PENGARUH ION Cu 2+ PADA MATRIKS AGAROSE TERHADAP KESTABILAN ENZIM BROMELAIN HASIL ISOLASI YANG AMOBIL SKRIPSI Oleh : DISKI AMALIA NRP. 1402 100 032 JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2006
PENGARUH ION Cu 2+ PADA MATRIKS AGAROSE TERHADAP KESTABILAN ENZIM BROMELAIN HASIL ISOLASI YANG AMOBIL SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk Menyelesaikan Program Strata-1 Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Oleh : DISKI AMALIA NRP. 1402 100 032 JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2006
PENGARUH ION Cu 2+ PADA MATRIKS AGAROSE TERHADAP KESTABILAN ENZIM BROMELAIN HASIL ISOLASI YANG AMOBIL SKRIPSI Oleh : DISKI AMALIA NRP. 1402 100 032 Surabaya, Juli 2006 Menyetujui, Dosen Pembimbing, Drs. REFDINAL NAWFA, MSc NIP. 131 652 048 Mengetahui, Ketua Jurusan Kimia FMIPA ITS DR. MARDI SANTOSO NIP. 131 869 968
ABSTRAK Amobilisasi enzim bromelain yang dihasilkan oleh buah nanas dilakukan pada gel agarose tanpa penambahan Cu 2+ dan dengan penambahan Cu 2+. Isolasi enzim bromelain dari buah nanas dilakukan dengan metode salting out menggunakan garam amonium sulfat 0-43%S. Enzim bromelain yang diperoleh diamobilisasi pada gel agarose dengan variasi konsentrasi 1%, 2%, 3% menggunakan teknik amobilisasi adsorpsi. Penentuan konsentrasi sisa protein kasein yang digunakan sebagai substrat pada optimasi konsentrasi agarose dan ph dilakukan menggunakan metode Bradford pada panjang gelombang maksimum 590 nm. Hasil uji aktivitas enzimatik pada agarose 3% yang mengandung Cu 2+ adalah yang terbesar yaitu 290,6 unit/jam pada kondisi ph optimum 6,5 dan enzim bromelain amobil pada agarose 3% tanpa Cu 2+ hanya mampu mendegradasi kasein 270 unit/jam. iv
ABSTRACT Bromelain enzim which produced by pinneapple fruits is amobilized in agarose gel by adding Cu 2+ and without Cu 2+. The enzim is isolated by salting out method using amonium sulfate salts 0-43 %. Then the enzim is amobilized in agarose gel by variating concentration 1, 2, 3 % using adsorption amobilization technique. The rest of casein protein concentration which used as substrate is determined by optimizing agarose concentration and ph using Bradford method in maximum wave length 590 nm. The biggest enzimatic activity test is agarose 3 % with Cu2+ that 290,6 unit/hour in the optimum ph 6,5. The amobilized bromelain enzim in agarose 3 % without Cu 2+ degradates casein only 270 unit/hour. v
KATA PENGANTAR Puji syukur atas kehadirat Allah SWT, karena hanya dengan rahmat dan hidayah-nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul Pengaruh Ion Cu 2+ pada Matriks Agarose Terhadap Kestabilan Enzim Bromelin Hasil Isolasi yang Amobil. Naskah rancangan tugas akhir ini disusun untuk menyelesaikan program Strata-1 Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya atas terselesaikannya naskah tugas akhir ini, kepada : 1. Bapak Drs. Refdinal Nawfa MSc selaku dosen pembimbing yang telah berkenan memberikan bimbingan, saran, nasehat dan kesabarannya yang sangat berguna hingga terselesaikannya penulisan tugas akhir ini. 2. Dr. Mardi Santoso selaku Ketua Jurusan Kimia FMIPA-ITS atas segala kesempatan dan fasilitas yang diberikan. 3. Bapak Drs. Djarot S.KS. MS selaku koordinator TA. 4. Bapak, ibu, kakak dan adik-adikku yang telah memberikan dukungan moral dan material selama pengerjaan rancangan tugas akhir ini. 5. Bapak dan Ibu dosen penguji seminar hasil dan sidang tugas akhir saya. 6. Teman-teman angkatan 2002, terutama sahabat Tobaccor s, atas semangat dan bantuannya. 7. Semua pihak yang telah membantu, memberi dukungan moral dan material selama pengerjaan tugas akhir ini. vi
Penulis menyadari bahwa naskah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu segala saran dan kritik yang bersifat membangun sangat diharapkan untuk penyempurnaan dari kekurangan yang ada. ` Surabaya, Juli 2006 Penulis vii
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL LEMBAR PERSETUJUAN ABSTRAK ABSTRACT KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL DAFTAR LAMPIRAN i iii iv v vi viii xii xiv xvi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Permasalahan 3 1.3 Tujuan 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Protein 4 2.1.1 Penggolongan Protein 4 2.1.2 Biodegradasi Protein 5 viii
2.1.3 Sifat- sifat Protein 6 2.2 Enzim 8 2.2.1 Klasifikasi Enzim 8 2.2.2 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kerja Enzim 9 2.3 Pemurnian Enzim 13 2.4 Isolasi Enzim Bromelain 14 2.5 Amobilisasi Enzim 16 2.5.1 Metoda Amobilisasi Enzim 17 2.5.2 Perubahan Sifat Enzim Teramobilisasi 18 2.6 Enzim Protease 19 2.7 Enzim Protease dalam Buah Nanas 23 2.8 Agarose 25 2.9 Kompleks Cu 2+ - Protein 26 2.10 Metode Penentuan Protein 26 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Peralatan 31 3.2 Bahan 31 3.3 Prosedur Kerja 31 3.3.1 Isolasi Enzim Bromelain dari Buah Nanas 31 3.3.2 Amobilisasi Enzim Bromelain pada Matriks Agarose tanpa Cu 2+ dan dengan Cu 2+ 32 3.3.3 Penentuan Kandungan Protein Bromelain Amobil 33 3.3.3.1 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum 33 ix
3.3.3.2 Pembuatan Kurva Standart Kasein 34 3.3.3.3 Penentuan Kandungan Protein Bromelain Amobil 34 3.3.4 Penentuan Waktu Hidrolisa Kasein oleh Enzim Bromelain Amobil 35 3.3.5 Pengurangan Konsentrasi Kasein oleh Enzim Bromelain Amobil 36 3.3.5.1 Optimasi Konsentrasi Agarose 36 3.3.5.2 Optimasi ph 36 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Isolasi Enzim Bromelain dari Buah Nanas 38 4.2 Hasil Amobilisasi Bromelain pada Matriks Agarose tanpa Cu 2+ dan dengan Cu 2+ 40 4.3 Penentuan Kandungan Protein Bromelain Amobil 42 4.3.1 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum 42 4.3.2 Pembuatan Kurva Standart Kasein 45 4.3.3 Penentuan Kandungan Protein Bromelain Amobil 46 4.4 Penentuan Waktu Hidrolisa Kasein oleh Enzim Bromelain Amobil 48 4.5 Pengurangan Konsentrasi Kasein oleh Enzim Bromelain Amobil 50 4.5.1 Optimasi Konsentrasi Agarose 50 4.5.2 Optimasi ph 52 x
BAB V KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan 58 5.2 Saran 58 DAFTAR PUSTAKA 60 LAMPIRAN 62 xi
DAFTAR GAMBAR Gambar Nama Halaman 2.1 Pengaruh konsentrasi enzim terhadap aktivitas 10 2.2 Pengaruh konsentrasi substrat pada enzim 10 2.3 Hubungan antara suhu dengan kecepatan reaksi 11 2.4 Hubungan antara aktivitas enzim dengan ph 12 2.5 Struktur Molekul Protein 20 2.6 Sisi Aktif Karboksipeptidase 22 4.1 Foto Enzim Bromelain Kasar Hasil Isolasi 39 4.2 Foto Enzim Amobil pada Gel Agarose Tanpa Cu 2+ dan dengan Cu 2+ 41 4.3 Foto Reagen Bradford 43 4.4 Struktur CBBG 43 4.5 Kurva Absorbansi dan Variasi Panjang Gelombang 44 4.6 Kurva Standart Larutan Kasein 45 4.7 Kurva Penentuan Waktu Hidrolisa Optimum 49 4.8 Kurva Pengurangan Konsentrasi Kasein oleh Enzim Bromelain Amobil pada Agarose Tanpa Cu 2+ dengan Optimasi Konsentrasi Agarose 51 xii
4.9 Kurva Pengurangan Konsentrasi Kasein oleh Enzim Bromelain Amobil pada Agarose Mengandung Cu 2+ dengan Optimasi Konsentrasi Agarose 52 4.10 Kompleks Cu 2+ - Protein 53 4.11 Kurva Pengurangan Konsentrasi Kasein oleh Enzim Bromelain Amobil pada Agarose Tanpa Cu 2+ dengan Optimasi ph 56 4.12 Kurva Pengurangan Konsentrasi Kasein oleh Enzim Bromelain Amobil pada Agarose Mengandung Cu 2+ dengan Optimasi ph 57 xiii
DAFTAR TABEL Tabel Nama Halaman 2.1 Klasifikasi enzim secara internasional 8 2.2 Bahan untuk metode entrapment 18 2.3 Klasifikasi Enzim Protease 20 4.1 Konsentrasi Enzim Bromelain yang Tidak Terikat pada Gel Agarose Tanpa Cu 2+ 47 4.2 Konsentrasi Enzim Bromelain yang Tidak Terikat pada Gel Agarose Mengandung Cu 2+ 47 4.3 Jumlah Enzim Bromelain Amobil pada Gel Agarose Tanpa Cu 2+ 48 4.4 Jumlah Enzim Bromelain Amobil pada Gel Agarose Mengandung Cu 2+ 48 4.5 Pengurangan Konsentrasi Kasein 1000 ppm oleh Enzim Bromelain Amobil pada Agarose Tanpa Cu 2+ dengan Optimasi Konsentrasi Agarose 51 4.6 Pengurangan Konsentrasi Kasein 1000 ppm oleh Enzim Bromelain Amobil pada Agarose Mengandung Cu 2+ dengan Optimasi Konsentrasi Agarose 52 4.7 Pengurangan Konsentrasi Kasein oleh Enzim Bromelain Amobil pada Agarose 3% (b/v) Tanpa Cu 2+ dengan Optimasi ph 56 xiv
4.8 Pengurangan Konsentrasi Kasein oleh Enzim Bromelain Amobil pada Agarose 3% (b/v) Mengandung Cu 2+ dengan Optimasi ph 56 xv
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran Judul Halaman Lampiran A Skema Kerja 62 Lampiran B Perhitungan Massa Garam Fosfat untuk Pembuatan Buffer 63 Lampiran C Penentuan Panjang Gelombang Maksimum 64 Lampiran D Pengurangan Konsentrasi Kasein dengan Optimasi Konsentrasi Agarosa 65 Lampiran E Pengurangan Konsentrasi Kasein dengan Optimasi ph 67 Lampiran F Perhitungan Simpangan Kurva Standart 70 xvi