FERMENTASI ENZIM AMILASE

       I.            Tujuan Percobaan

Mempelajari pembuatan enzim amilase secara fermentasi menggunakan substrat limbah cair tapioka dengan inokulum kapang oncon merah.

    II.            Tinjauan Pustaka

Ketela pohon, ubi kayu, atau singkong (Manihot utilissima) adalah perdu tahunan tropika dan subtropika dari suku Euphorbiaceae. Umbinya dikenal luas sebagai makanan pokok penghasil karbohidrat dan daunnya sebagai sayuran (Anonim, 2013).

Menurut Prayitno HT. (2008), Tapioka adalah pati yang terdapat dalam umbi kayu, biasa disebut singkong. Umbi tanpa kulit mempunyai komposisi rata-rata sebagai berikut :

Air : 65%

Pati : 32%

Protein : 1%

Lemak : 0,4%

Serat : 0,8%

Abu : 0,4%

Selain pati, ubi singkong mengandung gula dan sedikit asam sianida dalam kadar rendah. Asam sianida ini sebagian ada dalam bentuk asam bebas dan  sebagian lagi dalam bentuk senyawa kimia yang akan terbebaskan oleh asam enzim apabila selnya dipecah (Prayitno HT., 2008).

Proses ekstraksi pati dari umbi berawal dari pencucian dan pengupasan umbi. Karena struktur akar yang khas pada tanaman singkong, pengupasannya dapat dengan mudah dilaksanakan oleh tenaga wanita dan ini dilakukan pada pabrik kecil. Tahap selanjutnya adalah pembuatan bubur dari umbi tersebut dengan proses pemarutan. Bubur halus yang diperoleh diumpankan kepada saringan goyang dan dicuci dengan air. Suspensi pati akan terbawa oleh air ini, sedangkan buburnya diparut untuk kedua kali. Tahap penyaringan juga diulang dan suspensi pati dalam air pencuci kedua dicampur dengan suspensi pati yang pertama. Campuran ini disaring melalui saringan sutra halus atau logam halus (Prayitno HT., 2008).

Menurut Prayitno HT. (2008), Secara garis besar proses pembuatan tapioka yang dilakukan oleh industri kecil adalah sebagai berikut :

1.      Pengupasan

Pengupasan dan pencucian ketela dilakukan oleh manusia dengan menggunakan pisau pengupas kusus ketela, setelah dikupas kemudian dicuci untuk menghilangkan kotoran yang menempel. Setelah dikupas ketela diparut, pada proses ini kulit yang terbuang 10 % dari berat.

2.      Pemarutan

Pemarutan ini dimaksudkan untuk memecah sel-sel umbi ketela sehingga butir-butir pati akan terlepas. Kandungan pati yang dihasilkan tergantung dari proses pemarutan. Semakin kecil ukurannya, hasil parutan kandungannya semakin tinggi karena yang pati yang terekstrak semakin banyak.

3.      Pengambilan pati

Pengambilan pati dari ketela yang telah diparut dilakukan dengan cara ektraksi menggunakan air. Ketela parutan diletakkan diatas saringan kasar  yang berbentuk empat persgi panjang. Pati yang tersuspensi dalam air akan  lolos dari saringan dan tepung ditampung dalam bak. Proses penyaringan  dilakukan bila air yang lewat saringan agak jernih dan diperkirakan pati sudah tersuspensi semua. Kebutuhan air untuk proses ini diperkirakan 3-8 m³ per ton ketela.

4.      Pemisahan pati

Pemisahan pati dari air dilakukan dengan cara pengendapan. Pengeringan pati Setelah waktu pengendapan, cairan diatas endapan dibuang dengan cara pembukaan papan penutup bak dibuka satu demi satu dengan cara perlahan lahan agar pati di sisi akhir tidak ikut hanyut dalam air. Endapan pati diambil kemudian di jemur dibawah terik matahari. Penggilingan dan Penyaringan Pati Terakhir yang sudah kering digilingdan diayak, penggilingan menjadi tepung halus, dan hanya dilakukan oleh industri menengah / besar.

Fermentasi enzim amilase pada dasarnya adalah suatu cara produksi enzim amilase menggunakan bantuan aktivitas mikrooeganisme. Enzim amilase merupakan enzim ekstra selulas yang diproduksi, jika dalam media terdapat induser atau substrat pati. Mikrooeganisme yang berperan dalam fermentasi enzim amilase dpat berupa kelompok bakteri kapang dan khamir. Namun yang umu digunakan sebagai mikroba penghasil enzim amilase adalah kelompok kapang (Mappiratu dkk, 2013).

Pada percobaan ini akan dicoba dilakukan produksi enzim amilase menggunakan inokulum kapang oncom merah atau Neurospora sp. Media yang digunakan adalah limbah cair tapioka. Limbah cair tapioka mengandung pati terlarut dan beberapa mineral maupun vitamin yang larut air (Mappiratu dkk, 2013).

Menurut Anonim (2013), sterilisasi adalah suatu proses untuk membunuh semua jasad renik, kuman-kuman atau bakteri yang terdapat pada suatu medium atau alat, sehingga jika ditumbuhkan di dalam suatu medium tidak ada lagi jasad renik yang dapat berkembang biak. Sterilisasi yang tidak baik dapat menghasilkan penyebaran infeksi bakteri dan virus seperti hepatitis dan HIV. Tujuan utama membunuh kuman-kuman tersebut adalah sebagai berikut :

1.    Untuk mencegah infeksi pada manusia, hewan peliharaan, dan tumbuhan,

2.    Untuk mencegah agar makanan dan komoditi lainnya tidak rusak.

3.    Untuk mencegah gangguan kontaminasi terhadap mikroorganisame yang digunakan dalam industry.

4.    Untuk mencegah kontaminasi bahan-bahan yang dipakai di dalam laboratorium.

Alat yang digunakan dalam proses serilisasi disebut sterilisator. Sterilisasi dapat dilakukan dengan berbagai cara yaitu panas, penyaringan, radiasi, dan penambahan bahan kimia. Sedangkan sterilisasi dengan cara panas dapat dibedakan menjadi tiga macam, yaitu sterilisasi basah, sterilisasi kering, dan sterilisasi dengan menggunakan sinar UV (Anonim, 2013).

Menurut Anonim (2013), sterilisasi basah merupakan suatu proses sterilisasi yang menggunakan uap air. Uap air tersebut didapat dari proses pemanasan air. Sterilisasi basah tersebut dapat membunuh jasad renik atau mikroorganisme karena menyebabkan denaturasi protein, termasuk enzim-enzim di dalam sel. Sterilisator basah bisa dibedakan menjadi dua macam berdasarkan kegunaan alat tersebut, yaitu :

1.      Sterilisator basah dengan menggunakan elemen basah.

Sterilisator tipe ini memiliki elemen basah dimana elemen tersebut harus selalu terkena air, sehingga peletakan komponen elemen tersebut berada di dalam sterilisator. Elemen basah tersebut akan terendam air dan kemudian terjadilah proses pemanasan air yang akan menghasilkan uap air.

2.      Sterilisator basah dengan menggunakan elemen kering.

Sterilisator tipe ini memiliki elemen kering dimana elemen tersebut tidak boleh terkena air sama sekali, sehingga peletakan komponen elemen tersebut berada di luar sterilisator (tidak berada dalam satu tempat dengan air). Elemen kering tersebut akan menghasilkan panas sehingga terjadilah pemanasan air yang menimbulkan uap air.

 III.            Alat dan Bahan

3.1  Alat

1.      Neraca analitik

2.      Parutan kelapa

3.      Pisau

4.      Baskom

5.      Kain saring

6.      Gelas ukur 500 dan 50 mL

7.      Erlenmeyer 300 mL

8.      Shaker

9.      Sterilisator

3.2  Bahan

1.      Inokulum kapang oncom merah

2.      Ubi kayu

3.      Kapas

4.      Air

 IV.            Prosedur Kerja

1.      Mengambil ubi kayu sebanyak  Kg. Kemudian mengupas kulitnya dan memarut dengan parutan kelapa.

2.      Memasukkan ubi kayu yang telah diparut kedalam baskom, kemudian mencampurkan dengan air sebanyak 2,5 liter air, selanjutnya mengaduk-aduknya dan menyaringnya dengan kain saring. Filtrat yang diperoleh tampung dalam baskom, sedangkan ampasnya dibuang.

3.      Mendiamkan filtrat yang dihasilkan selama 1 jam, kemudian endapan yang terbentuk pisahkan dari cairan. Cairan ini merupakan limbah tapioka.

4.      Mengambil limbah tapioka sebanyak 100 mL dan memasukkannya ke dalam erlenmeyer 300 mL kemudian menambahkan kapas sebanyak 1 gram. Kemudian menutup erlenmeyer dengan kapas.

5.      Mensterilkan campuran dengan alat sterilisator suhu 120 ^oC selama 15 menit dan mendinginkannya.

6.      Mulut erlenmeyer disterilkan dengan menggunakan api bunsen. Kemudian menambahkan inokulum kapang oncom merah bentuk bubuk sebanyak 0,1 % (1 gram untuk 1 liter media). Kemudian menginkubasi pada inkubator bergoyang agitasi 200 rpm pada  suhu ruang selama 7 hari.

7.      Memisahkan cairan dari masa sel, kemudian mengukur volume cairan yang diperoleh.

    V.            Hasil Pengamatan dan Analisa Data

5.1  Hasil pengamatan

Perlakuan	Hasil
Limbah cair tapioka diinokulasi dengan inokulum kapang oncom merah selama 7 hari	Volume filtrat hasil fermentasi yaitu sebanyak 52 mL

 VI.            Pembahasan

Fermentasi enzim amilase pada dasarnya adalah suatu cara produksi enzim amilase menggunakan bantuan aktivitas mikrooeganisme. Enzim amilase merupakan enzim ekstra selulas yang diproduksi, jika dalam media terdapat induser atau substrat pati.

Dalam percobaan ini akan dibuat enzim amilase melalui proses fermentasi dengan menggunakan limbah cair tapioka sebagai substrat dan inokulum kapang oncom merah sebagai fermentor. Limbah cair tapioka ini mengandung pati yang larut yaitu amilosa. Sehingga dapat digunakan sebagai substrat. Dan yang digunakan sebagai fermentor adalah kapang oncom merah, karena kapang oncom merah dapat mendegradasi pati dalam limbah sehingga dapat dihasilkan enzim amilase.

Tahap pertama dalam proses fermentasi adalah proses penyiapan bahan substrat dengan cara mengambil ubi kayu sebanyak  Kg.  Diguanakan ubi kayu karena dari ubi kayu ini akan diperolehlah limbah cair tapioka. Kemudian mengupas kulitnya dan memarut dengan parutan kelapa. Kulitnya dibersihkan karena hanya dibutuhkan dagung ubinya saja dan diparut auntuk memperkeci volumenya sehingga nantinya dapat diambil filtratnya dalam proses pengendapan. Kemudian Memasukkan ubi kayu yang telah diparut kedalam baskom, kemudian mencampurkan dengan air sebanyak 2,5 liter air, selanjutnya mengaduk-aduknya dan menyaringnya dengan kain saring. Tujuan dicampurkan air adalah untuk mealurkan ubi kayu tadi yang telah diparut. Dan diaduk untuk mempercepat laju reaksi segingga tumbukan antara partikel akan lebih sering terjadi. Dalam proses pengadukan ini amilosa akan larut dengan air sedangkan amilopektin tidak larut oleh karenanya yang hanya diambil filtratnya maka dilakukan penyaringan untuk memisahkan amilopektin yang tidak larut air. Filtrat yang diperoleh ditampung dalam baskom, sedangkan ampasnya dibuang. Langkah Mendiamkan filtrat yang dihasilkan selama 1 jam, kemudian endapan yang terbentuk pisahkan dari cairan.  Endapan yang terbentuk dipisahkan lagi dari cairan, dan endapan ini merupakan amilopektin yang lolos dari proses penyaringn. Cairan atau filtrat ini merupakan limbah tapioka yang merupaka medium fermentasi.

Langkah selanjutnya adalah proses penyiapan medium fermentasi dan dilakukan dengan cara  Mengambil limbah tapioka sebanyak 100 mL dan memasukkannya ke dalam erlenmeyer 300 mL kemudian menambahkan kapas sebanyak 1 gram. Kemudian menutup erlenmeyer dengan kapas. Diguanakan kapas adalah karena kapas mengandung serat selulosa yang dapat mengikatkapang sehingga pada proses pemisahan antara enzim amialse dengan kapang akan lebih mudah dilakukan. Kapas juga berfungsi sebagai media tumbuh dari kapang nantinya. Ditutup kapas pada mulut erlenmeyer karena akan dilakukan sterilisasi sehingga uap ketika dilakukan sterilisasi tidak masuk ke dalam erlenmeyer tersebut.

Langkah selanjutnya adalah proses sterilisasi dengan cara mensterilkan campuran dengan alat sterilisator suhu 120 ^oC selama 15 menit dan mendinginkannya. Sterilisasi adalah suatu proses untuk membunuh semua jasad renik, kuman-kuman atau bakteri yang terdapat pada suatu medium atau alat, sehingga jika ditumbuhkan di dalam suatu medium tidak ada lagi jasad renik yang dapat berkembang biak. Sterilisator yang diguanakan adalah Sterilisator basah dengan menggunakan elemen basah. Sterilisator tipe ini memiliki elemen basah dimana elemen tersebut harus selalu terkena air, sehingga peletakan komponen elemen tersebut berada di dalam sterilisator. Elemen basah tersebut akan terendam air dan kemudian terjadilah proses pemanasan air yang akan menghasilkan uap air.

Langkah selanjutnya adalah proses inokulasi  dilakukan dnegan cara mensterilkan mulut erlenmeyer dengan menggunakan api bunsen. Diharapkan agar mikroba tidak dapat masuk. Kemudian menambahkan inokulum kapang oncom merah bentuk bubuk sebanyak 0,1 % (1 gram untuk 1 liter media). Kemudian menginkubasi pada inkubator bergoyang agitasi 200 rpm pada  suhu ruang selama 7 hari. Diguanakan pengocokan agar kapang dan substrat dapat bercampur dengan baik. Selama 7 hari kapang akan berkembang biak dang mengubah substrat sehingga dapat dihasilkan enzim amilase.

Langkah selanjutnya yaitu hasil fermentasi dipisahkan, dengan cara memisahkan cairan dari masa sel. Dilakukan pemisahan agar yang diperoleh enzim amilase saja bukan dengan adanya kapas dan kapang tersebut. Kemudian mengukur volume cairan yang diperoleh dan siperoleh volumenya sekitar 52 mL.

Kemudian dilakukan uji aktivitas yaitu dengan mencampurkan enzim amilase, pati dan iodium untuk mengetahui apakah ada atau tidaknya enzim amilase. Yang ditandai terjadi perubahan warna larutan yaitu dari ungu menjadi bening dalam hal ini pati dihidrolisis oleh enzim amilase. Namun tidak terjadi perubahan warna setelah satu jam yang diakibatkan karena enzim yang dihasilkan hanya sedikit sehingga membutuhkan waktu yang lama untuk proses hidrolisis terjadi.

VII.            Penutup

7.1  Kesimpulan

Dari percobaan yang  dilakukan dapat disimpulkan sebagai berikut :

1.      Fermentasi enzim amialse dapat dilakukan menggunakan limbah cair tapioka dan dengan menggunakan  inokulum kapang oncom merah.

2.      Limbah cair tapioka berfungsi sebagai substrat sedangkan inokulum kapang oncom merah berfungsi sebagai fermentor.

3.      Proses fermentasi terdapat 5 tahap yaitu:

·         Tahap penyiapan substrat

·         Tahap penyiapan medium

·         Tahap sterilisasi

·         Tahap inokulasi

·         Tahap inkubasi

4.      Volume filtrat hasil fermentasi yang diperoleh adalah 52 mL.

7.2  Saran

Diharapkan agar dalam praktikum pelaksanaan uji aktivitas  enzim amilas edapat dilakukan, agar diketahui seberapa banyak enzim amilase yang terbentuk.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2013. Ketela Pohon. (http://id.wikipedia.org/wiki/Ketela_pohon). Diakses pada tanggal 11 Juni 2013.

Anonim. 2013. Sterilisator. (http://yurryelian.blogspot.com/2012/06/sterilisator .html) Diakses pada tanggal 11 Juni 2013.

Prayitno, H. T. 2008. Pemisahan Padatan Tersuspensi Limbah Cair Tapioka dengan Teknologi Membran Sebagai Upaya Pemanfaatan dan Pengendalian Pencemaran Lingkungan. Universitas Diponegoro. Semarang.

Mappiratu, dan Bakhri, S. 2013. Penuntuk Praktikum Bioteknologi. Jurusan Kimia Fakultas MIPA Universitas Tadulako. Palu.