## AMOBILISASI ENZIM BROMELIN DARI BONGGOL NANAS DENGAN BAHAN PENDUKUNG (SUPPORT) KARAGENAN DARI RUMPUT LAUT (Euchema cottonii)

## Wuryanti
Staf Pengajar Jurusan Kimia FMIPA Universitas Diponegoro.

## ABSTRAK
Bromelin adalah enzim proteolitik yang terdapat pada tananam nanas (Ananas comosus L) Telah dilakukan amobilisasi bromelin dari bonggol nanas. Amobilisasi dilakukan dengan metode penjebakan dengan  polimer  karagenan.  Penentuan  unit  aktifitas  dengan  substrat  kasein  dan  penentuan  kadar protein dengan metoda Lowry. Enzim bromelin dari bonggol nanas bebas mempunyai kondisi waktu inkubasi optimum 5 menit, suhu optimum 35 o C, pH optimum 6,0 dengan aktifitas spesifik 7,215 U/mg. Setelah amobilisasi enzim bromelin bonggol nanas amobil memiliki waktu inkubasi optimum 5 menit, suhu optimum 33 o C, pH optimum 6,5 dengan aktivitas spesifik 7,215 U/mg. Pada pemakaian pertama aktifitas spesifik 7,215 U/mg, pada pemakaian kedua 7,215 U/mg, pada pemakaian ketiga 7,020 U/mg. Stabilitas enzim bromelin bonggol nanas amobil dapat dipertahankan hingga dua kali pemakaian.
Kata kunci: Bromelin, enzim, amobilisasi, aktivitas spesifik

## AMMOBILIZATION OF ENZYME BROMELIN FROM PINEAPPLE STEM WITH SEAWEED (Euchema cottonii) CARRAGEENAN AS A SUPPORT MATRIX

## ABSTRACT
Bromelin is proteolytic enzyme contained in pineapple (Ananas comosus L.) Immobilized enzyme from  the  pineapple  stem  had  been  done.On  this  method  enzyme  is  entrapped  by  carrageenan  as  a support matrix. Unit activity test with casein substrate and protein contain test with Lowry method. The research  result  that  pineapple  stem  bromelin  enzyme  have  optimum  incubation  time  of  5  minutes, optimum  temperature  at  35 o C,  optimum  pH  at  6.0  with  specific  activity  7.215  U/mg.  After immobilization bromelin have optimum incubation time of 5 minutes, optimum temperature at 33 o C, and optimum pH at 6.5 with specific activity of 7.215 U/mg. Immobilization enzyme stability maintained to twice utilization.
Keyword : Bromelin, Enzyme, Ammobilization, specific activity

## PENDAHULUAN
Enzim  merupakan  unit  protein  fungsional  yang berperan  mengkatalisis  reaksi-reaksi  dalam metabolisme  sel  dan  reaksi-reaksi  lain  dalam tubuh.  Spesifikasi  enzim  terhadap  substratnya teramat tinggi dalam mempercepat reaksi kimia tanpa produk samping (Lehninger, 1982).

## Bromelin
Banyak  varietas  nanas  (Pineapple, Ananas comosus  L )  yang  termasuk  dalam  family bromeliaseae  mengandung  enzim  proteolitik yang disebut bromelin 2 (Hui, 1992). Enzim ini
menguraikan protein dengan jalan memutuskan ikatan  peptida  dan  menghasilkan  protein  yang lebih  sederhana  (Sumarno,  1983).  Enzim bromelin  terdapat  dalam  semua  jaringan tanaman  nanas.  Sekitar  setengah  dari  protein dalam nanas mengandung protease bromelin. Di antara  berbagai  jenis  buah,  nanas  merupakan sumber  protease  dengan  konsentrasi  tinggi dalam buah yang masak (Donald, tanpa tahun )
Bromelin bonggol nanas memiliki sifat karakteristik (Mantell dkk , 1985), (Reed, 1966),
(Anonim, 2000) sebagai berikut:
a. berat molekul :33.500 b. titik isoelektrik  : pH 9,55
c. pH optimum : 6-8
d. suhu optimum :50 o C
e. aktivitas spesifik  : 5-10 U/mg protein.
f. Warna:  putih  sampai  kekuning-kuningan dengan bau khas.
Bromelin  merupakan  unsur  pokok  dari  nanas yang penting dan berguna dalam bidang farmasi dan  makanan  (Donald,  tanpa  tahun).  Fungsi bromelin mirip dengan papain dan fisin, sebagai pemecah  protein.  Pada  akhir-akhir  ini  enzim bromelin  lebih  banyak  digunakan  untuk penjernihan bir ( chillpoofing bir ) dan pengempukan daging (Anonim, 2000). Selain itu enzim  bromelin  sering  pula  dimanfaatkan sebagai bahan kontrasepsi KB untuk memperjarang  kehamilan.  Ibu-ibu  yang  sedang mengandung  tidak  dianjurkan  makan  nanas karena dapat mengakibatkan keguguran (Harianto, 1996).
Kegunaan  lain  dari  bromelin  adalah  untuk memperlancar  pencernaan  protein,  menyem- buhkan  artritis,  sembelit,  infeksi  saluran pernafasan, luka atletik (pada kaki), angina, dan trauma (Wirakusumah, 1999).

## Amobilisasi Enzim
Amobilisasi  enzim  artinya  enzim  dibatasi  atau terlokalisir  sehingga  enzim  dapat  digunakan secara  kontinyu.  Masalah  yang  menarik  agar enzim diamobilisasi jika jumlah substrat sangat besar dan enzim yang digunakan mahal (James, dkk , 1977). Keuntungan enzim yang diamobilisasi  adalah  enzim  dapat  dipisahkan dari  campuran  reaksi  dengan  cepat,  produksi hasil  reaksi  dapat  diperoleh  tanpa  terkon-
taminasi  enzim  dan  enzim  yang  diperoleh kembali dapat dipakai lagi (Yeshajahu, 1987).
Amobilisasi enzim diklasifikasikan menjadi tipe ikatan  karier,  ikatan  silang,  dan  penjeratan. Klasifikasi tersebut dapat dilihat pada gmbar 1.
Gambar 1. Tipe-tipe Amoblisasi Enzim (Chibata, 1978)
Amobilisasi  enzim  dapat  dianggap  sebagai perubahan  enzim  dari  larut  dalam  air  keadaan “bergerak”  menjadi  keadaan  “tidak  bergerak” yang  tidak  larut.  Amobilisasi  mencegah  difusi enzim ke  dalam  campuran  reaksi  dan mempermudah  memperoleh  kembali  enzim tersebut  dari  aliran  produk  dengan  teknik pemisahan padat atau cair yang sederhana. Ada 5 teknik (metode) amobilisasi yaitu:
1. Absorbsi enzim pada bahan pendukung
2. Pengikatan  enzim  secara  kovalen  pada bahan pendukung
3. Pengikatan  silang  enzim  pada  bahan pendukung
4. Penjeratan  enzim  dalam  suatu  bahan pendukung
5. Mikroenkapsulasi (Lee, 1996)
Secara  tradisional  enzim  digunakan  secara langsung,  dengan  melarutkan  enzim  bebas  ke dalam  larutan  substrat.  Penggunaan  secara langsung  dari  enzim  bebas  pada  skala  besar mempunyai beberapa kelemahan antara lain: 1. Enzim  bebas  hanya  dapat  digunakan  untuk satu  kali  proses  karena  enzim  sukar dipisahkan dari produknya.
Metode Amobilisasi Enzim Ikatan Silang
Ikatan Karier Jeratan Absorpsi fisik Ikatan ionik Ikatan kovalen Tipe lubang-lubang Tipe Mikro kapsul
2. Diperlukan  proses  inaktivasi  enzim  pada akhir reaksi, sehingga enzim dapat digunakan  lebih  efisien  dan  berulang  kali. Pada suatu proses industri digunakan enzim amobil (Lee, 1996)
Kelebihan enzim amobil adalah dapat digunakan berulang-ulang, penghentian reaksi dapat dikerjakan  secara  cepat  dengan  memindahkan enzim  dari  larutan  reaksi.  Dalam  banyak  hal, enzim distabilkan oleh ikatan, dalam proses ini larutan tidak terkontaminasi dengan enzim. Pada proses analitik waktu paruh panjang, kecepatan peluruhan yang dapat diramalkan dan pembuatan reagen dapat dihemat.
Kappa  karrageenan adalah  polisakarida  yang mengandung ester sulfat, lebih dari 20% bagian gula  tersulfonasi  tidak  larut  dalam  air  dingin. Tetapi  dapat  dilarutkan  dengan  pemanasan  dan pada  pendinginan  berbentuk  gel.  Temperatur terjadinya  gel  dan  kualitas  gel  tergantung  pada konsentrasi  polimer  setara  dengan  jumlah  dan tipe ikatan yang ada (Tosa, dkk , 1979).
Kappa karrageenan dapat diperoleh dari rumput laut jenis Euchema cottonii . Unit-unit penyusun polisakarida Kappa karrageenan adalah beta-D- galaktosa sulfat dan 5,6-anhidro-alfa-D- galaktosa.  Berat  molekul Kappa  karrageenan berkisar  antara  100.000-800.000  (Tosa, dkk , 1979).
Meskipun  secara  teoritis  penggunaan  enzim amobil  adalah  lebih  menguntungkan  dari  pada enzim bebas untuk proses industri, kenyataannya
tidak selalu demikian. Hal ini disebabkan proses amobilisasi enzim merubah parameter- parameter  kinetik  dan  kestabilan  enzim  yang sangat ditentukan oleh teknik amobilisasi enzim yang  digunakan  (Nugroho,  1997).  Pada  peneli- tian  ini  bertujuan  untuk  membandingkan aktivitas  spesifik  bromelin  bebas  dengan bromelin amobil.

## METODE PENELITIAN
Sebanyak 500 mg karagenan dilarutkan dengan 15  mL  NaCl  psikologis  kemudian  dipanaskan sehingga  suhu  menjadi  kira-kira  70 o C  lalu didinginkan  menjadi  40 o C.  Selanjutnya  enzim disuspensikan dengan NaCl psikologis sebanyak 10  mL  lalu  dipanaskan  menjadi  40 o C.  Setelah keduanya  mencapai  suhu  40 o C  kemudian dicampur dengan pengadukan hingga rata. Lalu dituangkan ke dalam cawan petri dan kemudian didinginkan  pada  suhu  10 o C.  Setelah  dingin dicuci dengan larutan NaCl psikologis kemudian dipotong-potong  dengan  ukuran  (3x3x3)  mm lalu diuji aktivitasnya (Rehm, 1987). Selanjutnya enzim amobil diperoleh direaksikan dengan  substrat  kasein  untuk  menentukan  unit aktivitasnya. Untuk menentukan aktivitas spesifik, dilakukan pula penentuan kadar protein dengan metoda Lowry.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Proses  amobilisasi  akan  berpengaruh  terhadap kondisi  optimum  suatu  enzim.  Hasil  penelitian menunjukkan  bahwa  kondisi  optimum  waktu inkubasi,  suhu  dan  pH  bromelin  dari  bonggol nanas sebelum amobilisasi sebesar 5 menit, 35 o C dan  6,0,  sedangkan  kondisi  optimum  bromelin dari  bonggol  nanas  yang  telah  diamobilisasi adalah 5 menit, 33 o C.
OSO 3 - CH 2 OH OH H H OH H O H O H OH H H O CH 2 O OSO 3 - CH 2 OH OH H H OH H O H O H OH H H O CH 2 O

## Wuryanti: Amobilisasi Enzim Bromelin dari Bonggol Nanas dengan Bahan Pendukung Karagenan
Perbedaan ini disebabkan oleh muatan molekul protein enzim dan matrik kariernya. Jika matrik bermuatan  negatif  maka  terjadi  pengumpulan ion  H + pada  permukaan  matrik.  Jika  matrik bermuatan lebih positif maka terjadi pengumpulan  ion  OH - pada  permukaan  matrik.
Hal ini sesuai teori yang dikemukakan Fardiaz, 1988 dan Rehm, 1987.
Tabel 1. Kondisi optimum enzim bromelin bebas dan amobil. Bromelin Waktu inkubasi (menit) Suhu ( o C) pH Aktivitas spesifik (U/mg) Bebas 5 35 6,0 7,215 Amobil 5 33 6,5 7,215
Aktivitas suatu enzim dipengaruhi oleh kondisi lingkungan,  terutama  pH  dari  media  dan  sifat protein enzim itu sendiri. Proses amobilisasikan berakibat  terjadinya  perubahan  pH  karena distribusi yang tidak seragam dari ion hidrogen, ion hidroksil dan substrat (Rehm, 1987, Fardiaz, 1988). Perubahan kondisi optimum antara enzim bromelin  dari  bonggol  nanas  bebas  dan  amobil dapat dilihat pada tabel 1.
Salah satu keuntungan dari enzim amobil adalah bahwa enzim amobil dapat dipakai beberapa kali reaksi.  Untuk  bromelin  dari  bonggol  nanas amobil  aktivitas  spesisfik  enzim  amobil  dapat dipertahankan  pada  pemakaian  dua  kali.  Untuk pemakaian  yang  ketiga  kali  ternyata  aktivitas spesifiknya  mengalami  perubahan,  walaupun perubahan  sedikit.  Hasil  pemakaian  bromelin amobil sebagai berikut (tabel 2):
Tabel 2. Hasil pemakaian bromelin amobil.
Pemakaia n Ke Unit Aktivita s (U/mL) Aktivita s spesifik (U/mg) Penuruna n aktivitas spesifik (%) 1 8,494 7,215 0 2 8,494 7,215 0 3 17,994 7,020 2,7
Terjadinya  penurunan  daya  katalitik  enzim amobil  ini  disebabkan  oleh  beberapa  hal, diantaranya  adalah  erosi  matrik  pada  saat pembuatan  enzim  amobil  dan  pada  saat  reaksi enzimatis juga jenis matrik amobil yang dipakai.
Metoda  amobilisasi  ini  bermanfaat  diantaranya pada  bidang  industri,  kesehatan.  Pada  bidang industri, enzim amobil dapat dimanfatkan untuk berulang kali reaksi sehingga dapat menghemat anggaran  pemakaian  enzim.  Pada  bidang kesehatan, enzim amobil selain untuk pemakaian berulang kali, dapat juga untuk pemakaian pada penyembuhan penyakit dengan kemampuan atau aktivitas enzim tertentu.

## KESIMPULAN
1. Enzim  bromelin  dari  bonggol  nanas  dapat distabilkan dengan proses amobilisasi.
2. Aktivitas  spesifik  enzim  bromelin  amobil dapat  dipertahankan  pada  pemakaian  dua kali.
3. Kondisi  optimum  enzim  bromelin  amobil sebagai berikut:
Waktu inkubasi : 5 menit
Suhu inkubasi  : 33 o C pH
: 6,5

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima  kasih  kami  sampaikan  kepada  yang terhormat :
1. Bapak  Drs.  Damin  Sumardjo,  Kepala Laboratorium Bioteknologi
Fakultas
Kedokteran UNDIP
2. Bapak Drs. A.S. Winoto, Apt., Koordinator Pendidikan, Bagian Kimia Fakultas Kedokteran UNDIP.
3. Ratnawati,  SSi.  Alumni  Jurusan  Kimia FMIPA UNDIP.
4. Semua  pihak  yang  tidak  dapat  kami  sebut satu  persatu  atas  sumbangsih  yang  telah diberikan,  baik  berupa  saran  pelaksanaan penelitian,  penyusunan  laporan  penelitian maupun penyusunan artikel ini.
Semoga  budi  baik  beliau-beliau  terbalas  oleh- Nya.

## DAFTAR PUSTAKA
Anonim,  2000, Biochemical  And  Reagents, SIGMA USA, p. 179
Chibata,  I.,  1978, Immobilization  Enzymes, Kodansha, Tokyo, p. 6.
Donald,  K.T., Fruit  and  Vegetable  Juice Processing  Technology ,  2 nd ,  The  AUI Publising, 197, p.180.
Fardiaz,  F.,  1988, Fisiologi  Fermentasi ,  Kerja sama Lembaga Sumber Daya IPB, Bogor,
p. 153
Harianto, E., 1996, Nanas Swadaya; Jakarta, p. 85.
Hui,  Y.H., Encyclopedia  of  Food  Science  and Technology ,  Volume  3  John  Wiley  and
Sons Inc., New York, 1992, p. 1747.
James, E., Bailey, D.F., Ollis, 1977,
“ Biochemical  Engineering  Fundamental,
2 nd ed, Mc Graw Hill, New York, p.180.
Lee,  Byong,  1996, Fundamental  of  Food Biotechnology, VCH  Publisher  Inc,  New York, p. 136.
Lehninger, 1982, Dasar-Dasar Biokimia, Erlangga, Jakarta, hlm 248-249
Mantell, SH., Matthew, JA., Mckee, R.A., 1985,
Principles  of  plant  Biotechnology  :  An Introduction  to  Genetic  Engineering  In Plants, Blackweell Scientific Publication: London, 1985, p. 120.
Nugroho, Tjandrawati, T., 1997, Studi Perbandingan Amobilisasi Enzim Invertase  dengan  Karbon  Aktif  dan
Kalsium  Alginat .  Jurnal  Penelitian,  p.  1- 49.
Reed, G., 1966, Food Science and Technology: Enzyme  In  Food  Processing ,  Academic Press,  New  York  And  London,  1966,  p. 129,146
Rehm,  H.J.,  1987, Biotechnology  :  Enzyme Technology ,  Volume  7a,  Verlag  Chemi, USA., p. 397-402.
Sumarno, Skripsi ,  Jurusan  Kimia  FMIPA  UI, Depok, 1989.
Tosa T., Sato, Mori, K., Yamamoto, I., Takata, Y.,  Nishida  and  Chibata,  I.,  1979, Immobilization of Enzymes and Microbial Cells  using  Carrageenan  as  Matrix, Biotechnology  and  Bioengineering.  John Wiley and Sons Inc.
Wirakusumah, E,S., 1999, Buah dan Sayur untuk Terapi ,  cetakan  V,  Penebar  Semangat, Jakarta, p. 66-68.
Yeshajahu,  P.,  Clifton,  E.M.  1987, Food Analysis:  Theory  and  Practice ,  2 nd ed., Van  Nostran  Reinhold  Company,  New York, p. 322.