Laporan Praktikum Ke : 3 Hari/Tanggal : 8 Maret 2012
Integrasi Proses Nutrisi Tempat Praktikum : Lab. Fisiologi (BFM)
Nama Asisten :1. Ibu Adriani
2. Febynia Mutiara Zainatha
3. Rika Zahera
4. Dwi Wahyu Nugraeni
5. Dea Justia Nurnana
AKTIVITAS ENZIM
Hesti Anggrani
D14100056
Departemen Ilmu Produksi dan Teknologi Peternakan
Fakultas Peternakan
Institut Pertanian Bogor
2012
Pendahuluan
Latar Belakang
Suatu enzim bekerja secara khas terhadap suatu substrat tertentu. Kekhasan inilah ciri suatu enzim. Ini sangat berbeda dengan katalis lain (bukan enzim) yang dapat bekerja terhadap berbagai macam reaksi. Enzim urease hanya bekerja terhadap urea sebagai substratnya. Tetapi, ada juga enzim yang bekera terhadap lebih dari satu substrat, namun enzim tersebut tetap mempunyai kekhasan tertentu.
Fungsi suatu enzim adalah sebagai katalis untuk proses biokimia yang terjadi di dalam sel maupun di luar sel. Suatu enzim dapat mempercepat reaksi 108 sampai 1011 kali lebih cepat daripada apabila reaksi tersebut dilakukan tanpa katalis. Jadi, enzim dapat berfungsi sebagai katalis yang sangat efisien, disamping itu mempunyai derajat kekhasan yang tinggi. Seperti juga katalis lainnya, maka enzim dapat menurunkan energi aktivasi suatu reaksi kimia. Reaksi kimia ada yang membutuhkan energi (reaksi endergonik) dan ada pula yang menghasilkan energi atau mengeluarkan energi (eksergonik)(Ana Poedjiadi, 2005).
Aktivitas enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu suhu; pH dan keasaman; konsentrasi substrat, enzim, dan kofaktor; inhibitor enzim; serta toksik enzim. Karena enzim adalah protein, maka enzim dalam pakan yang rentan terdenaturasi atau rusak oleh enzim pencernaan atau sesuatu yang dapat mengubah struktur enzim terutama suhu panas. Umumnya enzim mengalami denaturasi pada suhu diatas 50oC. Walaupun demikian ada beberapa enzim yang tahan terhadap suhu tinggi, misalnya taka-diastase dan tripsin. Enzim urease merupakan enzim yang menguraikan urea menjadi ammonia dan karbondioksida. Peran utama urease adalah menyediakan energi internal dan eksternal bagi organisme untuk menggunakan urea atau hidroksiurea sebagai sumber nitrogen. Faktor yang mempengaruhi aktivitas urease adalah konsentrasi, suhu, dan pH. Aktivitas urease meningkat sebanding dengan peningkatan suhu.
Tujuan
Tujuan praktikum kali ini yaitu agar praktikan mengetahui pengaruh suhu dan lama perlakuan suhu terhadap aktivitas enzim urease dalam katalisis reaksi kimia.
Tinjauan Pustaka
Enzim
Enzim merupakan katalis hayati yaitu senyawa organik yang dihasilkan oleh sel-sel hidup (Pelezar dan Chan, 1986 ), terdiri dari satu atau beberapa gugus polieptida (protein). Enzim dapat diproduksi dengan cara mengekstraksi komponen tanaman, hewan, mikroorganisme (Darwis dan Sukara, 1989). Tanpa enzim suatu reaksi selular akan berlangsung sangat lambat, bahkan mungkin tidak terjadi reaksi.enzim bersifat sangat spesifik dalam mengkatalis reaksi, sehingga meskipun jumlah enzim ribuan di dalam sel dan substrat pun sangat banyak, tidak akan terjadi kekeliruan (Suhahib, 1992).
Kacang Kedelai
Kacang kedelai mengandung protein 37,7 gr ; kalsium 245,5 mg ; fosfor 632,4 mg; besi 8,6 mg ; dan vitamin B1 1,2 mg lebih tinggi dibandingkan dengan kacang tanah, kacang merah, dan kacang hijau. Menurut Somaatmadja (1964) protein kedelai mempunyai sifat khusus yaitu mampu mengikat air, memiliki daya emulsi, pembentuk gel, pembentuk lapisan film, pembentuk adonan, dan pengental.
Kacang kedelai mempunyai rasa langu karena keberadaan enzim lipoksigenase. Enzim ini umumnya terdapat pada bagian lembaga pada kacang-kacangan. Kacang kedelai mempunyai aktivitas enzim lipoksigenase paling aktif daripada kacang tanah, kacang hijau dan kacang merah (Ketaren, 1986). Enzim lipoksigenase mengkatalisa oksida asam lemak tidak jenuh sehingga menjadi tengik dan tidak stabil selama penyimpanan. Kacang kedelai mengandung asam lemak tidak jenuh sebesar 85% (Somaatmadja, 1964). Pembentukan bau terjadi akibat aktivitas enzimatik dari lipoksigenase (Wolf, 1975).
Kacang Tanah
Kacang tanah memiliki kandungan lemak 44,6 gr dan kalori 595 kkal lebih tinggi daripada kacang tanah, kacang kedelai, kacang hijau, dan kacang merah (Woodrof, 1983).
Menurut Woodrof (1983), pengolahan kacang tanah dengan panas akan memperbaiki aroma, flavour dan tekstur kacang, tetapi akan menurunkan daya tahan komponen minyak karena rusaknya antioksidan alami. Sebagian besar ketengikan yang terjadi pada kacang tanah ini terutama disebabkan minyak yang dikandungnya. Pengeluaran sebagian atau seluruh minyak akan membuat kacang tanah lebih tahan.
Kacang Hijau
Kacang hijau mempunyai komposisi zat gizi per 100 gram bahan mentah : energi (323 kal), air (15,5 gr), protein (22,99%), lemak (1,5 gr), karbohidrat (56,80 gram), serat (7,5 gram), abu (3,3 gram), kalsium (223 gram), fosfor (319 gram), besi (7,5 mg), vitamin B1 (0,46 mg), vitamin C ( 10 mg), karoten total (223 mkg) (Slamet dan Tarwotjo, 1980).
Protein kacang hijau mengandung asam amino esensial yang dibutuhkan untuk pertumbuhan manusia. Kekurangan pada kacang hijau adalah terletak pada kandungan metionin dan sistin, tetapi mempunyai kandungan leusin, lisin, isoleosin, dan trptophan yang cukup tinggi (Patty, Jacob Richard. 1994)
Urea
Salah satu sumber nitrogen non-protein (NPN) yang umum digunakan adalah urea. Urea dibuat dengan jalan mereaksikan ammonia dan karbondioksida (Fardiaz, 1992). Urea merupakan sumber amoniak dari senyawa spesifik, kandungan urea yang tinggi akan dirombak menjadi basa menguap oleh aktivitas bakteri. Tingginya kandungan urea akan membentuk sejumlah besar amoniak yang mempengaruhi kenormalan kandungan total volatile basa.Selama penyimpanan, jumlah amoniak yang terbentuk relatif tidak dipengaruhi oleh suhu (Simidu, 1961).
Urease
Ureases disebut juga urea amidohidrolases. Ureases merupakan enzim yang mengkatalis hidrolisis dari urea menjadi karbon dioksida dan ammonia :
(NH2)2CO+H2O→CO2+2NH3
Urea + Water –urease–> Ammonium Carbonate
Ureases adalah sebuah protein yang ditemukan dalam bakteri, kapang, dan beberapa tanaman tingkat tinggi. Karakteristiknya yaitu pH optimum 7,4 suhu optimum 64 celcius dengan spesifikasi enzimatis : urea dan hidroksi urea. Beberapa tanaman memanfaatkan ureases untuk keperluan yang sama. Ureases ditemukan dalam jumlah yang besar pada jack bean, kacang kedelai dan beberapa biji tanaman lainnya. Ureases juga terdapat pada beberapa jaringan binatang dan pencernaan mikroorganisme. Ureases penting dalam sejarah enzimologi sebagai enzim pertama yang dimurnikan dan dikristalakan (Sumner, 1926).
Materi Metode
Materi
Praktikum kali ini menggunakan berbagai alat yaitu, wadah plastik, termometer, penangas air, lemari es, timbangan analitik kasar, spoit 1ml, dan tabung reaksi. Sedangkan bahan yang digunakan yaitu berupa urea, cairan rumen, kedele, tepung kedele, kacang hijau, dan kacang tanah.
Prosedur
Bahan diperlakukan dalam lima perlakuan suhu, yaitu pada suhu 0, 4, 25, 50, dan 75ºC. Bahan diamati perubahannya yaitu pada 0, 5, 10, dan 15 menit. Pertama, masing-masing tepung kacang ditimbang sebesar 1gr. Bahan tersebut dimasukan kedalam wadah plastik untuk perlakuan dibawah suhu 50ºC, sedangkan untuk perlakuan diatas 50ºC menggunakan tabung reaksi. Berikan perlakuan suhu selama 15menit. Larutan urea 2% dipipetkan sebanyak 2ml ke masing-masing wadah. Wadah ditutup dan dibiarka selama 15 menitdengan pemeriksaan setiap 5menit.
Hasil dan Pembahasan
Hasil
Berdasarkan pengujian aktivitas enzim yang telah dilakukan, didapatkan hasil sebagai berikut :
Tabel 1. Rumen
|
Waktu |
0 |
5 |
10 |
15 |
|
Bahan |
||||
|
Rumen |
– |
– |
– |
– |
Tabel 2. Bahan-Bahan Pada Suhu Ruang
| Waktu |
0 |
5 |
10 |
15 |
| Bahan | ||||
|
– |
+ |
++ |
+++ |
|
– |
+++ |
+ |
++ |
|
– |
– |
– |
– |
|
– |
– |
– |
– |
Tabel 3. Pengaruh Suhu Terhadap Enzim
|
Tepung Kedelai |
Kedelai |
|||||||
|
Waktu |
0 |
5 |
10 |
15 |
0 |
5 |
10 |
15 |
|
Suhu (°C) |
||||||||
|
0 |
– |
– |
+ |
++ |
– |
– |
– |
– |
|
4 |
– |
– |
+ |
++ |
– |
– |
– |
– |
|
25 |
– |
+++ |
+++ |
+++ |
– |
+ |
++ |
+++ |
|
50 |
– |
– |
+ |
++ |
– |
– |
– |
– |
|
75 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
Keterangan :
+ : sedikit pesing +++ : sangat pesing
++ : pesing – : tidak berbau
Pembahasan
Enzim adalah satu atau beberapa gugus polipeptida (protein) yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia. Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul zat-zat yang bereaksi dan dengan demikian mempercepat proses reaksi. Percepatan terjadi karena enzim menurunkan energi pengaktifan yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya reaksi. Enzim urease adalah enzim yang berfungsi mengoksidasi asam urat menjadi allotonim yang mudah larut sdehingga terdapat asam urat di dalam tubuh. Enzim amilase digunakan untuk menghidrolisis pati menjadi suatu produk yang larut dalam air serta mempunyai berat molekul rendah yaitu glukosa. Ureases disebut juga urea aminohidrolases. Ureasae merupakan enzim yang mengkatalis hidrolisis dari urea menjadi karbon dioksida dan ammonia. Prinsip kerja urea:
NH2 C=O +2H2O 2CO2 + 4NH3NH2Urea+air-urease ->Ammonium carbonate
(sumner,1926). Dalam percobaan ini menggunakan enzim berupa ekstrak kacang kedelai dan substrat yaitu larutan urea. Peran utama urease adalah menyediakan energi internal dan eksternal bagi organisme untuk menggunakan urea atau hidroksiurea sebagai sumber nitrogen. Karakteristik enzim urease yaitu pH optimum 7,4 suhu optimum 640C dengan spesifikasi enzimatis urea dan hidroksi urea. Bau ammonia menjadi indikator adanya aktivitas enzim urease dalam percobaan aktivitas enzim.
Pengamatan kali ini mengunakan bahan yang salah satunya yaitu kacang kedelai. Kacang kedelai mempunyai rasa langu, hal ini disebabkan karena adanya kandungan enzim lipoksigenase pada kacang kedelai. Enzim ini umumnya terdapat pada bagian lembaga pada kacang–kacangan. Enzim lipoksigenase mengkatalis oksidasi asam lemak tak jenuh sehingga menjadi tengik dan tidak stabil selama penyimpanan. Kacang kedelai mempunyai kandungan asam lemak tak jenuh sebesar 85%.
Reaksi tercepat terjadi pada tepung kacang kedelai dengan perlakuan suhu 25⁰C yang sudah mengalami reaksi di 5 menit pertama,yaitu ditandai dengan dihasilkannya bau pesing. Kacang kedelai dengan perlakuan suhu ruang (25⁰C) sudah mulai mengalami reaksi dengan indikator berupa bau, namun masih belum terlalu menyengat. Dari data yang didapatkan, terlihat pada kacang maupun tepung kacang kedelai merupakan bahan yang paling cepat mengalami reaksi dengan perlakuan suhu 25⁰C enzim urease dapat bekerja secara optimal. Bahan yang mengalami reaksi yaitu tepung kedelai dan kacang kedelai, namun pada kacang kedelai hanya terjadi di perlakuan 25⁰C. Sedangkan tepung kedelai mengalami reaksi kecuali pada perlakuan 75⁰C. Sehingga dapat dinyatakan bahwa kisaran suhu denaturasi enzim urease yaitu pada suhu 75⁰C, karena pada perlakun inilah tepung kedelai tidak mengalami perubahan bau.
Tepung kacang kedelai mengalami reaksi optimal pada suhu 25⁰C di menit ke 5, hal ini terjadi karena kandungan enzim lipoksigenase berada di area lembaga kacang kedelai yang telah terpecah sehingga memudahkan enzim urease bekerja optimal. Sedangkan pada kacang kedelai suhu optimalnya yaitu 25⁰C pada menit ke 15 karena perlu adanya pemecahan enzim lipoksigenase terlebih dahulu. Suhu denaturasi dari enzim urease yaitu kisaran 75⁰C, hal ini dikarenakan pada perlakun 75⁰C tepung kedelai sudah tidak mengalami reaksi. Bila suhu tabung dalam keadaan normal (suhu kamar), maka kerja enzim pun optimal. Jika suhu dalam keadaan tinggi maka akan terjadi denaturasi pada struktur enzim, karena struktur protein dalam enzim menentukan aktivitas enzim jika struktur ini terganggu maka aktivitas enzim pun akan tarhambat atau tidak optimal. Selain itu juga terdapat ekstrak kedelai yang merupakan zat anti enzim dimana terdapat suatu globulin dengan berat molekul besar yang dapat perikatan dengan tripsin, sehingga menjadi suatu kompleks yang tidak mempunyai kekuatan sebagai enzim.
Kesimpulan
Enzim urease yang bereaksi terhadap enzim lipoksigenase memilikisuhu optimal pada suhu 25ºC dan akan mengalami denaturasi pada suhu 75ºC. Kerja enzim dapat dipengaruhi oleh waktu dan suhu. Semakin lama waktu penyimpanan maka akan semakin meningkat kerja enzim tersebut, sedangkan enzim akan optimal pada suhu ruang dan akan terdenaturasi pada suhu tinggi. Jenis substrat yang berbeda akan menghasilkan bau amoniak yang berbeda pula, hal ini terkait dengan banyaknya urea yang terkandung dalam substrat tersebut.
Daftar Pustaka
Ketaren, K.S. 1998. Teknologi Pengolahan Kedelai. Pustaka Sinar Utama, Jakarta.
Patty, Jacob Richard. 1994. Tanggap Tiga Varietas Kacang Hijau terhadap Perubahan Kandungan Air Tanah. Tesis. Institut Pertanian Bogor: Bogor.
Shahib, M.N. 1992. Pemahaman Seluk Beluk Biokimia dan Penerapan Enzim. PT. Citra Aditya Bakti, Bandung.
Somaatmadja. 1964. Kedelai. Puslitbang Tanaman Pangan, Bogor.
Sumner, J.B. 1926. Urease. http://www.britannica.com/eb/article 9074458/urease#74436.hook
Wolf, W.J. 1975. Lipoxygenase and Flavour of Soybean Protein Product. J. Agr. Food Chem 23:136-139.
Woodrof, J.G. 1983. Peanut. The AVI Publishing Company, Inc., Connecticut.
hesti anggrani 