Bab II Tinjauan Pustaka

II. 1 Virgin Coconut Oil (VCO)

VCO merupakan minyak yang berasal dari buah kelapa (Cocos nucifera) tua segar

yang diolah pada suhu rendah (<60 0 C) tanpa proses pemutihan dan hidrogenasi.6

Proses tersebut membuat minyak kelapa ini dikenal dengan sebutan minyak

perawan (Virgin Coconut Oil) atau ada juga yang menyebutnya minyak dara.

VCO merupakan minyak kelapa murni yang tahan terhadap panas, cahaya,

oksigen dan proses degradasi, karena struktur kimianya tidak mengandung ikatan

ganda.

Karakteristik lain dari VCO adalah memiliki warna jernih, beraroma lembut dan

rasanya gurih. Selain itu VCO mengandung asam – asam lemak jenuh yang tinggi

yang menjadikannya tidak mudah tengik.2 Asam-asam lemak jenuh tersebut di

antaranya adalah medium chain fatty acid (MCFA) atau medium chain

trygliserida (MCT), yang sangat diperlukan oleh tubuh.

MCFA yang berupa asam laurat di dalam tubuh diubah menjadi monolaurin atau

senyawa monogliserida yang mempunyai sifat anti virus, antibakteri dan anti

protozoa. Dengan sifatnya itu, monolaurin diduga dapat menanggulangi serangan

virus HIV, herpes simplex virus-1 (HSV-1), vesicular stomatis virus (VSV), visna

virus, cytomegalo virus (CMV), influenza dan berbagai bakteri patogen.1

Keunggulan MCFA dibandingkan asam lemak rantai panjang (LCFA) adalah pada

proses metabolismenya dalam tubuh. Molekul MCFA berukuran lebih kecil

sehingga tidak diperlukan energi yang tinggi dan hanya memerlukan sedikit enzim

untuk memecah lemak tersebut menjadi bentuk yang siap diserap tubuh. Dengan

demikian proses penyerapan dan distribusinya dalam tubuh akan berlangsung

lebih cepat dan segera digunakan sebagai sumber energi tubuh. Pada saat

dikonsumsi, MCFA akan segera dipecah oleh enzim – enzim yang terdapat dalam

saliva dan cairan lambung sehingga tidak terlalu diperlukan proses pencernaan

5

oleh enzim pemecah lemak yang dihasilkan oleh pankreas, akibatnya beban kerja

pankreas dan sistim pencernaan tidak terlalu berat. Hal ini sangat membantu

pasien – pasien yang mempunyai masalah metabolisme dan pencernaan, terutama

malabsorbsi lemak dan vitamin yang larut dalam lemak.7

VCO juga mengandung medium chain trygliserida (MCT) yang mudah diserap

oleh sel, yang selanjutnya masuk ke dalam mitokondria sehingga kemampuan

metabolisme tubuh meningkat. Tambahan energi dari metabolisme tersebut

menghasilkan efek stimulasi dalam tubuh. MCT dapat meningkatkan daya tahan

tubuh terhadap penyakit dan mempercepat penyembuhan dari sakit. Selain itu

adanya MCT dalam tubuh juga tidak mendorong terjadinya kegemukan atau

obesitas.1

.

Selain itu VCO tidak mengandung kolesterol yang teroksidasi dan tidak pula

mengandung ikatan trans yang merupakan racun bagi metabolisme, menghambat

produksi insulin, menyebabkan diabetes, kanker, dan penyakit autoimun.6 VCO

juga mengandung zat antioksidan sehingga menurunkan kebutuhan akan vitamin

E. Mengkonsumsi VCO dapat mengaktifkan hormon-hormon anti penuaan,

progesteron, dan DHEA serta mencegah serangan jantung, pikun, kegemukan,

kanker dan penyakit lain yang berhubungan dengan penuaan dini.1

Oleh karena harganya yang mahal, sementara khasiatnya yang banyak,

penggunaan VCO terbatas untuk kebutuhan yang eksklusif. VCO di dunia secara

umum digunakan dalam produk kosmetik seperti sabun, shampo, pelembab dan

sebagainya.

Di Asia, Philipina tercatat sebagai negara pengekspor terbesar VCO. Di dunia,

negara importir terbesar komoditi ini adalah Belanda, Jerman dan Spanyol. Di

Italia penggunaan VCO belum terlalu luas, karena masyarakat Italia belum

mengenal produk ini dan penggunaan minyak zaitun (olive oil) masih lebih luas

daripada minyak – minyak lainnya. Penggunaan VCO di Italia terbatas untuk

6

kosmetik kulit dan rambut. Indonesia memiliki peluang yang sangat besar untuk

mengekspor komoditi ini yang tentu saja harus disertai dengan kualitas produksi

dan syarat promosi yang memadai, mengikuti standar yang ada di negara - negara

importir tersebut.

II.2 Prinsip Pembuatan VCO

VCO dapat dibuat dengan beberapa cara yaitu dengan cara tradisional, pemanasan

bertahap, enzimatis, pengasaman, sentrifugasi, dan pancingan.2 Masing - masing

cara tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan. Pembuatan VCO dengan cara

enzimatis merupakan pemisahan minyak dalam santan tanpa pemanasan.

Pemisahan hanya dilakukan secara kimiawi oleh protease.

Kandungan kimia paling utama dalam sebutir kelapa adalah air, protein dan

lemak. Ketiga senyawa tersebut membentuk emulsi dengan protein sebagai

emulgatornya. Emulsi adalah cairan yang terbentuk dari campuran dua zat, zat

yang satu dengan lainnya terdapat dalam keadaan terpisah secara halus atau

merata di dalam zat lain. Sementara yang dimaksud dengan emulgator yaitu zat

yang berfungsi untuk memperkuat emulsi tersebut. Melalui ikatan tersebut,

protein membungkus butir – butir minyak kelapa dengan suatu lapisan tipis

sehingga butir-butir minyak tidak bisa bergabung, baik antar minyak dalam

minyak atau pun antar minyak dengan air (ikatan lipoprotein). Hal tersebut

diilustrasikan dalam Gambar II.1.

Air

Protein

Minyak

Gambar II.1 Ikatan lipoprotein dalam santan.

7

VCO dapat dihasilkan bila ikatan emulsi atau ikatan lipoprotein tersebut dirusak.

Untuk dapat merusak emulsi tersebut banyak cara yang dapat dilakukan seperti

pemanasan bertahap, enzimatis, pengasaman, sentrifugasi, dan pancingan2. Pada

penelitian ini minyak yang berada pada emulsi santan dipecah dengan bantuan

enzim. Di sini yang dirusak adalah proteinnya, bukan lemaknya. Protein dalam

ikatan lipoprotein dipecah dengan protease.

Beberapa protease yang bisa digunakan untuk memecah ikatan lipoprotein dalam

emulsi lemak antara lain papain (pepaya), bromelin (nanas) dan enzim protease

yang berasal dari kepiting sungai.2 Pembuatan VCO dengan proses enzimatis ini

terdiri atas tiga tahap utama yaitu pembuatan santan kelapa, penambahan protease

dan penyaringan. Dalam proses ini, jenis enzim lainnya yang membantu proses

ekstraksi minyak adalah glukosidase dan karbohidrase yaitu enzim pendegradasi

karbohidrat.8

Dalam buah kelapa, minyak berada di dalam sel. Dinding sel ini terdiri atas

beberapa komponen polisakarida, antara lain galaktomannan, mannan dan

selulosa.8 Jadi untuk mengeluarkan minyak dalam sel diperlukan karbohidrase

untuk mendegradasi dinding sel. Oleh karena itu proses pembuatan VCO secara

enzimatis dapat menggunakan beberapa enzim sekaligus untuk dapat

mengekstraksi minyaknya yaitu karbohidrase dan protease. Beberapa jenis

karbohidrase yang telah digunakan untuk ekstraksi minyak kelapa antara lain

pektinase, selulase, hemiselulase, poligalakturonase, galaktomannase dan α-

amilase.9

II.3 Standar Kualitas VCO

VCO memiliki standar tertentu yang mengacu pada Asian and Pacific Coconut

Community (APCC) dan Philipine National Standards (PNS) dengan kode

PNS/BAFPS No. 22:2004. Kedua badan ini telah membuat standar kualitas VCO,

baik dilihat dari produk maupun proses pembuatannya. Menurut Asian and

Pacific Coconut Community (APCC), standar VCO tidak melihat proses

8

pembuatannya melainkan hanya VCO yang dihasilkan dari kelapa segar dan

matang, dengan hasil minyak yang tidak berubah. Namun Philipine National

Standards (PNS) memberikan standar yang lebih detail, antara lain bahwa VCO

tidak dihasilkan melalui proses kimia (refining, deodorizing dan bleaching)2.

Tabel II.1 menyajikan standar mutu VCO menurut Asian and Pacific Coconut

Community (APCC) tahun 2005.2

Tabel II.1 Standar Mutu Virgin Coconut Oil menurut

Asian and Pacific Coconut Community (APCC) Karakteristik Aturan Standar APCC

Massa jenis relatif 0,915 – 0,920

Indeks bias pada suhu 40 0 C 1,4480 – 1,4492

Kelembapan maksimal (%) 0,1 – 0,5

Kelarutan dalam % massa 0,005

Bilangan sabun 255 – 265

Bilangan yodium 8 – 10

Kelarutan pengotor % massa 0,2 – 0,5

Bilangan asam maksimal 0,5

Kandungan asam lemak

Asam kaproat (C 6:0) (%) 0,4 – 0,6

Asam kaprilat (C 8:0) (%) 5,0 – 10,0

Asam kapriat (C 10:0) (%) 4,5 – 8,0

Asam laurat (C 12:0) (%) 43,0 – 53,0

Asam miristat (C 14:0) (%) 16,0 – 21,0

Asam palmitat (C 14:0) (%) 7,5 – 10,0

Asam palmitoleat (C 18:0) (%) 2,0 – 4,0

Asam stearat (C 18:1) (%) 5,0 – 10,0

Asam oleat (C 18:2) (%) 1,0 – 2,5

C24:1 (C 18:3) (%) -

Kualitas

Warna jernih

Asam lemak bebas (%) 0,5

Angka peroksida meq/kg minyak 3

Rasa dan bau Bukan bau yang aneh dan tengik

Pengotor

Senyawa yang dapat menguap 0,2

Besi (Fe) (mg/kg) 5

Tembaga (mg/kg) 0,4

Timbal (mg/kg) 0,1

Arsen (mg/kg) 0,1

9

II.4 Kelapa

Kelapa adalah tanaman asli Indonesia. Kelapa merupakan salah satu tanaman

perkebunan yang mampu tumbuh dan berproduksi dengan baik. Hal ini

dipengaruhi oleh iklim di Indonesia yang sangat cocok untuk pertumbuhan

tanaman kelapa. Tanaman kelapa mampu tumbuh dengan baik pada ketinggian 0

m – 600 m di atas permukaan laut dengan suhu rata-rata 25 0C dan kelembaban

udara 80 - 95 %.

Buah kelapa berbentuk bulat lonjong dengan ukuran bervariasi, tergantung pada

keadaan tanah, iklim dan varietasnya. Warna kelapa juga bervariasi, mulai dari

kuning sampai hijau muda, dan setelah masak berubah menjadi coklat. Struktur

buah kelapa terdiri dari sabut (35 %), daging buah (28 %), air kelapa (15 %),

tempurung (12 %) serta beberapa bagian lainnya2. Hampir semua bagian kelapa

dapat dimanfaatkan. Bagian yang paling banyak dimanfaatkan sebagai bahan

makanan dan bahan baku industri adalah buahnya. Pada Gambar II.2 dan II.3.a, b

dan c ditampilkan bagian-bagian pohon kelapa, di antaranya pelepah, batang, daun

dan buahnya.

Gambar II.2 Pohon kelapa dan bagian – bagiannya

Daun kelapa

Buah kelapa

Batang kelapa

Pelepah daun kelapa

Akar kelapa

10

Gambar II.3.a Bagian batang Gambar II.3.b Bagian daun

Gambar II.3.c Bagian buah

Sementara itu bagian-bagian buah kelapa ditampilkan pada Gambar II.4.

Batok Kelapa

Daging kelapa

Gambar II.4 Bagian-bagian buah kelapa.

Daging buah kelapa berwarna putih dengan ketebalan cukup bervariasi,

tergantung pada umur dan varietas kelapa. Umumnya semakin tua buah kelapa,

daging buahnya akan semakin tebal.

11

Pada pembuatan VCO, semakin baik mutu kelapa yang digunakan, kualitas VCO

yang dihasilkan juga semakin baik dan rendemennya semakin tinggi.2 Ciri - ciri

kelapa yang baik untuk digunakan sebagai bahan pembuatan VCO adalah :

a. Berasal dari varietas kelapa hibrida lokal.

b. Berumur 11 - 13 bulan. Umur kelapa yang akan digunakan tidak boleh

terlalu tua atau terlalu muda. Apabila terlalu muda, kandungan minyaknya

masih sangat rendah. Sebaliknya bila kelapa yang digunakan terlalu tua,

makin banyak kandungan minyak yang sudah diubah menjadi karbohidrat,

sehingga randemen yang dihasilkan akan rendah.

c. Berat kelapa berkisar 130 g / butir.

d. Kulit sabut kelapa sudah berwarna coklat, menandakan kelapa sudah

cukup tua.

e. Apabila dikocok, bunyinya terdengar nyaring. Hal ini berkaitan dengan

jumlah air yang terkandung di dalamnya. Bila nyaring bunyinya

menandakan jumlah air di dalamnya telah berkurang. Berkurangnya

jumlah air ini berhubungan dengan dekomposisi kandungan gizi kelapa.

f. Kelapa belum berkecambah.

g. Bila dibelah, daging buah berwarna putih dengan ketebalan sekitar 10 - 15

mm.

II. 5 Nanas

Nanas berasal dari Brazil. Di Indonesia, nanas ditanam di kebun-kebun,

pekarangan dan tempat-tempat lain yang cukup mendapat sinar matahari pada

ketinggian 1 - 1300 m di atas permukaan laut. Nanas merupakan tanaman buah

yang selalu tersedia sepanjang tahun. Tanaman ini merupakan herba tahunan atau

dua tahunan, dengan tinggi 50 - 150 cm, dan mempunyai tunas merayap pada

bagian pangkalnya. Daun tanaman berkumpul dalam roset akar dan pada bagian

pangkalnya melebar menjadi pelepah. Helaian daun berbentuk pedang, tebal, liat,

panjang 80 - 120 cm, lebar 2 - 6 cm, dengan ujung yang lancip menyerupai duri.

Bagian-bagian tanaman nanas dapat dilihat pada Gambar II.5.

12

Gambar II.5 Bagian-bagian tanaman nanas

Tanaman nanas dengan daun yang masih muda dapat dilihat pada Gambar II.6 dan

II.7, tanaman nanas yang berbuah pada Gambar II.8 dan hamparan kebun nanas

ditunjukkan pada Gambar II.9.

Gambar. II.6 Tanaman nanas muda dalam pot.

Gambar. II.7 Tanaman nanas muda

13

Gambar II.8 Buah nanas dengan daunnya yang masih tertanam

Gambar II.9 Hamparan kebun nanas

Buah nanas rasanya enak, asam sampai manis. Nanas selain bisa dimakan

langsung juga dapat diolah menjadi selai atau sirop. Buah nanas juga dapat

digunakan untuk memberi citarasa asam manis, sekaligus sebagai pelunak

daging.10 Gambar II.10 menunjukkan buah nanas yang sudah dipetik.

Gambar II.10 Buah nanas yang sudah dipetik

14

Bila bagian kulit buah nanas dikupas, maka akan terlihat bagian dalam dagingnya

berwarna kuning dan bagian tengah yang agak keras disebut bonggol, seperti

terlihat pada Gambar II.11.

Gambar II.11 Buah nanas yang sudah dikupas dan dibelah

Buah nanas berkhasiat mengurangi keluarnya asam lambung yang berlebihan,

membantu pencernaan makanan di lambung, antiradang, peluruh kencing,

membersihkan jaringan kulit yang mati, mengganggu pertumbuhan sel kanker,

menghambat penggumpalan trombosit dan mempunyai aktifitas fibrinolitik.10

Daun nanas yang berserat dapat dibuat benang atau tali. Akarnya bila direbus dan

dicampurkan dengan akar betik bisa mengobati penyakit batu karang.10

Nanas yang dibudidayakan orang sudah kehilangan kemampuannya

memperbanyak secara seksual.11 Perbanyakannya dilakukan secara vegetatif

dengan mahkota, tunas batang atau tunas ketiak daunnya.10 Bagian proses yang

cukup sulit dalam budidaya nanas adalah pada proses pertumbuhan akarnya.

Terdapat metoda yang cukup mudah dan efektif untuk mendapatkan akar nanas

yaitu dengan menyimpan mahkota nanas (Gambar II.12.a) dalam gelas transparan

berisi air sebagai medianya (Gambar II.12.b), yang diganti setiap 2 hari. Mahkota

nanas tersebut harus dijauhkan dari perubahan temperatur yang ekstrim. Dalam

waktu 3 minggu akan terjadi pertumbuhan akar.12 Akar ini yang kemudian akan

dicoba dipakai dalam penelitian ini, selain akar nanas yang sudah tumbuh

tertanam dalam tanah. Gambar II.12.c menunjukkan bagian bawah mahkota yang

15

akan menjadi tempat tumbuhnya akar dan Gambar II.12.d menunjukkan akar

muda yang baru tumbuh setelah 3 minggu.

a b c d

Gambar II.12 Pertumbuhan akar nanas hidroponik

II.6 Asam Lemak

Asam – asam lemak yang ditemukan di alam, biasanya merupakan asam-asam

monokarboksilat dengan rantai yang tidak bercabang dan mempunyai jumlah

atom karbon genap. Berdasarkan kejenuhannya, asam lemak dibagi menjadi asam

lemak jenuh, asam lemak tak jenuh tunggal (monounsaturated), dan asam lemak

tak jenuh ganda (polyunsaturated). Ketidakjenuhan suatu asam lemak menjadikan

asam lemak mudah teroksidasi dan membentuk radikal bebas. Gambar II.13, II.14

dan II.15 menampilkan contoh-contoh asam lemak.

O

OH

Gambar II.13 Asam laurat

O

OH

Gambar II.14 Asam oleat

O

OH

Gambar II.15 Asam linoleat

16

Asam-asam lemak tak jenuh berbeda dalam jumlah dan posisi ikatan rangkapnya

dan berbeda dengan asam lemak jenuh dalam bentuk molekul keseluruhannya.

Asam lemak tak jenuh biasanya terdapat dalam bentuk cis. Karena itu molekul

akan bengkok pada ikatan rangkap, walaupun ada juga asam lemak tidak jenuh

dalam bentuk trans.13

Gambar II.16 Asam trans-9-oktadekaenoat

Gambar II.17 Asam oleat (asam cis-9-oktadekaenoat).

Asam lemak digolongkan berdasarkan berat molekulnya. Asam lemak dengan

atom C lebih dari dua belas tidak larut dalam air dingin maupun air panas. Asam

lemak dengan C4, C6, C8, dan C10 dapat menguap dan asam lemak dengan C12

dan C14 sedikit menguap. Asam-asam lemak dengan jumlah atom C genap

mempunyai nama umum sebagai berikut : C4 = Asam butirat (asam butanoat)

C6 = Asam kaproat (asam heksanoat)

C8 = Asam kaprilat (asam oktanoat)

C10 = Asam kaprat (asam dekanoat)

C12 = Asam laurat (asam dodekanoat)

C14 = Asam miristat (asam tetradekanoat)

C16 = Asam palmitat (asam heksadekanoat)

C18 = asam stearat (asam oktadekanoat)

17

C24 = asam lignoserat

C18:1 = asam oleat (asam 9-oktadekaenoat)

C18:2 = asam linoleat (asam 9, 12-oktadekadienoat)

C18:3 = asam linolenat ( asam 9, 12, 15-oktadekatrienoat)

C20:4 = asam arakidonat (asam 5, 8, 11, 14-eiokosatetraenoat)

Asam lemak dapat pula digolongkan berdasarkan panjang rantai karbon yang

membentuknya, asam lemak berantai panjang (LCFA), asam lemak rantai sedang

(MCFA) dan asam lemak rantai pendek (SCFA).

Pada umumnya asam lemak dalam VCO merupakan asam lemak rantai sedang

(MCFA) atau MCT dalam bentuk trigliseridanya. Adanya kandungan jenis asam

lemak inilah yang menjadikan VCO memiliki sifat yang khas dan berkhasiat.

MCFA adalah asam lemak yang memiliki atom C 8 – 12, seperti asam kaprilat

(C8), asam kaprat (C10) dan asam laurat (C12). Ketiga jenis asam lemak jenuh ini

bersama-sama asam miristat (C14) dan asam palmitat (C16) sebagian besar

terkandung dalam minyak kelapa, khususnya VCO. Minyak kelapa memiliki

kandungan asam lemak jenuh yang tinggi yaitu sekitar 92 %, lebih tinggi

dibandingkan jenis minyak lainnya.14

Struktur asam lemak yang terdapat pada VCO dalam bentuk trigliseridanya

merupakan suatu ester gliserol. Trigliserida terbentuk dari 3 asam lemak dan

gliserol. Apabila terdapat satu asam lemak dalam ikatan dengan gliserol maka

dinamakan monogliserida. Dalam Gambar II.18 ditampilkan reaksi pembentukan

trigliserida. Sedangkan gambar II.19 menampilkan reaksi pembentukan

monogliserida.13

18

Gliserol 3 Asam Lemak Trigliserida 3 Air

Gambar II.18. Reaksi pembentukan trigliserida

Panjang rantai asam lemak pada trigliserida yang terdapat secara alami dapat

bervariasi, namun panjang yang paling umum adalah 16, 18 atau 20 atom karbon.

Gliserol Asam Lemak monogliserida Air

Gambar II.19 Reaksi pembentukan monogliserida

II.7 ENZIM

Enzim untuk pertama kalinya dikenal sebagai protein oleh Sumner pada tahun

1926 yang berhasil mengisolasi urease dari 'kara pedang' (Jack Bean). Urease

adalah enzim yang dapat menguraikan urea menjadi CO2 dan NH3. Beberapa

tahun kemudian Northrop dan Kunitz dapat mengisolasi pepsin, tripsin,

kimotripsin. Selanjutnya makin banyak enzim yang dapat diisolasi dan telah

dibuktikan bahwa enzim tersebut ialah suatu protein. Namun demikian dari hasil

penelitian diketahui pula bahwa banyak enzim yang juga mempunyai gugus bukan

protein, jadi termasuk golongan protein majemuk. Enzim semacam ini disebut

haloenzim yang terdiri atas protein (apoenzim) dan suatu gugus bukan protein

(kofaktor). Kofaktor yan terikat kuat pada bagian protein, artinya sukar terurai

19

dalam larutan disebut gugus prostetik, sedangkan yang tidak begitu kuat ikatannya

disebut koenzim. Baik gugus prostetik maupun koenzim merupakan bagian enzim

yang memungkinkan enzim bekerja terhadap substrat, yaitu zat-zat yang diubah

atau direaksikan oleh enzim. 15

Fungsi suatu enzim ialah sebagai katalis untuk proses biokimia yang terjadi dalam

sel maupun di luar sel. Suatu enzim dapat mempercepat reaksi 108-1011 kali lebih

cepat daripada reaksi tersebut tanpa katalis. Jadi enzim dapat berfungsi sebagai

katalis yang sangat efisien. Disamping itu, enzim mempunyai derajat kekhasan

yang tinggi yaitu hanya dapat bekerja pada satu reaksi saja. Untuk dapat bekerja

terhadap suatu zat atau substrat, harus ada hubungan atau kontak antara enzim

dengan substrat. Enzim mempunyai ukuran lebih besar dari substrat. Oleh karena

itu tidak seluruh bagian enzim dapat berhubungan dengan substrat. Hubungan

antara substrat dengan enzim hanya terjadi pada bagian atau tempat tertentu yang

disebut bagian aktif (active site). Hubungan hanya mungkin terjadi bila bagian

aktif mempunyai ruang yang tepat dapat menampung substrat. Apabila substrat

mempunyai bentuk atau konformasi lain, maka tidak dapat ditampung pada bagian

aktif enzim sehingga enzim tidak dapat berfungsi terhadap substrat. Hubungan

atau kontak antara enzim dengan substrat menyebabkan terjadinya kompleks

enzim-substrat. Kompleks ini merupakan kompleks yang aktif, bersifat sementara

dan akan terurai lagi.15 Secara sederhana penguraian suatu senyawa atau substrat

oleh suatu enzim ditampilkan pada Gambar II.20.

E + S ES E + P

E = enzim S = Substrat ES = kompleks enzim substrat P = hasil reaksi

Gambar II.20 Reaksi enzimatis

20

Menurut hipotesis Leonor Michaelis dan Maude Menten pada tahun 1913, bahwa

dalam reaksi enzim terjadi lebih dahulu kompleks enzim-substrat yang kemudian

menghasilkan hasil reaksi dan enzim kembali. Kecepatan reaksi bergantung pada

konsentrasi kompleks enzim-substrat (ES).

II.8 Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Kerja Enzim

II.8.1 Konsentrasi Enzim

Kecepatan suatu reaksi yang menggunakan enzim tergantung pada konsentrasi

enzim tersebut. Pada suatu konsentrasi substrat tertentu, kecepatan reaksi

bertambah dengan bertambahnya konsentrasi enzim.

II.8.2 Konsentrasi Substrat

Pada konsentrasi substrat yang amat rendah, kecepatan reaksi pun amat rendah,

kecepatan ini akan meningkat dengan meningkatnya konsentrasi substrat.16

Berdasarkan hasil eksperimen diketahui bahwa dengan konsentrasi enzim yang

tetap, maka pertambahan konsentrasi substrat akan menaikkan kecepatan reaksi.

Akan tetapi pada batas konsentrasi tertentu, tidak terjadi kenaikan kecepatan

reaksi walaupun konsentrasi substrat diperbesar.15 Pada konsentrasi substrat

rendah, bagian aktif enzim hanya menampung substrat sedikit. Bila konsentrasi

substrat diperbesar, makin banyak subtsrat yang dapat berhubungan dengn enzim

pada bagian aktif tersebut. Dengan demikian konsentrasi komplek enzim substrat

makin besar dan hal ini menyebabkan makin besarnya kecepatan reaksi. Pada

suatu batas konsentrasi substrat tertentu, semua bagian aktif telah dipenuhi oleh

substrat atau telah jenuh dengan substrat. Dalam keadaan ini, bertambah besarnya

konsentrasi substrat tidak menyebabkan bertambah besarnya konsentrasi

kompleks enzim substrat sehingga jumlah hasil reaksinya pun tidak bertambah

besar. Gambar II.21 menampilkan diagram yang menunjukkan pengaruh

konsentrasi substrat pada enzim.

21

Konsentrasi Substrat S + E E S E + P

Rendah

Hampir jenuh

Jenuh

berlebih

Gambar II.21 Pengaruh konsentrasi substrat pada enzim

II.8.3 Pengaruh Suhu

Enzim adalah suatu protein yang dapat mengalami proses denaturasi bila suhu

dinaikkan. Apabila terjadi proses denaturasi, maka bagian aktif enzim akan

terganggu sehingga konsentrasi efektif enzim menjadi berkurang dan kecepatan

reaksinya pun akan menurun. Setiap enzim memiliki suhu optimum tertentu. Suhu

optimum adalah suhu yang menyebabkan terjadinya reaksi kimia dengan

kecepatan paling besar.16 Pada umumnya enzim yang terdapat pada hewan

mempunyai suhu optimum antara 40 0C – 50 0C, sedangkan pada tumbuhan antara

50 0C – 60 0C. Sebagian besar enzim terdenaturasi pada suhu di atas 60 0C.15

II.8.4 Pengaruh pH

Seperti protein pada umumnya, struktur enzim tergantung pada pH

lingkungannya. Enzim dapat berbentuk ion positif, ion negatif atau ion - ion

bermuatan ganda (zwitter ion). Dengan demikian perubahan pH lingkungan akan

berpengaruh terhadap efektifitas bagian aktif enzim dalam membentuk kompleks

enzim substrat. Di samping pengaruh terhadap struktur ion pada enzim, pH rendah

atau pH tinggi dapat pula menyebabkan terjadinya proses denaturasi dan ini akan

mengakibatkan menurunnya aktivitas enzim.

22

II.8.5 Pengaruh Inhibitor

Mekanisme kerja enzim dalam suatu reaksi adalah melalui pembentukan

kompleks enzim-substrat (ES). Oleh karena itu hambatan atau inhibisi pada suatu

reaksi yang menggunakan enzim sebagai katalis dapat terjadi apabila

penggabungan substrat pada bagian aktif enzim mengalami hambatan. Molekul

atau ion yang dapat menghambat reaksi tersebut dinamakan inhibitor.15

II.9 Protease

Berbagai penelitian tentang protease sudah banyak dilakukan orang untuk

berbagai tujuan. Protease diduga dapat menghambat aktivitas virus HIV.17

Protease yang diproduksi oleh saluran cerna dapat dipetakan melalui metoda

HPLC dengan insulin sebagai standar.18 Protease adalah suatu enzim yang dapat

mendegradasi protein atau enzim proteolitik yang mengkatalisis pemutusan ikatan

peptida pada protein. Protease dapat dihasilkan oleh mikroba, salah satunya

misalnya Bacillus licheniformis yang dapat memproduksi protease yang sifatnya

cocok digunakan dalam industri deterjen.19 Beberapa protease (alkaline protease)

dapat pula dihasilkan oleh jamur dan serangga.20 Protease merupakan enzim yang

penting dan banyak digunakan terutama dalam industri detergen, farmasi, kulit,

makanan, film dan pengolahan limbah. Protease dari Bacillus circulans 9b3

mempunyai kemampuan sebagai anti lipase dan dapat dimanfaatkan dalam

pengawetan bekatul.21

Selain itu protease dapat pula dihasilkan dari beberapa jenis tanaman yaitu papain

(pepaya), bromelin (nanas).2 Protease yang terdapat pada akar nanas memiliki

aktivitas yang lebih tinggi dibandingkan bagian nanas lainnya yaitu daging buah

maupun bonggolnya.3

Berdasarkan Nomenclature Committee of International Union of Biochemistry

and Molecular Biology, protease termasuk dalam sub kelompok 4 dari kelompok

3 (hidrolase).

23

Sejak tahun 1999 berhasil dikembangkan teknologi pembuatan protease dari

molases, yaitu limbah proses pengolahan tebu di pabrik gula. Ketika molases

dicampurkan dengan Bacilus megaterium, maka molases akan habis dimakannya

karena adanya ekskresi yang dikeluarkan strain bakteri yaitu berupa enzim yang

disebut protease. Selain itu limbah cair tahu juga dapat diolah menjadi enzim yang

sama dengan menggunakan bakteri atau isolat termofilik lokal. Diketahui

produksi enzim protease tertinggi diperoleh pada media limbah cair tahu ditambah

aquades. Enzim protease alkalin yang dihasilkan isolat 58 lebih tinggi daripada

yang dihasilkan biak acuar strain bakteri bacilus licheniformis BCC 0607.22

Di pasaran selama ini enzim protease dipasok oleh perusahaan raksasa di

antaranya : Novo (Denmark), Gist Brocades / DSM (Belanda) yang bekerja sama

dengan Genencor International (Amerika). Selain itu ada juga Boehringer

(Jerman), Amano (Jepang) dan Wuxi (Cina).

Pada saat ini protease dibagi atas dua kelompok utama, yaitu eksopeptidase dan

endopeptidase. Pembagian ini berdasarkan pada sisi pemutusan peptida oleh

enzim. Eksopeptidase memutuskan ikatan peptida yang dekat dengan ujung amino

atau ujung karboksil dalam molekul substrat, sedangkan endopeptidase

memutuskan ikatan peptida yang jauh dari ujung substrat. Berdasarkan atas pH

optimumnya protease-protease dikelompokkan menjadi tiga golongan yaitu :

protease asam, protease basa dan protease netral.

II.9.1 Protease Asam

Protease asam mengandung residu asam aspartat pada sisi aktifnya dan

aktivitasnya tidak dipengaruhi oleh pereaksi pembentuk khelat, pereaksi gugus

tiol dan inhibitor - inhibitor protease basa. Proetease asam memiliki pH optimum

sangat rendah yaitu 2 - 3. Enzim ini banyak digunakan dalam industri kecap dan

tahu. Protease ini lebih banyak diproduksi oleh jamur dan sedikit sekali ditemukan

pada bakteri.

24

Salah satu protease asam yang berhasil dimurnikan adalah protease asam dari

biakan Bacillus subtilis JM-3 yang terdapat dalam saus ikan. Protease ini

mempunyai Mr 14 kD. Stabilitas optimumnya teramati pada suhu 30 0C. Aktivitas

protease ini dihambat oleh tosil-lisinklorometilketon (TLCK).23

II.9.2 Protease Basa

Protease basa disebut juga sebagai protease serin, sebab protease ini dicirikan oleh

adanya residu serin pada sisi aktif molekulnya. Protease basa merupakan

endopeptidase dengan aktivitas proteolitik yang kuat. Molekulnya stabil pada

temperatur tinggi dengan pH optimum 9 - 11. Aktivitasnya tidak dihambat oleh

adanya reaksi pembentukan khelat seperti EDTA, tetapi dihambat oleh

diisopropilfluorofosfat dan phenyl methyl sulfonyl flourida (PMSF).

Protease basa yang termostabil berhasil diisolasi dari Bacillus thermoruber.

Bacillus ini memproduksi protease basa secara ekstrasel. Molekulnya merupakan

polipeptida tunggal dengan Mr 39 kDa dan pI 5, 3. pH dan suhu optimum bagi

aktivitasnya adalah 9 dan 45 0C.24

Protease ekstrasel dari Bacillus sp. B21-2 bersifat termofilik dan alkalifilik.

Protease basa ini mempunyai Mr 30 kDa dengan pH dan suhu optimum bagi

aktivitasnya 12 - 13 dan 85 0C.5

Bacillus subtilis CHZ1 meproduksi protease ekstrasel dengan Mr 35 kDa dan

aktivitas optimumnya teramati pada pH 8 dengan suhu 60 0C – 80 0C terhadap

substrat azokasein. Aktivitasnya dihambat oleh adanya PMSF, Ag+ dan Hg+ pada

konsentrasi 2,5 mM, tetapi ditingkatkan hingga sekitar 20 % oleh adanya Mn2+,

Mg2+ dan Fe2+. Adanya ion-ion Ca2+, Zn2+ dan Cu2+ tidak mempengaruhi

aktivitsanya.25

25

II.9.3 Protease Netral

Protease netral merupakan suatu protease logam (metallprotease) dan

memerlukan Zn2+ agar aktivitasnya optimal. Rentang pH optimumnya sangat

sempit, yaitu pada pH netral. Protease netral ini sangat tidak stabil terhadap

protease basa dan pereaksi pembentuk khelat. Sama halnya dengan protease basa,

protease netral juga merupakan endopeptidase dan memutuskan ikatan peptida

yang mempunyai rantai samping hidrofobik.

Protase netral yang termostabil dari Bacillus stearothermophillus MK232

diproduksi secara ekstrasel. Molekulnya merupakan polipeptida tunggal dengan

Mr 34 kDa, pH dan suhu optimum bagi aktivitasnya adalah 7,6 dan 70 0C.

Aktivitasnya dihambat oleh EDTA, tetapi tidak oleh PMSF.26

Protease netral yang termostabil juga berhasil diisolasi dari mutan Bacillus

stearothermophillus (TPM-8), dengan Mr 39 kDa. pH dan suhu optimum bagi

aktivitasnya adalah 7,0 dan 80 0C, membutuhkan ion Zn2+ agar dapat

menunjukkan aktivitasnya dan memerlukan ion Ca2+ untuk meningkatkan

stabilitasnya terhadap suhu.27