I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Biomassa tumbuhan merupakan sumber daya terbarukan yang paling banyak ditemukan di alam. Biomassa ini banyak dihasilkan dari kegiatan di
bidang kehutanan, perkebunan dan pertanian, namun demikian sumber daya ini belum termanfaatkan secara optimal. Komponen utama penyusun biomassa
tumbuhan adalah selulosa, hemiselulosa dan lignin. Dari ketiga komponen ini, kandungan selulosa adalah yang tertinggi. Selulosa merupakan polimer glukosa
yang tersusun dari unit-unit glukosa yang dihubungkan dengan ikatan β-1,4-D- glikosidik Kroon-Batenburg Kroon 1997; Saxena Brown 2005 sehingga
hidrolisis selulosa dapat menghasilkan glukosa. Hidrolisis selulosa dapat dilakukan secara kimiawi maupun biologis enzimatik. Secara kimiawi, selulosa
dapat dihidrolisis dengan senyawa asam, sedangkan secara enzimatik oleh enzim selulase. Hidrolisis secara kimiawi dapat mengakibatkan degradasi produk
monosakarida yang dihasilkan sehingga produk yang dihasilkan rendah, sedangkan hidrolisis secara enzimatik berjalan secara spesifik dan efisien
sehingga produk yang dihasilkan lebih tinggi serta berpotensi menghasilkan produksi monosakarida dengan biaya lebih rendah.
Selain berperan dalam hidrolisis selulosa, enzim selulase digunakan juga untuk keperluan dalam berbagai macam industri, seperti industri pulp dan kertas
untuk deinking dan modifikasi serat; industri tekstil untuk pelembut katun dan tahap finishing denim; industri deterjen untuk perawatan warna, pembersih dan
antideposisi; dan industri makanan sebagai pelunak makanan Zhang et al. 2006. Bersama-sama dengan hemiselulase kebutuhan selulase mencapai 20 dari total
pasar enzim dunia Coral et al. 2002. Potensi pasar selulase ke depan diprediksi akan meningkat cukup signifikan dengan meningkatnya isu mengenai konversi
bahan-bahan selulosa menjadi bioetanol. Enzim selulase diklasifikasikan menjadi tiga tipe, yaitu endoglukanase
endo-β-1,4-glucanase, EC 3.2.1.4, selobiohidrolase atau eksoglukanase exo-β- 1,4-glucanase, EC 3.2.1.91 dan glukosidase β-D-glucoside glucohydrolase, EC
3.2.1.21 Lynd et al. 2002. Hidrolisis selulosa menjadi glukosa merupakan kerja
secara sinergis dari ketiga kelompok enzim tersebut. Endoglukanase menghidrolisis ikatan internal selulosa untuk memproduksi ujung rantai baru,
eksoglukanase menghidrolisis ujung rantai selulosa untuk menghasilkan selobiosa atau glukosa, dan glukosidase menghidrolisis selobiosa menjadi glukosa.
Hidrolisis selulosa oleh endoglukanase bersifat random sehingga degradasi selulosa dapat berlangsung dengan cepat.
Beberapa mikroorganisme mempunyai kemampuan untuk memproduksi enzim selulase. Cendawan merupakan mikroorganisme utama penghasil selulase
walaupun beberapa jenis bakteri dan aktinomycetes juga menghasilkannya. Kelompok cendawan berfilamen seperti Aspergillus dan Trichoderma diketahui
merupakan penghasil selulase yang efisien Gielkens 1999 dan saat ini sebagian besar produksi komersial enzim selulase di dunia dihasilkan dari kedua kelompok
cendawan tersebut Kirk et al. 2002. Aktivitas selulase dari A. niger Hurst 1977; Coral et al. 2002; Onsori et al. 2004, dan Trichoderma Ross et al. 1983; Gosh et
al. 1984 sudah dipelajari dan dikarakterisasi, termasuk beberapa gen yang
menyandikannya. Namun demikian aktivitas selulase tersebut menunjukkan variasi yang cukup tinggi pada isolat yang berbeda. Sistem selulolitik pada T.
reesei mengandung dua gen yang menyandi selobiohidrolase, cbh1 Teeri et
al. 1983 dan cbh2 Chen et al.1997; empat gen yang menyandi endoglukanase,
egl 1 Penttila et al. 1986, egl2 Saloheimo et al. 1988, egl3 dan egl5 Saloheimo
et al . 1994; dan satu gen yang menyandi glukosidase Barnett et al. 1991.
Sementara itu pada Aspergillus niger, terdiri dari tiga gen yang menyandi endoglukanase, eglA, eglB van Peij 1998 dan eglC Hasper et al. 2002 dan dua
gen yang menyandi selobiohidrolase, cbhA dan cbhB Gielkens 1999. Upaya peningkatan efisiensi penggunaan enzim selulase di bidang industri
yang meliputi peningkatan produksi, aktivitas, spesifisitas, dan stabilitas pH dan suhu terus dilakukan. Di negara-negara berkembang, pendekatan-pendekatan yang
dilakukan masih banyak terfokus pada eksplorasi strain-strain untuk mendapatkan enzim-enzim baru. Namun demikian, seiring perkembangan teknologi genetika
molekuler, selain eksplorasi strain cendawan juga dilakukan dengan teknologi DNA rekombinan. Produksi enzim selulase komersial mulai didominasi oleh
strain-strain mutan maupun strain hasil rekayasa genetik, seperti T. reesei RUT C
30, CL-847, dan VTT-D yang dihasilkan dari T. reesei QM 6a tipe liar Howard et al
. 2003. Oleh karena itu penyediaan data dan informasi mengenai urutan suatu gen yang menyandikan enzim selulase dan organisasinya sangatlah diperlukan
dalam pengembangan teknologi enzim berbasis teknologi DNA rekombinan. Kendala pengembangan industri enzim selulase di Indonesia adalah belum adanya
strain lokal yang efektif sehingga penelitian untuk mengeksplorasi strain-strain lokal maupun peningkatan kemampuannya dengan teknologi berbasis genetika
molekuler perlu dilakukan. Pada penelitian sebelumnya, Bagian Mikologi Departemen Biologi
F.MIPA Institut Pertanian Bogor dan Pusat Penelitian Sumber Daya Hayati dan Bioteknologi Institut Pertanian Bogor telah memperoleh beberapa isolat
cendawan yang mempunyai aktivitas enzim selulase. Namun aktivitas enzim selulase isolat-isolat tersebut belum terkarakterisasi dengan baik. Oleh karena itu
perlu penelitian mengenai aktivitas enzim selulase terhadap isolat-isolat koleksi tersebut dengan menggunakan isolat T. reseei sebagai standar aktivitas enzim
selulase serta isolasi gen penyandi enzim selulase dari isolat potensial yang dihasilkan.
1.2 Tujuan
Kategori