Kajian Tentang Peptida Bioaktif dari Ceker Ayam sebagai Sumber Antioksidan

Susanto, Edy (2018) Kajian Tentang Peptida Bioaktif dari Ceker Ayam sebagai Sumber Antioksidan. Doctor thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Penelitian tentang komponen bioaktif dalam jaringan ikat khususnya pada kaki ayam (ceker) belum pernah dilakukan. Kajian berupa eksplorasi, optimasi dan Identifikasi senyawa peptida bioaktif pada ceker ayam sangat penting dilakukan untuk meningkatkan nilai fungsional dan ekonomisnya. Penelitian ini bertujuan untuk 1) mendapatkan protein terlarut yang optimal pada larutan ekstrak protein ceker ayam melalui variasi pH dan suhu, 2) mendapatkan kondisi optimum hidrolisis enzimatis peptida bioaktif ceker ayam (dari protein terlarut maupun tidak terlarut) dengan sifat antioksidan tertinggi dan 3) mengidentifikasi peptida bioaktif sebelum dan sesudah ultrafiltrasi berdasarkan karakteristik berat molekul, gugus fungsi dan profil asam amino dengan sifat antioksidan tertinggi. Penelitian dilakukan pada 3 Februari 2017 – 25 Februari 2018 melalui 3 tahap yaitu tahap I dilakukan dengan metode eksperimental dan eksploratif laboratorik yaitu dengan menganalisis variabel penelitian di laboratorium. Desain percobaan ditentukan dengan rancangan acak lengkap (RAL) Faktorial. Faktor perlakuan pertama adalah penggunaan tingkat pH meliputi : kontrol tanpa perlakuan pH 6,8 (P0), pH 6 (P1) dan pH 4 (P2) dengan menambahkan asam asetat food grade. Faktor perlakuan kedua adalah penggunaan tingkat suhu meliputi : Kontrol tanpa perlakuan suhu 25 oC (S0), suhu 50oC (S1) dan suhu 65oC (S2), masing masing perlakuan diulang 4 kali. Ceker ayam yang digunakan adalah berasal dari pemotongan ayam broiler produksi PT.Panca Patriot diambil dari peternakan UPT Agri Science Technopark Universitas Islam Lamongan dengan keseragaman jenis strain Lohman 202, kisaran umur 34-36 hari dan bobot badan 1,8-1,9 kg, kemudan dilayukan (aging) selama 8 jam pada suhu 16oC. Variabel yang diamati meliputi analisis proksimat (AOAC 2005:950,960,992), konsentrasi protein terlarut (Bradford), warna (chromameter), mikrostruktur dengan menggunakan scanning electron microscopy (SEM) dan analisis antioksidan dengan metode DPPH. Data dianalisis dengan ANOVA menggunakan SPSS versi 16.0. Sampel terbaik ditentukan berdasarkan nilai kelarutan protein dan aktivitas antioksidan tertinggi. Penelitian tahap II dilakukan dengan metode eksperimental dengan rancangan acak lengkap (RAL) faktorial. Faktor pertama adalah penggunaan enzim papain dengan konsentrasi 0% kontrol (E0), 1% (E1), 2% (E2) dan 3% (E3). Perlakuan kedua adalah lama waktu hidrolisis enzimatis yaitu 24 jam (J1), 36 jam (J2), dan 48 jam (J3) masing-masing diulang 4 kali. Variabel penelitian meliputi konsentrasi protein terlarut (Bradford), aktivitas antioksidan dengan metode DPPH dan mikrostruktur dengan menggunakan scanning electron microscopy (SEM). Data dianalisis dengan ANOVA menggunakan SPSS versi 16.0. Sampel terbaik ditentukan berdasarkan nilai aktivitas antioksidan tertinggi. Penelitian tahap III dilakukan dengan metode eksploratif laboratorik yaitu dengan percobaan ultrafiltrasi menggunakana amicon millipore dan menganalisis secara mendalam senyawa bioaktif sebelum dan sesudah ultrafiltrasi. Variabel penelitian meliputi indikator ultrafiltrasi, konsentrasi protein terlarut, dan aktivitas antioksidan sebelum dan sesudah ultrafiltrasi, dilanjutkan identifikasi profil berat x molekul dengan SDS-PAGE, karakteristik gugus fungsi dengan FTIR dan profil atau komposisi asam amino peptida bioaktif dengan LC-MS/MS pada peptida bioaktif sebelum dan sesudah ultrafiltrasi. Data dianalisis secara deskriptif eksplanatori yaitu dengan menyajikan data-data hasil analisis kemudian menjelaskannya sesuai dengan causalitas dan dasar teori serta hasil penelitian sebelumnya. Hasil penelitian tahap I menunjukkan bahwa rerata kadar protein tertinggi dalam komposisi kimiawi bubuk ceker ayam sebesar 42.68±2,61%, kemudian lemak 25,5±1,19%, karbohidrat 16,63±0,04%, Abu 11,9±1,02% dan kadar air 3,90±1,38%. Hal ini menunjukkan bahwa kandungan protein ceker ayam broiler tidak berkurang akibat proses pengeringan dan penghalusan sampel. Berdasarkan hasil analisis sidik ragam diketahui bahwa terdapat perbedaan pengaruh yang nyata (P<0,05) faktor pH dan suhu baik secara parsial maupun interaksinya terhadap konsentrasi protein terlarut pada ceker ayam. Rerata konsentrasi protein terlarut fraksi bagian atas (A) berkisar 1,06±0,03 – 1,12±0,04 mg/ml lebih tinggi dari fraksi bagian bawah (B) yang berkisar 0,93±0,00 – 0,96±0,03 mg/ml. Konsentrasi tertinggi diperoleh dari interaksi perlakuan pH 4 dan suhu 500C dengan konsentrasi protein terlarut sebesar 1,15±0,06 mg/ml. secara umum tidak terdapat perbedaan pengaruh (P>0,05) pada perlakuan pH dan suhu yang berbeda terhadap warna larutan ekstrak protein ceker ayam. Nilai L* yang diperoleh berkisar 83,10 – 86,72 berarti warna larutan cenderung putih bening. Intensitas tertinggi terlihat pada perlakuan suhu 650C dengan nilai C sebesar 18,4142 (lebih pekat) akibat mulai terjadinya proses gelatinasi protein. Variabel mikrostruktur menunjukkan bahwa bentuk dan ukuran partikel ekstrak protein yang diperoleh masih terlihat besar dan kompleks dengan ukuran diameter nya berkisar 385μm - 495μm. Pada variabel antioksidan menunjukkan terdapat perbedaan pengaruh yang nyata (P<0,05) faktor pH dan faktor suhu secara parsial terhadap aktivitas antioksidan, namun tidak demikian dengan interaksi kedua faktor tersebut. Nilai aktivitas antioksidan yang diperoleh berkisar 30,23±8,57 - 46,55±2,66 % / mg protein (pada konsentrasi DPPH 0,2 mg/ml). Hal tersebut sebanding dengan nilai konsentrasi protein yang didapat. Aktivitas antioksidan kembali turun pada perlakuan suhu 65oC. Penurunan aktivitas antioksidan kemungkinan disebabkan oleh mulai terjadinya gelatinasi pada protein ceker ayam. Hasil penelitian tahap II menunjukkan terdapat perbedaan pengaruh yang nyata (P<0,05) faktor konsentrasi papain dan faktor lama pemeraman baik secara parsial maupun interaksinya terhadap konsentrasi protein terlarut. Kenaikan konsentrasi protein terlarut seiring dengan peningkatan konsentrasi dan lama pemeraman enzim papain. Konsentrasi protein terlarut tertinggi (1,51±0,10 mg/ml) diperoleh dari penambahan 2% konsentrasi enzim papain dengan lama pemeraman 36 jam, namun menurun pada konsentrasi 3%. Hal ini kemungkinan terjadi akibat rasio enzim : substrat optimum pada konsentrasi 2%. Pada variabel aktivitas antioksidan menunjukkan bahwa terdapat perbedaan pengaruh yang nyata (P<0,05) konsentrasi enzim papain dan lama pemeraman yang berbeda terhadap aktivitas antioksidan peptida ceker ayam. Aktivitas antioksidan tertinggi sebesar 55,10±2,24 %/mg protein (pada konsentrasi DPPH 0,2 mg/ml) diperoleh dari perlakuan konsentrasi enzim papain 3% dengan lama pemeraman 36 jam. Pada lama pemeraman 48 jam terjadi penurunan nilai aktivitas antioksidan. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh degradasi protein terlalu besar hingga menjadi monomer asam amino sehingga aktivitas antioksidannya lebih rendah dibandingkan pada polipeptida atau dipeptida. xi Optimasi aktivitas antioksidan peptida bioaktif ceker ayam berhasil ditingkatkan dengan perlakuan konsentrasi dan waktu inkubasi enzim dari 46,55±2,66 %/mg protein menjadi 55,10±2,24 %/mg protein (pada konsentrasi DPPH 0,2 mg/ml). Keberhasilan hidrolisis enzim ini dikonfiramsi dengan variabel mikrostruktur partikel ekstrak protein yang menunjukkan pemecahan ukuran partikel dari 495 μm menjadi 55,7 – 113 μm. Hasil Penelitian tahap III menunjukkan bahwa keragaman karakteristik peptida terlihat dari profil berat molekul, gugus fungsi dan profil asam amino sebelum dan sesudah proses ultrafiltrasi. Profil berat molekul yang diperoleh dari sampel terpilih pada penelitian tahap I (sebelum ultrafiltrasi) menunjukkan adanya struktur γ, β, α – 2 yang menandakan adanya dominasi struktur heliks pada protein tersebut. Protein yang hilang merupakan jenis berstruktur β yang menandakan adanya perubahan struktur primer protein. Hal ini mengindikasikan penggunaan pH 4 dan suhu 500C mampu merubah struktur sekunder dan tersier protein melalui denaturasi dan penambahan ion hidrogen yang optimal. Penggunaan enzim papain dengan konsentrasi dan lama pemeraman yang berbeda (pada penelitian tahap II) menyebabkan degradasi protein yang terlihat dari sebelum diberi perlakuan enzim hanya 2 pita protein yang muncul dalam kondisi semir (tebal bertumpuk). Pada perlakuan enzim papain 1% terjadi pemisahan sebanyak 7 protein dan pada perlakuan enzim papain 3% menjadi 6 pita protein yang tampak jelas. Hal ini menunjukkan bahwa enzim papain mampu menghidrolisis protein ceker ayam menjadi peptida lebih sederhana yang mempunyai berat molekul berbeda. Perlakuan enzim papain menghasilkan berat molekul yang berkisar 55,27 kDa – 255,56 kDa. Profil berat molekul sampel terpilih tahap 2 (T2a) dan (T2b) menunjukkan adanya protein dengan struktur γ, β, α - 1, α -2 serta protein tidak diketahui (TD). Berdasarkan ukuran berat molekul dan strukturnya masih terdapat protein kolagen, namun berdasarkan gambar pita proteinnya telah terdegradasi dan terdispersi secara merata. Pada sampel hasil ultrafiltrasi (tahap III) terdapat 4 pita protein yang berat molekulnya sangat kecil yaitu berkisar 7,18 kDa – 9,53 kDa. Proses Ultrafiltrasi terbukti efektif menghasilkan target pita protein dengan berat molekul <10 kDa. Karakteristik gugus fungsi hasil analisis FTIR menunjukkan bahwa terdapat perbedaan serapan bilangan gelombang pada masing-masing sampel terpilih dari penelitian tahap I - III. Ekstrak protein hasil perlakuan pH 4 pada suhu 500C didominasi adanya gugus aktif amida (-CONH2) baik dalam bentuk primer maupun sekunder yang menunjukkan dominasi protein kolagen terlarut. Hasil ekstrak peptida aktif dengan perlakuan enzim papain 3% dengan lama pemeraman 36 jam menunjukkan adanya rantai alkil (CH) dan gugus nitrogen diantaranya Aromatic isonitrile –N=C stretching. Hal ini mengindikasikan bahwa aktivitas enzim papain mampu memutus ikatan kovalen dalam polipeptida sehingga terbentuk gugus baru. Hasil Ultrafiltrasi berbeda komposisinya dengan sebelum diultrafiltrasi. Adanya Gugus amino bebas –NH2, ikatan C=O stretch, ikatan hidrogen berpasangan dengan COO-, deformasi NH2, dan CH2 bending yang menunjukkan adanya peptida yang kemungkinan terdiri dari asam amino yang bersifat hidrofobik. Hal ini dibuktikan dengan profil keragaman asam amino dan munculnya asam amino alanin dan histidin yang bersifat hidrofobik dan bermuatan positif. Perubahan karakteristik peptida bioaktif sebelum dan sesudah ultrafiltrasi tersebut dikonfirmasi dengan nilai aktivitas antioksidan dari 55,10±2,24 %/mg protein meningkat menjadi 60,92±1,47 %/mg protein (pada konsentrasi DPPH 0,2 mg/ml). xii Berdasarkan hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa variasi pH dan suhu berpengaruh nyata (P<0,05) terhadap konsentrasi protein terlarut ekstrak protein ceker ayam. Konsentrasi protein terlarut tertinggi sebesar 1,15±0,06 mg/ml diperoleh dari interaksi perlakuan pH 4 dan suhu 500C. Optimasi peptida bioaktif dari ceker ayam menghasilkan aktivitas antioksidan tertinggi sebesar 55,10±2,24 %/mg protein (pada konsentrasi DPPH 0,2 mg/ml) diperoleh dari interaksi perlakuan konsentrasi enzim papain 3% dengan lama waktu pemeraman 36 jam. Identifikasi peptida bioaktif dari ceker ayam sebelum dan sesudah ultrafiltrasi menunjukkan keragaman pada profil berat molekul < 10 kDa, dengan dominasi gugus amino bebas –NH2 beserta ikatan C=O stretch, deformasi NH2, dan CH2 bending, yang sebagian besar tersusun oleh asam amino alanine dan histidine dengan sifat antioksidan sebelum ultrafiltrasi adalah sebesar 55,10±2,24 %/mg protein meningkat menjadi 60,92±1,47 %/mg protein (pada konsentrasi DPPH 0,2 mg/ml) setelah ultrafiltrasi. Penelitian selanjutnya secara in vivo diperlukan untuk menentukan dosis penggunaan yang tepat serta perlu kajian tentang potensi fungsional lain seperti antihipertensi, anti kanker dan immunomodulatory.

English Abstract

The aim of this research was to explore, optimize and characterize antioxidant bioactive peptides from chicken feet. Research duration at February 3, 2017 until February 25, 2018. The research was conducted in 3 stages using experimental methode and laboratory explorative methode. Treatment factors used include variation of pH and temperature, enzyme hydrolysis with different concentration and duration of incubation, and ultrafiltration treatment. Parameters were includes proximate test, color intensity with chromameter, microstructure with SEM, dissolved protein concentration by Bradford methode, antioxidant activity with DPPH, molecular weight with SDS-PAGE, functional group with FTIR and amino acid profile with LC MS/MS. Data were analyzed by ANOVA and descriptive eksplanatory. The results showed that variation of pH and temperature influences significantly (P <0.05) to the dissolved protein concentration of chicken feet extract. The highest dissolved protein concentration of 1.15±0.06 mg / ml was obtained from the interaction of the pH 4 and the temperature of 500C. Optimization of bioactive peptides from chicken feet resulted in the highest antioxidant activity of 55.10±2.24 %/mg protein of 0.2 mg/ml DPPH obtained from interaction of treatment of 3% papain enzyme concentration with 36 hours incubation time. The identification of bioactive peptides at before and after ultrafiltration showed diversity in the molecular weight profile <10 kDa, with the dominance of the group of free amino -NH2 with the C = O stretch, NH2, and CH2 bending, most composed by amino alanine and histidine by the highest antioxidant activity of 60.92±1.47 %/mg protein of 0.2 mg/ml DPPH. Further research is required on in vivo and other functional peptides as antihypertensi, anticancer and immunomodulatory.

Other obstract

-

Item Type:	Thesis (Doctor)
Identification Number:	DIS/572.69/SUS/k/2018/061901328
Uncontrolled Keywords:	BIOACTIVE PROTEINS
Subjects:	500 Natural sciences and mathematics > 572 Biochemistry > 572.6 Proteins > 572.69 Bioactive proteins
Divisions:	S2/S3 > Doktor Ilmu Ternak, Fakultas Peternakan
Depositing User:	Endang Susworini
Date Deposited:	25 Feb 2021 08:00
Last Modified:	10 Dec 2021 03:12
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/183711

Text Edy Susanto.pdf Restricted to Registered users only Download (18MB)

Actions (login required)

View Item