bab 2 tinjauan pustaka 2.1 perkecambahanrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/37714/4/chapter...

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 PERKECAMBAHAN

Perkecambahan (germination) merupakan tahap awal perkembangan suatu tumbuhan,

khususnya tumbuhan berbiji. Dalam tahap ini, embrio di dalam biji yang semula

berada pada kondisi dorman mengalami sejumlah perubahan fisiologis yang

menyebabkan ia berkembang menjadi tumbuhan muda. Tumbuhan muda ini dikenal

sebagai kecambah. Kecambah adalah tumbuhan (sporofit) muda yang baru saja

berkembang dari tahap embrionik di dalam biji. Tahap perkembangan ini disebut

perkecambahan dan merupakan satu tahap kritis dalam kehidupan tumbuhan.

Kecambah biasanya dibagi menjadi tiga bagian utama: radikula (akar embrio),

hipokotil, dan kotiledon (daun lembaga). Proses perkecambahan benih merupakan

suatu rangkaian kompleks dari perubahan-perubahan morfologi, fisiologi, dan

biokimia.

Tahap pertama suatu perkecambahan benih dimulai dengan proses penyerapan

air oleh benih, melunaknya kulit benih dan hidrasi dari protoplasma. Tahap kedua

dimulai dengan kegiatan-kegiatan sel dan enzim-enzim serta naiknya tingkat respirasi

benih tahap ketiga merupakan tahap dimana terjadi penguraian bahan-bahan seperti

karbohidrat, lemak dan protein menjadi bentuk-bentuk yang melarut dan

ditranslokasikan ke titik-titik tumbuh. Tahap keempat adalah asimililasi dari bahan-

bahan yang telah diuraikan tadi di daerah meristematik untuk menghasilkan energi

baru, pembentukan komponen dan pertumbuhan sel baru. Tahap kelima adalah

pertumbuhan dari kecambah melalui proses pembelahan, pembesaran dan pembagian

sel-sel pada titik-titik tumbuh.

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Sementara penyerapan air oleh benih terjadi pada tahap pertama biasanya

berlangsung sampai jaringan mempunyai kandungan air 40 – 60 % (atau 67 – 150 %

atas dasar berat kering). Dan akan meningkat lagi pada saat munculnya radikula

sampai jaringan penyimpanan dan kecambah yang sedang tumbuh mempunyai

kandungan air 70 - 90 %.(Sutopo,L., 2002)

Ada sedikitnya tanaman Angiospermae yang dimana terjadi proses

perkembangan zigot menjadi tanaman dewasa secara terus menerus. Perkecambahan

atau pertumbuhan terbuka dari embrio biji dapat terjadi setelah periode dormansi.

Bagaimanapun, sebelum perkecambahan terjadi, kondisi eksternal harus disesuaikan.

Hal yang paling penting adalah kelembapan, oksigen dan suhu.

Kelembapan harus memadai yang secara relatif dibutuhkan sebagai tahap awal

dari perkecambahan. Air membantu lapisan biji dan memfasilitasi pergerakan oksigen

ke dalam biji sehingga air merupakan media dimana material berpindah dari satu

bagian biji ke bagian lainnya yang dibutuhkan tumbuhan seperti pencernaan makanan

dan pernafasan. Jika kecukupan kuantitas oksigen tidak terpenuhi, respirasi akan

dikurangi dan energi yang diperlukan untuk menumbuhkan embrio berkurang. Jarak

temperatur untuk perkecambahan bervariasi, namun perkecambahan biji yang terbaik

terjadi pada suhu 650 F sampai 830

F. (Johnson,W.H., 1995).

Dormansi adalah masa istirahat, artinya kemampuan biji untuk menangguhkan

perkecambahannya sampai pada saat dan tempat yang mengguntungkan baginya

untuk tumbuh.Hal yang menyebabkan terjadinya dormansi yaitu adanya rudimentary

embryo. Di dalam keadaan seperti ini, embrio belum mencapai tahap kematangan

(immature embryo) sehingga memerlukan waktu untuk siap berkecambah.

Faktor lain yang cukup menentukan terhadap keberhasilan perkecambahan

adalah faktor kematangan biji (seed maturity).Hubungan antara faktor kematangan

biji dengan persentase perkecambahan, telah dilakukan penelitian oleh Kinch dan

Termunde (1957) pada biji Perenial Sow Thistle dan Canada Thistle. Dari hasil

penelitiannya menunjukkan bahwa persentase perkecambahan yang paling tinggi


(83 %) untuk biji yang diambil pada 9 hari setelah berbunga. Sedangkan untuk

Canada Thistle yaitu 90% untuk biji yang diambil pada 10 hari setelah berbunga.

. Adapun faktor lingkungan yang berpengaruh terhadap proses perkecambahan

yaitu air, udara, temperatur, cahaya, dan zat kimia yang mendukung pada proses

perkecambahan.Air adalah salah satu faktor lingkungan yang sangat diperlukan dalam

perkecambahan. Adanya air sangat penting untuk aktivitas enzim dan penguraiannya,

translokasi dan untuk keperluan fisiologis lainnya.

Faktor lingkungan lain yang berpengaruh dalam proses perkecambahan yaitu

udara. Udara terdiri dari 20 % oksigen, 0,03 % karbon dioksida, dan 80 % nitrogen.

Adanya oksigen di dalam proses respirasi pada perkecambahan, sangat berpengaruh.

Apabila konsentrasi oksigen di udara sangat rendah, menyebabkan terhambatnya

perkecambahan.

Hubungannya dengan temperatur, perkecambahan memerlukan temperatur

yang optimum, yaitu temperatur yang dapat mengakibatkan persentase

perkecambahan yang tinggi dalam waktu yang relatif singkat. Perlu dikemukakan

disini bahwa temperatur minimum, optimum, dan maksimum dikenal dengan

temperatur kardinal. Menurut Copeland (1976), temperatur optimum bagi

perkecambahan sekitar 150-300C, sedangkan untuk temperatur maksimum yaitu 350-

400

C.

Cahaya adalah faktor lingkungan lain yang menentukan kemampuan biji

berkecambah. Penelitian pengaruh cahaya terhadap perkecambahan telah dilakukan

oleh Borthwick et al (1952) dan Flint (1936) pada biji lettuce .(Abidin,Z. 1991)

2.2 PERKECAMBAHAN BIJI KELAPA SAWIT

Kelapa sawit merupakan tumbuhan pohon dengan tinggi dapat mencapai 24 meter.

Bunga dan buahnya berupa tandan, serta bercabang banyak. Buah yang masak

berwarna merah kehitaman dengan daging buah padat. Daging dan kulit buah

mengandung minyak yang dapat diolah menjadi produk sebagai bahan makanan dan


kosmetik. Ampasnya dapat dimanfaatkan untuk makanan ternak dan tempurungnya

dapat digunakan sebagai bahan bakar. Secara taksonomi, tanaman kelapa sawit dapat

diuraikan sebagai berikut :

Kingdom : Tumbuhan

Divisi : Magnoliophyta

Kelas : Lliliopsida

Ordo : Arecales

Famili : Arecaceae

Jenis : Elaeis

Spesies : E. Guineensis

( Sumber : Diah Muliad,Direktorat Ekspor Produk Pertanian dan Kehutanan,2009)

Gambar 2.1 Buah kelapa sawit

Pada saat ini, telah dikenal beberapa varietas unggul kelapa sawit yang

dianjurkan untk ditanam di perkebunan. Varietas-varietas unggul tersebut dihasilkan

melalui hibridisasi atau persilangan buatan antara varietas Dura sebagai induk betina

dengan varietas Pisifera sebagai induk jantan. Dari hasil pengujian varietas-varietas

tersebut mempunyai kualitas dan kuantitas yang lebih baik dibandingkan varietas

lainnya. Sebagai contoh persilangan buatan varietas unggul kelapa sawit yaitu :

persilangan antara Dura Deli Marihat 434 D dengan Pisifera Yangambi L718T.

(Swadaya,P., 2001).


Perkecambahan biji kelapa sawit adalah proses yang lambat sepanjang tahun, dalam

pembibitan modern, hal yang pertama dilakukan adalah biji dipanaskan pada suhu

380 C sampai 400

C selama 40 hari dan direndam dengan air untuk mencapai

kondisi yang lembab, (Hussey,G.,1958)

Prosedur ini meniru kondisi natural di Negara Afrika Barat yang merupakan

Negara asal tanaman kelapa sawit dimana biji kelapa sawit berkecambah pada saat

musim penghujan pada permulaan yang diikuti dengan musim kemarau yang

berkepanjangan, sehingga agar proses perkecambahan dapat terjadi dibutuhkan

perlakuan panas sebelumnya.(Rees,A.R.,1962).

Pada saat berkecambah, embrio pecah dan siap untuk membentuk pori

kecambah, kemudian embrio akan membentuk jaringan yang secara cepat

berkembang menjadi plumula (pucuk daun) dan radikula (akar). Aktivitas enzim

lipase terdapat pada saat biji mengalami masa dormansi dan pada saat biji mengalami

proses perkecambahan pada biji Jatropha curcas L. (Abigor, 2002).

Pada saat yang sama, embrio akan membentuk struktur kotiledon yang disebut

dengan haustorium.(Boatman,S.G.; Crumble,W.M., 1958). Haustorium adalah

struktur berongga yang saling membelit pada poros biji. Pada saat biji tumbuh,

haustorium akan mengelilingi endosperm yang pecah dan menyerapnya. Sehingga

setelah tiga bulan, haustorium akan mengisi rongga biji. Setelah itu, daun pertama

akan muncul setelah 20 sampai 40 hari.(Corley,R.H.V.,1976).

Gambar 2.2 Kecambah biji kelapa sawit


Keterangan :A. Kecambah biji segar ; B. Kecambah berumur 7 hari; C. Penampang

kecambah biji; D. Kecambah berumur 14 hari; ar=penyokong akar,

c=tudung kecambah; e=embrio; en=endosperm; f=serat penyumbat;

g=pori kecambah; h=haustorium; pl=plumula; r=radikula; s=cangkang.

(Stumpf,P.K., 1983)

2.3. ENZIM

Enzim mempunyai tenaga katalitik yang luar biasa dan biasanya jauh lebih besar dari

katalisator sintetik. Spesifitas enzim sangat tinggi terhadap substratnya. Enzim

mempercepat reaksi kimia secara spesifik tanpa pembentukan produk samping.

Enzim merupakan unit fungsional untuk metabolisme dalam sel, bekerja menurut

urutan yang teratur. Sistem enzim terkoordinasi dengan baik menghasilkan suatu

hubungan yang harmonis diantara sejumlah aktivitas metabolik yang berbeda.

Kebanyakan enzim diberi nama dengan penambahan akhiran –ase pada kata

yang menunjukkan senyawa asal yang diubah oleh enzim atau pada nama jenis reaksi

kimia yang dikatalisis enzim.(Winarno,1983)

Semua enzim murni yang telah diamati sampai saat ini adalah protein dan

aktivitas katalitiknya bergantung kepada integritas strukturnya sebagai protein.

Sebagai contoh, jika suatu enzim didihkan dengan asam kuat atau diinkubasi dengan

tripsin, yaitu perlakuan yang memotong rantai polipeptida, aktivitas katalitiknya

biasanya akan hancur ; hal ini memperlihatkan bahwa struktur kerangka primer

protein enzim dibutuhkan untuk aktivitasnya. Enzim, seperti protein lain, mempunyai

berat molekul yang berkisar dari kira-kira 12000 sampai lebih dari

1000000.(Lehninger,1997).

Molekul protein terdiri dari ribuan atom. Satuan dasar penyusun protein

adalah asam amino. Setiap molekul asam amino paling tidak mengandung karbon,

hidrogen, oksigen, nitrogen, serta kadang juga mengandung belerang. Sintesis protein

merupakan proses perangkaian asam-asam amino sehingga membentuk suatu rantai

panjang.


Rantai asam amino ini disebut dengan polipeptida. Molekul protein dapat

terdiri dari 1 atau lebih rantai polipeptida dimana masing-masing rantai polipeptida

terdiri dari ratusan unit asam amino. Komposisi dan ukuran setiap molekul protein

tergantung pada asam-asam amino penyusunnya .Umumnya pada setiap molekul

protein dapat dijumpai 18-20 jenis asam amino. Protein tumbuhan umumnya

mempunyai berat molekul lebih dari 40000g/mol.(Lakitan,B.,2011)

Enzim mempunyai kekhasan yaitu hanya bekerja pada satu reaksi saja. Suatu

enzim ukuran yang lebih besar daripada substratnya. Oleh karena itu tidak seluruh

bagian enzim dapat berhubungan dengan substrat, bagian enzim yang mengadakan

hubungan dengan substrat disebut bagian aktif daripada enzim.

Fungsi suatu enzim adalah sebagai katalis untuk proses biokimia yang terjadi

dalam sel maupun di luar sel. Suatu enzim dapat mempercepat reaksi 108 sampai 1011

kali lebih cepat daripada apabila reaksi tersebut dilakukan tanpa katalis. Jadi enzim

dapat berfungsi sebagai katalis yang sangat efisien, di samping itu mempunyai derajat

kekhasan yang tinggi. (Poedjiadi, 1994).

2.3.1. Sifat – Sifat Enzim

1. Spesifitas

Aktivitas enzim sangat spesifik. Pada umumnya enzim tertentu hanya dapat

mengkatalisis satu reaksi. Sebagai contoh, laktase menghidrolisis gula laktosa tetapi

tidak berpengaruh terhadap disakarida yang lain. Hanya molekul laktosa saja yang

akan sesuai dalam sisi aktif molekul.

2. Pengaruh suhu

Aktivitas enzim sangat dipengaruhi oleh suhu. Suhu optimalnya adalah antara

35oC dan 40o

3. Pengaruh pH

C, yaitu suhu tubuh. Pada suhu diatas dan dibawah optimalnya, aktivitas

enzim berkurang.

Masing – masing reaksi yang dikatalisis oleh enzim paling cepat terjadi pada pH yang

tertentu. Untuk kebanyakan enzim pH optimal adalah sekitar pH 7 (netral) dan jika

medium menjadi sangat asam atau sangat alkalis enzim mengalami inaktivasi.


4. Ko-enzim dan aktivator

Enzim sering kali memerlukan bantuan substansi lain agar berfungsi secara efektif.

Ko-enzim adalah substansi bukan protein yang mengaktifkan enzim (Gaman, 1992).

2.3.2. Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Aktivitas Enzim

1.Pengaruh Suhu

Aktivitas enzim sangat dipengaruhi oleh suhu. Untuk enzim hewan suhu optimal

antara 35°C dan 40°C, yaitu suhu tubuh. Pada suhu di atas dan di bawah optimalnya,

aktivitas enzim berkurang. Di atas suhu 50°C enzim secara bertahap menjadi inaktif

karena protein terdenaturasi. Pada suhu 100°C semua enzim rusak. Pada suhu yang

sangat rendah, enzim tidak benar-benar rusak tetapi aktivitasnya sangat banyak

berkurang (Gaman & Sherrington, 1994). Enzim memiliki suhu optimum yaitu sekitar

18-230C atau maksimal 400C karena pada suhu 450

C enzim akan terdenaturasi karena

merupakan salah satu bentuk protein. (Tranggono,B.S.,1989)

Suhu yang tinggi akan menaikkan aktivitas enzim namun sebaliknya juga

akan mendenaturasi enzim (Martoharsono, 1994). Peningkatan temperatur dapat

meningkatkan kecepatan reaksi karena molekul atom mempunyai energi yang lebih

besar dan mempunyai kecenderungan untuk berpindah. Ketika temperatur meningkat,

proses denaturasi juga mulai berlangsung dan menghancurkan aktivitas molekul

enzim. Hal ini dikarenakan adanya rantai protein yang tidak terlipat setelah

pemutusan ikatan yang lemah sehingga secara keseluruhan kecepatan reaksi akan

menurun (Lee, 1992)

2.Pengaruh pH

pH optimal enzim adalah sekitar pH 7 (netral) dan jika medium menjadi sangat asam

atau sangat alkalis enzim mengalami inaktivasi. Akan tetapi beberapa enzim hanya

beroperasi dalam keadaan asam atau alkalis. Sebagai contoh, pepsin, enzim yang

dikeluarkan ke lambung, hanya dapat berfungsi dalam kondisi asam, dengan pH

optimal 2 (Gaman & Sherrington, 1994).


Enzim memiliki konstanta disosiasi pada gugus asam ataupun gugus basa terutama

pada residu terminal karboksil dan asam aminonya. Namun dalam suatu reaksi kimia,

pH untuk suatu enzim tidak boleh terlalu asam maupun terlalu basa karena akan

menurunkan kecepatan reaksi dengan terjadinya denaturasi. Sebenarnya enzim juga

memiliki pH optimum tertentu, pada umumnya sekitar 4,5–8, dan pada kisaran pH

tersebut enzim mempunyai kestabilan yang tinggi (Williamson & Fieser, 1992).

3.Konsentrasi substrat dan konsentrasi enzim

Katalisis terjadi hanya jika enzim dan substrat membentuk suatu kompleks. Oleh

sebab itu, laju reaksi bergantung pada jumlah enzim dan substrat yang berhasil

membentuk kompleks. Jika konsentrasi keduanya tinggi, jumlah kompleks yang

mungkin terbentuk juga tinggi. Jika substrat cukup tersedia, penggandaan konsentrasi

enzim menyebabkan laju reaksi meningkat dua kali lipat. Jika kemudian substrat

menjadi faktor pembatas, maka penambahan enzim selanjutnya tidak lagi

mempengaruhi laju reaksi.

4.Pengaruh produk reaksi

Laju reaksi enzimatik dapat diketahui dengan cara mengukur laju pengurangan

substrat atau dengan laju terbentuknya produk. Dengan kedua pendekatan ini

diketahui bahwa laju reaksi berlangsung semakin lama semakin lambat. Penurunan

laju reaksi ini, kadang disebabkan oleh denaturasi protein selama pengukuran

berlangsung, tetapi faktor lain juga berperan. Satu faktor yang paling penting adalah

pengaruh dari penurunan konsentrasi substrat dan penimbunan produk reaksi.

Akumulasi produk reaksi kadang mencapai konsentrasi yang cukup tinggi

untuk menyebabkan berlangsungnya reaksi balik (reverse reaction). Ini terjadi jika

potensi kimia relatif antara produk dan substrat memungkinkan. Dalam beberapa

kasus, produk menghambat laju reaksi dengan cara menyatu dengan enzim

sedemikian rupa sehingga pembentukan kompleks enzim-substrat terganggu.


5.Pengaruh Unsur atau Senyawa Penghambat Enzim (Inhibitor)

Beberapa bahan asing dapat menghalangi efek katalitik enzim. Beberapa diantaranya

adalah unsur-unsur anorganik seperti beberapa kation logam dan beberapa senyawa

organik tertentu. Kedua kelompok penghambat ini dibedakan berdasarkan

pengaruhnya yang bersifat kompetitif dan non-kompetitif dengan substrat.

Penghambat kompetitif umumnya mempunyai struktur mirip dengan substrat

sehingga dapat berkompetisi untuk mendapatkan sisi aktif enzim. Jika penggabungan

antara enzim dan penghambat terjadi, maka konsentrasi enzim yang efektif menjadi

menurun, sebagai akibatnya tentu laju reaksi juga akan menurun.(Lakitan,B.,2011).

2.3.3. Klasifikasi Enzim

Pada tahun 1956, The International Union of Biochemistry membentuk suatu panitia

untuk menyusun konsep dan mengusulkan klasifikasi dan nomenklatur enzim. Baru

tahun 1961 usul tersebut diterima secara resmi.

Prinsip penamaan tersebut ternyata berdasarkan tipe reaksi yang dikatalisis

dan enzim yang dibagi menjadi enam kelompok utama, yaitu :

1. Oksidoreduktase

Enzim oksidoreduktase adalah enzim yang dapat mengkatalisis reaksi oksidasi atau

reduksi suatu bahan. Dalam golongan ini terdapat 2 jenis enzim yang paling utama

yaitu oksidase dan dehidrogenase.

a. Oksidase adalah enzim yang mengkatalisis reaksi antara substrat dengan

molekul oksigen. Yang termasuk enzim oksidase adalah katalase, peroksidase,

tirosinase, dan asam askorbat oksidase.


b. Dehidrogenase adalah enzim yang aktif dalam pengambilan atom hidrogen

dari substrat. Contohnya yaitu suksinat dehidrogenase, glutamat

dehidrogenase, dan laktat dehidrogenase.

2. Transferase

Enzim transferase adalah enzim yang ikut serta dalam reaksi pemindahan (transfer)

suatu radikal atau gugus. Enzim yang termasuk dalam golongan ini adalah

transglikosidase, transfosforilase, transaminase, dan transasetilase.

3. Hidrolase

Enzim hidrolase merupakan enzim yang sangat penting dalam pengolahan pangan,

yaitu enzim yang mengkatalisis reaksi hidrolisis suatu substrat atau pemecahan

substrat dengan pertolongan molekul air. Enzim yang termasuk kedalam golongan ini

adalah lipase yang menghidrolisis ikatan ester pada lemak alami menjadi gliserol dan

asam lemak, glikosidase menghidrolisis ikatan glikosida dan sebagainya. Disamping

itu masih banyak lagi yang termasuk enzim hidrolase, diantaranya karboksil esterase,

pektin metal esterase, selulase, β-amilase, α-amilase dan invertase.

4. Liase

Enzim liase adalah enzim yang aktif dalam pemecahan ikatan C-C dan ikatan C-O

dengan tidak menggunakan melekul air. Yang termasuk dalam golongan enzim ini

adalah enzim dekarboksilase.

5. Isomerase

Enzim isomerase adalah enzim yang mengkatalisis reaksi perubahan konfigurasi

molekul substrat, sehingga dihasilkan molekul baru yang merupakan isomer dari

substrat, atau dengan perubahan isomer posisi. Yang termasuk dalam golongan ini

adalah enzim fosfoheksosa isomerise atau fosfomanosa isomerise.


6. Ligase

Enzim ligase adalah enzim yang mengakatlisis pembentukan ikatan - ikatan tertentu,

misalnya pembentukan ikatan C-O, C-C, dan C-S dalam biosintesis ko-enzim A serta

pembentukan ikatan C-N dalam sintesis glutamin ( Winarno, 1983 ).

2.4. Enzim Lipase

Lipase ( E.C.3.1.1.3 ) adalah enzim yang terutama untuk hidrolisa dari asil gliserida.

Bagaimanapun jumlah berat molekul dari ester baik tinggi maupun rendah tiol ester,

amida, poliol dan lain – lain, dapat diterima sebagai substrat oleh kelompok enzim

lipase ini. Pencampuran dari minyak juga telah dikatalisa dengan lipase, penggunaan

biokatalis ini karena keselektifan dari lipase yang mana memberikan kontrol terhadap

produk ( Gandhi, 1997 ).

Biji yang sedang berkecambah memiliki aktifitas lipolitik yang tinggi.

Aktifitas lipase pada fraksi kecambah tiga kali lebih besar daripada aktifitas enzim

pada fraksi biji. Hal ini disebabkan lipase digunakan untuk memecah substrat berupa

lemak untuk memenuhi kebutuhan energi. Kandungan triasilgliserida (TAG)

menurun dan kandungan monoasilgliserida (MAG) dan asam lemak bebas (FFA)

meningkat dan diasilgliserida (DAG) tidak banyak berubah selama perkecambahan.

Komponen lemak dan lemak netral biji borage (Borago officinalis L.) diubah menjadi

glikolipid dan phospolipid selama perkecambahan dalam gelap suhu 250

C selama 10

hari.(Sennanayake dan Shahidi,2000) .

Enzim adalah suatu biokatalisator yang dapat bertindak menguraikan molekul

yang rantainya panjang menjadi lebih sederhana, serta dapat juga membantu

mekanisme reaksi yang mana tergantung pada enzimnya. Walaupun enzim ikut serta

dalam reaksi dan mengalami perubahan fisik selama reaksi, enzim akan kembali

kepada keadaan semula bila reaksi telah selesai.


Enzim mempunyai tenaga katalitik yang luar biasa dan biasanya jauh lebih besar dari

katalisator sintetik. Spesifitas enzim sangat tinggi terhadap substratnya. Enzim

mempercepat reaksi kimia secara spesifik tanpa pembentukan produk samping.

Enzim merupakan unit fungsional untuk metabolisme dalam sel, bekerja menurut

urutan yang teratur. Sistem enzim terkoordinasi dengan baik menghasilkan suatu

hubungan yang harmonis diantara sejumlah aktivitas metabolik yang berbeda.

Kebanyakan enzim diberi nama dengan penambahan akhiran –ase pada kata

yang menunjukkan senyawa asal yang diubah oleh enzim atau pada nama jenis reaksi

kimia yang dikatalisis enzim.

Enzim – enzim yang bekerja dalam hidrolisis lemak dan minyak dapat

dikelompokkan menjadi dua kelompok besar yaitu enzim lipase dan enzim esterase.

Keduanya terlihat baik dalam proses metabolisme lemak maupun penguraian dan

kerusakan lemak. Enzim lipase dan enzim esterase sukar dibedakan karena daya

kerjanya yang sangat mirip, yaitu mengkatalisis hidrolisis ester karbohidrat. Pada

preparat murni enzim diekstraksi dari bahan alami sering terkandung enzim lipase

maupun esterase.

Secara fisiologik, enzim ini penting artinya karena dengan menghidrolisis

lemak dihasilkan asam lemak bebas dan gliserol yang penting peranannya dalam

metabolisme dalam tubuh.

Di bidang industri lemak dan minyak, enzim – enzim ini juga sangat penting

karena peranannya dalam mengendalikan proses produksi minyak dan lemak;

misalnya pada minyak goreng dan margarin dalam proses menyingkirkan cita rasa

dan bau – bauan yang tidak dikehendaki atau sebaliknya dengan enzim tersebut

beberapa cita rasa yang dikehendaki dapat diatur untuk ditampilkan.

Berdasarkan nomenklatur dari International Union of Biochemistry, enzim

lipase berfungsi mengkatalisis trigliserida menjadi gliserol dan asam lemak.


2.4.1. Sifat – Sifat Enzim Lipase

Tergantung dari asal dan substratnya, keaktifan optimum lipase sangat tergantung

pada pH dan suhu. Enzim lipase pada pankreas misalnya mempunyai pH optimal

antara 8 dan 9, tetapi dapat menurun menjadi antara 6 – 7 bila substratnya berbeda.

Keaktifan optimal enzim lipase tegantung juga dari senyawa pengemulsi yang

digunakan dan ada tidaknya garam dalam substrat. Enzim lipase yang berasal dari

susu mempunyai pH optimal sekitar 9.

Suhu optimal enzim lipase pada umumnya berkisar antara 30o – 40oC.

Meskipun telah ditemukan adanya lipase yang masih aktif pada suhu -29o

C, terutama

pada ikan dan udang yang dibekukan. (Winarno,1983)


2.4.2. Sumber – Sumber Enzim Lipase

Lipase biasanya diproduksi oleh pankreas babi dan sapi, ragi Candida, Aspergillus,

Rhizopus, dan Mucor sp.(Ghandi,1997). Pada umumnya sumber lipase adalah

mikrobia(Ghosh dkk,1996) dan jamur (Nelson dkk, 1996). Lipase tedapat juga pada

biji dan buah tanaman seperti palma, selada, bekatul, beras, barley, gandum, oat,

kapas, jagung, mentimun, dan kacang-kacangan(Abigor,2002;Sennayake dan Shahidi,

2000 ; Mohammed, 2000 ; Dundas, 1998).

2.4.3. Aktifitas Enzim Lipase

Keaktifan enzim dapat ditentukan secara kualitatif dengan reaksi kimia yaitu dengan

substrat yang dapat dihidrolisis oleh enzim tersebut, dan secara kuantitatif ditentukan

dengan mengukur laju reaksi tersebut. Aktivitas enzim lipase mempunyai satuan unit

(U). Satu unit aktivitas enzim lipase setara dengan 1µmol asam lemak bebas yang

dihasilkan dari hidrolisis substrat yang dikatalisis oleh enzim lipase tiap satuan menit

(Handayani, 2005).

Untuk menentukan aktivitas optimum pada kondisi optimum dari enzim lipase

maka dilakukan pengukuran aktivitas enzimatik pada variasi suhu dan pH. Sehingga

akan diketahui berapa aktifitas lipase di setiap rentang suhu dan pH yang ditentukan.

Seperti protein lainnya, enzim dapat terdenaturasi pada suhu tertentu, perilaku

kimia, dan kondisi ekstrim lainnya. Apabila terjadi proses denaturasi, maka bagian

aktif enzim akan terganggu dan dengan demikian konsentrasi efektif enzim menjadi

berkurang dan reaksinya pun akan menurun. Dengan demikian, perubahan pH

lingkungan akan berpengaruh terhadap efektivitas bagian aktif enzim dalam

membentuk kompleks enzim substrat. (Poedjiadi, 1994)

Selain itu enzim mempunyai pH optimum yang spesifik, yaitu pH yang

menyebabkan aktivitas enzim maksimal. pH optimum enzim tidak perlu sama dengan

pH lingkungan normalnya, dengan pH yang mungkin sedikit di atas atau dibawah pH

optimum (Lehninger, 1990).


2.5 ISOLASI DAN PEMURNIAN ENZIM

Enzim merupakan suatu protein sehingga untuk mengisolasi enzim, protein harus

diisolasi dalam bentuk murni, protein yang diinginkan harus dipisahkan dari semua

jenis protein yang lain dan biomolekul yang lainnya. Protein seringkali diisolasi dari

jaringan hewan atau tumbuhan, cairan biologi, sel mikrobiologi yang sebelumnya

harus diubah terlebih dahulu sebagai sel homogenat

Ekstrak yang mengandung ribuan jenis protein yang berbeda dan juga

biomolekul yang lainnya dipisahkan berdasarkan sifat-sifat protein, yaitu polaritas,

muatan, ukuran (massa molekul) dan kemampuan untuk berikatan dengan molekul

yang lain.(Boyer,2006).

Setelah sel homogen, protein dapat diekstraksi dengan larutan buffer encer

pada pH yang sesuai dengan pH darimana enzim lipase diisolasi, dimana jika enzim

diisolasi dari tumbuhan pH yang sesuai adalah sekitar 6,0-7,0. Metode yang biasanya

digunakan untuk memisahkan protein adalah presipitasi differensial, kromatografi

penukar-ion, elektroforesis, filtrasi gel, dan ultrasentrifugasi.

Metode ini diperkenalkan pertama kali oleh Svedberg (1925) dengan prinsip

menggunakan gaya sentrifugal. Jika larutan yang mengandung makromolekul

sejenis, maka mereka akan turun kebawah tabung sentrifuge pada kecepatan yang

sama dan apabila larutan mengandung campuran makromolekul yang mempunyai

bentuk dan ukuran yang berbeda, akan terjadi perbedaan penempatan karena adanya

perubahan indeks bias dalam larutan.(Cole,A.S,1977).

Pemutaran homogenat di dalam sentrifuge akan memisahkan bagian-bagian

sel ke dalam dua fraksi, yaitu pelet, yang terdiri atas struktur-struktur lebih besar yang

terkumpul di bagian bawah tabung sentrifuge, dan supernatan, yang terdiri atas

bagian-bagian sel yang lebih kecil yang tersuspensi dalam cairan di atas pelet

tersebut. Supernatan dapat disentrifugasi kembali dengan kecepatan yang lebih tinggi

untuk mendapatkan pelet yang lebih ringan atau kecil daripada pelet pertama.

(Campbell,N.A., 2002).


Enzim lipase yang dihasilkan dalam bentuk cair harus dipekatkan terlebih dahulu

untuk mendapatkan ekstrak enzim. Proses pemekatan enzim dapat dilakukan dengan

pengendapan protein melalui penambahan garam mineral. Metode ini merupakan

bagian dari proses isolasi enzim dengan metode ekstraksi. Metode ekstraksi

digunakan untuk memisahkan enzim (protein) yang terkandung dalam larutan dengan

menggunakan garam mineral, sehingga enzim yang merupakan fraksi berat akan

terendapkan di bawah.(Sri,W.M., 2011).

Menurut Belter dkk (1988), dalam pemilihan jenis garam mineral tersebut

terdapat beberapa hal yang harus diperhatikan : (1) Anion efektif dalam urutan

sebagai berikut:citrate > PO43- > SO4

2- > CH3COO- > Cl- > NO3-. (2) Kation efektif

dalam urutan sebagai berikut : NH4+ > K+ > Na+

. (3) Dipilih garam yang murah, jika

akan digunakan dalam jumlah yang banyak. (4) Dipilih garam yang densitasnya

berbeda dari densitas larutan, sehingga dapat dilakukan pemisahan dengan proses

sentrifugasi.

Amonium sulfat merupakan garam mineral yang paling umum digunakan

dalam proses pengendapan enzim, karena solubilitasnya di dalam air amat tinggi,

tidak mengandung zat-zat yang toksik terhadap kebanyakan enzim, harganya relatif

murah dan dalam jumlah banyak dapat bertindak sebagai stabilisator enzim itu sendiri

(Darwis dan Sukara,1990).

2.6. RBDPO (Refined Bleached Deodorized Palm Oil) sebagai substrat.

Refined Bleached and Deodorized Palm Oil (RBDPO) adalah minyak sawit yang

telah mengalami proses penyulingan untuk menghilangkan asam lemak bebas serta

penjernihan untuk menghilangkan warna dan penghilangan bau. Proses pengolahan

kelapa sawit menjadi minyak goreng sawit dimulai dari proses pengolahan tandan

buah segar menjadi Crude Palm oil (CPO). Minyak sawit yang digunakan sebagai

produk pangan biasanya dihasilkan dari minyak sawit maupun minyak inti sawit

melalui proses fraksinasi, rafinasi, dan hidrogenasi.


Dewasa ini, produksi CPO (Crude Palm Oil) Indonesia sebagian besar difraksinasi

sehingga dihasilkan fraksi olein cair dan fraksi stearin padat. Fraksi olein itulah yang

digunakan untuk memenuhi kebutuhan minyak goreng domestik sebagai pelengkap

minyak goreng dari minyak kelapa.(Swadaya,P., 2001)

Setelah kelapa sawit berubah menjadi CPO, maka proses selanjutnya adalah

mengolah CPO menjadi minyak goreng sawit. Secara garis besar proses pengolahan

CPO menjadi minyak goreng sawit, terdiri dari dua tahap yaitu tahap pemurnian

(refinery) dan pemisahan (fractionation).

Setelah kelapa sawit berubah menjadi CPO, maka proses selanjutnya adalah

mengolah CPO menjadi minyak goreng sawit. Secara garis besar proses pengolahan

CPO menjadi minyak goreng sawit, terdiri dari dua tahap, yaitu tahap pemurnian

(refinery) dan pemisahan (fractionation).Tahap pemurnian terdiri dari penghilangan

gum/getah (degumming), pemucatan (bleaching), dan penghilangan bau

(deodorization).

CPO yang berasal dari tangki penampungan CPO dipompa melalui rainer

menuju refinery. Pada proses ini terjadi pemanasan CPO untuk mempermudah

pemompaan CPO ke tangki berikutnya. Hasil dari proses ini disebut DPO

(Degummed Palm Oil), kemudian di pompa menuju drier dengan kondisi vakum lalu

dipompakan ke reaktor yang terlebih dahulu melewati static mixer kemudian turun ke

slurry tank yang didalamnya terjadi pemanasan sampai temperature 90-1200 C dan

penambahan H3PO4, CaCO3

, dan Bleaching Earth.

Slurry Oil dari slurry tank mengalir ke bleacher dan dipompa ke filter untuk

filtrasi. Hasil dari filtrasi ini adalah DBPO (Degummed Bleached Palm Oil) yang

selanjutnya dialirkan ke intermediate tank untuk tahap deodorizing. DBPO yang

dihasilkan dialirkan ke deaerator lalu dipompa ke Spiral Heat Exchanger (SHE).

Dalam proses ini terjadi penambahan panas dengan temperatur 185-2000C, lalu

dialirkan ke flash vessel dan turun ke packed column dan dialirkan lagi menuju

deodorize yang didalamnya terjadi penghilangan zat-zat yang menimbulkan bau

seperti keton, dan aldehid dengan pemanasan pada temperatur 240-2650C.


DBPO yang sudah hilang baunya dipompa kembali ke SHE untuk mengalami

pertukaran panas.Dan dalam hal ini minyak sudah dalam bentuk RBDPO (Refined

Bleached Degummed Palm Oil).

Minyak sawit terdiri dari gliserida campuran yang merupakan ester dari

gliserol dan asam lemak rantai panjang. Dua jenis asam lemak yang paling dominan

dalam minyak sawit yaitu asam palmitat, C16:0 (jenuh), dan asam oleat, C18:1 (tidak

jenuh). Umumnya, komposisi asam lemak minyak sawit dapat dilihat pada Tabel di

bawah ini:

Tabel 2.1 Komposisi Asam Lemak Minyak Sawit

Nama Asam Lemak Rumus Asam Lemak Komposisi

Laurat C12:0 0,2 %

Miristat C14:0 1,1 %

Palmitat C16:0 44,0 %

Stearat C18:0 4,5 %

Oleat C18:1 39,2 %

Linoleat C18:2 10,1 %

Lainnya - 0,9 %

(Sumber: Pahan,I., 2008)

Kusumo,D.P.(2008) dalam penelitiannya “Sintesis dan Karakterisasi Minyak

Kaya DAG (MK-DAG) Berbahan Baku RBDPO Dengan Metode Gliserolisis

Enzimatis ” menunjukkan bahwa hasil analisis terhadap RBDPO (Refined Bleached

Deodorized Palm Oil) memiliki kadar air sebesar 0,08 % (b/b), nilai bilangan

peroksida sebesar 1,97 meq/kg, bilangn iod sebesar 52,38 % dan nilai ALB (Asam

Lemak Bebas) sebesar 0,31 %.


bab 2 tinjauan pustaka 2.1 perkecambahanrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/37714/4/chapter...

Documents