TINJAUAN PUSTAKA A. KITOSAN, KITOOLIGOMER DAN KITOSANASE
1. Kitosan dan Aplikasinya.
Kitosan adalah biopolimer yang tersusun atas D-glukosamin dengan ikatan glikosidik â 1 4 yang dapat dihasilkan dari kitin, yaitu polimer linier â 1 4-2-
asetamido-2-deoxy-D-glukosa N-asetilglukosamin. Kitin adalah komponen utama pada kulit kepiting dan udang atau kelompok kerang-kerangan crustacea
Goosen et al. 1997. Sebagian besar kitosan untuk penggunaan komersial dan penelitian diproduksi dari deasetilasi kitin yang berasal dari kulit udang dan
kepiting, limbah utama pada industri pengolahan shellfish. Secara alami kitosan dapat dihasilkan dari fungi golongan zygomycetes Miyoshi et al. 1992. Kitosan
adalah polimer alami, sehingga tidak bersifat toksik, tidak larut dalam air yang bersifat basa tetapi larut baik dalam pelarut asam di bawah pH 6. Aplikasi polimer
kitosan tidak sebanyak bentuk kitooligomernya, hal ini disebabkan karena kitosan memiliki berat molekul yang besar dan viskositas yang tinggi.
Untuk memperoleh kitosan dari kitin dapat dilakukan secara kimia dan enzimatis. Kedua reaksi tersebut bertujuan untuk menghilangkan gugus asetil
yang terdapat pada kitin. Reaksi enzimatis menggunakan enzim kitin deasetilase, sedangkan untuk memperoleh kitosan secara kimia dari kitin dapat melalui
kombinasi perlakuan panas 60
o
C – 140
o
C dan larutan alkali larutan NaOH 30 – 50. Derajat deasetilasi kitosan biasanya berada antara 70 - 90
tergantung metoda yang digunakan Goosen et al. 1997. Derajat deasetilasi dipengaruhi oleh konsentrasi basa, temperatur dan rasio kitin terlarut, derajat
deasetilasi akan meningkat dengan meningkatnya temperatur atau konsentrasi NaOH Chang et al. 1997. Proses deasetilasi secara termokimia tersebut dalam
banyak hal tidak menguntungkan karena tidak ramah lingkungan, prosesnya tidak mudah dikendalikan, dan kitosan yang dihasilkan memiliki berat molekul
dan derajat deasetilasi yang tidak seragam Chang et al. 1997; Tsigos et al. 2000. Proses deasetilasi yang menggunakan kombinasi perlakuan secara
kimiawi dan enzimatis seperti yang telah dilakukan oleh Rochima 2005 merupakan alternatif proses yang lebih baik. Jalur degradatif kitin menjadi kitosan
dapat dilihat pada Gambar 1, sedangkan struktur molekul kitin dan kitosan dapat dilihat pada Gambar 2.
Kitin deasetilase EC 3.5.1.4
Kitin Kitosan Kitinase
E.C 3.2.1.14 Lysozyme Kitosanase
E.C 3.2.1.17 EC 3.2.1.132
Kitin oligosakarida Kitosan oligosakarida N-acetil-
β -D-
glukosamidase D- glukosamidase
EC 3.2.1.30 N-Asetil – D- Glukosamin D-Glukosamin
Gambar 1 Jalur degradasi kitin Goosen 1997
Gambar 2 Struktur molekul kitin dan kitosan
Li et al. 1997
Proses pengubahan kitin menjadi turunan oligosakarida secara kimiawi oleh asam cenderung dihindari karena proses ini tidak dapat dikontrol,
menghasilkan lebih banyak monomer D-glukosamin dan lebih sedikit kitooligomer, padahal, yang memiliki aktivitas biologi penting adalah senyawa-
senyawa kitooligomernya Kolodziesjka et al. 2000, Curroto Aros 1993. Hidrolisis kitosan secara enzimatis adalah cara yang lebih baik untuk
mendapatkan senyawa-senyawa kitooligomer dengan derajat polimerisasi yang
lebih rendah, karena sifat fungsional bergantung pada berat molekulnya Suzuki 1996, Kolodziejska et al. 2000.
Banyak studi yang telah dilakukan mengenai penggunaan enzim untuk mendegradasi kitosan. Aiba 1993,1994 menghidrolisis kitosan menggunakan
enzim kitinase dan lisozim. Pantaleone et al. 1992 dan Brine et al. 1992 melaporkan penggunaan enzim glikanase, protease, lipase, dan tannase yang
berasal dari bakteri, fungi, mamalia, dan tanaman untuk menghidrolisis kitosan. Muzarelli et al. 1995a, 1995b telah menggunakan enzim papain dan lipase
untuk depolimerisasi kitosan. Guo dan Hung 2002 melaporkan penggunaan enzim selulase untuk memperoleh senyawa -senyawa kitooligosakarida dari
kitosan. Berbagai proses tersebut dikembangkan untuk menghasilkan proses hidrolisis yang efisien terhadap kitosan, akan tetapi penggunaan enzim-enzim
tersebut membutuhkan konsentrasi yang relatif tinggi, sedangkan kitosanase menunjukkan aktivitas yang cukup baik pada konsentrasi yang kecil Jeon dan
Kim 2000. Telah banyak dilaporkan adanya sifat fisiologis penting senyawa-senyawa
kitooligo mer hasil degradasi kitin dan kitosan, yang memiliki daya antibakteri, antijamur, antitumor, penurun kolesterol, penurun tekanan darah tinggi, dan
kemampuannya dalam meningkatkan daya imunologis Dalwoo 2004, Muzarelli 1996, Shahidi et al.1999, Suzuki et al. 1986, Suzuki 1996. Dalam bidang
farmasi, kitooligomer mampu menurunkan kolesterol. Aktivitas hipokolesterolemik kitooligomer kemungkinan disebabkan karena penghambatan pembentukan
micelle yang mengandung kolesterol, asam lemak dan monogliserida, sehingga
berperan aktif sebagai anti kolesterol Goosen 1997, Dodane dan Vilivalam 1998. Cui dan Mumper 2001 meneliti tentang penggunaan kitosan dan
oligomernya untuk berkompleks dengan CMC Carboxyl Methyl Cellulose guna membentuk kationik nano patrikel yang stabil untuk keperluan imunisasi genetik.
Kemampuan kitosan dan senyawa-senyawa kitooligomer sebagai antimikroba telah diujikan pada organisme penghasil spora pada media laboratorium dan
makanan, ternyata Kitooligomer yang lebih pendek lebih efektif berperan sebagai antimikroba daripada yang berantai panjang Shahidi et al. 1999 ;
Rhoades dan Roller 2000 ; Meidina 2005 . Pada Tabel 1 disajikan informasi penelitian yang telah dilakukan untuk
memperoleh senyawa-senyawa kitooligo mer yang berasal dari kitin dan kitosan
Tabel 1 Beberapa penelitian produksi senyawa-senyawa kitooligo mer
N o
Enzim Sumber
Aktivitas Metode
Substrat konsentrasi
Hasil Referensi
1. Kitosanase
Bacillus pumilus
BN-262 45
o
C 5,10,15 dan
25 Ug Chit UFmembran
reaktor Kitosan
terlarut 1 DD 89
Trimer -
Heksamer Jeon Kim
2000 2. Kitosanase
Bacillus sp
BN-262 50
o
C 1g100ml
13 prot Imobilisasi
pada suport gel agar
Kitosan terlarut
0,5 DD 100
Pentamer Heksamer
Ichikawa et al.
2002 3.
Kitinase Streptomyc
es cursanovii
37
o
C 0,38Uml Imobilisasi
pada macroporous
cross linked chitin
Kitin koloidal 1
DD 85 Dimer -
Nanomer Ilyina et al.
2000
4. Lisozim
lateks pepaya
Degradasi re - dox H
2
O
2
FeIII Kitosan
hidrokhlorid a 1
DD 15,6 Rhoades
Roller 2000 5.
Kitosanase Bacillus
sp Strain CK4
60
o
C 0,1mg ml Purifikasi
dengan DEAE Toyopear
l650-M Kitosan
koloidal l DD 100
Monomer - Heksamer
Yoon et al. 2001
6. Kitosanase
Bacillus sp
Strain KCTC
0377BP 40
o
C 2-8 Ug
Inkubasi enzim dan
substrat selama 24
jam. Direct
enzymatic reaction
Kitosan terlarut 20 -
40 mgml DD 39, 50
dan 72 Trimer
- Heptamer
Yeon et al. 2004
Senyawa-senyawa kitooligomer dilaporkan memiliki aktivitas anti kanker, laporan ini antara lain dikemukakan oleh Ye on 2004 bahwa heksa N-asetil
kitoheksaose dan kitoheksaose memiliki pengaruh penghambat pertumbuhan dari sel tumor Meth A-solid. Semenuk et al. 2001 melaporkan aktivitas
kitooligomer sebagai anti tumor melalui kemampuan senyawa kitooligomer bertindak sebagai ligan bagi reseptor sel natural killer yang mengakibatkan
aktivasi selular sistim imun sehingga kitooligomer tersebut dapat berfungsi
sebagai anti tumor. Pae et al. 2001 melaporkan terjadinya penghambatan pada sel promyelocytic leukemia HL-60 oleh water-soluble chitosan oligomer
WSCO. Shen 2002 juga melaporkan kitosan larut air WSC secara signifikan menghambat proliferasi sel kanker ASG. Guo Hung 2002 melaporkan
senyawa kitooligosakarida yang dihasilkan dari enzim selulase memiliki pengaruh pada fungsi sistim imun seperti mempengaruhi proliferasi sel makrofag dan
hibridoma HB4C5 secara in vitro. Sedangkan secara in vivo terbukti meningkatkan kandungan IgG dan IgM dalam serum darah mencit yang diinjeksi
dengan N- asetil kitoheksaose.
2. Kitosanase dan Mikroba Penghasil Kitosanase
Kategori