2 Tinjauan Pustaka

Dalam bab ini akan diuraikan berbagai teori yang berkaitan dengan penelitian yang

dilakukan. Pembahasan yang dilakukan meliputi pembahasan mengenai kelapa, minyak

kelapa murni, nanas, protease and bromelain.

2.1 Kelapa

Kelapa (Cocos nucifera) merupakan komoditas bahan alam yang paling penting di dunia,

khususnya di Indonesia, karena kelapa tumbuh baik di daerah tropis seperti di Indonesia.

Produksi kelapa di Indonesia menempati urutan kedua di dunia setelah Filipina yakni sebesar

12,9 milyar butir per tahun. Total luas perkebunan kelapa di Indonesia mencapai 3,7 juta

hektar pada tahun 1999 dan merupakan luas areal perkebunan terbesar di dunia (Departemen

Pertanian, 2005). Kelapa menjadi sangat penting karena setiap bagiannya bisa dimanfaatkan

sebagai bahan industri dan bahan pangan, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Beberapa olahan kelapa

(Departemen Pertanian, 2005)

3

Buah kelapa berbentuk bulat atau lonjong dengan ukuran beragam tergantung pada keadaan

tanah, iklim dan varietasnya. Struktur buah kelapa terdiri dari 35% sabut (eksokarp

mesokarp), 28% daging buah (endosperma padat), 25% air kelapa (endosperma cair), 12%

tempurung (endokarp), dan sisanya bagian lain seperti tangkal buah, kulit luar, lembaga dan

testa. Bagian dari struktur daging buah kelapa dapat dilihat di Gambar 2.2.

Daging buah kelapa berwarna putih dengan ketebalan bervariasi, tergantung umur dan

varietasnya. Pada umumnya daging akan bertambah tebal seiring bertambahnya umur kelapa,

dan kandungan senyawanya pun berubah, dimana kandungan nutrisinya cenderung

meningkat. Kandungan nutrisi dari daging buah kelapa tua ditunjukkan pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Kandungan nutrisi per 100 gram daging buah kelapa tua

Senyawa penyusun Unit Jumlah Air g 46,99 Energi kkal 354 Protein g 3,33 Lemak g 33,49 Karbohidrat g 15,23 Serat g 9,0 Kalsium, Ca mg 14 Besi, Fe mg 2,43 Magnesium, Mg mg 32 Fosfor, P mg 113 Kalium, K mg 356 Natrium, Na mg 20 Vitamin C, asam askorbat mg 3,3 Thiamin mg 0,066 Riboflavin mg 0,020 Niasin mg 0,540 Asam pantotenat mg 0,300 Vitamin B-6 mg 0,054 Folat μg 26 Vitamin E (α-tokoferol) mg 0,24 Vitamin K μg 0,2

(Sumber: http://riley.nal.usda.gov/NDL/cgi-bin/list_nut_edit.pl, diakses tanggal 05/06/2007)

Gambar 2.2 Struktur buah kelapa. Terdiri dari eksokarp dan mesokarp yang berserat serta endokarp yang keras, biji mengandung embrio

yang terdapat di dalam daging endosperma yang melindungi cairan di dalamnya.

endokarp

mesokarp

eksokarp

endosperma padat

endosperma cair

embrio

4

Daging buah kelapa segar ini dapat diolah lebih lanjut menjadi kopra. Kopra adalah kelapa

yang telah mengalami proses penyaringan, pengelantangan dan penghilangan bau (refined,

bleached, deodorized). Berbagai proses ini dilakukan untuk menghasilkan tanaman kelapa

berbentuk kopra yang kering dan lebih awet.

Santan kelapa adalah emulsi yang didapat dari daging buah kelapa. Salah satu metode

ekstraksi santan kelapa adalah dengan mencampurkan daging kelapa parut dengan air,

kemudian diperas untuk didapatkan ekstraknya. Kegunaan santan antara lain sebagai bahan

pangan yaitu ditambahkan pada makanan atau dijadikan minuman. Santan dapat digunakan

sebagai bahan pangan karena nutrisi yang terdapat di dalamnya, seperti yang tercantum pada

Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Kandungan nutrisi per 100 gram santan kelapa

Senyawa penyusun Unit Jumlah Air g 67,62 Energi kkal 230 Protein g 2,29 Lemak g 23,84 Karbohidrat g 5,4

(http://grande.nal.usda.gov/NDL/cgi-bin/list_nut_edit.pl, diakses tanggal 06/06/2007)

Setelah ekstraksi, apabila santan didiamkan maka akan terbentuk 2 fasa yang disebut krim

dan skim. Krim adalah fraksi kaya minyak, sementara skim adalah fraksi kaya protein.

Dalam kasus ini hanya 30% dari protein santan kelapa terlarut dalam skim, sisanya yang

tidak terlarut dalam air bertindak sebagai pengemulsi yang membentuk ikatan lipoprotein

dengan butiran lemak (Gwee dan Seow, 1997).

2.2 Minyak kelapa murni

Lemak merupakan kandungan yang penting dalam daging buah kelapa segar. Kadar lemak

dalam daging buah kelapa berbeda menurut usia pemanenan dan varietas tanaman kelapa.

Secara rata-rata kadar lemak mencapai maksimum pada kelapa yang berumur sekitar 12

bulan, dengan kandungan 68,6 – 70,6% w/w (Alam Syah, 2006). Daging buah kelapa yang

sudah matang ini dapat dijadikan bahan makanan seperti diolah menjadi kopra, atau bisa

diolah menjadi minyak kelapa.

Lemak atau fat termasuk lipid. Lipid adalah senyawa organik yang tidak larut dalam air dan

bersifat hidrofobik atau amfifatik. Fungsi lipid antara lain adalah sebagai membran sel,

hormon, cadangan energi, dan lain-lain. Golongan lipid antara lain trigliserida yang terdiri

dari molekul asam lemak dan gliserol, glikolipid, sfingolipid, fosfolipid, dan steroid (Kuchel

dan Ralston, 2006). Lemak tersusun atas molekul trigliserida. Senyawa trigliserida berbentuk

5

padatan pada suhu kamar disebut lemak, sedangkan trigliserida yang berbentuk cair pada

suhu kamar disebut minyak.

Minyak kelapa yang sering kita kenal dapat digunakan untuk keperluan pangan seperti

minyak goreng, bahan margarin dan mentega. Minyak kelapa juga dapat digunakan untuk

keperluan non-pangan misalnya sebagai minyak lampu, pembuat sabun, kosmetika dan

lainnya.

Minyak kelapa dapat dibagi menjadi 3 jenis berdasarkan cara pembuatannya, yaitu:

Minyak kelapa kopra, yakni minyak yang diekstrak dari kelapa kopra. Kandungan

nutrisinya akan berbeda dengan minyak kelapa yang lain dikarenakan kelapa telah

mengalami proses RBD (refined, bleached, deodorized). Proses ini meliputi pemurnian

dengan penyulingan (refining) dan penambahan basa untuk menetralkan minyak,

penghilangan warna (bleaching) dengan penambahan adsorben penyerap zat warna, dan

penghilangan bau (deodorizing) dengan pemanasan dan pengeringan pada suhu tinggi.

Penampilannya berbentuk minyak berwarna kuning yang tidak berbau dan tidakberasa.

Klentik, adalah minyak kelapa konvensional, yang didapat dari santan daging buah kelapa

segar yang dipanaskan pada suhu tinggi. Penampilannya berbentuk minyak berwarna kuning

dengan bau harum khas minyak kelapa dan berasa gurih.

Minyak kelapa murni, disebut juga virgin coconut oil atau VCO, yaitu minyak kelapa yang

didapat dari santan daging buah kelapa segar dengan proses pemanasan pada suhu rendah

atau proses mekanis dan proses lainnya yang menyebabkan kandungan minyaknya tidak

berubah. Penampilannya berbentuk minyak bening dengan bau harum khas minyak kelapa

dan berasa gurih.

Minyak kelapa kopra maupun klentik berwarna kuning disebabkan oleh degradasi zat warna

alamiah karoten yang terdapat dalam kelapa. Degradasi karoten dapat terjadi karena

penggunaan uap panas, sebab karoten yang merupakan hidrokarbon tidak jenuh bersifat tidak

stabil pada suhu tinggi. Minyak yang berwarna coklat menandakan terjadinya reaksi

pencoklatan yang disebabkan oleh senyawa karbonil bereaksi dengan asam amino dari

protein.

2.2.1 Karakteristik minyak kelapa murni

Karakteristik fisiko-kimia minyak sangat menentukan kualitas dari minyak tersebut.

Karakteristik fisiko-kimia ini biasanya berada dalam suatu kisaran nilai atau konstanta

tertentu. Konstanta fisik yang cukup penting antara lain berat jenis, indeks bias, dan titik

6

cair. Sementara itu konstanta kimia yang penting adalah bilangan iod, bilangan penyabunan,

bilangan asam, dan bilangan peroksida.

Di daerah tropis, minyak kelapa berbentuk cair pada suhu 26-350C, dan membeku pada suhu

lebih rendah dari itu. Titik cair minyak beku adalah sekitar 26-270C. Menurut standar yang

dikeluarkan Asia Pacific Coconut Community (APCC) untuk minyak kelapa murni atau

virgin coconut oil (VCO), berat jenis relatif minyak kelapa murni yang baik adalah 0,915-

0,920 dengan indeks bias pada 400C berkisar antara 1,4480-1,4492. Kadar air juga penting

pada penentuan kualitas, dimana yang sesuai standar adalah 0,1-0,5%.

Untuk sifat kimia, bilangan iod yang diijinkan adalah dengan kisaran nilai 4,1-11,0 gram iod

per 100 gram minyak. Bilangan iod menunjukkan derajat ketidakjenuhan minyak kelapa.

Semakin tinggi bilangan iod maka semakin tidak jenuh minyak tersebut karena semakin

banyak ikatan rangkap yang dapat diadisi oleh I2.

Bilangan penyabunan menyatakan banyaknya milligram basa yang diperlukan untuk

menyabunkan 1 gram lipid atau minyak secara sempurna. Reaksi yang terjadi dapat dilihat

pada Gambar 2.3. Bilangan penyabunan untuk minyak kelapa murni adalah 250-260 mg basa

per gram minyak.

Gambar 2.3 Reaksi penyabunan. 1 molekul trigliserida bereaksi dengan basa menghasilkan 1 molekul gliserol dan 3 molekul garam

asam lemak.

Bilangan asam adalah jumlah milligram basa yang dibutuhkan untuk menetralkan asam-

asam lemak bebas dalam satu gram lemak/minyak. Bilangan asam ini menunjukkan sifat

terhidrolisis suatu minyak. Jika asam lemak dalam lipid atau minyak cukup tinggi berarti

minyak tersebut telah terhidrolisis. Untuk minyak kelapa murni berkualitas, bilangan

asamnya maksimum 0,5 mg basa per 1 gram minyak.

7

Sementara itu, sifat teroksidasi minyak dinyatakan dengan bilangan peroksida, yaitu jumlah

milligram ekivalen oksigen peroksida dalam setiap kilogram lemak atau minyak. Minyak

kelapa murni dikatakan baik apabila antara lain memiliki bilangan peroksida 0,5 meq/kg

minyak.

Selain sifat fisiko-kimia minyak, sifat penting yang menentukan kualitas minyak kelapa

murni antara lain warnanya yang bening (water clean) dan rasanya yang bebas dari bau

tengik dan rasa asing lainnya.

2.2.2 Asam lemak dalam minyak kelapa murni

Karakteristik lain yang cukup penting dalam penentuan kualitas minyak kelapa murni adalah

kandungan asam lemaknya. Kekhasan dan khasiat minyak kelapa murni terletak pada

kandungan asam lemaknya yang sebagian besar terdiri dari asam lemak rantai sedang

(medium chain fatty acid, MCFA) atau MCT dalam bentuk trigliseridanya. MCFA adalah

asam lemak yang memiliki atom karbon 8-12, contohnya asam kaprilat (C8:0), asam kaprat

(C10:0) dan asam laurat (C12:0). Ketiga jenis asam lemak jenuh ini, bersama asam miristat

(C14:0) dan asam palmitat (C16:0) membentuk sebagian besar asam lemak dalam minyak

kelapa, khususnya minyak kelapa murni.

Telah diketahui bahwa minyak kelapa memiliki kandungan asam lemak jenuh yang tinggi

yaitu sekitar 92%, lebih tinggi dibandingkan minyak lainnya (Fife, 2005). Perbedaan

kandungan asam lemak jenuh dan takjenuh sangat berpengaruh pada sifat minyak tersebut.

Berdasarkan kejenuhan, asam lemak dibagi menjadi 3, yaitu asam lemak jenuh (saturated),

asam lemak takjenuh tunggal (monounsaturated), dan asam lemak takjenuh ganda

(polyunsaturated). Pada asam lemak takjenuh tunggal, terdapat ikatan rangkap C=C. Pada

asam lemak takjenuh ganda, dua atau lebih atom hidrogennya hilang, sehingga terdapat

beberapa ikatan rangkap C=C.

Ketidakjenuhan berpengaruh pada kemudahan asam lemak tersebut untuk teroksidasi. Ikatan

rangkap karbon pada molekul minyak takjenuh sangat rentan terhadap serangan oksidasi dan

pembentukan radikal bebas. Oksidasi pada minyak menyebabkan ketengikan dan kerusakan

minyak. Sedangkan oksidasi yang menyebabkan pembentukan radikal bebas menjadi sangat

berbahaya pada tubuh. Pada minyak kelapa murni, komposisi asam lemak takjenuh tunggal

maupun ganda sangat sedikit, karena didominasi oleh asam lemak jenuh. Asam lemak jenuh

tidak memiliki ikatan rangkap C=C sehingga tidak peka terhadap oksidasi dan pembentukan

radikal bebas. Selain sifat oksidasinya, perbedaan lain antara lemak jenuh dan lemak

takjenuh adalah titik lelehnya. Semakin jenuh suatu minyak maka titik lelehnya akan

semakin tinggi.

8

Gambar 2.4 Jenis asam lemak. (a) Asam lemak jenuh, asam laurat (C12:0) (b) Asam lemak takjenuh tunggal, asam oleat (C18:1) (c) Asam lemak takjenuh ganda, asam linoleat (C18:2). (Alam Syah, 2006)

Selain derajat kejenuhan, faktor penting yang juga mempengaruhi perbedaan khasiat lemak

dalam tubuh adalah panjang rantainya. Berdasarkan panjang rantai, asam lemak dapat

dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu asam lemak rantai pendek (short chain fatty acid, SCFA),

asam lemak rantai sedang (MCFA) dan asam lemak rantai panjang (LCFA). Lemak yang

sering kita konsumsi terdiri dari LCFA. MCFA dapat dijumpai pada minyak kelapa.

Perbedaan paling mendasar antara LCFA dan MCFA adalah proses metabolismenya di

dalam tubuh. Trigliserida dengan rantai C12 atau kurang akan mudah dicerna oleh lipase

usus. Sementara trigliserida rantai panjang memerlukan lipase pankreas, chylomicron dan

sel selaput usus.

Jalur metabolisme untuk MCFA dan LCFA juga berbeda seperti terlihat pada Gambar 2.5.

MCFA akan bergerak melalui sistem pembuluh vena ke dalam hati dan langsung diubah

menjadi ketone-bodies yang akan dibakar menurut siklus Krebs (Daur Asam Trikarboksilat)

menghasilkan CO2, H2O dan energi berupa ATP. Sementara LCFA akan bergerak melalui

jalur limpa. Dalam hal ini LCFA akan diubah kembali menjadi bentuk trigliseridanya dan

diangkut oleh chylomicron ke jantung dan ke hati dimana sebagian akan diubah menjadi

kolesterol, sebagian lagi menjadi ketone-bodies yang menghasilkan ATP, dan sebagian tetap

dalam bentuk trigliserida yang tersimpan dalam jaringan adiposa sebagai cadangan energi

(Bach dan Babayan, 1992).

(b) (a) (c)

9

Karena metabolisme yang berbeda ini, maka MCFA memberikan efek yang berbeda dari

lemak pada umumnya, yang sebagian besar terdiri dari LCFA. Bila dibandingkan dengan

LCFA, maka MCFA tidak akan menyebabkan obesitas karena proses metabolismenya lebih

pendek dan langsung diubah menjadi energi dan tidak disimpan kembali dalam bentuk

trigliseridanya, sehingga tidak tertimbun menjadi lemak. Karena langsung diubah menjadi

energi, maka MCT dapat digunakan untuk aktivitas metabolik, termasuk untuk membakar

LCT yang tertimbun sehingga menurunkan kandungan lemak dalam tubuh. Selain itu,

MCFA juga menurunkan kolesterol LDL (low density lipoprotein) dan meningkatkan high

density lipoprotein atau HDL (Nevin dan Rajamohan, 2004). LDL dapat membentuk plak

pada pembuluh darah dan menyebabkan penyempitan pembuluh darah (atherosclerosis)

yang mengakibatkan penyakit jantung. Perbedaan fungsi MCT dan LCT selanjutnya

dijelaskan pada Tabel 2.3.

Gambar 2.5 Perbedaan proses metabolisme MCT dan LCT dalam tubuh. (Alam Syah, 2006)

LCT : long chain triglyceride LCFA : long chain fatty acid MCT : medium chain triglyceride MCFA : medium chain fatty acid VLDL : very low density lipoprotein IDL : intermediate density lipoprotein

C : cholesterol CE : cholesterol ester AA : amino acid TG : triglyceride HDL : high density lipoprotein LDL : low density lipoprotein

10

Tabel 2.3 Perbedaan fungsi MCT dan LCT dalam tubuh

Proses Trigliserida rantai sedang, MCT (C6-C12)

Trigliserida rantai panjang, LCT (C14-C22)

Pencernaan Lebih mudah dicerna oleh berbagai lipase, termasuk lipase pankreas tidak esensial

Hanya dapat dicerna oleh lipase pankreas esensial (enzim pencernaan)

Penyerapan Lebih cepat diserap tubuh Lebih lambat diserap sehingga perlu kerjasama antara chylomicron dan sel selaput usus

Pengangkutan Melalui sirkulasi langsung ke hati Melalui sirkulasi limpa dan sistemik sebelum akhirnya ke hati

Metabolisme - cepat masuk ke mitokondria tanpa karnitin, beroksidasi lebih cepat menjadi CO2 dengan pembebasan energi

- deposisi jaringan adiposa kurang

- tidak membentuk ester dengan kolesterol

- menurunkan pemecahan protein dalam tahap hiperkatabolisme

- memerlukan karnitin untuk masuk ke mitokondria, oksidasi lambat, sebagian besar bekerjasama dengan VLDL yang hancur, lambat menjadi LDL dan diserap reseptor LDL

- deposisi jaringan adiposa

- membentuk kolesterol ester

- tidak diketahui manfaatnya dalam tahap hipermetabolik

( Alam Syah, 2006)

Trigliserida rantai sedang atau MCT sebelum dihidrolisis menjadi bentuk asam lemaknya, di

dalam tubuh akan diubah menjadi bentuk monogliseridanya. Monogliserida dari MCT dan

juga asam lemaknya ternyata telah diteliti memiliki aktivitas antimikroba (Fife, 2005).

Sebagian besar mikroba seperti bakteri dan virus dilapisi oleh selubung lipid. Membran lipid

ini dapat berikatan dengan monogliserida maupun asam lemak tersebut dan kemudian

mengalami disintegrasi. Karena membran telah membuka, maka sel darah putih dapat masuk

dan membersihkan bakteri dan virus asing tersebut. Molekul yang memiliki aktivitas

antimikroba paling aktif antara lain monolaurin dan monokaprin serta asam lemaknya, asam

laurat dan asam kaprat (Thormar et al, 1987). Selain bakteri dan virus, mikroorganisme lain

yang dapat dibasmi oleh MCT antara lain jamur, cacing pita, cacing gelang, dan protozoa.

MCFA juga dapat berperan sebagai antioksidan. Antioksidan adalah senyawa yang

menghambat atau mencegah proses oksidasi senyawa lain. Proses oksidasi akan

menyebabkan terbentuknya radikal bebas dan reaksi berantai yang berbahaya bagi tubuh.

Mekanisme kerja antioksidan adalah dengan menghambat atau menghentikan reaksi berantai

pada setiap tahap proses oksidasi yang meliputi inisiasi, propagasi dan terminasi. Radikal

bebas dapat terbentuk dalam tubuh disebabkan karena panas dan cahaya. Pada umumnya

semakin tua usia seseorang, maka akan lebih banyak molekul dalam tubuhnya yang telah

rusak oleh radikal bebas. Akibat dari serangan radikal bebas adalah serangkaian penyakit

11

yang disebut penyakit degeneratif seperti stroke, diabetes, penuaan dini, penyakit jantung

bahkan kanker. Selain MCFA, senyawa polifenol dan α-tokoferol yang terkandung dalam

minyak kelapa murni juga dapat berperan sebagai antioksidan (Ketaren, 1986, Nevin dan

Rajamohan, 2004).

2.2.3 Ekstraksi minyak kelapa murni

Prinsip ekstraksi minyak kelapa murni adalah dengan memecah emulsi air-minyak pada

santan. Santan kelapa merupakan suatu emulsi minyak dan air yang diikat oleh suatu protein.

Ikatan ini dinamakan ikatan lipoprotein. Protein ini memiliki ujung nonpolar yang terikat

pada minyak, dan ujung polar yang terikat pada air, mengakibatkan minyak terbungkus oleh

protein yang sisi luarnya terikat dengan air, seperti terlihat pada Gambar 2.6.

Selama tegangan permukaan protein-air lebih kecil dari protein-minyak, maka emulsi ini

tidak akan pernah pecah. Minyak kelapa VCO baru bisa keluar bila ikatan ini dirusak. Secara

fisika pemutusan ikatan lipoprotein ini dapat dilakukan dengan pemanasan, freeze-drying,

sentrifugasi ataupun tekanan mekanis (Gani et al, 2006). Secara kimia, VCO dapat diperoleh

dengan pengasaman, fermentasi atau enzimatis. Prinsip fermentasi dan enzimatis hampir

sama, yaitu protein pengemulsi didenaturasi oleh suatu enzim pemecah protein atau protease.

Pada proses fermentasi, sumber protease berasal dari mikroba Aspergillus oryzae (Ohta dan

Tano-Debrah, 1997), Rhizopus sp. (Latif, 2005), serta Candida utilis, Saccharomyces

cerevisiae, dan Lactobacillus sp. (Setiaji dan Prayugo, 2006). Protease juga dapat diperoleh

dari bahan alam lainnya seperti pada nanas, pepaya atau kepiting sungai (Setiaji dan

Prayugo, 2006). Dengan rusaknya protein, maka tidak ada pengemulsi yang mengikat air dan

minyak, sehingga air dan minyak terpisah.

Selain protease, enzim lain yang dapat berperan dalam ekstraksi minyak kelapa adalah

karbohidrase yang dapat mendegradasi polisakarida pembentuk dinding sel untuk

Gambar 2.6 Ikatan lipoprotein dalam santan.

12

mengeluarkan minyak yang terdapat di dalamnya (Chen dan Diosady, 2003). Karbohidrase

yang digunakan antara lain selulase, hemiselulase, poligalakturonase, galaktomannase,

pektinase, dan α-amilase (Latif, 2005).

2.3 Nanas

Nanas adalah tanaman buah berupa semak dari famili Bromeliaceae. Dalam bahasa Inggris

nanas dikenal sebagai pineapple, pina dalam bahasa Spanyol, abacaxi dalam bahasa

Portugis, dan ananas bagi orang Belanda dan Perancis serta daerah bekas jajahan mereka.

Taksonomi nanas adalah sebagai berikut:

Kingdom : Plantae

Divisi : Spermatophyta

Kelas : Angiospermae

Ordo : Farinosae (Bromeliales)

Famili : Bromeliaceae

Genus : Ananas

Species : Ananas comosus (L) Merr

(Menegristek, 2000)

Nanas berasal dari Brasil dan Paraguay di Amerika Selatan. Pada abad ke-16 orang Spanyol

membawa nanas ke Filipina dan Semenanjung Malaysia termasuk Indonesia. Nanas tumbuh

di daerah tropis dan sub-tropis di benua Amerika (Brasil, Hawaii, Meksiko, Puerto Rico),

Afrika (Kenya, Afrika Selatan, Pantai Gading) dan Asia (Thailand, Filipina, Malaysia,

Indonesia). Di Indonesia sendiri, sentra produksi nanas terdapat di daerah Sumatera Utara,

Jawa Timur, Riau, Sumatera Selatan dan Jawa Barat (Menegristek, 2000).

Berdasarkan bentuk daun dan buahnya, pada umumnya nanas dibagi menjadi 4 golongan.

Golongan pertama yaitu Cayene, berdaun halus, tidak berduri, dan memiliki ukuran buah

yang besar. Golongan kedua adalah Queen yang berdaun pendek, berduri tajam dan berbuah

lonjong. Golongan ketiga adalah Spanish, memiliki daun panjang kecil, berduri halus sampai

kasar, dan buah yang bulat dengan mata datar. Sedangkan golongan keempat adalah Abacaxi

yang daun panjang, berduri kasar, dan memiliki buah silindris atau seperti piramida.

Varietas kultivar nanas yang banyak ditanam di Indonesia adalah golongan Cayene dan

Queen, dimana varietas kultivar lokal yang dikategorikan unggul adalah nanas Bogor,

Subang dan Palembang.

13

Tabel 2.4 Kandungan nutrisi per 100 gram porsi nanas

Bahan Jumlah (mg) Air 81.300 – 91.200 Ekstrak eter 30 - 290 Serat kasar 300 - 600 Nitrogen 38 - 98 Kalsium 6,2 - 37,2 Fosfor 6,6 - 11,9 Besi 0,27 - 1,05 Karoten 0,003 - 0,055 Thiamin 0,048 - 0,138 Riboflavin 0,011 - 0,04 Asam askorbat 27,0 - 165,2

(Morton, 2006)

Nanas memiliki nilai ekonomi yang penting, terutama bagian buahnya. Buah nanas dapat

dikonsumsi segar dan juga diolah menjadi berbagai macam makanan dan minuman seperti

selai, buah, sirop dan lain-lain. Gizi yang terkandung dalam nanas pun cukup lengkap,

seperti tercantum pada Tabel 2.4. Selain sebagai bahan pangan, kegunaan nanas yang lain

adalah sebagai bahan baku serat, pakan ternak, sebagai obat dan alat kontrasepsi. Selain itu,

nanas juga digunakan sebagai sumber enzim protease yaitu bromelain.

2.3.1 Protease

Protease adalah enzim yang mendegradasi polipeptida. The International Union of

Biochemistry and Molecular Biology (IUBMB) menggunakan istilah peptidase untuk enzim

yang memiliki aktivitas proteolitik ini. Protease atau peptidase mengkatalisa reaksi hidrolitik

dimana molekul protein terdegradasi menjadi peptida dan asam amino. Dengan demikian

protease termasuk ke dalam kelompok enzim hidrolase.

Protease terdiri dari 2 kelompok: endopeptidase dan eksopeptidase. Eksopeptidase adalah

protease yang memutuskan ikatan peptida pada ujung C (karboksipeptidase) atau ujung N

(aminopeptidase) dari protein. Sedangkan endopeptidase, yang disebut juga proteinase,

memutuskan ikatan peptida internal pada protein. Berdasarkan mekanisme katalitiknya,

endopeptidase atau proteinase dibagi menjadi 4 kelas, seperti ditunjukkan pada Tabel 2.5.

Tabel 2.5 Klasifikasi endopeptidase

Kelas (sisi aktif) Contoh Serin Trypsin, chymotrypsin, subtilisin, elastase

Sistein Bromelain, papain, cathepsin, caspase Asam aspartat Pepsin, renin, HIV protease

Metallo Thermolysin, angiotensin

Sumber: http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/catalysis/olcatenzmech.html, diakses tanggal 13/06/07

14

Protease terdapat secara alami dalam tiap organisme dan melakukan fungsi-fungsi penting

dalam tubuh organisme tersebut. Fungsi penting protease dalam tubuh yang pertama kali

diperkenalkan adalah sebagai enzim pencernaan yang mendegradasi protein yang

dikonsumsi oleh suatu organisme. Perkembangan selanjutnya menunjukkan bahwa protease

memiliki fungsi penting juga dalam proses ovulasi, fertilisasi, perkembangan embrio,

pembentukan tulang, apoptosis dan penyembuhan luka. Virus, bakteri dan parasit lainnya

membutuhkan protease dalam proses replikasinya. Riset mengenai protease telah banyak

dilakukan karena peran pentingnya dalam proses regulasi organisme. Riset tentang protease

yang meregulasi virus, bakteri dan parasit lainnya dilakukan dalam upaya menanggulangi

efek negatif yang ditimbulkan akibat infeksi organisme patogen tersebut, salah satunya

dengan mempelajari inhibitor protease tersebut. Apabila terdapat kerusakan pada struktur

maupun ekspresi protease dalam tubuh manusia, dapat menyebabkan berbagai penyakit

seperti kanker, arthritis, osteoporosis, kelainan syaraf degeneratif dan penyakit

kardiovaskuler (Puente et al, 2003).

2.3.2 Bromelain

Bromelain adalah nama yang digunakan untuk serangkaian enzim proteolitik yang terdapat

dalam tanaman nanas dan tanaman lain dalam famili Bromeliaceae. Dalam tanaman nanas,

bromelain yang berhasil dikarakterisasi adalah bromelain buah, bromelain bonggol, dan

protease lain seperti comosain dan ananain.

Sebagai protease, bromelain digolongkan ke dalam endopeptidase sistein atau endopeptidase

tiol karena mengkatalisa pemutusan hidrolitik dari ikatan peptida internal pada substrat

protein dimana sisi aktifnya ada pada asam amino sistein yang mengandung gugus tiol

(Singh, et al, 2004, Sumantha, et al, 2006).

Dalam mekanisme katalitiknya, gugus tiol atau sulfhidril akan mengalami deprotonasi

dengan adanya basa (misalnya histidin), kemudian bagian aktif enzim ini akan menyerang

bagian karbon karbonil substrat dengan serangan nukleofilik, sehingga substrat dan enzim

membentuk intermediet berupa tioester. Tioester kemudian terhidrolisis menghasilkan

fragmen asam karboksilat dari substrat dan enzim bebas (Diwan, 2006). Diagram mekanisme

katalitik bromelain sebagai protease sistein dijelaskan pada Gambar 2.7. Spesifisitas

bromelain tergolong lebar, mulai dari amida sintetis dan dipeptida yang memiliki berat

molekul rendah sampai substrat dengan berat molekul tinggi seperti fibrin, albumin, casein,

angiotensin II dan bradykinin (Maurer, 2001).

15

Gambar 2.7 Mekanisme katalitik protease sistein. 1) gugus tiol atau sulfhidril akan mengalami deprotonasi dengan adanya basa

(misalnya histidin), bagian aktif enzim ini akan menyerang bagian karbon karbonil substrat dengan serangan nukleofilik, 2) substrat dan enzim membentuk intermediet berupa tioester, 3) tioester terhidrolisis membebaskan peptida pada C-terminal.

Bromelain dapat diperoleh dengan mengekstrak jus pada buah dan batang nanas, tetapi

beberapa penelitian menunjukkan bromelain juga terdapat pada bagian lain dari nanas seperti

pada daun yang terdapat di atas buah nanas yang sering disebut sebagai ”mahkota” (Singh et

al, 2004). Bromelain murni didapat dengan kromatografi penukar ion dan filtrasi gel serta

fraksinasi ammonium sulfat yang menghasilkan kristal bromelain murni berwarna kuning.

Sebagai protease, bromelain biasa digunakan untuk pengempuk daging. Selain itu, bromelain

juga memiliki efek menguntungkan bagi kesehatan, antara lain sebagai antiplatelet, angina

pectoris, antibronchitis, antisinusitis, meningkatkan absorpsi obat khususnya antibiotik,

antithrombin, antitumor dan berperan dalam penyembuhan penyakit kulit (Maurer, 2001).

Selain itu, aktivitas proteolitik bromelain dapat juga digunakan untuk memecah emulsi

santan pada pembuatan minyak kelapa.