PERBANDINGAN  OPTIMASI BIOSENSOR ANTIOKSIDAN  MENGGUNAKAN  EKSTRAK DAN ENZIM MURNI SUPEROKSIDA DISMUTASE

## Imas Eva Wijayanti 1
1 Program Studi Kimia, Fak ultas Sek olah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor
Email:  imasevawijayanti@yahoo.co.id
Abstract: An  antioxidant  biosensor  has  been  developed  for  measurement  of  antioxidant capacity.  The  purpose  of  this  study  was  to  determine  and  compare  the  activity  of  the superoxide  dismutase  (SOD) enzyme from the crude extract of Deinococcus radiodurans cells  and  pure  SOD  from  bovine  erythrocytes  which  were  immobilized  on  zeolite nanoparticles (ZNP). The kinetics parameters were also determined. The optimum condition was obtained by Response Surface Method. The immobilized crude extract D. radiodurans SOD (CES) modified  carbon paste electrode (CPE) (CES-ZNP-CPE) have different optimum conditions  with  the  modified  carbon  paste  electrode  pure  SOD  immobilization  (PS-ZNP- CPE). This is shown by the difference in the two structures. Erythrocyte SOD enzyme from cows  that  have  the  type  of  Cu  /  Zn-SOD,  whereas SOD extracted from the bacterium D. radiodurans is the type of Mn-SOD. The differences in the structure cause the Cu / Zn SOD and Mn-SOD has a different reaction mechanism, so that responses and measurement will be differences resulted.
Keywords: Antioxidant  biosensor,  Immobilization,  Superoxide  dismutase,  Zeolite nanoparticles
Abstrak: Biosensor  antioksidan  telah  dikembangkan  untuk  pengukuran  kapasitas antioksidan.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk  menentukan  dan  membandingkan aktivitas  enzim  superoksida  dismutase  (SOD)  dari  ekstrak  kasar  sel  bakteri  Deinococcus radiodurans  dan  SOD  murni  dari  eritrosit  sapi  yang  diimobilisasi  pada  nanopartikel  zeolit (ZNP).  Kondisi  optimum  diperoleh  dengan  metode  respon  permukaan.  Elektrode  pasta karbon  yang  dimodifikasi  ekstrak  kasar  SOD  D.  radiodurans  imobilisasi  (CES-ZNP-CPE) memiliki  kondisi  optimum  yang  berbeda  dengan    elektrode  pasta  karbon  yang  dimodifikasi SOD  murni  imobilisasi  (PS-ZNP-CPE).  Hal  ini  disebabkan  karena  perbedaan  struktur keduanya.  Enzim  SOD  dari  eritrosit  sapi  yang  memiliki  tipe  Cu/Zn-SOD,  sedangkan  SOD yang  diekstrak  dari  bakteri  D.  radiodurans  adalah  tipe  Mn-SOD.  Perbedaan    struktur menyebabkan Cu/Zn SOD dan Mn-SOD memiliki reaksi mekanisme yang berbeda, sehingga respon dan pengukuran arus yang dihasilkan  akan berbeda pula.
Kata kunci: Biosensor antioksidan,  Imobilisasi,  Nanopartikel zeolit,  Superoksida  dismutase

## PENDAHULUAN
Belakangan ini, pola konsumtif masyarakat kita menyebabkan industri makanan  menjadi  jauh  lebih  pesat.  Namun di  satu  sisi,  pola  makan  tanpa  disertai dengan pengaturan keseimbangan kebutuhan  tubuh  merupakan  salah  satu penyebab  dasar  munculnya  penyakit  non infeksius.  Ini  adalah  penyakit  berbahaya yang  disebabkan  oleh  kerusakan  oksidatif karena radikal bebas dalam tubuh.
Kerusakan  oksidatif  ini  dapat  dicegah  oleh antioksidan yang terkandung dalam makanan,  nutrasetika,  suplemen,  dan  lain- lain (Lindley 1998).
Antioksidan merupakan faktor pelindung utama terhadap  penyakit  berbahaya  dan  dapat meningkatkan  kekebalan  tubuh  manusia (Devasagayam  et  al.  2004).  Oleh  karena itu,  dibutuhkan  suatu  metode  yang  tepat untuk mengukur sifat-sifat antioksidan pada sampel-sampel dari  bahan-bahan alam,  maupun  sampel  hasil  produksi.
Berbagai  jenis  metode  telah  banyak dikembangkan  untuk  mengukur  kapasistas antioksidan,  seperti  spektrofotometri  atau kromatografi  (Khalaf  et  al.  2008).  Namun, metode-metode tersebut memiliki kelemahan  diantaranya  biaya  yang  mahal, waktu  yang  lama,  atau  terkendala  oleh kekeruhan  sampel  yang  diukur  karena tingginya  konsentrasi  sampel  (Thaipong  et al.  2006).  Oleh  Karena  itu,  dibutuhkan
alternatif  metode  yang  lebih  cepat,  murah, tepat dan mudah untuk mengukur kapasitas  antioksidan.  Salah  satu  metode yang  lebih  mudah,  akurat,  cepat,  dan sensitif dalam penentuan kapasitas antioksidan adalah dengan biosensor. Biosensor  merupakan  alternatif  metode yang dikembangkan untuk mengukur kapasitas antioksidan yang tidak terkendala oleh tingginya konsentrasi sampel  yang  dideteksi  (Campanella  et  al. 2004).  Salah  satu  kinerja  biosensor  adalah dengan menggunakan transduser dan komponen  pengenal  hayati.  Perkembangan terakhir  dari  biosensor  antioksidan  adalah biosensor berbasis enzim superoksida dismutase  (SOD)  yang  sudah  terbukti dapat mengukur kapasitas antioksidan berbagai  jenis  sampel  dengan  sensitivitas melebihi metode-metode lainnya yang sudah  dikembangkan  (Prieto-Simon  et  al. 2008).  Akan  tetapi,  enzim  murni  SOD memiliki harga yang cukup mahal sehingga  Yuan  et  al.  (2007)  melakukan penelitian  untuk  mencari  bakteri  penghasil SOD,  kemudian  ia  menyatakan  bahwa bakteri  Deinococcus  radiodurans  adalah salah satu bakteri yang dapat menghasilkan  enzim  SOD.  Ketika  enzim dari  bakteri  ini  dicoba  pada  biosensor, ternyata  biosensor  antioksidan  berbasis SOD  dari  ekstrak  protein  Deinococcus radiodurans  menghasilkan  afinitas  enzim
substrat  yang  tinggi  daripada  SOD  murni (Iswantini  et al.  2013).
Agar  kinerja  biosensor  menjadi  lebih tinggi,  perlu  ada  matriks  pengisi  yang menjaga
stabilitasnya. Dalam penelitiannya, Mateo et al. (2007)
menyatakan  bahwa  metode  yang  dapat digunakan  untuk  menjaga  stabilitas  enzim adalah  dengan  melakukan  imobilisasi  pada nanomaterial. Tujuan material matriks dibuat  dalam  ukuran  nanometer  adalah karena  jika  semakin  kecil  ukuran  partikel maka  interaksi  antara  pengisi  dan  matriks semakin  tinggi  (Kohls  &  Beaucage  2010). Dari penelitian yang telah dilakukan,
pengembangan biosensor sedang dilakukan  ke  arah  material  berukuran nanometer. Perkembangan biosensor antioksidan  berbasis  enzim  SOD  hingga saat  ini  baru  pada  tahap  penelitian  dan belum terdapat biosensor antioksidan komersial  yang  diproduksi.  Oleh  karena itu, penelitian-penelitian saat ini diharapkan  dapat  memperoleh  prototipe nanobiosensor antioksidan berbasis mikroba  disertai  informasi  mengenai  sifat analitik  berupa  optimasi  variabelnya.

## METODE

## Pembuatan  Elektrode  Pasta  Karbon (Mirel et al. 1998)
Elektroda  pasta  karbon  dibuat  dari campuran  grafit  dan  parafin  cair  2:1
hingga membentuk pasta, kemudian dimasukkan  ke  dalam  badan  elektroda hingga  memadat.
Pembuatan
Nanopartikel

## Zeolit
(Wahyudi et al. 2010)
Zeolit  diaktivasi  secara  asam  dan ditentukan  kapasitas  tukar  kation  (KTK). Dibuat  ukuran  nanometer  dengan  cara digerus  dengan  alat planetary  ball  mill (PBM)  dan  diultrasonikasi.  Partikel  diukur dengan Particle  Size  Analyzer (PSA)  dan diamati strukturnya menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM).

## Penumbuhan  Sel  D.  radiodurans  dan
Ekstraksi SOD (Chou & Tan. 1991)
D.  radiodurans ditumbuhkan  pada media  kemudian  diinkubasi  pada  30 o C selama 48 jam. Selanjutnya sel disentrifugasi dan dicuci menggunakan bufer  fosfat  pH  9.  Ekstrak  kasar  yang dihasilkan kemudian diukur nilai serapannya  pada  panjang  gelombang  260 dan 280 nm.

## Imobilisasi Enzim
Nanopartikel zeolit (NPZ)
dicampurkan dengan  akuades  sehingga membentuk    suspensi.  Ekstrak  SOD  dalam bufer    fosfat  pH  9  dicampur  dengan suspensi NPZ dan diteteskan pada permukaan    elektrode  hingga  pelarutnya
menguap.  Permukaan  elektrode  dilapisi membran  dialisis,    ditutup    jaring  nilon, dan diikat   dengan   parafilm.

## Pengukuran Elektrokimia
Pengukuran
sistem elektrokimia menggunakan alat potensiostat eDAQ, komputer,  serta  perangkat  lunak  pengolah data Echem v2.1.0 . Elektrode yang digunakan  yaitu  Ag/AgCl,  platina,  dan pasta  karbon.  Larutan  bufer  fosfat  pH  9 ditambahkan  ke  dalam  sel  elektrokimia. Kemudian  ditambahkan  ferosena,  larutan xantin  oksidase,  dan  substrat  xantina. Perubahan arus yang terjadi diamati hingga  mencapai  arus  keadaan tunak.

## Optimasi Nanopartikel Zeolit
Optimasi yang dilakukan adalah dengan  kombinasi  pada  variabel  pH  (7- 11),  konsentrasi  ekstrak  kasar  SOD  (1250- 2000  μg/mL),  enzim  murni  SOD  (1-5 U/mL),  dan  konsentrasi  nanopartikel  zeolit
(25-225 mg/10 mL). Metode yang digunakan  untuk  pengoptimuman  aktivitas SOD adalah Response Surface Method .

## HASIL  DAN PEMBAHASAN
Zeolit  yang  digunakan  sebagai  matriks imobilisasi harus dikondisikan sehingga ukurannya mencapai nanometer. Zeolit dikondisikan dengan cara asam lalu dilakukan  penumbukan  (milling).  Setelah
zeolit  dikondisikan,  zeolit  dibuat  ukuran nanopartikel. Sebaran data hasil pengukuran  partikel  nanozeolit  diberikan pada Gambar  1.
Gambar  1. Sebaran diameter  partikel  nanozeolit
NPZ dilakukan Scanning Electron Microscope (SEM) untuk mengetahui strukturnya. Hasil Scanning Electron Microscope  (SEM)  yang  menunjukkan bahwa  NPZ  tidak  mengalami  kerusakan setelah dikondisikan diberikan pada Gambar  2.
Gambar  2. Pemindaian  SEM  nanopartikel zeolit
Adapun kondisi optimum untuk ekstrak  kasar  dan  enzim  murni  SOD disajikan  pada Tabel  1.
Tabel  1. Kondisi optimum  untuk ekstrak kasar dan enzim  murni  SOD Variabel Ekstrak SOD Enzim murni SOD pH 9 11 Konsentrasi NPZ 141  mg/10 mL 225  mg/10 mL Konsentrasi Enzim 2000  ppm 5000  ppm Arus prediksi yang dihasilkan 6.74  μA 5.61  μA

## Biosensor Antioksidan
Biosensor  terdiri  dari  dua  bagian utama,  yaitu  komponen  pengenal  hayati
dan  transduser.  Komponen  pengenal  hayati biosensor berinteraksi secara interaktif terhadap  analat  target  untuk  memastikan selektivitas dari sensor. Sedangkan transduser  mengubah  respon  hayati  yang dihasilkan  dari  interaksi  dengan  analat target  menjadi  sinyal  yang  dapat  diukur, tranduser  menentukan  kepekaan  biosensor (Castillo et  al. 2004).  Cara  kerja  biosensor diperlihatkan  pada Gambar  3.
Gambar  3. Cara kerja  biosensor
Biosensor antioksidan adalah
biosensor  yang  dirancang  untuk  mengukur kapasitas antioksidan pada berbagai sampel.  Perancangan  biosensor  yang  lebih inovatif  terus  dilakukan  karena  memiliki kelemahan,  yaitu  tidak  dapat  digunakan secara berulang, daya variasi  kurang tinggi,  waktu  respon  yang  relatif  rendah, rentang  linier  sempit,  sensitivitas  rendah, kurang  stabil,  serta  presisi  dan  deteksi
yang  masih  rendah  (Wang et  al. 2008). Untuk mengatasi masalah-masalah tersebut,  saat  ini  sedang  dikembangkan biosensor  menggunakan  matriks,  dalam hal  ini  matriks  yang  banyak  digunakan adalah berbasis zeolit berukuran nanometer
sehingga diperoleh
nanobiosensor.
Nanobiosensor adalah biosensor yang menggabungkan
komponen biologis dan detektor
fisikokimia dengan matriks
pengimobilisasi  pada skala nanometer.
Peran Nanopartikel Zeolit sebagai

## Matriks
Zeolit  adalah  mineral  yang  terdiri  atas kristal alumino silikat terhidrasi yang mengandung  kation  alkali  atau  alkali  tanah dalam  kerangka  tiga  dimensi  (Tang  2003). Penggunaan zeolit untuk modifikasi elektrode  pasta  karbon    telah  dilakukan Goriushkina et al. (2010) yang menggunakan zeolit untuk imobilisasi glukosa  oksidase,  dan  Balal et  al. (2009) yang    menggunakan    zeolit    untuk modifikasi    elektrode    pasta  karbon    yang digunakan    untuk    mengukur    kadar dopamin  dan  triptofan.  Hasil  penelitian tersebut    juga    menunjukkan    bahwa elektrode    pasta    karbon    termodifikasi zeolit,  akan  menghasilkan  arus  yang  lebih tinggi  dan  memiliki  stabilitas  yang  baik dalam  percobaan    berulang-ulang    dan membuat    pengukuran    menjadi    lebih sensitif   dan selektif.
Komponen  biologis  pada  biosensor antioksidan menggunakan enzim SOD yang  memiliki  stabilitas  rendah  sehingga perlu  diimobilisasi  pada  suatu  matriks  agar stabilitasnya  meningkat.  Salah  satu  metode yang  dapat  digunakan  untuk  menjaga kestabilan enzim adalah dengan melakukan  imobilisasi  pada  material  yang
memiliki  pori  dan  untuk  meningkatkan selektivitas  dapat  digunakan  nanomaterial (Mateo et  al .  2007).  Penelitian  yang  telah dilakukan  Weniarti  (2011)  menggunakan matriks  pengimobilisasi  berupa  material nanokomposit,  yaitu  matriks  yang  tersusun dari  kombinasi  dua  atau  lebih  material yang  berbeda  dalam  ukuran  nanometer. Juga  pada  penelitian  Zhou et  al. (2007), yang menggunakan nanopartikel zeolit sebagai  matriks  imobilisasi  pada  enzim tirosinase, ternyata biosensor memiliki stabilitas  yang  tinggi.
Penggunaan zeolit sebagai matriks pada  biosensor  membutuhkan  zeolit  yang terbebas  dari  pengotor.  Oleh  karena  itu, zeolit  dikondisikan  secara  asam  dengan penambahan  HCl  dengan  tujuan  untuk membersihkan  permukaan  pori  dan  menata kembali  atom  yang  ditukarkan  seperti  Fe, Mg,  dan  logam-logam  lain  di  sekitar kristal. Aktivasi secara asam ini menyebabkan terjadinya dekationisasi yang menyebabkan bertambah luasnya permukaan zeolit karena  berkurangnya pengotor  yang  menutupi  pori-pori.  Adanya luas permukaan yang bertambah ini, diharapkan
dapat meningkatkan
kemampuan zeolit dalam proses penjerapan  enzim  (Weitkamp  1999).  Zeolit yang  sudah  dikondisikan  ini  kemudian ditentukan  nilai  Kapasitas  Tukar  Kation (KTK)  dan  dibuat  berukuran  nanometer
dengan  menggunakan  alat Planetary  Ball
Milling (PBM). Al Jabri (2008)
mengondisikan zeolit secara asam memperoleh hasil berupa terjadinya peningkatan  nilai  KTK  zeolit.  Nilai  KTK yang semakin tinggi mengindikasikan zeolit  semakin  bersifat  hidrofilik  sehingga baik digunakan sebagai matriks pengimobilisasi  enzim.  Nanopartikel  zeolit (NPZ)  dibuat  dengan  metode top  down sehingga  diperoleh  partikel  berukuran  97,5 nm setelah diukur menggunakan alat Particle Size Analyzer (PSA).

## Peran  Enzim  SOD  sebagai  Pengenal Hayati
SOD  memiliki  efek  regeneratif  pada jaringan  yang  mengalami  kerusakan  akibat faktor  usia,  penyakit,  dan  luka  (Lefaix 1993)  serta  mengkatalis  dismutasi  radikal anion superoksida menjadi hidrogen peroksida. SOD memiliki situs aktif berupa  histidin  dan  asparagin  seperti  yang ditunjukkan  pada Gambar  4.
Gambar  4. Situs aktif  pada Enzim  Superoksida Dismutase
Penggunaan  enzim  SOD  murni  dari eritrosit sapi (EC Number 1.15.1.1) sebagai  pengenal  hayati  pada  biosensor merupakan  kendala  karena  harga  enzim mahal.  Oleh  sebab  itu,  penggunaan  bakteri penghasil  SOD  merupakan  solusi  untuk menekan  biaya.  SOD  telah  diisiolasi  dari bakteri hipertermofilik dari Aquifex pyrophilus , Thermothrix sp , Rhodothermus  sp , Bacillus  sp .  MHS47 (Areekit et  al .  2011)  dan Deinococcus radiophilus (Yun et  al. 2004).  Menurut Yuan et al. (2007), Deinococcus radiodurans ( D. radiodurans ) juga merupakan  salah  satu  bakteri  penghasil SOD.  Bakteri  ini  merupakan  gram  positif, aerob,  dan  non    patogen  yang    sangat resistan    terhadap    radiasi  ultraviolet, ionisasi,  dan Radical  Oxidative  Species (ROS).  Kemampuan D.  radiodurans ini karena  terdapat  Mn-SOD  dan  katalase yang  dapat  melindungi    dari  serangan radiasi.  Berdasarkan  aktivitas  spesifiknya, D.  radiodurans memiliki  potensi  untuk digunakan  sebagai  komponen  pengenal pada biosensor  antioksidan.
Bakteri D. radiodurans dapat ditumbuhkan  pada  media  luria  bertani  cair selama  48  jam  dengan  suhu  30 o C.  Sel bakteri  dipecah  untuk  mengekstrak  protein pada  sitoplasma  sel  yang  mengandung enzim SOD. Protein yang  terekstrak memiliki  konsentrasi  sebesar  6246  µg/mL.
Konsentrasi  ini  lebih  kecil  dibandingkan dengan  Mn-SOD  yang  dihasilkan  dari udang Macrobrachium nipponerse sebesar  17100  µg/mL  (Yao et    al. 2004).
Sedangkan  Seatovics et  al. (2004) mendapatkan  ekstrak  kasar  Mn-SOD  dari bakteri Thermotherix  sp. sebanyak  53 mg/17.5  mL.  Kecilnya  rendemen  ekstrak yang dihasilkan dibandingkan dengan yang  lain  diduga  karena D.  radiodurans memiliki  dinding  sel  yang  tebal.  Selain  itu, bentuknya yang tetrad dan besar menyebabkan sulit untuk memecah dinding sel D. radiodurans dan mengekstrak sitoplasmanya (Trivadila
2011).

## Imobilisasi Ekstrak SOD dalam NPZ
Stabilitas dan sensitivitas sangat dibutuhkan dalam penentuan kinerja analitik dari sebuah alat biosensor.
Aktivitas  enzim  sangat  dipengaruhi  oleh adanya  perubahan  suhu  dan  pH  yang ekstrim,  karena  dapat  membuat    enzim mudah terdenaturasi. Untuk menjaga fungsi  katalitik  enzim  pada  kondisi  ekstrim tersebut, dilakukan imobilisasi pada permukaan material penyangga padat.
Enzim  redoks  banyak  digunakan  dalam biosensor  elektrokimia  karena  enzim  ini dapat menghasilkan elektron dalam mengkatalisis suatu substrat menjadi produk,  sehingga  elektron  ini  yang  akan
dideteksi  pada  transduser  (Grieshaber et al. 2008).  Salah  satu  metode  yang  dapat digunakan untuk menjaga kestabilan enzim adalah dengan melakukan imobilisasi enzim pada material yang berpori  dan  untuk  meningkatkan  stabilitas dapat  digunakan  nanomaterial  (Mateo et al. 2007).
Enzim memiliki stabilitas dan sensitivitas  yang  tinggi  jika  dalam  kondisi normal,  tapi  sangat  sensitif    terdenaturasi oleh  pH  dan  suhu  yang    ekstrim,  pelarut organik,  dan  deterjen.  Untuk  menjaga fungsi  katalitik  enzim  pada  kondisi  ekstrim ini, maka dilakukan imobilisasi pada permukaan material penyangga padat. Selain  dipengaruhi  oleh  substrat,  stabilitas biosensor  juga  dipengaruhi  oleh  metode imobilisasi dan material penyangga
(matriks)  yang  digunakan    (Zhou et  al.
2007).  Goriushkina et  al. (2010)  telah menggunakan zeolit untuk imobilisasi glukosa  oksidase  dan  Balal et  al. (2009) telah menggunakan zeolit untuk modifikasi    elektrode    pasta  karbon    yang digunakan untuk mengukur kadar dopamin dan triptofan. Beberapa penelitian  ini  menunjukkan  bahwa  zeolit yang digunakan sebagai matriks imobilisasi  dapat  meningkatkan  stabilitas enzim  pada  permukaan  elektrode  pasta karbon.  Adapun  interaksi  antara  enzim SOD dengan radikal superoksida
dideskripsikan  pada  Gambar  5.  Radikal superoksida  dihasilkan  dari  reaksi  Xantin dan XO mengikuti  reaksi  sebagai  berikut: antina  +  O 2 + H 2 O XO asam urat + 2H + + O 2 - .
Gambar  5. Proses transfer dari reaksi enzimatis SOD  terimobilisasi  dalam  NPZ ke permukaan elektrode pasta karbon yang dimediasi oleh ferosen (Weniarti,  2011)
Radikal  superoksida  yang  dihasilkan dari  reaksi  enzimatis  ini  berperan  sebagai substrat  dari  reaksi  yang  dikatalis  oleh SOD  yang  diimobilisasi  pada  permukaan elektrode  pasta  karbon  dilapisi  NPZ. Reaksi  ini  akan  menghasilkan  arus  puncak oksidasi  dan  reduksi.  NPZ  dibuat  dari zeolit  yang  merupakan  kristal  alumino silikat  terhidrasi  yang  mengandung  kation alkali  atau  alkali  tanah  dalam  kerangka tiga  dimensi.  Zeolit  yang  digunakan  pada penelitian  ini  berasal  dari  Bayah  yang merupakan daerah penghasil zeolit terbesar  di  Indonesia.  Imobilisasi  enzim pada zeolit bertujuan untuk mempertahankan  aktivitas  dan  stabilitas enzim.  Sedangkan  ukuran  zeolit  yang dibuat  nanometer  bertujuan  agar  interaksi antara  pengisi  dan  matriks  semakin  tinggi. Semakin  tinggi  interaksi,  maka  semakin
stabil  enzim  tetap  berada  di  tempatnya. Penelitian  Fadhilah  (2013)  menunjukkan bahwa elektrode pasta karbon terimobilisasi nanopartikel zeolit, akan menghasilkan  arus  yang  lebih  tinggi  dan memiliki stabilitas yang baik dalam percobaan berulang-ulang, memiliki daerah yang linier, dan membuat pengukuran   menjadi   lebih   sensitif.

## Optimasi  Nanopartikel  Zeolit  sebagai Matriks Imobilisasi
Selain  konsentrasi  nanopartikel  zeolit, parameter-paramater lain perlu
dioptimumkan pada  aktivitas  biosensor antioksidan dilakukan dengan menggunakan rancangan percobaan metode permukaan respon ( Response Surface Method , RSM). Parameter- parameter yang  dioptimumkan  tersebut adalah  pH,  konsentrasi  ekstrak  SOD  dari D.  radiodurans ,  dan  untuk  perbandingan, dilakukan  optimasi  juga  untuk  konsentrasi enzim  murni  SOD  dari  hati  sapi.  Optimasi dilakukan  dengan  membuat  variasi  untuk faktor yang berpengaruh signifikan terhadap respon. Faktor tersebut dioptimasi menggunakan metode  RSM yang merupakan himpunan metode matematika  dan  statistika  yang  bertujuan mengoptimalkan respon. Kelebihan
optimasi menggunakan
RSM
dibandingkan  dengan  konvensional  adalah
RSM  dapat  mengoptimasi  faktor  dengan melihat  hubungan  antar  sesama  faktor dengan  respon  dalam  waktu  bersamaan.
Setelah dilakukan optimasi pada masing-masing enzim, kondisi  optimum pada  ekstrak  kasar  dan  enzim  murni  SOD memiliki  beberapa variasi  yang  berbeda.
Hasil  pengukuran  antara  ekstrak  kasar dan enzim murni SOD menunjukkan perbedaan  arus  yang  dihasilkan  secara signifikan. Hal ini karena adanya perbedaan  dalam  hal  struktur  keduanya. Perbedaan  struktur  enzim  murni  SOD  dan dari  ekstrak  bakteri D.  radiodurans, menyebabkan  hasil  pengukuran  optimum menjadi  berbeda.  Gambar  6  menyatakan perbedaan struktur  enzim  SOD  yang diekstrak  dari  bakteri D.  radiodurans dan enzim  SOD  dari  eritrosit  sapi.  Enzim  SOD dari  eritrosit  sapi  yang  memiliki  tipe Cu/Zn-SOD  yang  merupakan  enzim  dimer dengan  setiap  monomer  berisi  satu  situs aktif  Cu  dan  satu  situs  aktif  Zn  yang dihubungkan  oleh  histidin  imidazol.  Cu diikat  tiga  histidin  lain  dan  membentuk struktur  distorsi  planar  persegi  dengan  satu penambahan  molekul  air,  sedangkan  Zn yang  diikat  dua  histidin  dan  satu  aspartat sebagai  tambahan  pada  jembatan  imidazol. Sedangkan  enzim  SOD  yang  diekstrak  dari bakteri D.  radiodurans adalah  tipe  Mn- SOD  yang  merupakan  enzim  dimer  dengan satu  atom  Mn  untuk  setiap  unit.  Pada  situs
aktif,  Mn  diikat  tiga  residu  histidin,  satu residu  asam  aspartat,  dan  molekul  pelarut sebagai  ligan  kelima.  Ligan  ini  diikat sebagai hidroksida ketika Mn  dalam keadaan  oksidasi  dan  proses  protonisasi selama  reduksi  Mn.  Perbedaan  struktur menyebabkan  Cu/Zn  SOD  dan  Mn-SOD memiliki  reaksi  mekanisme  yang  berbeda, yang berakibat  pula  pada  perbedaan pengukuran  karena  respon  yang  berbeda (Abreu  & Cabelli,  2010).
(a) (b)
Gambar  6. Struktur enzim  SOD  yang diekstrak dari bakteri D.  radiodurans (a) dan enzim  murni  SOD  dari eritrosit sapi (b)

## KESIMPULAN
Nanopartikel  zeolit  berhasil  digunakan sebagai  matriks  pengisi  pada  elektrode
biosensor. Hal ini ditandai dengan diperolehnya  arus  yang  tinggi  pada  kondisi optimum  masing-masing  elektrode,  baik untuk  elektrode  ekstrak  enzim  SOD  dari D.  radiodurans maupun  elektrode  enzim
murni  SOD  dari  eritrosit  sapi.  Namun karena  memiliki  struktur  dan  respon  yang berbeda,  maka  mekanisme  reaksi  dan pengukuran  arus  yang  dihasilkan  akan berbeda pula.

## DAFTAR  RUJUKAN
Abreu I.  A,  Cabelli  D.  E.  2010.
Superoxide    dismutases-a    review    of the metal-associated mechanistic variations. BBAPAP  1804 ,  hh.  263-
274.
Areekit,  S.,  Kanjanavas,  P.,  Khawsak,  P., Pakpitchareon, A., Potivejkul, K.,
Chansiri,  G.,  Chansiri,  K,.  2011. Cloning, expression, and characterization of thermotolerant manganese  superoxide  dismutase  from bacillus  sp.  mhs47. Int  Journal  of Molecular  Sciences ,  vol.  12,  hh.  844-
856.
Balal,  K.,  Mohammad,  H.,  Bahareh,  Ali,
BMH.,  Mozhgam,  Z.  2009.  Zeolite nanoparticle  modified  carbon  paste electrode as a biosensor for simultaneous determination of
dopamine  and  tryptophan. Journal  of Chinese  Chemical  Society ,  vol.  56, hh.
789-796.
Campanella,  L.,  Bonnani,  A.,  Bellantoni,
D.,  Favero,  G.,  Tomasseti,  M.  2004.
Comparison of fluorimetric,
voltametric  dan  biosensor  methods  for determination of total antioxidant capacity  of  drug  products  containing acetylsalicylic  acid. Journal  of  Pharm , vol.  27, no.1, hh.  25-32.
Castillo,  J.,  Gaspar,  S.,  Leth,  S.,  Niculescu,
M., Mortari, A., Bontidean, I., Soukharev, V., Dorneanu, SA., Ryabov, AD., Soregi, E. 2004.
Biosensor for life quality design, development  and  application. Journal of  Sensor  and  Actuators ,  vol.  B  no.
102, hh.  179-194.
Devasagayam,  TPA.,  Tilak,  JC.,  Boloor, KK.,  Sane,  KS.,  Ghaskadbi,  SS.,  Lele, RD. 2004. Free Radicals and
Antioxidants in Human Health:
Current  Status  and  Future  Prospects.
JAPI , vol.  52, hh.  794-804.
Fadhilah,  R.  2013. Biosensor  Glukosa Menggunakan
GDH-FAD
yang
Diimobilisasi pada Nanopartikel
Zeolit  secara  Elektrokimia .  Tesis. Bogor:  Sekolah  Pascasarjana  Institut Pertanian  Bogor.
Goriushkina,  TB.,  Kurç,  BA.,  Sacco,  Jr.
A., Dzyadevych,
SV. 2010. Application of zeolites for immobilization  of  Glucose  Oxidase  in amperometric  biosensors. Journal  of Sensor  Electronics  and  Microsystem Technologies, vol.  1, hh.  36-42.
Grieshaber,  D.,  MacKenziel,  R.,  Vorosl,  J.,
Reimhult,  E.  2008.  Review  paper guanine and adenine biosensor.
Journal  of  Biosensor  and  Bioelectron vol.  24, hh.  591-599.
Iswantini,  D.,  Nurhidayat,  N.,  Trivadila,
Nurcholis, W. 2013. Antioxidant Biosensor Using Microbe. World Academy  of  Science,  Engineering  and Technology , vol.  78, hh.  1272-1279.
Khalaf,  NA.,  Shakya,  AK.,  Al-Othman,
A.,  El-Agbar,  Z.,  Farah,  H.  2008. Antioxidant  activity  of  some  common plants. Turkey  Journal  of  Biology ,  vol. 32, hh.  51-55.
Khasanah,  M.,  Supriyanto,  G.,  Azhar,  AP. 2013.  Pengembangan  Sensor  Kreatinin melalui  Modifikasi  Elektroda  Hanging Mercury  Drop  dengan  Molecularly Imprinted Polianilin. Jurnal  Media Kimia FST , vol.  1, no. 1, hh.  7-13.
Kohls,  DJ.,  Beaucage,  G.  2002.  Structural changes  in  precipitated  silica  induced by external forces. Journal of
Chemistry  Physic ,  vol.  132,  hh.  154-
163.
Lefaix,  JL.,  Delanian,  S.,  Leplat,  JJ.,
Tricaud,  Y.,  Martin,  M.,  Hoffschir,  D.,
Daburon, F., Baillet, F. 1993.
Radiation  Induced  Cutaneo  Muscular
Fibrosis (III): Major Therapeutic Efficacy of Liposomal Cu/Zn
Superoxide  Dismutase. Journal  of Nature  Genetic ,  vol.  80,  no.  9.  hh. 799-807.
Lindley,  MG.  1998.  The  Impact  of  Food
Processing on Antioxidants in Vegetable  Oils,  Fruits  and  Vegetables. Trends  Food  Science  Technology ,  vol.
9, hh.  336-340.
Mateo,  C.,  Palomo,  JM.,  van  Langen,  LM., van  Rantwijk,  F.,  Sheldon,  RA.  2004. A  new  mild  crosslinking  methodology to prepare crosslinked enzyme aggregates. Biotech  Bioeng ,  vol.  86, no. 3, hh.  273-276.
Pilan,  L.,  Raicopol,  M.  2014.  Highly selective  and  stable  glucose  biosensors based  on  polyaniline/carbon  nanotubes composites, Journal  of  Science  and Bull ,  vol.  B, no. 76, hh.  155-166.
Seatovic,  S.,  Gligic,  L.,  Radulovic,  Z.,
Jacikov,  RM.  2004.  Purification  and partial  characterization  of  SOD  from thermophilic bacteria Thermotherix sp., Journal  of  Serbia  Chemistry Society , vol  96, hh.  9-16.
Tang,  YR.  2003. Adsorbent  Fundamental and Applications , Ottawa:  J Wiley.
Thaipong,  K.,  Boonprakob,  U.,  Crosby, K.,  Cisneros-Zevallos,  L.,  Byrne,  DH. 2006.  Comparison  of  ABTS,  DPPH, FRAP, and ORAC assays for estimating antioxidant activity from guava  fruit  extracts. Journal  of  Food Composition  and  Analysis ,  vol. 19, hh.
669-675.
Trivadila.  2011. Biosensor  antioksidan menggunakan  superoksida  dismutase Deinococus  radiodurans  diimobilisasi pada  permukaan  elektrode  pasta karbon  dan  parameter  kinetikanya .
Tesis.  Bogor:  Sekolah  Pascasarjana Institut  Pertanian  Bogor.
Wang,  H.,  Zhou,  C.,  Liang,  J.,  Yu,  H., Peng,  F.,  Yang,  J.  2008.  High sensitivity  glucose  biosensor  based  an Pt  electrode  position  onto  low-density aligned  carbon  nanotubes. Journal  of
Electrochemistry  Sciences ,  vol.  3,  no.
11, hh.  1258-1267.
Weitkamp. 1999. Nanosized zeolite crystals: Catalysis and Zeolites, Fundamentals and Applications,
Encyclopedia of Chemical Physics and Physical Chemistry: Applications . University  of Cincinnati.
Weniarti.  2011. Biosensor  antioksidan berbasis superoksida dismutase
Deinococcus radiodurans
diimobilisasi pada nanokomposit
zeolit  alam  Indonesia .  Tesis.  Bogor:
Sekolah
Pascasarjana
Institut Pertanian  Bogor. Yao,  C.,  Way,  AL.,  Wang,  WN., Sun, RY. 2004.
Purification and partial characterization of Mn-SOD from niusele tissue of the shrimp Maerobrachium  nipponerse. Journal of Aquaculture , vol.   24, hh.  621-631.
Yuan,  WY.,  Bing,  T.,  Yuejin,  H.  2007.  A novel gene of Deinoccocus radiodurans  responsible  for  oxidative stress.  Journal  of  Chinese  Science  Bul, vol.  15, hh.  2081-2087.
Yun,  YS.,  Lee,  YM.  2003.  Production  of
Superoxide
Dismutase by Deinococcus  radiophilus. Journal  of Biochemistry  &  Molecular  Biology , vol.  36, no. 3, hh.  282-287.
Zhao,  C.,  Wan,  L.,  Wang,  Q., Liu, S., Jiao, K. 2009. Highly sensitive and selective  uric  acid  biosensors  based  on direct  electron  transfer  of  hemoglobin- encapsulated  chitosan-modified  glassy carbon  electrode. Journal of Analytical Sciences , vol.  5, hh.  1013-1017.
Zhou,  X.,  Yu,  T.,  Zhang,  Y.,  Kong,  J., Tang,  Y.,  Marty,  JL.,  Liu,  B.  2007. Nanozeolite-assembled interface towards  sensitive  biosensing. Journal of  Electrochemistry  Communications ,
vol.  9, hh.  1525–1529.