PENGAWETA ENZIM MANANASE DENGAN TEKNIK IMOBILISASI MENGGUNAKAN

NATRIUM ALGINAT

EMI SIHOMBING

PROGRAM KEAHLIAN ANALISIS KIMIAPROGRAM DIPLOMA

INSTITUT PERTANIAN BOGORBOGOR2014

PERNYATAAN MENGENAI LAPORAN TUGAS AKHIR DANSUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan laporan tugas akhirPengawetan Enzim Mananase dengan Teknik ImobilisasiMenggunakan Natrium Alginat di Balai Penelitian Ternak(Balitnak) adalah karya saya dengan bimbingan dosenpembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapunkepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yangberasal dari karya yang diterbitkan sebelumnya daripenulis lain telah disebutkan dalam teks dan telahdicantumkan dalam daftar Pustaka di bagian akhirlaporan ini.

Bogor, Mei 2014

Emi SihombingJ3L111057

RINGKASAN

EMI SIHOMBING. Pengawetan Enzim Mananase dengan TeknikImobilisasi Menggunakan Natrium Alginat. Dibimbing olehBUDI ARIFIN dan TUTI HARYATI.

Bungkil kelapa digunakan sebagai bahan pakanalternatif dalam industri ternak untuk mengurangi biayaproduksi akibat penggunaan bahan pakan impor. Namun,bahan pakan ini mengandung serat manan yang tinggi,sehingga tidak dapat dicerna dengan baik oleh hewanternak. Serat manan dapat diurai menjadi gula sederhanadengan bantuan enzim mananase,yang akanmenghidrolisisrantai manan menjadi manosa.Gula sederhana ini dapatdicerna dengan baik oleh ternak, khususnya unggas.Enzim mananase lazim diproduksi dalam bentuk cair dandalam bentuk ini enzim sangat mudah rusak. Kondisi inimendorong adanya teknik penyimpanan yang baik untukenzim mananase dalam jangka waktu lama.

Kebutuhan enzim mananase pada industri ternak saatini sangat tinggi, sehingga dibutuhkan teknikpenyimpanan ataupun pengawetan yang sangat efisienuntuk enzim ini. Proses pengawetan dilakukan untukmempermudah saat transportasi enzim menuju peternakan.Proses pengawetan enzim yang dilakukan pada penelitianini ialah dengan teknik imobilisasi menggunakan natriumalginat dan proses freeze dried atau pengeringa beku.Imobilisasi dilakukan dengan meninjeksikan larutanalginat-enzim kedalam CaCl2 0,1M dan membentuk bulatanCa-alginat. Imobilisasi enzim dilakukan dengan berbagaikonsentrasi alginat dan konsentrasi yang memperolehperolehan kembali yang besar dijadikan konsentrasiuntuk penelitian ini. Proses imobilisasi menggunakanalginat memperoleh nilai recovery 76 %. Prosespengeringan beku menggunakan enzim terimobilisasimemiliki persentasi 62,21%. Proses penyimpanan yangdilakukan selama 39 hari memperoleh hasil penurunanuntuk aktivitas semua sampel enzim.

Kata kunci: Bungkil kelapa, Enzim mananase,Imobilisasi, natrium alginat.

PENGAWETAN ENZIM MANANASE MENGGUNAKAN TEKNIKIMOBILISASI MENGGUNAKAN

NATRIUM ALGINAT

EMI SIHOMBING

Laporan Tugas Akhir Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Ahli Madya pada

Program Diploma Keahlian Analisis Kimia

PROGRAM KEAHLIAN ANALISIS KIMIAPROGRAM DIPLOMA

INSTITUT PERTANIAN BOGORBOGOR2014

Judul Tugas Akhir : Pengawetan Enzim MananaseDengan Teknik ImobilisasiMenggunakan Natrium Alginat

Nama : Emi SihombingNIM : J3L111057

Disetujui oleh

Budi Arifin,SSI, M s i Dra Tuti Haryati, MScPembimbing 1 Pembimbing 2

Diketahui oleh

Dr Ir Bagus P. Purwanto,MAgr

Armi Wulanawati, S S i MSi

Direktur Koordinator Program Keahlian

Tanggal lulus:

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada TuhanYesus Kristus atas segala karuniaNya sehingga karyailmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilihdalam kegiatan praktik kerja lapangan yang dilaksanakansejak tanggal Febuari 2014 hingga Mei 2014 ini ialahproduksi enzim skala menengah, dengan judul akhirpreservation enzim mananase menggunakan teknikimobilisasi menggunakan natrium alginat.

Terima kasih penulis ucapkan kepada Budi Arifin,SsiMsi selaku dosen pembimbing, Dra Tuti Haryati, MSc dariBalai Penelitian Ternak (Balitnak). Sebagai pembimbinglapangan. Ucapan terima kasih disampaikan juga kepadaibu Tresnawati Purwadaria dan staf ahli dan karyawanLaboratorium Pakan yang telah membantu penulis selamaparaktik kerja lapangan. Disamping itu, penghargaanpenulis disampaikan kepada kedua orang tua saya, adik-adik saya, keluarga besar DM GBI Danau Bogor Raya, danteman-teman komsel saya untuk doa dan semangat yangdiberikan. Ucapan terima kasih juga tak lupa sayaucapkan kepada sahabat-sahabat analisis kimia 48 danrekan sivitas saya atas doa dan dukunganya.

Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat.

Bogor, Juni 2014

Emi Sihombing

DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR xivDAFTAR LAMPIRAN xiv1.1Sejarah

11.2Visi dan Misi 11.3Tujuan dan Fungsi 11.4Sarana

21.5Layanan 21.6Sumber dana 3

2 PENDAHULUAN 32.1Latar Belakang 32.2Tujuan

52.3Tempat dan Lokasi 5

3 BAHAN DAN METODE 53.1Alat dan Bahan 53.2Metode

54 HASIL DAN PEMBAHASAN 75 SIMPULAN DAN SARAN 105.1Simpulan 105.2Saran 10

DAFTAR PUSTAKA 11LAMPIRAN 13RIWAYAT HIDUP 17

DAFTAR GAMBAR

1 Struktur serat manan 42 Posisi pemotongan rantai galaktomanan oleh enzim β-mananase 43 Reaksi gula preduksi (β-mananase) dengan asam 3,5-dinitrosalisilat 84 Reaksi oksidasi manosa 85 Kurva standar manosa 14

DAFTAR LAMPIRAN

1 struktur organisasi Balai Penelitian Ternak 132 Standar manosa 143 Aktivitas enzim mananase sebelum imobilisasi

144 Aktivitas enzim mananase terimobilisasi dalam berbagai konsentrasi larutan alginat dengan faktor pengenceran 50 kali 155 Aktivitas enzim bebas (tanpa perlakuan) awal 156 Aktivitas enzim bebas(tanpa perlakuan) 39 hari 157 Aktivitas enzim terimobilisasi awal 168 Aktivitas enzim terimobilisasi 39 hari 169 Aktivitas enzim terimobilisasi dan di kering-bekukan awal 1610 Aktivitas enzim terimobilisasi dan di kering-bekukan39 hari 16

1

1 KEADAAN UMUM BALAI PENELITIAN TERNAK

1.1 Sejarah

Balai Penelitian Ternak (Balitnak) merupakangabungan 2 unit kerja bidang peternakan, yaitu LembagaPenelitian Peternakan (LPP) di Jalan Raya Pajajaran,Bogor dan Pusat Penelitian dan Pengembangan Ternak(P3T) di Ciawi. Awalnya, LPP berdiri dengan nama BalaiPenelitian Umum (BPU) pada 1950. Perubahan nama pertamaterjadi pada 1952 menjadi Balai Penyidikan Peternakan(BPP), kemudian menjadi Pusat Balai PenyelidikanPeternakan (PBPP) pada 1956, Lembaga PenelitianPeternakan pada 1961, Lembaga Peternakan pada 1966,dan akhirnya menjadi LPP pada tahun 1967.

Sementara P3T di Ciawi adalah lembaga penelitianIndonesia-Australia berdasarkan memorandum persetujuantanggal 4 Desember 1974, kerja sama Direktorat JenderalPeternakan, Departemen Pertanian, Indonesia denganColombo Plan, Commonwealth Scientific and IndustrialResearch Organization (CSIRO). Semula bernama BogorAnimal Husbandry Research Institute (BARI), kemudianberubah menjadi Pusat Penelitian dan PengembanganPeternakan (P4). Pada 13 November 1978, berubah menjadiP3T, yang diresmikan oleh Presiden Soeharto dengandihadiri oleh Perdana Menteri Australia dan pejabattinggi kedua negara. Tahun 1981, LPP dan P3T secararesmi bergabung menjadi Balai Penelitian Ternak(Balitnak) berdasarkan SK Mentan No.71/KPts/OT.210/1/2002 dengan disertai pelimpahankedudukan dari semula di bawah Direktorat JenderalPeternakan menjadi Unit Kerja Badan Litbang Pertanian.

1.2Visi dan Misi

Balai Penelitian Ternak (Balitnak) memiliki visimenjadi lembaga penelitian berkelas dunia dalammenghasilkan inovasi teknologi peternakan guna

2

mendukung terwujudnya sistem pertanian industrial.Adapun misi Balitnak ialah (1) menghasilkan inovasiteknologi peternakan yang berdaya saing dan berwawasanlingkungan sesuai dengan kebutuhan pengguna danmendukung program Kementerian Pertanian, (2)meningkatkan pemanfaatan sumber daya yang berkaitandengan sistem produksi peternakan, (3) mendimensikanhasil-hasil inovasi teknologi peternakan, serta (4)meningkatkan mutu sumber daya manusia, sarana danprasarana penunjang kegiatan penelitian.

1.3Tujuan dan Fungsi

Tujuan Balitnak ialah mewujudkan penyelenggaraan,pengkajian, penelitian, pengembangan, dan penerapan dibidang ternak unggas, sapi perah dan dwiguna, kerbau,kambing perah, domba, dan aneka ternak lainnya.Balitnak memiliki beberapa fungsi, yaitu (1)melaksanakan penelitian mengenai (a) eksplorasi,identifikasi, karakterisasi, evaluasi, sertapemanfaatan plasma nutfah ternak dan hijauan, (b)pemulihan, reproduksi dan nutrisi pada ternak unggas,sapi perah, dan aneka ternak lainnya, (c) komponenteknologi, sistem, dan usaha agribisnis ternak, serta(d) bioteknologi ternak dan agrostologi; (2) memberikanpelayanan teknik dalam kegiatan penelitian ternak,penyiapan kerja sama, informasi dan dokumentasi, sertapenyebarluasan dan pendayagunaan hasil penelitianternak; serta (3) melaksanakan urusan tata usaha danrumah tangga.

1.4Sarana

Sarana yang tersedia di Balitnak meliputi bangunandan penelitian. Terdapat tidak kurang dari 60 bangunanyang terdiri atas bangunan administrasi, laboratorium,perpustakaan, perbengkelan, kandang ternak, auditorium,kantin, ruang pemotongan ternak, dan gudang penyimpanan

3

pakan ternak. Sarana penelitian di Balitnak meliputi 9laboratorium (Pelayanan Analisis Kimia, KesehatanTernak, Hijauan Pakan Ternak, Teknologi Pakan,Fisiologi, Reproduksi Ruminansia, Nutrisi, ReproduksiUnggas dan Aneka Ternak, serta Pascapanen), kebunpercobaan, kandang percobaan, dan bengkel peralatan.Balitnak dipimpin oleh Kepala Balai, yaitu Dr IrNasrullah, MSc, sedangkan Kepala Laboratorium TeknologiPakan tempat penulis melaksanakan praktik kerjalapangan (PKL) ialah Drs Helmi Hamid (Lampiran 1).

1.5 Layanan

1.5.1 LaboratoriumBalai penelitian ternak (Balitnak) memiliki

fasilitas laboratorium untuk pelayanan pengujian kimiadan biologis bidang peternakan. Fasilitas pelayananpengujian mengutamakan mutu dan kepuasan custumer sertamenjamin bahwa hasil pengujian dilakukan dengankejujuran teknis, teliti, tepat, cepat, akurat, sertaefisien dalam menggunakan sumber daya.

1.5.2 KerjasamaBalitnak memfasilitasi kegiatan magang bagi para

penyuluh, petani, praktisi, dan masyarakat umum sertastake holder lainnya yang ingin menguasai keahlian danketerampilan dalam teknologi budidaya ternak, sebagaiupaya meningkatkan pelayanan kepada pengguna sekaligusmendiseminasikan inovasi hasil-hasil penelitian. Materimagang disesuaikan dengan kebutuhan pengguna meliputi:1). Teknologi budidaya ternak ruminansia (sapi,kambing, domba), 2). Teknologi budidaya ternak nonruminansia (ayam, itik, kelinci), dan 3). Teknologibudidaya hujauan pakan ternak.

Bimbingan disampaikan oleh para pakar dan teknisiyang berpengalaman dengan proporsi materi teori (40%)dan praktek (60%). Permohonan magang dapat dilakukanmelalui surat/fax yang ditujukan kepada Kepala Balai

4

Penelitian Ternak selambat-lambatnya 2 minggusebelumnya. Pengguna dapat memilih paket magang.1.5.3 Kunjungan

Balitnak mengembangkan fasilitas Area WisataIlmiah sebagai upaya menigkatkan pelayanan kepadapengunjung sekaligus mendiseminasikan inovasi hasil-hasil penelitian. Area Wisata Ilmiah merupakan ajangpromosi (diseminasi), pembelajaran IPTEK peternakan,dan menjadi fasilitas hiburan (wisata) bagi masyarakat.

Materi yang tersedia di Area Wisata Ilmiahmelipueti: 1). Koleksi berbagai jenis ternak (unggul)hasil penelitian, 2). Sistem perkandangan, 3). Koleksiberbagai jenis hijauan pakan ternak, produk teknologipakan, pakan tambahan, serta fasilitas pengelolaanlimbah (Waste Treatment). Pelayanan yang diberikan kepadapengunjung meliputi pemaparan profil Balitnak dankunjungan ke kandang/laboratorium/lapanganpercobaan/demplot disertai penjelasan oleh infoguide.

1.6Sumber dana

Sumber dana Balitnak untuk melaksanakan tugasnyaberasal dari pembiayaan rutin dan pembiayaan proyekpembagunan APBN. Selain itu, sumber dana diperoleh dariberbagai kerjasama yang bersifat incidental denganberbagai lembaga ataupun perusahaan baik dalam negerimaupun luar negeri.

2 PENDAHULUAN

2.1Latar Belakang

Pakan merupakan salah satu faktor yang paling pokokdalam industri ternak. Penggunaan bahan baku pakanlokal sering terkendala oleh mutu pakan yang rendah,sehingga mendorong para pelaku industri ternakmenggunakan pakan impor seperti jagung dan kedelai.

5

Kondisi ini menaikkan biaya produksi, sebab pengadaanpakan menyumbang 65–70% biaya produksi. Untuk itu,terus dicari alternatif pakan ternak yang bermutu baik,tetapi dengan harga yang lebih terjangkau. Salah satubahan pakan alternatif yang telah dikembangkan ialahlimbah pertanian seperti bungkil kelapa dan bungkilsawit. Akan tetapi, bahan pakan ini memiliki kandunganserat yang tinggi (Yopi et al. 2006). Enzim penguraiserat perlu ditambahkan agar pakan dapat termanfaatkansecara efisien menjadi energi.

Bungkil kelapa mengandung serat manan yang dapatmenurunkan kecernaan protein dan ketersediaan zat-zatgizi dalam pakan (Gambar 1). Senyawa manan dapat diuraisecara kimia maupun secara enzimatik dengan bantuanenzim mananase. Penguraian secara enzimatik umumnyadipilih karena lebih ramah lingkungan serta tidakmembutuhkan peralatan yang rumit sehingga biayanyarelatif lebih murah.

Enzim mananase akan memotong secara acak rantaiutama manan menjadi gula terlarut, yaitu manosa.Mananase yang digunakan dalam PKL ini berasal darikapang E. javanicum BS4. Kapang ini telah dilaporkanmenghasilkan enzim β-mananase, α-D-galaktosidase, danβ-D-manosidase sehingga bermanfaat untuk menguraikansubstrat LGB yang mengandung galaktomanan (Titapoka etal. 2007). Pencampuran enzim β-mananase ke dalam pakantelah dilaporkan dapat menambah bobot dari ayampedaging dara (Jaelani 2011).

Gambar 1 Struktur serat manan

6

Dalam PKL ini, enzim diproduksi denganmenggg,unakan substrat bungkil kelapa dan medium Mandelkemudian diimobilisasi menggunakan larutan natriumalginat. Enzim ditentukan aktivitasnya menggunakansubstrat Gom Kacang Carob (LBG) 0.5%. Hal ini dilakukankarena pada substrat LGB karena mengandunggalaktomanan yang merupakan manan dengan gugusgalaktosa, sehingga pada uji aktivitas enzim terlihatberapa banyak manosa yang terbentuk dari pemotonganrantai galaktomanan (Gambar 2). Enzim terimobilisasiditentukan aktivitasnya dan dibandingkan dengan enzimyang tidak mendapat perlakuan. Imobilisasi dilakukanuntuk memudahkan proses penyimpanan enzim untuk waktulama dan memudahkan proses transportasi enzim menujupeternakan. Sebagian enzim terimobilisasi kemudiandikering-bekukan (freeze-dried), dikembalikan ke volumeawalnya sebelum perlakuan, lalu ditentukan kembaliaktivitasnya. Penentuan aktivitas enzim ini bertujuanuntuk melihat apakah proses imobilisasi memilikipengaruh terhadap aktivitasnya. Menurut Haryati 2010,aktivitas enzim terimobilisasi akan lebih stabil dalamproses penyimpanan. Hal ini dilakukan untuk mengujipengaruh penambahan alginat terhadap enzim.

Gambar 2 Posisi pemotongan rantai galaktomanan olehenzim β-mananase

β- β-mananase

α-D-galaktosidas

7

2.2Tujuan

Penelitian ini bertujuan mengukur aktivitas enzimmananase yang diperoleh dari kapang E. javanicum BS4koleksi Balitnak dan menentukan pengaruh imobilisasidengan beberapa konsentrasi natrium alginat danpengeringan-beku pada aktivitas enzim tersebut.Konsentrasi natrium alginat yang paling sedikitmenurunkan aktivitas enzim dipilih sebagai konsentrasiterbaik untuk imobilisasi. Mengukur aktivitas enzimimobilisasi dan pengeringan-beku setelah disimpanselama 39 hari.

2.3Tempat dan Lokasi

Praktik kerja lapangan dilakukan di LaboratoriumPakan, Balai Penelitian Ternak (Balitnak), JalanVeteran III, Banjarwaru, Ciawi, Bogor 16002. Waktupelaksanaan dimulai tanggal 3 Februari sampai dengan 2Mei 2014.

3 BAHAN DAN METODE

3.1Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan ialah spektrofotometerberkas tunggal U 1800 Hitachi, autoklaf, sentrifuga,siring, neraca analitik, oven, desikator, cawanaluminium, hot plate berpengaduk MSH-30D, mikropipet,kuvet, dan alat-alat kaca yang lazim di laboratorium.

Bahan-bahan yang digunakan antara lain kapang E.javanicum BS4 dalam media agar miring koleksi Balitnak,substrat bungkil kelapa BIS), bufer asetat 0.1 M pH5.8, bufer fosfat 0.1 M pH 7, media Mendel, ekstrakkhamir, agar dekstrosa kentang (PDA), amonium sulfat,substrat LBG, asam 3,5-dinitrosalisilat (DNS), natriumalginat 2% (b/v), CaCl2 0.1 M, dan akuades.

8

3.2Metode

3.2.1 Pembuatan LarutanBufer Asetat pH 5.8. Sebanyak 13.62 g CH3COONa

ditimbang kemudian dilarutkan dengan akuades hingga1000 mL di dalam erlenmeyer, dihomogenkan dan dicek pHawalnya. pH larutan diatur ke 5.8 dengan menambahkanlarutan CH3COOH 0.1 M.

Substrat Gom Kacang Carob (LBG) 0.5%. Sebanyak 0.5g padatan LBG ditimbang, kemudian dimasukkan ke dalamerlenmeyer 100 mL. Padatan dilarutkan hingga 100 mLbufer Asetat dan disimpan selama 1 malam.

Larutan Standar D-Manosa. Sebanyak 0.1 g padatan D-glukosa ditimbang dan dimasukkan ke dalam labu takar,kemudian dilarutkan hingga 100 mL dengan bufer AsetatpH 5.8. Deret larutan standar selanjutnya dibuat dengankonsentrasi 100, 200, 300, 400, 500, dan 600 ppm darilarutan induk 1000 ppm tersebut. Absorbans diukur padapanjang gelombang 540 nm untuk mendapatkan kurvastandar.

3.2.2 Pembuatan Media Tumbuh KapangMedia PDA sebanyak 58.5 g ditimbang ke dalam

erlenmeyer kemudian ditambahkan 4.5 g ekstrak khamirdan 15 g agar, dan dilarutkan dengan akuades hingga 1.5L. Larutan media disterilkan dalam autoklaf selama 15menit pada suhu 121°C. Media agar cair ini selanjutnyadituangkan ke dalam cawan petri yang juga telah sterildan dibiarkan memadat selama 1 hari.

3.2.3 Pembuatan Media MandelLarutan (NH4)2SO4 14%, KH2PO4 20%, MgSO47H2O 3%, dan

urea 3% masing-masing 10 mL dimasukkan ke dalamerlenmeyer. Larutan CaCl2 30%, FeSO47H2O 0.5%, MnSO4H2O1.6%, ZnSO4H2O 1.4%, dan CoCl2 2% masing-masing 1 mLditambahkan sesudah itu, kemudian larutan ditepatkanhingga 1 L dengan akuades. Beberapa erlenmeyer 250 mLdisiapkan dan ke dalam setiap erlenmeyer dituangkan

9

larutan media Mandel tersebut sebanyak 50 mL laluditambahkan 1.5 g bungkil kelapa per 50 mL media.Erlenmeyer ditutup agar tidak ada udara yang masuk,selanjutnya disterilkan dalam autoklaf pada suhu 121 °Cselama 15 menit. Media steril didinginkan pada suhuruang sebelum digunakan.

3.2.4 Produksi KapangCawan petri berisi media PDA padat diletakkan dalam

ruang laminar yang sebelumnya telah disterilkan denganetanol 70%. Kapang E. javanicum BS4 dalam media agarmiring kemudian digoreskan dengan ose yang telahdisterilkan. Keseluruhan proses ini dilakukan secaraaseptik. Cawan petri yang telah digoreskan kapangkemudian diinkubasi dan pertumbuhan kapang diamati.Kapang pada media agar akan tumbuh dengan baik padahari ke-5 dengan warna kuning kehijauan.

Kapang BS4 selanjutnya disuspensikan ke dalam 10 mLlarutan NaCl fisiologis 0.85%. Sebanyak 2 mL suspensitersebut diinokulasikan ke dalam erlenmeyer yang berisi50 mL larutan Mandel dan diinkubasi selama 5 hari dalamorbital shaker dengan kecepatan 120 rpm pada suhu 30 ˚C.Sampel dikumpulkan dalam wadah besar kemudiandisentrifugasi selama 10 menit dengan kecepatan 9000rpm pada suhu 4°C. Supernatan yang mengandung enzimdipisahkan, lalu ditambahkan 515.5 g amonium sulfat perL supernatan dan disimpan selama 1 malam. Suspensidisentrifugasi kembali selama 10 menit dengan kecepatan9000 rpm pada suhu 4°C. Endapan enzim yang diperolehdijadikan larutan dengan bufer asetat pH 5.8 sebanyak5% dari volume supernatan.

3.2.5 Penentuan Aktivitas EnzimSampel enzim sebanyak 0.5 mL dan substrat LBG

sebanyak 0.5 mL masing-masing dimasukkan ke dalamtabung reaksi, kemudian diinkubasi selama 5 menit padasuhu 40°C. Setelah itu, keduanya dicampurkan,dihomogenkan, dan diinkubasi kembali selama 30 menit.Aktivitas enzim dalam sampel ditentukan denganmenambahkan 1.5 mL DNS untuk mengoksidasi produk gula

10

pereduksi, lalu campuran dihomogenkan dan dipanaskandalam penangas air mendididh selama 10 menit. Setelahdibiarkan mendingin, absorbans diukur denganspektrofotometer pada panjang gelombang 540 nm.

Aktivitas enzim larutan kontrol diperoleh denganmencampurkan 0.5 mL larutan enzim dengan 1.5 mL DNSlalu dihomogenkan dan dipanaskan selama10 menit. Sampelditambahkan 0.5 mL substrat dihomogenkan dan dipanaskanselama 15 menit. Setelah dibiarkan mendingin, absorbansdiukur pada 540 nm. Larutan blangko dibuat denganmenggantikan enzim dengan larutan bufer asetat pH 5,8dan mendapat perlakuan yang sama dengan kontrol.Aktivitas enzim mananase ditentukan dengan rumussebagai berikut:

Aktivitas mananase (U/menit )= [Sampel – Kontrol ] g/mL fp(Mr Manosa) g / mol (Waktu inkubasi) menit

Keterangan= fp = faktor pengenceran

3.2.6 Imobilisasi enzimEnzim diimobilisasi dengan menggunakan larutan

natrium alginat sebagai pelapis atau pelindung enzim.Konsentrasi larutan yang diujikan ialah 1, 2, dan 3%(b/v) dalam larutan bufer fosfat pH 7.0. Sebanyak 15 mLlarutan alginat ditambahkan ke dalam 15 mL enzim, lalucampuran dihomogenkan dan diinjeksikan ke dalam 25 mLlarutan CaCl2 0.1 M dingin menggunakan siring. Campuranakan membentuk bulatan enzim yang terlapisi olehalginat. Bulatan Ca-alginat ini kemudian didekantasidengan bufer asetat pH 5.8 hingga bebas Cl, bulatan Ca-alginat diambil menggunakan pipet tetes yang telahdiperbesar ujungnya. Filtrat hasil dekantasi diukurvolume awalnya, lalu diuji aktivitasnya menggunakanmetode DNS seperti dijelaskan sebelumnya, tetapidigunakan 4 mL enzim terimobilisasi dan 4 mL substratuntuk pengujian sampel, dan sampel diinkubasi dalaminkubator berpengaduk dengan kecepatan 120 rpm padasuhu 40°C selama 30 menit. Persen perolehan kembalidihitung dari perbandingan dengan aktivitas enzim tanpaperlakuan imobilisasi.

11

Sampel enzim terimobilisasi ditetapkan volumenyadan ditimbang, kemudian dikering-bekukan selama 48 jam.Hasilnya ditimbang dan dikembalikan ke volume awal,lalu diukur kembali aktivitasnya. Persen perolehankembali ditentukan, seperti sebelumnya.

4 HASIL DAN PEMBAHASAN

Bungkil kelapa lazim digunakan pada industri ternaksebagai pakan alternatif, seperti untuk itik petelur(Sinurat et al. 1997) dan ayam petelur (Prasetyo 2010).Bahan pakan ini mudah didapatkan, tetapi kandunganseratnya yang tinggi menurunkan ketecernaan zat gizilain di dalam pakan tersebut seperti protein dan lemak.Serat kasar pada bungkil kelapa berbentuk manan, yangdapat diuraikan secara enzimatik dengan bantuan enzimmananase. Enzim ini berperan memecah secara acak rantaiutama manan menjadi beberapa oligosakarida dan gulasederhana penyusunnya, yaitu manosa. Manosa dapatdicerna dengan baik oleh ternak.

Enzim mananase pada PKL ini diproduksi melaluifermentasi substrat cair bungkil kelapa 3% (b/v) olehkapang BS4 dalam medium Mandel dan mineral selama 5hari menggunakan inkubator berpengaduk dengan kecepatan120 rpm dan suhu 25˚C. Hasil fermentasi dikumpulkan,lalu disentrifugasi untuk diambil filtratnya(supernatan). Protein, termasuk di dalamnya enzimmananase, kemudian diendapkan dengan menambahkanamonium sulfat sebanyak 515 g per L filtrat (Scopes1982). Setelah didiamkan semalam pada 4°C, endapanenzim dipisahkan melalui sentrifugasi kemudiandilarutkan dengan bufer asetat pH 5.8 sebanyak 5% darivolume supernatan.

Enzim yang diperoleh diuji aktivitasnya menggunakanmetode DNS, yang didasarkan pada pengukuran konsentrasigula pereduksi hasil hidrolisis substrat. Pereaksi asam3,5-dinitrosalisilat akan direduksi menjadi asam 3-

12

amino-5-nitrosalisilat oleh senyawa gula pereduksi(Gambar 3). Gula sederhana manosa yang terdapat padareaksi mengalami oksidasi (Gambar 4). Warna larutanyang dihasilkan akan memberikan serapan maksimum padapanjang gelombang 540 nm (Yopi et al. 2006). Absorbansyang diperoleh kemudian dikonversi menjadi konsentrasigula (mg/mL) dan selanjutnya menjadi aktivitas enzim(Lampiran 2). Aktivitas enzim menunjukkan konsentrasisubstrat yang bereaksi atau konsentrasi produk yangterbentuk dalam reaksi yang dikatalisis oleh enzimtersebut per satuan waktu atau dengan kata lain, lajutransformasi substrat oleh enzim. Satu unit aktivitasenzim ialah banyaknya enzim yang dapat memproduksi 1µmol produk per menit.

Gambar 3 Reaksi gula pereduksi (β-mananase) dengan asam3,5-dinitrosalisilat

Gambar 4 Reaksi oksidasi manosa

Aktivitas dari suatu enzim dapat dijadikanparameter untuk suatu produksi enzim. Aktivitas enzimyang tinggi dapat dilihat dari berapa besar faktorpengenceran yang digunakan untuk memperoleh absorbansyang sesuai dengan standar yang digunakan. Deretstandar menggunakan larutan manosa dengan nilai regresi0,997 (lampiran 3). Manosa dipilih karena produk yangdiinginkan dari proses penggunaan enzim mananase ialahmanosa. Semakin tinggi aktivitas enzim yang diperoleh

13

berarti semakin banyak manosa yang diperoleh. Aktivitasenzim yang dihasilkan pada awal penelitian ini cukuptinggi yaitu 38,48 µmol manosa dalam satu menit denganfaktor pengenceran 500 kali.

Aktivitas enzim yang tinggi sangat diinginkan untuksetiap produksi enzim dan terlebih aktivitas tersebutdapat berlangsung untuk jangka waktu yang lama. Enzimmananase hasil dari produksi penelitian ini berbentukcair yang sangat rentan mengalami kerusakan. Untuk itu,setiap enzim cair yang sedang tidak diuji haruslahdisimpan pada suhu 4˚C. Kondisi ini mendorong parapeneliti untuk menemukan cara mengawetkan enzim tanpamengurangi aktivitasnya secara signifikan dan dapatbertahan lama. Proses pengawetan dapat dilakukan denganbeberapa cara seperti penambahan bahan kimia secaralangsung, imobilisasi enzim, serta pengaturan kondisidan bentuk enzim saat penyimpanan.

Proses pengawetan enzim dengan penambahan bahankimia secara langsung yaitu dengan menambahkan gliserolkedalam enzim cair dengan perbandingan tertentu dan disimpan pada suhu tertentu. Proses pengawetanselanjutnya ialah imobilisasi yang merupakan salah satuproses untuk mengetahui bentuk dan kondisi penyimpananenzim dalam waktu lama. Imobilisasi enzim dapatdilakukan dengan menggunakan polar (Prasetyo 2010) danmenggunakan alginat (Knezevic 2002). Penggunaa polardalam pengawetan memperoleh nila perolehan kembalisebesar 76.56% pada proses pencampuran dengan ternakdilakukan dengan beberapa perbandingan 1 mL per Kgpakan merupakan yang terbaik. Enzim mananase yangterimobilisasi dicampurkan dengan bungkil inti sawit(BIS) sebagai pakan ternak saat itu (Prasetyo 2010).

Pengawetan yang dilakukan dalam PKL ialahmenggunakan alginat untuk mengukur kemampuan alginatdalam menginaktifkan aktivitas enzim selama prosespenyimpanan. Penentuan konsentrasi alginat dilakukandengan uji aktivitas enzim menggunakan beberapakonsentrasi enzim dan dilihat dari perolehan kembaliyang dihasilkan tiap konsentrasi. Berdasarkan uji yangdilakukan menggunakan 3 konsentrasi berbeda diperoleh

14

alginat dengan konsentrasi 2% b/v yang baik digunakanuntuk proses imobilisasi. Hal ini dilihat dari persenperolehan kembali tertinggi yaitu 74,7% (Lampiran 4).

Berdasarkan penelitian pendahuluan yang dilakukanproses imobilisasi selanjutnya menggunakan alginat 2%b/v. Tidak jauh dari hasil imobilisasi pendahuluan %perolehan kembali yang diperoleh saat penelitian ialah76,89%. Perbedaan ini terjadi karena enzim yangdigunakan berbeda dan juga absorbans yang perolehwalaupun faktor pengenceran yang sama. Memperoleh hasiltersebut kemudian penelitian berlanjut terhadap kondisipenyimpanan, karena enzim terimobilisasi masih berupacairan maka penyimpanan dilakukan pada suhu -4˚C dandisimpan selama 39 hari. Enzim kemudian diukur dandiperoleh menunjukkan bahwa aktivitas enzim mengalamipenurunan selama proses penyimpanan (Tabel1). Secarateoritis enzim dengan perlakuan imobilisasi akanbertahan lebih lama dibandingkan enzim yang tidakmendapat perlakuan (Haryati et al 2010).

Tabel 1 Penurunan aktivitas enzim selama penyimpananSampelenzim

Aktivitas (unit/meneit) enzimhari ke-

0 39Tanpa perlakuan 441 345Imobilisasi 339 118Imobilisasi danpengeringan beku 226 21.7

Penurunan aktivitas enzim terimobilisasi merupakanhal yang sangat tidak diinginkan dalam prosespengawetan. Hal ini menyatakan bahwa enzim mananasehasil imobilisasi menggunakan alginat tidak bertahanlama. Kondisi ini mungkin terjadi dikarenakan enzimterimobilisasi masih berbentuk cairan dan rentanterhadap perubahan suhu ataupun pH. Kondisi lain yangmungkin menyebabkan ialah konsentrasi larutan CaCl2,pada penetuan konsentrasi CaCl2 tidak dilakukan sepertipenentuan konsentrasi optimum alginat. Penentuankonsentrasi CaCl2 dapat dilakukan dengan menguji

15

aktivitas enzim menggunakan perbandingan konsentrasialginat dan konsentrasi CaCl2. Penentuan kosentrasiCaCl2 dilakukan menggunakan beberapa konsentrasi unrukmemperoleh konsentrasi tebaik (Demirkan Et al. 2011).

Enzim terimobilisasi dalam bentuk cairan kemudiandiberi perlakuan freeze dried atau pengeringan-beku.Tujuan dari perlakuan terhadap enzim terimobilisasiuntuk menemukan bentuk terbaik untuk proses penyimpanandan juga untuk mempermudah dalam proses pengangkutanenzim menuju peternakan. Enzim dalam bentuk padatanlebih mudah untuk proses pemasokan dan jugapenyimpananya dibandingkan enzim cair. Enzim dalambentuk kering diperkirakan akan lebih tahan lamasehingga proses penyimpanan dapat dilakukan dalamjangka panjang. Aktivitas awal dari enzim tersebutialah 51,32% dari aktivitas enzim awal.hal inimenunjukakan bahwa proses pengeringan beku menurunkanhingga 50% dari aktivitas enzim awal. Prosespenyimpanan enzim terimobilisasi yang dibeku keringkanmengalami penurunan aktivitas setelah 39 haripenyimpanan.

Penurunan aktivitas pada enzim tersebut kemungkinankarena enzim yang digunakan sudah rusak. Kemungkinankerusakan enzim disebabkan saat proses imobilisasienzim yaitu saat proses persiapan pembentukan bulatanenzim-alginat. Hal lain yang bisa saja terjadi karenabulatan enzim yang terbentuk tidak diukur dandibandingkan dengan ukuran yang berbeda. Ukuran bulatanenzim-alginat sangat berpengaruh terhadap prosespergerakan enzim yang dibungkus oleh alginat. Hal inidapat dibuktikan pada imobilisasi enzim selulasemenggunakan alginat ukuran bulatan enzim yang berbedasedikit saja dapatmemberikan hasil aktivitas enzim yangberbeda. Imobilisasi enzim menggunakan alginatberukuran 3 mm dengan persentasi perolehan kembalimencapai 90.93% (Viet 2013).

Penurunan yang terjadi pada enzim terimobilisasidan juga enzim dengan perlakuan pengeringan bekusangatlah signifikan untuk jangka waktu 39 hari.Kondisi ini berbeda dengan aktivitas yang diperoleh

16

terhadap enzim bebas dengan masa penyimpanan yang samayaitu 39 hari dan pada suhu yang sama yaitu 4°C.Aktivitas pada enzim bebas memang mengalami penurunantetapi tidakalah signifikan. Aktivitas ini menjadipembanding untuk enzim yang mendapat perlakuanimobilisasi dan pengeringan-beku, hal ini dikarenakanpada enzim bebas ini hanya ada proses perubahan bentuktanpa adanya tambahan lain.

5 SIMPULAN DAN SARAN5.1 Simpulan

Proses pengawetan enzim dengan teknik imobilisasimenggunakan alginat dengan konsentrasi 2% b/vmemberikan nilai perolehan kembali sebesar 76%.Perlakuan imobilisasi dan pengeringan-beku setelahmengalami proses penyimpanan selama 39 hari mengalamipenurunan aktivitas. Pengawetan enzim mengunakan Na-alginat menggunakan teknik imobilisasi belum terlalumaksimal penggunaanya.

5.2SaranPerlu dilakukan penelitian lanjutan untuk

menentukan konsentrasi larutan CaCl2 yang digunakan,diameter bulatan enzim dan juga suhu optimun untukpenyimpanan enzim.

DAFTAR PUSTAKA

Demirkan E, Dincbas1 S, Sevinc1 N, Ertan F. 2011.Immobilization of B. amyloliquefaciens α-amylase andcomparison of some of its enzymatic properties withthe free form.Romanian Biotechnological Letters 16(6):6690-6701.

Haryati T, Marbun P A, Purwadaria T. 2010. PreservasiXilanase Bacillus pumilus PU4-2 dengan Teknik

17

Imobilisasi pada Pollard dan Penambahan Kation. JITV15(1): 63-71.

Haryati T, Togatorop MH, Sinurat AP, Purwadaria T,Murtiyeni. 2006. Pemamfaatan Bungkil KelapaFermentasi dengan Aspergillus niger dalam Ransum AyamPedaging. JITV 11(3): 182-190

Hidayat N, Padaga M.C,Suhartini S. 2006. Mikro Industrial.Yogyakarta; Andi Yogyakarta.

Jaelani A. 2011. Performans ayam pedaging yang diberienzim beta mannanase dalam ransum yang berbasisbungkil inti sawit. Media Sains. 3(2): 228-237.

Keerti, Gupta A, Kumar V, Dubey A, and Verma A K. Kinetic characterization and effect of immobilized thermostable 𝛽-glucosidase in alginat gel beads on sugarcane juice. ISRN Biochemistry 2014:1̵ 8.

Lehninger AL. 1998. Dasar-dasar Biokimia. M Thenawidjaja,penerjemah. Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari:Principles of Biochemistry.

Moreira L R S, filho E X F. 2008. An overview of mannanstructure and mannan-degrading enzyme systems. ApplMicrobiol Biotechnol. 79:165–178

Pelczar M.J, Pelczar M.F, Chan E.C.S. 2007. Dasar-dasarMikrobiologi. Hadioetomo R, penerjemah. Jakarta: UI-Press. Terjemahan dari: Elements of Microbiology.

Prasetyo RA. 2010. Aplikasi bubuk enzim Eupenicilliumjavanicum BS4 dalam pakan inti sawit pada ayampetelur [skripsi]. Jakarta (ID): UniversitasKatolik Indonesia Atma Jaya.

Purwadaria T, Haryati T, Frederick E, Tangendjaja B.2003. Optimation of β-mannanase production onsubmerged culture of Eupenicillium javanicum as well asph and temperature characterrization. JITV 8(1): 46-54

Purwadaria T,Haryati T, Darma J . 1994. Isolasi danseleksi kapang mesofilik penghasil mananase. Ilmudan Peternakan7(2): 26-29.

Sachslener A, Foild G, Foild N, Haltrich D. 2000.Hydrolysis of Isolated Coffee Mannan and CoffeeExtract by Mannanase of Sclerotium Rolfsii. J Biotechnol 80:127-134.

18

Scopes R. 1982. Protein Purification: Principles and Practice. NewYork (US): Springer-Verlag.

Sinurat AP, Purwadaria T, Habibie A, Pasaribu T, HamidH, Rosida J, Haryati T, Sutikno I. 2010. Nilai gizibungkil kelapa terfermentasi dalam ransum itikpetelur dengan kadar fosfor yang berbeda. JITV.3(1):15-21.

Sumardi. 2004. Isolasi, Karakterisasi, dan Produksi β-mannanaseekstraseluler dari Geobacillus strearothermophilus1-07[Disertasi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor.

Thontowi A. 2010. Pemanfaatan Biodiversitas MikrobaIndonesia untuk Produksi Enzim Mananase.[LaporanAkhir Penelitian]. Bogor: Lembaga Ilmu PengetahuanIndonesia (LIPI).

Titapoka S, Keawsompong S, Haltrich D, NitisinprasertS. 2007. Selection and characterization ofmannanase-producing bacteria useful for theformation of prebiotic manno-oligosaccharides fromcopra meal. World J Microbiol Biotechnol. 24:1425-1433.

VietT Q, Minh N P, Dao D T A. 2013. Immobilization ofcellulase enzyme in calcium alginat gel and itsimmobilized stability. American Journal of ResearchCommunication 1(12): 254-267.

Wisri P. 2009. Manipulasi Bioproses dalam Rumen untukMeningkatkan Penggunaan Pakan Berserat. Wartazoa19(4):180-190.

Yopi, Purnawan A, Thontowi A, Hermansyah H, WijanarkoA. 2006. Preparasi manan dan mananase kasar daribungkil kelapa sawit. J Teknol. 4:312-319.

Zhang S, Shang W, Yang X, Zhang S, Zhang X, Chen J.2013. Immobilization of lipase using alginathydrogel beads and enzymatic evaluation inhydrolysis of p-nitrophenol butyrate. Bull. KoreanChem Soc 34(9): 2741-2746.

19

LAMPIRAN

Lampiran 1 struktur organisasi Balai Penelitian Ternak

20

Lampiran 2 Standar manosa

[ppm] A1 A2

Absorbans

rerata

1000,07

90,08

0 0,079

2000,22

10,21

4 0,218

3000,32

60,34

7 0,337

4000,51

90,50

1 0,510

5000,66

40,64

3 0,654

6000,79

40,83

4 0,814

0 100 200 300 400 500 600 7000

0.20.40.60.81

f(x) = 0.00147257142857143 x − 0.0802333333333332R² = 0.997594154024741

konsentrasi standar manosa [mg/mL]

Abso

rban

si

Gambar 5 Kurva standar manosa

Lampiran 3 Aktivitas enzim mananase sebelum imobilisasi

FP Kontrol Sampel Aktivit

21

astotalAbs mg/mL Abs mg/mL Aktivi

tas

200 0.078 107 0.867 642.91 19.8 2470.077 107 0.875 648.34 20.0 250

300 0.043 83.5 0.591 455.53 20.6 2580.042 82.8 0.546 424.98 19.0 237

400 0.036 78.7 0.581 448.74 27.4 3420.039 80.7 0.583 450.10 27.3 341

500 0.009 60.4 0.35 291.92 21.4 2670.011 61.8 0.347 289.88 21.1 264

Contoh perhitungan:[gula]=

y−ab

Keterangan: y= absorbans analat yang diukura= intersep yang diperoleh dari kurva standarisasib= nilai kemiringan

[gula ]kontrolfp200×=0,078−(−0,08)

0,001473 ¿107

Aktivitasenzim200=( [gula]sampel−[gula]kontrol )xFP

(BMmanosaXwaktu(menit))

aktivitasenzimfp200x=(642.91−107.26)×200

(180×30)¿19,8unit/menit Aktivitas total = 12,5 × 19,8

= 248 unit/menit

Lampiran 4 Aktivitas enzim mananase terimobilisasi dalam berbagai konsentrasi larutan alginat dengan faktor pengenceran 50 kali

Konsentrasi

alginat

Kontrol Sampel aktivitas

aktivitastotal

Recovery(%)Abs mg/mL Abs mg/mL

1% 0.052 89.8 0.428

345 2.36 118 34.6

22

0.062 96.6 0.456 364 2.48 124 36.2

2%0.025 71.4 0.82

5 615 5.03 251 75.8

0.027 72.7 0.851 633 5.19 259 73.6

3%0.004 57.2 0.62

9 482 3.93 196 57.5

0.007 59.2 0.594 458 3.69 184 69.0

Contoh perhitungan: %recovery=aktivitasdenganperlakuan

aktivitasenzimbebas×100 %

¿118324

X100%=34.6%

Lampiran 5 Aktivitas enzim bebas (tanpa perlakuan)awalFP Absorbans [gula] Aktivita

sawal

Aktivitas

toatalkontro

l sampelkontrol

sampel

300 0.020 0.846 67.9 629 31.1 389

0.019 0.855 67.2 635 31.5 394400 0.016 0.735 65.2 553 36.2 451

0.017 0.740 65.8 557 36.4 454500 0.004 0.611 57.0 469 38.2 477

0.003 0.620 56.3 475 38.8 485rerata 441

Lampiran 6 Aktivitas enzim bebas(tanpa perlakuan) 39 hariFP Kontrol Sampel Aktivita

s awal

Aktivitas

totalAbs mg/mL Abs mg/mL

3000.055 91.6 0.815 607.6 28.7 358

0.06 99.1 0.806 601.5 27.9 348

23

6

400

-0.003 52.2 0.786 587.9 29.8 371-

0.003 52.3 0.787 588.6 29.8 372

500

-0.002 52.9 0.654 498.3 24.7 309-

0.002 52.9 0.658 501.0 24.9 311

rerata 345

Lampiran 7 Aktivitas enzim terimobilisasi awalFP Kontrol Sampel aktiv

itasawal

aktivitas total

recoveryAbs

mg/mL Abs mg/mL

100

0.043

0.570 83.5 392 5.72 343 77.6

0.042

0.560 82.8 385 5.61 336 76.1

Lampiran 8 Aktivitas enzim terimobilisasi 39 hariFP Kontrol Sampel aktiv

itasawal

Aktivitastotal

recoveryAbs mg/

mL Abs mg/mL

100 0.058

0.561 93.7 435 1.90 113 25.7

0.038

0.578 80.1 446 2.04 122 27.6

Lampiran 9 Aktivitas enzim terimobilisasi dan di kering-bekukan awalsampelke

Kontrol Sampel Aktivitas

Aktivitastotal

Recovery(%)Abs

mg/mL Abs

mg/mL

24

10.008 59.7

0.316 268 3.87 232 52.5

0.010 61.1

0.320 271 3.90 233 52.9

20.018 66.5

0.318 270 3.77 226 51.2

0.018 66.5

0.315 268 3.73 224 50.6

Lampiran 10 Aktivitas enzim terimobilisasi dan di kering-bekukan 39 hariSampelke

Kontrol Sampel Aktivitas

Aktivitastotal

Recovery(%)Abs

mg/mL Abs

mg/mL

1

-0.030 33.9

0.054 90.9 0.32 19.0 8.41

-0.041 26.4

0.054 90.9 0.36 21.5 9.51

2-

0.006 50.2

0.101 122 0.40 24.2 10.7

-0.005 50.9

0.094 118 0.37 22.4 9.91

25

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bekasi pada tanggal 6Februari 1993 dari pasangan Bapak Hendro Sihombing danIbu Dormina Nababan dan merupakan anak pertama daritiga bersaudara. Penulis merupakan lulusan dari SMAN 13Bekasi pada tahun 2011 setelah itu melanjutkanpendidikanya di Program Keahlian Analisis KimiaDirektorat Program Diploma Institut Pertanian Bogorpada tahun 2011 melalui jalur undangan seleksi masukIPB (USMI).

Selama mengikuti perkuliahan penulia mengikutiorganisasi yang dibentuk dari beberapa program keahlianyaitu LIKISTA yang merupakan gabungan dari programkeahlian analisis kimia, teknik lingkugan danekowisata. Penulis juga pernah menjadi angota daripaduan suara mahasiswa yaitu D’Voice hingga tahun2012.