Biosensor Antioksidan menggunakan Ekstrak Protein dari Bakteri Deinococcus radiodurans Terimobilisasi pada Nanopartikel Zeolit

Abstract

Senyawa antioksidan eksogen dibutuhkan pada berbagai bidang, seperti kesehatan manusia, industri makanan, dan farmasi. Saat ini, banyak penawaran yang menyatakan suatu produk mempunyai kandungan antioksidan, sehingga dibutuhkan metode yang tepat untuk mengukur sifat-sifat antioksidan pada berbagai jenis produk ini. Metode yang umum digunakan untuk penentuan sifat antioksidan adalah dengan spektrofotometri. Walaupun metode ini memiliki keakuratan yang tinggi dan dapat langsung menganalisis kandungan antioksidan, namun ia memiliki beberapa kelemahan diantaranya biaya yang relatif mahal, waktu yang lama, kurang sensitif, serta dipengaruhi oleh kekeruhan. Oleh karena itu, dibutuhkan metode yang lebih mudah, cepat, dan sensitif dalam penentuan kapasitas antioksidan. Biosensor elektrokimia menjadi salah satu alternatif yang ditawarkan untuk dapat mengatasi berbagai kelemahan metode spektrofotometri. Biosensor antioksidan telah dikembangkan secara luas untuk mengukur kapasitas antioksidan. Namun kinerja biosensor antioksidan harus terus ditingkatkan untuk menghasilkan biosensor dengan aktivitas dan stabilitas yang semakin baik. Faktor kunci keberhasilan dalam pengembangan biosensor antioksidan berbasis enzim adalah ketepatan penggunaan teknik dan matriks imobilisasi sehingga eksplorasi material yang dapat digunakan sebagai matriks pengimobilisasi terus dilakukan. Tujuan dari penelitian ini adalah menentukan kinerja analitik biosensor dari ekstrak protein Superoksida Dismutase (SOD) dari bakteri Deinococcus radiodurans (D. radiodurans) yang terimobilisasi pada nanopartikel zeolit (NPZ) secara elektrokimia. Sebagai pembanding, digunakan pula enzim murni SOD dari eritrosit sapi. Penelitian ini terdiri dari beberapa tahap percobaan yaitu: aktivasi dan pembuatan NPZ, penumbuhan dan ekstraksi sel D. radiodurans, imobilisasi enzim, dan pengukuran elektrokimia untuk penentuan kinerja analitik. Dipakai empat elektrode sebagai perbandingan yaitu elektrode ekstrak SOD dari bakteri D. radiodurans yang terimobilisasi pada NPZ, elektrode enzim murni SOD dari eritrosit sapi yang terimobilisasi pada NPZ, elektrode enzim murni SOD dari eritrosit sapi tanpa imobilisasi NPZ, dan elektrode ekstrak SOD dari D. radiodurans tanpa imobilisasi NPZ. Kondisi optimum diperoleh dengan software Minitab 16 dengan program aplikasi Response Surface Methode (RSM). v Penelitian ini menunjukkan bahwa elektrode ekstrak kasar SOD dari bakteri D. radiodurans dengan imobilisasi NPZ memiliki kinerja yang lebih tinggi terhadap radikal bebas superoksida (O2-.) daripada ketiga elektrode lainnya. Hal ini ditunjukkan dengan stabilitas daya simpan sampai pada jam ke-8 pada elektrode ekstrak kasar SOD dari bakteri D. radiodurans mencapai 58.93%. Sedangkan elektrode enzim murni SOD yang terimobilisasi pada NPZ, elektrode ekstrak kasar SOD dan elektrode enzim murni SOD tanpa imobilisasi berturut-turut tersisa 50.43%, 36.77%, dan 25.99%. Elektrode ekstrak kasar dan enzim murni SOD yang terimobilisasi pada NPZ juga menunjukkan akurasi yang baik dengan nilai standar deviasi (SD) sebesar 0.0492 untuk elektrode ekstrak kasar terimobilisasi pada NPZ dan 0.0335 untuk elektrode enzim murni terimobilisasi pada NPZ. Sedangkan elektrode yang tidak diimobilisasi untuk elektrode ekstrak kasar dan enzim murni memiliki standar deviasi yang lebih besar yaitu 0.0921 dan 0.0593. Pengukuran limit deteksi menunjukkan nilai yang cukup rendah untuk masing-masing elektrode. Limit deteksi yang diperoleh untuk elektrode ekstrak kasar dan enzim murni SOD yang terimobilisasi pada NPZ secara berturut-turut adalah 0.5 μM dan 1.49 μM. Sedangkan untuk elektrode ekstrak kasar dan enzim murni SOD tanpa terimobilisasi pada NPZ berturut-turut adalah 1.92 μM dan 1.73 μM. Untuk semua pengukuran ini, digunakan rentang konsentrasi Xantina dari 1-7 μM. Pada rentang ini, nilai regresi (R2) untuk elektrode ekstrak kasar SOD dengan imobilisasi NPZ adalah sebesar 0.9919. Sedangkan untuk elektrode enzim murni SOD yang terimobilisasi pada NPZ, ekstrak kasar SOD dan enzim murni SOD tanpa imobilisasi pada NPZ masing-masing memiliki nilai regresi sebesar 0.982, 0.956, dan 0.9237. Dengan berdasarkan nilai regresi yang tinggi, maka sensitivitas elektrode terdapat pada rentang konsentrasi 1-7 μM adalah sebesar 0.278 AM-1. Daerah kerja yang linier, limit deteksi yang rendah, serta stabilitas, sensitivitas, dan akurasi yang tinggi menunjukkan bahwa elektrode ekstrak kasar SOD yang terimobilisasi pada NPZ dapat dijadikan alternatif pada aplikasi biosensor di masa depan yang lebih murah dan akurat.