ENZ IM

PAPA IN

PROTE

ASE

Disusun oleh kelompok 5Mirza Ardilah F.

Muslimatul khoiriyahSri lestari

Yayan Sofyan HM. Mun’im

PENDAHULUAN

Enzim merupakan protein yang berfungsi sebagai biokatalis dalam sel hidup. Enzim dihasilkan oleh sel-sel hidup, baik hewani maupun nabati. Bila digabungkan dengan bahan organik tertentu maka bisa mengubah susunan menjadi persenyawaan yang lebih sederhana, namun enzim itu tidak turut berubah. Sehingga enzim sering diartikan sebagai katalisator organik dan banyak diminati karena beberapa kelebihannya.

Enzim memiliki berbagai jenis yang didasarkan pada fungsi serta sumbernya, salah satu enzim yangpenting adalah enzim protease.

Adalah Enzim yang bekerja sebagai katalis dalam reaksi pemecahan molekul protein dengan cara hidrolisis, disebut juga enzim proteolitik.

Oleh karena yang dipecah adalah ikatan pada rantai peptida, maka enzim tersebut dinamakan juga peptidase.

PROTEASE

Protease ditemukan hampir pada setiap makhluk hidup, mulai dari hewan, tumbuhan hingga mikroba.

protein sendiri merupakan zat yang dibutuhkan bagi setiap makhluk hidup, maka dari itu protease dibutuhkan secara fisiologis untuk kehidupan organisme baik tumbuhan, hewan maupun mikroorganisme.

Protease tumbuhan yang dikenal antara lain papain, bromelain, dan keratinase. Protease dari hewasn yang telah umum aalah tripsin, kimotripsin, pepsin dan renin.

Penggunaan mikroorganisme sebagiai sumber enzim protase dan kemungkinan untuk melakukan manipulasi genetik, membuat protease mikroba lebih banyak dikembangkan. Berbagai jenis bakteri dan kapang yang mampu menghasilkan protease (Bacillus amylolique, B. licheniformis, B. subtilis, B. cereus, B. polymyxa, B. hermoproteolyticus, Mucor pusillus, M. miehei, Aspergillus orizae,A,sojae dan A. phoenicis), beberapa diantaranya telah digunakan untuk skala industri.

SUMBER ENZIM PROTEASE

Menurut Bergman dan Futon (1941-1942) protease diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu endopeptidase dan eksopeptidase.

1. Endopeptidase

Enzim ini memecah protein pada tempat – tempat tertentu dalam molekul protein dan basanya tidak mempengaruhi gugus yang terletak di ujung molekul. Sebagai contoh endopeptidase ialah enzim pepsin yang terdapat dalam usus halus dan papain, suatu enzim yang terdapat dalam pepaya.

KLASIFIKASI ENZIM PROTEASE

2. Eksopeptidase

Eksopeptidase bekerja terhadap kedua ujung molekul protein. Karboksipeptidase dapat melepaskan asam amino yang memiliki gugus –COOH bebas pada molekul protein, sedangkan aminopeptidase dapat melepaskan asam amino pada ujung lain yang memiliki gugus –NH2 bebas. Dengan demikian eksopeptidase dimulai dari asamamino ujung pada molekul protein hingga seluruh molekul pecah menjadi asm amino.

Hartley (1960) menggolongkan protease menjadi empat golongan berdasarkan mekasnisme reaksi yang terjadi pada sisi aktifnya. Yaitu

1.Protease Serin

2.Protease Sulfihidril (Thiol) atau Sistein

3.Protease asam atau aspartat

4.Protease metal

Memiliki residu serin dalam sisi aktifnya atau disebut juga sebagai gugus reaktifnya

Bersifat endopeptidase Protease serin banyak ditemukan pada berbagai jenis

organisme tetapi lebih dari 40% dari mikroba. Enzim ini juga dikenal sebagai “alkaline protease” karena memiliki pH optimum 9-13.

Protease serin merupakan enzim yang perlu untuk diaktivasi, salah satu aktivator enzim ini adalah Ca2+

Yang termasuk enzim ini beberapa diantaranya adalah ; tripsin, kimotripsin, elastase, dan subtilin,

PROTEASE SERIN

Pada mulanya enzim ini dinamakan protease tiol atau sulfihidril akan tetapi seiring dengan perkembangan kimia, namanya berubah menjadi protease sistein

Protease sistein memiliki gugus reakftif berupa gugus sulfihidril pada sisi aktifnya. Enzim ini terdiri dari satu buah sistein golongan sulfihidril dan histidine golongan imidazole pada sisi aktifnya.

Yang termasuk enzim ini : protease dari tanaman dan mikroba seperti papain, fisin dan bromelin, dari mikroba berupa clostipain, plasmodim falciparum protease cystein dan dari hewan berupa cathepsin B.

memiliki pH optimum netral Kerja enzim ini dapat dihambat oleh senyawa oksidator,

alkilator dan logam berat

PROTEASE SULFIHIDRIL / THIOL / SISTEIN

PROTEASE ASAM ATAU ASPARTAT

Enzim protease aspartat memiliki bagian aktif yang berupa dua gugus karboksil yang ada pada sisi aktifnya

pH optimum enzim ini adalah 2-3 Sebagian besar protease aspartat ini merupakan

golongan enzim pepsin dari enzim pencernaan seperti pepsin, chymocine, lysosomal catepsin D, renin, penicillopepsin, rizhopuspepsin, dan endothiapepsin.

Kerjanya dihambat oleh inhibitor pepstatin A, senyawa – senyawa diazoketon seperti diazoacetyl-DL-norleucine methyl ester (DAN), 1,2-epoxy-3(p-nitrophenoxy)propane dan lain – lain.

Keaktifan enzim ini tergantung adanya logam (metal) pada sisi aktifnya, terutama oleh adanya seng (Zinc). Seng dapat digantikan oleh kobalt, nikel pada kondisi tertentu tanpa mengurangi aktivitas enzim ini

Memiliki pH optimum 7-8 Merupakan enzim yang paling tidak stabil dibandingkan

enzim golongan lain karena dapat mengalami autolisis pada pH diatas 9 atau dibawah 6.

Inhibitornya dapat berupa EDTA, 2,2-bipyridine dan 1,10-phenantroline dan lainnya.

Contoh enzim ini aalah thermolisin bacillus thermoproteoliyticus.

PROTEASE METAL

Pada dasarnya, fungsi dan cara kerja enzim protease adalah sama dengan enzim pada umumnya hanya saja substrat yang dipengaruhi merupakan protein.

Fungsi suatu enzim adalah sebagai katalis untuk proses biokimia yang terjadi dalam sel maupun luar sel. Suatu enzim dapat mempercepat reaksi 10exp8 sampai 10exp11 kali lebih cepat dibandingkan pabila reaksi tersebut dilakukan tanpa katalis.

FUNGSI DAN CARA KERJA ENZIM

ENERGI AKTIVASI

Seperti juga katalis lainnya, maka enzim dapat menurunkan energi aktivasi suatu reaksi kimia. Untuk dapat menghasilkan produk, suatu reaksi kimia membutuhkan sejumlah energi tertentu untuk mencapai keadaan transisi (X), yang apabila telah tercapai energi tersebut maka dapat terbentuk produk. Dengan adanya enzim, maka harga energi aktivasi diperkecil atau diturunkan. Dengan demikian akan dapat memudahkan atau mempercepat terjadinya suatu reaksi.

Terdapat dua teori yang telah dikenal luas tentang cara kerja enzim.

1.Teori “Key and Lock”

2.Teori “Induced Fit”

CARA KERJA ENZIM

Sesuai teori ini, masing-masing enzim memiliki area spesifik (disebut situs aktif) yang dimaksudkan untuk substrat tertentu untuk mendapatkan terpasang. Situs aktif enzim ini melengkapi bagian tertentu dari substrat, sejauh bentuk yang bersangkutan. Substrat akan masuk ke dalam situs aktif dengan sempurna, dan reaksi antara mereka terjadi.

TEORI KEY AND LOCK

Substrat yang tepat akan masuk ke dalam situs aktif enzim dan membentuk kompleks enzim-substrat. Ini adalah di situs ini aktif bahwa substrat ditransformasikan ke produk yang dapat digunakan. Setelah reaksi selesai, dan produk yang dirilis, situs aktif tetap sama dan siap untuk bereaksi dengan substrat baru.

Teori ini juga mendukung hipotesis gembok dan kunci bahwa situs aktif dan substrat cocok dan bentuk mereka saling melengkapi. Menurut teori-induced fit, bentuk situs aktif tidak kaku. Hal ini fleksibel dan perubahan, sebagai substrat datang ke dalam kontak dengan enzim.

 Untuk lebih tepatnya, sekali enzim mengidentifikasi substrat yang tepat, bentuk perubahan situs aktifnya sehingga muat kedua persis. Hal ini menyebabkan pembentukan kompleks enzim-substrat dan reaksi lebih lanjut. Seperti teori ini menjelaskan mekanisme kerja berbagai enzim, itu diterima secara luas daripada kunci dan hipotesis kunci.

TEORI INDUCED FIT

Enzim – enzim protease terbagi menjadi empat kelompok utama mekanismenya yaitu serin, sistein, aspartat dan metal. Pada sisi aktif protease serin dan sistein, gugus reaktif menyerang secara nukleofilik pada ikatan peptida. Protease aspartat dan metal mengaktifkan sebuah molekul air untuk menjadikannya sebagai nukleofil daripada menggunakan gugus fungsi enzim itu sendiri. Meskipun demikian, pada dasarnya keseluruhan proses pemecahan ikatan peptida adalah sama pada semua golongan protease.

MEKANISME REAKSI ENZIM PROTEASE

.a) Protease serinb) Protease sisteinc) Protease aspartatd) Protease metal

Enzim protease memiliki aktivitas berbeda tergantung pada jenis serta sumber enzimnya, tapi pada umumya aktivitas ini juga dipengaruhi faktor – faktor yang mempengaruhi enzim pada umumnya. Yaitu

- Suhu

- Konsentrasi substrat

- Konsentrasi enzim

- pH

- Pengaruh inhibitor

FAKTOR – FAKTOR YANG MEMPENGARUHI ENZIM PROTEASE

ENZIM PAPAIN

Salah satu enzim protease yang berasalah dari tumbuhan adalah enzim papain.

Enzim Papain merupakan enzim protease yang terkandung dalam pepaya (Carica papaya)pada getahnya baik dalam buah, batang maupun daunnya. Sebagai enzim yang berkemampuan sebagai memecahkan molekul protein, dewasa ini papain menjadi suatu produk yang sangat bermanfaat bagi kehidupan manusia, baik di kehidupan rumah tangga maupun industri.

STRUKTUR DAN AKTIVITAS ENZIM PAPAIN

- Enzim papain termasuk protease sistein dengan struktur yang terdiri dari rantai tunggal polipepptida dengan tiga jembatan disulfida dan pada sisi aktifnya terdapat residu Cysteine (C158) Histidine (H292) Asparagine (N308).

- Gugus reaktifnya berupa sulfihidril yang terdapat pada sistein.

- pH optimum 6-7- Papain relatif tahan terhadap

panas dengan suhu optimum 60-70°C

- Papain prefers to cleave at: (hydrophobic)-(Arg or Lys)- cleaves here -(not Val). Hydrophobic is Ala, Val, Leu, Ile, Phe, Trp, or Tyr.[8]

- Inhibitor: PMSF, TLCK, TPCK, alph2-macroglobulin Hg2+ and other heavy metals, AEBSF, Antipain, cystatin, E-64, Leupeptin, pengikat Sulfhydryl, reagen – reagen karbonil, dan lain – lain.

Untuk memproduksi papain, bahan baku yang perlu disiapkan adalah getah pepaya. Sementara bahan penolongnya berupa air dan sulfit. Sulfit yang dapat digunakan antara lain natrium bisufit,natrium metabisulfit. Air digunakan sebagai pengencer sementara sulfit digunakan sebagai bahan pengawet (Dudung Muhidin, 2001).

Papain adalah zat yang mudah rusak karena oksidasi udara baik yang terjadi selama pembuatan maupun penyimpanan maka dari itu perlu ditambahkan pengawet dalam pembuatan papain. Sulfit yang dapat digunakan sebagai pengawet papain dapat berupa natrium bisulfit dengna konsentrasi 0.7%.

PRODUKSI ENZIM PAPAIN

1. Tahap pengambilan getah- dilakukan pada buah yang sudah berumur 2.5 – 3 bulan

dengan buah masih tergantung pada batang pokok selama penyadapan.

- Interval penyadapan setiap empat hari dengan tujuh kali selama 28 hari. Waktu yang tepat untuk melakukan penyadapan adalah pagi hari sebelum matahari terbit, sekitar pukul 05.30 - 08.00, atau pada sore hari sebelum matahari terbenam, sekitar pukul 17.30 - 18.30.

- Penyadapan dilakukan dengan cara menorehkan alat sadap pada kulit buah mulai dari pangkal menuju ujung buah. Kedalaman torehannya antara 1 - 2 mm. Kedalaman ini perlu diperhatikan agar luka torehannya dapat cepat sembuh. Banyak torehan setiap buah cukup lima torehan dengan jarak antartorelan 1 - 2 cm. Setelah ditoreh, getah yang ke luar dari buah segera ditampung dalam alat tampah penampung getah yang sudah dirancang khusus. Tampah ini sudah diletakkan pada batang tanaman. Oleh karena hanya berupa anyaman bambu maka ada banyak lubang pada tampah tersebut. Agar getah tidak banyak terbuang melalui lubang, sebaiknya alas tampah tersebut diberi plastik.  

2. Pengolahan papain kasar Getah hasil penyadapan buah dapat diolah

menjadi papain kasar (cured papain). Cara pengolahannya sebagai berikut. Getah dari penyadapan dicampur larutan sulfit 0.7% sebanyak empat kali jumlah getah, lalu diaduk hingga merata dengan alat pengaduk (mixer). Campuran ini biasanya akan membentuk emulsi getah bewama putih susu yang agak kental. Selanjutnya emulsi getah dikeringkan hingga menjadi papain kasar. Untuk mengeringkan emulsi getah menjadi papain kasar dapat dikerjakan dengan berbagai cara, yaitu : Pengeringan dengan sinar matahari Pengeringan dengan cabinet drier

APLIKASI ENZIM PAPAIN DALAM INDUSTRI PANGAN

Pengempuk Daging (Meat Tenderizer)- Dalam proses ini, papain memotong rantai protein dalam

benang – benang fibril dan jaringan penghubung serta merusak integritas serabut otot sehingga membuat daging menjadi empuk.

- Papain sebagai pelunak daging (meat tenderizer) banyak diperdagangkan dalam kemasan kecil sesuai kebutuhan rumah tangga. Papain ini sudah dicampur bahan lain seperti gula dan garam agar kandungan papainnya tidak terlalu kuat.

- Pengempukan daging pada sistem lebih modern dilakukan dengan cara antemortem, pengempukan ini dengan cara menyuntikkan larutan papain beberapa waktu sebelum ternak dipotong kira – kira 5 – 10 menit. Dengan dosis penyuntikan 0,2 – 0,7 ml untuk setiap Kg berat ternak hidup. Jumlah larutan yang disuntikkan ke dalam ternak besar biasanya 80 – 120 ml dan pada unggas 1 – 2 ml. Penyuntikan dilakukan pada pembuluh darah balik leher (vena jugularis) ternak potong atau pada vena di bagian sayap untuk jenis unggas.

Pembuatan Keju- Papain dipilih sebagai alternatif enzim yang digunakan pada

pembuatan susu untuk pengganti enzim rennet. Enzim rennet pada proses pembuatan keju berfungsi sebagai koagulan yang biasanya cukup mahal dan jumlahnya terbatas. Maka dari itu digunakan papain sebagai pengganti renet yang relafit lebih ekonomis.

- Pada prinsipnya, terdapat dua proses yang mendukung reaksi penggumpalan protein susu yaitu hidrolisis enzimatik k-kasein dan proses nonenzimatik berupa aglomerisasi misel kasein. Kombinasi kedua proses tersebut menyebabkan perubahan fisik susu yang disbut penggumpalan. Selama proses penggumpalan berlangsung, terjadi penjeratan lemak melalui pembentukan benang – benang ikatan silang atau matriks gel.

Aplikasi papain lain dalam berbagai industri adalah ;- Hidrolisis protein dan pembuatan pepton yang berguna

di bidang mikrobiologi- Stabilizer bir - Pelembuat kulit(penyamakan)- Bahan perenyah kue kering- Bahan kosmetik- Obat – obatan (misalnya obat gangguan pencernaan

utamanya protein, gastritis, obat cacingan, dispesia dll) dan masih banyak lagi lainnya.

Thanks for your attention