PERCOBAAN I

IMOBILISASI ENZIM SECARA PENYERAPAN FISIK

I. Tujuan Percobaan

Mempelajari cara imobilisasi enzim amilase secara penyerapan fisik

menggunakan bahan pengamobil limbah abu sekam padi dan karbon aktif.

II. Tinjauan Pustaka

Amobilisasi enzim adalah suatu proses di mana pergerakan molekul enzim

ditahan pada tempat tertentu dalam suatu ruang reaksi kima yang dikatalisnya.

Proses ini dapat dilakukan dengan cara mengikatkan molekul enzim tersebut pada

suatu bahan pendukung (matriks) tertentu melalui pengikatan kimia atau menahan

secara fisik dalam suatu rongga bahan pendukung. Hal ini dimungkinkan karena

molekul enzim yang struktural globular (tertier maupun kuartener) mempunyai

gugus hidrofilik yang mengarah keluar dari permukaan molekul enzim. Gugus

fungsi inilah yang berikatan dengan gugus fungsi bahan pendukung untuk

membentuk ikatan kovalen atau non kovalen (Firmansyah, 2012).

Imobilisasi secara penyerapan fisik termasuk salah satu teknik. Imobilisasi enzim

yang sangat sederhana. Bahan pengamobil dapat berupa bahan organik seperti

selulosa, kitin dan kitosan, karbon aktif, bahan anorganik seperti silica, batu

merah, pasir, silica gel atau abu sekam padi (Hartono, 2008).

Enzim amobil adalah enzim yang secara fisik ditempatkan di dalam suatu

daerah/ruang tertentu, sehingga dapat menahan aktivitas katalitiknya serta dapat

digunakan secara berulang-ulang dan kontinyu (Hartono, 2008).

Teknik pelaksanaannya dapat berlangsung dalam larutan yang dilanjutkan dengan

penyaringan vakum. Enzim yang diimobilisasi dapat berupa enzim bentuk padat

maupun enzim bentuk cair, baik kasar (enzim kasar) maupun enzim murni.

Imobilisasi secara penyerapan memungkinkan bahan pengamobilnya mencapai

kejenuhan. Hal ini dapat dimonitoring melalui analisis kadar protein cairan yang

melewati bahan pengamobil (Hartono, 2008).

Salah satu kelebihan enzim amobil adalah dapat digunakan secara kontinu atau

dapat digunakan secara berulang. Penggunaan berulang tersebut akan berakibat

terhadap penurunan aktivitas yang disebabkan karena terlepasnya enzim dari

permukaan karier untuk imobilisasi cara penyerapan fisik. Aktivitas enzim pada

sekian kali penggunaan dibagi dengan aktivitas enzim awal dinyatakan sebagai

retensi aktivitas (Hartono, 2008).

Sekam padi dapat digunakan untuk biomassa yang dapat digunakan untuk

berbagai hal seperti bahan baku industri, pakan ternak dan energi atau bahan bakar

ataupun sebagai adsorpsi pada logam-logam berat. Sekam tersusun dari jaringan

serat-serat selulosa yang mengandung banyak silika dalam bentuk serabut-serabut

yang sangat keras. Pada keadaan normal, sekam berperan penting melindungi biji

beras dari kerusakan yang disebabkan oleh serangan jamur, dapat mencegah

reaksi ketengikan karena dapat melindungi lapisan tipis yang kaya minyak

terhadap kerusakan mekanis selama pemanenan, penggilingan dan pengangkutan

(Anonim. 2011).

Karbon aktif adalah karbon yang di proses sedemikian rupa sehingga pori–porinya

terbuka, dan dengan demikian akan mempunyai daya serap yang tinggi. Karbon

aktif merupakkan karbon yang bebas serta memiliki permukaan dalam (internal

surface), sehingga mempunyai daya serap yang baik. Keaktifan daya menyerap

dari karbon aktif ini tergantung dari jumlah senyawa karbonnya yang berkisar

antara 85 % sampai 95% karbon bebas. Karbon aktif yang berwarna hitam, tidak

berbau, tidak terasa dan mempunyai daya serap yang jauh lebih besar

dibandingkan dengan kabon aktif yang belum menjalani proses aktivasi, serta

mempunyai permukaan yang luas, yaitu memiliki luas antara 300 sampai 2000

m/gram. Karbon aktif ini mempunyai dua bentuk sesuai ukuran butirannya, yaitu

karbon aktif bubuk dan karbon aktif granular (butiran). Karbon aktif bubuk

ukuran diameter butirannya kurang dari atau sama dengan 325 mesh. Sedangkan

karbon aktif granular ukuran diameter butirannya lebih besar dari 325 mesh (M.T.

Sembiring dan T Sarma Sinaga, 2003)

Adsorpsi fisika didasarkan pada gaya Van Der Waals, dan dapat terjadi pada

permukaan yang polar dan non polar. Adsorpsi juga mungkin terjadi dengan

mekanisme pertukaran ion. Permukaan padatan dapat mengadsorpsi ion-ion dari

larutan dengan mekanisme pertukaran ion. Oleh karena itu, ion pada gugus

senyawa permukaan padatan adsorbennya dapat bertukar tempat dengan ion-ion

adsorbat. Mekanisme pertukaran ini merupakan penggabungan dari mekanisme

kemisorpsi dan fisisorpsi, karena adsorpsi jenis ini akan mengikat ion-ion yang

diadsorpsi dengan ikatan secara kimia, tetapi ikatan ini mudah dilepaskan kembali

untuk dapat terjadinya pertukaran ion ( Indah, 2010 ).

Menurut ( Indah, 2010 ), faktor-faktor yang berpengaruh terhadap adsorpsi antara

lain :

1) Karakteristik fisika dan kimia dari adsorben, antara lain: luas permukaan,

ukuran pori, dan komposisi kimia.

2) Karakteristik fisika dan kimia dari adsorbat, antara lain: luas permukaan,

polaritas, dan komposisi kimia.

3) Konsentrasi adsorbat di dalam fasa cair

4) Karakteristik fasa cair, antara lain: pH dan temperatur

5) Sistem waktu adsorpsi

III. Metodologi Percobaan

3.1 Waktu dan Tempat

Percobaan ini dilaksanakan pada hari Senin tanggal 11 April 2016 pada pukul

13.00 wita–Selesai di Laboratorium Kimia Organik Jurusan Kimia Fakultas

Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam Universitas Tadulako.

3.2 Alat dan bahan

3.2.1 Alat

Adapun alat yang digunakan pada percobaan ini yaitu corong Buchner, gelas ukur

10 ml, gelas ukur 50 ml, tabung reaksi, erlenmeyer 100 ml, rak tabung reaksi,

kuvet, pipet tetes, corong kaca, water bath, neraca analitik, gunting, botol semprot,

stopwatch, sheaker erlenmeyer dan spektronik 20.

3.2.2 Bahan

Adapun bahan yang digunakan pada percobaan ini yaitu abu sekam padi, iodium

10 %, pati 1 %, akuades, α amilase, karbon aktif, tisu, aluminium foil dan kertas

saring.

3.3 Prosedur Kerja

3.3.1 Imobilisasi Enzim α Amilase dengan Abu Sekam Padi

Menimbang sebanyak 5 g abu sekam padi dan memsasukkannya ke dalam corong

Buchner. Selanjutnya mencampurkan enzim amilase sebanyak 5 ml dengan abu

sekam padi di atas corong Buchner dan menyaring hingga kering. Kemudian

menimbang enzim amobil yang dihasilkan dan menentukan rendemennya

menggunakan persamaan berikut serta simpan untuk dilakukan pengujian aktivitas

dan ukur kadar protein filtrat menggunakan spektrofotometer.

Rendemen Enzim Amobil = Berat Enzim Amobil

Berat Enzim+Berat Abu Sekam Padi x 100 %

3.3.2 Imobilisasi Enzim α Amilase dengan Karbon Aktif

Mengambil 5 ml enzim amilase dan mencampurkan dengan 20 ml air destilata

dalam erlenmeyer 100 ml. Selanjutnya menambahkan karbon aktif sebanyak 5 g

ke dalam erlenmeyer, lalu mengaduk campuran selama 1 jam. Kemudian

menyaring campuran dengan corong buchner hingga kering dan menimbangnya

untuk mengetahui beratnya serta menentukan rendemenya menggunakan

persamaan berikut, lalu menyimpannya untuk pengujian aktivitasnya. Selain itu

tentukan kadar protein pada filtrat menggunakan spektrofotometri

Rendemen Enzim Amobil = Berat Enzim Amobil

Berat Enzim+Berat Karbon Aktif x 100 %

3.3.3 Penentuan Aktivitas α Amilase Amobil Hasil Imobilisasi

Melarutkan pati 1 % sebanyak 5 ml, lalu memasukkan ke dalam tabung reaksi

berkode A, B, C, dan D. Kemudian menambahkan masing-masing tabung tabung

reaksi dengan larutan iodium 10 % sebanyak 0,05 ml. Selanjutnya menambahkan

tabung reaksi A dengan 1 ml enzim amilase, menambahkan 2 g amilase amobil

dengan bahan pengamobil abu sekam padi ke dalam tabung reaksi B,

menambahkan 2 g amilase amobil dengan bahan pengamobil karbon aktif ke

dalam tabung reaksi C dan menambahkan 1 ml air destilata ke dalam tabung

reaksi D. Kemudian mengocok keempat tabung hingga homogen, lalu

memasukkannya ke dalam air bersuhu 60°C selama 30 menit. Selanjutnya

memasukkan kedalam air mendidih selama 10 menit, lalu memindahkan produk

reaksi ke dalam erlenmeyer 100 ml dan menambahkan air destilata sebanyak 50

ml. Kemudian menyaring filtrat yang dihasillkan dan mengukur serapannya pada

panjang gelombang 500 nm. Selanjutnya menentukan aktivitasnya, yaitu nilai

serapan awal tanpa enzim (tabung reaksi D)-nilai sarapan setelah penambahan

enzim ( tabung reaksi A, B, dan C)/ menit/ ml atau g.

IV. Hasil dan Pembahasan

4.1 Hasil pengamatan

4.1.1 Penentuan aktivitas enzim α amilase dengan abu sekam padi

No. Perlakuan Hasil

1.

2.

3.

5 mL larutan pati + 20 mL air + 0,05

mL iodium 1 %

Larutan 1 + 2 gr enzim amilase

(panaskan)

Mengukur serapan (panjang

gelombang)

Pati bereaksi, warna larutan

jadi biru

Warna tidak berubah

A : λ = 0,017

B : λ = 0,043

D : λ = - 0,004

4.1.2 Penentuan aktivitas enzim α amilase dengan karbon aktif

No. Perlakuan Hasil

1.

2.

3.

5 mL larutan pati + 20 mL air + 0,05

mL iodium 1 %

Larutan 1 + 2 gr enzim amilase

amobil (panaskan)

Mengukur serapan (panjang

gelombang)

Pati bereaksi, warna larutan

jadi biru

Warna berubah jadi hitam

C : λ = 0,312

4.1.3 Penentuan Aktivitas α Amilase Amobil Hasil Imobilisasi

No Bahan λ

1 A 0,017

2 B 0.043

3 C 0,312

4 D -0,004

4.2 Analisis Data

4.2.1 Imobilisasi Enzim Alfa Amilase Dengan Abu Sekam Padi

Diketahui : Berat enzim amobil = 10,052 gram

Berat enzim = 5 gram

Berat abu sekam padi = 5 gram

Ditanya : Rendemen =?

Rendemen enzim amobil = Berat Enzim amobil

B erat enzim+berat abu sekam padi X 100%

Rendemen enzim amobil = 10,052 gram(5+5 ) gram X 100%

= 100,52 %

4.2.2 Imobilisasi Enzim Alfa Amilase Dengan Karbon Aktif

Diketahui : Berat enzim amobil = 8,975 gram

Berat enzim = 5 gram

Berat abu sekam padi = 5 gram

Ditanya : Rendemen =?

Rendemen enzim amobil = Berat Enzimamobil

Berat enzim+berat abu sekam padi X 100%

Rendemen enzim amobil = 8,975 gram(5+5 ) gram X 100%

= 89,75 %

4.2.3 Penentuan Aktifitas Alfa Amilase Amobil Hasil Imobilisasi

Diketahui :

Absorbansi tabung A = 0,017

Absorbansi tabung B = 0,043

Absorbansi tabung C = 0,312

Absorbansi tabung D = -0,004

Ditanya : aktivitas enzim hasil imobilisasi = ?

Aktivitas enzim hasil imobilisasi = Nilai serapan tanpa enzim (Tabung D) – nilai

serapan setelah penambahan enzim (tabung

A, B dan C)/menit/ml atau gram.

1. Tabung A = (-0,004 – 0,017) menit/ml

= -0,021 menit/ml

2. Tabung B = (-0,004 – 0,043) menit/ml

= -0,047 menit/ml

3. Tabung C = (-0,004 – 0,316) menit/ml

= -0,316 menit/ml

4.2 Pembahasan

Enzim amobil adalah enzim yang secara fisik ditempatkan di dalam suatu

daerah/ruang tertentu, sehingga dapat menahan aktivitas katalitiknya serta dapat

digunakan secara berulang-ulang dan kontinyu.

Adapun tujuan dalam percobaan ini yaitu mempelajari cara imobilisasi enzim

amilase secara penyerapan fisik menggunakan bahan pengamobil limbah abu

sekam padi dan karbon aktif. Imobilisasi enzim secara penyerapan fisik dengan

menggunakan vakum Buchner, merupakan salah satu teknik pembuatan enzim

amobil melalui penyerapan protein enzim pada permukaan zat pembawa (Carrier)

dimana terjadi penyerapan karena adanya gaya interaksi massa antara enzim

dengan zat pengamobil.

Langkah pertama dalam percobaan ini yaitu imobilisasi enzim α amilase dengan

abu sekam padi dimana abu sekam padi yang diperoleh dari pabrik penggilingan

padi diayak dengan ayakan 60 mesh untuk memperoleh abu sekam yang halus

dengan ukuran partikel yang sama dan lebih kecil, sehingga luas permukaan

menjadi lebih besar menyebabkan proses kontak lebih banyak dengan enzim α-

amilase sehingga proses imobilisasi menjadi lebih cepat, kemudian hasil ayakan

ditimbang sebanyak 5 gram dan dimasukan kedalam corong buchner. Lalu

sebanyak 5 ml enzim α amilase dicampurkan pada abu sekam padi di atas corong

buchner yang selanjutnya disaring sampai mengering sehingga di peroleh enzim

amobil dari pengamobil abu sekam.

Adapun prinsip kerja dari corong Buchner ini yaitu memisahkan endapan dari

pelarutnya atau cairan dari residunya dengan cara menyedot udara didalam corong

dengan pump buchner atau pompa vakum sehingga tekanan didalamnya lebih

kecil daripada yang didalamnya, yaitu hampir sama dengan nol dan air yang ada

dalam corong dapat menetes serta dapat menghasilkan filtrat yang lebih banyak

dan residu atau ampasnya dapat tetap ditinggalkan didalam corong tersebut.

Pemilihan abu sekam padi sebagai pengamobil enzim α amilase karena kemapuan

adsorpsinya yang baik dimana sekam tersusun dari jaringan serat-serat selulosa

yang mengandung banyak silika dalam bentuk serabut-serabut yang sangat keras.

Langkah kedua yaitu imobilisasi enzim α amilase dengan karbon aktif dimana 5

ml enzim amilase dicampurkan dengan 20 ml air destilata dalam erlenmeyer 100

ml, lalu menambahkan karbon aktif sebanyak 5 gram, kemudian campuran diaduk

selam 1 jam diatas mesin pengocok agitasi. Tujuan dari pengocokan yaitu agar

larutan tercampur sempurna atau terjadi homogenisasi yang mengakibatkan

terjadinya pengikatan partikel-partikel pada campuran tersebut. Selanjutnya

menyaring dengan corong buchner hingga mengering sampai diperoleh enzim

amobil dengan bahan pengamobil karbon aktif.

Pemilihan karbon aktif sebagai pengamobil dikarenakan karbon aktif merupakkan

karbon yang bebas serta memiliki permukaan dalam (internal surface), sehingga

mempunyai daya serap yang baik. Keaktifan daya menyerap dari karbon aktif ini

tergantung dari jumlah senyawa karbonnya yang berkisar antara 85 % sampai

95% karbon bebas.

Langkah ketiga yaitu pengujian aktivitas enzim dilakukan dengan menggunakan 4

tabung reaksi berkode A, B, C dan D. Masing-masing tabung reaksi ditambahkan

dengan larutan pati 1 % dan larutan iodium 10 %. Pati bereaksi dengan larutan

iodium menghasilkan warna biru. Kemudian, ke empat tabung tersebut diberikan

perlakuan berbeda-beda. Tabung A ditambahkan 1 tetes enzim amilase, tabung B

ditambahkan dengan 2 gram amilase amobil dengan bahan pengamobil abu sekam

padi, tabung C ditambahkan dengan 2 gram amilase amobil dengan bahan

pengamobil karbon aktif, sedangkan untuk tabung D ditambahkan dengan 1 tetes

air destilata. Kemudian keempat tabung tersebut dikocok hingga homogen, lalu

memanaskannya pada suhu 60 oC selama 10 menit. Selanjutnya dipanaskan

kembali selama 10 menit dalam air mendidih dengan tujuan untuk menginaktifasi

enzim agar tidak beraktivitas untuk menghidrolisis pati secara terus-menerus agar

tidak terbentuk produk yang tidak diinginkan. Pada tahap selanjutnya semua

larutan tersebut dimasukkan masing-masing pada 4 erlenmeyer yang kemudian

ditambahkan dengan air destilata sebagai pelarut. Kemudian disaring untuk

menghilangkan pengotor dan diperoleh larutan bening untuk diukur adsorbansinya

pada panjang gelombang 500 nm. Pengukuran adsorbansi menggunakan

spektronik 20.

Adapun Prinsip kerja spektronik 20 yaitu bila cahaya (monokromatik maupun

campuran) jatuh pada suatu medium homogen, sebagian dari sinar masuk akan

dipantulkan, sebagian di serap dalam medium itu, dan sisanya diteruskan, nilai

yang keluar dari cahaya yang diteruskan dinyatakan dalam nilai absorbansi karena

memiliki hubungan dengan konsentrasi sampel. Hasil absorbansi yang diperoleh

setelah pengukuran absorbansi yaitu pada tabung A yaitu 0,017 A, pada tabung B

yaitu 0,043 A, pada tabung C 0,312 A dan pada tabung D -0,004 A.

Hasil analisa data pada perlakuan penentuan aktivitas amilase amobil hasil

imobilisasi yaitu pada tabung A sebesar -0,021 menit/ml, pada tabung B sebesar –

0,047 menit/ml dan pada tabung C sebesar -0,316 menit/ml. Pada hasil ini yang

paling besar pada tabung A yang berisi pati, iodium dan enzim amilase.

V. Kesimpulan

Adapun kesimpulan dari percobaan ini yaitu:

1. Enzim amobil adalah enzim yang secara fisik ditempatkan di dalam suatu

daerah/ruang tertentu, sehingga dapat menahan aktivitas katalitiknya serta

dapat digunakan secara berulang-ulang dan kontinyu.

2. Imobilisasi enzim secara penyerapan fisik dengan menggunakan vakum

Buchner, merupakan salah satu teknik pembuatan enzim amobil melalui

penyerapan protein enzim pada permukaan zat pembawa (Carrier) dimana

terjadi penyerapan karena adanya gaya interaksi massa antara enzim dengan

zat pengamobil.

3. Hasil absorbansi yang diperoleh setelah pengukuran absorbansi yaitu pada

tabung A yaitu 0,017 A, pada tabung B yaitu 0,043 A, pada tabung C 0,312 A

dan pada tabung D -0,004 A.

4. Penentuan aktivitas amilase amobil hasil imobilisasi secara berturut-turut

yaitu pada tabung A sebesar -0,021 menit/ml, pada tabung B sebesar –0,047

menit/ml dan pada tabung C sebesar -0,316 menit/ml. Pada hasil ini yang

paling besar pada tabung A yang berisi pati, iodium dan enzim amilase.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2011. aquades. http://id.wikipedia.org.wiki/Aseton, diakses tanggal 13 April 2016. Palu

Firmansyah. 2012. Metode Immobilisasi Enzim. http://mcfirmansyah.blogspot. com. Diakses pada 13 April 2016. Palu.

Hartono. 2008. Imobilisasi Enzim. http://khairulanam.files.wordpress.com diakses tanggal 13 April 2016. Palu

Indah, K. N. 2010. Amobilisasi dan Karakterisasi Enzim α-Amilase Dengan Metode Adsorpsi Menggunakan Bentonit. UNY. Yogyakarta.

Mappiratu. 2016. Modul Praktikum Imobilisasi Enzim dan Sel. Jurusan Kimia FMIPA UNTAD. Palu

M.T. Sembiring dan T Sarma Sinaga. 2003. Jurnal Kimia : Arang Aktif Pengenalan dan Proses Pembuatannya. FT Universitas Sumatera Utara. Sumatera Utara.

.

LAPORAN PRAKTIKUM

PERCOBAAN I

IMMOBILISASI ENZIM SECARA PENYERAPAN FISIK

OLEH :

NAMA : Irawati

STAMBUK : G 301 13 068

KELOMPOK : IV

ASISTEN : Asniawati

Laboratorium Kimia Organik Dan Biokimia

Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

UNIVERSITAS TADULAKO

PALU

2016