II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Xilan
Lignoselulosa merupakan komponen utama biomassa yang mencakup sekitar setengah dari bahan hasil fotosintesis. Lignoselulosa mengandung tiga
tipe polimer, yaitu selulosa, hemiselulosa dan lignin yang tersusun secara kuat dan secara kimia berikatan melalui ikatan non-kovalen dan ikatan silang kovalen.
Selulosa dan hemiselulosa merupakan molekul makro dari gula yang berbeda dan lignin adalah polimer aromatik yang disintesis dari prekursor fenilpropanoid.
Komposisi dan persentase masing-masing polimer ini bervariasi antara berbagai jenis tanaman. Komposisinya pada suatu tanaman bergantung pada umur
tanaman, fase pertumbuhan tanaman dan kondisi lainnya Perez et al. 2002.
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, asam D-
galakturonat dan asam D-glukuronat. Monomer-monomer gula tersebut dihubungkan melalui ikatan
β-1,4-glikosidik dan ikatan β-1,3-glikosidik. Komponen utama hemiselulosa kayu keras adalah glukuronoxilan dan pada
hemiselulosa kayu lunak komponen utamanya adalah galaktomanan. Perbedaan utama hemiselulosa dengan selulosa adalah hemiselulosa 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. Xilan pada tanaman terletak antara lignin dan kumpulan serat-serat
selulosa di bagian bawah. Konsisten dengan struktur kimia dan substitusi rantai sampingnya, xilan terlihat berselang-seling, tersusun dan terikat secara kovalen
pada berbagai titik dengan lapisan ‘sarung’ lignin, serta membentuk mantel yang menyelubungi rantai-rantai selulosa melalui ikatan hidrogen. Lapisan xilan
dengan ikatan kovalennya pada lignin dan interaksi non-kovalennya dengan selulosa penting dalam pemeliharaan integritas selulosa
in situ dan membantu melindungi serat-serat tersebut dari degradasi oleh selulase Beg
et al. 2001.
Cincin- α-O-metil-D-
asam glukuronat
Ac : gugus asetil R-H : asam
p-kumarat R-OCH
3
: asam ferulat
Cincin D-xilopiranosa ENDOXILANASE
α- L- ARABINO- FURANOSIDASE
β-XILOSIDASE Ikatan
β-1,4-D-xilopiranosa
ASETIL-XILAN ESTERASE
Ikatan α-1,3-L-
arabinofuranosa
FERULIL dan p-KUMAROIL
ESTERASE Ikatan
α-1,2-4-O-metil- D-asam glukuronat
α-GLUKURONIDASE
Gambar 1. Struktur Kompleks Xilan pada Tanaman Beg et al. 2001
Xilan merupakan suatu komplek heteropolisakarida yang terdiri atas rantai utama
β-xilopiranosa yang tersusun oleh gugus xilosa dan dihubungkan oleh ikatan
β-1,4-glikosidik. Xilan dapat dibedakan menjadi linier homoxilan, arabinoxilan, glukuronoxilan dan glukuronoarabinoxilan. Selain xilosa, xilan juga
tersusun dari arabinosa, asam glukuronat atau 4- β-metil ester, asam asetat,
asam ferulat, dan asam ρ-kumarat, seperti tersaji pada Gambar 1. Frekuensi dan
komposisi percabangan xilan tergantung pada sumber xilannya Beg et al. 2001,
Saha 2003 Xilan berbeda komposisinya tergantung sumber tanamannya seperti dari
rumput-rumputan, sereal, kayu lunak maupun kayu keras. Rice bran neutral xylan
mengandung 46 xilosa, 44.9 arabinosa, 6.1 galaktosa, 1.9 glukosa dan 1.1 asam anhidronik.
Wheat arabinoxylan mengandung 65.8 xilosa, 33.5 arabinosa, 0.1 manosa, 0.1 galaktosa dan 0.3 glukosa.
Corn fiber xilan adalah salah satu komplek heteroxilan yang terdiri atas gugus xilosa dengan
ikatan β-1,4 yang memiliki komposisi 48–58 xilosa, 33–35 arabinosa,
5–11 galaktosa dan 3–6 asam glukuronat Saha 2003.
Potensi aplikasi bioteknologi xilan dan xilanase menarik perhatian para peneliti. Produk akhir utama dari xilan yang dianggap penting saat ini adalah
furfural dan xilitol. Xilan yang terhidrolisis akan menjadi xilosa, yang apabila mengalami dehidrasi akan menjadi furfural, sedangkan proses hidrogenasi
menyebabkan pembentukan xilitol. Produksi furfural utamanya diperoleh dari limbah pertanian sedangkan xilitol dihasilkan dari limbah kayu. Produk hasil
hidrolisis xilan xilosa dan xilooligosakarida banyak diaplikasikan dalam industri makanan sebagai bahan pengental dan sebagai substitusi lemak serta sebagai
bahan tambahan pangan untuk anti beku. Xilan dalam industri farmasi digunakan sebagai agen ‘
direct tabletting’ dan dalam kombinasi dengan komponen lain dapat digunakan untuk menunda peluruhan tablet. Produk hasil hidrolisis xilan
dapat juga dikonversi secara bertahap menjadi bahan bakar cair, protein sel tunggal, pelarut dan pemanis buatan rendah kalori Kulkarni
et al. 1999.
2.2. Enzim Xilanolitik
Kategori