Jurnal Biokim 6 Hidrolisis Pati Enzimatis [PDF]

Citation preview

HIDROLISIS PATI ENZIMATIS Ayu Octrina, 230110160182 Perikanan C, Kelompok 10 ABSTRAK Pati atau amilum adalah karbohidrat kompleks yang tidak larut dalam air, berwujud bubuk putih, tawar dan tidak berbau. Pati merupakan bahan utama yang dihasilkan oleh tumbuhan untuk menyimpan kelebihan glukosa (sebagai produk fotosintesis) dalam jangka panjang. Pati merupakan salah satu jenis polisakarida, yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik dan polimer dari 1,4-α-glukosa. Proses hidrolisis pati menggunakan asam maupun enzim adalah proses yang umum digunakan untuk mengubah pati menjadi molekul yang lebih kecil lagi bahkan hingga mengubah pati menjadi gula sederhana. Hidrolisis pati merupakan proses pemecahan molekul amilum menjadi bagian-bagian penyusunnya yang lebih sederhana seperti dekstrin, isomaltosa, maltosa dan glukosa. Tujuan dalam praktikum ini yaitu untuk melakukan hidrolisis berbagai macam pati secara enzimatis dan membuktikan bahwa pati, sebagai polisakarida, merupakan polimer dari 1,4-α-glukosa. Metode yang dipakai adalah hidrolisis pati menggunakan enzim amilase, yang sebelumnya telah direaksikan dengan reagen iodin untuk mengetahui ada atau tidaknya kandungan amilum dalam sampel. Hidrolisis pati oleh α-amilase akan menghasilkan dekstrin sebagai produk utama, dimana hidrolisis lengkap akan menghasilkan glukosa sebagai produk akhir. Kata Kunci: enzim, glukosa, hidrolisis, pati ABSTRACT Starch or amylum are complex carbohydrates that are not soluble in water, understory white powder, odorless and tasteless. Starch is the main material produced by plants to store excess glucose (as a product of photosynthesis) in the long term. Starch is a type of polysaccharide, which is linked by a glycosidic linkage and bonding of polymers from 1.4-αglucose. Hydrolysis of starch process using acid or enzymes are a common process used to convert starches into smaller molecules again even to transform starch into simple sugars. Starch hydrolysis is the process of breakdown of starch molecules into sections constituting a more simple such as dekstrin, isomaltosa, maltose and glucose. The goal in this lab course is to do various kinds of starch hydrolysis in starch enzimatis and proves that, as polysaccharide, is a polymer of 1.4-α-glucose. The method used is the hydrolysis of starch using enzyme amylase, which have previously reacted with iodine reagent to know or no content of starch in the sample. Hydrolysis of starch by α-amylase will generate dextrin as the major product, which will produce a complete hydrolysis of glucose as a final product. Key words: enzyme, glucose, hydrolysis, starch



PENDAHULUAN Polisakarida adalah senyawa yang terdiri dari unit terkecil monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik. Polisakarida akan menjadi monosakarida bila dihidrolisis secara lengkap. Pati merupakan polimer dari 1,4-α-glukosa yang terdiri dari amilosa dan amilopektin. Amilosa akan berubah menjadi warna biru bila diwarnai dengan reagen iodin.



Gambar struktur amilosa dan amilopektin Karbohidrat adalah senyawa makro molekul yang mengandung C, H dan O dengan rumus (CH2O)n, yaitu senyawa yang n atom karbonnya terhidrasi oleh n air. Senyawa karbohidrat memiliki sifat pereduksi karena mengandung gugus karbonil aldehid atau keton dan gugus hidroksil yang sangat banyak. Polisakarida merupakan polimer yang disusun oleh monosakarida yang bertautan dengan ikatan glikosidik. Fungsi utama senyawa ini sebagai komponen struktural atau bentuk penyimpanan energi. Beberapa contoh polisakarida adalah pati, glikogen dan selulosa. Monosakarida adalah senyawa karbohidrat sederhana yang mengandung gugus fungsi karbonil. Secara umum senyawa ini dibagi menjadi dua kelompok besar yaitu aldosa jika mengandung gugus aldehid dan ketosa jika mengandung gugus keton. Monosakarida juga sering dinamai sesuai jumlah atom karbon penyusunnya seperti triosa, pentosa, heksosa dll. Monosakarida dengan jumlah atom tertentu akan membentuk cincin atau anomer dan karbon anomerik (memiliki sifat pereduksi yang kuat). Glukosa merupakan contoh monosakarida aldosa yang mengandung enam atom karbon dan satu gugus aldehid. Ikatan glikosidik terbentuk ketika atom karbon anomerik (C1) bereaksi dengan gugus hidroksil. Metode identifikasi keberadaan karbohidrat secara kualitatif dan kuantitatif telah banyak dikembangkan. Di dalam pati tersusun atas dua macam karbohidrat, amilosa dan amilopektin dalam komposisi yang berbeda-beda sehingga menyebabkan rumus bangunnya berbeda. Dua fraksi ini dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi terlarut disebut amilosa dan fraksi tidak terlarut disebut amilopektin. Secara struktur amilosa mempunyai struktur lurus, sedang amilopektin bercabang. Hidrolisis adalah proses dekomposisi kimia dengan menggunakan air untuk memisahkan ikatan kimia dari substansinya. Hidrolisis pati merupakan proses pemecahan



molekul amilum menjadi bagian-bagian penyusunnya yang lebih sederhana seperti dekstrin, isomaltosa, maltosa dan glukosa (Purba, 2009). Proses hidrolisis dapat dilakukan dan secara asam. Hidrolisis secara asam memutus rantai pati secara acak, sedangkan hidrolisis secara enzimatis memutus rantai pati secara spesifik pada percabangan tertentu. Penggunaan asam dalam hidrolisis memiliki kelebihan yaitu lebih mudah dalam proses karena tidak dipengaruhi oleh faktor, hidrolisis terjadi secara acak dan waktu lebih cepat (Wiratakusumah, 1981 dalam Ega, 2002). Kelebihan hidrolisis dengan enzim yaitu reaksi hidrolisis yang terjadi dapat beragam, kondisi proses yang digunakan tidak ekstrim, seperti suhu sedang dan pH mendekati netral, tingkat konversi lebih tinggi, polutan lebih rendah, dan reaksi yang spesifik (Judoamidjojo et al., 1989) Namun hidrolisis secara enzimatis lebih menguntungkan dibandingkan hidrolisis asam, karena prosesnya lebih spesifik, kondisi prosesnya dapat dikontrol, biaya pemurnian lebih murah, dan kerusakan warna dapat diminimalkan (Virlandi, 2008). Produk hasil hidrolisis pati umumnya dikarakterisasi berdasarkan tingkat derajat hidrolisisnya dan dinyatakan dengan nilai DE (Dekstrosa Equvalen) yang menunjukkan presentase dekstrosa murni dalam total padatan substrat yang dihidrolisis. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi proses hidrolisis pati antara lain yaitu konsentrasi substrat, konsentrasi enzim, suhu, pH dan lama proses hidrolisis. Enzim mempunyai spesifitas yang tinggi, sehingga kinerja enzim akan optimal jika substrat yang digunakan cocok dan dalam konsentrasi yang tepat. maka proses hidrolisis juga akan semakin cepat. Enzim yang dapat digunakan adalah α-amilase, glukoamilase, dan pullulanase.



Enzim Penghidrolisa Pati 1. Enzim α-amilase Enzim α-amilase (α -1,4- glukan 4- glukanohidrolase, E.C 3.2.1.1) merupakan endoenzim yang menghidrolisis ikatan α-(1,4)-glikosida dari bagian dalam secara acak baik pada amilosa maupun amilopektin. Enzim α-amilase disebut juga dengan α-retaining double displacement. Enzim α-amilase dibedakan menjadi dua golongan yaitu termostabil (tahan panas) dan termolabil (tidak tahan panas). Enzim α-amilase mempunyai kondisi optimum pada suhu 90 - 105°C dengan pH 5.6 - 6.0. Suhu yang terlampau tinggi dari kondisi optimum akan menganggu dan merusak enzim, sedangkan pemberian suhu yang terlampau rendah dari kondisi optimum akan menyebabkan gelatinisasi pati tidak sempurna.



2. Enzim Glukoamilase Glukoamilase dikenal juga dengan amiloglukosidase atau α-(1,4)-D glukan glukohidrolase. Glukoamilase murni banyak digunakan untuk pembuatan sirup glukosa dari maltodekstrin yang diproduksi oleh α-amilase dari pemurnian pati. Faktor-faktor yang mempengaruhi aktivitas dan stabilitas enzim glukoamilase diantaranya adalah : -



Suhu, kondisi suhu optimum untuk enzim ini adalah 40-60°C



-



Nilai pH, optimum untuk aktivitas enzim ini adalah 4.5



-



Waktu reaksi, yang diperlukan untuk hidrolisis pati sekitar 48-96 jam



3. Enzim Pullulanase Pullulanase adalah eksoenzim yang mengkatalisis hidrolisis α-1, 6-penghubung pullulan dan polisakarida lain untuk menghasilkan maltotriosa sebagai produk akhir. Pullulanase dengan enzim α amilase dapat bersinergis menghasilkan pemotongan molekul karbohidrat yang sempurna. Enzim ini dapat diperoleh pada ekstrak beras dan kacangkacangan. Pullulanase yang dihasilkan oleh bakteri mesofilik merupakan enzim yang bersifat tidak tahan oleh suhu tinggi. Suhu maksimum yang dikehendaki adalah 60°C. Jika suhu yang digunakan lebih dari suhu maksimum, maka enzim akan terdenaturasi. Namun beberapa pullulanase ada yang mampu bertahan pada suhu tinggi.



METODOLOGI Praktikum ini ini dilaksanakan pada hari Rabu, 26 April 2017 pada pukul 10.00 WIB sampai dengan 11.30 WIB di ruang Laboratorium Manajemen Sumber daya Perairan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Universitas Padjadjaran. Praktikum kali ini menggunakan alat yaitu gelas ukur mengukur volume larutan, gelas kimia untuk menyimpan larutan atau sampel, spatula untuk mengaduk sampel setelah dicampur dengan akuades, hot plate untuk memanaskan larutan sampel, tabung reaksi sebagai wadah unruk mereaksikan sampel, pipet tetes untuk memindahkan larutan dalam volume yang relatif kecil, inkubator untuk menginkubasi sampel, inkubator berfungsi untuk memanaskan sampel pada suhu tertentu, dan spektrofotometer untuk mengukur nilai absorbansi larutan sampel. Bahan yang digunakan pada praktikum ini yaitu pati dari tepung beras, tepung maizena, tepung aci, tepung terigu, glukosa, aquades, enzim amilase, dan reagen iodine untuk menunjukkan ada tidaknya kandungan amilum atau pati. Untuk kelompok 10 menggunakan tepung aci atau tepung kanji.



Prosedur kerja pada praktikum hidrolisis protein enzimatis antara lain: a. Penyiapan larutan pati 0,2% Pati terlarut ditimbang sebanyak 0,2 g



Pati dimasukkan ke dalam gelas kimia, lalu ditambahkan 10 ml akuades



Sampel dipanaskan selama 15 menit, lalu dinginkan pada suhu ruang sambil terus diaduk



Pati dipisahkan 0,1ml untuk tabung 1 dan tabung 2, dan pati 0,25ml untuk tabung 3 dan tabung 4 (total ada 4 tabung)



b. Penyiapan larutan standar glukosa Glukosa ditimbang sebanyak 0,5mg



Sampel dituangkan ke dalam labu ukur



Sampel ditambahkan akuades sampai volume tepat 10 ml



c. Pembuatan kurva standar Glukosa diencerkan dengan konsentrasi 0,01 gr/ml pada tabung 1; 0,02 gr/ml pada tabung 2; 0,03 gr/ml pada tabung 3; 0,04 gr/ml pada tabung 4; 0,05 gr/ml pada tabung 5. (Hitung dengan menggunakan rumus pengenceran)



Nilai absorbansi dihitung dengan spektrofotometer (panjang gelombang 600 nm)



d. Pengujian aktivitas amilase 0,1 ml enzim amilase ditambahkan ke dalam pati tabung 1 dan tabung 3



0,2 ml enzim amilase ditambahkan ke dalam tabung 2 dan tabung 4



Sampel diinkubasi pada suhu 55 oC atau suhu ruangan selama 10 menit



Sampel ditambahkan iodine sebanyak 2 tetes lalu dipanaskan pada suhu mendidih selama 5 menit



Nilai absorbansi sampel diukur dengan spektrofotometer (panjang gelombang 600 nm)



HASIL DAN PEMBAHASAN



Berikut adalah tabel hasil pengamatan kelompok 10 dengan menggunakan tepung aci dan aquades sebanyak 10mL. Tabel 1. Pengamatan kelompok 10 Pemanasan 5 menit



Larutan keruh dan tidak ada endapan.



Iodine



Larutan biru tua, menandaka n adanya amilosa pada pati



Enzim Amilase 3 tetes 5 tetes



Warna larutan sedikit pudar



Warna larutan lebih pekat daripada yang 3 tetes



Inkubasi 3 tetes 5 tetes Terdapat sedikit Terdapat endapan sedikit dan endapan warna dan warna lebih memudar pekat daripada yang 3 tetes.



Pemanasan 10 menit 3 tetes 5 tetes



Tidak terjadi perubahan yang signifikan



Absorbansi 3 tetes 5 tetes



Tidak terjadi perubahan 0,893 yang signifikan



0,834



Tabel 2. Tabel Larutan Glukosa Standar y (Absorbansi) 0,042



xy



x2



y2



1



x (Glukosa) 0,04 gr/ml



0,00168



0,16



0,001764



2



0,03 gr/ml



0,027



0,00081



0,09



0,000729



3



0,02 gr/ml



0,016



0,00032



0,04



0,000256



Total (Ʃ)



0,09 gr/ml



0,085



0,00281



0,29



0,002749



No.



Perhitungan Glukosa Standar a=



= = =



∑(𝒙𝟐 ) ∑ 𝒚−∑ 𝒙 ∑ 𝒙𝒚



b=



𝒏 ∑𝒙 𝟐−(∑𝒙)𝟐 (0,29)(0,085) −(0,9)(0,0281) (3)(0,29)−(0,9) 0,02456−0,02529



= =



0,87−0,81 −0,00064



=



0,06



𝒏 ∑ 𝒙𝒚−∑ 𝒙 ∑ 𝒚 𝒏 ∑𝒙 𝟐− (∑𝒙)𝟐 (3)(0,0281)−(0,9)(0,085) (3)(0,29)−(0,9) 0,0843−0,0765 0,87−0,81 0,0078 0,06



= 0,13



= -0,0107



Sehingga y = - 0,0107 + 0,13x



Kurva Standar Glukosa 0.045



y = 0.13x - 0.0107 R² = 0.9922



0.04 0.035 0.03 0.025 0.02 0.015 0.01 0.005 0 0



0.1



0.2



0.3



0.4



0.5



Dimana nilai R2 adalah 0,9922 yang menunjukkan koefisien korelasi sangat kuat.



Perhitungan Konsentrasi Glukosa Kelompok 10 Tabung 1:



Tabung 2:



Y=a+bx



Y=a+bx



0,893 = -0,0107 + 0,013x



0,834 = - 0,0107 + 0,013 x



0,013 x = 0,893 + 0,0107



0,013 x = 0,834 + 0,0025



0,013 x = 0,9037



0,013 x = 0,8447



x = 6,95 gr/ml



x = 6,49 gr/ml



Perhitungan Glukosa Lab. Manajemen Sumber daya Perairan. Tabel 3. Hasil Perhitungan Glukosa Kelompok 9



Sampel Tepung terigu



10



Tepung aci



11



Tepung maizena



12



Tepung beras



13



Tepung terigu



14



Tepung aci



15



Tepung maizena



16



Tepung beras



Konsentrasi (gr/ml) Tabung 1 = 0,650769 Tabung 2 = 2,066154 Tabung 1 = 6,950769 Tabung 2 = 6,497692 Tabung 1 = 16,07385 Tabung 2 = 3,827692 Tabung 1 = 2,489231 Tabung 2 = 2,804615 Tabung 1 = 9,312308 Tabung 2 = 1,050769 Tabung 1 = 1,796923 Tabung 2 = 1,289231 Tabung 1 = 1,850769 Tabung 2 = 0, 489231 Tabung 1 = 2,081538 Tabung 2 = 2,096923



Absorbansi Tabung 1 = 0,074 Tabung 2 = 0,258 Tabung 1 = 0,893 Tabung 2 = 0,834 Tabung 1 = 2 Tabung 2 = 0,487 Tabung 1 = 0,313 Tabung 2 = 0,354 Tabung 1 = 0,12 Tabung 2 = 0,126 Tabung 1 = 0,223 Tabung 2 = 0,157 Tabung 1 = 0,23 Tabung 2 = 0,053 Tabung 1 = 0,26 Tabung 2 = 0,262



Pembahasan Pati atau amilum adalah karbohidrat kompleks yang tidak larut dalam air, berwujud bubuk putih, tawar dan tidak berbau. Pati merupakan bahan utama yang dihasilkan oleh tumbuhan untuk menyimpan kelebihan glukosa (sebagai produk fotosintesis) dalam jangka panjang. Pati tersusun dari dua macam karbohidrat, amilosa dan amilopektin, dalam komposisi yang berbeda-beda. Amilosa memberikan sifat keras sedangkan amilopektin menyebabkan sifat lengket. Amilosa memberikan warna ungu pekat pada tes iodin sedangkan amilopektin tidak bereaksi. Pati digunakan sebagai bahan yang digunakan untuk memekatkan



makanan cair seperti sup dan sebagainya. Praktikum kali ini membahas tentang uji hidrolisis pati secara enzimatis. Dari data hasil pengamatan di atas, maka dapat dilihat bahwa kandungan pati yang terdapat dalam tepung aci adalah amilosa. Hal ini dibuktikan saat pati yang telah dicampurkan aquades sebanyak 10 ml, ditetesi oleh reagen iodin, maka larutan yang awalnya putih keruh menjadi biru tua. Perubahan warna tersebut menunjukkan adanya zat pati dalam tepung aci. Kemudian, saat sampel ditambahkan enzim amilase sebanyak 3 tetes dan 5 tetes. Sampel berubah warna menjadi lebih pudar. Setelah itu, sampel diinkubasi pada suhu 55oC selama 10 menit agar enzim amilase menjadi aktif dan bekerja optimum. Hal ini terbukti saat kedua tabung reaksi diamati setelah inkubasi, ada perubahan yang terjadi. Terdapat sedikit endapan dan warna sampel pada tabung I memudar dan sedikit endapan pada tabung II yang warna sampelnya lebih pekat dibandingkan tabung I. Perbedaan ini disebabkan jumlah enzim amilase yang diteteskan juga berbeda. Kemudian, kedua tabung reaksi dipanaskan pada air yang mendidih dengan suhu 100oC selama 5 menit. Pemanasan ini bertujuan untuk menonaktifkan enzim amilase yang telah ditambahkan pada tabung. Dalam hidrolisis pati akan mengalami proses pemutusan rantai oleh enzim selama pemanasan menjadi molekul-molekul yang lebih kecil. Ada beberapa tingkatan dalam reaksi hidrolisis tersebut, yaitu mula-mula pati pecah menjadi unit rantai glukosa yang lebih pendek (6-10 molekul) yang disebut dekstrin. Desktrin kemudian pecah menjadi maltosa yang selanjutnya dipecah lagi menjadi unit terkecil glukosa. Namun jika dilihat hasilnya, pada tabung pertama dan kedua sama yaitu tidak ada perubahan tampak yang signifikan. Warna sampel tetap sama dan masih terdapat endapan.



Tabel perhitungan konsentrasi glukosa di atas merupakan hasil dari semua kelompok yang ada di Laboratorium MSP. Dapat dikatakan bahwa konsentrasi glukosa pada jenis pati yang sama dapat berbeda-beda. Hal ini karena jenis pati yang diukur juga berbeda-beda. Namun, pada jenis pati yang sama juga ditemukan konsentrasi glukosa yang berbeda, karena volume yang dipakai juga berbeda. Masing-masing jenis pati diukur konsentrasi glukosanya dengan perlakuan yang berbeda pula, yaitu jumlah enzim amilase yang ditambahkannya berbeda. Konsentrasi glukosa terbesar ada pada kelompok 11 dengan sampel tepung maizena dan nilainya adalah 16,07385 mg/l. Konsentrasi glukosa terkecil ada pada kelompok 15 dengan sampel tepung maizena yang nilai konsentrasinya adalah 0, 489231 mg/l. Sedangkan untuk nilai absorbansi yang terbesar ada pada kelompok 11 dengan sampel tepung maizena



yang nilai absorbansinya adalah 2, dan untuk nilai absorbansi yang terkecil ada pada kelompok 15 dengan sampel tepung maizena yang nilai absorbansinya adalah 0,053. Berdasarkan Hukum Lamber-Beer, absorbansi akan berbanding lurus dengan konsentrasi. Artinya, jika konsentrasi makin tinggi maka absorbansi yang dihasilkan makin tinggi, begitupun sebaliknya, apabila konsentrasi makin rendah absorbansi yang dihasilkan makin rendah. Hubungan antara absorbansi terhadap konsentrasi akan linear apabila nilai absorbansi larutan antara 0,2-0,8 (0,2 ≤ A ≥ 0,8) atau sering disebut sebagai daerah berlaku hukum Lambert-Beer. Jika absorbansi yang diperoleh lebih besar maka hubungan absorbansi tidak linear lagi.



KESIMPULAN Hidrolisis pati merupakan proses pemecahan molekul amilum menjadi bagian-bagian penyusunnya yang lebih sederhana seperti dekstrin, isomaltosa, maltosa dan glukosa. Setelah melakukan praktikum hidrolisis pati enzimatis, dapat diambil kesimpulan bahwa apabila pati, dalam hal ini tepung aci, dihidrolisis oleh enzim amilase, maka tepung aci akan terpecah menjadi molekul yang lebih sederhana, yaitu disakarida dan monosakarida. Peristiwa ini dibuktikan saat dilakukan pengukuran konsentrasi glukosa pada tepung aci yang dibandingkan dengan kadar glukosa standar, maka didapatkan hasil perbandingan yang senilai.



DAFTAR PUSTAKA Giovanni, Jonathan. et. al. Variasi Waktu dan Enzim α – Amilase Pada Hidrolisis Pati Sukun. Fakultas Teknobiologi, Universitas Atma Jaya Yogyakarta dalam http://e-journal.uajy.ac.id/5159/1/Jurnal%20Ilmiah.pdf Rahmawati, Alifia Yuanika dan Aji Sutrisno. 2015. Hidrolisis Tepung Ubi Jalar Ungu (Ipomea batatas) Secara Enzimatis Menjadi Sirup Glukosa Fungsional: Kajian Pustaka. Jurnal Pangan dan Agroindustri Vol. 3 No 3 p.1152-1159, Juli 2015. Malang: FTP Universitas Brawijaya Rahmayanti, Dian. 2010. Pemodelan dan Optimasi Hidrolisa Pati Menjadi Glukosa dengan Metode Artificial Nueral Network-Genetic Algorithm (ANN-GA). Skripsi. Fakultas Teknik, Teknik Kimia, Universitas Diponegoro.