BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Enzim merupakan unit fungsional dari metabolisme sel. Bekerja dengan uruturutan yang teratur, enzim mengkatalisis ratusan reaksi bertahap yang menguraikan molekul nutrien, reaksi yang menyimpan dan mengubah energi kimiawi, dan yang membuat makromolekul sel dari prekursor sederhana. Di antara sejumlah enzim yang berpartisipasi di dalam metabolisme, terdapat sekelompok khusus yang dikenal sebagai enzim pengatur, yang dapat mengenali berbagai isyarat metabolik dan mengubah kecepatan katalitiknya sesuai dengan isyarat yang diterima. Melalui aktivitasnya, sistem enzim terkoordinasi dengan baik, menghasilkan suatu hubungan yang harmonis di antara sejumlah aktivitas metabolik yang berbeda, yang diperlukan untuk menunjang kehidupan. Semua enzim murni yang telah diamati sampai saat ini adalah protein dan aktivitas katalitiknya bergantung kepada integritas strukturnya sebagai protein. (Lehninger, 1982) Pepaya merupakan tanaman yang banyak dibudidayakan di Indonesia. Masyarakat Indonesia biasa menanam tanaman ini di pekarangan atau di tegalan. Namun, pada umumnya masyarakat menanam tanaman ini hanya sebatas digunakan untuk memenuhi kebutuhan sayur atau buah dalam rumah tangga. Batang, daun, dan buah pepaya muda mengandung getah berwarna putih. Getah tersebut merupakan sumber enzim papain, yaitu suatu enzim proteolitik (pemecah protein). Getah ini dapat digunakan sebagai pengempuk daging (meat tenderizer), yaitu untuk memecah serat-serat daging yang alot menjadi empuk. Selain itu, papain juga digunakan pada industri minuman (sebagai penjernih bir dan anggur), industri farmasi, industri kosmetik, industri tekstil dan kulit (sebagai penyamak), serta sebagai pembersih limbah (Muktiani, 2011)
Enzim papain dapat diisolasi dari getah tanaman pepaya (Carica papaya L) yang terdapat pada daun, batang dan buah yang masih muda. Enzim papain mulai dikenal sejak tahun 1750 ketika Griffith Mugles melaporkan bahwa getah yang diperoleh dari pepaya merupakan protein yang bersifat mencerna. Wurtz dan Bonchurt pertama kali meneliti segi kimia papain pada tahun 1879 dan melaporkan bahwa papain dalam getah pepaya merupakan suatu enzim proteolitik. Dalam industri makanan dan minuman papain digunakan untuk pelunak daging, stabilizer dalam pembuatan jelly, pengental dalam pembuatan sirup dari sari buah dan penggumpal susu dalam pembuatan keju. Dalam bidang kefarmasian papain digunakan sebagai pelancar pencernaan dan mengurangi penggumpalan darah sebelum operasi. Papain juga digunakan dalam proses memperoleh kembali perak dari film yang sudah tidak terpakai (Sebayang, 2006 dalam Sutoyo, 2015) Teknik imobilisasi dengan metode penjebakan dalam mikrokapsul memiliki keunggulan dari teknik imobilisasi yaitu dapat meningkatkan produktivitas volumetrik, meningkatkan konsentrasi produk dalam proses fermentasi, mampu menurunkan konsentrasi substrat (Goksungur et al, 2011 dalam Huda, 2014) Imobilisasi enzim adalah suatu proses di mana pergerakan molekul enzim ditahan pada tempat tertentu dalam suatu ruang (rongga) reaksi kimia yang dikatalisisnya. Proses ini dapat dilakukan dengan cara mengikatkan molekul enzim tersebut pada suatu bahan tertentu melalui pengikatan kimia atau dengan menahan secara fisik dalam suatu ruang (rongga) bahan pendukung atau dengan cara gabungan dari kedua cara tersebut. Dalam penelitian ini hanya menitikberatkan pada isolasi enzim papain dari getah pepaya muda (Carica papaya L), karakteristik enzim terhadap parameter aktivitas, ph, suhu optimum, stabilitasserta imobilisasi enzim menggunakan kappa karagenan (k - karagenan) sebagai matriks polimer. (Sebayang, 2006)
Sutoyo, (2015) telah melakukan penelitian tentang Isolasi Enzim Papain Dari Getah Pepaya Muda (Carica papaya L) Serta Aplikasinya Sebagai Penggumpal Dalam Pembuatan Keju Dari Susu Sapi. Dimana hasilnya menunjukkan bahwa terjadi peningkatan aktivitas enzim papain sebelum dan sesudah pemurnian dengan menggunakan amonium sulfat dimana nilai aktivitas enzim papain paling tinggi diperoleh dari penambahan amonium sulfat 60% yaitu sebesar 310,55 MCU dibandingkan dengan aktivitas enzim papain tanpa pemurnian yang hanya 122,69 MCU. Harlim, (2010) telah melakukan penelitian tentang Studi Penentuan Aktivitas Crude Enzim Papain Dalam Mikrokapsul Ca Alginat-Kitosan. Dimana hasilnya menunjukkan bahwa temperatur optimum dari crude enzim papain adalah 55 o C dan ph optimum adalah 7 dengan aktivitas sebesar 92,807 µg/ml sedangkan temperatur optimum mikrokapsul crude enzim papain adalah 60 o C dan ph optimum adalah 7 dengan aktivitas 114,983 µg/ml. Mikrokapsul crude enzim papain dengan matriks pembungkus Ca Alginat dan Kitosan dapat digunakan sebanyak 8 (delapan) kali secara berulang dimana pada suhu penyimpanan 25 o C masih menunjukkan aktivitas sebesar 26% sedangkan pada suhu 10 o C menunjukkan aktivitas sebesar 28%. Sebayang, (2006) telah melakukan penelitian tentang Pengujian Stabilitas Enzim Bromelin yang Diisolasi Dari Bonggol Nenas Serta Imobilisasi Menggunakan Kappa Karagenan. Dimana hasilnya menunjukkan bahwa dari proses isolasi enzim bromelin dari bonggol nenas diperoleh aktivitas enzim sebesar 107,80 unit/ml pada kondisi ph 7,5, suhu 55 o C dengan lama inkubasi 15 menit. Dari proses imobilisasi enzim bromelin dengan menggunakan k-karagenan sebagai matriks polimer diperoleh aktivitas enzim 106,12 unit/ml pada kondisi ph 7,5, suhu 60 o C dengan lama inkubasi 15 menit. Berdasarkan hal tersebut, peneliti ingin mengimobilisasi enzim papain dalam mikrokapsul kappa karagenan (k-karagenan) serta menguji stabilitasnya supaya dapat digunakan pada industri.
1.2 Perumusan Masalah 1. Apakah enzim papain dapat diisolasi dari getah pepaya dan bagaimana cara memurnikannya? 2. Berapakah aktivitas enzim papain dan mikrokapsul enzim papain pada ph dan Suhu Optimum? 3. Apakah enzim papain dan mikrokapsul enzim papain dapat digunakan secara berulang pada suhu penyimpanan 25 C dan 10 C serta berapakah perbedaan aktivitas yang terjadi? 1.3 Pembatasan Masalah 1. Enzim papain diperoleh dengan cara diisolasi dari getah pepaya muda 2. Pemurnian enzim papain dilakukan dengan metode pengendapan dengan garam amonium sulfat dan membran dialisa 3. Kejenuhan amonium sulfat yang digunakan adalah 40%, 50%, 60%, 70% dan 80% (b/v) 4. Substrat yang digunakan berupa kasein 5. Penentuan aktivitas enzim papain dengan mengukur suhu (40 C, 45 C, 50 C, 55 C, 60 C, 65 C, 70 C) dan ph (6; 6,5; 7; 7,5; 8) 6. Penentuan kurva standard tyrosin dengan konsentrasi (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 dan 90 mg/l) 7. Peningkatan aktivitas enzim papain dilakukan dengan cara imobilisasi menggunakan kappa karagenan (k-karagenan) 1.4 Tujuan Penelitian 1. Untuk mengetahui enzim papain dapat diisolasi dari getah pepaya dan cara memurnikannya 2. Untuk mengetahui aktivitas enzim papain dan mikrokapsul enzim papain pada ph dan Suhu Optimum 3. Untuk mengetahui stabilitas enzim papain dan mikrokapsul enzim papain pada suhu penyimpanan 25 C dan 10 C serta perbedaan aktivitas yang terjadi
1.5 Manfaat Penelitian Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah enzim papain yang diisolasi dari getah pepaya muda dapat diimobilisasi dengan kappa karagenan dan dapat digunakan secara berulang-ulang. 1.6 Lokasi Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Biokimia/Kimia Bahan Makanan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, dan di Laboratorium Penelitian Fakultas Farmasi. 1.7 Metodologi Penelitian Penelitian ini merupakan suatu eksperimen laboratorium. Buah pepaya disadap dengan pisau pada kulit buah mulai dari pangkal menuju ujung buah. Penyadapan dilakukan pada pagi hari antara jam 5.00-8.00 WIB. Lima puluh gram getah pepaya selanjutnya dicampur dengan larutan 0,7% v/v Na 2 S 2 O 5 sebanyak empat kali jumlah getah. Diaduk sampai rata lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 50 o C, untuk produksi papain tanpa pemurnian. Untuk produksi papain dengan pemurnian campuran larutan getah pepaya yang telah diaduk sampai rata ditambahkan 100 ml buffer fosfat ph 7. Campuran tersebut dibiarkan selama 1 jam dalam lemari es kemudian disentrifugasi pada kecepatan 4000 rpm selama 30 menit. Supernatan yang diperoleh ditambahkan amonium sulfat pada variasi persen kejenuhan (40%, 50%, 60%, 70% dan 80% b/v). Didiamkan selama 24 jam dalam lemari es hingga terbentuk endapan kemudian endapan diambil melalui sentrifugasi dan disimpan kembali kedalam lemari es. Endapan didialisis dengan melarutkannya dalam buffer fosfat ph 7, pada kantong selofan yang diikat dan direndam dalam larutan buffer. Diaduk dengan stirrer selama 8 jam dan setiap jam larutan dialisis diganti. Larutan dialisis diuji dengan BaCl 2 untuk memastikan garam sulfat dan pengotor-pengotor lainnya telah keluar dari larutan enzim. Enzim yang telah selesai didialisis kemudian dimasukkan kedalam oven pada suhu 50 o C hingga kering.
Enzim papain diimobilisasi dengan menggunakan bahan pendukung kappa karagenan (k karagenan). Imobilisasi enzim papain dilakukan dengan cara yaitu sebanyak 20 ml enzim papain papain dimasukkan kedalam gelas beaker dan ditambahkan 5 ml larutan NaCl 0,85%. Diaduk pelan-pelan dan biarkan selama 3 menit pada suhu 37 o C. Kemudian dimasukkan 3,5 gram kappa karagenan kedalam gelas beaker dan ditambahkan 80 ml larutan NaCl 0, 85%. Dipanaskan sampai suhu 80 o C sambil diaduk hingga larut sempurna, lalu dibiarkan hingga suhu 55 o C. Dicampurkan kedua larutan tersebut sampai homogen, dibiarkan dingin pada suhu kamar selama 10 menit dan suhu 10 o C selama 30 menit sampai terbentukgel. Untuk menambah kekerasan gel direndam dalam larutan KCl 0,3 M dingin selama 24 jam pada suhu 4 o C. Selanjutnya gel dipotong-potong dengan ukuran 3x3x3 mm. Gel yang sudah dipotong-potong dicuci dengan air aquadest. Pengujian aktivitas dari enzim papain dan mikrokapsul enzim papain dilakukan dengan metode Murachi yaitu dengan memvariasikan temperatur dan ph serta dilakukan pengujian stabilitas dari pemakaian mikrokapsul enzim papain secara berulang yang disimpan pada temperatur 25 o C dan 10 o C. Sedangkan pengujian sisa enzim papain yang tidak terkapsulkan ditentukan dengan metode biuret. Adapaun variabel-variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Variabel bebas: persen kejenuhan amonium sulfat yaitu 40%, 50%, 60%, 70% dan 80% 2. Variabel terikat : uji aktivitas proteolitik dan protein 3. Variabel tetap : suhu, ph, sentrifugasi, waktu dialisis dan inkubasi