BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Proses hidrolisis minyak/lemak menjadi asam lemak dan gliserol secara komersial yang sampai kini digunakan, beroperasi pada suhu 240-250 o C dan tekanan 45-50 bar. Kondisi proses ini membawa konsekuensi kebutuhan biaya investasi yang tinggi, karena peralatan proses utama pabrik harus tahan terhadap suhu dan tekanan yang tinggi, serta tahan terhadap asam (korosif). Proses ini juga mengkonsumsi energi yang besar untuk mempertahankan kondisi operasinya. Oleh karenanya perlu dicari alternatif proses yang dapat berlangsung pada suhu dan tekanan rendah. Proses hidrolisis enzimatik menggunakan enzim lipase memenuhi kriteria tersebut. (Malcolm, D, 1964) Penelitian-penelitian produksi enzim lipase terdahulu yang pernah dilakukan pada umumnya menggunakan limbah minyak kelapa sawit sebagai induser untuk memacu produksinya (Priyani, Nunuk, 2001). Pada penelitian ini digunakan minyak wijen sebagai indusernya, karena Wijen (Sesamum indicum L.) merupakan komoditas pertanian yang sangat potensial sebagai penghasil minyak nabati yang dibutuhkan dalam industri kosmetik, farmasi, makanan, dan lain-lain. Wijen mendapat julukan The Queen of Oil Seeds Crops, yang mencerminkan bahwa biji wijen memiliki kandungan gizi yang tinggi dan berdampak positif bagi konsumennya (Handajani, 2006). Enzim adalah protein yang diproduksi dari sel hidup dan digunakan oleh selsel untuk mengkatalisis reaksi kimia yang spesifik. (Shahib, 1992). Enzim dikatakan sebagai suatu kelompok protein yang berperan sangat penting dalam aktivitas
biologis. Dalam jumlah yang sangat kecil, enzim dapat mengatur reaksi tertentu dan mempunyai sifat sangat spesifik, karena hanya bekerja pada induser tertentu (Girindra, 1990) yang dalam aktivitasnya enzim kadang-kadang membutuhkan kofaktor yang bisa berupa senyawa organik atau logam (Soeharsono, 1989). Enzim lipase atau lengkapnya triasilgliserol lipase adalah enzim yang menghidrolisis ester karboksilat. Enzim ini mempunyai induser alami berupa trigliserida dan lipase ekstraseluler berhasil diisolasi dari Pseudomonas aeruginosa pada tahun 1986. Enzim lipase stabil pada suhu optimumnya yaitu 30 o, walaupun masih aktif pada 51 o C. (Nishio, 1987) Pseudomonas aeruginosa merupakan salah satu spesies dari genus Pseudomonas. Bakteri ini dapat menggunakan lebih dari 80 macam bahan organik untuk pertumbuhannya, tetapi Pseudomonas dapat menggunakan arginine dan nitrat sebagai elektron akseptor sehingga dapat tumbuh pada suasana anaerob. Pseudomonas aeruginosa tumbuh pada suhu 35-42 o C. Berbagai penelitian telah menunjukkan bahwa Pseudomonas sp merupakan salah satu anggota bakteri gram negatife yang umumnya menggunakan protein atau lipid sebagai sumber energi maupun sumber carbon dan juga mampu menguraikan berbagai jenis induser (Mc Clay, 1996 dan Wischnak, 1998), sedangkan minyak dan lemak tergolong kepada anggota dari golongan lipid yaitu lipid netral. Minyak dan lemak yang telah dipisahkan dari jaringan asalnya mengandung sejumlah komponen selain trigliserida, yaitu: 1. Lipid kompleks (yaitu leshitin, cephalin, fosfatida, lainnya serta glikolipid), 2. Sterol, berada dalam keadaan bebas atau terikat dengan asam lemak, 3. Asam lemak bebas, 4. Lilin, 5. Pigmen yang larut dalam lemak, dan 6. Hidrokarbon. (Ketaren, 1986) Minyak wijen mengandung kurang lebih 0,3-0,5 % sesameoil, fenol berikatan 1-4 yang dikenal sebagai sesamol, dan sesamine sekitar 0,5-0,1 %.. Minyak wijen juga mengandung asam-asam lemak, seperti: Palmitat 9,1%, stearat 4,3%, arachidat 0,8%, oleat 45,4%, dan linoleat 40,4% ( Hilditch, 1947). Dimana menurut penelitian Abigor dkk (2002). Wijen digunakan sebagai katalis enzim lipase dan dapat bekerja dengan
baik dan tetap aktif pada ph 7-7,5. Bakteri pada umumnya akan tumbuh dan berkembang dengan cepat, membentuk suatu koloni bila ditanam pada media pembenihan yang sesuai. (Tim Mikrobiologi, Fakultas Kedokteran Universitas Brawijaya,2003), dan dengan penambahkan ion magnesium kedalam media pertumbuhan dapat menstimulasi pelepasan lipase ektraseluler dari dinding sel mikroorganisme sehingga dapat meningkatkan pembentukan lipase (Aisaka & Terada, 1979), dimana kofaktor dari ion logam Ca 2+ dalam konsentrasi yang rendah akan mengaktifkan reaksi enzimatik lipase (Malcolm, D, 1964). 1.2 Permasalahan Berdasarkan penelitian terdahulu dimana kofaktor dapat memantapkan kerja enzim (Malcolm, D, 1964) maka kami ingin meneliti bagaimana pengaruh konsentrasi minyak wijen yang digunakan sebagai induser dan penambahan kofaktor enzim Ca 2+ terhadap produksi enzim lipase oleh Pseudomonas aeruginosa. 1.3 Pembatasan Masalah Dalam penelitian ini hanya terbatas pada objek masalah yang berhubungan dengan penelitian ini saja yaitu : 1. Enzim yang digunakan diperoleh dari bakteri Pseudomonas aeruginosa yang diperoleh dari Laboratotium Mikrobiologi Departemen Biologi FMIPA USU. 2. Bakteri Pseudomonas aeruginosa yang digunakan adalah yang ber- tipe TJB 01 (Warsito, K. 2009). 3. Induser yang digunakan adalah minyak wijen dengan variasi konsentrasi 2%, 4%, 6%, 8%, dan 10%. 4. Kofaktor enzim yang digunakan adalah Ca 2+ (Malcolm, D, 1964) yang berasal dari Kristal CaCl 2 5. Buffer yang digunakan adalah buffer fosfat (Rita, R, et all, 1989) dengan ph 7,0 (Abigor dkk 2002). 6. Waktu inkubasi dalam memproduksi enzim lipase adalah 3x24 jam dengan kecepatan shaker adalah 150 rpm.
7. Parameter yang diamati adalah besar absorbansi dari ekstrak kasar enzim lipase yang diproduksi dan kadar asam lemak bebas. 8. Untuk mendapatkan ekstrak kasar enzim lipase dilakukan dengan Sentrifuse dengan kecepatan 6000 rpm. 9. Penentuan kadar enzim lipase kasar yang dilakukan dengan metode pengukuran kuantitatif menggunakan Spektrofotometri UV-Visible dan Spektrometri Genecese 20. 10. Penentuan kadar asam lemak bebas dilakukan dengan metode titrasi (Ketaren, 1986). 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Untuk mengetahui pengaruh perbedaan konsentrasi induser yang ditambahkan ke dalam media terhadap hasil produksi enzim lipase ekstraseluler oleh bakteri Pseudomonas aeruginosa. 2. Untuk mengetahui pengaruh penambahan kofaktor enzim terhadap jumlah produksi enzim lipase ekstraseluler yang dihasilkan. 1.5 Manfaat Penelitian Dari hasil penelitian diharapkan: 1. Dapat diketahui kondisi optimum dari bakteri Pseudomonas aeruginosa sehingga dapat memproduksi enzim lipase ekstraseluler secara maksimal. 2. Dapat mengetahui pengaruh penambahan kofaktor enzim terhadap enzim lipase ektraseluler yang diproduksi oleh bakteri Pseudomonas aeruginosa TJB01. 1.6 Lokasi Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Biokimia FMIPA-USU, Medan, Laboratorium Mikrobiologi FMIPA-USU, Medan, dan Laboratorium Proteksi Bahan Pangan Dinas Pertanian Sumatera Utara, Medan.
1.7 Metodologi Penelitian Penelitian ini adalah eksperimental laboratorium, dengan menggunakan biakan murni Bakteri Pseudomonas aeruginosa yang diperoleh dari Laboratorium Mikrobiologi FMIPA USU dan sampel yang digunakan sebagai induser berupa minyak wijen yang diperoleh dari Supermarket VIGO Medan. Pada penelitian ini untuk mendapatkan kondisi yang optimum, maka Pseudomonas aeruginosa ditumbuhkan pada media dengan sumber carbon yang berasal dari minyak wijen dengan konsentrasi yang divariasikan, sebagai sumber nitrogen yang diujikan adalah 0,3% ammonium nitrat (NH 4 NO 3 ) (Chen SY et.al, 2007) dan komposisi senyawa lain yang juga dibuat tetap yaitu: KH 2 PO 4 dan K 2 HPO 4 (ATCC, 1989) sebagai buffer pada ph 7 (Abigor dkk (2002) 0,02% MgSO 4.7H 2 O (Koch, et al, 1991) penambahan Co-enzim Ca 2+ (Malcolm, D, 1964) yang berasal dari 1,5% CaCL 2.2H 2 O (Gupta, V.K, 2008), dimana langkah-langkahnya adalah sebagai berikut : Dalam penelitian ini digunakan tiga variabel yaitu variabel tetap, variabel bebas dan variabel terikat. 1. Variabel tetap meliputi : Jenis induser, jenis kofaktor enzim, jumlah bakteri yang dimasukkan, temperatur, ph, tempat produksi, dan lama produksi. 2. Variabel bebas meliputi : Konsentrasi induser, komposisi media. 3. Variabel terikat meliputi : Produksi enzim lipase yang diukur berdasarkan nilai absorbansi sampel (Abs),dan kadar asam lemak bebas (%).