B-Glukosidase dari Isolat Lokal Aspergillus niger: Produksi, Karakterisasi dan Aplikasinya pada Peningkatan Kandungan Aglikon Isoflavon Tepung Kedelai (Glycine max (L.) Merr.).
View/Open
Date
2019Author
Sugiwati, Sri
Suhartono, Maggy Thenawidjaja
Hanafi, Muhammad
Lioe, Hanifah Nuryani
Metadata
Show full item recordAbstract
-Glukosidase ( -D-glucoside glucohydrolase, EC 3.2.1.21) merupakan
bagian dari kompleks multi enzim selulase yang terdiri dari endoglukanase,
selobiohidrolase, eksoglukohidrolase dan -glukosidase yang bekerja secara
sinergis untuk hidrolisis lengkap selulosa menjadi glukosa melalui beberapa
tahapan reaksi hidrolisis. Aspergillus niger merupakan mikroorganisme penghasil
selulase dan -glukosidase yang cukup potensial. Produk enzim ekstraseluler yang
berasal dari A. niger dinyatakan oleh Food and Drug Administration (FDA)
Amerika Serikat sebagai GRAS (generally regarded as safe).
-Glukosidase memiliki banyak manfaat dalam industri pangan diantaranya
untuk meningkatkan kandungan aglikon isoflavon kedelai dengan menghidrolisis
glikosida isoflavon (daidzin dan genistin) menjadi bentuk aglikonnya (daidzein
dan genistein). Aglikon isoflavon yang merupakan bentuk bebas dari isoflavon
memiliki bioaktivitas yang lebih tinggi dan lebih mudah diabsorbsi di intestin
daripada bentuk glikosidanya.
Penelitian ini bertujuan untuk: (1) menentukan substrat dari biomassa
lignoselulosa (jerami, sekam, dan dedak padi) dan tepung beras pecah kulit yang
terbaik untuk produksi -glukosidase dari isolat lokal A. niger, (2) menentukan
kondisi fermentasi untuk produksi maksimum -glukosidase, (3) melakukan
purifikasi dan karakterisasi enzim dan (4) menggunakan enzim untuk biokonversi
glikosida isoflavon tepung kedelai menjadi aglikon isoflavon.
Pada penelitian ini dilakukan produksi -glukosidase menggunakan tiga
isolat lokal Aspergillus niger, yaitu InaCC F57, InaCC F98 dan Bio 2173.
Produksi enzim dilakukan dengan fermentasi padat menggunakan substrat
biomassa lignoselulosa yang terdiri dari jerami, sekam, dan dedak padi serta
tepung beras pecah kulit. Pengujian aktivitas enzim dilakukan dengan
menggunakan substrat p-nitrophenyl- -D-glucopyranoside. Pemurnian enzim
dilakukan dengan pengendapan menggunakan ammonium sulfat, dialisis dan
kromatografi penukar anion menggunakan matriks kolom DEAE-streamline.
Karakterisasi enzim meliputi suhu dan pH optimum enzim, pengaruh ion logam
terhadap aktivitas enzim, penentuan bobot molekul enzim dengan SDS-PAGE dan
analisis komposisi asam amino enzim dengan HPLC. Pada tahap akhir penelitian,
dilakukan aplikasi ekstrak kasar enzim untuk meningkatkan kandungan aglikon
isoflavon (daidzein dan genistein) tepung kedelai.
Hasil penelitian menunjukkan jerami, sekam dan dedak padi serta tepung
beras pecah kulit merupakan substrat yang dapat digunakan sebagai medium
fermentasi padat untuk produksi -glukosidase. Produksi -glukosidase oleh
ketiga isolat A. niger (InaCC F57, InaCC F98, Bio 2173) menunjukkan aktivitas
maksimum pada substrat dedak, dengan aktivitas tertinggi dihasilkan oleh isolat A.
niger InaCC F98 yaitu sebesar 5,43 ± 0,27 U/mL, diikuti oleh isolat A. niger
InaCC F57 (2,45 ± 0,16 U/mL) dan isolat A. niger Bio 2173 (1,71 ± 0,03 U/mL).
Pada penentuan kondisi fermentasi untuk menghasilkan produk maksimum
-glukosidase oleh ketiga isolat A. niger (InaCC F57, InaCC F98 dan Bio 2173)
diperoleh kondisi fermentasi, sebagai berikut: pH awal media fermentasi 2,0 (A.
niger InaCC F57 dan Bio 2173) dan 3,0 (A. niger InaCC F98), waktu inkubasi
fermentasi 5 hari (A. niger InaCC F57) dan 7 hari (A. niger InaCC F98 dan Bio
2173), rasio kandungan air terhadap substrat 1,5:1 (A. niger InaCC F57 dan
InaCC F98) dan 1:1 (A. niger Bio 2173) dan suhu inkubasi fermentasi 32oC.
Penambahan larutan garam mineral Mandels ke dalam media fermentasi pada
kondisi fermentasi maksimum menyebabkan peningkatan aktivitas ekstrak kasar
-glukosidase masing-masing sebesar 26,22% (A. niger InaCC F57), 36,58% (A.
niger InaCC F98) dan 26,88% (bio 2173) dibandingkan dengan fermentasi tanpa
penambahan larutan garam mineral Mandels.
Ekstrak kasar -glukosidase dari isolat A. niger InaCC F98 dan fraksi-fraksi
dari setiap tahapan pemurnian, yaitu fraksi pengendapan ammonium sulfat dengan
kejenuhan 80%, fraksi dialisis, dan fraksi enzim puncak P1, P2 dan P3 hasil
kromatografi kolom penukar anion DEAE-streamline memiliki suhu optimum
60oC, pH optimum 4,5. Penambahan ion logam CuSO4 (1 mM) dapat
menghambat aktivitas enzim sebesar 32% – 65%. Rasio residu asam amino
hidrofobik terhadap residu asam amino hidrofilik adalah 50,67 : 49,33 (P2) dan
67,71 : 32,29 (P3). Berdasarkan hasil analisis SDS-PAGE dan zimografi, -
glukosidase murni dari fraksi enzim puncak P2 dan P3 memiliki berat molekul
sekitar 39,8 kDa.
Ekstrak kasar -glukosidase dari isolat A. niger InaCC F98 dapat digunakan
untuk meningkatkan kandungan aglikon isoflavon tepung kedelai. Pada inkubasi
ekstrak tepung kedelai kuning dan kedelai hitam (bebas lemak) dengan ekstrak
kasar -glukosidase (0,10 U/mL, 1 mL) selama 4 jam pada suhu 60oC dapat
meningkatkan kandungan aglikon isoflavon daidzein dan genistein dari tepung
kedelai kuning, masing-masing sebesar 80,71% dan 98,47% dan tepung kedelai
hitam sebesar 48,41% dan 30,39% dibandingkan dengan ekstrak tepung kedelai
yang tidak diinkubasi enzim.