15
2. 4 Enzim Lipase
Enzim adalah protein yang berfungsi sebagai katalis senyawa yang mempercepat proses terjadinya reaksi dalam suatu reaksi kimia. Enzim bekerja
dengan cara menempel pada permukaan molekul-molekul zat-zat yang bereaksi untuk kemudian mempercepat proses reaksi. Secara lebih jelas, enzim bekerja
dengan cara menurunkan energi aktivasi yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya reaksi, sehingga akan mempercepat jalannya reaksi.
Enzim bekerja secara spesifik, yaitu setiap jenis enzim hanya dapat bekerja pada satu jenis senyawa atau reaksi kimia, hal ini disebabkan karena struktur kimia tiap
enzim berbeda dan bersifat tetap, sebagai contoh enzim alpha amilase hanya dapat digunakan pada proses perombakan pati menjadi glukosa.
Aktivitas enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya adalah suhu, pH, kofaktor dan inhibitor. Tiap-tiap enzim memiliki suhu dan pH tingkat
keasaman yang berbeda-beda yang disebabkan karena strukturnya yang berbeda. Pada suhu optimum energi kinetik molekul-molekul yang bereaksi bertambah
sehingga molekul-molekul yang bereaksi semakin banyak dan produk yang dihasilkan semakin besar, di atas suhu optimum aktivitas enzim akan turun karena
terjadi denaturasi protein yang dapat merubah konformasi struktur sehingga enzim akan kehilangan sifat alamiahnya Suhartono, 1989, sedangkan untuk pH
optimum menunjukkan muatan gugus samping asam amino berada pada keadaan yang sesuai sehingga enzim sangat efisien dalam mempercepat reaksi biokimia
yang spesifik Nurhasanah dan Herasari, 2008. Kerja enzim juga dipengaruhi oleh kofaktor dan inhibitor.
Rao, et al., 2002 menyatakan bahwa enzim memiliki sifat khas yaitu: -
sangat aktif, walaupun konsentrasi amat rendah -
sangat selektif -
bekerja pada keadaan reaksi yang ringan tanpa suhu atau tekanan tinggi dan tanpa logam yang umumnya beracun.
Dewasa ini, enzim adalah senyawa yang umum digunakan dalam proses produksi. Enzim yang digunakan pada umumnya berasal dari enzim yang
diisolasi dari bakteri. Penggunaan enzim dalam proses produksi dapat meningkatkan efisiensi yang kemudian akan meningkatkan jumlah produksi.
Universitas Sumatera Utara
16 Lipase triacylglycerol hydrolase, E.C. 3.1.1.3 merupakan enzim yang
penting pada industri lemak dan minyak, yaitu untuk mengubah bentuk fisik dan kimia minyak dan lemak alami menjadi produk yang bernilai tambah lebih tinggi
Elisabeth dan Siahaan, 2000, Ronne, T.H., et.al., 2005, Wang, et.al., 2006, Liu, et.al., 2007 sebagai contoh yang telah berhasil dengan baik yaitu modifikasi
minyak dari tumbuhan menjadi lemak kakao subtitusi yaitu minyak sawit dengan stearin kelapa sawit, ataupun dengan mengganti sebagian dengan lemak sapi,
minyak bunga matahari yang dilakukan secara interesterifikasi enzimatis Macrae, 1983; Forssell, et.al., 1992; Bloomer, et.al., 1990; Khumalo, et.al.,
2002. Pemanfaatan enzim lipase di dalam industri pangan maupun non pangan
semakin meningkat. Pada industri pangan, lipase banyak digunakan dalam industri susu hidrolisis lemak susu, industri roti dan kue meningkatkan aroma
dan memperpanjang umur simpan, industri bir meningkatkan aroma dan mempercepat fermentasi, industri bumbu meningkatkan kualitastekstur, serta
pengolahan daging dan ikan meningkatkan aroma dan mengubah lemak. Sedangkan pada industri non pangan, lipase digunakan pada industri kimia dan
obat-obatan transesterifikasi minyak alami, industri oleokimia hidrolisis lemakminyak, industri detergen melarutkan spot minyaklemak, industri obat-
obatan mempermudah daya cerna minyaklemak dalam pangan, kedokteran analisis trigliserida dalam darah, industri kosmetik mengubah lemak, dan
industri kulit mengubah lemak dalam jaringan lemak. Pemanfaatan lipase pada industri lemak dan minyak untuk mengubah bentuk fisik dan kimia minyak dan
lemak alami menjadi produk yang bernilai tambah lebih tinggi Khumalo, et.al., 2002.
Lipase diklasifikasikan sebagai enzim hidrolase yang menghidrolisis trigliserida menjadi asam lemak bebas, gliserida parsial monogliserida,
digliserida dan gliserida Macrae, 1983. Aplikasi lipase untuk hidrolisis, interesterifikasi dan esterifikasi telah menjadi objek penelitian, dengan perhatian
utama pada aplikasi minyak dan lemak. Lipase dapat digunakan dengan baik sebagai biokatalis dalam proses biologis Dosanjh and Kaur, 2002.
Universitas Sumatera Utara
17 Sebagaimana dipaparkan di atas, beberapa produk pangan dapat diproduksi
dengan menggunakan katalis enzim lipase. Beberapa produk pangan tersebut adalah emulsifier pangan food grade emulsifier, pengganti lemak kakao cocoa
butter substitute, minyak sawit berfluiditas tinggi minyak sawit yang titik keruhnya rendah dan minyak sawit kaya asam lemak esensial. Dibandingkan
dengan penggunaan proses kimiawi, proses enzimatis menggunakan lipase memiliki beberapa keuntungan Jatmika, 1998 :
1. Enzim lipase tertentu mempunyai spesifisitas tertentu sehingga reaksi yang
dikatalisnya lebih dapat diatur diarahkan sehingga produk yang dihasilkan lebih banyak jumlahnya dan sekaligus produk sampingnya sedikit.
2. Proses enzimatis berlangsung pada suhu rendah bahkan pada suhu kamar
yaitu sekitar 27
o
C sehingga biaya operasional proses produksi lebih rendah karena proses enzimatis tidak memerlukan energi yamg besar.
3. Proses enzimatis dapat mengurangi biaya pengolahan limbah karena semua
bahan yang digunakan dalam proses enzimatis bersifat biodegradable. Umumnya lipase bekerja sebagai katalis dalam menghidrolisis ikatan ester
asam lemak, namun beberapa penelitian juga membuktikan bahwa lipase mampu mengkatalisis reaksi sintesis pada media lipida tanpa air non aqueous
Mukherjee, 1990. Beberapa tahun terakhir telah banyak dilaporkan tentang penggunaan lipase untuk proses hidrolisis atau sintesis pada minyaklemak atau
ester untuk menjadi produk-produk modifikasi yang bernilai tambah tinggi. Umumnya lipase yang digunakan merupakan lipase mikrobial dan telah banyak
jenis lipase ini yang telah diproduksi secara komersial. Namun, aplikasi reaksi enzimatis pada skala industri terkendala oleh harga lipase mikrobial yang mahal.
Hal ini disebabkan oleh produksi lipase mikrobial yang membutuhkan biaya lebih tinggi dibandingkan enzim ekstraseluler lainnya seperti protease dan
karbohidrase, karena hasil fermentasinya yang relatif rendah. Dengan demikian perlu upaya untuk memperoleh sumber lipase lain yang harganya lebih murah.
Pemanfaatan bahan tumbuhan sebagai sumber lipase memiliki keunggulan dari sisi harga dan ketersediaannya, dibandingkan dengan lipase mikrobial atau
hewani. Terdapat beberapa jenis bahan tumbuhan yang diketahui memiliki aktivitas lipase yang tinggi, antara lain dedak padi, getah pepaya, biji gandum,
Universitas Sumatera Utara
18 umbi kentang, serta kecambah biji-bijian Elisabeth, dkk, 1998. Pada
metabolisme biji-bijian, lipase berperan dalam menghidrolisis cadangan minyak atau lemak untuk persediaan energi dan sumber rangka karbon pada tumbuhan
embrio Mukherjee, 1994. Namun disisi lain, lipase juga merupakan penyebab utama kerusakan minyak dan lemak yang berasal dari biji-bijian selama
penyimpanan. Aktivitas lipase pada jaringan tanaman umumnya sebagian besar terdapat
pada biji dan buah, karena dalam biji dan buah pada sejumlah tumbuhan mengandung lipid dalam jumlah yang sangat banyak dan merupakan bentuk
cadangan energi bagi tumbuhan tersebut untuk digunakan pada saat pengecambahan. Pada proses metabolisme biji-bijian, lipase berperan dalam
menghidrolisis cadangan minyak atau lemak untuk persediaan energi dan sumber rangka karbon pada pertumbuhan embrio Harbone, 1996. Komposisi cadangan
energi yang terkandung pada beberapa jenis biji-bijian dapat dilihat pada Tabel 2.4. berikut:
Tabel 2.4 Komposisi Cadangan Energi Pada Beberapa Jenis Biji- Bijian Spesies
Komposisi Minyak
Protein Karbohidrat
Biji jarak Ricinus communis 64
18 10
Biji sawit Elaeis guineensis 49
9 28
Kacang Brazil Bartholletia excelsa 62
14 4
Kacang tanah Arachis hypogea 48
31 12
Biji bunga matahari Helianthus annus 45
25 2
Kacang kedelai Glycine max 17
37 26
Minyak biji lobak Brassica napus 48
21 19
Eastmon and Graham, 2001
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa lipase tumbuhan merupakan biokatalis prospektif untuk modifikasi minyak dan lemak, seperti lipase getah
pepaya yang diketahui memiliki aktivitas protease untuk menghidrolisis protein, dapat digunakan pada sintesis lemak rendah kalori dengan proses transesterifikasi
Foglia dan Villeneuve, 1997. Lipase dari rapeseed juga telah digunakan untuk sintesis minyak kaya asam γ -linolenat dari minyak evening primrose Mukherjee,
Universitas Sumatera Utara
19 1994, serta memperlihatkan aktivitas yang tinggi pada proses reaksi esterifikasi
dan interesterifikasi Jachmanian dan Mukherjee, 1996.
2.5 Modifikasi Minyak dan Lemak