1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Enzim amilase termasuk dalam enzim amilolitik yaitu enzim yang dapat mengurai pati menjadi molekul-molekul penyusunnya. Amilase merupakan salah satu enzim yang sangat dibutuhkan industri pangan maupun nonpangan (Sumbali & Mehrotra, 2009). Enzim jenis ini dapat diproduksi oleh mikroorganisme, tumbuhan dan hewan. Mikroorganisme memiliki kelebihan dibandingkan dengan sumber enzim yang lain sehingga industri memilih mikroorganisme sebagai sumber enzim (Uhlig, 1998). Mikroorganisme yang dipilih untuk memproduksi amilase secara masal berasal dari kelompok bakteri dan kapang. Menurut Ray (2008) kapang memiliki kemampuan yang lebih baik dalam mengurai karbohirat kompleks dibandingkan dengan mikroorganisme yang lain. Aspergillus niger dan Aspergillus oryzae merupakan kapang yang sering digunakan sebagai penghasil amilase. Enzim yang dihasilkan oleh A. niger maupun A. oryzae dikategorikan dalam Generally Regarded As Safe (GRAS) oleh FDA sehingga aman diaplikasikan pada produk pangan (Coleman et.al, 2002; Gregg, 2002). Salah satu bahan yang berpotensi untuk dijadikan media bagi mikroorganisme menghasilkan enzim amilase adalah kulit pisang. Indonesia merupakan negara tropis penghasil pisang dalam skala besar. Pisang memiliki prospek yang sangat baik, rata-rata produksinya meningkat sekitar 3.3% setiap tahunnya (BPS, 2012). Pisang Kepok merupakan jenis yang paling banyak dikonsumsi. Sekitar 55,8% bagian buah pisang kepok dapat dikonsumsi, selebihnya hanya akan menjadi limbah (Hardiman, 1982). Berdasarkan pada bagian pisang yang tidak termanfaatkan (sekitar 44,2%), maka terdapat peluang memanfaatkan kulit pisang kepok sebagai media tumbuh Aspergillus niger dan Aspergillus oryzae untuk menghasilkan crude enzim amilase (Gambar 1). Pemanfaatan kulit pisang kepok tersebut memberi pengaruh adanya peluang bagi industri pangan dalam memenuhi kebutuhan akan enzim amilase yang 1
2 terus meningkat, juga mejadi alternativ pemerintah dalam menanggulangi masalah edible portion dari hasil pertanian yang semakin meningkat jumlahnya. (a) Gambar 1. Kulit pisang kepok (sekitar 44,2% bagian yang tidak dapat dikonsumsi) (a) dan buah pisang kepok (55,8% bagian yang dapat dikonsumsi) (b) (b) 1.2. Tinjauan Pustaka 1.2.1. Enzim amilase Industri pangan memerlukan berbagai enzim untuk mengolah bahan mentah menjadi makanan yang beraneka ragam. Enzim amilase merupakan salah satu enzim yang banyak dibutuhkan dalam bidang pengolahan pangan. Amilase termasuk dalam enzim amilolitik yaitu enzim yang dapat memecah karbohidrat kompleks menjadi bentuk sederhananya seperti maltosa, dekstrin dan glukosa (Frazier & Westhoff, 1988). Amilase terdiri atas α-amilase, β-amilase dan glukoamilase (Gambar 2). Enzim α-amilase berfungsi mengurai pati menjadi oligosakarida dan maltosa, β-amilase berkemampuan merombak pati menjadi maltosa dan dextrin, sedangkan glukoamilase dapat mengubah pati menjadi glukosa (Sumbali & Mehrotra, 2009).
3 a b c Gambar 2. Struktur tiga dimensi enzim α-amilase (a), β-amilase (b) dan Glukoamilase (c) (Sumber : Edward, 2013) Reaksi yang melibatkan enzim merupakan reaksi katabolik yaitu dimana suatu substrat kompleks akan diurai menjadi zat yang lebih sederhana. Enzim α-amilase menghidrolisis pati dengan memotong ikatan α-1.4 glukosidik secara acak. Ikatan α-1.4 glukosidik dihidrolisis oleh β amilase dimulai dari rantai terluar. Sedangkan enzim glukoamilase, selain menghidrolisis ikatan α-1.4 glukosidik juga menghirolisis ikatan α-1.6 glukosidik (Uhlig, 1998). Enzim amilase mempunyai peran yang sangat banyak dalam proses pengolahan makanan atau bahan makanan. Pada proses pengolahan pati jagung menjadi sirup dan dextrosa, ketiga jenis amilase berperan sangat penting. Amilase juga berperan dalam pembutan roti, adonan roti yang ditambahkan amilase dapat mengembang lebih baik. Demikian pula dalam industri minuman anggur, amilase berfungsi untuk menghasilkan anggur yang rendah kalori. Pada industri jus buah, amilase digunakan untuk mengurangi kekeruhan akibat pati yang terkandung dalam buah (Sumbali & Mehrotra, 2009). Dalam dunia industri, sumber amilase yang dipilih adalah mikroorganisme seperti kapang dan bakteri (Uhlig, 1998). Dalam industri, kapang menjadi pilihan utama dibandingkan sumber lain karena kapang dapat menghasilkan enzim yang cukup banyak, mudah di ekstrak sebab produksi enzimnya bersifat ekstrasellular, media yang dibutuhkan murah dan tersedia setiap waktu, dan secara umum tidak menghasilkan
4 racun (Sumbali & Mehrotra, 2009). Selain itu, kapang mudah dimodifikasi untuk mendapatkan enzim yang diinginkan (Rehm & Reed, 1987). Kapang yang banyak digunakan untuk memproduksi amilase adalah Aspergillus niger dan Aspergillus oryzae. Sedangkan bakteri yang sering digunakan adalah Bacillus subtilis dan Bacillus dhastaticus (Sumbali & Mehrotra, 2009). 1.2.2. Mikroorganisme penghasil amilase Pada umumnya, mikroorganisme memiliki kemampuan untuk menghidrolisis nutrisi yang ada di lingkungannya untuk bertahan hidup. Namun demikian, kapang memiliki kemampuan yang paling baik dalam mengurai polisakarida dibandingkan mikroorganisme lain, diantaranya adalah Aspergillus niger dan Aspergillus oryzae (Ray, 2008). Aspergillus termasuk dalam genus: Aspergillus dan family: Euritaceae. A. niger memiliki konodia berbentuk bulat besar berwarna hitam, coklat hitam atau ungu coklat (Benneth & Klich dalam Mediana, 2000) (Gambar 3a). Sedangkan A. oryzae memiliki konidia berwarna kuning sampai hijau dan mungkin membentuk sklerotia (Frazier & Westhoff, 1988) (Gambar 3b). Secara umum Aspergillus spp. memiliki suhu optimum antara 35 o C sampai 37 o C. Lingkungan yang dubutuhkan agar A. niger dan A. oryzae dapat tumbuh secara optimum berkisar antara ph 5,0 sampai 7,0 (Frazier & Westhoff, 1988). a b Gambar 3. Morfologi Aspergillus niger (a) dan Aspergillus oryzae (b) (Sumber : Kung u, 2006 (a) dan Seidl, 2006 (b))
5 Aspergillus oryzae digunakan dalam fermentasi pertama dalam pembuatan kecap dan tauco. Selain itu, dalam produksi miso dan sake, kapang ini juga memiliki peran penting (Frazier & Westhoff, 1988). Sedangkan Aspergillus niger sering digunakan untuk proses pembuatan asam sitrat dari sukrosa (Ray, 2008). Enzim yang berasal dari A. niger dan A. oryzae aman dikonsumsi oleh manusia. Hal ini dikerenakan A. niger merupakan kapang yang tidak bersifat pathogen dan tidak menghasilkan racun bagi manusia (Coleman et.al, 2002; Gregg, 2002). 1.2.3. Pisang kepok (Musa paradisiaca var formatypica) Umumnya pisang kepok berbentuk persegi, ukurannya relatif kecil panjang 10-12 cm dan beratnya 80-120 g, kulit buah sangat tebal dengan warna kuning kehijauan dan saat matang akan berwarna kuning penuh. Pisang kepok merupakan salah satu jenis pisang yang diolah dahulu sebelum dikonsumsi. Produk pangan yang memanfaatkan pisang kepok sangat beragam, seperti sale pisang, pisang goreng, pisang rebus, keripik pisang, kolak pisang, getuk pisang dan sayur pisang muda. Industri pangan mengolah pisang kepok menjadi tepung, kripik, cuka, bir, dan sari buah. (Satuhu & Supriyadi, 1996). Selain daging buah, kulit pisang juga dapat diolah menjadi cuka, selai dan minuman anggur (Rukmana, 2001; Santoso,2000). Kandungan nutrisi yang banyak dalam kulit pisang kepok membuat edible portion tersebut memiliki potensi yang besar untuk dijadikan media tumbuh bagi mikroorganisme. Pada 100g kulit pisang kepok mengandung 4,82% abu, 16,47 % lemak, 5,92% protein, 20,96 % serat kasar dan 40,74% karbohidrat (Murphi, 1994). Berdasarkan uji pendahuluan, kandungan pati dalam kulit pisang kering yang digunakan dalam penelitian ini sebesar 12,95 % dengan kadar air 10.9 % (dry basis). 1.2.4. Fermentasi Selain kandungan nutrisi, ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme seperti tingkat keasaman, kadar air, keberadaan zat-zat penghambat (inhibitor) dalam media tumbuh (Frazier & Westhoff,1988). Fermentasi fasa padat dapat mengoptimalkan hasil fermentasi yang melibatkan kapang di dalamnya. Hal ini berkaitan dengan kelarutan nutrisi dan ketersediaan oksigen dalam media yang dapat
6 berpengaruh pada pertumbuhan kapang (Raza et al, 2011; Sivaramakrishnan et al, 2007). Kapang merupakan mikroorganisme aerob, sehingga cenderung tumbuh pada permukaan media. Untuk mengoptimalkan pertumbuhan kapang, dilakukan beberapa proses pengolahan media, salah satunya adalah pengecilan ukuran. Dengan mengecilkan ukuran, maka luas permukaan bertambah sehingga kapang dapat lebih banyak memanfaatkan nutrisi yang terkandung dalam media (Fellows, 2000). 1.3. Tujuan Penelitian Mengetahui ph dan suhu optimum dari crude enzim amilase yang diproduksi oleh Aspergillus pada media kulit pisang kepok.