(pengembangan produk berbasis sumber pangan lokal untuk

PROSIDING TEKNOLOGI PANGAN ISBN :978-979-19061-0-4

ISBN: 978-979-19061-0-4

PROSIDING SEMINAR NASIONAL 2008

PENGEMBANGAN PRODUK BERBASISSUMBER PANGAN LOKAL UNTUKMENDUKUNG KEDAULATANPANGAN

YOGYAKARTA, 18 DESEMBER 2008

KELOMPOK :TEKNOLOGI PANGAN

Penyunting : Wisnu Adi YuliantoUmar SantosaAstuti SetyowatiSri Luwihana,D

Penyuntingpelaksana : Siti TamarohCh. LitisSuryaniSri HardjantiAgus SlametDmWara PrastutiAgung WazykaBayu Kanetro

Diselenggarakan olehProgram Studi Teknologi HasilPertanian

Fakultas AgroindustriUniversitas Mercu Buana Yogyakarta

dalam Rangka Pelaksanaan Program Hibah Kompetisi A-2Tahun 2008

Seminar Nasional Pengembangan AgroindustriYogyakarta, 18 Desember2008


OPTIMASIAKTIVITAS LIPASE INDEGENOUSEKSTRAK KECAMBAHBIJIADAS (Foeniculum vulgare Mill)

UNTUK PRODUKSIESTERMETILASAM LEMAK

Oleh:Lutfi Suhendra*', ID.G. Mayun Permana**', Sri Mulyani*'

dan A.A Made Dewi Anggreni*'

Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi PertanianUNUD) Jurusan Teknologi HasilPertanian, Fakultas Teknologi PertanianUNUD

ABSTRACT

Target of research is obtaining the optimation react the activity of lipaseindigenous from extract of sprout of fennel seed (Foeniculum Vulgare Mill).ThisResearch cover the germination of fennel seed (Foeniculum Vulgare Mill), resultof sprout of fennel seed done by extraction and centrifugation get the supernatantof is so-called by lipase is harsh of extract of sprout of fennel seed (FoeniculumVulgare Mill). Analyses the antecedent covers the water content, protein content,content of dissolve protein and fat from dry seed, seed germinate and obtainedraw lipase. Lipase extract of sprout fennel seed done by optimation conditionreact by using method of response surface methodology (RSM) and by the centralcomposite design (CCD). Condition Parameter react to cover four factor that istime reacted the (XI), temperature react the (X2), pH react the (X3) Andconcentration lipase (X4). Analyses at this research cover the activity ofesterification.

Result of optimation react the activity and produce the lipase of extract ofsprout of fennel seed use the D-optimally obtained. Activity of esterification havemaximum 0,64362 U/ml reached at time react 2 hour, temperature 31,43 °C, pH4,5 and concentration lipase 0,5%; production of lipase esterification havemaximum 6,32 U/g (dry basis the seed) reached at time react 2 hour, temperature29,5 0C,pH4,5 and concentration lipase 0,5%;Keyword: Foeniculum Vulgare Mill, Hydrolysis, alcoholysis, esterification and

response surface methodology

PENDAHULUAN

Lipase, ester asil triasilgliserol hidrolisis (EC 3.1.1.3) merupakan proses

enzim sebagai katalis intrinsik hingga pemecahan katalis ikatan ester karboksil di-

tri- dan monogliserol (komponen utama lemak dan minyak pada hewan, tanaman

Seminar Nasional Pengembangan AgroindustriYogyakarta, 18 Desember 2008

TP196


dan mikroba) (Paiva dkk., 2000). Asam lemak dan gliserol digunakan sebagai

pembentuk glukosa dan digunakan sebagai bahan bakar pada poses repirasi

(soetopo, 2002). Pada saat yang sama biji juga memerlukan energi karbon

skeleton yang sangat penting untuk pertumbuhan embrio dengan mensintesa

lemak. Lipase mengatur kecepatan pemecahan lemak (hidrolisis) dan sintesa

lemak (esterifikasi) pada tahap perkecambahan dan pertumbuhan embrio (Huang

dkk., 1988). Suhendra, dkk. (2007) melakukan screening terhadap aktivitas lipase

dari beberapa biji-bijian diperoleh lipase dari ekstrak kecambah biji adas

(Foeniculum vulgare Mill) mempunyai aktivitas alkoholisis dan esterifikasi

tertinggi.

Penggunaan lipase sebagai katalis reaksi biotransformasi komersial

meningkat antara lain untuk produksi lemak pada makanan bayi dengan

kandungan sn-2 palmitat yang tinggi, dan isopropyl mirisat yaitu minyak pelumas

yang dapat dirombak alam/biodegradable (Quinlan dan Moore, 2001; Rozendaal

dan Macrae, 1977).

EMAL mempunyai peranan yang besar dalam industri oleokimia. EMAL

menggantikan asam lemak sebagai bahan dasar oleokimia. EMAL mempunyai

potensial sebagai substitusi minyak diesel yang terbakar habis tanpa menghasilkan

emisi sulfur dioksida. Meskipunpanas pembakaran cukup rendah, tidak ada mesin

tambahan yang diperlukan dan tanpa kehilangan efisiensi (Hui, 1996).

EMAL mempunyai tiga sifat sangat menguntungkan dalam pembuatan

skala besar, yaitu mudah difrakasinasi, lebih stabil dan tidak korosif. Secara

umumEMAL sangat mudahdifraksinasi karena titik didihnya rendah, rata-rata 30

°C dibandingkan dengan asam lemaknya pada tekanan 10 mmHg (Farris, 1979).

Kondisi ini sangat aman untuk dilakukan karena energi yang dikonsumsi rendah

dan dekomposisi ester metil dapat dihindari.

Response Surface Methodology (RSM) merupakan kumpulan teknik

matematik dan statistik yang digunakan untuk modeling dan analisis

permasalahan pada respon yang dipengaruhi oleh beberapa variabel dan bertujuan

memperoleh optimasi respon (Montgomery, 2001). Kecocokan model orde dua

Seminar Nasionai Pengembangan AgroindustriYogyakarta, 18 Desember2008

TP197


Central Composite Design (CCD) banyak digunakan. Secara umum, CCD

mempunyai faktorial 2k dengan banyak data (nf), sumbu (2k), dan pusat (ric). CCD

sangat efisien untuk kecocokan model orde dua. Dua parameter dalam spesifik

design adalah jarak sumbu a yang dijalankan dari pusat design dan jumlah titik

pusat n« (Montgomery, 2001).

Tujuan penelitian ini untuk memperoleh optimasi aktivitas lipase dari

ekstrak kecambah asam lemak biji adas (Foeniculum vulgare Mill) untuk produksi

ester metil asam lemak (EMAL) secara enzimatis menggunakan dengan Response

Surface Methodology (RSM). RSM menggunakan kecocokan model CCD.

Kondisi optimasi menggunakan D-optimaly.

METODA PENELITIAN

Bahan dan Aiat

Biji adas (Foeniculum vulgare Mill) diperoleh di pasar tradisional

Denpasar, Bali. Bahan kimia yang digunakan diperoleh dari agen-agen bahan

kimia di Denpasar yang semuanya "analytical grade". Bahan kimia standar

dengan kemurnian sangat tinggi yang digunakan dalam penelitian yang tidak

tersedia di pasaran dalam negeri, akan dipesan dari Sigma Co., St. Louis, MO,

USA. Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah Waring blender (National),

pH meter (TOA HM 605), magnetic stirrer, sentrifiige, waterbath, vortex, kain

katuntipis, neraca analitik (Sartorius), spektrofotometer dan nampan.

Jalan PenelitianPerkecambahan biji dilakukan dengan metode Abigor dkk. (2002) yang

telah dimodifikasi. Biji direndam dalam larutan dengan variasi pH dan waktu 12

jam, dilanjutkan dengan perendaman dalam larutan fungisida (1 ml/1air destilasi)

selama 10 menit. Biji dihamparkan di atas lembaran kertas dalam nampan yang


TP198


berisi pasir steril pada suhu kamar (30 °C). Lama waktu perkecambahan 8 hari,

hari pertama perkecambahan dianggap sebagai hari pertama perkecambahan.

Preparasi enzim lipase ekstrak kecambah biji adas (Foeniculum

vulgare Mill) D dengan metode Lin, dkk. (1983), dalam Abigor, dkk., (2002),

enzim diisolasi pada suhu 4 °C untuk semua percobaan yang dilakukan. Biji hasil

perkecambahan yang berkecambah digunakan untuk preparasi enzim. Biji dicuci

dengan air destilat dan dihomogenisasi selama 10 menit dalam 0,2 Msitrat buffer

yang terdiri dari 0,6 M sukrosa, 1 mM EDTA 10 mM KC1 dan 1 mM MgCL

Derajat keasaman (pH) diatur sesuai dengan perlakuan (CCD) dengan

menggunakan KOH/HCL. Homogenat dilakukan sentrifugasi selama 30 menit

pada 5500 rpm, hasil lapisan lemak, lapisan supernatan dan pellet. Lapisan

supernatan yang digunakan untuk pengujian produksi ester metal asam.

Supernatan dimasukkan dalam botol dan disimpan pada suhu -15 °C dan di

keluarkanpada saat dilakukan pengujian.

EsterifikasiMetilAsam LemakLipase enzim lipase ekstrak kecambah

biji adas (.Foeniculum vulgare Mill) Termodifikasi (Watanabe dkk., 2003),

konsentrasi lipase kasar sesuai dengan perlakuan CCD ditambah dengan 6

pmol/ml asam oleat, divortex dengan kecepatan bertahap dari 125 rpm hingga 450

rpm selama 10 menit. Metanol 6 pmol/ml dimasukkan ke dalam campuran

secepatnya dan diinkubasi pada suhu sesuai dengan perlakuan CCD dengan lama

waktu inkubasi sesuai dengan perlakuan CCD.

Penentuan asam oleat menggunakan metode Marsena, dkk. (1999)

selesai inkubasi segera dimasukkan ke dalam es untuk beberapa saat. Sampel

diambil 300 pL dan ditambahkan 2,7 mL isooktan dan 0,6 mL Cu asetat piridin

pH 6, gojok larutan tersebut selama 90 detik dengan tangan. Setelah itu

disentrifugasi larutan tersebut dengan kecepatan 2000 rpm selama 5 menit,

kemudian ditera absorbansinya pada panjang gelombang 715 nm.

Unit (U) adalah jumlah asam lemak yang dibebaskan (pmol )per menit


TP199


Analisa protein terlarut dengan metode Lowry-Folin, kadar protein dengan

metode Mikro Kjeldahl (Sudarmadji dkk., 1984) dan Kadar air dengan cara

pemanasan (Sudarmadji dkk., 1984)

Rancangan Percobaan

Optimasi aktivitas lipase kecambah biji terpilih dengan menggunakan

metode response surface methodology (RSM) dengan kecocokan model central

composite design (CCD). Parameter kondisi reaksi meliputi waktu reaksi (Xi),

suhu reaksi (X2), pH reaksi (X3) dan konsentrasi lipase (X4) (Tabel 1). Analisa

pada penelitian ini meliputi aktivitas esterifikasi, kadar air, N total dan protein

terlarut.

Tabel 1. Response surface methodology (RSM) dengan kecocokan model central_composite desaign (CCD) pada kondisi perkecambahanbiji_

Perlakuan Satuan-;---:--a -1 0 1 a

Waktu reaksi (Xi) Jam/m 2 7 1 1 2enit 2 * 7 3

Suhu reaksi (X2) °C 20 3 4 5 65 5 5 5

pH(X3) - 4,5 6 7,5

9 10,5

Konsentrasi % 0,5 4 7, 1 1substrat 5 1 4,5

Rancangan percobaan menggunakan kecocokan model CCD dengan 4

faktor, masing-masing faktor terdiri dari 6 level, dan 7 titik pusat (Montgomery,

2001). Percobaan dilakukan dengan dua kali ulangan. Tabel 1 menunjukkan

rancangan percobaan penelitian dengan pengkodean dan tanpa pengkodean

menggunakankecocokanmodel CCD.

Persamaan RSMmenggunakan orde dua yaitu

Y-Po+ J>|X,+|>aX,2 + 22>8ijXiXj+ si=1 M i<j

Dimana Y adalah respon (aktivitas esterifikasi lipase). Po adalah konstanta. Pi,Pii,Py adalah koefesiendari variabel bebas (X).


TP200


HASIL DANPEMBAHASAN

Aktivitas EsteriflkasiLipase Ekstrak Kecambah BijiAdasAktivitas esteriflkasi lipase dari ekstrak kecambah biji adas menunjukkan

bentuk saddle (Gambar 1),hal inimenunjukkan bahwa aktivitas alkoholisi ekstrak

kecambah biji adas tidak mempunyai maksimum atau minimum. Persamaan

aktivitas esteriflkasi lipase dari ekstrak kecambah biji adas berdasarkan analisis

statistik adalah sebagai berikut:

Y = 0,745131 - 0,042472 X, + 0,001601 X2 + 0,000686 X3 - 0,077922 X4 +0,000888X!2 - 0,000008 X22 + 0,000246 X32 + 0,001831 X42 - 0,000034 XiX2-0,000153 X,X3 + 0,001603 X,X4 - 0,000241 X2X3 + 0,000138 X2X4 +0,000950X3X4 (1)

Surface Plotsof Aktivitas Alkoholisis (U/ml)

Hold ValuesWaktu 12Suhu 45pH 7,5Konsentrasi 7,5

Gambar 1. Surface aktivitas esteriflkasi lipase ekstrak kecambah biji adas padavariasi waktu, suhu, pH dan konsentrasi lipase untuk produksi esterasam lemak

Hasil analisa sidik ragam menunjukkan Persamaan 1 merupakan

persamaan orde dua. Konsentrasi lipase linier (-0,077922) mempunyai pengaruh


TP?m


terbesar, diikuti waktu reaksi linier (-0,042472). Hal ini menunjukkan aktivitas

esterifikasi ekstrak kecambah biji adas lebih banyak dipengaruhi oleh adanya

konsentrasi lipase dan waktu reaksi. Pengaruh konsentrasi lipase yang

berpengaruh negatif secara linier ini kemungkinan disebabkan pada proses

esterifikasi antara methanol dan asam oleat tidak memerlukan air untuk reaksi,

lipase kasar yang digunakan lebih sedikit akan mengurangi air yang ada dalam

reaksi. Waktu reaksi yang berpengaruh negatif secara linier ini, kemungkinan

disebabkan methanol yang digunakan menyebabkan lipase tidak aktif, sehingga

semakin lama waktu reaksi menyebabkan lipase kontak dengan methanol

semakin lama.

Optimaln HlD Cur

0.90885 Lc

Waktu22,0[2,0]2,0

Suhu65,0

[31,4267]25,0

PH10,50[4,50]4,50

Konsentr14.50[0,50]0,50

Akiivita

Targ: 0,6480y = 0,6436

d = 0,90885 V!

«

Gambar 2. D-optimali aktivitas esterifikasi lipase ekstrak kecambah biji adaspada variasi waktu, suhu, pH dan konsentrasi lipase untuk produksiester asam lemak

Gambar 2 menunjukkan pengujian menggunakan D-optimal, aktivitas

esterifikasi lipase ekstrak kecambah biji adas mempunyai maksimum 0,64362

U/ml/menit yang dicapai pada lama waktu reaksi 2 jam, suhu 31,43 °C, pH 4,5

dan konsentrasi 0,5%.

Pada beberapa penelitian yang dilaporkan biji mempunyai pH yang

berbeda-beda. Hal ini seperti yang dilaporkan pada Pentaclethra macrophylla


TP202


Benth (Enujiugha dkk., 2004); biji Umbellularia California (Hass dkk., 2001);

mempunyai optimum aktivitas hidrolisis pada pH 8,5. Kecambah biji Jatropha

curcas L mempunyai optimum aktivitas hidrolisis pada pH 7,5 (Abigor dkk.,

2002). Kecambah biji Avena fatua mempunyai optimum aktivitas esterifikasi

pada pH 9 (Mohamed dkk., 2000). Pada biji castor mempunyai optimum

esterifikasi pada pH 4 (Tuter, 1998). Aktivitas spesifik hidrolisis kecambah biji

wijen padakondisi perkecambahan optimumpH3,3 (Suhendra, 2005).

Aktivitas spesifik hidrolisis ini tidak berbeda dengan ekstrak biji dorman

kacang African yaitu suhu optimum aktivitas lipase pada kacang African adalah

30 °C. Lipolisis substansial masih ada pada suhu 80 °C, mengindikasikan

thermostabilitasnya cukup tinggi (Enujiaugha dkk., 2004). Kondisi optimal reaksi

enzimatis lipase terimmobilisasi Candida antartica diperoleh pada konsentrsi

substrat 0,04 M, konsentrasi enzim 7% dan suhu 34 °C selama 96 jam. Hasil

esterifikasi yang di peroleh pada kondisi ini sebesar 72,9% (Nogales dkk., 2005).

Maksimal aktivitas lipase ekstrak kecambah California-laurel (Umbellulari

californica) teijadi pada pH 8,5. Aktivitas lipase ini stabil hingga kisaran pH 6-9

dan tidak stabil pada suhu>40 °C (Haas dkk., 2001).

ProduksiLipase EsterifikasiBijiAdas

Produksi lipase esterifikasi biji adas menunjukkan bentuk saddle (Gambar

3), hal ini menunjukkan bahwa produksi lipase esterifikasi biji adas tidak

mempunyai maksimum atau minimum. Persamaan produksi lipase esterifikasi

biji adas berdasarkan analisis statistik adalah sebagai berikut:

Y = 7,31376 -0,41691 Xi +0,01578 X2 +0,00688 X3 - 0,76504 X4 + 0,00872Xj2- 0,00008 X22 + 0,00241 X32 + 0,01798 X42 - 0,00033 XiX2 - 0,00152 XiX3+0,01574 X1X4 - 0,00236 X2X3 + 0,00136 X2X,+ 0,00933 X3X4(2)


TP203


Surface Plotsof Produksi LipaseAlkoholisis (U/g)

Hold ValuesWaktu >2Suhu 45PH 7,5Konsentrasi 7,5

Gambar 3. Surface produksi esterifikasi lipase ekstrak kecambah biji adas padavariasi waktu, suhu, pH dan konsentrasi lipase untuk produksi esterasam lemak

Hasil analisa sidik ragam menunjukkan Persamaan 2 merupakan

persamaan orde dua. Konsentrasi lipase kuadratik (-0,76504) mempunyai

pengaruh terbesar, diikuti dan waktu reaksi linier (- 0,41691). Hal ini

menunjukkanproduksi lipase esterifikasi biji adas lebihbanyak dipengaruhi oleh

adanya konsentrasi lipase dan waktu reaksi.

Gambar 4. Menunjukkan pengujian menggunakan D-optimal, produksi

lipase esterifikasi ekstrak kecambah biji adas mempunyai maksimum 6,32 U/g

(berat kering biji) yang dicapai pada lama waktu reaksi 2 jam, suhu 29,5 °C, pH

4,5 dan konsentrasi 0,5%.


TP204


Waktu22,0[2.0]2.0

Suhu65,0

[29.5255]25,0

PH10,50[4,50]4.50

14,50[0,50]0.50

.Gambar 4. D-optmaly produksi esterifikasi lipase ekstrak kecambah biji adaspada variasi waktu, suhu, pH dan konsentrasi lipase untuk produksiester asam lemak

KESIMPIJLAN

1. Pengujian menggunakan D-optimal, aktivitas esterifikasi lipase ekstrak

kecambah biji adas mempunyai maksimum 0,64362 U/ml/menit yang dicapai

pada lama waktu reaksi 2 jam, suhu 31,43 °C, pH 4,5 dan konsentrasi lipase

0,5%.

2. Pengujian menggunakan D-optimal, produksi lipase esterifikasi ekstrak

kecambah biji adas mempunyai maksimum 6,32 U/g (berat kering biji) yang

dicapai pada lama waktu reaksi 2 jam, suhu 29,5 °C, pH 4,5 dan konsentrasi

lipase 0,5%.

DAFTAR PUSTAKA

Abigor, R.D., Uadia, P.O., Foglia, T.A., Hass, M.J., Scott, K. dan Savary,B.J.2002. Partial and Properties of Lipase from Germaning Seeds ofJatropha curcas L.JAOC. 79: 1123-1126.

Enujiugha, V.N., Thani, F.A. Sanni, T.M., dan Abigor, R.D.2004. Lipase Activityin Dormant Seeds of the African Oil Bean (Pentaclethra macrophyllaBenth). Food Chemistry, ELSIVIER. 88: 405-410.

Farris, R.D.1979. Methyl Ester inThe Fatty Acid Industry, J. Am. Oil Chem. Soc.(JAOCS). 56:770A-773A.


TP205

Haas, M.J., Cichowicz, D.J., dan Dierov, J.K.2001. Lipolytic Activity ofCalifornia-Laurel (umbellularia californica) Seeds. JAOCS. 78: 1067-1071.

Huang, A.H.C., Lin, Y. dan Wang, S.1988. Characteristic and Biosynthesis ofSeed Lipases inMaize and Other Plant Species. JAOCS. 5: 897 -899.

Hui, Y.H.1996. Baley's Bailey Industrial Oil and Fat ProductEdible Oil and FatProduct. 5th ed., vol 2. A Wiley-Inter Science Fublisher, John Wiley &Son, Inc,New York.

Marsena, D.W. Indarti, R., dan Ohta.1999. A simplied Method for Determinationof Free Fatty Acids for Soluble and Immobilized Lipase Assay.IndonesianFood and NutrionProgress. 5: 79-83.

Mohamed, M.A., Mohamed, T.A., dan Mohamed, S.A.2000. Distribution ofLipase in Gramineae. Partial and Purification and Characteristization ofEsterase fromAvenafature. Bioressource Technology. 73: 227-234.

Montgomery, D.C.2001. Design and Analysis of Experiments.John Wiley &Sons, Inc.New York.pp. 427-510.

Quinlan, P., dan Moore, S.1993. Modificationof Triglycerides by Lipase: ProcessTechnology and Its Application to the Production of NutritionallyImprovedFats, INFORM.4: 580-585.

Paiva, A.L., Balcao, V.M., Malcata, F.X.2000. Kinetics and mechanisms ofReactions Catalyzed by Immobilized Lipases. Journal of Enzyme andMicrobial Technology. 27: 187-204.

Rozendaal, A., Macrae, A.R.1997. Interesterification of Oils and Fats, In: LipidTechnologies and Application, edited by Gunstone, F.D. and Padley,F.B. MarcelDekker,NewYork. pp. 223-263.

Soetopo, L.2002. Teknologi Benih. PT RajaGrafindo Persada, Jakarta. Hal:21-56.Sudarmadji, S., Haryono, B., dan Suhardi.1984. Prosedur Analisa untuk Bahan

Makanan dan Pertanian. Liberty, Yogyakarta.Suhendra, L.2005. Aktivitas Lipase Indigenous selama Perkecambahan Kacang-

Kacangan. Tesis S-2. Universitas Gadjah Mada,Yogyakarta.Suhendra, L., Permana, I.D.G.M,. Mulyani, S. dan Anggreni, A.A.M.D.2007.

Produk Lipase Indigenous Regioselektivitas dari Ekstrak KecambahBiji-Bijian untuk Sintesa Lipid Terstruktur dan Ester Metil AsamLemak. Penelitian Hibah Bersaing, Direktorat Jendral PendidikanTinggi, Departemen Pendidikan Nasional Nomor: 045/SP2H/PP/DP2M/III/2007. Jakarta.

Tuter, M.1998. Castor Bean Lipase aktivitas spesifik hidrolisis a Bicatalyst intheEsterificationofFatty Acids to Glycerol. JAOCS. 75:417-420.

Watanabe, T., Shimizu, M., Sugiura, M., Sato, M., Kohori, J., Yamada, N., danNakhanishi, K.2003. Optimazion of Reaction Conditions for theProductin of DAG Using Immobilized 1,3-Regiospecific LipaseLipozyme RMIM.JAOCS. 80: 1201-1207.


TP206

Documents

(pengembangan produk berbasis sumber pangan lokal untuk