Isolasi Enzime Bromelain pada Buah Nenas

 BUAH NANAS DENGAN ENZIME BROMELAIN

 Deskripsi Annanas camosus (L) Merr.

Klasifikasi tanaman nanas menurut Prihatman (2000) adalah:

Kingdom      : Plantae

Divisio          : Spermatophyta

Class             : Angiospermae

Ordo             : Farinosae

Familia         : Bromiliaceae

Genus           : Ananas

Species         : Ananas comosus (L.) Merr 

         Nenas (Ananas comosus (L) Merr) merupakan salah satu jenis buah yang gemar dikonsumsi oleh masyarakat Indonesia. Buah ini termasuk dalam golongan buah yang bersifat mudah rusak dan busuk, sehingga tidak tahan disimpan dalam jangka waktu yang lama. Buah nenas banyak dimanfaatkan, baik dalam skala industri besar, menengah, kecil bahkan rumah tangga. Buah nenas dalam skala industri umumnya dimanfaatkan dalam pembuatan sari buah, jem, jelly, serta proses lainnya. Selain manfaat seperti yang disebutkan sebelumnya, buah nenas juga dimanfaatkan untuk diambil enzim bromelainnya.

Ciri-ciri umum tanaman nenas yaitu batangnya pendek, tebal, bergerigi dan pucuknya meruncing tajam, berserat banyak, akarnya pendek, tebal, tumbuh di sela-sela ketiak daun, bertangkai panjang yang tingginya kurang lebih 30 cm (Muljohardjo, 1984).  

Kata pineapple berasal dari pine cone, karena bentuk buahnya yang mirip dengan organ reproduksi tumbuhan konifer, dan apple, karena daging buahnya yang segar, renyah mirip dengan apel. Ananas comosus atau nanas merupakan buah tropis yang banyak terdapat di Brazil, Bolivia, Peru dan Paraguay, yang merupakan negara asli tumbuhan tersebut. Di Indonesia, pesebaran nanas banyak terdapat di Lampung, Riau, Bogor, dan Sadang. Tumbuhan nanas termasuk jenis semak, batangnya pendek, hanya sekitar 1 – 1,5 m, dengan dikelilingi oleh daun yang bulat pipih dan berduri di tepinya. Satu batang tumbuhan nanas mempunyai minimal 30 daun dengan panjang 30 – 100 cm.

Mata tunas yang terdapat pada buah nanas membentuk dua kelompok spiral yang saling terkait, delapan spiral pada arah yang satu, dan tiga belas spiral pada arah yang berbeda. Masing-masing kelompok menggambarkan bilangan Fibonacci.

Nanas membutuhkan 18 bulan untuk tumbuh hingga berbuah. Untuk memperoleh tanaman nanas, mahkota dari tumbuhan nanas yang lain ditanam dengan tangan. Setelah 1 tahun, akan muncul bunga kecil seperti pine cone berwarna merah muda. Dari bunga itulah akan muncul buah nanas. Nanas dipanen ketika sudah benar-benar masak. Untuk memastikan bahwa nanas tersebut sudah siap panen, kadar gulanya diperiksa terlebih dulu. Buah nanas yang sudah masak bisa langsung dimakan, biasanya disajikan sebagai makanan penutup, dalam bentuk irisan, maupun potongan berbentuk dadu, atau sebagai salad buah. Selain itu, nanas juga dapat disajikan dalam bentuk jus, wine, dan topping pizza khas Hawaii.

Ada empat varietas nanas yang dijual di Amerika. Pertama, Smooth Cayenne, yaitu varietas Hawaii dengan berat rata-rata 3-5 pon, daging buah berwarna kuning pucat hingga kuning segar. Kedua, Red Spanish yang bentuknya hampir persegi dengan kulit yang lebih tebal, daging buahnya berwarna kuning pucat, dan lebih harum dibanding varietas pertama. Sugar Loaf, merupakan varietas yang paling umum, dengan berat mencapai 10 pon, daging buah berwarna agak putih, dan bonggol yang lunak. Dan Golden Supreme, rasanya lebih manis dibanding yang lain karena kandungan asamnya lebih sedikit, daging buahnya berwarna kuning keemasan dan lebih renyah. Sedangkan yang banyak terdapat di Indonesia adalah varietas Smooth Cayenne.

Buah nanas segar yang sudah matang ditandai dengan warna kekuningan, dapat dimanfaatkan sebagai makanan yang dapat langsung dikonsumsi sebagai sumber vitamin A atau retinol sebanyak 39 mg/100 g, dan juga sumber vitamin C sekitar 24 mg/100 g (Muljohardjo, 1984).  Kandungan gizi buah nanas segar tiap 100 gram bahan adalah kalori 52,00 kal, protein 0,40 g, lemak 0,20 g, karbohidrat 16,00 g, fosfor 11,00 mg, zat besi 0,30 mg, vitamin A 130,00 SI, vitamin B1 0,08 mg, vitamin C 24,00 mg, air 85,30 g, dan bagian dapat dimakan (Bdd) 53,00 % (Direktorat Gizi Depkes R.I (1981) dalam Rukmana (1996)).

Menurut Raina (2011), buah nenas mengandung gizi cukup tinggi dan lengkap, seperti protein, lemak, karbohidrat, mineral, dan vitamin. Menurut Whitaker (1991), nenas juga mengandung enzim bromelin, yaitu suatu enzim yang dapat menghidrolisis ikatan peptida pada kandungan protein atau pada polipeptida menjadi molekul yang lebih kecil atau asam amino. Enzim bromelain memiliki sifat yang mirip dengan enzim proteolitik atau  mempunyai sifat menghidolisa protein lainnya, seperti enzim rennin (renat), papain, dan fisin. Penggunaan enzim bromelin dalam industri dapat memperkecil biaya produksi, dibanding menggunakan enzim sejenisnya yang tergolong mahal dan tersedia dalam jumlah yang terbatas.

Buah nanas mengandung bromelin (enzim protease yang dapat menghidrolisa protein), sehingga dapat digunakan untuk melunakkan daging. Dari berat 100 gram buah nanas kupas dan dibuat menjadi ekstrak sehingga dihasilkan 50 ml ekstrak nanas. Buah nanas yang masih hijau atau belum matang mengandung bromelin lebih sedikit dibanding buah nanas segar yang sudah matang. (Aeni, 2009).

Kandungan bromelin pada jaringan yang umurnya belum tua terutama yang bergetah sangat sedikit sekali bahkan kadang-kadang tidak ada sama sekali. Sedangkan bagian tengah batang mengandung bromelin lebih banyak dibandingkan dengan bagian tepinya. Buah nanas yang masih hijau atau belum matang ternyata mengandung bromelin lebih sedikit dibanding buah nanas segar yang sudah matang.

Enzim bromelin dapat diperoleh dari tangkai, kulit, daun, buah, batang tanaman nenas, maupun bongkol atau bagian tengah buah nenas dalam jumlah yang berbeda. Kandungan enzim bromelin tertinggi terdapat pada bagian daging buah masak, yaitu 0,080-0,125 % (Anonim, 2009a). Untuk mendapatkannya dari buah nenas diperlukan proses isolasi enzim bromelain. Pada tahap akhir, enzim bromelain dilakukan proses pengeringan. Enzim bromelain merupakan enzim yang akan rusak pada suhu 60–70oC, sehingga diperlukan perlakuan pada tahap pengeringan agar enzim bromelain tidak mengalami kerusakan. Misalnya dengan menggunakan oven vakum atau freeze drying (pengering beku).

Enzim Bromelin

Bromelin merupakan campuran protease yang diisolasi dari tanaman nanas dengan nama latin Ananas comosus (Linn.) Merr. Jenis protease dalam bromelin adalah protease sulfhidril (Tochi, 2008: 513). Bromelin dimanfaatkan untuk pengempukan daging, obat gangguan pencernaan dan anti inflamasi. Enzim ini juga digunakan untuk aplikasi industri pada pelarutan protein gandum, penstabilan bir, produksi hidrolisat protein, dan penyamakan kulit. (Secor et al, 2005).

Bromelin adalah enzim yang dapat diisolasi dari sari atau batang nanas. Bromelin tergolong kelompok enzim protease sulfhidril. Bromelin memiliki kemampuan untuk memecah struktur molekul protein menjadi bentuk lebih sederhana (asam amino) (Winarno, 1986).

Ekstrak kasar enzim bromelin berupa campuran protein yang sangat encer. Akibatnya, bromelin dalam ekstrak kasar enzim ini mudah terdenaturasi sehinggakurang menguntungkan jika diaplikasikan sebagai enzim industri. Untuk mengatasi masalah tersebut umumnya dilakukan pemurnian dan amobilisasi enzim.

Bromelain adalah suatu protease sulfihidril (-SH) yang sudah menjadi tidak aktif, disebabkan karena terbentuknya ikatan disulfida antara enzim-enzim. Secara relatif hal ini dpat diatasi dengan penambahan senyawa pereduksi seperti sistein, markaptoetanol, glukation, dan vitamin C. selain dengan cara penambahan senyawa pereduksi juga dapat distabilkan dengan cara amobilisasi enzim.

Aktivitas bromelin dipengaruhi oleh beberapa hal, yaitu bagian tanaman nanas sebagai sumber enzim, jenis substrat, inhibitor, dan jenis presipitan yang digunakan untuk pemurnian bromelin (Esih, 2006). Aktivitas enzim bromelain dipengaruhi oleh beberapa inhibitornya seperti diisopropilfosfofluoridat(DIPF), yang dilaporkan oleh Murachi T dan Yasui.M pada tahun 1965 dapat menghambat aktivitas katalitik dari enzim bromelain. Disamping itu Husain S dan Lowe G juga meneliti bagian aktif dari enzim bromelain, secara sederhana digambarkannya deretan asam amino pada pusat aktif dari enzim bromelain sebagai berikut:

Cys – Gly – Ala – Cys* - Trp

Dalam hal ini Cys* merupakan bagian aktif dari bromelain.

Enzim bromelin yang diisolasi dari daging buah nanas matang memiliki aktivitas lebih tinggi daripada enzim bromelin yang diisolasi dari daun dan buah nanas mentah. Kondisi optimum reaksi enzimatis bromelin dari daging buah nanas matang dicapai pada pH 6,5 pada temperatur 500 C selama 20 menit. Aktivitas bromelin stabil pada rentang pH 2 sampai 9. Keberadaan Fe3+ dan Cu2+ dapat menurunkan aktivitas bromelin secara drastis. Oleh karena itu, adanya kelator ion logam seperti Na2-EDTA dengan jumlah yang tepat dapat meningkatkan aktivitas bromelin. (Priya et al, 2012)

Kecepatan katalisis akan semakin meningkat dengan meningkatnya konsentrasi enzim. Tingginya konsentrasi enzim, akan mempengaruhi banyaknya substrat yang ditransformasi. Lamanya waktu kerja enzim juga mempengaruhi keaktifannya. Kecepatan katalis enzim akan meningkat dengan lamanya waktu reaksi (Ferdiansyah, 2005).

Isolasi enzim bromelain dari nenas biasanya menggunakan dua cara yaitu:

1.  Isolasi Enzim Bromelain  dengan Menggunakan Aseto
    Langkah kerja isolasi enzim bromelain dengan menggunakan aseton secara sederhana adalah sebagai berikut:

• Menyiapkan dan membersihkan nenas (batang, buah) dan memotongnya menjadi baian yang kecil.
• Memblender bagian tersebut  dengan menambahkan es batu agar enzim tidak rusak
• Memisahkan filtrat dari ampas dengan penyaringan.
• Mendinginkan filtrat selama 3 jam
• Larutan ditambahkan aseton dingin dengan kadar 30%, 50% dan 70 %.
• Di endapkan dengan menggunakan sentrifuge selama 15 atau 30 menit
• Memisahkan endapan yang terbentuk. Filtrat ditambahkan ammonium sulfat dengan kadar 40% dan disentrifuge sehingga di dapat endapan kedua. Kemudian filtrat ditambahkan ammonium sulfat dengan kadar 60% dan kemudian di sentrifuge
• Endapan kemudian di uji kadar proteinnya. Penentuan kadar protein enzim dari endapan yang terbentuk dengan spektrofotometer dengan  panjang gelombang tertentu.

2. Isolasi Enzim Bromelain  dengan Menggunakan Ammonium Sulfat 
    Isolasi dengan menggunakan ammonium sulfat secara sederhana adalah sebagai berikut:

• Menyiapkan dan membersihkan nenas
• Memotong nenas  dan menambahkan buffer posfat dengn  pH 7 kemudian di blender.
• Menyaring dan mengambil filtrat dan mendinginkannya selama 15 menit
• Menambahkan ammonium sulfat dengan kadar 20% kemudian didinginkan selama 15 menit
• Larutan disentrifuge selama 15 menit dengan kecepatan 3500 rpm dan suhu 0 0C.
• Memisahkan endapan yang terbentuk. Filtrat ditambahkan ammonium sulfat dengan kadar 40% dan disentrifuge sehingga di dapat endapan kedua. Kemudian filtrat ditambahkan ammonium sulfat dengan kadar 60% dan kemudian di sentrifuge.
•  Endapan kemudian di uji kadar proteinnya 

Manfaat 

manfaat kesehatan bromelain

1. Bromelain efisien menjaga kesehatan jantung karena mengurangi pembentukan abnormal bekuan darah dan terjadinya plak di arteri.
2. Bromelain memiliki sifat anti-koagulan yang membantu mengurangi pembentukan gumpalan darah beku dalam pembuluh darah sehingga mengurangi risiko penyakit jantung.
3. Karena kemampuannya memecah protein, bromelain berguna memecah protein dalam jaringan yang bengkak sehingga mengurangi kejang otot.
4. Karena sifat analgesik dan anti-inflamasi, bromelain bermanfaat untuk pasien rematik. Enzim ini meningkatkan penyerapan sulfur dan glukosamin yang penting untuk memperbaiki sendi.
5. Dalam kasus ligamen robek, bromelain membantu mempercepat pemulihan sekaligus mengurangi pembengkakan dan rasa sakit.
6. Penyakit kulit yang berhubungan dengan peradangan kulit atau sensasi rasa gatal seperti pruritus dapat secara efektif disembuhkan dengan bromelain.
7. Bromelain juga digunakan dalam produk untuk menyembuhkan luka bakar pada kulit sekaligus menghilangkan sel-sel kulit mati.
8. Sifat anti-inflamasi bromelain membantu menyingkirkan akumulasi lendir pada saluran pernapasan bagian atas sehingga mengurangi risiko penyakit seperti sinusitis dan bronkitis.
9. Bromelain membantu menyembuhkan penyakit Peyroni dengan memecah kolagen yang bertanggung jawab pada pembentukan jaringan parut.
10. Dengan memecah protein dalam perut, bromelain membantu meringankan sakit perut dan juga menyembuhkan masalah pencernaan.
11. Studi menemukan bahwa bromelain mampu mengurangi aktivitas sel kanker. Pada beberapa hewan, bromelain efektif mengobati beberapa bakteri dan virus secara efektif.
12. Penelitian juga menunjukkan bromelain berguna sebagai pengobatan untuk gangguan autoimun dan mengobati infeksi saluran kemih.