UJI AKTIVITAS ENZIM AMILASE
A. Pendahuluan
Enzim adalah molekul
biopolimer yang tersusun dari serangkaian asam amino dalam komposisi dan
susunan rantai yang teratur dan tetap. Enzim memegang peranan penting dalam
berbagai reaksi di dalam sel. Sebagai protein, enzim diproduksi dan digunakan
oleh sel hidup untuk mengkatalisis reaksi, antara lain konversi energi dan
metabolisme pertahanan sel.
Amilase (alfa, beta, glukoamilase) merupakan enzim
yang penting dalam bidang pangan dan bioteknologi. Amilase mengacu pada
sekelompok enzim katalis yang berfungsi untuk menghidrolisis gula dan pati.
Amilase mencerna karbohidrat (polisakarida) menjadi unit-unit disakarida yang
lebih kecil dan mengubahnya menjadi monosakarida seperti glukosa (Anonim, 2008).
Amilase dapat diperoleh dari berbagai sumber seperti tanaman, binatang dan
mikroorganisme. Enzim pada umumnya diproduksi oleh mikroorganisme melalui
proses fermentasi. Amilase
yang berasal dari mikroorganisme banyak digunakan dalam industri, hal ini
dikarenakan mikroorganisme periode pertumbuhanya pendek. Amilase pertama kali
yang diproduksi adalah amilase yang berasal dari fungi pada tahun 1894
(Oliveira, 2004).
Menurut Biogen (2008), secara
umum amilase dibedakan menjadi tiga berdasarkan hasil pemecahan dan letak
ikatan yang dipecah, yaitu:
Ü Enzim alfa-amilase
merupakan endoenzim yang memotong ikatan alfa-1,4 amilosa
dan amilopektin dengan cepat pada larutan pati kental yang telah mengalami
gelatinisasi. Proses ini juga dikenal dengan nama proses likuifikasi pati.
Produk akhir yang dihasilkan dari aktivitasnya adalah dekstrin beserta sejumlah
kecil glukosa dan maltosa. Alfa-amilase akan menghidrolisis ikatan alfa-1-4
glikosida pada polisakarida dengan hasil degradasi secara acak di bagian tengah
atau bagian dalam molekul.
Ü Enzim beta-amilase
atau disebut juga alfa-l,4-glukanmaltohidrolas E.C.
3.2.1.2. bekerja pada ikatan alfa-1,4-glikosida dengan menginversi konfigurasi
posisi atom C(l) atau C nomor 1 molekul glukosa dari alfa menjadi beta. Enzim
ini memutus ikatan amilosa maupun amilopektin dari luar molekul dan menghasilkan
unit-unit maltosa dari ujung non-pereduksi pada rantai polisakarida. Bila tiba pada ikatan alfa-1,6 glikosida aktivitas
enzim ini akan berhenti.
Enzim beta-amilase banyak
ditemukan pada tanaman tingkat tinggi, seperti gandum, ubi, dan kacang kedelai.
Disamping itu, beta-amilase juga dapat ditemui pada beberapa mikroorganisme,
antara lain Pseudomonas sp, Bacillus sp, Streptococcus sp, dan Clostridium
thermosulfurigenes.
Ü Glukoamilase
dikenal dengan nama lain alfa-1,4- glukan glukohidro-lase
atau EC 3.2.1.3. Enzim ini menghidrolisis ikatan glukosida alfa-1,4, tetapi
hasilnya beta-glukosa yang mempunyai konfigurasi berlawanan dengan hasil
hidrolisis oleh enzim alfa-amilase. Selain itu, enzim ini dapat pula menghidrolisis
ikatan glikosida alfa-1,6 dan alfa-1,3 tetapi dengan laju yang lebih lambat
dibandingkan dengan hidrolisis ikatan glikosida a-1,4.
Enzim amilase banyak digunakan pada industri makanan. Amilase dapat
digunakan sebagai pengontrol viskositas sirup cokelat dan minuman beralkohol (brewing). Amilase diproduksi oleh banyak jenis mikrobia, akan tetapi mikrobia yang
sering digunakan dalam skala industri adalah Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus amyloquaifaciens
dan Aspergillus niger (Inchem, 2008).
B. Metode Uji Enzim Amilase
Beberapa langkah dalam metode di bawah ini dapat
digunakan dalam skala laboratorium untuk menentukan aktivitas enzim amilase,
yaitu sbb:
A.
Ekstraksi
enzim amilase
Suarni
dan Rauf (2007)
1.
Sampel
dihaluskan/ dihancurkan dengan blender
2.
Ditambah
buffer asetat 0,2 M pH 5
(untuk setiap 1 gr sampel ditambah 5 ml buffer asetat).
3.
Disimpan
selama 10 menit sambil sekali-sekali dikocok.
4.
Disaring
dengan menggunakan kapas.
5.
Filtrat
disentrifugasi selama 20 menit dengan kecepatan 2000 rpm pada suhu 50C.
6.
Supernatan
(ekstrak enzim) yang dihasilkan diukur volumenya dan ditempatkan ke dalam wadah
steril untuk dianalisis.
Ramansyah
dan Sudiana (2003)
1.
Sampel
sebanyak 20 gr digerus.
2.
Sampel
dilarutkan dalam 100 ml buffer fosfat (pH 5,5).
3.
Kemudian
disentrifuse 9800 x g, dengan suhu 2oC selama 20 menit.
4.
Supernatan
kemudian digunakan sebagai ekstrak enzim, dan dapat disimpan pada suhu dingin
sampai siap digunakan.
Kunamneni
et. al (2005)
1.
Sampel
ditambah dengan 50 ml aquades dan dikocok menggunakan magnetic stirrer selama 30 menit kemudian disaring.
2.
Filtrat
dan residu dipisahkan, dan residu diekstrak kembali dengan 50 ml aquades dan
disaring.
3.
Filtrat
dijadikan satu dan disentrifuse dengan kecepatan 10.000 rpm selama 15 menit.
4.
Supernatan
yang didapat digunakan sebagai sumber enzim dalam analisis.
B.
Deteksi
enzim amilase (Laloknam et. al, 2009)
1.
50 μl filtrat sampel ditambahkan pada lubang-lubang dalam starch agar (2.0 % agar dan 1% pati, pH 7.0).
2.
Diinkubasi
pada suhu ruang selama 30 menit.
3.
Larutan
iodin ditambahkan pada agar sehingga terlihat daerah terang yang terbentuk.
4.
Diameter
daerah terang di sekitar lubang-lubang pada agar diukur.
5. Dapat pula diukur aktivitas amilase berdasarkan selisih antara diameter
daerah terang disekitar lubang dengan diameter lubang pada agar.
C.
Uji
aktivitas enzim amilase
AOAC
(1995) dalam Suarni dan Rauf (2007)
1. 1 ml filtrat enzim hasil ekstraksi
ditambahkan dengan 1 ml
larutan substrat/ pati (soluble starch).
2. Diinkubasi selama 3 menit pada suhu
optimum 300C.
3. Ditambah dengan 2 ml DNS (3,5 dinitro
salicilic acid) kemudian dipanaskan sampai mendidih, didinginkan cepat pada air
mengalir dan ditambah 20 ml aquades.
4. Serapan diukur dengan spektrofotometer
pada panjang gelombang 550 nm.
Aktivitas
enzim alfa-amilase = C x 1/T x 1 unit/1 mikromol
dimana:
C
= konsentrasi maltosa per ml ekstrak enzim (mikromol)
T
= waktu inkubasi (menit)
1
unit enzim α-amilase = besarnya aktivitas enzim yang dibutuhkan untuk
membebaskan 1 mikromol maltosa per menit per ml enzim
Metode
Bernfeld (1955) dalam Soeka dan Eddy (1993)
1.
Ke
dalam tabung-tabung percobaan (sampel dan blanko), dimasukkan 2 ml larutan
substrat pati dalam buffer asetat pH 6,0 ditempatkan pada penangas air dengan
temperatur 370C selama 5 menit.
2.
Campuran
ditambah 0,05 ml larutan enzim memakai pipet, dikocok beberapa lama, lalu
diinkubasi pada temperatur 370C selama 15 menit.
3.
Setelah
campuran diinkubasi, dengan segera ditambahkan 20 ml aquades dan 1,0 ml larutan
I2 0,008 N.
4.
Campuran
dikocok beberapa lama hingga tercampur sempurna.
5.
Dibiarkan
10 menit dan diukur absorbansinya pada panjang gelombang 620 nm.
* Larutan substrat yang digunakan mengandung 0,2
gr Amilosa, 15mM NaCl dan 20 mM buffer asetat pH 6,0.
* Perhitungan memakai satuan ”Street-Close”/ 100
ml.
* Satu satuan S.C. = jumlah enzim yang dapat
menghidrolisis 20 mikromol amilosa dalam waktu 15 menit pH 6,0 dengan
temperatur 370C.
Metode
Caraway-Somogyi iodin/kalium iodida (IKI) (1959) dalam Afiukwa, et. al (2009)
1.
Gelatinisasi
larutan pati yang digunakan untuk substrat.
-
Sebanyak
40 ml larutan pati 1% (Soluble starch) ditambahkan dalam 50 ml air medidih di
gelas beaker sambil diaduk.
-
Larutan
kemudian didinginkan hingga
mencapai suhu ruang.
-
Ditambah
dengan aquades hingga volume tepat 100 ml.
2.
Pembuatan
larutan baku/ standar (stock solution)
-
Larutan gelatinisasi pati diambil sebanyak 1 ml.
-
Ditambah aquades hingga volume tepat 100 ml
kemudian dihomogenkan.
3. Pembuatan
Kurva Standar dan Uji Amilase
-
Larutan
baku diambil sebanyak 5 ml dan dimasukkan dalam 3 tabung reaksi.
-
Ditambah
3 ml buffer fosfat 0,1 M pH 5,6.
-
Ditambah 1,5 ml ekstrak amilase dan campuran
diinkubasi pada suhu 37°C.
-
Setelah diinkubasi, campuran diambil sebanyak 1
ml dan dimasukkan pada tabung reaksi yang berisi 3 ml HCl 10% untuk
menghentikan reaksi.
-
Ditambah
3 ml indikator (larutan iodin – kalium iodida).
-
Absorbansi
diukur pada panjang gelombang 620 nm.
-
Prosedur
diulang (dari proses penambahan HCl 10%) setiap 15 menit selama 60 menit.
-
Jumlah
pati yang terhidrolisis dalam satu satuan waktu diukur dengan kurva standar
pati (substrat) antara konsentrasi dengan absorbansi.
C. Analisa Prosedur
Aktivitas alfa-amilase secara umum ditentukan
dengan mengukur hasil degradasi pati, biasanya dari penurunan kadar pati yang
larut atau dari kadar dekstrinnya dengan menggunakan substrat jenuh. Hilangnya
substrat dapat diukur dengan pengurangan derajat pewarnaan iodium terhadap
substrat. Pati yang mengandung amilosa bereaksi dengan iodium menghasilkan
warna biru, sedangkan dekstrin bereaksi dengan iodium berwana coklat. Keaktifan
alfa-amilase juga dapat dinyatakan dengan pengukuran viskositas dan jumlah
produksi yang terbentuk. Laju hidrolisis akan meningkat bila polimerisasi
menurun dan laju hidrolisis akan lebih cepat pada rantai lurus (Winarno, 1986).
Metode untuk analisa enzim amilase di atas
memiliki prinsip yang sama, yaitu mengukur hasil hidrolisis pati (substrat)
atau sisa substrat setelah kontak dengan enzim amilase dalam waktu tertentu.
1.
Analisa Prosedur Ekstraksi Enzim Amilase:
Prinsip utama dalam ekstraksi enzim amilase adalah mengambil enzim
amilase yang terdapat pada sampel dengan pelarut (buffer atau akuades). Enzim
amilase diharapkan dapat larut sempurna pada pelarut yang digunakan. Amilase
yang larut kemudian disentrifuse dengan kecepatan tinggi selama beberapa menit
agar residu sampel tidak ikut ter-analisa pada saat pengujian aktivitas enzim.
Setelah disentrifuse, sisa residu dalam sampel (yang lolos dari penyaringan)
akan mengendap di dasar tabung sentrifuse sedangkan supernatan yang didapat
merupakan enzim amilase beserta pelarut yang kemudian akan digunakan untuk
analisa selanjutnya.
Pada metode di atas digunakan pelarut buffer asetat 0,2 M pH 5, buffer
fosfat (pH 5,5), serta akuades. Perbedaan penggunaan pelarut dapat bergantung
pada sampel yang digunakan selain itu penggunaan buffer bertujuan agar enzim
yang di dapat tetap stabil. Namun, Laloknam et. al (2009) menyebutkan bahwa
penggunaan larutan buffer atau akuades memiliki fungsi yang sama dan keduanya
dapat juga dipakai sebagai kontrol negatif aktivitas enzim amilase.
2.
Analisa
Prosedur Deteksi Enzim Amilase:
Prinsip
utama dalam mendeteksi keberadaan enzim amilase adalah hidrolisis pati (starch) yang ditandai dengan daerah
terang pada agar di sekitar lubang yang telah ditetesi sampel. Starch
agar yang dibuat
mengandung pati yang merupakan karbohidrat kompleks. Enzim amilase mengacu pada
sekelompok enzim katalis yang berfungsi untuk menghidrolisis gula dan pati.
Amilase dapat mencerna karbohidrat (polisakarida) menjadi unit-unit disakarida
yang lebih kecil dan mengubahnya menjadi monosakarida seperti glukosa. Enzim
amilase pada sampel akan menghidrolisis pati pada agar. Hal ini dapat diketahui
dengan terlihatnya daerah terang pada starch
agar. Penambahan larutan iodin pada agar bertujuan untuk memperjelas daerah
terang yang terbentuk. Aktivitas enzim amilase masing-masing sampel juga dapat
ditentukan dengan perbandingan diameter daerah terang yang terbentuk pada agar.
3.
Analisa
Prosedur Uji Aktivitas Enzim Amilase:
ü
AOAC
(1995) dalam Suarni dan Rauf (2007)
Pengukuran
aktivitas enzim dimulai dengan menambahkan substrat yaitu pati (starch) pada filtrat enzim. Enzim
amilase yang terdapat pada sampel akan bereaksi dan menghidrolisis pati menjadi
monosakarida dalam waktu 3 menit dan suhu optimum 30oC. Reaksi
kemudian dihentikan dengan penambahan DNS (3,5 dinitro salicilic acid). Selain
itu reagen DNS (3,5 dinitro salicilic acid) akan bereaksi dengan gula pereduksi
hasil hidrolisis dan mengakibatkan terbentuknya warna tertentu. Sampel kemudian
didihkan agar reagen DNS dapat bekerja dengan cepat, setelah itu didinginkan
dengan air mengalir. Penambahan 20 ml akuades untuk pengenceran sampel. Absorbansi
sampel diukur pada panjang gelombang 550 nm. Metode ini terlebih dahulu membuat
kurva standar glukosa antara konsentrasi glukosa dalam berbagai macam
konsentrasi dan absorbansi. Kemudian konsentrasi sampel yang didapat melalui
kurva standar dimasukkan ke dalam rumus untuk mendapatkan aktivitas enzim
amilase.
ü
Metode
Bernfeld (1955) dalam Soeka dan Eddy (1993)
Pengukuran
aktivitas enzim dimulai dengan menambahkan substrat yaitu pati (starch) pada filtrat enzim. Enzim
amilase yang terdapat pada sampel akan bereaksi dan menghidrolisis pati menjadi
monosakarida dalam waktu 5 menit dan suhu optimum 37oC. Penambahan
akuades sebanyak 20 ml bertujuan untuk mengencerkan sampel. Setelah itu,
ditambahkan larutan I2. Larutan I2 akan bereaksi dengan
sisa pati yang tidak terhidrolisis oleh enzim amilase dan menghasilkan warna
biru. Semakin banyak pati yang tersisa berarti aktivitas enzim amilase semakin
kecil, dengan ditandai dengan degradasi warna biru. Absorbansi sampel kemudian
diukur pada panjang gelombang 620 nm. Aktivitas enzim diukur dengan memasukkan
nilai absorbansi ke dalam rumus, dengan satuan aktivitas enzim adalah S.C.
(”Street-Close”).
ü
Metode
Caraway-Somogyi iodin/kalium iodida (IKI) (1959) dalam Afiukwa, et. al (2009)
Tahap
pertama metode ini adalah gelatinisasi atau likuifikasi pati sehingga
menghasilkan larutan starch yang
baku. Larutan ini kemudian digunakan sebagai substrat dalam mereaksikan dengan
sampel yang mengandung enzim amilase. Enzim amilase yang terdapat pada sampel
akan bereaksi dan menghidrolisis pati menjadi monosakarida dalam waktu tertentu
dan suhu optimum 37oC. Reaksi ini kemudian dhentikan dengan
menambahkan larutan HCl 10%. Setelah itu ditambahkan indikator iodin-kalium
iodida. Menurut Teodoro dan Meire (2000), larutan indikator dibuat dengan 0,05%
iodin dalam 0. 5% KI. Sisa pati yang tidak terhidrolisis akan bereaksi dengan
indikator sehingga menghasilkan warna tertentu. Absorbansi sampel kemudian
diukur pada panjang gelombang 620 nm. Proses tersebut merupakan pengukuran pada
jam ke-0. Langkah pengujian aktivitas enzim diulang (dari proses penambahan HCl
10%) setiap 15 menit selama 60 menit. Jumlah pati yang terhidrolisis dalam satu
satuan waktu kemudian diukur dengan kurva standar pati (substrat) antara
konsentrasi dengan absorbansi.
D. Penutup
Metode pengukuran aktivitas enzim amilase di atas
memiliki prinsip utama yang sama, yaitu mengukur hasil hidrolisis pati
(substrat) atau sisa substrat setelah kontak dengan enzim amilase dalam waktu
tertentu. Pengukuran hasil hidrolisis substrat yaitu monosakarida (gula
reduksi) menggunakan reagen DNS (3,5 dinitro salicilic acid), sedangkan
pengukuran sisa substrat (pati) yang tidak bereaksi dengan enzim menggunakan
larutan I2 atau indikator iodin-kalium iodida. Serapan pada sampel
yang terbentuk diukur pada panjang gelombang tertentu. Untuk pengukuran
menggunakan reagen DNS diukur pada panjang gelombang 550 nm, sedangkan jika
menggunakan larutan I2 atau indikator iodin-kalium iodida diukur
pada panjang gelombang 620 nm.
DAFTAR PUSTAKA
Afiukwa, et. al. 2009. Determination of amylase activity of crude extract
from partially germinated mango seeds (Mangifera oraphila). African Journal of Biotechnology Vol. 8
(14), pp. 3294-3296, 20 July, 2009. ISSN 1684–5315. Available online at http://www.academicjournals.org/AJB.
Anonim. 2008. Amilase. Tersedia
dalam http://ptp2007.wordpress.com/2008/05/15/amilase/. diakses tanggal 28 November 2011
Biogen. 2008.
Amilase. Tersedia dalam http://biogen.litbang.deptan.go.id/terbitan/agrobio/abstrak/agrobio_vol.
diakses tanggal 28 November 2011.
Inchem. 2008.
Alpha-Amylase From Bacillus Subtilis. Tersedia dalam http://www.inchem.org/ documents/jecfa/jecmono/v28je05.htm. diakses tanggal 28 November 2011.
Kunamneni,
Adinarayana et. al. 2005. Amylase Production in Solid State Fermentation by The
Thermophilic Fungus Thermomyces
lanuginosus. Journal of Bioscience
and Bioengineering Vol. 100, No. 2, 168- 171. DOI: 10.1263/jbb.100.168. The
Society for Biotechnology, Japan.
Laloknam,
Surasak et.al. 2009. Detection of amylase activity from fruit and vegetables in
an undergraduate classroom. As. J. Food
Ag-Ind. 2009, 2(03), 381-390. ISSN 1906-3040. Available online at www.ajofai.info
Oliveira. 2004. Rhizobia
Amylase Production Using Various Starchy Substances as Carbon Substrates. Tersedia dalam http://www.scielo.br/pdf/bjm/v31n4/a11v31n4.pdf. diakses tanggal 28 November 2011.
Ramansyah, Maman dan I Made
Sudiana. 2003. Optimasi Analisis Amilase Dan Glukanase Yang Diekstrak Dari
Miselium Pleurotus ostreatus Dengan
Asam 3,5 Dinitrosalisilat. Berk. Penel.
Hayati: 9 (7-12). 2003
Soeka, Yati Sudaryati dan Eddy
Djajasukma. 1993. Pengaruh Penambahan Sumber-Sumber Nitrogen Terhadap Aktivitas
Enzim Alpha-Amilase Aspergillus niger
Dalam Media Campuran Onggok dan Dedak. Pros.
Seminar Hasil Litbang SDH 14 Juni 1993
Suarni dan Rauf Patong. 2007.
Potency of Mung Bean Sprout As Enzyme Source (α-amilase). Indo. J. Chem., 2007, 7 (3), 332-336
Teodoro, Carlos
Eduardo de Souza and Meire Lelis Leal Martins. 2000. Culture Conditions For The
Production Of Thermostable Amylase by Bacillus
sp. Brazilian Journal of Microbiology
(2000) 31:298-302. ISSN 1517-8382
Winarno, F.G.
1986. Enzim Pangan. Jakarta: Gramedia