aplikasi Enzim

PENDAHULUAN

Secara praktis, enzim banyak digunakan di berbagai bidang kegiatan. Enzim digunakan secara luas dalam bidang industri, terutama industri bioteknologi. Dalam bidang ini, baik yang konvensional maupun yang mutakhir, yang mengandalkan teknik rekombinasi gen, pengetahuan dan penggunaan enzim merpakan syarat mutlak untuk berhasil. Dalm segmen bioteknologi tradisional dan skala kecil, seperti berbagai industri makanan tingkat rumah tangga, pengetahuan empiris tentang enzim diwariskan secara turun- temurun dan biasanya bercampur dengan pengetahuan empiris tentang penggunaan praktis mikroorganisme, yang secara umum dinamai ragi. Selain itu, enzim juga dipakai secara luas dalam industri lain yang tidak tergolong ke dalam industri bioteknologi dalam arti luas. Contohnya adalah industri tekstil dan industri kertas. Dalam bidang teknologi lingkungan, enzim juga telah digunakan dalam pengolahan air limbah serta dalam pengolahan sampah, terutama sampah organik.

ENZIM XILANASE


Xilanase juga dapat digunakan untuk menghidrolisis xilan (hemiselulosa) menjadi gula xilosa. Xilan banyak diperoleh dari limbah pertanian dan industri makanan. Pengembangan proses hidrolisis secara enzimatis merupakan prospek baru untuk penanganan limbah hemiselulosa (Biely, 1985; Rani dan Nand, 1996; Beg et al., 2001). Gula xilosa banyak digunakan untuk konsumsi penderita diabetes. Di Malaysia gula xilosa banyak diguna-kan untuk campuran pasta gigi karena dapat berfungsi memperkuat gusi
Van Paridon et al. (1992) telah melakukan penelitian pemanfaatan xilanase untuk campuran makanan ayam boiler, dengan melihat pengaruhnya terhadap berat yang dicapai dan efisiensi konversi makanan serta hubungannya dengan viskositas pencernaan. Hal yang sama juga dilakukan oleh Bedford dan Classen (1992), yang melaporkan bahwa campuran makanan ayam boiler dengan xilanase yang berasal dari T. longibrachiatum ternyata mampu mengurangi viskositas pencernaan, sehingga meningkatkan pencapaian berat dan efisiensi konversi makanan.
Xilanase dapat juga digunakan untuk menjernihkan juice, ekstraksi kopi, minyak nabati, dan pati (Wong dan Saddler, 1993). Kombinasi dengan selulase dan pektinase dapat untuk penjernihan juice dan likuifikasi buah dan sayuran (Beg et al., 2001).
Efisiensi xilanase dalam perbaikan kualitas roti yang telah dilakukan, yaitu xilanase yang berasal dari Aspergillus niger var awamori yang ditambahkan ke dalam adonan roti menghasilkan kenaikan volume spesifik roti dan untuk lebih meningkatkan kualitas roti maka perlu dilakukan kombinasi penambahan amilase dan xilanase (Maat et al., 1992).




Pada industri kertas dan pulp, enzim xylanase yang hipertermofilik sekaligus alkalifilik (pencinta pH tinggi) dapat menggantikan klorin yang berbahaya bagi lingkungan pada proses bleaching. Proses bleaching adalah proses yang memisahkan serat kertas dari lignin yang menyebabkan kertas berwarna kusam, yang selama ini memakai pemutih kimia. Xylanase alkalifilik termofilik akan memudahkan memisahkan serat kertas dari lignin yang dilakukan pada suhu di atas 70 derajat celcius dan pH tinggi. Selain itu, ada enzim hipertermofilik yang sangat berjasa pada proses bukti uji DNA (finger printing DNA) ataupun identifikasi penyakit genetik pada manusia. Kedua proses yang disebut ini tercapai karena adanya enzim DNA polimerase yang tahan panas. DNA polimerase memasangkan nukleotida menjadi rantai DNA dengan menggunakan cetakan atau template DNA asli yang sedikit jumlahnya, hingga menjadi molekul fragmen DNA identik yang sangat banyak jumlahnya

ENZIM SELULASE

Pemanfaatan limbah berlignoselulosa dengan menggunakan jasa mikroorganisme dapat menghasilkan enzim ekstraseluler yang mampu mendegradasi bahan berlignoselulosa menjadi fraksi penyusunnya. Misalkan enzim selulase yang dapat merombak bahan berlignoselulosa berupa jerami atau sampah organik menjadi kompos, atau menghidrolisis selulosa menjadi glukosa.
Enzim selulase dapat digunakan untuk melembutkan sayur-sayuran dengan mencernakan sebahagian selulosa sayur itu, mengeluarkan kulit dari biji-bijian seperti gandum, mengasingkan agar-agar daripada rumput laut dengan menguraikan dinding sel daun rumput dan membebaskan agar-agar yang terkandung dalamnya.





Enzim yang umum digunakan dalam daur ulang kertas bekas adalah selulase, xylanase, hemiselulase. Sedangkan dalam biodeinking, selulase dan hemiselulase yang paling banyak digunakan. Bagaimana mekanisme kerja enzim dengan struktur selulosa masih belum diketahui dengan jelas. Menurut Lee dkk faktor terpenting dalam mempelajari sistim selulosa-selulase adalah sifat struktur dari bahan selulosa karena hidrolisa secara enzimatis terhadap selulosa sebagian besar tergantung pada bahan kimia alam dan struktur fisik dari substrat selulosa. Kecepatan reaksi hidrolisa enzimatik dipengaruhi oleh kristalinitas substrat, asesibilitas enzim, luas permukaan spesifik, derajat polimerisasi dan unit dimensi sel dari bahan selulosa.
Berdasarkan Oltus et.al., reaksi selulase adalah pemutusan rantai serat. Sedangkan berdasarkan Prommier dkk., enzim menyerang permukaan serat menghasilkan efek peeling. Bila efek ini dibatasi dan dikontrol, enzim hanya akan memindahkan elemen-elemen kecil atau campuran yang mempunyai afinitas lebih besar terhadap air tetapi yang kontribusinya kecil terhadap ikatan hidrogen dari serat. Menurur Jackson dkk., enzim jenis selulase dapat memflokulasi fine (serat yang berukuran kurang dari 75 μm) dan partikel-partikel kecil serat. Fine akan dihidrolisa mengakibatkan peningkatan derajat giling (freeness), dan permukaan serat menjadi bersih dari fibril dan partikel-partikel.

ENZIM AMILASE

Enzim amilase dapat digunakan untuk menghilangkan kanji dalam buah-buahan dan cocoa semasa pemprosesan jus buah-buahan dan coklat, dan sebagai bahan tambahan dalam proses pencairan kanji sebelum penambahan malt dalam industri alkohol.





α-Amilase (E.C 3.2.1.1) menghidrolisis secara acak ikatan α-1,4-O-glikosidik dari pati, glikogen, dan polisakarida lain untuk menghasilkan dekstrin, oligosakarida, maltosa dan glukosa. Enzim ini menyumbang sekitar 30% dari total produksi enzim dunia dan mempunyai aplikasi yang luas di dalam industri. Beberapa industri yang menggunakan α-amilase adalah industri pengolah pati, makanan, pemeraman, deterjen, tekstil, dan kertas. Tiap aplikasi industri mensyaratkan sifat yang khas dari α-amilase terkait dengan spesifisitas, stabilitas, dan pengaruh suhu serta pH terhadap aktivitasnya. Saat ini, hidrolisis enzimatis pati mentah sangat diperlukan untuk menekan konsumsi energi di dalam industri yang berbasis pati. Eksplorasi sumber-sumber baru penghasil α-amilase dan karakterisasi α-amilase yang dihasilkannya penting dilakukan untuk memfasilitasi penemuan α-amilase baru yang memenuhi persyaratan industri dengan kemampuan yang lebih baik, terutama dalam mendegradasi pati mentah. Salah satu sumber potensial penghasil α-amilase yang belum banyak dieksplorasi adalah bakteri laut.
Pada industri pembuat pemanis misalnya, enzim amilase dan glucose isomerase hipertermofilik akan sangat membantu proses pemecahan pati (starch) menjadi oligomer lalu menjadi fruktusa atau glukosa dalam bentuk sirup. Karena proses ini semua dilakukan pada suhu sangat tinggi dan ada pula proses pengadukan, sehingga menuntut enzim yang mendegradasi pati atau mengubah gula oligomer menjadi glukosa atau fruktosa harus sangat stabil dan aktif di suhu panas. Dalam keperluan proses kontrol produksi makanan jadi atau olahan misalnya, kadar pelezat asam dalam bentuk monosodium glutamate (MSG) sangat penting. Karena kadar MSG yang berlebihan dapat menyebabkan gejala sakit kepala yang dikenal dengan Chinese food syndrome.









ENZIM LIPASE

Enzim lipase dapat digunakan untuk menghasilkan emulsifier, surfaktant, mentega, coklat tiruan, protease untuk membantu pengempukan daging, mencegah kekeruhan bir, naringinase untuk menghilangkan rasa pahit pada juice jeruk, glukosa oksidase untuk mencegah reaksi pencoklatan pada produk tepung telur dan lain-lain.
Aplikasi enzim lipase untuk sintesis senyawa organik semakin banyak dikembangkan, terutama karena reaksi menggunakan enzim bersifat regioselektif dan enansioselektif. Aktifitas katalitik dan selektivitas enzim, tergantung dari struktur substrat, kondisi reaksi, jenis pelarut, dan penggunaan air dalam media.Contohnya biosintesis senyawa pentanol, hexanol & benzyl alkohol ester, serta biosintesis senyawa terpene ester menggunakan enzim lipase yang berasal dari Candida antartica dan Mucor miehei .
Penggunaan lipase pada industri minyak meningkat sejalan dengan pengetahuan bahwa enzim lipase tidak hanya mampu mengkatalisa reaksi hidrolis tetapi pada kondisi tertentu juga dapat mengkatalisa reaksi sebaliknya, misalnya pada pembentukkan gliserida dari gliserol dan asam lemak. Kemampuan lipase dalam mengkatalisis reaksi-reaksi sintesis (esterifikasi, transesterifikasi dan interesterifikasi) telah memperluas aplikasi lipase pada industri oleokimia. Sampai saat ini lipase yang banyak digunakan untuk keperluan reaksi sintesis adalah lipase komersial dari Rhizomucor miehei dan Pseudomonas sp.


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.''


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.











ENZIM GLUKOSA OKSIDASE

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

ENZIM DESATURASE

Peningkatan ketidakjenuhan minyak sawit kasar (crude palm oil, CPO) dapat dilakukan dengan enzim desaturase Absidia corymbifera. Biokatalis ini juga mampu menghasilkan asam lemak tidak jenuh majemuk (polyunsaturated fatty acids, PUFA) yang bermanfaat untuk kesehatan seperti asam gamma linolenat (GLA).

ENZIM PHYTASE

Enzim phytase dari bakteria marga Klebsiella yang diisolasi dari tanah sawah pertanian Indonesia oleh penulis telah berhasil dipurifikasi, dikloning, disequensing, dioverekspressikan, dan dikarakterisasi. Enzim rekombinant ini mempunyai aktivitas spesifik yang tinggi, atau sekitar 1.000 x dari bakteri biasa dan 5 x lebih tinggi bila dibandingkan phytase rekombinant dari marga Bacillus. Di samping itu, phytase rekombinant ini selain mampu menghidrolisis senyawa phytat sampai pada Inositol (2) monophosphat, juga mempunyai aktivitas merombak senyawa phosphatkomplek organik dan anorganik lainnya. Dengan demikian secara ekonomis enzim rekombinant ini dapat digunakan untuk keperluan industri.

Akhir-akhir ini, penelitian banyak diarahkan pada penggunaan enzim dalam ransum untuk memperbaiki produktivitas ternak dan kecernaan pakan. Pemakaian zat aditif seperti enzim sudah banyak digunakan di Eropa dengan tujuan untuk meningkatkan nilai gizi ransum dan juga untuk mengurangi polusi tanah dan lingkungan. Penambahan enzim biasanya dilakukan pada bahan pakan yang kecernaannya rendah (Mastika, 2000), sehingga dapat meningkatkan penggunaan bahan pakan tersebut. Xuan et al. (2001) melaporkan bahwa pemberian 0,10 - 0,30 % enzym kompleks dalam ransum secara nyata dapat meningkatkan kecernaan fosfor, pertumbuhan, dan efisiensi penggunaan ransum. Dilaporkan juga bahwa enzim kompleks merupakan gabungan beberapa enzim seperti alfa-amilase, xilanase, beta-glukonase, protease, lipase, dan phytase. Suplementasi enzim phytase ke dalam ransum secara nyata dapat meningkatkan kecernaan bahan kering, lemak kasar, P, Zn, Mg, dan Cu, serta dapat meningkatkan retensi nitrogen, mineral Ca, P, Mg, dan Zn (Lim et al., 2001). Simbaya et al. (2003) menyatakan bahwa suplementasi enzim phytase, carbohidrase, dan protease dalam ransum secara nyata dapat meningkatkan pertambahan berat badan dan efisiensi penggunaan ransum. Kecernaan zat makanan meningkat dengan adanya suplementasi ketiga enzim tersebut. Penambahan enzim kompleks (protease, cellulase, dan hemicellulase) ternyata dapat meningkatkan pertumbuhan dan efisiensi penggunaan ransum (Selle et al., 2003).


ENZIM PAPAIN

Manfaat pertama papain adalah pelunak daging. Daging dari hewan tua dan bertekstur bisa menjadi lunak. Pada pH, suhu, dan kemurnian papain, daya pemecahan protein yang dimiliki papain dapat diintensifkan lebih jauh menjadi kegiatan hidrolisis protein. Harga produk itu saat ini sangat mahal.


Papain juga banyak digunakan sebagai bahan aktif dalam preparat farmasi seperti obat gangguan pencernaan, dispesia, dan obat cacing. Dalam rangka pembedahan papain bisa digunakan sebagai obat pengendali oedema dan imflamasi.
Yang banyak digunakan saat ini adalah bahan aktif untuk krim, pembersih kulit muka. Sebab, papain bisa melarutkan sel-sel mati yang melekat pada kulit dan sukar terlepas secara fisik. Noda dan flek di wajah bisa dikikis oleh papain hingga menjadi mulus dan bersih. Papain pun bisa digunakan sebagai bahan pembuat pasta gigi, sebab bisa membersihkan sisa makanan apa saja yang melekat di gigi.
Manfaat lainnya adalah, bahan perenyah pada pembuatan kue kering seperti cracker, bahan penggumpal susu pada pembuatan keju, bahan pelarut glatin, dan bahan pencuci lensa.
Pada pembuatan bir yang diolah dengan cara fermentasi kecambah gandum dan jika didiamkan lama atau kondisi sekitarnya dingin, maka akan berubah menjadi keruh. Ini disebabkan dalam kecambah gandum terdapat senyawa polifenol-protein yang terbawa dalam bir akan terpisah dan mengendap, yakni berupa dispersi padatan yang sangat luas melayang di seluruh cairan bir.
Pektin juga dihasilkan dari buah pepaya tersebut. Menurut Supiyatna, industri makanan dan minuman telah menggunakan pektin sebagai bahan pemberi tekstur pada roti dan keju, bahan pengental dan stabilizer pada minuman sari buah, bahan pokok pembuatan jelly, jam, dan marmalade.
Sedang di industri farmasi, pektin digunakan sebagai emulsifier bagi preparat cair dan sirup, obat diare pada anak-anak, obat penawar racun logam, bahan penurun daya racun dan meningkatkan daya larut obat sulfa, memperpanjang kerja hormon dan antibiotika, bahan pelapis perban (pembalut luka) guna menyerap kotoran dan jaringan yang rusak serta bahan kosmetik, oral atau injeksi untuk mencegah pendarahan.




ENZIM KATALASE

Hidrogen peroksida selain digunakan sebagai agen bleaching atau pemutih di industri kertas atau tekstil, juga digunakan untuk melindungi buah dan sayuran segar dari bakteri patogen seperti Salmonella atau E.coli, pasteurisasi produk susu, ataupun digunakan dalam sterilisasi karton pembungkus jus atau susu segar sehingga tak perlu pendinginan.
Sebenarnya, hidrogen peroksidase juga bukan merupakan senyawa yang aman bagi manusia. Keberadaan hidrogen peroksida yang merupakan oksidan dapat menyebabkan kondisi dalam sel yang reduktif menjadi oksidatif. Karena itu, dapat dikatakan penggantian klorin ke hidrogen peroksida hanya mengurangi masalah dan bukan menyelesaikan masalah lingkungan.
Katalase adalah enzim yang dapat menguraikan hidrogen peroksida yang tidak baik bagi tubuh makhluk hidup menjadi air dan oksigen yang sama sekali tidak berbahaya. Selain itu, enzim ini di dalam tubuh manusia juga menguraikan zat-zat oksidatif lainnya seperti fenol, asam format, maupun alkohol yang juga berbahaya bagi tubuh manusia. Katalase terdapat hampir di semua makhluk hidup. Bagi sel, enzim ini adalah bodyguard yang melindungi bagian dalam sel dari kondisi oksidatif yang bagi kebanyakan organisme ekuivalen dengan kerusakan.


DAFTAR PUSTAKA

http://www.mediaindo.co.id/cetak/berita.asp?id=2003100703223480
http://lppommuikaltim.multiply.com/journal/item/30/BIOTEKNOLOGI_SEBAGAI_ILMU_DAN_DAMPAK_TERHADAP_MANUSIA
http://tech.groups.yahoo.com/group/kimia_indonesia/message/84
http://web.ipb.ac.id/~lppm/ID/index.php?view=penelitian/hasilcari&status=buka&id_haslit=baru022
http://www.duniaesai.com/sains/sains14.html
http://digilib.itb.ac.id/gdl.php?mod=browse&op=read&id=jbptitbpp-gdl-tunjungmah-31321
http://ejournal.unud.ac.id/abstrak/candrawati090302006.pdf
http://www.beritaiptek.com/zberita-beritaiptek-2006-05-19-Extremozim;-Biomaterial-Menarik-dan-Menggiurkan.shtml
http://kungfuchem.blogspot.com/2008/10/enzim-papain-dan-bromalin-sebagai.html
http://forumkimia.multiply.com/journal/item/7
http://lcpang.tripod.com/enzim.htm