8
Selulase merupakan enzim kompleks yaitu bekerja secara sinergis satu sama lain. Menurut Miyamoto 1997, selulase terdiri dari tiga komponen enzim yang penting yaitu endoglukanase,
selobiohidrolase da n β-glukosidase, yaitu :
1. Endoglukanase Enzim ini berfungsi memotong secara acak ikatan selulosa menjadi selooligosakarida.
Enzim ini aktif menyerang pada bagian selulosa yang tersubstitusi seperti CMC. 2. SelobiohidrolaseEksoglukanase
Enzim ini menyerang ujung rantai selulosa non-pereduksi dan membebaskan selobiosa dari rantai selulosa.
3. β-glukosidase Enzim ini menghidrolisis selobiosa menjadi glukosa. Skema hidrolisis oleh selulase
disajikan pada Gambar 3.
Gambar 3. Skema hidrolisis enzimatik selulosa oleh kompleks selulase Enari 1983 Gambar 3 menunjukkan hidrolisis selulosa oleh kompleks selulase yang tahapannya adalah :
1. Endoglukanase menyerang daerah amorf pada selulosa dan membuka rantai selulosa sehingga memberi jalan untuk selobiohidrolase.
2. Selobiohidrolase melepaskan selobiosa dari ujung rantai selulosa. 3. Endoglukanase menyerang lapisan kedua selulosa yang diikuti oleh kerja selobiohidrolase.
4. β-glukosidase menghidrolisis selooligosakarida dan selobiosa menghasilkan glukosa.
2.6 ENZIM PROTEASE
Menurut Nomenclatur Committee of The International Union of Biochemistry and Molecular Biology, protease diklasifikasikan ke dalam kelashidrolase yang berfungsi untuk mengkatalisis reaksi
hidrolisis dengan subkelompok 4 khusus enzim yang bekerja pada ikatan peptida. Protease juga digolongkan menjadi proteinase dan peptidase, peptidaseditujukan bagi protease pemecah peptida
9
sedangkan proteinase berfungsi untukmengkatalis hidrolisis molekul protein menjadi fragmen- fragmen besar Muchtadiet al. 1992 dan Suhartono 1989.
Protease dapat diklasifikasikan berdasarkan sumbernya, yaitu protease tanaman, hewan, dan mikroba. Menurut Suhartono 1992, protease juga dapat dibedakan menjadi dua, yaitu endoprotease
dan eksoprotease berdasarkan letak pemecahan ikatan peptidanya. Eksoprotease menguraikan protein dari ujung rantai sehingga dihasilkan satu asam amino dan sisa peptida, kemudian pada tingkat
berikutnya akan dihasilkan beberapa asam amino. Kelompok endoprotease hanya mengurai peptida pada bagian dalam rantai protein, sehingga dihasilkan peptida dan polipeptida serta menghasilkan
asam amino dalam jumlah yang terbatas. Spesifitas beberapa endoprotease lebih komplek, misalnya tripsin yang menghidrolisis ikatan peptida pada asam amino metionin, kemotripsin memecah ikatan
peptida pada sisi lisin dan arginin. Jika dilihat dari lingkungan kerja enzim protease maka protease dapat digolongkan menjadi tiga, yaitu protease asam seperti renin dan pepsin, protease netral seperti
papain, bromelin dan tripsin pankreas, serta protease alkali protease bakteri. Enzim protease berdasarkan letak pengeluarannya dapat dibedakan menjadi dua, yaitu protease ekstraselular dan
protease intraselular. Protease ekstraselular diperlukan makhluk hidup untuk menghidrolisis nutrisi protein menjadi peptida kecil dan asam amino, sehingga dapat diserap dan dimanfaatkan oleh sel.
Protease intraselular bertanggung jawab terhadap degradasi proteolitik secara cepat dan tidak dapat kembali bagi protein sel yang fungsinya tidak diperlukan lagi, atau protein abnormal yang tidak
bermanfaat bahkan mengganggu metabolisme sel tersebut. Produksi enzim protease dari mikroba dilakukan melalui proses fermentasi. Proses fermentasi
yang digunakan dapat menggunakan kultur terendam maupun kultur permukaan. Media cair dapat menggunakan kultur terendam maupun kultur permukaan, sedangkan media padat hanya dapat
menggunakan kultur permukaan. Kelebihan kultur permukaan adalah rendahnya masalah kontaminasi dan cara pengoperasiannya lebih sederhana. Media yang digunakan dalam fermentasi harus memiliki
kriteria tertentu, antara lain dapat memproduksi produk atau biomassa dengan hasil maksimum untuk setiap g substrat yang digunakan. Selain itu, media juga harus memungkinkan pembentukan produk
fermentasi dengan laju maksimum dan menekan pembentukan produk fermentasi yang tidak diinginkan.
2.7ENZIM XILANASE
Hemiselulase adalah kelompok enzim yang mempunyai kemampuan menghidrolisis hemiselulosa. Hidrolisis sempurna dari berbagai hemiselulosa dapat dipantau dari jumlah D xilosa, L-
arabinosa dan asam D-glikuronat yang dihasilkan. Karena kemampuannya dalam menghidrolisis xilan, maka hemiselulase juga biasa disebut xilanase. Xilanase mendegradasi xilan yang merupakan
komponen utama hemiselulosa.Struktur kimia xilan, bila dibandingkan dengan pati dan selulosa, lebih heterogen. Hal ini menyebabkan xilanase lebih banyak mengandung berbagai komponen enzim.
Menurut Rei lly 1981 di dalam Irawadi 1991 xilanase dapat dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu β-
xilosidase, eksoxilanase dan endoxilanase. β-xilosidase memiliki kemampuan untuk menghidrolisis xilooligosakarida rantai pendek menjadi xilosa.
Xilosa, selain merupaka n produk hidrolisis, juga merupakan inhibitor bagi β-xilosidase.
Aktivitas β-xilosidase akan menurun dengan meningkatnya rantai xilooligosakarida. Eksoxilanase memutus rantai polimer pada ujung-ujung reduksi. Enzim eksoxilanase yang dihasilkan oleh Bacillus
pumilus dan Malbranca pulchella dapat menghidrolisis xilan, menghasilkan xilosa sebagai produk utama dan sejumlah kecil oligosakarida rantai pendek. Adapun enzim-enzim yang termasuk dalam
kelompok endoxilanase adalah enzim yang memutus ikatan- ikatan β-1-4 pada bagian dalam dari rantai
10
xilan secara teratur. Keheterogenan substrat menyebabkan terdapat berbagai macam enzim yang dikelompokkan pada endoselulase. Kelompok enzim yang dapat memutus titik-titik cabang dapat
digunakan untuk menghasilkan xilosa. Secara umum xilanase menyerang rantai xilosidik bagian dalam pada rangka dasar dan β-xilosidase melepaskan residu xilosil dengan serangan arah ke ujung
dari xilooligosakarida Cho et al. 1996.
Hemiselulosa merupakan komplek polimer karbohidrat yang menyusun sekitar 25 – 30 berat kering total kayu. Hemiselulosa termasuk suatu polisakarida dengan berat molekul yang lebih rendah
dari selulosa. Hemiselulosa terdiri atas monomer-monomer gula, antara lain: D-xilosa, D-manosa, D- galaktosa, D-glukosa, L-arabinosa, asam 4-O-metil glukuronat, aam D-galakturonat dan asam D-
glukuronat. Monomer- monomer gula tersebut dihubungkan melalui ikatan β-1,4-glikosidik dan ikatan
β-1,3-glikosidik. Perbedaan utama hemiselulosa dengan selulosa adalah hemiseluloa memiliki percabangan dengan rantai lateral pendek yang terdiri atas gula yang berbeda. Berbeda dengan
selulosa, hemiselulosa merupakan polimer yang mudah dihidrolisis, tidak membentuk agregat meskipun hemiselulosa diko-kristalisasi dengan rantai selulosa Perez et al. 2002. Menurut
Subramaniyan dan Prema 2002, xilosa yang dibebaskan oleh endoxilanase selama hidrolisis xilan tetapi tidak memiliki aktivitas untuk xilobiosa yang dengan mudah dihidrolisis oleh β-xilosidase.
Endoxilanase terutama dihasilkan oleh mikroorganisme yaitu bakteri dan fungi.
Menurut Beg et al.2001, saat ini enzim xilanolitik mendapat perhatian terutama karena memiliki potensi yang besar untuk diaplikasikan pada berbagai industri. Beberapa aplikasi xilanase
diantaranaya adalah: 1. Xilanase digunakan untuk konversi xilan menjadi xilosa pada air limbah di industri makanan dan
hasil pertanian, serta memberikan prospek baru dalam penanganan limbah hemiselulosik. 2. Xilanase bersama dengan selulase dan pektinase dimanfaatkan untuk menjernihkan sari buah,
ekstraksi kopi, minyak nabati dan pati, likuifikasi buah dan sayuran. 3. Dalam memberikan aroma pada jus anggur yang belum difermentasi must, minuman anggur
wine dan jus buah dapat menggunakan α-L-Arabinosidase dan β-D-glukopiranosidase.
4. Xilanase bersama dengan enzim lain, seperti mananase, ligninase, xilosidase, glukanase, glukosidase dan lain-lain, dapat digunakan untuk menghasilkan bahan bakar nabati biofuel
seperti etanol, serta xilitol dari bahan berlignoselulosa.
11
III. METODOLOGI PENELITIAN
