Komposisi kimia oat spelt xilan mengandung 15 asam glukuronat, 10 arabinosa dan 75 xilosa, sedangkan komposisi kimia birch wood xylan
mengandung 90 xilosa dan mengandung sedikit gugus cabang Kubata et al., 1994. Potensi pemanfaatan xilan dari tongkol jagung yang telah
dilakukan adalah untuk produksi xilooligosakarida Yang, et al., 2005 dan produksi enzim xilanase non selulase Damaso, et al., 2002. Xilan dari
tongkol jagung juga dilaporkan sebagai salah satu sumber biomassa yang sangat potensial untuk produksi xilooligosakarida Yang, et al., 2005.
C. ENZIM XILANOLITIK
Struktur kompleks xilan membutuhkan beberapa enzim yang bekerjasama dalam menghidrolisis xilan secara total. Kelompok enzim
tersebut disebut enzim-enzim xilanolitik. Enzim-enzim yang utama dalam menghidrolisis xilan adalah endo-
β-1,4-xilanase β-1,4-D-xylan xylanohydrolase; EC.3.2.1.8 dan
β-1,4-xilosidase β-1,4-D-xylosidase xylohydrolase; EC.3.2.1.37. Gugus samping yang menyusun xilan
dibebaskan oleh enzim α-arabinofuronosidase EC.3.2.1.55, α-glucuronidase
E.C.3.2.1.1, asetilxilanesterase EC.3.1.1.6, serta esterase yang membebaskan gugus asetil, koumaril dan ferulil Tuohy, et al., 1995.
a. β-xilosidase 1,4-β-D-xilan xilohidrolase, E.C.3.2.1.37
β-xilosidase yaitu enzim yang mampu menghidrolisis xilooligosakarida rantai pendek menjadi xilosa. Menurut Wagschal et al.
2005, tipe enzim β-xilosidase memutuskan monomer xilosa dari gugus
non pereduksi. Namun β-xilosidase endogenus yang dimurnikan dari
tepung terigu dapat menyerang substrat xilooligosakarida dari ujung pereduksi maupun dari ujung non pereduksi memiliki aktivitas ekso-
enzim Cleemput, et al., 1997. Selain xilooligosakarida rantai pendek, β-
xilosidase juga dapat menghidrolisis aril- β-D-xilopiranosida, alkil-β-D-
xilopiranosida, aril- β-L-arabinoglukosida, aril-β-D-glukoriranosida,
xilobiosa, dan xilotriosa. Aktivitas enzim akan menurun dengan meningkatnya rantai xilooligosakarida. Sebagian besar enzim
β-xilosidase yang berhasil dimurnikan masih menunjukkan adanya aktivitas
transferase. Xilosa yang dihasilkan sebagai produk hidrolisis juga merupakan inhibitor. Hal ini menyebabkan enzim ini kurang dapat
dimanfaatkan industri penghasil xilosa. Enzim β-xilosidase yang berhasil
dimurnikan dari Bacillus thermoleoverans IT-08 oleh Puspaningsih 2004, memiliki massa molekul relatif 80 kDa dengan pH optimum 6 dan
suhu optimum 70
o
C.
b. Endoxilanase 1,4- β-D-xilan xilohidrolase, E.C.3.2.1.8
Hidrolisis xilan oleh endoxilanase menghasilkan xilooligosakarida dan xilosa. Endoxilanase mampu memutus ikatan
β-1,4 pada bagian dalam rantai xilan secara acak. Ikatan yang diputus ditentukan berdasarkan
panjang rantai substrat, derajat percabangan, ada atau tidaknya gugus subtitusi, dan pola pemutusan dari enzim hidrolase tersebut. Menurut
Cleemput, et al. 1997, hampir semua endoxilanase menghidrolisis rantai utama xilan pada bagian yang tidak tersubtitusi oleh gugus arabinosa.
Umumnya hampir semua endoxilanse merupakan protein yang terdiri dari subunit tunggal Tuohy, et al., 1995. Enzim endoxilanase sangat
potensial untuk dimanfaatkan bagi industri penghasil xilooligosakarida. Berdasarkan sifat fsiko kimianya berat molekul dan titik
isoelektrik, Wong, et al. 1988 mengklasifikasikan endoxilanase mikroba ke dalam dua kelompok, yaitu kelompok yang memiliki berat
molekul tinggi 30 kDa dengan pH isoelektrik rendah dan kelompok enzim yang memiliki berat molekul kecil 30 kDa dengan pH
isoelektrik tinggi. Kelompok endoxilanase yang memiliki berat molekul tinggi dan pI rendah disebut juga famili F, sedangkan kelompok
endoxilanse yang memiliki masa molekul rendah dan pI tinggi disebut juga famili G. Perbedaan sifat katalitik dari kedua famili tersebut adalah
famili F mampu menyerang ikatan glikosidik di sebelah titik cabang dan mengarah ke ujung non-pereduksi dengan menggunakan dua residu
xilopiranosil non-subtitusi antara cabang-cabang, sedangkan famili G menggunakan tiga residu xilopiranosil no-subtitusi. Bedasarkan hal
tersebut endoxilanase famili F mempunyai beberapa aktivitas katalitik
yang sama dengan β-xilosidase. Salah satu enzim xilanase dari Bacillus
circulans dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Enzim xilanase dari Bacillus circulans 1XNB Jeffries, 1996 c.
α-L-arabinofuranosidase EC.3.2.1.55
α-L-arabinofuranosidase berfungsi untuk menghidrolisis ujung non pereduksi dari gugus
α-L-arabinofuronosil yang terikat dengan polisakarida yang mengandung arabinosa. Keberadaan enzim
α-L- arabinofuranosidase sangat penting dalam degradasi xilan secara total.
Adanya subtituen α-L-arabinofuranosida dalam struktur xilan dapat secara
kuat menghambat aktivitas endoxilanase dan β-xilosidase yang berakibat
menghalangi degradasi total polimer xilan. Hal ini dikarenakan struktur α-
L-arabinofuranosida cukup besar, sehingga akan menjadi halangan ruang bagi aktivitas endoxilanase dan
β-xilosidase Shallom dan Shoham, 2003.
d . α-D-glukuronidase E.C.3.2.1.1
α-D-glukuronidase berfungsi untuk menghidrolisis ikatan α-1,2- D-glikosidik antara xilosa dan asam D-glukuronat atau ikatan 4-0-metil
eter. Menurut Subramaniyan dan Prema 2002, hidrolisis ikatan α-1,2
adalah titik kritis dalam hidrolisis xilan secara enzimatik. Hal ini diduga
karena ikatan 4-0-metil membentuk barier dalam degradasi kayu yang hampir sama dengan ikatan antara lignin dan karbohidrat.
e. Asetil xilan esterase EC.3.1.1.6
