## PEMANFAATAN PROTEASE DARI KULIT NANAS (Ananas comosus, L) DALAM DEGUMMING BENANG SUTERA

## Zusfahair Zusfahair, Amin Fatoni, Dian Riana Ningsih
Jurusan Kimia Fakultas MIPA Universitas Jenderal Soedirman Purwokerto
* email: zusfahair@gmail.com

## Abstrak
Protease  dalam  bidang  industri  tekstil  dapat  berperan  pada  proses degumming benang sutera.  Salah  satu  protease  yang  dapat  digunakan  untuk degumming benang  sutera  dapat diisolasi dari kulit nanas. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui  potensi protease dari kulit  nanas  dalam  proses degumming benang  sutera.  Isolasi  protease  dari  kulit  nanas dilakukan  dengan  ekstraksi  menggunakan  buffer  fosfat  dilanjutkan  dengan  sentrifugasi untuk  memisahkan  debrisnya.  Ekstrak  protease  dari  kulit  nanas  selanjutnya  digunakan dalam proses degumming benang sutera pada suhu dan waktu perendaman tertentu. Benang sutera hasil proses degumming diamati secara visual, menggunakan mikroskop cahaya dan mikroskop electron (SEM). Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses degumming benang sutera yang optimal dilakukan pada suhu 50 °C, dan waktu inkubasi selama 4 jam. Benang sutera  yang  dihasilkan  dengan  protease  ini  lebih  lembut  dan  berkilau,  jika  dibandingkan dengan benang sutera yang diolah secara tradisional menggunakan sabun dan pemanasan.
Kata kunci: degumming, protease, kulit nanas, sutera

## Abstract
Protease  could  be  used  in  the  textile  industry  for  degumming  of  silk  fabric.  One  of prospective proteases for silk degumming that of from a pineapple peels. This study was performed to determine the potential of protease from pineapple peels for silk degumming. The  protease  was  extracted  from  pineapple  peels  using  phosphate  buffer,  continued  by separating the crude protease from the debris using centrifugation. The crude protease was then used to degum the raw silk, by soaking it in certain of incubation time and temperature. Silk  degumming  results  observed  visually,  also  by  light  microscope  and  electron microscope.  The  results  showed  that  the  optimum  degumming  process  is  at  50  °  C incubation  for  4  hours.  In  comparison  to  the  traditional  silk  degumming  using  soap  and heating, the protease based degumming showed a softer and shiny silk fabric.
Keyword:  degumming, protease, pineapple peel, silk.

## Pendahuluan
Serat  sutera  mentah  terdiri  dari  dua komponen utama, yaitu serisin ( sericin ) dan serat sutera ( fibroin ). Serisin yang disebut juga  gum  sutera  merupakan  komponen minor  (sekitar  25%  berat  dari  sutera mentah)  dan  mengandung  beberapa pengotor seperti lilin, lemak dan zat warna.
Serisin  berwarna  kuning,  rapuh  dan  tidak elastis.  Serisin  tidak  mempunyai  bentuk yang  baku  dan  dapat  larut  dalam  larutan sabun  panas.  Fibroin  sebagai  komponen utama  (sekitar  78%  berat  sutera  mentah) merupakan  protein  tidak  larut  air  dan mempunyai  struktur  kristal  (Sonthisombat dan Spekman, 2004).
Salah  satu  proses  terpenting  dalam industri  produksi  benang  sutera  adalah proses degumming .  Proses degumming merupakan proses perusakan protein serisin agar dapat dipisahkan dari fibroin. Menurut Gulrajani (2000) penghilangan serisin tidak hanya  memberikan  kilauan  pada  serat sutera  tapi  juga  membuat  serat  sutera menjadi  lebih  lembut.  Proses degumming dapat  menggunakan  uap  air  bertekanan pada suhu 115 o C, sabun,  asam dan  enzim. Proses degumming harus  diperhatikan secara hati-hati, karena dapat juga merusak protein fibroin.
Proses degumming selama ini dilakukan menggunakan  alkali  dan  surfaktan.  Basa yang  digunakan  adalah  soda  api  (sodium hidroksida)  sedangkan  surfaktan  yang digunakan adalah sabun alkali. Penggunaan alkali dan surfaktan tersebut secara umum dapat dilakukan dengan sabun cuci batang komersial. Proses ini memiliki kekurangan, yaitu  dapat  menyebabkan  struktur  serat sutera  menjadi  rusak,  rendahnya  kualitas daya regang, dan tidak berkilau (Sasithorn dan Leupong, 2010). Salah satu cara untuk meningkatkan  kualitas  benang  sutera adalah  dengan  proses degumming sutera secara enzimatik. Proses degumming secara enzimatik  memiliki  beberapa  keuntungan yaitu, limbah hasil degumming lebih ramah lingkungan,  murah  dan  tidak  merusak protein fibroin (Gulrajani, 2000).
Proses degumming menggunakan enzim merupakan  proses  yang  paling  aman diantara  ketiga  metode  lain.  Reaksi enzimatis  bersifat  spesifik,  sehingga diharapkan  dapat    mengurangi  kerusakan serat  sutera  (fibroin)  (Sonthisombat  dan Speakman,  2004).  Salah  satu  enzim  yang dapat  digunakan  pada  proses degumming sutera  adalah  protease.  Berbagai  sumber protease telah banyak diteliti, salah satunya adalah  protease  yang  berasal  dari  limbah, seperti  kulit  nanas.  Berdasarkan  latar belakang tersebut telah dilakukan penelitian mengenai  aplikasi  protease  dari kulit nanas pada proses degumming dalam produksi  benang  sutera.  Hasil  penelitian tersebut  diharapkan  dapat  menjadi  satu
alternative  proses  yang  lebih  ekonomis dalam memperbaiki dan mendapatkan hasil benang sutera yang lebih berkualitas.

## Metode Penelitian

## Alat dan Bahan
Bahan-bahan  yang  digunakan  antara lain: limbah kulit nanas yang berusia sekitar 3  –  4  bulan  (dari  perkebunan  nanas  di sekitar  Kabupaten  Purbalingga),  benang sutera  mentah,  buffer  fosfat  pH  7,  sabun , Alat-alat  yang  digunakan  antara  lain sentrifuge, pemanas air, mikroskop cahaya, dan mikroskop electron (SEM  = Scanning Electron Microscope ).

## Prosedur Penelitian Isolasi protease
Kulit nanas berusia 3 – 4 bulan sebanyak 100  gram  ditumbuk  hingga  halus, kemudian diambil filtratnya dan ditambahkan buffer fosfat 20 mL 0,1 M pH 7.  Filtrat  disentrifugasi  dengan  kecepatan 3500 rpm selama 15 menit pada suhu 4 °C, untuk  memisahkan  bagian-bagian  yang tidak larut yang masih ada di dalam filtrat, sehingga diperoleh filtrat yang mengandung  ekstrak  protease.  Ekstrak protease  selanjutnya  digunakan  dalam proses degumming benang sutera

## Degumming  benang  sutera  menggunakan protease kulit nanas
Sampel  benang  sutera  ditimbang sebanyak 0,1 gram, kemudian ditambahkan 10  mL  protease.  Kontrol  berisi  0,1  gram benang  sutera  yang  ditambahkan  10  mL akuades. Larutan diinkubasi dengan variasi waktu  3,  4,  5  dan  6  jam.  Setelah  proses degumming selesai,  benang  sutera  dicuci sampai  bersih  dan  dikeringanginkan  pada suhu  kamar.  Benang  sutera  kemudian ditimbang  dan  dilihat  kenampakannya dengan  mikroskop  cahaya  dan  SEM ( Scanning Electron Microscope ).
Benang  sutera  ditimbang  sebanyak  0,1 gram, kemudian dilarutkan dalam protease sebanyak 10 mL.  Larutan diinkubasi pada waktu inkubasi optimum. Proses
degumming dilakukan  pada  variasi  suhu
yaitu 40, 50, 60 dan 70 ° C. Setelag proses degumming selesai,  benang  sutera  dicuci sampai  bersih  dan  dikeringanginkan  pada suhu  kamar.  Benang  sutera  kemudian ditimbang. Kenampakannya dilihat dengan mikroskop cahaya dan SEM. Kontrol dalam penelitian  ini  dilakukan  dengan  cara  yang sama tanpa penambahan enzim.

## Degumming Benang Sutera Menggunakan
Sabun Degumming dengan  sabun  dilakukan dengan  menimbang  sabun  0,1  gram, kemudian  dilarutkan  dalam  air  mendidih yang  mengandung  sabun  cuci  batang komersial  1%  (suhu  100  °C).  Proses degumming dilakukan  selama  1  jam (sampai  benang  dengan  sutera  terlihat lemas).  Selanjutnya  benang  sutera  dibilas dengan  air  dingin  dan  dikeringkan  pada suhu  kamar.  Benang  sutera  setelah degumming
ditimbang, dilihat kenampakannya dengan mikroskop cahaya dan SEM.

## Hasil dan Pembahasan
Serat  sutera  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  sudah  terurai  dari  kokonnya (kepompong) dan disatukan lagi sekitar 20 kokon  menjadi  satu  untai  benang  sutera mentah. Agar benang sutera menjadi halus untuk  ditenun menjadi  kain,  maka  protein pengikat  dari  sutera  mentah  tersebut (serisin)  harus  dihilangkan  dengan  proses yang  dikenal  dengan  nama degumming . Prinsip proses degumming yaitu menghidrolisis protein serisin menggunakan  asam,  sabun  atau  enzim sehingga  dapat  dipisahkan  dari  fibroin (Mehra et  al., 2000).  Penelitian  ini menggunakan  protease  kulit  nanas,  dan sabun  untuk  proses degumming sutera. Sabun  digunakan  sebagai  pembanding, karena  secara  tradisional  sabun  biasanya dipakai  untuk  membersihkan  serisin  dari sutera  mentah.  Proses degumming agar berjalan optimal maka dilakukan penentuan waktu  inkubasi  dan  suhu  optimum  proses degumming sutera.
Waktu Inkubasi Optimum
pada
Degumming Benang Sutera
Kenampakan  dari  optimasi  benang sutera  hasil degumming pada  optimasi waktu  inkubasi  menggunakan  mikroskop cahaya  dengan  perbesaran  4  kali  dapat dilihat  pada  Tabel  1.  Berdasarkan  hasil penelitian  pada  Tabel  1  dapat  dilihat perbedaan  kenampakan  hasil degumming benang  sutera  pada  masing-masing  waktu inkubasi.  Hasil  pengamatan degumming benang  sutera  oleh  kontrol  (proses degumming menggunakan akuades) berdasarkan  pengamatan  secara  fisik  serta pengamatan  di  bawah  mikroskop  cahaya, benang  sutera  hasil degumming tersebut masih  terasa  kasar  dan  tidak  mengalami penguraian  sama  sekali.  Berbeda  dengan benang  sutera  yang  diberi  perlakuan protease selama 3, 4, 5 dan 6 jam. Benang sutera  hasil degumming menggunakan protease  dari  kulit  nanas  yang  diinkubasi selama  3  jam  telah  mengalami  sedikit penguraian  tetapi  tekstur  benang  terasa masih  kasar.  Hal  ini  disebabkan  selama proses  inkubasi  oleh  protease  dari  kulit nanas  belum  mampu  menguraikan  protein serisin dengan maksimum, sehingga hanya sedikit  serisin  yang  terhidrolisis  dan menyebabkan  permukaan  benang  sutera terasa  masih  kasar.  Proses degumming benang  sutera  menggunakan  protease  dari kulit  nanas  terjadi  secara maksimum  pada waktu  inkubasi  4  jam.  Untaian  benang sutera terlihat memisah satu sama lain dan tidak  lagi  menyatu,  serta  mempunyai tekstur benang yang sangat lembut. Proses degumming benang  sutera  dengan  waktu inkubasi  5  jam  terjadi  penurunan penguraian  benang  sutera,  meskipun  telah mengalami penguraian menjadi untai-untai benang  sutera,  akan  tetapi  masih  terdapat untaian  benang  yang  menyatu.  Hal  yang sama  juga  terjadi  pada  waktu  inkubasi  6 jam,  benang  sutera  yang  dihasilkan  dari proses degumming terlihat masih menyatu.
Tabel 1 . Hasil pengamatan kenampakan hasil degumming benang sutera pada penentuan waktu inkubasi optimum menggunakan mikroskop cahaya
No. Optimasi Kenampakan pada mikroskop (perbesaran 4 kali) Keterangan 1. Kontrol Benang sangat kasar dan belum terurai 2. Waktu inkubasi 3 jam Benang kasar dan sedikit terurai 3. Waktu inkubasi 4 jam Tekstur sangat lembut dan benang telah terurai 4. Waktu inkubasi 5 jam Benang sangat lembut dan sangat tipis 5. Waktu inkubasi 6 jam Benang sangat lembut dan sangat tipis sehingga mudah putus
Tabel  2. Hasil  pengamatan  benang  sutera  hasil  proses degumming pada  suhu  inkubasi optimum menggunakan mikroskop optik cahaya
No. Optimasi Kenampakan pada mikroskop (perbesaran 4 kali) Keterangan 1. Kontrol Benang sangat kasar dan belum terurai 2. Suhu 40 ° C selama 4 jam Benang kasar dan sedikit terurai 3. Suhu 50 ° C selama 4 jam Benang bertekstur lembut dan telah terurai 4. Suhu 60 ° C selama 4 jam Benang bertekstur sangat tipis dan sedikit terurai 5. Suhu 70 ° C selama 4 jam Benang bertekstur sangat tipis dan sedikit terurai

## Suhu Inkubasi Optimum pada Degumming Benang Sutera
Kenampakan  benang  sutera  yang dilakukan  dari  proses  degumming  pada optimasi  suhu  inkubasi  dapat  dilihat  pada Tabel 2. Berdasarkan hasil penelitian pada
Tabel 2 dapat dilihat perbedaan kenampakan  hasil degumming benang sutera pada masing-masing suhu inkubasi. Benang sutera hasil degumming menggunakan  protease  dari  kulit  nanas yang  diinkubasi  pada  suhu  40  °C  terlihat telah  mengalami  sedikit  penguraian  untai benang,  tekstur  permukaan  benang  juga terasa  lebih  lembut  dibandingkan  kontrol. Benang  sutera  hasil degumming yang diinkubasi  pada  suhu  50  °C  mengalami penguraian untai benang yang maksimum, dimana  permukaan  benang  sutera  hasil degumming ini  terasa  sangat  lembut  dan untai-untai  benang  dapat  memisah  satu sama lain. Benang sutera hasil degumming menggunakan  protease  yang  diinkubasi pada  suhu  60  °C  terlihat  benang  sutera masih saling menyatu, hasil yang sama juga ditunjukkan  pada  suhu  inkubasi  70  °C. Berdasarkan  kenampakan  secara  fisik benang  sutera  hasil degumming tersebut terasa lembut dan terlihat tipis, akan tetapi berdasarkan  kenampakan  di  bawah mikroskop  cahaya,  benang  sutera  belum terurai  sempurna  menjadi  untaian-untaian benang halus.
Berdasarkan  hasil degumming benang sutera  yang  terdapat  pada  Tabel  2,  dapat diketahui  bahwa  suhu  inkubasi  yang  baik dilakukan pada proses degumming benang sutera  menggunakan  enzim  protease  dari kulit  nanas  adalah  suhu  50  °C.  Onar  dan Sarusik  (2004)    menyatakan  proses degumming sutera  menggunakan  papain lebih baik terjadi pada suhu 65 o C.

## Proses  Degumming  Benang  Sutera
Menggunakan Sabun
Proses degumming benang sutera pada penelitian  ini  juga  menggunakan  sabun sebagai  pembanding.  Secara  tradisional proses degumming masih  dilakukan
menggunakan  sabun.  Berikut  merupakan hasil  kenampakan  benang  sutera  hasil degumming menggunakan  sabun  pada mikroskop  cahaya  dengan  perbesaran  4 kali.
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang ditunjukkan pada Gambar 1 di atas, benang sutera  hasil degumming menggunakan sabun telah terurai menjadi untaian-untaian sutera.  Benang  sutera  hasil degumming menggunakan  sabun  tersebut  memiliki struktur  benang  yang  lembut  dan  sangat halus, akan tetapi permukaan benang sutera menjadi  sangat  tipis  dan  mudah  putus. Penggunaan  sabun  dalam degumming benang sutera dapat menghilangkan serisin dari  benang  sutera,  namun  alkali  yang terkandung dalam sabun serta penggunaan suhu  tinggi  pada  proses degumming menggunakan  sabun  juga  dapat  merusak fibroin  sehingga  benang  sutera  menjadi mudah putus dan rusak.

## Analisis  Degumming  Benang  Sutera Menggunakan SEM
Pengamatan  benang  sutera  hasil degumming menggunakan mikroskop cahaya  hanya  memperlihatkan  benang sutera telah terurai, tetapi tidak memperlihatkan  kehilangan  serisin,  oleh karena  itu  dilakukan  pengamatan  lebih lanjut  menggunakan  SEM.  Kenampakan hasil degumming benang sutera menggunakan  SEM  dengan  perbesaran 1000 kali dapat dilihat pada Tabel 3.
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang ditunjukkan  pada  Tabel  3  terlihat  bahwa sutera  mentah  masih  berupa  kumpulan untai  sutera  (serat  fibroin)  yang  disatukan oleh  protein  serisin,  yang  terlihat  tidak teratur dan seperti pengotor. Protein serisin tersebut merupakan perekat untuk filamen fibroin yang sejenis dan untuk menyembunyikan kilauan unik dari fibroin (Sonthisombat dan Speakman, 2004). Hasil uji  SEM  pada  benang  sutera  hasil degumming menggunakan  protease  pada optimasi waktu inkubasi 4 jam memperlihatkan  serisin  yang  berkurang hanya  sedikit  namun  terlihat  lebih  terurai
dibandingkan  dengan  benang  sutera mentah.  Benang  sutera  hasil degumming menggunakan  protease  dari  kulit  nanas pada  suhu  50  °C  selama  4  jam menunjukkan  benang  sutera  yang  terlihat lebih bersih dan serisin banyak yang hilang pada  permukaan  benang  sutera.  Hasil  ini
sesuai  dengan  pernyataan  Freddi  (2004), bahwa  benang  sutera  hasil degumming yang  baik  ditandai  dengan  permukaan sutera  yang  licin  serta  berkilau,  yang menandakan hilangnya serisin dari benang sutera.
Tabel 3 . Hasil pengamatan benang sutera hasil proses degumming menggunakan SEM No. Jenis Sampel Kenampakan pada SEM (perbesaran 1000 kali) Keterangan 1. Sutera mentah Benang masih menyatu dan sangat kotor 2. Enzim protease dengan waktu inkubasi 4 jam pada suhu kamar Benang mulai terurai namun serisin yang menempel masih banyak 3. Enzim protease dengan waktu inkubasi 4 jam pada suhu 50 ° C Benang terurai, serisin yang menempel sedikit 4. Sabun Benang terurai dan terlihat bersih, banyak serisin yang hilang
Gambar 1 Kenampakan benang sutera hasil proses degumming menggunakan sabun pada mikroskop cahaya
Proses degumming menggunakan sabun, dapat menguraikan sutera mentah menjadi benang-benang  halus , berdiameter  sekitar satu  mikron  (Zusfahair,  dkk.,  2010). Kenampakan benang sutera hasil degumming menggunakan  sabun  lembut dan  halus  dibandingkan  dengan  benang sutera  mentah  yang  kaku  dan  kasar,  akan tetapi  teksturnya  sangat  tipis  sehingga benang  sutera  menjadi  mudah  putus.
Gambar 9a.
Tekstur  benang  sutera  yang  tipis  ini disebabkan  oleh  penggunaan  panas  tinggi serta  sabun                                  alkali.  Menurut Sonthisombat  dan  Speakman  (2004) penggunaan  panas  tinggi  dan  sabun  dapat meningkatkan  potensi  kerusakan  fibroin. Benang  sutera  kurang  tahan  asam  tetapi lebih  tahan  alkali  meskipun  dalam konsentrasi  sangat  rendah,  namun  pada suhu  tinggi  akan  terjadi  penurunan kekuatan,  sehingga  sutera  menjadi  sangat tipis    mudah  rusak.  Profil  SEM  benang sutera  sebelum  dan  setelah  dilakukan degumming diperoleh  bentuk  yang  serupa dengan hasil beberapa peneliti sebelumnya (Nakpathom et  al. ,  2009;  Freddi et  al. , 2003).
Kesimpulan Berdasarkan  hasil  penelitian  dapat disimpulkan  bahwa  suhu , dan  waktu inkubasi optimum pada proses degumming benang  sutera  adalah  pada  suhu  50  °C selama 4 jam.  Karakteristik benang  sutera hasil  proses degumming menggunakan protease dari kulit nanas lebih berkilau dan lembut  dibandingkan  dengan  sabun  yang menghasilkan  tekstur  suteralebih  tipis  dan sangat mudah putus.

## Daftar Pustaka
Freddi,  G.,  Mossotti,  R.  and  Innocenti,  R. (2003). Degumming of silk fabric with several proteases, Journal
of Biotechnology , 106, 101 – 112
Gulrajani,  M.  L.  (1992).  Degumming  of silk, Coloration Technology , 22, 79 –
89. Mehra, R. H., Mehra, A. R. and Mehra, R.
(2000). Speciality  chemicals  for  silk , Auxiem, Mumbai. Nakpathom,  M.,  Somboon,  B.  and Nootsara, N. (2009). Papain enzymatic degumming of Thai Bombyx mori silk fibers, Journal  of  Microscopy  Society of Thailand, 23, 142 – 146. Onar, N. and Sariisik, M. (2004). The effect of  proteolytic  degumming  on  silk dyeing, Textile Engineering , Turkey.
Sasithorn, N. dan Leupong, K. (2010). Silk degumming with dried latex of Carica papaya  Linn,  Faculty  of  Industry
Textile and Fashion Design , Rajamangala University of Technology Phra Nakhon.
Sonthisombat,  A.  and  Speakman,  P.  T. (2004). Silk:  Queen  of  fibres-the concise  story,  Department  of  Textile Engineering , Faculty Engineering RIT, Thailand.
Zusfahair,  Fatoni,  A.  dan    Kusnaman,  D.
(2010).  Penggunaan  tripsin  dalam proses  degumming  sutera, Prosiding seminar nasional,
Universitas Diponegoro