mengkonversi eceng gondok sebagai biomassasubstrat untuk menghasilkan sumber energi. Tetapi, untuk dapat dimanfaatkan selulosa membutuhkan proses hidrolisis dan
penggunaan enzim selulase menjadi pilihan utama. Peran enzim selulase dalam industri yang berhubungan dengan selulosa tidak dapat dipisahkan. Oleh karena itu,
produksi enzim selulase perlu dikembangkan untuk menjawab tantangan pemanfaatan bahan selulosa dalam industri bioproses.
2.4 Selulase
Selulase merupakan kumpulan dari beberapa enzim yang bekerja secara bersamasinergis untuk hidrolisis selulosa. Mikroorganisme tertentu menghasilkan
partikel yang dinamakan selulosom. Partikel inilah yang akan terdisintegrasi menjadi enzim yang secara sinergis mendegradasi selulosa Belitz dkk, 2008. Sedikitnya ada
tiga tipe enzim yang terlibat dalam degradasi atau hidrolisis selulosa, yaitu: 1.
Endo-1,4- β-D-glucanase endoselulase, carboxymethylcellulase atau
CMCase, yang mengurai polimer selulosa secara random pada ikatan internal α-1,4-glikosida untuk menghasilkan oligodekstrin dengan panjang
rantai yang bervariasi. 2.
Exo-1,4- β-D-glucanase cellobiohydrolase, yang mengurai selulosa dari
ujung pereduksi dan non pereduksi untuk menghasilkan selobiosa. 3.
β–glucosidase cellobiase, yang mengurai selobiosa untuk menghasilkan glukosa Belitz dkk, 2008.
Universitas Sumatera Utara
Mekanisme hidrolisis selulosa oleh enzim selulase dapat dilihat dalam Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Mekanisme Hidrolisis Selulosa Ghori, 2001 Pada awalnya selulase diteliti untuk keperluan biokonversi biomassa yang
membuka peluang untuk aplikasi beberapa industri. Beberapa jenis industri yang memanfaatkan enzim selulase diantaranya industri tekstil, makanan, deterjen, dan
kertas. Tetapi kemudian seiring menipisnya cadangan bahan bakar fosil mendorong pemanfaatan enzim selulase untuk biokonversi bahan lignoselulosa menjadi sumber
energi.
Universitas Sumatera Utara
2.5 Teknologi Produksi Enzim Selulase
Dalam memproduksi enzim dibutuhkan teknologi, karena pada umumnya enzim dihasilkan dari hewan, tumbuhan dan sel mikroba. Dahulu hewan dan
tumbuhan merupakan sumber enzim tradisional, namun dengan berkembangnya ilmu bioteknologi, masa depan terletak pada sistem mikrobial. Sebagian besar sumber
enzim termasuk enzim selulase dalam skala industri adalah mikroorganisme. Beberapa alasan digunakan mikroba adalah:
1. Sistem produksi mikrobial mudah dikendalikan.
2. Leveltingkat enzim, sehingga produktivitas enzim dapat dimanipulasi secara
lingkungan dan genetika. 3.
Pemilihan
metode untuk sistem mikrobial yang cukup sederhana.
Kebanyakan enzim mikroba yang digunakan secara komersial adalah ekstraseluler, dimana enzim diproduksi dalam sel kemudian dikeluarkan atau berdifusi
keluar sehingga memungkinkan untuk di-recovery. Seleksi organisme adalah kunci dalam pengembangan proses sistem mikrobial. Berikut ini hal-hal yang perlu
diperhatikan dalam memilih mikroorganisme: a.
Sumber organisme stabil. b.
Mudah tumbuh dan berkembang sehingga biaya produksi rendah. c.
Produktivitas enzim tinggi. d.
Tidak mengeluarkan racun.
Universitas Sumatera Utara
Dari semua hal tersebut, yang paling penting adalah stabilitas strain dan produktivitas enzim yang tinggi Heba dkk, 2012.
Penggunaan komponen organik sebagai sumber utama enzim juga tidak lepas dari perhatian. Pada produksi enzim selulase berbahan dasar selulosa, mikroba
memerlukan selulosa dan nutrien lainnya dalam prosesnya. Proses produksi enzim selulase ini terangkai sebuah teknologi dari awal hingga akhir produksi.
2.5.1 Substrat, Mikroorganisme dan Praperlakuan
Pada produksi enzim selulase pemilihan bahan baku seperti substrat, mikroorganisme penghasil enzim sellulase dan metode praperlakuan pada prosesnya
sangat mempengaruhi kualitas maupun kuantitas enzim selulase yang dihasilkan. Berikut ini adalah uraian tentang bahan baku dan metode praperlakuan:
a. Substrat
Industri fermentasi merupakan industri yang terus mengalami kemajuan dalam inovasi teknologi produksinya. Salah satunya adalah pada pemilihan substrat
untuk fermentasi. Pada industri enzim, pemilihan substrat sangat kritis untuk bisa menghasilkan produk enzim dengan harga yang kompetitif tetapi dapat menekan
biaya produksi. Pada produksi enzim selulase digunakan substrat sumber karbon selulosa
yang dihidrolisis oleh mikroorganisme. Pemilihan substrat sumber karbon selulosa didasarkan atas keberadaan sumber karbon tersebut yang melimpahbanyak dijumpai
Universitas Sumatera Utara
dan harga yang murah, karenanya limbah agroindustri atau tanaman gulma yang memiliki kandungan lignoselulosa patut diperhitungkan.
Biomassa eceng gondok tersusun dari lignoselulosa. Lignoselulosa sebagai penyusun dinding sel tanaman eceng gondok terdiri dari polimer selulosa dan
hemiselulosa yang dilindungi oleh lignin. Lignoselulosa memiliki bagian kristalin dan amorf. Struktur kristalin lignoselulosa adalah selulosa yang tersusun dari rantai
glukosa yang saling terikat dengan ikatan 1- 4 β glikosida dan adanya ikatan hidrogen
antara gugus hidroksil pada rantai yang berdekatan, sehingga strukturnya menjadi kokoh. Struktur amorf lignoselulosa adalah hemiselulosa yang tersusun dari glukosa,
manosa, galaktosa, xylosa, arabinosa, sejumlah kecil ramnosa dan asam galaktonik. Struktur amorf ini tidak sekuat struktur kristalin sehingga lebih mudah diuraikan
melalui proses pretreatment.
b. Mikroorganisme
