OPTIMASI KONSENTRASI SUBSTRAT XILAN AMPAS TAHU DAN KONSENTRASI ENDO-Β-1,4-D-XILANASE UNTUK MEMPRODUKSI XILOOLIGOSAKARIDA

Abstract

Ampas tahu merupakan limbah samping dari proses pengolahan tahu dan susu kedelai. Ampas tahu berpotensi sebagai sumber xilan karena mengandung selulosa 5,6%; hemiselulosa 12,1%; dan lignin 11,7% (Quitain et al., 2004). Hemiselulosa tersusun oleh rantai utama berupa xilan. Xilan digunakan sebagai substrat endo-β-1,4- D-xilanase untuk menghasilkan xilooligosakarida. Xilan sintetis berupa xilan oat dan birchwood kurang diproduksi dan harganya relatif mahal, sehingga menjadi kendala untuk memproduksi skala besar. Salah satu solusinya adalah memanfaatkan limbah pertanian sebagai sumber xilan. Xilan ampas tahu telah diekstraksi dan diuji reaktivitasnya terhadap endo-β-1,4-D-xilanase. Xilan ampas tahu yang digunakan yaitu xilan ampas tahu yang telah dihilangkan lemak dan protein tanpa penghilangan lignin (X1nD) dan xilan ampas tahu tanpa penghilangan lemak dan protein tetapi dilakukan penghilangan lignin (X2D) (Baedho’, 2016). Enzim yang digunakan adalah endo-β-1,4-D-xilanase dari isolat Bacillus sp. asal abdominal rayap. Tujuan penelitian ini, antara lain: untuk mengetahui aktifitas endo-β-1,4-D-xilanase dari isolat Bacillus sp. asal abdominal rayap, konsentrasi substrat dan enzim optimum untuk menghasilkan xilooligosakarida, dan komponen penyusun xilooligosakarida. Hasil penelitian diharapkan memberi informasi tentang pemanfaatan ampas tahu dan meningkatkan nilai ekonomis biomasa xilan pada produksi xilooligosakarida yang bermanfaat untuk kesehatan. Tahapan untuk memproduksi xilooligosakarida diawali dengan isolasi endo-β- 1,4-D-xilanase asal isolat bakteri pensekresi endo-β-1,4-D-xilanase. Hasil isolasi berupa ekstrak kasar dimurnikan dengan fraksinasi ammonium sulfat dan dialisis. Optimasi ammonium sulfat dilakukan untuk mengetahui fraksi yang menghasilkan aktivitas spesifik optimum. Tiap fraksi ekstrak kasar, hasil fraksinasi, dan dialisat diuji aktivitas dan kadar proteinnya. Kedua dilakukan hidrolisis endo-β-1,4-Dxilanase terhadap xilan ampas tahu dengan variasi konsentrasi substrat. Ketiga, dilakukan hidrolisis endo-β-1,4-D-xilanase terhadap xilan ampas tahu optimum dengan variasi konsentrasi enzim. Produk hidrolisis yang dihasilkan dianalisis total gula pereduksi menggunakan spektrofotometer visible pada panjang gelombang 550 nm. Produk hidrolisis pada konsentrasi optimum dianalisis menggunakan Kromatografi Lapis Tipis (KLT) untuk mengetahui komponen penyusun xilooligosakarida. Hasil penelitian menunjukkan bahwa endo-β-1,4-D-xilanase berhasil diisolasi ditunjukkan adanya ekstrak kasar dengan aktifitas spesifik sebesar 1.099 U/ml. Optimasi konsentasi ammonium sulfat optimum dilakukan dari konsentrasi 0-40%, 40-45%, 45-50%, 50-55%, 55-60%, 60-65%, dan 65-70%. Peningkatan aktivitas spesifik paling optimum terjadi pada fraksi 45-50% sebesar 1,693 U/mg. Fraksi ini digunakan untuk pemurnian endo-β-1,4-D-xilanase pada skala besar. Aktivitas endo- β-1,4-D-xilanase setelah diisolasi dan dimurnikan memiliki aktivitas spesifik sebesar 7,623 U/mg. Variasi konsentrasi substrat dilakukan mulai dari konsentrasi 1-15% dengan rentang 1%. Peningkatan total gula pereduksi hasil hidrolisis variasi substrat dan enzim diketahui dari perhitungan integral total gula pereduksi. Peningkatan total gula pereduksi signifikan terjadi pada konsentrasi 6% (X1nD) dan 5% (X2D) dengan total gula pereduksi sebesar 0,196 mg/ml dan 0,211 mg/ml. Variasi konsentrasi enzim mulai dari konsentrasi 0,024-0,236 U/ml dengan rentang 0,024 U/ml. Peningkatan total gula pereduksi hasil hidrolisis secara signifikan terjadi pada konsentrasi 0,165 U/ml untuk X1nD dan X2D dengan total gula pereduksi sebesar 0,278 mg/ml dan 0,202 mg/ml. Produk hidrolisis hasil konsentrasi optimum di analisis menggunakan Kromatografi Lapis Tipis (KLT) dan dibandingkan dengan standar xilosa dan xilooligosakarida. Spot yang dihasilkan dibandingkan nilai Rf standar dan diperoleh xilotriosa (X3), xilotetraosa (X4), dan xilopentaosa (X5) sebagai penyusun xilooligosakarida ampas tahu pada X1nD dan X2D. Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa aktivitas endo-β-1,4-Dxilanase memiliki aktivitas spesifik sebesar 7,623 U/mg. Xilooligosakarida dapat diproduksi pada kondisi konsentrasi substrat X1nD dan X2D sebesar 6% dan 5%. Kondisi konsentrasi enzim sebesar 0,165 U/ml mampu memproduksi xilooligosakarida hampir sama dengan konsentrasi 0,236 U/ml. Kromatogram xilooligosakarida yang dihasikan mengindikasikan bahwa produk hidrolisis dapat digunakan sebagai prebiotik