Enzim Karbohidrase

BAB VIII Enzim Karbohidrase

Karbohidrase adalah enzim yang mengkatalisis pemecahan karbohidrat (polisakarida) menjadi gula tunggal (monosakarida). Karbohidrat memiliki komponen berupa rantai karbon, hidrogen, dan oksigen. Contoh polisakarida yang penting adalah amilosa dan amilopektin (Gambar 28). Amilosa merupakan polisakarida, polimer tidak bercabang yang tersusun dari glukosa sebagai monomernya. Setiap monomer terhubung dengan ikatan α-1,4-glikosidik. Amilosa bersama-sama dengan amilopektin menjadi komponen penyusun pati. Dalam masakan, amilosa memberi efek "keras" atau "pera" bagi pati atau tepung. Amilopektin merupakan polimer bercabang yang tersusun dari monomer α- glukosa. Walaupun tersusun dari monomer yang sama, karakteristik fisik amilopektin berbeda dengan amilosa. Secara struktural, amilopektin terbentuk dari rantai glukosa yang terikat dengan ikatan α-1,4-glikosidik, sama dengan amilosa. Namun, pada amilopektin terbentuk cabang-cabang (sekitar tiap 20 mata rantai glukosa) dengan ikatan α-1,6-glikosidik. Selain itu, amilopektin tidak larut dalam air. Glikogen (disebut juga 'pati otot') merupakan karbohidrat penyimpan energi pada hewan, memiliki struktur mirip dengan amilopektin. Perbedaannya, percabangan pada glikogen lebih rapat/sering.

Gambar 28. Struktur amilosa dan amilopektin beserta enzim yang berperan memotong ikatan dalam struktur polisakarida tersebut.

Enzim Amilase Pencernaan

Enzim karbohidrase dalam pencernaan disekresi oleh mulut, pankreas dan usus kecil. Enzim amilase dihasilkan oleh mulut dan ditemukan dalam air liur. Amilase di mulut mulai bekerja saat makanan dikunyah. Amilase mendigesti molekul pati kompleks (polisakarida) menjadi maltosa (disakarida). Maltosa masih perlu didigesti lebih lanjut supaya dapat diserap oleh tubuh. Maltase adalah enzim yang memecah maltosa menjadi glukosa. (Gambar 29).

starch maltose

glucose

Gambar 29. Perubahan pati menjadi glukosa dengan bantuan enzim amylase dan

maltase

Siklodekstrin Glikosiltransferase (CGTase; EC 2.4.1.19)

Siklodekstrin glikosiltransferase (CGTase, E.C. 2.4.1.19) merupakan suatu enzim industrial penting yang mengkonversi pati menjadi siklodekstrin (CD). Enzim ini diproduksi secara ekstraseluler oleh mikroba yang umumnya berasal Siklodekstrin glikosiltransferase (CGTase, E.C. 2.4.1.19) merupakan suatu enzim industrial penting yang mengkonversi pati menjadi siklodekstrin (CD). Enzim ini diproduksi secara ekstraseluler oleh mikroba yang umumnya berasal

Gambar 30. Struktur kimia CD- α, dan (i) serta ilustrasi molekul CD (ii) A:

diameter eksternal, B: diameter internal.

Laktase ( β-galaktosidase; EC 3.2.1.108)

Laktase adalah enzim yang diproduksi oleh banyak organisme. Organ penghasil enzim laktase terletak di perbatasan usus kecil manusia dan mamalia lainnya. Laktase sangat penting untuk pencernaan susu. Individu yang kekurangan laktase, jika mengkonsumsi produk susu kemungkinan mengalami gejala intoleransi laktosa. Laktase dapat dibeli sebagai suplemen makanan, dapat ditambahkan ke susu untuk menghasilkan produk susu "bebas laktosa". Laktase (juga dikenal lactase-phlorizin hydrolase ;LPH), bagian dari keluarga enzim - galaktosidase. Laktase adalah hidrolase glikosida yang terlibat dalam hidrolisis laktosa menjadi konstituen monomer galaktosa dan glukosa (Gambar 31). Pada manusia, laktase dikodekan oleh gen LCT.

Gambar 31. Mekanisme kerja enzim lactase dalam memecah lactose menjadi

glukosa dan galaktosa

Invertase (Beta Fruktofuranosidase; EC 3.2.1.26)

Invertase adalah enzim yang menghidrolisis (memecah) sukrosa (gula meja). Nama alternatif untuk invertase adalah sakarase, glukosukrase, beta-h- fruktosidase, beta-fruktosidase, invertin, sukrase, maxinvert L 1000, fructosylinvertase , invertase basa, invertase asam, dan nama sistematis: beta- fruktofuranosidase. Campuran yang dihasilkan dari fruktosa dan glukosa disebut sirup gula terbalik. Invertase dan sukrase menghidrolisis sukrosa untuk memberikan campuran yang sama dari glukosa dan fruktosa (Gambar 32). Invertase membelah ikatan O-C (fruktosa), sedangkan sukrase membelah ikatan O-C (glukosa). Untuk keperluan industri, invertase biasanya diperoleh dari ragi. Invertase juga disintesis oleh lebah, yang digunakan untuk membuat madu dari nektar. Suhu optimum invertase di mana laju reaksi paling besar adalah 60°C dan pH optimum 4,5. Akan tetapi, harga invertase relatif mahal, alternatif yang lebih baik untuk membuat fruktosa adalah dari glukosa menggunakan glukosa isomerase.

Gambar 32. Mekanisme aksi enzim invertase dalam memecah sukrosa menjadi

glukosa dan fruktosa

α-galaktosidase, EC 3.2.1.22

Enzim α-galaktosidase menghidrolisis residu 1,6-galaktosa dari rantai oligosakarida seperti melobiosa, rafinosa, stakiosa, galaktomanan, dan galaktolipid. Saat ini, galaktosidase memiliki potensi yang baik dalam bidang bioteknologi. Enzim ini dapat diaplikasikan untuk meningkatkan nilai gizi makanan olahan dari kacang-kacangan. Enzim ini bekerja mengeliminasi galakto oligosakarida (gula rafinosa), suatu zat antigizi yang menyebabkan flatulensi. Dalam industri gula tebu, enzim ini dimanfaatkan untuk menghilangkan rafinosa dari molase guna mendukung proses kristalisasi dan meningkatkan kadar sukrosa. Selain itu, enzim ini digunakan dalam industri kertas, kesehatan dan analisis biokimia.

Manusia tidak memiliki sumber alpha-galaktosidase dalam sistem pencernaan sehingga oligosakarida tidak berubah hingga ke dalam usus besar. Mikroorganisme anaerob dalam usus besar memfermentasi gula ini, menghasilkan karbon dioksida dan metana, gas yang menyebabkan perut kembung. Ada dua terapi penggantian enzim yang tersedia untuk mengkompensasi kekurangan alpha- galaktosidase. Agalsidase alpha dan beta merupakan bentuk rekombinan dari enzim A α-galaktosidase manusia. Keduanya memiliki urutan asam amino yang sama seperti enzim alami. Agalsidase alpha dan beta berbeda dalam struktur rantai samping oligosakaridanya. Perusahaan farmasi Shire memproduksi agalsidase alfa (INN) dengan nama dagang Replagal untuk pengobatan penyakit Fabry. Perusahaan farmasi Genzyme menghasilkan agalsidase beta sintetis (INN) dengan nama dagang Fabrazyme untuk pengobatan penyakit Fabry. Alpha-galaktosidase merupakan bahan aktif dalam Beano, Suntaqzyme, Bean-zyme, dan Gas-zyme 3x. Bloateez (India) dipasarkan sebagai produk untuk mengurangi produksi gas perut setelah makan makanan yang diketahui menyebabkan gas.

Gambar 33. Struktur molekul rafinosa, stakhiosa dan verbaskosa

Dekstranase (EC 3.2.1.11)

Dekstranase adalah enzim ekstraselular yang dihasilkan oleh beberapa jamur, yeast dan bakteri. Enzim ini menghidrolisis dekstran (Gambar 34) dengan cara memutus ikatan α-1,6-glikosida menjadi oligosakarida atau isomaltooligosakarida (IMO). Dalam industri gula, pemakaian dekstranase dapat meningkatkan kualitas dan produksi kristal gula sampai 10%.

Gambar 34. Struktur molekul dekstran