TUGAS TERSTRUKTUR

BIOKIMIA PERTANIAN

Oleh:

Imam Mahriyansah

A1L114022

Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan

Universitas Jenderal Soedirman

Fakultas Pertanian

Purwokerto

2015

APLIKASI ENZIM DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

EnzimEnzim adalah molekul biopolimer yang tersusun dari serangkaian asam amino dalam

komposisi dan sususnan rantai yang teratur dan tetap. Enzim berfungsi sebagai aktivator dalam reaksi biokimia dan bersifat spesifik terhadap substrat sehingga mempermudah proses pemutusan suatau rantai kompleks tertentu. Setiap enzim memiliki dareah sisi aktif. Di dalam sisi aktif ini terdapat sisi ikatan yang memungkinkan substrat mempunyai orientasi tetap membentuk ikatan kompleks enzim-substrat, dan sisi katalitik yang memungkinkan terjadinya reaksi dikatalisis. Reakasi yang dikatalisis enzim dipeengaruhi oleh beberapa faktor yaitu suhu, pH, konsentrasi substrat, produk, serta keberadaan aktivator dan inhibitor.

Enzim memegang peranan penting dalam berbagai reaksi di dalam sel. Sebagai protein .enzim diproduksi dan digunakan oleh sel hidup untuk mengkatalisis reaksi antara lain konversi energi dan metabolisme pertahanan sel.

1. Enzim Xilanase

Enzim xilanase merupakan biokatalis reaksi hidrolisis xilan (hemiselulosa) menjadi gula pereduksi. Enzim xilanase dapat dihasilkan oleh sejumlah mikroorganisme seperti: A. niger, Bacillus, Cryptococcus, Penicillium, Aureo-basidium, Fusarium, Rhizomucor, Humicola. Semua mikroorganisme memerlukan media yang mengandung sumber karbon untuk pertumbuhannya.Mikroorganisme penghasil xilanase memerlukan xilan sebagai sumber karbon.

Xilan merupakan polimer xilosa yang berikatan β-1,4 dengan jumlah monomer 30-100 unit. Xilanase dapat diklasifikasikan berdasarkan substrat yang dihidrolisis, yaitu β-xilosidase, eksoxilanase, dan endoxilanase.

β-xilosidase, yaitu xilanase yang mampu menghidrolisis xilooligosa- karida rantai pendek menjadi xilo-sa. Aktivitas enzim akan menurun dengan meningkatnya rantai xilooligosakarida. Xilosa selain merupakan hasil hidrolisis juga merupakan inhibi- tor bagi enzim β-xilosidase. Sebagian besar enzim β-xilosidase yang berhasil dimurnikan masih menunjukkan adanya aktivitas transferase yang menyebabkan enzim ini kurang dapat digunakan industry penghasil xilosa.

Eksoxilanase mampu memutus rantai polimer xilosa (xilan) pada ujung reduksi, sehingga menghasilkan xilosa sebagai produk utama dan sejumlah oligosakarida rantai pendek. Enzim ini dapat mengandung sedikit aktivitas transferase sehingga potensial dalam industry penghasil xilosa.

Endoxilanase mampu memutus ikatan β 1-4 pada bagian dalam ran-tai xilan secara teratur. Ikatan yang diputus ditentukan berdasarkan panjang rantai substrat, derajad percabangan, ada atau tidaknya gu-gus substitusi, dan pola pemutusan dari enzim hidrolase tersebut. Xilanase umumnya merupakan protein kecil dengan berat molekul antara 15.000-30.000 Dalton, aktif pada suhu 55oC dengan pH 9 (Yang et al., 1988; Yu et al., 1991). Pada suhu 60oC dan pH normal, xilanase lebih stabil.

Pemanfaatan enzim xilanase dalam dunia industri memiliki peranan yang sangat penting, misalnya pada pembuatan kertas, pembuatan gula xilosa, produksi makanan dan minuman, produksi pakan ternak, peningkatan kualitas roti, penyerap air dan produksi biofuel.

Produksi Enzim XilanaseJenis mikroorganisme yang sudah umum menghasilkan xilanase ialah jamur dan bakteri. Contoh beberapa mikroorganisme penghasil endoxilanase disajikan pada tabel berikut :Mikroorganisme Suhu tumbuh (

C)Suhu optimum (

C)pH

JamurAspergillus sp. 24-30 45-60 4,5-6Aureobasidium sp. 28 45-54 4,5-4,8Bipolaris sorokinana 28 70 5,5Criptococcus flavus 20 55 4,5Fusarium oxysporium 26 50 5,0Gloeophyllum trabeum 22 80 4,0Humicola grisea 40 70 5,5Myrothecium verrucaria 30 45 5,5Neurospora crassa 28 50 4,8Penicillium sp. 25 40 6,0Trichoderma sp. 25-30 50-60 3,5-6,5BakteriAeromonas sp. 30 30-55 5,0-7Bacillus sp. 37-50 50-70 6,0-10,0Clostridium sp. 37-65 50-75 5,5-7,0Fibrobacter succinogenes

37 39 7,0

Streptomyces sp. 36-50 50-72 4,5-8,0Thermoanaerobacterium 60 80 6,2Thermomonospora curvata

55 75 6,8-7,8

Thermotoga sp. 77-80 80-105 5,4-6,2Beberapa jenis bakteri dan jamur diketahui mampu menghasilkanxilanase secara ekstraseluler. Xilanase dariClostridium acetobuty-licum telah diteliti oleh Lee et al. (1985), yaitu dari 20 strain Clostri-dium sp. ternyata C.acetobutylicumNRRL B527 danATCC 824 meng-hasilkan xilanase terbanyak. Strain NRRL B527 menghasilkan xilanase pada pH 5,2, sedangkan strain ATCC 824 menghasilkan xilanase, xilopiranosidase, dan arabinofuranosidase pada kultur anaerob. Bacillus sp. penghasil xilanase bersifat alkalofilik yang telah diteliti adalah Bacillus sp. YC 335 (Park etal., 1992), Bacillus sp. 41M-1 (Nakamura et al., 1993), danBacillus sp. TAR-1 yang juga bersifat termofilik (Nakamura et al., 1994). Kubata et al. (1992) telah mengisolasi Aeromonas caviaeME-1 penghasil xilanase I dari usus herbivorous insect, sedangkan Dung et al. (1993) melakukan penelitian β-1,4-xilanase 2 dan 3 dari A. caviae W-61. Irawadi (1992) berhasil memproduksi selulase dan xilanase dari Neurospora sitophila pada substrat padat limbah kelapa sawit. Richana et al. (2000) telah melakukan isolasi bakteripenghasil xilanase alkalofilik yang berasal dari tanah berkapur pH 7,9. Seleksi dilakukan berdasarkan ukuran koloni dan zona bening di sekeliling koloni yang tumbuh pada media pertumbuhan. Winterhalter dan Liebl (1995) telah melakukan produksi xilanase thermostabil dari bakteri Thermotoga maritimaMSB8, sedangkan Ruiz-Arribas et al. (1995) telah men-dapatkanStreptomyces halstedii JM8 penghasil xilanase (xys I) yang diisolasi dari jerami. Lin et al., (1999), melakukan pemurnian dan karakterisasi biokimia xilanase dari fungi termofilik Thermomyces lanuginosus.

Isolasi bakteri dari contoh tanah dilakukan dengan mengacu pada penelitian Nakamura et al. (1993). Komposisi media cair untuk satu liter adalah 0,1 g ekstrak khamir,

0,5 g polipepton, 0,1 g K2HPO4, 0,02 g MgSO4 7H2O dan 0,1 goatspelt xylan (Sigma). Media diatur pada pH 9,5 dengan menambahkan Na2CO3 1%. Konsentrasi inokulan yang digunakan sebanyak 10%. Inkubasi dilakukan dengan agitasi 150 rpm pada suhu 30-38oC selama 3 hari. Seleksi koloni bakteri penghasil xilanase dilakukan secarabertahap berdasarkan zona bening yang dihasilkan di sekeliling koloni pada media padat di petridish yang bersifat alkali. Tahapan ini merupakan langkah awal untuk mengetahui apakah isolat tersebut dapat mendegradasi substrat (xilan) pada media partumbuhannya.Apabila mampu mendegradasi dengan terbentuknya zona bening di sekeliling koloni maka isolat dinyatakan menghasilkan xilanase. Pada tahap ini seleksi untuk masing-masing isolat diulang tiga kali. Pengujian selanjutnya dilakukan dengan caramenumbuhkan koloni bakteri dari masing-masing isolat pada media cair. Hal ini dimaksudkan untuk mengetahui tingkat kemampuan isolat bakteri dalammenghasilkan xilanase. Media cair yang digunakan memiliki komposisi sama dengan media untuk isolasi, sebanyak 50 ml dalam erlemeyer. Setelah panen beberapapengamatan dilakukan, yaitu bobot biomassa, kandungan protein terlarut dan aktivitas xilanase. Peubah yang diukur, yaitu biomassa dengan mengukur kerapatan optik kultur jaringan pada panjang gelombang 660 nm. Protein terlarut diukur denganmetode Bradford (1976). Aktivitas xilanase diukur dengan uji kemampuan enzim menghidrolisis xilan menjadi gula reduksi menurut Winterhalter dan Liebl (1995). Analisis gula reduksi dilakukan dengan pereaksi DNS (3,5 asam dinitro salisilat) dan berdasarkan serapannya pada panjang gelombang 550 nm. Sebagai pembanding digunakan deret larutan standar xilosa. Satu unit aktivitas xilanase adalah jumlah enzimyang dapat menghasilkan gula reduksi (xilosa) sebanyak 1 μmol/menit (Kubata et al. 1992).

Identifikasi Bakteri Unggul Penghasil XilanaseIdentifikasi isolat unggul bakteri penghasil xilanase dilakukan berdasarkan pada sekuen 16S ribosomal RNA dengan metode Drancourt et al. (2000). Tahapan yang dilakukan, yaitu persiapan media, perbanyakan bakteri, isolasi DNA, amplifikasi 16S-rRNA dengan PCR, sequencing, dan analisis hasil sequencing. Persiapan media dilakukan untuk perbanyakan isolat bakteri RXA-III5, kemudian setelah kultivasi, bakteri dipisahdengan cara sentrifugasi, kemudian dilakukan isolasi DNA genom menurut metode Marmur dan Doty (1961). Setelah diperoleh DNA genom, kemudian diamplifikasi16S-rRNA dengan PCR. Primer 16S-rRNA adalah subunit ribosom yang dapat digunakan sebagai penanda, pembeda dan sebagai evolutionary marker pada bakteri. Hasil dari PCR kemudian disequencing dengan metode Altschul et al. (1997). Hasil sequencing dibandingkan dengan database 16S-rRNA yang ada di Bank Gen. Selanjutnya dibuat pohon filogenetik dengan program Neigbor dari web Angis (AustralianNational Genetic Information System).

Pengendapan dan Pemurnian EnzimProduksi xilanase dari isolat bakteri terpilih dantelah diidentifikasi, dilakukan pada media cair dengan komposisi sama dengan media untuk isolasi. Fermentasi dihentikan setelah 48 jam dan dilanjutkan dengan pemisahan biomassa bakteri dari cairan kultivasi(broth) dengan sentrifugasi (kecepatan 4.000 rpm). Semuatahapan dilakukan pada kondisi suhu 4oC. Supernatan hasil kultivasi yang telah dipisahkan dari biomassa,kemudian diendapkan dengan amonium sulfat sampai tingkat kejenuhan 80% jenuh. Endapan didialisis bufer fosfat 50 mM, pH 7, selama 15 jam pada suhu4oC (Lin et al. 1999). Bufer dites dengan meneteskan di larutan BaCl2 sampai tidak menghasilkan warna putih, apabila masih putih maka bufer diganti. Hasil dialisisdimurnikan menggunakan alat preparative electrophoresisPrepcell 491 (Biorad). Native-PAGE (non SDS_PAGE) digunakan untuk menghilangkan protein kontaminan (Nakamura et

al. 1993). Pemurnian dalam gel dengan alat ini memerlukan waktu 8 jam, dengan kuat arus 40 mA (12 watt constant power). Hasil pemurnian berupa fraksi xilanase dikumpulkan dengan fraction collector. Setiap fraksi diuji aktivitas enzimnyaberdasarkan kemampuan xilanase dalam menghidrolisis xilan.

Aplikasi Enzim Xilanase Pada Proses Pemutihan KertasKhlorin adalah bahan beracun, sehingga khlorin sisa proses yang dibuang ke perairan sungai akan membuat polusi yang tinggi. Penggantian penggunaan khlorin untuk pemutihan kertas telah memberikan peluang untuk aplikasi bioteknologi. Penggunaan biokatalis atau enzim terbukti mampu menurunkan kadar polutan pada limbah industri. Ini menjadikan industri bisa menghemat biaya pengelolaan limbah dan menekan tingkat pencemaran.Xilanase merupakan enzim yang pertama kali dilaporkan untuk pemutihan kertas dan sekarang telah digunakan pada beberapa pabrik kertas. Penggunaan xilanase merupakan salah satu alternatif untuk mengurangi dampak yang ditimbulkan oleh penggunaan khlor dalam proses pemutihan pulp kraft. Xilanase dapat menghemat khlor/khlor dioksida dan mengurangi beban air limbah pemutihan. Dalam proses pemutihan pulp, xilanase berfungsi sebagai fasilitator proses pemutihan, artinya enzim tersebut tidak memutihkan tetapi mempermudah proses pemutihan dengan jalan memodifikasi struktur serat sehingga mudah dimasuki oleh bahan kimia pemutih.Xilanase merupakan suatu enzim yang dapat menghidrolisa ikatan xilose-xilose dalam rantai xilan

Mekanisme Xilanase dalam Pemutihan Pulp KraftDalam proses pemutihan pulp, xylanase berfungsi sebagai fasilitasator proses pemutihan, artinya enzim tersebut tidak memutihkan tetapi mempermudah proses pemutihan dengan jalan memodifikasi struktur serat sehingga mudah dimasuki oleh bahan kimia pemutih

Aksi xilanase dalam proses pemutihan yaitu memecahkan ikatan xilose-xilose dalam rantai xilan sehingga mengakibatkan pecahnya ikatan antara sisa lignin dengan karbohidrat. Dengan kejadian tersebut, ikatan kompleks lignin-karbohidrat (ikatan-ikatan xilan pada sisi lignin) yang sulit dihilangkan karena ukurannya yang sangat kecil dan tersebar merata pada hemiselulosa, mudah untuk dihilangkan pada tahapan pemutihan selanjutnya. Selain itu xilanase berperan dalam mengatasi pengendapan kembali xilan pada permukaan serat. Pengendapan kembali xilan ini terjadi setelah pemasakan proses kraft. Xilan yang mengendap kembali tersebut melindungi sisa lignin dari bahan kimia pemutih pada proses pemutihan.

2. ENZIM PAPAIN

Enzim Papain merupakan enzim protease yang terkandung dalam getah papaya, baik dalam buah, batang maupun daunnya. Sebagai enzim yang berkemampuan sebagai memecahkan molekul protein, dewasa ini papain menjadi suatu produk yang sangat bermanfaat bagi kehidupan manusia, baik di kehidupan rumah tangga maupun industri.

Manfaat Enzim Papain

 Adapun manfaat Enzim Papain yaitu digunakan dalam industry pengolahan daging. Daging dari hewan tua pun dapat menjadi lunak jika diberi Enzim papain. Biasanya daging hewan tua bertekstur sangat keras. Dengan demikin hadirnya enzim papain dapat meningkatkan ekspor dan impor hewan tua yang sebelumnya tidak laku dipasaran. Papain sebagai pelunak daging banyak dijual dipasaran dalam kemasan kecil sesuai dengan kebutuhan rumah tangga. Enzim

Papain ini sudah dicampur dengan bahan lain seperti garam dan gula agar kandungan enzim papainnya tidak terlalu kuat.

 Enzim papain juga digunakan sebagai bahan penghancur sisa atau buangan hasil industry pengalengan ikan menjadi bubur ikan atau konsentrat protein hewani. Bubur ikan atau konsentrat hewai ini digunakan untuk keperluan bahan pakan ternak dan ikan atau bahkan dapat diolah menjadi kecap.

Daya memecahkan protein yang dimiliki oleh enzim papain dapat ditingkatkan lebih jauh menjadi kegiatan hidrolisis protein. Hal ini sering digunakan dalam pembuatan pepton dan asam-asam amino. Pepton dan asam amino diperlukan dalam penelitian mikrobiologi dan industri. Biasanya harga produk semacam ini sangat mahal.

Pada industri penyamakan kulit, Enzim papain sering digunakan untuk melembutkan kulit. Kulit yang lembut dapat dibuat sarung tangan, jaket bahkan kaos kaki.

 Dan juga enzim papain berperan penting dalam industri bir. Distribusi dan penyimpanan bir berlangsung cukup lama atau suasana sekitarnya dingin karena iklim atau sengaja didinginkan maka dapat terbentuk kabut putih sehingga dapat mengurangi mutu dan selera dari bir tersebut. Dengan penambahan enzim papain saat akan dibotolkan, pembentukan kabut ini tidak terjadi. Itulah sebabnya enzim papain sering disebut sebagai obat antidingin.

Enzim papain dapat digunakan sebagai bahan aktif dalam preparat farmasi seperti untuk obat gangguan pencernaan protein, dispesia, gastritis, serta obat cacing.

Enzim papain juga dapat digunakan sebagai bahan krim pembersih kulit, terutama muka. Ini disebabkan enzim papain dapat melarutkan sel-sel mati yang melekat pada kulit dan sukar terlepas dengan cara fisik. Selain itu, enzim papain sering dijadikan bahan aktif dalam pembuatan pasta gigi. Enzim papain dalam pasta gigi dapat membersihkan sisa protein yang melekat  pada gigi.  Lama Sisa protein ini sering menimbulkan bau busuk bila terlalu lama dibiarkan.

Selain beberapa manfaat diatas, enzim papain pun  dapat digunakan untuk beberapa kebutuhan, diantaranya yaitu:

a.    Bahan pencucian kain sutera (deterjen)

b.    Bahan pencuci lensa.

c.    Perenyah dalam pembuatan kue kering

d.    Bahan penjernih pada pembuatan minuman teh.

e.    Bahan penggumpal susu pada pembuatan keju

Cara Memproduksi Enzim Papain

Cara memproduksi enzim papain sangatlah mudah. Bahan baku yang perlu dipersiapkan adalah getah papaya. Dan sedangkan bahan pembantunya yaitu air dan sulfat.  Air digunakan sebagai pengencer getah papaya, sedangkan sulfat digunakan sebagai pelarut bahan kimia.

3.    ENZIM FITASE

Fitase aktif asal mikroba banyak ditemukan pada spesies fungi dan aspergillus. Shieh dan Ware (1968),menyatakan bahwa hasil penyaringan pada isolat tanah terdapat lebih dari dua ribu (2000) mikroorganisme yang mampu menghasilkan enzim fitase. Dari isolat tersebut kebanyakan memproduksi fitase intraselluler. Sedangkan 30 isolat adalah fitase ekstraselluler. Fitase terdapat di dalam tumbuh-tumbuhan, mikroorganisme dan jaringan tubuh ternak. “The Enzym Nomenclature of The International Union of Biochemistry” menggolongkan fitase ke dalam dua tipe. Klasifikasi tersebut adalah 6 – fitase (EC 3.1.3.26) dan fitase 3 – fitase (EC 3.1.3.8). Perbedaan khas berdasarkan tempat hidrolisis pertama molekul fitat,. 6 – fitase diperoleh dari tumbuhan dan 3 – fitase dari fungi (Dvorakova, 1998). Hidrolisis asam fitat terjadi secara berurutan mulai dari ester fosfor mio-inositol yang lebih rendah, kemudian menurun sesuai dengan nomor asam fosfat (IP5 – IP1). Enzim dalam bentuk tunggal tidak mampu melakukan defosfolirase asam fitat secara penuh . Kombinasi fitase dan fosfatase non spesifik akan meningkatkan aktivitas defosforilasi asam fitat. Degradasi fitat dalam saluran pencernaan unggas berhubungan dengan aksi fitase dari satu atau tiga sumber enzim. Fitase dalam saluran pencernaan berasal dari :

1). Fitase usus yang terdapat dalam saluran pencernaan,

2) fitase asal tumbuhan

3) fitase asal mikroba.

Mekanisme Mikroorganisme menghasilkan fitase :

Hidrolisis fitat pada induk sapi perah dan anak terjadi di dalam saluran pencernaan. Keadaan ini memungkinkan fitase asal mikroba akan aktif dalam saluran pencernaan monogastrik dengan kondisi tertentu, walaupun di dalam unggas kelihatannya hidrolisis fitat kurang penting. Selanjutnya dinyatakan bahwa fitase asal mikroba aktif di dalam saluran pencernaan.

Mereka mengadakan penelitian dengan memberikan penambahan alkali esceria coli cellular, akibat perlakuan tersebut terjadi difisiensi fosfor di dalam usus halus, selanjutnya menambahkan campuran tepung jagung dan kacang kedelei pada ransum dan terjadi perbaikan pada pertumbuhan dan kalsifikasi unggas, respon ini mambuktikan akan adanya fitase atau enzim yang serupa asal bakteri.

Enzim fitase ekstraselluler yang berasal dari mikroba stabil pada suhu tinggi. Peningkatan suhu pada medium pereaksi dari suhu ruang menjadi 58oC, terjadi peningkatan hidrolisis fitat oleh fitase asal Aspergillus ficuum. Peningkatan suhu dari suhu medium secara sinergis terjadi penurunan aktifitas enzim dan tidak terdeteksi pada suhu 68oC. Suhu optimum perlu diperhatikan untuk menjaga stabilitas enzim terutama pada saat proses pembuatan ransum. Suhu optimum aktifitas enzim fitase asal Bacillus DS 11 dan dari Aspergillus fumigatutelah diteliti. Enzim fitase asal A. fumigatus aktif pada kisaran pH yang luas dan suhu ekstrim 100oC selama 20 menit atau 90oC selama 120 menit.

MEKANISME REAKSI FITASE MEMECAH ASAM FITAT

Fitase adalah merupakan heterologous group dari enzim, memiliki kemampuan untuk menghidrolisis ester fosfat dan optimal pada pH rendah. Urutan dari fitase dari prokaryotes daneukaryotes, bersama-sama terdapat pada dua bagian dari rangkaian yang sama, semuanya melindungi residu histidin (di dalam darah) (Van Etten. et al.,1991). Berdasarkan kesepakatan para ahli pola dari kedua bagian yang dilaporkan oleh SWISS-PROT berdasarkan data dasar memiliki pola ([LIVM]-X(2)- [LIVMA]-X(2)-[LIVM]-X-R-H-[GN]-X-R-X-[PAS] dan [LIVMF]-X-[LIVMFFAG]-X-(2)-[STAGI]-H-D-[STANQ]-X-[LIVM]-X(2)-[LIVMFY]-X-(2)-[STA]. Rantai gen yang berbaris dari pho3 dan pho5 diproduksi oleh yeast, prostatic manusia dan lymosol asam fosfat, dan Phy A dan Phy B dari A. nigerNRRL 3151 tampak melindungi heptapeptida dari RHGXRXP dekat terminal N (disamakan dengan pola yang telah ada). Asam fosfatase atau fitase mengandung tangan aktif yang merupakan group histidin asam fosfatase. Semua tangan aktif ini seluruhnya dilindungi didalam fitase asal fungi dan selalu ada didalam fitase asal coli.

Rantai aligment dari fungi dan fitase E. Coli tampak dilindungi oleh motif HD dekat terminal C (mengikuti kesepakatan terdahulu). Data dasar protein dapat diketahui dari motif rantai RHG dan HD di dalam urutan nomor asam fosfatase. Secara umum, terdapat dua kelas asam fosfatase yang dapat diidentifikasikan di dalam massa molekul. Molekul dengan berat molekul rendah merupakan bentuk yang paling rendah dari kedua motif. Molekul dengan berat molekul tinggi yang dibagi ke dalam dua subklas. Yang pertama adalah menghambat salah satu motif RHG atau motif HD, yang kedua adalah menghambat kedua-duanya (Ullah dan Dischinger, 1995). Fitase model ini dikatakan sebagai fitase sub-famili dari berat molekul tinggi histidin asam fosfatase (Mitchell.et al .,1997). Ullah dan rekan kerjanya menggunakan residu asam amino spesifik yang merupakan reagent hasil modifikasi untuk menyelidiki tangan aktif pada fitase asal fungi (Ullah. et al., 1991; Ullah dan Dischinger, 1992). Mereka menyimpulkan bahwa tampak secara nyata bahwa perputaran dari residu histidin dan arginin sangat penting untuk aktifitas fitase. Ullah dan Dischinger (1995) menyatakan bahwa kebanyakan residu triptofan seringkali meningkat di dalam fosfohidrolitik memecah ikatan asam fitat.

APLIKASI

Suplementasi fitase akan mengurangi pengaruh negatif anti nutrisi dari asam fitat dan mengurangi biaya pakan sebagai dampak tidak dilakukannya suplementasi mineral fosfat anorganik karena fitase mampu menyediakan fosfor. Di Negara-negara Netherland, Jerman, Korea dan Taiwan enzim fitase digunakan dalam mengatasi polusi fosfor yang dihasilkan oleh peternakan unggas (Wodzinski dan Ullah, 1996). Ruminansia apabila mengkonsumsi asam fitat, akan memproduksi enzim fitase oleh bakteri dan fungi yang terdapat dalam rumen. Hewan-hewan monogastrik seperti babi, unggas dan ikan apabila mengkonsumsi asam fitat maka ketersediaan fosfor akan menjadi berkurang. Hal ini disebabkan karena enzim fitase dalam saluran percernaan sedikit jumlahnya.

Fitase asal aspergillus fumigatus memiliki potensi untuk dikembangkan secara komersial sebab pada lingkungan tersebut akan mampu mempertahankan aktifitasnya dalam proses pelleting. Enzim fitase yang diproduksi secara komersial adalah hasil encoding gen pada aspergillus niger. Produksi enzim berasal dari aspergillus niger var. vacuum perlu dilakukan penelitian lebih lanjut terhadap aktifitasnya. Enzim fitase komersial asal aspergillus niger itu sendiri sudah digunakan sebagai pakan aditif pada hewan monogastrik di Eropa (Wodzinski dan Ullah, 1996)

4. ENZIM DESATURASE

Stearoyl-CoA Desaturase yang memiliki nomer enzim EC. 1.14.19.1. merupakan enzim kunci dalam metabolisme asam lemak. Enzim ini dapat membentuk ikatan ganda pada asam lemak jenuh menjadi asam lemak tidak jenuh. Substrat spesifik enzim ini yaitu Stearoyl-CoA (asam stearat). Dengan enzim ini, asam oleat 18 : 1, n-9 (monounsaturated fatty acid) dapat dihasilkan dari asam stearat 18 : 0 (saturated fatty acid).

Stearoyl-CoA Desaturase memiliki nama lain, yaitu Delta-9-Desaturase. Desaturase merupakan enzim yang memotong dua atom hidrogen dari suatu rantai karbon, kemudian membentuk ikatan ganda. Delta menunjukan posisi ikatan ganda pada suatu rantai karbon akan dibentuk, dilihat dari posisi gugus karboksil asam lemak tersebut, sehingga dapat diketahui bahwa enzim ini membentuk ikatan ganda pada karbon ke-9 dari ujung karboksil. Mekanisme reaksi Stearoyl-CoA Desaturase yaitu :

stearoyl-CoA+ 2ferrocytochrome b5 +O2 + 2H+ = oleoyl-CoA + 2ferricytochrome b5 + 2H2O.

Produksi oleoyl-CoA dari Stearoyl-CoA terjadi di dalam hati. Pembentukan monounsaturated acyl-CoA dari saturated acyl-CoA adalah salah satu tahapan terakhir dalam sintesis droplet trigliserida dalam partikel VLDL.

Stearoyl-CoA Desaturase berupa homodimer dimana setiap monomernya terdiri dari 363 residu asam amino. Enzim ini memiliki single domain dengan 11 α-heliks dan 2 β-sheet. Dari 11 α-heliks, 9 α-heliks membentuk anti-paralel bundle. Enzim ini juga memiliki dua atom besi di bagian pusat (di-iron centre) yang terikat secara simetris pada rantai α-heliks di sekitarnya. Kedua atom besi ini dapat berfungsi untuk menstabilkan struktur enzim dan menjadi kofaktor bagi enzim tersebut. Sisi aktif enzim berada di sekitar dua atom besi, residu katalitiknya yaitu Tryptophan 139, 135, 132, ; Tyrosine 236; dan Phenylalanine 189. Dalam membentuk dimer, α-heliks ke-2 dan ke-3 dari masing-masing monomer saling berikatan.

Di-iron centre terdiri dari dua atom besi. α 3, α 4, α 6, dan α 7 di setiap monomer berperan sebagai ligan bagi di-iron centre. Tiap atom terikat secara simetris pada rantai α-heliks di sekitarnya. Atom besi yang pertama terikat pada residu Glutamat 196 dan Histidine 232, sedangkan atom besi yang kedua terikat pada residu Glutamat 105 dan Histidine 146. Dua residu lain yang ikut berikatan dengan atom besi yaitu Glutamat 143 dan Glutamat 229.

Desaturase merupakan enzim yang berperan dalam proses desaturasi rantai karbon asam lemak menjadi asam lemak tak jenuh yang banyak manfaatnya bagi kesehatan. Desaturase dapat dihasilkan dari Absidia corymbifera dan diamplifikasikan untuk

peningkatan ketidakjenuhan dan kualitas minyak sawit mentah (CPO). Enzim desaturase dikenal sangat tidak stabil, sehingga untuk memproduksi desaturase dengan aktivitas dan stabilitas yang tinggi perlu dipelajari optimasi komposisi medium dan teknik stabilisasi enzim tersebut. Hasil penelitian menunjukkan bahwa desaturase dari A. corymbifera merupakan enzim intraselular yang mencapai aktivitas tertinggi pada medium Serrano-Careon. Tahapannya yaitu kultur fungi dan persiapan inokulum, fermentasi A. Corymbifera, isolasi desaturase, identifikasi hasil biokonversi desaturase, stabilisasi desaturase dari cairan fermentasi melalui presipitasi, stabilisasi desaturase dari biomassa melalui ekstraksi lipid, stabilisasi desaturase dari fraksi mikrosom melalui isolasi dan pencucian, dan analisis aktivitas desaturase.

Aktivitas enzim Stearoyl-CoA Desaturase dapat dilihat pada percobaan yang mengamati penurunan dan peningkatan berat badan tikus ob/ob yang dimediasi oleh adanya hormon leptin. Leptin merupakan hormon turunan adiposa, yang dapat mengendalikan proses metabolisme, kesetimbangan energi, dan respon neuroendokrin. Leptin juga dapat menekan jumlah RNA dan aktivitas enzim Stearoyl-CoA desaturase dalam menghasilkan asam lemak monounsaturated . Dengan adanya hormon leptin, dapat terlihat bahwa aktivitas Stearoyl-CoA desaturase dan kenaikan berat badan tikus menjadi lebih terkendali. Dengan terbentuknya asam lemak tidak jenuh, maka kenaikan berat badan menjadi tidak terlalu besar. Dalam proses metabolisme, jika glukosa sudah tidak tersedia, maka yang akan digunakan untuk menghasilkan energi adalah lemak. Jika yang tersedia berupa asam lemak jenuh, maka pembentukan energi akan menjadi lebih mudah. Sedangkan jika yang tersedia berupa asam lemak tidak jenuh, tahapan pembentukan energi menjadi lebih panjang dan memerlukan energi yang lebih besar, sehingga kenaikan berat badan pun tidak terlalu besar.

5. Enzim Pektinase

Enzim pektinase digunakan pada proses penjernihan sari buah. Pada proses produksi sari buah, metode pengambilan sari buah dari buah asalnya biasa menggunakan metode ekstraksi. Buah yang diekstrak akan menghasilkan sari buah. Sari buah yang diperoleh biasanya masih mengandung partikel padat.Sehingga perlu dihilangkan agar mendapatkan sari buah yang jernih.Penghilangan dapat dilakukan dengan penyaringan. Pemisahan dengan didiamkan beberapa waktu akan terjadi pengendapan padat karena adanya gaya gravitasi partikel padat, kemudian dapat diambil bagian jernihnya. Proses penjernihan yanglebih efisien dapat dilakukan dengan menggunakan bantuan enzim, yaitu enzim pektinase.

6. Enzim Lipase

Enzim lipase digunakan pada produk bakery. Enzim lipase merupakansalah satu enzim yang memiliki sisi aktif sehingga dapat menghidrolisis triasilgliserol menjadi asam lemak dan gliserol. Enzim lipase dapat digunakan untuk menghasilkan emulsifier, surfaktant, mentega, coklat tiruan, protease untuk membantu pengempukan daging, mencegah kekeruhan bir, naringinase untukmenghilangkan rasa pahit pada juice jeruk, glukosa oksidase untuk mencegahreaksi pencoklatan pada produk tepung telur dan lain-lain.

7. Enzim Selulase

Enzim selulase dapat digunakan Untuk melembutkan sayur-sayuran dengan mencernakan selulosa sayur itu, mengeluarkan kulit dari biji-bijian seperti gandum, mengasingkan agar-agar daripada rumput laut dengan menguraikandinding sel daun ramput dan membebaskan agar-agar yang terkandung didalamnya.

8. Enzim Glukosa Oksidase

Indonesia termasuk salah satu negara yang memiliki bahan baku melimpahuntuk digunakan dalam memproduksi berbagai bahan kimia dasar dan enzimtermasuk enzim glukosa oksidase dan asam glukonat. Mikroba yang ada di alamIndonesia baru sebahagian kecil yang telah dimanfaatkan untuk memproduksi bahan hayati yang mempunyai nilai ekonomi tinggi. Potensi alam tersebut hinggasaat ini belum dimanfaatkan secara optimal. Enzim glukosa oksidase dari A.nigertermasuk salah satu jenis enzim yang dijual secara komersial. Enzim ini banyakdigunakan dalam industri pangan dan analisis klinis untuk penentuan kadarglukosa darah. Berdasarkan data impor dari BPIS Tahun 2000, kebutuhan enzimtermasuk glukosa oksidase setiap tahunnya meningkat.

9. ENZIM PROTEASE

Enzim protease dapat digunakan sebagai pelembut daging bagi daging yang liat supaya mudah dikunyah, dan membantu menanggalkan kulit ikan dalam industri pengetinan ikan. Enzim exolite yang termasuk dalam kelompok enzim protease ini juga digunakan di industri penyamakan kulit. Enzim exolite mampu menggantikan peran klorin yang merupakan bahan beracun dan berbahaya (B3) dalam proses untuk melembutkan kulit. Industri yang sudah menggunakan enzim dari kelompok enzim protease (pemecah protein) ini antara lain Usaha Dagang (UD) Sumber Kulit, Magetan, Jawa Timur. Menurut Paiman, Direktur UD Sumber Kulit, perusahaannya telah menggunakan 100-120 kg per bulan enzim exolite untuk membantu produksi 12-15 ton kulit per bulan. ”Exolite memberikan banyak manfaat karena terbukti mampu mengurangi ongkos produksi, membuat kulit lebih baik, memerlukan air lebih sedikit dalam proses produksi, dan limbahnya tidak berbau.”

10. ENZIM PQQGDH (PIROLOQUINOLINE QUINONE GLUCOSE DEHIDROGINASE)

Enzim PQQGDH ini digunakan sebagai biosensor gula pada pengobatan diabetes mellitus. Pada saat ini ada dua perusahaan biosensor dunia yang berusaha mengubah penggunaan enzim GOD dengan enzim yang mengkatalisis reaksi reduksi, sehingga tidak bergantung pada kadar oksigen, yaitu enzim PQQ Glucose dehidroginase (PQQGDH). Berbeda dengan enzim GOD, enzim PQQGDH memerlukan banyak campur tangan manusia, mulai dari produksi massalnya dengan bioteknologi sampai kepada upaya rekayasa protein untuk memperbaiki karakter enzimatiknya bagi aplikasi dalam biosensor.