BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Enzim adalah biokatalisator yang banyak digunakan pada berbagai bidang industri produk pertanian, kimia, dan medis. Enzim memiliki sifat-sifat spesifik yang menguntungkan yaitu efisien, selektif, predictable, proses reaksi tanpa produk samping, dan ramah lingkungan. Sifat-sifat tersebut menyebabkan penggunaan enzim semakin meningkat dari tahun ke tahun, diperkirakan peningkatan mencapai 10–15% per tahun.

Pada proses dan analisa yang melibatkan enzim, umumnya menggunakan cara bath yaitu mereaksikan substrat dengan enzim yang sudah dilarutkan dalam air, sehingga enzim bercampur dengan substrat (Sarah, 2001; Agustini, 2003). Cara ini memiliki kelemahan karena enzim hanya digunakan sekali pakai. Secara teknis sangat sulit untuk memisahkan enzim dan produk dan mendapatkan kembali enzim yang aktif diakhir reaksi. Umumnya setelah reaksi selesai, enzim diinaktifkan dengan pemanasan, pengubahan pH, atau cara lain yang dapat menyebabkan enzim terdenaturasi (Chibata,1978).

Salah satu cara mengatasi kelemahan dalam penggunaan enzim tersebut adalah melalui amobilisasi enzim yaitu mengikatkan enzim pada bahan pendukung yang tidak larut dalam air. Enzim dapat membentuk ikatan ionik, kovalen, ikatan silang atau terjebak pada bahan pendukung. Pada saat digunakan, enzim amobil dapat berfungsi sebagai katalis tanpa ikut terlarut dalam substrat. Setelah proses selesai, enzim amobil dapat dipisahkan dari produk dan diperoleh kembali, sehingga enzim amobil dapat dipakai berulangkali (Darwis dan Sukara, 1990). Beberapa matriks pendukung yang dapat digunakan pada proses amobilisasi enzim antara lain bentonit, sheparose, gelatin dan kitosan. Pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Sari Edi Cahyaningrum (2007) telah dilakukan amobilisasi papain pada

1

2

kitosan dari limbah udang dengan metode adsorpsi dan metode carrier crossling menggunakan kation magnesium sebagai agen bifungsional. Pada penelitian ini digunakan kitosan sebagai matriks pendukung pada amobilisasi bromelin.

Kitosan adalah produk deasetilasi kitin yang merupakan polimer rantai panjang glukosamin (2-amino-2-deoksi-D-Glukosa), memiliki rumus molekul [C6H11NO4]n dengan bobot molekul 2,5x10-5 Dalton. Kitosan berbentuk serpihan putih kekuningan, tidak berbau dan tidak berasa. Kitosan tidak larut dalam air, dalam larutan basa kuat, dalam asam sulfat, dalam pelarut-pelarut organik seperti dalam alkohol, dalam aseton, dalam dimetilformamida, dan dalam dimetilsulfoksida. Sedikit larut dalam asam klorida dan dalam asam nitrat, larut dalam asam asetat 1%-2%, dan mudah larut dalam asam format 0,2%-1,0%.

Kitin adalah biopolimer polisakarida dengan rantai lurus, tersusun dari 2000-3000 monomer (2-asetamida-2-deoksi-D-glukosa) yang terangkai dengan ikatan 1,4-b-gliksida. Kitin memiliki rumus molekul [C8H13NO5]n dengan berat molekul 1,2x10-6 Dalton ini tersedia berlebihan di alam dan banyak ditemukan pada hewan tingkat rendah, jamur, insekta dan golongan Crustaceae seperti udang, kepiting dan kerang. Kitin berbentuk serpihan dengan warna putih kekuningan, memiliki sifat tidak beracun dan mudah terurai secara hayati (biodegradable). Kitin tidak larut dalam air, larutan basa encer dan pekat, larutan asam encer dan pelarut organik. Tetapi senyawa ini larut dalam asam mineral pekat, seperti asam klorida, asam sulfat, asam nitrat dan asam pospat. Namun asam sulfat, asam nitrat dan asam fospat dapat merusak kitin yang menyebabkan kitin terdegradasi menjadi monomer-monomer sederhana yang lebih kecil (Bastaman, 1989). Sistem pelarut yang efektif dalam melarutkan kitin adalah campuran N,N-dimetil asetamida dan LiCl 5% terlarut (Austin, 1988).

Kitosan dapat diperoleh dengan mengkonversi kitin, sedangkan kitin sendiri dapat diperoleh dari kulit udang. Produksi kitin biasanya dilakukan dalam tiga tahap yaitu : (1) tahap deproteinasi, penghilangan protein; (2) tahap demineralisasi,

3

penghilangan mineral; dan (3) tahap depigmentasi, pemutihan. Sedangkan kitosan diperoleh dengan deasetilasi kitin yang didapat dengan larutan basa konsentrasi tinggi. Purwatiningsih (1992) melaporkan bahwa NaOH 50% dapat digunakan untuk deasetilasi kitin dari limbah kulit udang.

Udang merupakan komoditi ekspor yang menarik minat banyak pihak untuk mengolahnya. Adapun hal yang mendorong pembudidayaan udang antara lain harga yang cukup tinggi dan peluang pasar yang cukup baik, terutama diluar negeri. Udang di Indonesia diekspor dalam bentuk bekuan dan telah mengalami proses pemisahan kepala dan kulit. Proses pemisahan ini akan menimbulkan dampak yang tidak diinginkan yaitu berupa limbah padat yang lama-kelamaan jumlahnya akan semakin besar sehingga akan mengakibatkan pencemaran lingkungan berupa bau yang tidak sedap dan merusak estetika lingkungan. Pada perkembangan lebih lanjut kulit dan kepala udang dapat dimanfaatkan untuk pembuatan kitin dan kitosan.

Pemanfaatan kulit dan kepala udang windu (Penaeus

monodon) sebagai bahan baku kitin dan kitosan yang nantinya dapat digunakan sebagai bahan dasar industri seperti kosmetik, makanan kesehatan, pertanian, koagulasi untuk pengolahan limbah industri, kultur sel, amobilisasi enzim, dan pembuatan membran dan bioplastik.

Sebagai matriks pendukung pada proses amobilisasi enzim, kitosan mempunyai beberapa keuntungan karena mudah didapat, prosedur isolasinya mudah, tidak beracun dan tidak membahayakan. Kitosan mempunyai beberapa sifat yang menguntungkan antara lain hydrophilicity, biocompatibility, biodegradability, sifat anti bakteri dan mempunyai afinitas yang besar terhadap enzim (Sun, 1999). Kitosan merupakan polimer alam yang dapat berikatan secara crosslink apabila ditambahkan cosslinked agent misalnya glutaraldehid.

4

1.2 Perumusan Masalah

Permasalahan yang diangkat pada penelitian ini adalah apakah enzim bromelin dapat diamobilisasi menggunakan kitosan dengan metode gabungan penjebakan dan ikat silang, serta mengetahui aktivitas enzim bromelin yang teramobilisasi terhadap faktor-faktor yang mempengaruhi seperti waktu, pH, dan konsentrasi substrat, serta pengaruh perulangan penggunaan enzim bromelin amobil terhadap pengurangan kadar protein.

1.3 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui bahwa enzim bromelin dapat teramobil dengan kitosan dengan menggunakan metode gabungan penjebakan dan ikat silang dan mengetahui aktivitasnya terhadap factor-faktor yang mempengaruhi seperti waktu, pH, dan konsentrasi substrat, serta pengaruh perulangan penggunaan enzim bromelin amobil terhadap pengurangan kadar protein.

1.4 Batasan Penelitian

Penelitian ini hanya menguji apakah enzim bromelin yang diamobilisasi dengan kitosan mampu untuk mendegradasi protein dengan pengaruh waktu, pH dan konsentrasi substrat yang mempengaruhi kerja enzim, serta pengaruh perulangan penggunaan enzim bromelin amobil terhadap pengurangan kadar protein secara Kolorimetri (Biuret).