Pengujian Aktifitas Enzim

 

ABSTRACT

 

          Enzymes are macromolecular biological catalysts and can accelerate chemical reactions. The purpose of this activity testing practice is to know the enzyme activity especially enzyme catalase, peroxidase and poly phenol oxidase. Based on the results of the experimental testing of enzyme activity obtained results the longer the blanching process, the bubbles are formed less than before on the test of catalase and in the peroxidase test, the longer blanching process, the color of the solution the more light brown. Testing of the material tissue obtained the quickest browning on the smoothed sample> sliced> injured>without treatment.

         

Keywords: blanching, catalase, enzyme, peroxidase, poly phenol oxidase

PENDAHULUAN

         

          Buah-buahan dan sayuran merupakan bahan pangan yang mudah mengalami kerusakan. Seringkali saat mengupas dan memotong buah beberapa saat kemudian buah tersebut menjadi bewarna coklat. Dalam ilmu pangan, gejala itu dinamai browning atau pencoklatan. Reaksi pencoklatan terdiri dari reaksi pencoklatan enzimatis dan non-enzimatis. Reaksi pencoklatan enzimatis terjadi pada buah dan sayur yang mengalami proses fisiologis yang disebabkan oleh adanya reaksi antara oksigen dan enzim fenolase dan polifeniloksidase (Cheng dan Crisosto, 1995).

          Enzim merupakan katalis protein yang dihasilkan oleh sel dan bertanggung jawab untuk laju dan kekhususan yang tinggi dari satu atau lebih reaksi biokimia intrasel dan ekstrasel. Beberapa enzim hanya terdiri atas protein, namun kebanyakan enzim memiliki komponen nonprotein tambahan seperti karbohidrat, logam, fosfat, atau beberapa bagian organik yang lain. Adanya sejumlah enzim terutama katalase dan peroksidase dalam buah-buahan dan sayuran dapat menimbulkan perubahan yang tidak dikehendaki selama masa simpan (Winarno, 1992).

          Hidrogen peroksida masih bersifat racun untuk sel. Katalase adalah jawaban untuk mengubah hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen yang sama sekali tidak berbahaya bagi tubuh, dimana pada reaksi ini hidrogen peroksida direduksi dan dioksidasi (Luck, 1974).

          Menurut Marganingsari (2003) enzim peroksida adalah enzim golongan oksidoreduktase yaitu enzim yang mampu mengkatalisis reaksi oksidasi atau reduksi suatu bahan. Golongan ini dibagi lagi menjadi 2 sub golongan yaitu enzim oksidase dan dehidrogenase. Peroksidase merupakan enzim oksidase yaitu enzim yang dapat mengkatalisis reaksi antara substrat dengan molekul oksigen. Enzim dapat bekerja pada satu jenis substrat tertentu (spesifik) (Gardjito, 2013). Substrat dari enzim peroksidase adalah hidrogen peroksida (H₂O₂). Peroksidase mengkatalis hidrogen peroksida menjadi H₂O dan O^- (deMan, 1989). Penelitian Al-Baarri, dkk, 2013 menunjukkan bahwa peroksidase jika dikombinasikan dengan H₂O₂ dan SCN^- akan menghasilkan senyawa Hypothiocyanite (OSCN). 

          Peroksidase menyebar luar dalam jaringan tanaman. Enzim ini berperan dalam perkembangan dan senesens jaringan tumbuhan. Beberapa peran tersebut antara lain dalam proses biogenesis etilena, peroksidase mengatur pematangan, penguraian klorofil dan oksidasi asam indol-3-asetat (Nagle dan Haard, 1975). Beberapa jenis peroksidase konvesional yang berasal dari tanaman antara lain pada tanaman lobak (horseradish), kedelai, cengkeh dan bonggol jagung (Aini dan Kuswytasari, 2013).

          Enzim polyphenoloxidase dan peroksidase berpengaruh besar terhadap buah dan sayur dan memiliki peranan penting terhadap reaksi katalis oksidatif dalam pembentukan pigmen coklat. Biokimia strukturnya secara internasional digambarkan bahwa poliphenolase sebagai oksigen oksidorediktase. Karena tingginya kandungan phenolic pada buah seperti apel, pear, pisang, dll. Polyphenoloksidase merupakan stimulasi (penyebab) utama terjadinya pencoklatan setelah pengupasan atau pengirisan dan selama proses pengolahan. Walaupun pencoklatan pada irisan buah dianggap tidak menyenangkan atau menguntungkan dan berbagai perlakuan yang telah ditemukanuntuk menghambat aktivitas enzim. Produk seperti teh, coklat, dan kopi tetap mengandalkan aktivitas poliphenoloksidase untuk memperbaiki warna dan aromanya. Enzim peroksidase (donor H₂O₂, oksidoreduktase) mampu mentransfer oksigen dari berbagai sumber peroksidase yang terkandung dalam buah dan sayuran yang dihasilkan oleh pigmen pencoklatan dan mungkin juga bereaksi dengan polifenoloksidase dalam buah (Ishak, 2009).

           Blansing merupakan suatu cara pemanasan pendahuluan atau perlakuan pemanasan tipe pasteurisasi yang dilakukan pada suhu kurang dari 100°C selama beberapa menit, dengan menggunakan air panas atau uap. Proses blansing termasuk ke dalam porses termal dan umumnya membutuhkan suhu berkisar 75° - 95°C selama 10 menit. Tujuan Blansing adalah untuk menginaktifan enzim diantaranya enzim peroksidase dan katalase, walaupun sebagian dari mikroba yang ada dalam bahan juga turut mati (Tjahjadi dan Herlina, 2008).

          Tujuan dari praktikum pengujian aktivitas ini adalah untuk mengetahui aktivitas enzim terutama enzim katalase, peroksidase dan PFO.

 

BAHAN DAN METODE

 

Alat dan Bahan

          Alat yang digunakan antara lain beaker glass, gelas ukur, kompor, pisau, spatula, talenan, dan tabung reaksi.

          Bahan yang digunakan antara lain  akuades, belimbing, kentang, kol, dan pisang salak.

 

Uji Katalase

            Sampel diblansing, kemudian diiris kecil dan diambil 5-10 gram. Sampel dimasukkan kedalam tabung reaksi dan ditambahkan 10 cc akuades. H₂O₂ 2% diambil sebesar 1 cc atau sebesar 5 gram kemudian ditutup dan dikocok. Jika terdapat oksigen maka terdapat aktivitas enzim.

 

Uji Peroksidase

Sampel diambil, diiris tipis-tipis, kemudian diblansing masing-masing pada tabung reaksi yang berbeda yaitu selama 1 menit, 5 menit, dan 15 menit, dan dibuat kontrol. Masing-masing sampel diambil 5 gram dan dihaluskan dan dimasukkan kedalam tabung reaksi. Akuades ditambahkan kedalam tabung reaksi masing-masing 5 cc. Tambahkan 1 ml gualikol 1% dan H₂O₂ sebesar 1 cc, dan diamati setelah 4 menit.

 

Perlakuan terhadap Jaringan Bahan

Sampel diambil kemudian dipotong menjadi 4 bagian. Sampel diberi 4 perlakuan yang berbeda yaitu, dibiarkan diudara terbuka, diiris, dimemarkan, dan dihaluskan, kemudian diamati pencoklatan yang terjadi.

 

HASIL DAN PEMBAHASAN

 

Uji Katalase

     Pada tahun 1818, Thenart penemu hidrogen peroksidan menyatakan bahwa H₂O₂ dapat diuraikan oleh suatu enzim. Hal ini dibuktikan oleh Jacobson pada tahun 1892. Loew menamai enzim itu pada tahun 1901 sebagai katalase, salah satu nama trivial enzim yang tetap bertahan hingga kini. Pada tahun 1927 Summer dan Dounce untuk pertama kalinya berhasil mengkristalkan katalase dari hati sapi (Sadikin, 2002). Sumber enzim katalase ini cukup banyak, murah dan mudah didapat, ditemukan di dalam hampir semua organisme baik prokariotik maupun eukariotik (Delpech, 2007).

Mekanisme reaksi katalisasi dari katalase dianggap sebagai proses dua langkah, yaitu:

1.     Satu molekul hidrogen peroksida direduksi menjadi air dan katalase dioksidasi menjadi komplek I.

2.         Satu molekul hidrogen peroksida dioksidasi menjadi oksigen dan kompleks I direduksi menjadi katalase.

Reaksi penguraian ini mengikuti reaksi orde pertama sekurang-kurangnya reaksi dengan waktu pendek (kurang dari 3 menit) pada konsentrasi enzim yang relatif tinggi (Murshudov, 1992).

                Tabel 1. Hasil Pengamatan Uji Katalase

Kel	Sampel	Perlakuan	Uji Katalase (+/-) (menit)
			0	1	5	15
1	Kentang	Direbus	+++++	++++	-	++
6	Kentang	Dikukus	+++++	+++	++	+
2	Kol	Direbus	++++	-	+	+
7	Kol	Dikukus	++++	-	+	+++
3	Pisang	Direbus	+++++	++	+++	+++
8	Pisang	Dikukus	+++++	+++	++	+
4	Salak	Direbus	++++	+++	++	+
9	Salak	Dikukus	+++++	++++	+++	++
5	Belimbing	Direbus	+++++	+++	++	+
10	Belimbing	Dikukus	+++++	++++	++	+

(Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2017)

Enzim umumnya bereaksi optimum pada suhu 30-40 ºC. Pada suhu 45 ºC enzim mulai terdenaturasi dan pada suhu 60 ºC mengalami dekomposisi. Blanching dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu pemanasan secara langsung dengan air panas (Hot Water Blanching) atau dengan menggunakan uap (Steam blanching). Blanching bertujuan untuk menginaktifkan enzim yang memungkinkan perubahan warna, tekstur, cita rasa bahan pangan (Aoyama et al., 1997).

     Blansing yang dilakukan pada praktikum kali ini adalah blansing dengan air panas dan dengan uap air panas.  Blansing dengan air panas (hot water blanshing) Metode blansing ini hampir sama dengan proses perebusan. Metode ini cukup efisien, namun memiliki kekurangan yaitu kehilangan komponen bahan pangan yang mudah larut dalam air serta bahan yang tidak tahan panas. Blansing dengan uap air panas (steam blanshing). Blansing dengan metode ini paling sering diterapkan. Metode ini mengurangi kehilangan komponen yang tidak tahan panas (Buckle dkk, 2004).

     Berdasarkan hasil pengamatan, pada sampel yang diblansing dengan waktu yang berbeda-beda, semakin lama diblansing, sampel menunjukkan jumlah gelembung yang semakin sedikit. Namun ada beberapa sampel yang menghasilkan gelembung tidak beraturan sesuai dengan waktunya.

 

Uji Peroksidase

     Menurut Marganingsari (2003) enzim peroksida adalah enzim golongan oksidoreduktase yaitu enzim yang mampu mengkatalisis reaksi oksidasi atau reduksi suatu bahan.

     Peroksidase terdapat dalam sayur yang digunakan sebagai pendeteksi keefektifan pemutihan, penentuan glukosa yang dikombinasi dengan glukosa oksidase. Enzim ini juga dapat menyebabkan kerusakan pada sayur yaitu berupa penyimpangan flavor sedangkan pada buah mempercepat kerja pencoklatan (browning) (deMan ,1989).

     Jenis reaksi yang dikatalisis oleh peroksidase melibatkan hidrogen peroksidase sebagai penerima dan senyawa AH₂ sebagai donor atom hidrogen, reaksinya sebagai berikut :

H₂O₂  + AH₂ → 2H₂O + A

(deMan ,1989).

Tabel 2. Hasil Pengamatan Uji Peroksidase

Kel	Sampel	Perlakuan	Uji Peroksida (+/-) (menit)
			Kontrol	1	3	5
1	Salak	Direbus	Coklat +++	Bening -	Bening -	Bening -
6	Salak	Dikukus	Coklat +++	Bening -	Bening -	Bening -
2	Pisang	Direbus	Coklat ++	Bening -	Bening -	Bening -
7	Pisang	Dikukus	Coklat ++	Bening -	Bening -	Bening -
3	Kol	Direbus	Coklat ++++	Coklat ++	Coklat +	Bening -
8	Kol	Dikukus	Coklat ++++	Coklat +	Coklat +	Coklat +
4	Belimbing	Direbus	Coklat +++++	Bening -	Bening -	Bening -
9	Belimbing	Dikukus	Coklat +++++	Bening -	Bening -	Bening -
5	Kentang	Direbus	Coklat +++++	Coklat ++++	Coklat ++	Bening -
10	Kentang	Dikukus	Coklat +++++	Coklat ++++	Coklat ++	Bening -

(Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2017)

          Sampel sebagai kontrol merupakan sampel tanpa perlakuan blansing, maka dari itu warnanya sangat coklat dibandingkan pada sampel yang dilakukan perlakuan blansing. Enzim peroksidase adalah salah satu enzim yang termasuk kedalam jenis enzim fenol oksidase yang akan berpengaruh pada pencoklatan sayur atau buah. Enzim peroksidase merupakan enzim yang tahan terhadap panas. Adanya enzim ini dapat menimbulkan hal-hal yang tidak diinginkan pada buah dan sayur. Cara yang paling tepat dan sederhana untuk mencegah pencoklatan tersebut adalah dengan memblansing sayuran dan buah-buahan tersebut. (Tranggono dan Sutardi, 1989). Tujuan Blansing adalah untuk menginaktifan enzim diantaranya enzim peroksidase dan katalase, walaupun sebagian dari mikroba yang ada dalam bahan juga turut mati (Tjahjadi dan Herlina, 2008).

     Berdasarkan hasil pengamatan, pada sampel yang diblansing dengan waktu yang berbeda-beda, semakin lama diblansing, sampel menunjukkan warna larutan yang semakin cokelat muda. Hal ini menunjukkan bahwa pemanasan akan mempengaruhi aktivitas enzim yaitu menjadi terhambat. Penggunaan panas pada suhu tinggi dan waktu yang memadai akan menghambat fenolase dan enzim lain yang ada dalam pangan. Kerja enzim peroksidase dalam buah yaitu mengakibatkan terjadinya pencokelatan (deMan, 1989).

     Hal ini sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa penggunaan panas pada suhu tinggi dan waktu yang memadai akan menghambat fenolase dan enzim lain yang terdapat dalam bahan pangan (Tranggono dan Sutardi, 1989).

Perlakuan terhadap Jaringan Bahan

Tabel 3. Hasil Pengamatan Perlakuan terhadap Jaringan Bahan

Kel	Sampel	Biarkan	Iris	Halus	Memar
1	Salak	Pencoklatan +	Pencoklatan +++	Pencoklatan ++++	Pencoklatan ++
6	Salak	Pencoklatan +	Pencoklatan +++	Pencoklatan ++++	Pencoklatan ++
2	Pisang	Putih kecoklatan	Putih kecoklatan +	Putih kecoklatan +++	Putih kecoklatan ++
7	Pisang	Putih kecoklatan	Putih kecoklatan +	Putih kecoklatan +++	Putih kecoklatan ++
3	Kol	Putih hijau kecoklatan	Putih hijau kecoklatan +	Putih hijau kecoklatan +++	Putih hijau kecoklatan ++
8	Kol	Putih kehijauan	Putih kehijauan +	Putih kehijauan +++	Putih kehijauan ++
4	Belimbing	Orange	Orange +	Orange +++	Orange ++
9	Belimbing	Orange	Orange +	Orange +++	Orange ++
5	Kentang	Putih kecoklatan ++	Putih kecoklatan +++	Putih kecoklatan +++++	Putih kecoklatan ++++
10	Kentang	Putih kecoklatan ++	Putih kecoklatan +++	Putih kecoklatan +++++	Putih kecoklatan ++++

(Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2017)

            Menurut Tjahjadi dan Herlina (2008), pencoklatan juga terjasi karena aktivitas kresolase dimana terbentuknya kompleks protein-tembaga dengan menggabungkan satu molekul oksigen dengan protein tempat atom kupro yang berdampingan terikat. Aktivitas kresolase dapat dinyatakan sebagai berikut :

Protein + Cu²⁺ + O₂ + Monofenol →                  Protein Cu²⁺ + o-quinon + H₂O

(Muchtadi, dkk, 1995)

          Senyawa logam yang terdapat pada pisau biasa yaitu Fe mempunyai sifat dan pengaruh yang jelek terhadap bahan pangan, sedangkan di dalam bahan pangan itu sendiri umumnya juga terdapat senyawa logam seperti Mg pada klorofil, Cu, Zn dan Mn sebagai enzim, Co sebagai vitamin B12 dan lainnya. Ion-ion logam tersebut dapat dengan mudah terlepas dari ikatan kompleksnya karena terjadinya degradasi maupun hidrolisis selain itu ion-ion logam bebas tersebut juga mudah bereaksi dengan logam lainnya dan menyebabkan perubahan warna, ketengikan, kekeruhan, maupun perubahan rasa pada bahan pangan (Winarno, 1992).

          Jaringan yang dimemarkan akan cepat menjadi gelap apabila kontak dengan udara dibandingkan dengan jaringan yang dipotong disebabkan oleh konversi senyawa fenol menjadi melanin yang berwarna cokelat dan menyebabkan pencokelatan enzimatis. Enzim yang berperan dalam reaksi pencokelatan ini diantaranya adalah polifenol oksidase atau fenolase. Polifenol oksidase ini mampu mengkatalis reaksi oksidasi yang terjadi pada bahan, dengan mengkonversi senyawa fenol menjadi melanin berwarna cokelat (Tranggono dan Sutardi, 1989). Pengujian terhadap jaringan bahan didapatkan pencoklatan paling cepat pada sampel yang dihaluskan  > dimemarkan > diiris > dibiarkan. Namun pada sampel salak urutannya dihaluskan  > diiris > dimemarkan  > dibiarkan.

          Menurut Winarno (1992), pada bahan yang dihaluskan, luas permukaannya lebih besar dibandingkan bahan yang diiris, dibiarkan utuh, atau dipotong–potong sehingga kontak dengan oksigennya lebih sering terjadi dan mengakibatkan warna cokelat lebih dominan dibandingkan perlakuan lainnya.

 

KESIMPULAN

            Berdasarkan hasil praktikum pengujian aktivitas enzim didapatkan hasil semakin lama diblansing maka gelembung yang terbentuk semakin sedikit pada pengujian katalase dan pada pengujian peroksidase semakin lama diblansing warna larutan semakin coklat muda. Pengujian terhadap jaringan bahan didapatkan pencoklatan paling cepat pada sampel yang dihaluskan  > dimemarkan > diiris > dibiarkan.

 

DAFTAR PUSTAKA

 

Aini, F. N dan N. D. Kuswytasari. 2013. Pengaruh Penambahan Eceng Gondok (Eichhornia crassipes) terhadap Pertumbuhan Jamur Tiram Putih (Pleurotus ostreatus). Jurnal Sains dan Semi Pomits. 2(1) : 116-120.

Al-Baarri, dkk. 2013. Karakteristik Fisik, Kimia Dan Mikrobiologis Kefir Susu Kambing dengan Penambaha Jenis dan Konsentrasi Gula yang Berbeda. Jurnal Aplikasi Teknologi Pangan, 2(3):139-43.

Aoyama S., dkk. 2007. Antioxidant Activity And Flavonoid Content of Welsh Onion (Allium fistulosum) and The Effect of Termal Treatment. Food Sci. Technol. Res 2007; 13:67-72.

Buckle, K.A., dkk. 2004. Ilmu Pangan. UI Press, Jakarta.

Cheng, G.W. dan Crisosto. 1995. Browning Potential, Phenolic Composition, and Polyphenoloxidase Activity of Buffer Extracts of Peach and Nectarine Skin Tissue. Journal of the American Society for Horticultural Science 120: 835-838.

Delpech, R. 2007. Microscale Investigation with Catalase. Student Sheet 24, SAPS.

Gardjito, dkk. 2013. Pangan Nusantara. Penerbit Kencana, Jakarta.

Ishak, 2009. Penuntun Praktikum Aplikasi Perubahan Kimia Pangan. Universitas Hasanudin, Makassar.

Luck, H. 1974. Methods of Enzymatic Analysis. Academic, New York.

Marganingsari. 2003. Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan. USU-Press, Medan.

Muchtadi, Tien R., dan Sugiyono. 1999. Ilmu Pengetahuan Bahan Pangan. Institut Pertanian Bogor, Bogor.

Murshudov, G., N. 1992. FEBS Lett. Volume 312, p. 127.

Nagle dan Haard. 1975. Analisis Pertumbuhan Tanaman. UGM Press, Yogyakarta.

Sadikin, Muhammad. 2002. Biokimia Dara. Widia Medika, Jakarta.

Tjahjadi, C. dan Herlina, M. 2008. Pengantar Teknologi Pangan (Volume I). Jurusan Teknologi Industri Pangan Fakultas Teknologi Industri Pertanian. Universitas Padjajaran, Jatinangor.

Tranggono dan Sutardi. 1989. Biokomia dan Teknologi Pascapanen. Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi UGM, Yogyakarta.

Winarno, F.G. 1992. Kimia Pangan dan Gizi. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.

PDFnya disini

Kalau linknya bermasalah bisa kontak aku lewat ig ya