AKTIVASI ENZIM PROTEASE PADA NANAS

AKTIVASI ENZIM PROTEASE PADA NANAS

A.      ABSTRAK

Tanaman nanas mengandung enzim protease yang disebut bromelin. Protease merupakan enzim proteolitik yang mengkatalisis pemutusan ikatan peptide pada protein. Enzim bromelin merupakan salah satu jenis enzim protese yang mampu menghidrolisis ikatan peptide pada protein menjadi molekul yang lebih kecil yaitu asam amino sehingga mudah dicerna tubuh. Bromelin adalah salah satu enzim proteolitik yaitu enzim yang mengkatalisasi penguraian protein menjadi asam amino dengan membangun blok melalui reaksi hidrolisis. Aktivitas enzim dipengaruhi oleh konsentarsi substrat. Pengaruh activator, inhibitor dan kofaktor dalam beberapa keadaan juga merupakan factor – factor yang mempengaruhi aktivitas enzim. Efek suhu terhadap aktivitas enzim, dimana aktivitas enzim akan bertambah dengan naiknya suhu sampai tercapainya aktivitas optimum. Efek pH terhadap aktivitas enzim, dimana perubahan pH akan mempengaruhi kecepatan reaksi enzim, karena berubahnya derajat ionisasi gugus asam dan basa dari enzim berlansung secara optimum dan mempunyai stabilitas yang tinggi. Pengaruh konsentrasi enzim terhadap aktivitas enzim, dimana enzim dengan derajat kemurnian tinggi terhadap satu hubungan linier antara jumlah enzim dan taraf aktivitas pada batas – batas tertentu. Pengaruh konsentrasi substrat terhadap kerja enzim, dimana pada konsentrasi substrat yang sangat rendah, kecepatan reaksi yang dikatalisis enzim juga sangat rendah.

Kata kunci : enzim protease, enzim bromelin dan factor – factor yang mempengaruhi aktivitas enzim.

B.       PENDAHULUAN

Paktikum kali ini berjuan untuk mengetahui aktivitas enzim protease dari buah nanas  secara kualitatif. Tanaman nanas (Ananas comosus L Merr) merupakan tanaman yang tumbuh pada iklim tropis seperti Indonesia. Tanaman nanas mengandung enzim protease yang disebut bromelin. Pemanfaatan enzim bromelin dapat dapat diterapkan pada bidang medis yakni digunakan sebagai agen anti-inflamasi,pada inflamasi akut dan luka bakar. Tingkat kemurnian atau jumlah enzim bromine dapat melalui penentuan aktivitas spesifik. Aktivitas spesifik dinyatakan dalam unit aktivitas enzim per milligram protein total (Kusuma, 2015).

Protease merupakan enzim proteolitik yang mengkatalisis pemutusan ikatan peptide pada protein. Protease dibutuhkan secara fisiologi untuk kehidupan organism pada tumbuhan, hewan maupun organisme. Penggunaan tumbuhan sebagai sumber protease terbatas oleh tersedianya lahan tanaman dan kondisi pertumbuhan yang sesuai, serta memerlukan waktu produksi enzim yang lama (Yuniati, 2015).

Enzim protease dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu endopiptidase dan eksopeptidase. Endopeptidase hanya memecah protein pada tempat – tempat tertentu dalam molekul protein, dan basanya tidak mempengaruhi gugus pada ujung molekul. Sedangkan eksopeptidase dapat melepaskan asam amino yang mempunyai gugus –COOH bebas pada molekul protein, sedangkan aminopeptida dapat melepaskan asam amino pada ujung lain yang mempunyai gugus –NH₂ bebas (Muhhamad, 1983).

Enzim bromelin merupakan salah satu jenis enzim protese yang mampu menghidrolisis ikatan peptide pada protein menjadi molekul yang lebih kecil yaitu asam amino sehingga mudah dicerna tubuh. Enzim bromelin terdapat dalam semua jaringan tanaman nanas. Sekitar setengah dari protein dalam nanas mengandung protease bromelin. Diantara berbagai jenis buah, nanas merupakan sumber protease dengan konsentrasi tinggi dalam buah yang masak (Purwaningsih, 2017).

Bromelin termassuk kedalam golongan sufridil yang mengandung enzim proteolitik. Selain itu juga mengandung peroksida asam fosfat, beberapa protease inhibitor dan organik yang mengikat kalsium. Enzim brimelin menghidrolisis protein yang mengandung ikatan peptide menjadi asam amino yang lebih sederhana. Dalam hal ini sistein endopeptidase secara khusus memotong ikatan peptide pada gugus karbonil seperti yang ditemukan dalam arginin atau asam amino aromatic yaitu fenilalanin atau sitosin. Enzim bromelin termasuk golongan glikoprotein yaitu protein yang mengandung satu bagian oligosakarida pada tiap molekul, yang terikat secara kovalen dengan rantai polipeptida enzim tersebut. Adapun deretan asam amino disekitar lokasi aktifnya: - Cys – Gly – Ala – Cys – Trp – Asn – Gly – Asp – Pro – Cys – Gly – Ala – Cys – Trp. Sistein (Cys) menunjukkan tempat lokasi aktifnya (Mashuri, 2014).

Enzim merupakan unit protein fungsional yang berperan mengkatalisis reaksi – reaksi lain dalam tubuh.Protein mempunyai fungsi sebagai enzim adalah bentuk tersier. Spesifikasi enzim terhadap substratnyateramat tinggi dalam mempercepat reaksi kimia tanpa samping (Lehninger, 1982). Enzim tersusun dari protein, fungsi katalis dari enzim ini ditentukan oleh bentuk strukturnya. Adapun jenis – jenis struktur protein adalah struktur primer, sekunder, tersier dan kuatener. Struktur primer protein tersusun oleh asam – asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida. Struktur skunder meruapakan gabungan dari beberapa struktur primer. Bentuk dari struktur sekunder ini bisa berupa α atau β sheet. Struktur sekunder protein distabilkan oleh ikatan hydrogen antara gugus karbonil dengan gugus amida yang berdekatan. Struktur tersier merupakan gabungan dari struktur sekunder yang mengalami pelipatan – pelipatan, struktur ini distabilkan oleh ikatan hidrofob yang disebabkan kemampuan strukturnya. Struktur kuartener merupakan gabungan dari unit – unit protein. Struktur kuartener dapat tersusun oleh unit – unit protein yang sama ataupun oleh unit – unit protein yang berbeda (Wuryanti, 2004).

C.       ALAT DAN BAHAN PRAKTIKUM

1.    Alat – alat

a.    Neraca analitik

b.    Moltar dan pestle

c.    Pipet tetes

d.   Corong

e.    Termometer

f.     Stopwatch

g.    Tabung reaksi

h.    Gelas kimia

i.      Penjepit

j.      Erlenmeyer

k.    Gelas ukur

l.      Pisau

m.  Sentrifugator

n.    Pengaduk

2.    Bahan

a.    250 gram nanas segar

b.    Larutan buffer fosfat dingin (pH 7)

c.    Es batu

d.   Larutan kasein 0,65 %

e.    Larutan biuret

f.     Kain kasa

g.    Aquades

h.    Kertas saring

i.      Tissue

D.      PROSEDUR KERJA

1.    Isolasi enzim protease dari nanas

a.       Ditimbang sebanyak 250 gram nanas segar pada neraca analitik.

b.      Dihaluskan buah nanas yang sudah ditimbang tadi dengan menggunakan mortal dan pestle.

c.       Setelah nanas tersebut sudah halus, kemudian ditambah dengan 50 ml larutan buffer fosfat dingin (pH 7).

d.      Disaring menggunakan kain kasa sampai didapatkan hasil filtrate nanas.

e.       Kemudian filtrate tersebut kembali disaring menggunakan kertas saring hingga didapatkan protease yang telah diisolasi. (semua perlakuan dilakukan dalam keadaaan dingin).

2.    Uji aktivitas enzim  protease secara kualitatif

a.       Dimasukkan 1 ml larutan kasein 0,65% kedalam tabung reaksi, kemudian diinkubasi pada suhu 40⁰C – 50⁰C.

b.      Ditambahkan 1 mL ekstrak enzim (sambil diamati).

c.       Ditambahkan lagi dengan 4 mL larutan buffer fospat dengan pH 7 sambil diamati.

d.      Diinkubasi kembali campuran pada suhu 40ºC-50ºC selama ± 20 menit.

e.       Didinginkan dalam air es sampai larutan dingin.

f.       Dipindahkan larutan ke tabung yang lebih kecil kemudian disentrifugasi pada 4000 RPM selama ± 10 menit.

g.      Diambil supernatan hasil sentrifugasi kemudian ditambahkan dengan 1 mL reagen biuret.

h.      Diambil larutan kasein 0.65 % yang baru pada tabung yang berbeda sebagai pembanding dan ditambahkan dengan 5 mL larutan buffer fospat dengan pH 7.

i.        Ditambahkan 2 mL reagen biuret pada larutan tersebut kemudian dibandingan dengan hasil pada langkah h.

j.        Dicatat hasil pengamatan pada tabel hasil pengamatan.

E.       HASIL  DAN PEMBAHASAN

1. Hasil pengamatan 

suhu	Perlakuan	Perubahan yang terjadi
40-50	Kasein 0,65 5 + enzim	endapan	Warna atas: bening warna bawah : kuning
pH=7	Ditambahkan buffer fosfat	-	Agak kuning
40-50	Inkubasi (20 menit)	-	Lebih kuning
	Sentrifugasi 4000 RPM	endapan	Filtrat  : bening  endapan : kuning
	Supernatan + biuret	-	Ungu pudar
Larutan kontrol
	(kasein 0,65 % + buffer fosfat) + biuret	-	Ungu pekat

2. Pembahasan

Enzim adalah golongan protein yang paling banyak terdapat dalam sel hidup. Sampai saat ini kira – kira lebih  dari ribuan enzim telah teridentifikasi yamg masing – masing berfungsi sebagai katalisator reaksi kimia dalam sisitem hidup. Tanpa  enzim, reaksi seluler di dalam sel berlansung sangat lambat, bahkan mungkin tidak dapat terjadi reaksi. Enzim memliki tenaga katalitik yang luar biasa, yang biasanya jauh lebih besar katalisator sintetik. Enzim pempercepat reaksi kimia tanpa pembentukan produk samping. Enzim yang bekerja sebagai katalis dalam reaksi hidrolisis protein disebut  enzim proteolitik atau protease.atau disebut juga debgan peptidase. Bromelin adalah salah satu enzim proteolitik yaitu enzim yang mengkatalisasi penguraian protein menjadi asam amino dengan membangun blok melalui reaksi hidrolisis. Hidrolisis adalah penguraian dari molekul besar menjadi unit yang lebih kecil dengan kombinasi air. Dalam pencernaan protein, ikatan peptide akan terputus dengan penyisipan air, -H dan -OH pada rantai akhir. Enzim bromelin merupakan suatu enzim edopeptidase yang mempunyai gugus sulfhidril (SH) pada lokasi aktif. Pada dasarnya enzim ini diperoleh dari jaringan – jaringan tanaman nanas. Enzim ini dihambat oleh senyawa oksidator, alkilator dan logam berat. Bromelin dapat diperoleh dari tanaman nanas baik dari tangkai, kulit, daun, buah maupun batang dalam jumlah yang berbeda. Kandungan enzim lebih banyak dibagian daging  buah (Esih,2006).

Perubahan suhu dan pH berpengaruh besar terhadap kerja enzim. Aktivitas enzim juga dipengaruhi oleh konsentarsi substrat. Pengaruh activator, inhibitor dan kofaktor dalam beberapa keadaan juga merupakan factor – factor yang mempengaruhi aktivitas enzim (Lehninger, 1993). Efek suhu terhadap aktivitas enzim, dimana aktivitas enzim akan bertambah dengan naiknya suhu sampai tercapainya aktivitas optimum. Kenaikan suhu lebih lanjut akan mengakibatkan menurunnya aktivitas enzim dan pada akhirnya malah akan merusak enzim tersebut. Efek pH terhadap aktivitas enzim, dimana perubahan pH akan mempengaruhi kecepatan reaksi enzim, karena berubahnya derajat ionisasi gugus asam dan basa dari enzim, terhadap rentang pH optimum dimana aktivitas enzim berlansung secara optimum dan mempunyai stabilitas yang tinggi. Sebagian besar enzim mempunyai pH optimum yang mendekati netral, sebagian kecil lainnya mempengaruhi pH optimum yang sangat rendah atau sangat tinggi. Pengaruh konsentrasi enzim terhadap aktivitas enzim, dimana pada enzim- enzim dengan derajat kemurnian tinggi terhadap satu hubungan linier antara jumlah enzim dan taraf aktivitas pada batas – batas tertentu. Konmsentrasi enzim pada umumnya sangat kecil bila dibangdingkan dengan konsentrasi substrat. Saat konsentrasi enzim meningkat maka aktivitas enzim juga bertambah. Pengaruh konsentrasi substrat terhadap kerja enzim, dimana kecepatan reaksi yang dikatalisis oleh enzim sangat dipengaruhi oleh konsentrasi substrat. Pada konsentrasi substrat yang sangat rendah, 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 maksimum. Setelah titik batas, enzim menjadi jenuholeh substratnya, sehingga tidak dapat berfungsi lebih cepat. Pembatas kecepatan enzimatis ini adalah kecepatan penguraian kompleks enzim – substratmenjadi produk dan enzim bebas.

Pada tahap isolasi enzim protease dari nanas, leburan nanas yang sudah dileburkan ditambahkan dengan larutan buffer fosfat yang berfunsi untuk mempertahankan pH yang terkandung dalam nanas tersebut, sehingga didapatkan protease yang telah diisolasi. Sedangkan pada tahap uji aktivitas enzim, dimana larutan kasein 0,65%  diinkubasi pada suhu 40⁰C – 50⁰C. Didalam kasein 0,65% prosese pengendapan sangat bagus  karena banyak terkandungan asam amino yang akan menjadi sisi pengenalan atau daerah pemotongan enzim antara lain pada argenin, lysine dan tyrosine, dengan adanya keadaan kasein inilah sebagai penyumbang asam – asam amino yang dapat mempengaruhi bagaimana aktivitas dari enzim protease terhadap protein. Kasein diinkubasi pada suhu 40 – 50⁰C disebabkan karena pada suhu tersebut merupakan titik isoelektrik dari kasein dan tidak tahan panas.

ketika larutan kasein di reaksikan dengan ekstrak enzim, dimana warna awal kasein berwarna keruh menjadi terbentuk 2 lapisan yaitu pada bagian bawah berwarna kuning dan bagian atas berwarna bening, kemudian ditambahkan dengan larutan buffer pada pH 7, dimana pada pH 7 ini merupakan pH optimum aktivitas isolate enzim dari daging buah nanas. Sehingga tujuannya yaitu untuk mempertahankan pH, dimana pada prosese penambahan ini terjadi perubahan warna menjadi kuning. Kemudian larutan tersbut diinkubasi pada suhu 40-50^oC selama 20 menit, dimana aktivitas bromelin akan terus menurun apabila terus diinkubasi pada suhu 40⁰C - 50⁰C dalam waktu yang lama. Dengan demikian, energy yang digunakan untuk denaturasi enzim akan lebih tinggi dari energy aktivasi untuk reaksi katalitik enzim. Sehingga enzim akan lebih cenderung terdenaturasi daripada melakukan aktivitas katalitiknya.

Selama pemanasan berlangsung warna larutan berubah menjadi kuning. Ini menandakan substrat dari protein lebih mudah berintraksi dengan sisi katalitik enzim bromelin. Kemudain hasilnya diberi perlakuan pada suhu rendah untuk nonaktifkan aktivasi dari enzim. Untuk mendapatkan asam amino hasil hidrolisis kasein oleh protease , larutan di sentrifugasi. Dan diperoleh hasil berupa endapan berwarna kuning dan larutan berwarna bening (supernatant). Kemudian supernatan yang di hasilkan ditambahkan dengan larutan biuret sehingga larutan berubah berwarna menjadi ungu pudar. Sedangkan pada tabung lain tireaksikan larutan kasein, larutan buffer fosfat dan biuret menghasilkan larutan berwarna ungu pekat. Prinsip dasar dari raagen biuret yakni terbentuknya ikatan kompleks biru-ungu.yang di hasilkan oleh ikatan peptide yang yang ditambahkan garam kupri yakni antara Cu²⁺ dan N dalam suasana basa. Warna yang terbentuk dalam reaksi dipengaruhi oleh banyaknya asam amino yang terikat pada ikatan peptide.  Hasilnya membuktikan bahwa enzim protease menghidrolisis protein menjadi asam amino yang lebih sederhana.

F.        SIMPULAN

Berdasarkan  praktikum ini dapat disimpulkan bahwa tanaman nanas mengandung enzim protease yang disebut bromelin. Enzim adalah golongan protein yang paling banyak terdapat dalam sel hidup. Sampai saat ini kira – kira lebih  dari ribuan enzim telah teridentifikasi yamg masing – masing berfungsi sebagai katalisator reaksi kimia dalam sisitem hidup. Hidrolisis adalah penguraian dari molekul besar menjadi unit yang lebih kecil dengan kombinasi air. Dalam pencernaan protein, ikatan peptide akan terputus dengan penyisipan air, -H dan -OH pada rantai akhir. Protease merupakan enzim proteolitik yang mengkatalisis pemutusan ikatan peptide pada protein. Larutan buffer fosfat yang berfunsi untuk mempertahankan pH yang terkandung dalam nanas tersebut. larutan kasein 0,65%  diinkubasi pada suhu 40⁰C – 50⁰C. Didalam kasein 0,65% prosese pengendapan sangat bagus  karena banyak terkandungan asam amino yang akan menjadi sisi pengenalan atau daerah pemotongan enzim, dimana kasein diinkubasi pada suhu 40 – 50⁰C disebabkan karena pada suhu tersebut merupakan titik isoelektrik dari kasein dan tidak tahan panas. Penambahan indicator biuret berfungsi untuk membentuk ikatan kompleks. Prinsip dasar dari raagen biuret yakni terbentuknya ikatan kompleks biru-ungu.yang di hasilkan oleh ikatan peptide yang yang ditambahkan garam kupri yakni antara Cu²⁺ dan N dalam suasana basa. Warna yang terbentuk dalam reaksi dipengaruhi oleh banyaknya asam amino yang terikat pada ikatan peptide.

G.      DAFTAR PUSTAKA

Esih, D.M. (2006). “Pengaruh Jenis Presipitan Pada Prosese Isolasi Enzim Bromelin dari Buah Nanas Terhadap Aktivitas Proteolik Enzim Pada Hidrolisis”. Skripsi Fakultas Teknik. UNS. Vol 1 No.3: 10 – 16.

Kusuma, P. L A. (2015). “Perbandingan Aktivitas Spesssssifik Ekstrak Kasar Enzim Bromelin Buah Nanas yang Diisolasi Dengan Beberapa Jenis Garam Pengendapan”. Jurusan Kimia FMIPA Universitas Udayana, Bukit Jimbaran, Bali. Vol.(2) No.9: 139 – 146.

Mashuri, M. (2014). “Isolasi dan Pemgukuran Aktivitas Enzim Bromelin dari Ekstrak Kasar Bonggol Nanas (Ananas comosus I.) pada Variasi Suhu dan pH”. Jurusan Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi, UIN Alauddin Makassar. Vol.(2) No.2: 120 – 126.

Muhhamad, W. (1983). Biokimia Proteina, Enzima dan Asam Nukleat. Bandung: ITB.

Purwaningsih. I. (2017). “Potensi Enzim Bromelin Sari Buah Nanas (ananas comosus I.) Dalam Meningkatkan Kadar Protein Pada Tahu”. Jurnal Teknologi Laboratorium Poltekkes Kemenkes Pontianak Jurusan Analisis Kesehatan Jl. Dr. Soedarso, Kampus Analis Kesehatan. Vol.6 No.1: 1 – 8.

Wuryanti. (2004). “Isolasi dan Penentuan Aktivitas Spesifik Enzim Bromelin Dari Buah Nanas (Ananas comosus I.)”. Laboratorium Biokimia Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UNDIP. Vol.VII No.3: 83 – 87.

Yuniati, R. dkk. (2015). “Uji Aktivitas Enzim Protease dari Isolat Bacillus sp. Galung Lokal”. Jurnal FMIPA. Vol.(2) No.1: 116 – 122.