Latar Belakang Enzyme Characterization and Cloning of Mannanase Gene from Bacillus subtilis Isolated from Tempe
utama β-1,4-manan, galaktomanan, glukomanan, dan galaktoglukomanan. Struktur utama manan ini terbentuk melalui polimerisasi manosa
dengan ikatan β- 1,4; polimerisasi manosa dengan glukosa membentuk glukomanan; dan dapat pula
tersubstitusi dengan gugus samping galaktosil melalui ikatan α-1,6 membentuk struktur galaktomanan. Manan sendiri dapat ditemukan pada biji dan dinding sel
berbagai tanaman, termasuk tanaman kacang-kacangan. Dalam penelitian oleh Hsiao et al
. 2006 dilaporkan mengenai kandungan β-manan yang berupa galaktomanan dalam pakan ternak yang berasal dari kedelai. Penggunaan enzim
mananase bersama dengan dua jenis enzim yang lain dilaporkan dapat memecah galaktomanan secara sempurna menghasilkan manosa dan galaktosa Fattah et al.
2009. Mananase juga cukup menarik perhatian karena fungsi dan aplikasinya pada berbagai industri, termasuk teknologi pangan, seperti pemrosesan biji kopi,
alga laut, dan bahan nabati lainnya. Enzim ini dapat digunakan untuk menghidrolisis manan yang memiliki berat molekul tinggi dan pada industri
pakan, mananase dapat digunakan untuk meningkatkan kecernaan dari pakan ternak. Mananase juga dapat diaplikasikan pada bidang lain seperti industri tekstil
dan pulp biobleaching Rattanasuk Cairns 2009. Dalam bidang peternakan, terutama pakan ayam yang selama ini
digunakan umumnya mengandung soybean meal SBM sebagai sumber protein utamanya. SBM mengandung 40 sampai 48 protein kasar, tergantung pada
jumlah kulit yang dihilangkan dan cara ekstraksi minyaknya. Bila dibandingkan dengan pakan yang berasal dari ampas ekstraksi minyak dari biji-bijian jenis
lainnya, protein kedelai memiliki keseimbangan asam amino essential yang seimbang. Selain itu ketersediaan dan kandungan energi serta asam amino yang
ada pada SBM relatif lebih tinggi daripada jenis pakan nabati lainnya. Dalam biji kedelai mentah terdapat beberapa faktor anti nutrisi, misalnya inhibitor protease
yang dapat mempengaruhi daya cerna dan penyerapannya. Namun, selama proses pembuatan SBM, enzim-enzim inhibitor ini sudah mengalami denaturasi
Ravindran 2011. Kendala yang masih tertinggal adalah adanya kandungan β-
manan dalam SBM. Kandunga n β-manan dalam SBM yang telah dihilangkan
kulit arinya dilaporkan berkisar 1,02 sampai 1,51, sedangkan yang belum dihilangkan kulit arinya memiliki kandungan sekitar 1,33 sampai 2,14 Hsiao et
al . 2006. β-manan diketahui dapat menstimulasi sistem ketahanan tubuh unggas
sehingga mengakibatkan pemborosan energi dalam tubuhnya Dale et al. 2008. Dalam Wu et al.
2005, disebutkan bahwa β-manan juga secara signifikan mengurangi pertumbuhan serta meningkatkan ratio pakan : daging pada ternak.
Pemanfaatan enzim β-mananase telah dilaporkan dapat memperbaiki berbagai
kekurangan tersebut serta meningkatkan ketersediaan energi dan protein bagi pertumbuhan unggas.
Selain SBM, palm kernel meal PKM dan copra meal CM juga telah dimanfaatkan secara luas sebagai pakan ternak. PKM dan CM merupakan limbah
dari proses ekstraksi minyak inti kelapa sawit dan kelapa. Diketahui melalui beberapa penelitian bahwa kandungan manan dalam PKM adalah sekitar 20-40
Yopi et al. 2006, sedangkan pada CM sekitar 25-30 Sundu Dingle 2003. Pemanfaatan enzim mananase pada PKM dan CM juga diharapkan dapat
memberikan efek yang menguntungkan bagi pertumbuhan ternak, seperti halnya pada SBM.
Beberapa penelitian yang telah dilakukan menyebutkan bahwa enzim mananase dapat dihasilkan oleh khamir, kapang dari golongan Trichoderma dan
Aspergillus Fattah et al. 2009, serta bakteri terutama dari golongan Bacillus Phothichitto et al. 2006; Mabrouk Ahwany 2008; Xu et al.
2009. Enzim β- mananase komersial yang sejauh ini telah dipasarkan dihasilkan oleh Bacillus
lentus Wu et al. 2005. Pada pembuatan tempe, komunitas mikroorganisme yang berperan sangat banyak. Disebutkan dalam Agranoff 2001 bahwa ada sekitar 45
galur Rhizopus, 200 spesies bakteri, dan 20 spesies khamir yang pernah diisolasi dari berbagai sampel tempe yang ada di Jawa, Sumatra, dan Bali. Berbagai spesies
mikroorganisme tersebut saling bekerjasama dalam menghasilkan produk tempe yang berkualitas. Beberapa contoh bakteri yang memiliki peran penting dalam
proses pembuatan tempe adalah Brevibacterium epidermides, Micrococcus luteus, Microbacterium arborescens yang berperan dalam pembentukan antioksidan
faktor II 6,7,4’ trihydroxy isoflavon; Klebsiella pneumoniae dan Citrobacter freundii yang berperan dalam sintesa vitamin B
12
; serta berbagai jenis bakteri lain yang berperan dalam pembentukan flavor dan aroma tempe. Komunitas bakteri
yang berperan dalam pembentukan rasa pahit pada tempe dan dapat dikulturkan telah diteliti dalam Barus et al. 2008. Bakteri tersebut antara lain Bacillus sp,
Klebsiella sp, Brevundimonas sp, Pseudomonas putilda, dan Acinetobacter sp. Komunitas bakteri yang sangat beragam pada tempe ini, terutama dari golongan
Bacillus, memiliki potensi untuk diteliti dan dikembangkan kemampuan menghasilkan enzim mananasenya.
Produksi enzim
untuk skala
industri umumnya
menggunakan mikroorganisme yang sudah direkayasa sehingga dapat memproduksi enzim yang
diinginkan dalam jumlah besar. Tahapan awal yang diperlukan untuk melakukan proses rekayasa tersebut adalah mengisolasi gen penyandi enzim dan kemudian
dilakukan kloning. Salah satu mikroorganisme yang umum digunakan dalam proses kloning adalah E. coli. Dalam laporan penelitian terdahulu seperti Fu et al.
2010 dan Summpunn et al. 2011 telah berhasil dilakukan kloning gen penyandi mananase ke dalam E. coli.