Aktifitas Enzim, Amilolitik dan Produksi Alkohol dari Pati

OLEHAWARI SUSANTIBP: 1320422015

PROGRAM PASCASARJANA BIOLOGIFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG,2014

Pati adalah bentuk polimer simpanan glukosa pada

tumbuhan dan merupakan sumber energi utama dalam makanan (Murray, R, 2006).

Pati merupakan homopolimer glukosa dengan ikatan α-glikosidik, yang banyak terdapat pada tumbuhan terutama pada biji-bijian, umbi-umbian. Berbagai macam pati tidak sama sifatnya, tergantung dari panjang rantai atom karbonnya, serta lurus atau bercabang (Jane, 1995; Koswara, 2006).

Pati atau amilum adalah karbohidrat kompleks yang tidak larut dalam air, berwujud bubuk putih, tawar dan tidak berbau.

Pati tersusun paling sedikit oleh tiga komponen utama yaitu amilosa, amilopektin (Bank dan Greenwood, 1975). Umumnya pati mengandung 15 – 30% amilosa, dan 70 – 85% amilopektin.

Sifat-sifat pati sangat tergantung dari sumber pati itu sendiri. Adapun sifat granula pada pati yaitu:

Amilosa Pati adalah karbohidrat yang merupakan polimer glukosa yang terdiri dari amilosa dan amilopektin. Amilosa merupakan bagian polimer dengan ikatan α- (1,4) dari unit glukosa, yang membentuk rantai lurus, yang umumnya dikatakan sebagai

linier dari pati.

Amilosa

Amilase dihidrolisa dengan β- amilase pada beberapa jenis pati tidak diperoleh hasil hidrolisis yang sempurna, β- amilase menghidrolisis amilosa menjadi unit-unit residu

glukosa dengan memutus ikatan α-(1,4) dari ujung non pereduksi rantai amilosa menghasilkan maltosa (Hee-Joung An, 2005).

Suatu karakteristik dari amilosa dalam suatu larutan adalah kecenderungan membentuk koil yang sangat panjang dan fleksibel yang selalu bergerak melingkar. Struktur ini mendasari terjadinya

interaksi iodamilosa membentuk warna biru. Dalam masakan, amilosa memberikan efek keras bagi pati (Hee-Joung An, 2005).

Struktur rantai amilosa

Amilopektin Amilopektin : amilosa, mempunyai ikatan α-(1,4) pada rantai lurusnya, serta ikatan β-(1,6) pada titik percabangannya. Ikatan percabangan tersebut berjumlah sekiar 4 – 5 % dari seluruh lkatan yang ada pada amilopektin (Hodge dan Osman, 1976 ; Fennema, 1976).

Struktur rantai amilopektin

Amilosa lebih mudah larut dalam air dibandingkan amilopektin.

Bila amilosa direaksikan dengan larutan iod akan membentuk warna biru tua, sedangkan amilopektin akan membentuk warna merah.

Amilopektin dan amilosa mempunyai sifat fisik yang

berbeda

Modifikasi Pati

Pati yang gagus hidroksinya telah mengalami perubahan dengan reaksi kimia yang dapat berupa esterifikasi, eterifikasi, atau

oksidasi (Flenche, 1985).

Modifikasi pati ini di bedakan menjadi hidrolisis yang digolongkan menjadi hidrolisis katalis asam, dan hidrolisis dengan katalis enzim

Hidrolisis merupakan reaksi pengikatan gugus hidroksil / OH oleh suatu senyawa. Gugus OH dapat diperoleh dari senyawa air.

Hidrolisis Enzim •Hidrolisis adalah pecahnya rantai pada pati baik amilosa maupun amilopektin. Enzim yang memecah yaitu α - amilase.

•Terdapat pada tanaman, jaringan mamalia, jaringan mikroba.

•Dapat juga diisolasi dari Aspergillus oryzae, Aspergillus niger, Bacillus subtilis , Bacillus licheniformis, Bacillus coagulans etc.

ENZIM AMILASE Amilase bekerja pada pati, glikogen dan turunan polisakarida dengan menghidrolisa ikatan α – 1,4 – dan / α – 1,6 –

glikosidik.

Amilase dikelompokkan menjadi 3 golongan enzim yaitu:

– α-amilase yang memecah pati secara acak dari tengah dan bagian dalam molekul, karena itu disebut

endoamilase

– β-amilase, yang menghidrolisa unit-unit glukosa dari ujung molekul pati, karenanya disebut eksoamilase

– Glukoamilase, yang dapat memisahkan glukosa dari terminal gula non-pereduksi substrat pati

Alfa-amilase terdapat pada jaringan tanaman, hewan mamalia dan mikrobia. Alfa-amilase murni dapat diperoleh dari berbagai sumber misalnya malt (barley), ludah manusia dan pankreas. Dapat juga diisolasi dari Aspergillus oryzae dan Basillus subtilis.

Alfa Amilase (α-1,4 glukan glukanohidrolase, E.C. 3.2.1.1)

α - amilase adalah endo enzim yang kerjanya memutus ikatan α - 1,4 secara acak di bagian dalam molekul baik pada amilosa maupun pada amilopektin

Sifat dan mekanisme kerja enzim α - amilase tergantung pada sumbernya.

Umumnya α - amilase memotong ikatan di bagian tengah rantai sehingga menurunkan kemampuan pati mengikat zat warna iodium.

Hidrolisis dengan α - amilase enyebabkan amilosa terurai menjadi saltosa dan maltotriosa.

Pada tahap selanjutnya maltotriosa terurai kembali menjadi maltosa dan glukosa (Walker dan Whelan dalam Fogarty, 1983).

Cara kerja enzim α - amilase terjadi melalui dua tahap, yaitu :

pertama, degradasi amilosa menjadi maltosa dan amiltrotriosa

yang terjadi secara acak.

Degradasi ini terjadi sangat cepat dan diikuti dengan menurunnya viskositas yang cepat

pula. Kedua, relatif sangat lambat yaitu pembentukan glukosa dan maltosa sebagai

hasil akhir dan caranya tidak acak

Keduanya merupakan kerja enzim α - amilase pada molekul amilosa

(Koswara, 2006).

Pemecahan oleh α-amilase terhadap amilopektin akan menghasilkan dekstrin BM (berat molekul) rendah dan maltosa dan oligosakarida yang lebih besar Setiap molekul α-amilase mengandung satu ion Ca++ yang perannya tidak langsung untuk pembentukan enzim substrat, tetapi mendukung molekul enzim membentuk keadaan optimum guna aktivitas dan stabilitasnya.

Hal-hal yang mempengaruhi hidrolisa enzim antara lain konsentrasi asam, temperatur, dan waktu pemasakan (O.S Azeez, 2002). Laju hidrolisis akan meningkat bila tingkat polimerisasi menurun, dan laju hidrolisis akan lebih cepat pada rantai lurus. Hidrolisis amilosa lebih cepat dibanding hidrolisis terhadap amilopektin (Gnad T, 2003).

2. Beta-amilase (β-1,4-glukan malto hidrolasi, EC. 3.2.1.2)

Enzim β-amilase bekerja pada substrat dari gugus terminal non-reduktif, pada

ikatan glikosidis kedua .

Pada substrat amilosa, bila aktivitasnya tinggi dapat menghidrolisis sempurna menghasilkan maltosa. Pada substrat amilopektin akan menghasilkan maltosa dan sisa dekstrin tinggi

Kerja G - amilase pada amilopektin akan menghasilkan glukosa, maltosa dan berbagai jenis G - limit dekstrin, yaitu oligosakarida yang terdiri dari cepat atau lebih

residu gula yang semuanya mengandung ikatan G - 1,6 (Winarno, 1983).

Aktivitas optimal dari enzim dipengaruhi oleh berbagai faktor.

Enzim yang dihasilkan oleh kapang Aspergillus oryzae mempunyai aktivitas optimum pada pH 5,5 dan suhu 37 – 40 oC (Ebookpangan, 2006).

Kisaran pH optimum untuk enzim G - amilase berkisar antara 4,5 – 6,5 dan dengan kisaran suhu optimum 40 – 60 oC (ebookpangan, 2006).

3. Glukoamilase

Memecah pati dari luar dengan mengeluarkan unit-unit glukosa dari ujung non reduksi polimer pati.

Hasil reaksinya hanya glukosa, sehingga dapat dibedakan dengan α dan β amilase.

Secara komersial diproduksi Aspergillus rhizopus. Glukoamilase dapat memecah ikatan α-1,3 dan α-1,4. dengan pengaruh enzim glukoaminase posisi glukosa α dapat diubah menjadi β.

Bakteri amilolitik merupakan mikroorganisme yang mampu memecah pati menjadi senyawa yang lebih sederhana, terutama dalam bentuk glukosa. Kebanyakan mikroorganisme amilolitik tumbuh subur pada bahan pangan yang banyak mengandung karbohidrat (Gunawan 2013).

AMILOLITIK

Bakteri amilolitik adalah bakteri yang mampu menghidrolisis amilum menjadi gula sederhana yang mudah larut.

Berdasarkan pengertian di atas dapat diketahui bahwa bakteri amilolitik adal7ah bakteri yang mampu menghasilkan enzim

amilase

Kelompok bakteri amilolitik termasuk ke dalam kelompok bakteri sakarolitik karena kemampuannya menghidrolisis polisakarida dan disakarida menjadi

molekul yang lebih sederhana.

Bakteri yang tergolong bakteri amilolitik antara lain yaitu Bacillus subtilis , Clostridium

butyricum n etc yang dapat memproduksi enzim amilase dan memecah pati diluar sel.

Selain itu, Bakteri berbentuk stapilokokus adalah Staphylococcus aureus.

Bakteri ini memiliki kemampuan menghasilkan

enzim amilase yang digunakan untuk

mendapatkan energi dari amilum.

Ex: Kapang amilolitik antara lain Fusarium dan Penicillium (Fardiaz, 1992).

Produksi Alkohol dari Pati Singkong.

• Empat isolat kapang yaitu A. Niger IPBCC 88.145, T. longibrachiatum IPBCC 07.556, Penicilllium sp. IPBCC 07.537, dan P. herquei IPBCC 07.557 memiliki aktivitas amilolitik.

• Aspergillus niger (IPBCC 88.145) memiliki IA tertinggi sebesar 2,7 dan menghasilkan glukoamilase. Aktivitas glukoamilase optimum (1,95 Unit/mL) terjadi pada 96 jam inkubasi.

• Kapang ini juga mampu mengubah pati singkong menjadi alkohol. Produksi alkohol sebesar 29 mL-31 mL dengan kadar alkoholnya 90,5%-93,5%, sedangkan efisiensi produksi alkohol berkisar antara 52,11%-55,71% (v/v) dan efisiensi fermentasinya berkisar 70,2%-75,1% (v/v) bergantung dari tingkat likuifikasi bubur singkongnya.

Tunisa,T (2009)

TERIMA KASIH ..... ^_^