“ENZIM PENCERNA KARBOHIDRAT”

1. Judul Percobaan : Enzim Pencerna Karbohidrat
   

Hari/Tanggal Percobaan : Kamis/26 November 2009

1. Tujuan Percobaan : 1. Menghidrolisis pati dengan amylase air liur
   

   2. Mempelajari pengaruh pH pada aktivitas air liur
   

2. Tinjauan Pustaka
   

Karbohidrat merupakan senyawa karbon, hidrogen dan oksigen yang terdapat dalam alam. Banyak karbohidrat mempunyai rumus empiris CH₂OH; misalnya, rumus molekul glukosa ialah C₆H₁₂O₆ (enam kali CH₂O). Senyawa ini pernah disangka "hidrat dari karbon", sehingga disebut karbohidrat. Dalam tahun 1880-an disadari bahwa gagasan "hidrat dari karbon" merupakan gagasan yang salah dan karbohidrat sebenarnya adalah polihidroksi aldehida dan keton atau turunan mereka (Fessenden dan Fessenden, 1994).

Karbohidrat sangat beraneka ragam sifatnya. Misalnya, sukrosa (gula pasir) dan kapas, keduanya ialah karbohidrat. Salah satu perbedaan utama antara pelbagai tipe karbohidrat ialah ukuran molekulnya. Monosakarida (sering disebut gula sederhana) adalah satuan karbohidrat yang tersederhana; mereka tak dapat dihidrolisis menjadi molekul karbohidrat yang lebih kecil (Fessenden dan Fessenden, 1994).

Monosakarida dapat diikat secara bersama-sama untuk membentuk dimer, trimer, dan sebagainya dan akhirnya polimer. Dimer-dimer disebut disakarida. Karbohidrat yang tersusun dari dua sampai delapan satuan monosakarida dirujuk sebagai oligosakarida. Jika lebih dari delapan satuan monosakarida diperoleh dari hidrolisis, maka karbohidrat itu disebut polisakarida. Contoh polisakarida adalah pati, yang dijumpai dalam gandum dan tepung jagung, dan selulosa, penyusun yang bersifat serat dari tumbuhan dan komponen utama dari kapas (Fessenden dan Fessenden, 1994).

Pati

Pati (starch) ditemukan pada banyak tanaman sebagai cadangan makanan. Butiran pati berisi dua polisakarida, keduanya merupakan polimer dari glukosa tapi berbeda dalam arsitektur molecular dan sifat. Salah satunya disebut amilosa dan yang satu disebut amilopektin. Pati biasanya terdiri dari 20-28% amilosa dan sisanya amilopektin. Jumlah total amilosa terdiri dari 200 hingga 250 unit D-glukosa yang dihubungkan dengan ikatan 1,4 α-glukosidik. Pada amilopektin, mayoritas dari unit-unit serupa dihubungkan dengan 1,4 α-glukosidik tetapi sesekali oleh 1,6 α-glukosidik (Kleiner and Orten, 1962).

Selain perbedaan struktur, panjang rantai polimer, dan jenis ikatannya, amilosa dan amilopektin mempunyai perbedaan dalam hal penerimaan terhadap iodin. Amilosa akan membentuk kompleks berwarna biru sedangkan amilopektin membentuk kompleks berwarna ungu-coklat bila ditambah dengan iodine (Cantarow and Schepartz, 1963)

Butiran pati tidak larut dalam air dingin tetapi ketika suspensinya dipanaskan, air akan naik ke atas dan terjadi pembengkakan (Kleiner and Orten, 1962).

Enzim

Enzim adalah biomolekul yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia. Hampir semua enzim merupakan protein. Pada reaksi yang dikatalisasi oleh enzim, molekul awal reaksi disebut sebagai substrat, dan enzim mengubah molekul tersebut menjadi molekul-molekul yang berbeda, disebut produk. Hampir semua proses biologis sel memerlukan enzim agar dapat berlangsung dengan cukup cepat (Anonim, 2009).

Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul zat-zat yang bereaksi dan dengan demikian mempercepat proses reaksi. Percepatan terjadi karena enzim menurunkan energi pengaktifan yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya reaksi. Sebagian besar enzim bekerja secara khas, yang artinya setiap jenis enzim hanya dapat bekerja pada satu macam senyawa atau reaksi kimia. Hal ini disebabkan perbedaan struktur kimia tiap enzim yang bersifat tetap. Sebagai contoh, enzim α-amilase hanya dapat digunakan pada proses perombakan pati menjadi glukosa (Anonim, 2009).

Kerja enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, terutama adalah substrat, suhu, keasaman, kofaktor dan inhibitor. Tiap enzim memerlukan suhu dan pH (tingkat keasaman) optimum yang berbeda-beda karena enzim adalah protein, yang dapat mengalami perubahan bentuk jika suhu dan keasaman berubah. Di luar suhu atau pH yang sesuai, enzim tidak dapat bekerja secara optimal atau strukturnya akan mengalami kerusakan. Hal ini akan menyebabkan enzim kehilangan fungsinya sama sekali (Anonim, 2009).

Umumnya enzim efektifitas maksimum pada pH optimum, yang lazimnya berkisar antara pH 4,5-8.0. Pada pH yang terlalu tinggi atau terlalu rendah umumnya enzim menjadi non aktif secara irreversibel karena menjadi denaturasi protein (Montgomery, 1993).

Enzim α-Amilase

Pencernaan karbohidrat sudah dimulai sejak makanan masuk ke dalam mulut; makanan dikunyah agar dipecah menjadi bagian-bagian kecil, sehingga jumlah permukaan makanan lebih luas kontak dengan enzim-enzim pencemaan (Anonim, 2008).

Di dalam mulut makanan bercampur dengan air ludah yang mengandung Enzim Amilase (ptyalin). Enzim Amilase bekerja memecah molekul yang besar (seperti pati dan protein) menjadi molekul yang kecil, sehingga dapat diserap oleh usus. Molekul pati, sebagai contohnya, terlalu besar untuk diserap oleh usus, namun enzim akan menghidrolisis rantai pati menjadi molekul kecil seperti maltosa, yang akan dihidrolisis lebih jauh menjadi glukosa, sehingga dapat diserap (Anonim, 2008).

Enzim seperti amilase dan protease memecah Amilase mempunyai kemampuan untuk memecah molekul-molekul pati dan glikogen. Molekul pati yang merupakan polimer dari alfa-D-glikopiranosa akan dipecah oleh enzim pada ikatan alfa-1,4- dan alfa-l,6-glikosida (Anonim, 2008).

Kerja α-Amilase pada amilosa berlangsung dalam dua langkah: pertama, degradasi sempurna dan cepat menjadi maltosa dan maltotriosa. Tahap amilolisis ini adalah hasil serangan enzim secara acak. Ciri penguraiannya adalah penurunan kekentalan dan kemampuan mengikat iodium dengan sangat cepat. Langkah kedua jauh lebih lambat dari yang pertama dan meliputi hidrolisis oligosakarida dengan pembentukan glukosa dan maltosa (Mahbub, 2008).

Enzim amylase memotong ikatan α -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 maltose. α-amilase akan menghidrolisis ikatan α-1,4 glikosida pada polisakarida dengan hasil degradasi secara acak di bagian tengah atau bagian dalam molekul (Mahbub, 2008)

Hidrolisis Pati

Dalam hidrolisis pati secara enzimatis, ikatan-ikatan glukosida dari amilosa dan amilopektin diputus sehingga dihasilkan glukosa, maltosa, atau oligosakarida. Produk akhir yang akan dihasilkan bergantung pada jenis enzim yang digunakan. Secara umum, enzim yang digunakan untuk hidrolisis pati dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu endoenzim dan eksoenzim. Endoenzim memecah satu molekul pati menjadi dua molekul secara acak, sedangkan eksoenzim memutuskan ikatan glukosida pati dari ujung nonpereduksi menjadi monosakarida atau disakarida. Sebagai contoh, jika menggunakan a-amilase (endoenzim) dan glukoamilase (eksoenzim) maka produk akhir hidrolisis adalah glukosa (Anonim, 2008).

Pati dalam suasana asam bila dipanaskan akan terhidrolisis menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana. Hasil hidrolisis dapat diuji dengan iodium dan menghasilkan warna biru sampai tidak berwarna. Hasil akhir hidrolisis ditegaskan dengan uji Benedict (Yazid dan Nursanti, 2006).

Hidrolisis dari pati secara berangsur-angsur mengurangi ukuran molekul. Secara serempak, terpisah menjadi glukosa atau maltose dan reaksinya ditunjukkan dengan perubahan warna iodine (Kleiner and Orten, 1962).

Reaksi Iodin             Jalur Hidrolisis

    Biru                    Pati

    Biru                    Pati terlarut

    Ungu                    Amilodekstrin

    Merah                    Eritrodekstrin

    Bening                    Akroodekstrin

                        Maltosa

Hidrolisis akhir dari enzim (amylase) adalah maltose dan tentu saja tidak kuantitatif; ada sisa dari dekstrin. Jika terdapat maltosa atau jika dihidrolisis oleh asam, kebanyakan pati akan berubah mejadi glukosa (Kleiner and Orten, 1962).

Amilum atau pati dengan iodium menghasilkan warna biru, dekstrin menghasilkan warna merah anggur, glikogen dan sebagian pati yang terhidrolisis bereaksi dengan iodium membantuk warna merah coklat (Cantarow and Schepartz, 1963).

Untuk uji deteksi amilase, degradasi yang terjadi pada pati diketahui dengan hilangnya material yang terwarnai oleh iodine. Uji deteksi α amylase yang menghidrolisis α-1,4-glikogen dan poliglucosan lainnya. Pada saat awal perlakuan terjadi penurunan yang cepat berat molekul pati yang dihasilkan dari pewarnaan iodine. Produk akhir utama dari degradasi ini adalah oligosakarida dengan berat molekul yang rendah. (Mahbub, 2008).

1. Metode Percobaan
   

Alat dan Bahan

• Air liur
  
• Larutan pati 10%
  
• Pereaksi iodium
  
• Pereaksi Benedict
  
• HCl 0,1 M
  
• Asam asetat 0,1%
  
• Na₂CO₃ 0,1%
  
• Papan uji
  
• Kain Kasa
  
• Tabung Reaksi
  
• Erlenmeyer 250 mL
  

Hidrolisis Pati oleh Amilase Air Liur

Untuk mendapatkan saliva yang banyak, mula-mula kumur dahulu, lalu diletakkan setetes larutan asam cuka encer (asam asetat encer) pada lidah. Saliva dikumpulkan ke dalam Erlenmeyer melalui corong yang dilapisi kain kasa.

1. Disiapkan papan uji (dapat digunakan papan pencampur air untuk mengambar) dan ditetesi setiap lekukan dengan satu tetes pereaksi iodium.
   
2. Dimasukkan 15 mL larutan pati 10% dalam erlenmeyer 250 mL dan larutan pati 10homogen.
   
3. Setiap selang waktu 0,5 menit dipindahkan satu tetes larutan pati 10% + saliva ke papan uji. Dicatat pada menit keberapa timbulnya warna biru, warna kecoklat-coklatan dan kapan tidak memperlihatkan perubahan warna lagi.
   
4. Selama no.c dikerjakan, diperhatikan perubahan kekentalan larutan pati 10% + saliva.
   

Pengaruh pH pada Aktivitas Amilase Air Liur

1. Disediakan 4 buah tabung reaksi dan masing-masing diisi dengan :
   
   1. 2 mL HCl 0,1 M
      
   2. 2 mL asam asetat 0,1%
      
   3. 2 mL aquades
      
   4. 2 mL Na-karbonat (Na₂CO₃) 0,1%
      

   Masing-masing pH dari setiap tabung ialah 1, 5, 7, dan 9.
   

2. Ditambahkan pada setiap tabung 2 mL larutan pati 10% diikuti 2 mL air liur. Dikocok dengan air dengan air dan dibiarkan selama 15 menit.
   
3. Larutan dalam setiap tabung (a, b, c, d) dibagi menjadi dua bagian, bagian pertama diuji dengan pereaksi iodium. Dengan cara ditambahkan 1 mL pereaksi iodium pada larutan. Bagian kedua diuji dengan pereaksi benedict. Dengan cara ditambahkan 3 mL pereaksi benedict ke dalam tabung, diaduk rata dan dimasukkan ke dalam penangas air mendidih selama 5 menit. Setelah dingin, diamati warnadan endapan yang terbentuk. dibandingkan kedua uji tersebut (uji iodium dan benedict).
   

Hasil Percobaan

Hidrolisis Pati dengan Amilase Air Liur

Menit ke-	Warna yang Timbul pada Uji dengan Iodium	Perubahan Kekentalan
0,5	Tetap kecoklat-coklatan	Masih kental
1,0	Tetap kecoklat-coklatan	Masih kental
1,5	Tetap kecoklat-coklatan	Masih kental
2,0	Warna kecoklatan mulai berkurang	Masih kental
2,5	Warna kecoklatan mulai berkurang	Masih kental
3,0	Warna kecoklatan mulai berkurang	Masih kental
3,5	Warna agak kebiruan	Masih kental
4,0	Warna kecoklatan mulai berkurang	Masih kental
4,5	Warna kecoklatan mulai berkurang	Masih kental
5,0	Warna kecoklatan mulai berkurang	Masih kental
5,5	Warna kecoklatan mulai berkurang	Masih kental
6,0	Warna kecoklatan mulai berkurang	Masih kental
6,5	Warna kecoklatan mulai berkurang	Masih kental
7,0	Warna kecoklatan mulai berkurang	Masih kental

Pengaruh pH pada Aktivitas Air Liur

Larutan pati 10% + saliva	pH	Warna Hasil Uji Pereaksi
		Iodium	Benedict
HCl 0,1 M	1	ada endapan putih/warna coklat hitam	endapan kuning/warna biru kehijauan
CH3COOH 0,1%	5	ada sedikit endapan putih/warna coklat	endapan orange/warna kuning kehijauan
Aquades	7	Ada endapan putih/warna coklat	endapan orange/warna kuning tua
Na2CO3	9	Ada endapan putih/warna coklat	endapan orange/warna kuning kehijauan

1. Pembahasan
   

Pada percobaan hidrolisis pati dengan amylase air liur didapatkan bahwa pada menit ke- 0,5 sampai 1,5 iodium tetap berwarna coklat. Artinya pati belum terhidrolisis oleh enzim amylase karena bila pati telah terhidrolisis sempurna, pada penambahan iodin, iodin akan berubah menjadi warna biru. Sedangkan dari hasil percobaan, hanya pada menit ke- 3,5 warna iodium berubah menjadi agak kebiruan. Pada menit ke- 4,0 sampai menit ke- 7 didaptkan hasil yang sama, yaitu warna coklatan dari iodium mulai berkurang. Hal ini berarti hanya pada menit ke 3,5 pati terhidrolisis. Hasil hidrolisis dari pati oleh enzim amilase adalah dekstrin-dekstrin dan maltosa.

Hidrolisis dari pati secara berangsur-angsur mengurangi ukuran molekul. Secara serempak, terpisah menjadi glukosa atau maltose dan reaksinya ditunjukkan dengan perubahan warna iodine

Menurut Mahbub, Kerja α-Amilase pada amilosa berlangsung dalam dua langkah: pertama, degradasi sempurna dan cepat mecnjadi maltosa dan maltotriosa. Tahap amilolisis ini adalah hasil serangan enzim secara acak. Ciri penguraiannya adalah penurunan kekentalan dan kemampuan mengikat iodium dengan sangat epat.

Adapun kekentalan dari air liur (saliva) ialah tetap kental dari menit ke 0,5 hingga menit ke-7. Menurut Mahbub, ciri penguraian dari hidrolisis pati adalah penurunan kekentalan. Jadi seharusnya, semakin lama, kekentalan dari pati semakin menurun. Kesalahan ini disebabkan dari kurangnya/kesalahan pada saat pengamatan kekentalan dari larutan pati 10%+saliva.

Pengaruh pH pada Aktivitas Air Liur

Dalam percobaan ini dilakukan uji aktivitas enzim amilase pada berbagai pH yang selanjutnya akan dideteksi dengan uji iodium dan selanjutnya ditegaskan dengan uji benedict, apakah enzim amilase efektif bekerja dalam kondisi pH tersebut atau tidak.

Pada pH 1, yaitu larutan pati 10% + saliva dalam HCl 0,1 M, dengan uji iodium menghasilkan warna coklat hitam dan terbentuk endapan putih. Artinya pati belum terhidrolisis oleh enzim amilase. Hal ini disebabkan amilase saliva tidak aktif pada pH di bawah 4 sehingga pati tidak terhidrolisis oleh amilase dan tidak terdeteksi oleh uji iodium.

Daftar Pustaka

Anonim, 2008, Amilase. http://biogen.litbang.deptan.go.id/, diakses pada tanggal 30 November 2009 pukul 19:44.

Anonim, 2009, Enzim, http://wikipedia.org/enzim, diakses pada tanggal 30 November 209 pukul 19:10

Cantarow and Schepartz, 1963, Biochemistry, W.B Saunders Company, Philadelphia.

Kleiner and Orten, 1962, Biochemistry, The C.V. Mosby Company, St. Louis.

Mahbub Hamdani, 2008, Deteksi dan Produksi Amilase, http://june-s.blogspot.com/, diakses pada tanggal 30 November 2009 pukul 18:30.

Montgomery. R dan Dryer, R.L., 1993, Biokimia Suatu Pendekatan terorientasi Kasus, Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.

Yazid. E dan Nursanti. L, 2006. Penuntun Praktikum Biokimia Untuk Mahasiswa Analis. Penerbit Andi. Yogyakarta