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
Berdasarkan heterogenitas dan struktur kompleksnya, hidrolisis xilan secara lengkap memerlukan berbagai golongan enzim xilanolitik yang berbeda.
Jadi tidak mengherankan jika sel pendegradasi xilan menghasilkan suatu komplek protein pendegradasi polimer. Sistem enzim xilanolitik menghidrolisis
xilan, yaitu: endo-1,4- β-xilanase, β-xilosidase, α-L-arabinofuranosidase, asetil
xilan esterase, α-glukuronidase, dan asam fenolat asam ferulat dan asam
ρ-kumarat esterase. Seluruh enzim-enzim ini berperan secara bersama-sama untuk mengkonversi xilan menjadi berbagai konstituen gula Beg
et al. 2003. Endo-1,4-
β-xilanase 1,4-β-D-xilan xilanohidrolase E.C. 3.2.1.8 mendepolimerisasi xilan melalui hidrolisis rantai utama xilan secara acak.
Endoxilanase dilaporkan membebaskan xilosa selama hidrolisis xilan tetapi tidak memiliki aktifitas untuk xilobiosa yang dengan mudah dihidrolisis oleh
β-xilosidase. Endoxilanase terutama dihasilkan oleh mikroorganisme yaitu bakteri dan fungi Subramaniyan dan Prema 2002.
1,4- β-D-xilosidase 1,4,β-D-xilan xilohidrolase E.C. 3.2.1.37 menghidrolisis
rantai utama xilan dan membaginya menjadi beberapa oligosakarida. Beberapa kajian melaporkan bahwa
Bacillus sp. dan beberapa fungi menghasilkan β-xilosidase intraseluler Subramaniyan dan Prema 2002.
Ekso-1,4- β-xilosidase 1,4-β-D-xilan xilohidrolase, EC 3.2.1.37
mengkatalisis hidrolisis 1,4- β-D-xilo-oligosakarida melalui pelepasan secara
berturut-turut gugus D-xilosa dari bagian ujung non reduksinya. Kelompok rantai samping dibebaskan melalui hidrolisis xilan oleh
α-L-arabinofuranosidase, α-glukuronidase, galaktosidase, dan asetil xilan esterase Gambar 1.
α-L-arabinofuranosidase EC 3.2.1.55 menghidrolisis bagian terminal dan non pereduksi gugus
α-L-arabinofuranosil pada arabinan, arabinoxilan dan arabinogalaktan. Sejumlah mikroorganisme termasuk fungi,
aktinomiset dan
bakteri yang
lainnya dapat
menghasilkan α-L-arabinofuranosidase Subramaniyan dan Prema 2002.
Enzim α-D-glukuronidase EC 3.2.1.1 dibutuhkan untuk menghidrolisis
ikatan 1,2- α-glikosidik antara xilosa dengan asam D-glukuronat atau ikatan
4- O-metil eter Gambar 1. Hidrolisis ikatan 1,2-
α merupakan rantai utama dalam hidrolisis enzimatik xilan dan dilaporkan
α-D-glukuronidase memiliki kebutuhan substrat yang berbeda. Serupa dengan ikatan lignin karbohidrat, ikatan 4-
O-metil asam glukuronat membentuk suatu penghalang dalam degradasi kayu. Sejumlah
mikroorganisme dilaporkan dapat menghasilkan α-D-glukuronidase
Subramaniyan dan Prema 2002. Hidrolisis secara lengkap glukuronoxilan memerlukan esterase untuk
melepaskan ikatan asam asetat dan asam fenolat Gambar 1. Esterase memutuskan ikatan xilosa dengan asam asetat asetil xilan esterase EC 3.1.1.6,
gugus rantai samping arabinosa dengan asam ferulat feruloil esterase dan gugus rantai samping arabinosa dengan asam
ρ-kumarat ρ-kumaroil esterase. Pemecahan grup asetil, feruloil dan
ρ-kumaroil dari xilan sangat membantu dalam menghilangkan lignin, yaitu dengan memutuskan ikatan ester antara lignin
dan hemiselulosa sehingga meningkatkan kelarutan lignin. Esterase bersama dengan xilanase dan enzim pendegradasi xilan yang lain pada
biobleaching pulp, dapat secara sebagian mengganggu dan melonggarkan struktur dinding sel
Subramaniyan dan Prema 2002. 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 diantaranya adalah : 1. Xilanase digunakan untuk konversi xilan menjadi xilosa pada air limbah
pada 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.
α-L-Arabinosidase dan β-D-glukopiranosidase digunakan untuk memberikan aroma pada jus anggur yang belum difermentasi
must, minuman anggur
wine dan jus buah. 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. Proses produksi bahan bakar etanol memerlukan
delignifikasi lignoselulosa untuk melepaskan selulosa dan hemiselulosa dari kompleks lignoselulosa yang diikuti dengan depolimerisasi polimer
karbohidrat selulosa dan hemiselulosa untuk menghasilkan gula, kemudian dilanjutkan dengan proses fermentasi campuran pentosa dan
heksosa untuk menghasilkan etanol.
2.3. Streptomyces
