INHIBISI AKTIVITAS INVERTASE PADA SUKROSA DENGAN MENGGUNAKAN TEMBAGA SULFAT (CuSO 4 )

Transkripsi

1 INHIBISI AKTIVITAS INVERTASE PADA SUKROSA DENGAN MENGGUNAKAN TEMBAGA SULFAT (CuSO 4 ) Oleh RHENI HAFIDIANA F FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

2 Inhibisi Aktivitas Invertase pada Sukrosa dengan Menggunakan Tembaga Sulfat (CuSO 4 ) Ringkasan Sukrosa (glucose-1,2 fructose) merupakan pemanis yang banyak dikonsumsi dalam kehidupan manusia. Gula biasanya diartikan sebagai sukrosa untuk penggunaan komersial. Sumber sukrosa umumnya didapatkan dari nira, seperti nira tebu, nira kelapa, nira siwalan maupun dari bit. Kandungan sukrosa dalam masing-masing nira tersebut berbeda, yaitu nira tebu mengandung 14-20% sukrosa, nira kelapa mengandung 15-20% sukrosa dan nira siwalan mengandung 10-15% sukrosa. Degradasi sukrosa merupakan hal yang harus dihindari pada industri gula karena mempersulit proses kristalisasi. Hal ini disebabkan oleh hidrolisis sukrosa menjadi gula invert, disebut juga gula pereduksi (glukosa dan fruktosa) atau senyawa turunan lainnya pada produk-produk gula seperti sukrosa, merupakan penyebab menurunnya kualitas produk tersebut. Inhibisi aktivitas enzim telah dilakukan dengan mengkombinasikan suhu dan tekanan tinggi, namun mempengaruhi kualitas produk. Aktivitas enzim dipengaruhi oleh suhu, ph, konsentrasi enzim konsentrasi substrat, serta adanya inhibitor. Inhibitor dapat berupa bahan alami, seperti kentang, tomat dan tembakau. Akan tetapi, selain mengandung inhibitor, bahan tersebut masih mengandung bahan lain, sehingga perlu pemurnian. Kation Cu (II) dalam bentuk garam logam CuCl 2 talah diteliti dapat menghambat aktivitas invertase. Terdapat garam Cu (II) lainnya, yaitu CuSO 4. Aktivitas invertase dengan penambahan garam logam CuSO 4 pada kondisi konsentrasi, konsentrasi substrat, ph, suhu dan lama pemanasan yang berbeda perlu diteliti, sehingga diketahui kemampuan inhibisi garam logam tersebut. Selain itu, dapat diketahui model kinetika inhibisi yang penting untuk keperluan rekayasa proses. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menentukan hubungan perubahan ph, konsentrasi substrat, konsentrasi enzim, suhu inkubasi dan lama pemanasan dengan adanya penambahan CuSO 4 terhadap degradasi sukrosa. Penelitian ini juga bertujuan untuk menentukan parameter kinetika laju degradasi (K M dan V maks ) sukrosa dengan adanya penambahan CuSO 4. Keseluruhan pengujian menggunakan metode pengukuran gula pereduksi yang dihasilkan akibat hidrolisis sukrosa menggunakan DNS (dinitro salicylic acid). Pengaruh perubahan faktor pada setiap taraf ditentukan dengan menggunakan analisis sidik ragam (Anova) dan uji lanjut Duncan. Model dan parameter kinetika inhibisi yang paling sesuai ditentukan dengan menggunakan software SigmaPlot. Inhibisi oleh CuSO 4 terhadap invertase dipengaruhi oleh perubahan konsentrasi substrat, konsentrasi enzim, ph, suhu dan lama pemanasan. Pada rasio konsentrasi invertase terhadap sukrosa 1 : 5000 dan ph larutan invertase 4.5, CuSO mm berperan sebagai aktivator invertase, sedangkan mulai konsentrasi 2.5 mm berperan sebagai inhibitor. Konsentrasi CuSO mm memberikan inhibisi tertinggi (95.1%) pada suhu 60 C, ph larutan invertase 4.5, rasio invertase terhadap sukrosa 1 : Aktivitas invertase sangat rendah pada 2

3 ph 3 dan ph 7 ke atas serta turun signifikan hingga 20 detik pemanasan. Inhibisi oleh CuSO mm terjadi pada lama pemanasan 0 10 detik. Kinetika inhibisi laju degradasi sukrosa oleh CuSO 4 yang dilakukan pada ph 7 dengan tiga titik suhu (40 C, 50 C, 60 C) menghasilkan nilai K M dan V maks yang berbeda. Kecepatan reaksi meningkat dengan kenaikan suhu. Model kinetika inhibisi invertase oleh CuSO 4 berbeda pada setiap suhu yang diujikan. Model inhibisi oleh CuSO 4 pada suhu 40 C adalah mixed (partial), dengan nilai K M 8.6 g/l, V maks µm/menit turun menjadi 64.1 µm/menit, Ki mm, α 75.1, β 3.1. Model inhibisi oleh CuSO 4 pada suhu 50 C juga mixed (partial) dengan nilai K M 21.1 g/l, V maks µm/menit turun menjadi µm/menit, Ki 2.873e-9 mm, α , β Model inhibisi pada suhu 60 C bersifat kompetitif (full), dengan nilai K M 3555e+6 g/l naik menjadi 4.622e+6 g/l, V maks 1.732e+7 µm/menit, Ki 11.4 mm. 3

4 Inhibition on Invertase Activity in Sucrose Using Copper Sulphate (CuSO 4 ) Summary Sucrose (glucose-1,2 fructose) is the most commonly used as sweetener for human consumption. In commercial usage, the term sugar usually refers to sucrose. There are a number of sugar s sources, such as sugarcane, coconut-palm juice, fan-palm juice and sugar beets which content of sucrose are different. Sugarcane contains 14-20% sucrose, coconut-palm juice contains 15-20% sucrose, while 10-15% in fan-palm juice. Sucrose is widely used in industry for various purpose, but the degradation of sucrose is easily occured. Sucrose is converted into invert sugar, called reducing sugar or other derived compounds in many sugar products can cause decreasing quality of sugar. Enzyme inhibition is done by combining the temperature and high pressure, but it s influence the quality of the product. Enzyme activity was influenced by temperature, ph value, enzyme concentration, substrate concentration, and presence of inhibitors. Inhibitors can be found natural sources, such as potato, tomato, and tobacco. Besides containing inhibitor, they still contain other ingredients, therefore purification is needed. Cu (II) cation as CuCl 2 metal salt is known as element which can inhibit the activity of invertase. There are another Cu (II) as metal salt, it is CuSO 4. The activity of invertase with addition of CuSO 4 in different enzyme concentration, substrate concentration, ph, temperature and heat treatment should be learn, in order to recognize the inhibition capability of CuSO 4. Besides that, the inhibition kinetic model can be figured out, which is needed for process engineering. The objective of this research is to obtain the influence of substrate concentration, enzyme concentration, ph value, incubation temperature and heat treatment with present of CuSO 4 concerning to sucrose degradation. Besides that, it was also to determine the inhibition kinetic parameter (K M and V maks ) of the rate of sucrose degradation with addition of CuSO 4. The whole research uses the reducing sugar measurement method, as a result of sucrose hydrolisis using DNS (dinitro salicylic acid). The influence of factor s changes in each level are determined by using analysis of variance (ANOVA) and Duncan test. The most suitable model and parameter of inhibition kinetic is determined by using SigmaPlot software. CuSO 4 concentration, substrate concentration, enzyme concentration, ph value, incubation temperature and heat treatment affect inhibition by CuSO 4. At the ratio of invertase to sucrose is 1 : 5000, CuSO mm can be used as an invertase activator, while as invertase inhibitor with the minimum concentration 2.5 mm. CuSO mm give maximum inhibition (95.1%) at 60 C, ph value of invertase is 4.5, ratio of invertase to sucrose is 1 : Invertase activity is very low at ph 3 and more than ph 7. The activity was also decreases significantly until 20 second of heat treatment. Inhibition was occured by 0 10 second of heat treatment. 4

5 The kinetic inhibition of of sucrose degradation rate by CuSO mm done at ph 7 with three temperature treatment (40 C, 50 C, 60 C) make K M and V maks value are vary. The reaction rate of it increases as well as the temperature. The inhibition kinetics model of invertase is different in each temperature. It is mixed (partial) when the temperature at 40 C. K M 8.6 g/l, V maks µm/min decrease to 64.1 µm/min, Ki mm, α 75.1, β 3.1. The inhibition kinetic model when the temperature at 50 C was also mixed (partial). K M 21.1 g/l, V maks µm/menit decrease to µm/menit, Ki 2.873e-9 mm, α , β 232.5, while competitive (full) at 60 C with K M 3555e+6 g/l increase to 4.622e+6 g/l, V maks 1.732e+7 µm/min, Ki 11.4 mm. 5

6 SURAT PERNYATAAN Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul Inhibisi Aktivitas Invertase pada Sukrosa dengan Menggunakan Tembaga Sulfat (CuSO 4 ) adalah hasil karya saya sendiri dengan arahan dosen Pembimbing Akademik, kecuali yang dengan jelas ditunjukkan rujukannya. Bogor, 31 Agustus 2006 Yang membuat pernyataan, Rheni Hafidiana F

7 INHIBISI AKTIVITAS INVERTASE PADA SUKROSA DENGAN MENGGUNAKAN TEMBAGA SULFAT (CuSO 4 ) SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh RHENI HAFIDIANA F FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 7

8 INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INHIBISI AKTIVITAS INVERTASE PADA SUKROSA DENGAN MENGGUNAKAN TEMBAGA SULFAT (CuSO 4 ) SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh RHENI HAFIDIANA F Dilahirkan pada tanggal 18 Juni 1984 di Boyolali Tanggal lulus : 24 Agustus 2006 Menyetujui, Bogor, September 2006 Prayoga Suryadarma, STP, MT. Pembimbing Akademik 8

9 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Boyolali pada tanggal 18 Juni Penulis adalah anak ketiga dari empat bersaudara dari pasangan Widodo (Alm) dan Muslichah. Pada tahun 1996, penulis menyelesaikan pendidikan sekolah dasar di SDN 3 Boyolali. Penulis menyelesaikan pendidikan sekolah menengah di SLTPN 1 Boyolali pada tahun Kemudian penulis melanjutkan pendidikan di SMUN 1 Boyolali dan lulus pada tahun Penulis melanjutkan pendidikan di Perguruan Tinggi Negeri, Institut Pertanian Bogor tahun 2002 melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB) di Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Selama kuliah di IPB, penulis pernah menjadi asisten praktikum pada mata kuliah Laboratorium Lingkungan periode 2005/2006 dan Teknologi Minyak Atsiri dan Kosmetika periode 2005/2006. Penulis melaksanakan praktek lapang pada tahun 2005 dengan topik Penerapan Aspek Pengawasan Mutu pada Proses Produksi Biskuit Bayi di PT. Arnott s Indonesia-Bekasi, Jawa Barat. Untuk menyelesaikan tugas akhir ini, penulis melakukan penelitian yang dituangkan dalam skripsi berjudul Inhibisi Aktivitas Invertase pada Sukrosa dengan Menggunakan Tembaga Sulfat (CuSO 4 ). 9

10 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan berkat, rahmat, dan hidayah serta kemudahan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini dibuat sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada: 1. Prayoga Suryadarma, STP, MT selaku dosen pembimbing akademik yang telah banyak memberikan arahan dan bimbingan, pada saat penelitian dan dalam penyusunan skripsi ini. 2. Dr. Ir. Erliza Noor selaku dosen penguji atas masukannya untuk penyempurnaan skripsi ini. 3. Drs. Purwoko, MSi selaku dosen penguji atas masukannya untuk penyempurnaan skripsi ini. 4. Ibu, kakak dan saudara kembarku yang selalu memberikan dukungan, semangat dan doa. 5. Teman sebimbingan (Rian, Annisa, Mba Fitri, dan Pak Ikhsan) atas bantuan dan kebersamaannya. 6. Teman-teman TIN 39 dan semua pihak yang telah memberikan bantuan kepada penulis baik selama penelitian maupun semenjak menjadi mahasiswa TIN yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang dapat membangun dan bermanfaat demi perbaikan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pembaca. Bogor, Agustus 2006 Penulis