu enzim tidak optimal karena energi yang diserap oleh enzim tersebut tidak cukup untuk menghidrolisis substrat sehingga aktivitas enzim menjadi rendah sedangkan pada suhu tinggi enzim akan terdenaturasi. Jadi, suhu yang optimal sangat dibutuhkan agar suatu enzim dapat melakukan aktivitas kerjannya. (Supriyanto,2015).
Alat Dan Bahan
Peralatan yang digunakan untuk percobaan ini yaitu timbangan, mortar dan alu, alat sentrifugasi, gelas kimia, gelas ukur, pipet tetes, pengaduk, erlenmeyer, buret, statif, magnetit stirer. Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah kemiri, buffer fosfat, minyak zaitun, gom arab, aquades, aseton, etanol, NaOH 0,05 M, dan fenolftalein.
Prosedur Kerja
Ekstraksi Enzim lipase dari kemiri
Langkah pertama yaitu yang harus dipersiapkaan yaitu kemiri dihaluskan dengan mortar. Kemiri yang telah halus dicampurkan dengan buffer fosfat pH 6,8 dengan magnetit stirer selama 30 menit. Kemudian dilakukan sentrifugasi pada kecepatan 4000 rpm selama 10 menit untuk memisahkan pelet dan supernatan yang merupakan ekstrak kasar enzim lipase.
Uji Aktivitas Enzim Lipase
Langkah awal dibuat terlebih dahulu emulsi minyak zaitun dan gom arab sebagai substrat, kemudian dicampurkan dengan ekstrak kasar enzim sebanyak 0,1 ml dan emulsi minyak sebanyak 0,9 ml dan diinkubasi selama 10 menit. Setelah itu dilakukan titrasi dengan NaOH 0,05 M. Sampai larutan berubah dari tidak berwarna menjadi merah muda.
Aktivitas enzim lipase dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut.
Hasil Dan Pembahasan
Tabel 1. Hasil Isolasi dan Uji Aktivitas Enzim Lipase dari Kemiri
|
pH buffer fosfat |
6,8 |
|
Ekstraksi Kasar |
15,6 mL |
|
Volume NaOH Titrasi |
2,3 mL |
|
Volume Blanko |
0,5 mL |
|
Aktivitas Enzim |
90 U/Ml |
Pada tabel 1 menunjukkan bahwa ekstraksi enzim lipase pada biji kemiri d didapatkan ekstraksi kasar sebanyak 15,6 mL. Setelah dititrasi volume NaOH yang diperlukan yaitu sebanyak 2,3 mL dan volume blanko sebanyak 0,5 mL. Sehingga didapatkan aktivitas enzim sebesar 90 U/mL.
Analisis Data
Aktivitas Enzim=( (V NaOH-V NaOH blanko)×N NaOH×1000)/(t inkubasi ×Volume enzim)
Aktivitas Enzim=( (2.3 mL-0,5 mL)×0,05×1000)/(10 ×0,1)
= 90 U/mL
Pembahasan
3.1 Ekstraksi Enzim Lipase dari Kemiri
Pada percobaan ini untuk memperoleh ekstraksi enzim lipase dari kemiri yaitu yang pertama menghaluskan kemiri sebayak 30 gram pada mortar. Penghalusan ini bertujuan untuk melisiskan dinding sel, agar enzim dapat keluar dari dalam sel dan ekstrak enzim kasar dapat diperoleh. Hal ini karena pada umumnya protein hanya terdapat dalam sel. Kemudian kemiri yang telah dihaluskan di tambahkan dengan buffer fosfat dengan pH sebesar 6,8. Penggunaan buffer fosfat ini yaitu sebagai pelarut dan untuk memaksimalkan kerja enzim agar aktivitas enzim bisa maksimal. Menurut (Barros, 2010) mengatakan bahwa pH optimum enzim lipase pada berbagai jenis tanaman sebesar 4,5-8. Berdasarkan referensi pH optimum ekstraksi enzim lipase yaitu sebesar 6,8. Sehingga kami memilih pH tersebut untuk percobaan kami.
Setelah dicampurkan dengan buffer fosfat, kemiri dilakukan pengadukan secara homogen dengan magnetit stirer selama 30 menit. Kemudian dilakukan sentrifugasi degan kecepatan 4000 rpm selama 10 menit. Proses ini bertujuan untuk memisahkan supernatan dan pelet. Posisi yang didapat setelah disentrifugasi seharusnya yaitu supernatan berada di atas dan pelet berada di bawah, namun pada percobaan kami supernatan berada ditengan-tengah diantara pelet. Supernatan ini yang merupakan ekstrak kasar enzim lipase dari kemiri. Berdasarkan percobaan didapatkan ekstrak kasar enzim sebanyak 15,6 mL dan pelet sebesar 5,3 gram. Ekstrak kasar ini yang akan digunakan untuk menguji aktivitas enzim menggunakan metode titrasi.
3.2 Uji Aktivitas Enzim Lipase dari Kemiri
Tahap selanjutnya yaitu menguji aktivitas enzim dari ekstrak kasar yang telah didapatkan pada ekstraksi enzim. Uji aktivitas enzim dilakukan dengan metode titrasi dengan emulsi minyak zaitun sebagai substrat. Untuk membuat emulsi minyak zaitun yaitu dengan mengemulsikaan minyak zaitun 10 mL dengan gom arab sebanyak 5 gram, kemudian ditambahkan aquades sampai volume mencapai 100 mL. Penambahan gom arab ini berfungsi sebagai emulsifier sehingga dapat terbentuk emulsi minyak zaitun. Selanjutnya enzim yang sudah didapatkan dari ekstraksi sebelumnya diambil sebanyak 0,1 mL untuk dicampurkan dengan emulsi minyak zaitun sebanyak 0,9 mL. Kemudian dilakukan inkubasi pada suhu 37 ºC selama 10 menit, agar kerja enzim bisa lebih maksimal. Pada suhu yang terlalu tinggi atau terlalu rendah enzim bisa mengalami denaturasi/ kerusakan enzim. Maka dilakukan inkubasi pada suhu tersebut. Untuk menghentikan reaksi akibat inkubasi maka ditambahkan perbandingan etanol:aseton sebanyak 1:1 sebagai pelarut enzim.
Kemudian dilakukan titrasi dengan NaOH 0,05 M. Sebelum itu pada campuran enzim dan minyak zaitun ditambahkan fenolftalein sebagai indikator. Volume NaOH yang diperlukan untuk mengubah warna larutan dari tidak berwarna sampai menjadi warna merah muda inilah yang digunakan untuk menghitung aktivitas enzim lipase. Volume yang dihasilkan yaitu sebanyak 2,3 mL dan volume larutan blanko sebanyak 0,5 mL. Dari data tersebut maka, dapat dihitung aktivitas enzimnya yaitu sebesar 90 U/mL. Hasil yang kami peroleh lebih sedikit dibanding dengan jurnal yang kami temukan, dimana pada pH 6,8 aktivitas enzim lipase mencapai 104,33 U/mL. Hal ini terjadi dikarenakan pada saat pengadukan dengan magnetik stirer dan sentrifugasi sangkat singkat sehingga kemungkinan ekstrak enzim belum keluar seluruhnya. Sehingga supernatan atau ekstrak kasar enzim lipase yang kami peroleh lebih sedikit. Pada percobaan yang kami lakukan supernatan yang diperoleh berada ditengah diantara pelet sehingga pada saat pengambilan eksrak enzim kemungkinan masih bercampur dengan pelet sehingga belum benar-benar murni.
Kesimpulan
Pada percobaan yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa lipase dapat diisolasi dari kemiri Aleurites moluccana Wild dengan pelarut buffer fosfat pH 6,8. Aktivitas enzim yang diperoleh yaitu sebesar 90 U/mL pada waktu inkubasi selama 10 menit.
Daftar Pustaka
Barros, M., Fleuri, L. & Macedo, G. (2010). Seed lipases: sources, applications and properties- a review. Brazilian Journal of Chemical Engineering, 27, 15-29.
Dandavate, V., Jinjala, J., Keharia, H. & Madamwar, D. (2009). Production, partial purification and characterization of organic solvent tolerant lipase from Burkholderia multivorans V2 and its application for ester synthesis. Bioresource Technology, 3374– 3381.
Hasan, F., Shah, A. A. & Hameed, A. (2009). Methods for Detection and Characterization of Lipase : A Comprehensive Review. Biotechnology Advances, 782-798.
Montogomery, Conway, dan Spector. (1993). Biokimia: Berorientasi pada Kasus-Klinik. Jakarta: Binarupa Aksara.
Podjiadi, Anna, dan Titin Supriyanti. (2006). Dasar-dasar Biokimia. Jakarta: Universitas Indonesia Press.
Pahoja, V.M., Dahot, M.U. dan Sethar, M.A. (2001). Characterristic properties of lipase crude extract of Caesalpinia bounducella L.seed. Journal of Biological ,Sciences. USA.
Sharma, R., Christi, Y. & Banerjee, U. C. (2001). Production, purification, characterization and applications of lipases. Biotechnology Advances, 627-662.
Supriyatna, Ateng , Dea Amalia, Ayu Agustini Jauhari, Dyna Holydaziah. (2015). Aktivitas Enzim Amilase, Lipase dan Protease Dari Larva. ISSN, 9(2) : 18-32.
