Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan
Pemanfaatan Enzim dalam
Industri Pangan dan Pertanian
Oleh
Helmi Fauziah Nst , Saema Nainggolan1, Siti Kholilah Hsb1*
1
ABSTRAK
Penggunaan enzim dibidang pangan sejak zaman dahulu dimulai dari
berkembangya proses permentasi untuk memproduksi produk-produk makanan sperti
keju, bir dan cuka. Berkembangnya proses fermentasi selama beberapa abad terakhir
memungkinkan untuk produksi enzim semakin dimurnikan, baik persiapan skala kecil
maupun skala besar. Aplikasi enzim dalam industri makanan sangat banyak dan
beragam, umumnya untuk semua aplikasi makanan dan minuman. Enzim bekerja
dengan mengurangi energi aktivasi dari substrat tertentu. Mekanisme kerja enzim
yaitu dengan terikat sementara ke substrat untuk membentuk sebuah kompleks enzimsubstrat yang lebih tidak stabil dibanding substrat jika berdiri sendiri. Ini
menyebabkan substrat mudah bereaksi. Dengan demikian substrat tereksitasi ke
tingkat energi lebih rendah dengan membentuk produk-produk reaksi yang baru.
Selama berlangsungnya reaksi, enzim dilepaskan dalam keadaan tidak berubah.
Pelepasan enzim tetap utuh sehingga bisa terus bereaksi dan menyebabkan enzim
tetap efektif meski dalam jumlah yang sangat kecil. Kegiatan enzim dapat
berlangsung dengan baik jika kondisi lingkungannya mendukung. Sementara
penggunaan enzim dalam bidang pertanian masih dalam proses pengembanga n.
Kebanyakan penggunaan enzim dibidang pertanian didukung oleh kemajuan
bioteknologi.
Kata Kunci : Enzim, Industri pangan, Industri Pertanian
PENDAHULUAN
Enzim adalah molekul berpolimer yang tersusun dari serangkaian asam
amino dalam komposisi dan susunan rantai yang tersusun teratur dan tetap. Enzim
memegang peranan penting dalam berbagai protein, enzim diproduksi dan
digunakan oleh sel hidup untuk mengkaltalis reaksi antara lain konversi energi
dan metabolisme pertahanan sel. (Nur Richana, 2002)
*
Program Studi Pendidikan Kimia Universitas Negeri Medan
Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 1
Secara praktis, enzim banyak digunakan di berbagai bidang kegiatan.
Enzim digunakan secara luas dalam bidang industri, terutama industri
bioteknologi. Dalam bidang ini, baik yang konvensional maupun yang mutakhir,
yang mengandalkan teknik rekombinasi gen, pengetahuan dan penggunaan enzim
merupakan syarat mutlak untuk berhasil. Dalam segmen bioteknologi tradisional
dan skala kecil, seperti berbagai industri makanan tingkat rumah tangga,
pengetahuan empiris tentang enzim diwariskan secara turun temurun dan biasanya
bercampur
dengan
pengetahuan
empiris
tentang
penggunaan
praktis
mikroorganisme, yang secara umum dinamai ragi. Selain itu, enzim juga dipakai
secara luas dalam industri lain yang tidak tergolong ke dalam industri
bioteknologi dalam arti luas. Contohnya adalah industri tekstil dan industri kertas,
industry pangan maupun industry pertanian. Dalam bidang teknologi lingkungan,
enzim juga telah digunakan dalam pengolahan air limbah serta dalam pengolahan
sampah, terutama sampah organik.
Enzim berperan sangat penting dalam industri pangan, baik produk pangan
tradisional maupun desain produk pangan yang baru. Sebelum dikenalnya
teknologi modern, pemanfaatan enzim sudah dilakukan dengan tidak sengaja.
Misalnya, pada proses pengolahan minuman beralkohol dan keju. Proses malting
pada pengolahan minuman beralkohol berkembang aktivitas enzim amilase dan
protease yang memecah pati dan protein pada mashing biji-bijian menghasilkan
gula dan zat gizi lain yang dibutuhkan oleh yeast pada proses selanjutnya.
Demikian pula pada pengolahan keju, peran enzim protease sangat penting dalam
memecah misel kasein sehingga terbentuk curd pada tahapan pembuatan keju.
Dengan kemajuan teknologi, peran enzim dalam produksi pangan sudah dilakukan
optimasi terhadap kondisi proses sehingga aktivitas enzim dapat berjalan seperti
yang diharapkan. ( Dimas Adi. P, 2011)
Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 2
PEMBAHASAN
1. Pemanfaatan Enzim di Bidang Industri Pangan
Ditinjau dari sumber dan manfaatnya, enzim dimanfaatkan dalam industri
pangan, karena enzim merupakan alat yang ideal digunakan untuk memanipulasi
bahan-bahan
biologis.
Beberapa
keuntungan
penggunaan
enzim
dalam
pengolahan pangan adalah aman terhadap kesehatan karena bahan alami,
mengkatalisis reaksi yang sangat spesifik tanpa efek samping, aktif pada
konsentrasi yang rendah, dan dapat digunakan sebagai indikator kesesuaian proses
pengolahan. Walaupun demikian, dari ribuan enzim ditemukan oleh para ahli
biokimia, hanya sebagian kecil enzim dapat dimanfaatkan dalam industri pangan.
Hal ini disebabkan oleh ketidak sesuaian kondisi reaksi enzim, ketidakstabilan
enzim selama pengolahan, atau karena biaya yang terlalu mahal untuk
menggunakan enzim dalam pengolahan pangan.
Enzim dimanfaatkan untuk menghasilkan produk bioteknologi dalam bidang
industri pangan, diantaramya: Pembuatan gula cair dari bahan berpati seperti
singkong, sagu, jagung, ubi jalar atau jenis ubi-ubian lainnya memerlukan kerja
berbagai enzim pemecah pati yaitu : (1) Alfa amilse, Glukoamilase, dan Glukosa
isomerase. (2) Protease dalam pembuatan bir diperlukan, baik dalam tahap
hidrolisis makanan protein untuk pertumbuhan ragi bir maupun dalam tahap
penjernihan bir. (3) Penambahan alfa amilase dan protease dalam pembuatan roti
dan kue, akan memperbaiki tekstur roti. Beberapa enzim yang berperan dalam
bidang industri pangan diantaranya: (1) enzim xilanase, (2) enzim pektinase, (3)
enzim lipase, (4) enzim selulase, (5) enzim phytase, (6) enzim glukosa oksidase,
(7) enzim papain.
1.1 Enzim Xilanase
Xilanase dapat digunakan untuk menghidrolisis xilan (hemiselulosa) menjadi
gula xilosa. Xilan banyak diperoleh dari limbah pertanian dan industri makanan.
Selain itu xilanase juga dapat digunakan untuk menjernihkan juice, ekstraksi kopi,
minyak nabati, dan pati (Wong dan Saddler, 1993).
Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 3
Kombinasi dengan selulase dan pektinase dapat untuk penjernihan juice dan
likuifikasi buah dan sayuran (Beg et al, 2001). Pemanfaatan xilanase juga
digunakan dalam perbaikan kualitas roti yang telah dilakukan, yaitu xilanase yang
berasal dari Aspergilus niger var awamori yang ditimbahkna kedalam adonan roti
menghasilkan kenaikan volume spesifik roti dan untuk lebih meningkatkan
kualitas roti maka perlu dilakukan kombinasi penambahan amilase dan xilanase
(Maat et al., 1992)
Jamur
Suhu
Suhu
Tumbuh(0C)
Optimum(0C)
Aspergilus sp
24-30
45-60
Aureobasidium sp
28
45-54
Bipolaris sorokinana
28
70
Fusarium axysporium
26
50
Gleophylium trabeum
22
80
Mhyrothecium verrucaria
30
45
Neurospora crassa
28
50
Penicillum sp
25
40
Table 1 Beberapa mikroorganisme penghasil enzim xilanase
pH
4,5 - 6
4,5 – 4,8
5,5
5,0
4,0
5,5
4,8
6,0
(Sumber : Sunna dan Antraniklan (1997)
1.2 Enzim Pektinase
Enzim pektinase digunakan pada proses penjernihan sari buah. Pada proses
produksi sari buah, metode pengambilan sari buah dari buah asalnya biasa
menggunakan metode ekstraksi. Buah yang diekstrak akan menghasilkan
saribuah. Sari buah yang diperoleh biasanya masih mengandung partikel padat.
Sehingga perlu dihilangkan agar mendapatkan sari buah yang jernih.
Penghilangan dapat dilakukan dengan penyaringan. Pemisahan dengan didiamkan
beberapa waktu akan terjadi pengendapan padat karena adanya gaya gravitasi
partikel padat, kemudian dapat diambil bagian jernihnya. Proses penjernihan yang
lebih efisien dapat dilakukan dengan menggunakan bantuan enzim, yaitu enzim
pektinase.
1.3 Enzim Lipase
Enzim lipase digunakan pada produk bakery. Enzim lipase merupakan
salah satu enzim yang memiliki sisi aktif sehingga dapat menghidrolisis
triasilgliserol menjadi asam lemak dan gliserol. Enzim lipase dapat digunakan
Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 4
untuk menghasilkan emulsifier, surfaktant, mentega, coklat tiruan, protease untuk
membantu pengempukan daging, mencegah kekeruhan bir, naringinase untuk
menghilangkan rasa pahit pada juice jeruk, glukosa oksidase untuk mencegah
reaksi pencoklatan pada produk tepung telur dan lain-lain.
1.4 Enzim Selulase
Enzim selulase dapat digunakan Untuk melembutkan sayur-sayuran dengan
mencernakan selulosa sayur itu, mengeluarkan kulit dari biji-bijian seperti
gandum, mengasingkan agar-agar daripada rumput laut dengan menguraikan
dinding sel daun ramput dan membebaskan agar-agar yang terkandung di
dalamnya.
1.5 Enzim Phytase
Akhir-akhir ini, penelitian banyak diarahkan pada penggunaan enzim dalam
rensum untuk memperbaiki produktivitas ternak dan keracunan pakan. Pemakaian
zat aditif sudah banyak digunakan di Eropa dengantujuan unutk meningkatkan
nilai gizi ransum dan juga untuk mengurangi polusi tanah lingkungan. penambahn
enzim biasanyan dilakukan pada bahan pakan yang kecernaannya rendah
(Mestika, 2000), sehinga dapat meningkatkan penggunaan bahan pakan tersebut.
1.6 Enzim Glukosa Oksidase
Indonesia termasuk salah satu negara yang memiliki bahan baku melimpah
untuk digunakan dalam memproduksi berbagai bahan kimia dasar dan enzim
termasuk enzim glukosa oksidase dan asam glukonat. Mikroba yang ada di alam
Indonesia baru sebahagian kecil yang telah dimanfaatkan untuk memproduksi
bahan hayati yang mempunyai nilai ekonomi tinggi. Potensi alam tersebut hingga
saat ini belum dimanfaatkan secara optimal. Enzim glukosa oksidase dari A.niger
termasuk salah satu jenis enzim yang dijual secara komersial. Enzim ini banyak
digunakan dalam industri pangan dan analisis klinis untuk penentuan kadar
glukosa darah. Berdasarkan data impor dari BPIS Tahun 2000, kebutuhan enzim
termasuk glukosa oksidase setiap tahunnya meningkat.
Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 5
1.7 Enzim Papain
Manfaat pertama papain adalah pelunak daging. Daging dari hewan tua dan
bertekstur bisa menjadi lunak. Pada pH, suhu, dan kemurnian papain, daya
pemecahan protein yang dimiliki papain dapat diintensifkan lebih jauh menjadi
kegiatan hidrolisis protein. Harga produk itu saat ini sangat mahal. Papain juga
banyak digunakan sebagai bahan aktif dalam preparat farmasi seperti obat
gangguan pencernaan, dispesia, dan obat cacing. Dalam rangka pembedahan
papain biasa digunakan sebagai obat pengendali oedema dan imflamasi.
Yang banyak digunakan saat ini adalah bahan aktif untuk krim, pembersih kulit
muka. Sebab, papain bisa melarutkan sel-sel mati yang melekat pada kulit dan
sukar terlepas secara fisik. Noda dan flek di wajah bisa dikikis oleh papain hingga
menjadi mulus dan bersih. Papain pun bisa digunakan sebagai bahan pembuat
pasta gigi, sebab bisa membersihkan sisa makanan apa saja yang melekat di gigi.
2. Penggunaan Enzim di Bidang Pertanian
Penggunaan enzim di bidang pertanian seadanya tidak dapat dilepaskan
dari makhluk hidup lainnya. Kebanyakan enzim yang digunakan dalam bidang
pertanian dihasilkan oleh sel hidup baik hewani maupun nabati. Penggunaan
enzim dengan bahan organik lainnya bisa mengubah susunan senyawaya menjadi
sederhana namun enzim tidak berubah sehingga dapat dikatakan bahwa enzim
dalam bidang pertanian berperan sebagai biokatalisator/katalisator organik yang
pada dasarnya dihasilkan oleh sel.
Peranan enzim sangat penting dalam makhluk hidup dimana enzim sendiri
memiliki kaitan yang erat dengan makhluk hidup yang bersangkutan. Misalnya
dalam tepung tidak akan memiliki sifat- sifat tertentu bila dalam biji gandum tidak
ada enzim. Dapat disimpulkan bahwa enzim digunakan sebagai katalisator
biologis yang dihasilkan oleh sel-sel hidup yang dapat membantu mempercepat
bermacam-macam reaksi biokimia.
Penggunaan enzim yang di isolasi dari microalgae yang merupakan jenis
algae yang berukururan makrospik. Beberapa alga dilaporkan mengandung
senyawa enzim yang berperan penting diantaranya adalah jenis alga hijau
Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 6
(Spirogyra, Mougeotia sp., Zygnema cylindricum and Mesotaenium caldariorum)
yang mengandung enzim glycosidase (a-glucosidase, a-amylase and flgalactosidase, beberapa jenis cyanophyta juga mengandung enzim yang berperan
penting dalam mendegradasi bakteri atau sebagai inhibitor. Adapun manfaat
mikro alga di berbagai bidang pertanian dengan pemanfaatan biomassa mikroalga
yang selain mengandung protein, karbohidrat dan vitamin juga mengandung
minyak. Bahkan jenis mikroalga tertentu, misal Botrycoccus braunii memiliki
kandungan minyak yang komposisinya mirip seperti tanaman darat dengan jumlah
yang lebih tinggi bila dibanding dengan kandungan minyak pada kelapa, jarak dan
sawit.
Penggunan enzim pertanian pada jagung manis. Jagung manis merupakan
produk pertanian yang sangat banyak dimanfaatkan dalam rumah tangga maupun
industri.
Permasalahan
dari
penanaman
jagung manis
adalah
semakin
berkurangnya lahan pertanian. Salah satu usaha untuk memenuhi permintaan
konsumen adalah peningkatan kualitas dan kuantitas jagung manis. Peningkatan
kualitas jagung manis dapat diketahui dari rasa yang semakin manis, dan
bertambahnya bobot segar tongkol. Peningkatan kuantitas jagung manis dapat
diamati dari bertambahnya tongkol per tanaman. Beberapa cara yang dapat
digunakan untuk meningkatkan kualitas dan kuantitas jagung manis adalah
penggunaan pupuk kimia dan pupuk kandang dengan perbandingan seimbang,
serta pemberian larutan enzim pertanian. Enzim pertanian merupakan salah satu
penemuan baru dibidang pertanian. Enzim pertanian tersusun dari enzim hayati,
chellate hayati, substrat , vitamin dan garam. Enzim hayati berfungsi untuk
mempercepat berlangsungnya proses reaksi kimia, dimana enzim tersebut tidak
mengalami perubahan didalam proses reaksi yang berlangsung. Dari hasil
penelitiannya diperoleh bahwa penggunaan enzim pertanian ternyata dapat
mempengaruhi pertumbuhan jagung manis.
Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 7
Prospek Xilanase dalam Biokonversi Limbah Pertanian
Perkembangan dan kemajuan bidang pertanian dan industry pertanian di
Indonesia telah menimbulkan peningkatan limbah pertanian yang sebagian besar
merupakan limbah berlignoselulosa. Limbah berlignoselulosa yang tinggi
potensinya di Indonesia antara lain jerami, onggok (ampas tapioka, garut),
bonggol dan kulit jagung, sabut serta tandan kosong kelapa sawit, bagase tebu,
dan lain sebagainya. Seringkali limbah yang tidak tertangani,akan menimbulkan
pencemaran lingkungan. Pada dasarnya limbah tidak memiliki nilai ekonomi,
bahkan mungkin bernilai negative karena memerlukan biaya penanganan. Namun
demikian, bila ditelaah lebih dalam limbah lignoselulosa sebagai bahan organik
me-miliki potensi besar sebagai bahan baku berbagai industri, terutama untuk
pembuatan kertas. Di samping itu, fraksinasi limbah ini menjadi komponen
penyusunnya akan meningkatkan pendayagunaan dalam berbagai industri.
Melihat potensi bahan limbah berlignoselulosa yang melimpah maka perlu
penggalian yang lebih intensif tentang pemanfaatan potensi tersebut.
Bahan berlignoselulosa terdiri atas hemiselulosa, selulosa, dan lig-nin.
Hemiselulosa dapat dimanfaatkan menjadi produk xylitol, xylosa, dan fulfural.
Selulosa dapat diman-faatkan menjadi protein sel tunggal, glukosa, fruktosa, dan
sorbitol. Sedangkan lignin untuk bahan bakar, pelarut, resin, produk karbon, dan
matriks adsorpsi (Paturau, 1969). Salah satu sasaran dalam pengembangan
bioteknologi adalah merintis pemanfaatan mikroorganisme dalam biokonversi
limbah. Pemanfaatan limbah berlignoselulosa dengan menggunakan jasa
mikroorganisme yang dapat
menghasilkan enzim ekstraseluler yang mampu
mendegradasi bahan berlignoselulosa menjadi fraksi penyusunnya.
Misalkan enzim selulase yang dapat merombak bahan berlignoselulosa
berupa jerami atau sampah organik menjadi kompos, atau menghidrolisis selulosa
menjadi glukosa. Sedangkan xilanase dapat menghidrolisis hemiselulosa menjadi
xilosa, proses ini dapat diaplikasikan ke beberapa proses dan pemanfaatannya.
ekstrak kopi minyak nabati, pati dan roti. Sehubungan dengan pemanfaatan enzim yang
beragam di berbagai industri , khususnya industri pangan dan pertanian.
Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 8
PENUTUP
Kesimpulan
Enzim
merupakan
katalisator
protein
yang
mengatur
kecepatan
berlangsungnya berbagai proses fisiologis. Sebagai katalisator, enzim ikut serta
dalam reaksi dan kembali ke keadaan semula bila reeaksi telah selesai. Ditinjau
dari sumber dan manfaatnya, enzim dimanfaatkan dalam industri pangan, karena
enzim merupakan alat yang ideal digunakan untuk memanipulasi bahan-bahan
biologis. Beberapa keuntungan penggunaan enzim dalam pengolahan pangan
adalah aman terhadap kesehatan karena bahan alami, mengkatalisis reaksi yang
sangat spesifik tanpa efek samping, aktif pada konsentrasi yang rendah, dan dapat
digunakan sebagai indikator kesesuaian proses pengolahan.
Enzim dimanfaatkan untuk menghasilkan produk bioteknologi dalam
bidang industri pangan, diantaranya: Pembuatan gula cair dari bahan berpati
seperti singkong, sagu, jagung, ubi jalar atau jenis ubi-ubian lainnya memerlukan
kerja berbagai enzim pemecah pati yaitu : (1) Alfa amilse, Glukoamilase, dan
Glukosa isomerase. (2) Protease dalam pembuatan bir diperlukan, baik dalam
tahap hidrolisis makanan protein untuk pertumbuhan ragi bir maupun dalam tahap
penjernihan bir. (3) Penambahan alfa amilase dan protease dalam pembuatan roti
dan kue, akan memperbaiki tekstur roti. Beberapa enzim yang berperan dalam
bidang industri pangan diantaranya: (1) enzim xilanase, (2) enzim pektinase, (3)
enzim lipase, (4) enzim selulase, (5) enzim phytase, (6) enzim glukosa oksidase,
(7) enzim papain. Enzim protease dapat diproduksi dari jaringan-jaringan hidup
yang meliputi mikroorganisme, hewan, maupun tanaman. Namun demikian untuk
memproduksi enzim protease dari beberapa sumber tersebut masih menghadapi
banyak kendala. Meskipun mikroba dikenal luas sebagai sumber enzim protease,
namun untuk tujuan-tujuan tertentu, enzim protease dari tanaman masih
mempunyai peranan yang sangat besar yang belum sepenuhnya dapat digantikan
oleh enzim mikroba. Xilanase juga dapat digunakan untuk menghidrolisis xilan
(hemiselulosa) menjadi gula xilosa. Enzim pektinase digunakan pada proses
penjernihan sari buah.
Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 9
Sedangkan dalam bidang industri pertanian, enzim juga berperan penting
dalam industri tersebut, beberapa keuntungan penggunaan enzim dibidang industri
pertanian adalah pemanfaatan enzim xilanase untuk makanan ternak ataupun
untuk meningkatkan kualitas roti, memperbaiki mutu produk juice, ekstrak kopi
minyak nabati, pati dan roti. Sehubungan dengan pemanfaatan enzim yang
beragam di berbagai industri , khususnya industri pangan dan pertanian.
Penggunaan enzim di bidang pertanian seadanya tidak dapat dilepaskan dari
makhluk hidup lainnya. Kebanyakan enzim yang digunakan dalam bidang
pertanian dihasilkan oleh sel hidup baik hewani maupun nabati. Penggunaan
enzim dengan bahan organik lainnya bisa mengubah susunan senyawaya menjadi
sederhana namun enzim tidak berubah sehingga dapat dikatakan bahwa enzim
dalam bidang pertanian berperan sebagai biokatalisator/katalisator organik yang
pada dasarnya dihasilkan oleh sel.
Penggunan enzim pertanian pada jagung manis. Jagung manis merupakan
produk pertanian yang sangat banyak dimanfaatkan dalam rumah tangga maupun
industri.
Permasalahan
dari
penanaman
jagung manis
adalah
semakin
berkurangnya lahan pertanian. Salah satu usaha untuk memenuhi permintaan
konsumen adalah peningkatan kualitas dan kuantitas jagung manis. Peningkatan
kualitas jagung manis dapat diketahui dari rasa yang semakin manis, dan
bertambahnya bobot segar pada tongkol jagung dengan penambahan enzim
pertanian.
Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 10
Daftar Pustaka
Adi .P, Dimas, dkk. 2011. Penggunaan Enzim dalm Industri Pangan. Semarang
UNDIP
Beg, Q.K., M. Kapoor, L. Mahajan, and G.S. Hoondai. 2001. Microbial xylanases
and their industrial application; a review. J. Appl. Microbiol Biotechh nol.
56:326-338.
Meat, J., Reza, J. Verbakel, H. Stam, M.J. Santosa da Silva, M. Bosse, M.R.
Engmond, M.L.D. Hagemans, R.F.M. van Gorcom
Paturau, J.M. 1969. By-products of the cane sugar industry. An Intriduction to
their Industrial Utilization. Etsevier Publishing Company, New York
Poedjadi, Anna dkk. 1994. Dasar- dasar Biokimia. Jakarta : Universitas Indonesia
( UI- Press)
Richana, N. 2002. Produksi dan Prospek Enzim Xilanase dalam Pengembangan
Bioindustri di Indonesia. Vol 5, No. 1. Bogor : Balai Penelitian dan
Sumberdaya Genetik Pertanian
Stryer, L. 1996. Biokimia Edisi IV. Jakarta : EGC.
Sunna, A. and G. Antarniklan. 1997. Xylanolytic enzyme from fungi and bacteria .
Crit. Rev. in Biotechnol. 17(1): 39-67
Wong, K.KY and J. N. Saddler. 1993. Applications of Hemicellulases in the food
and pulp and paper Industries in Coughlan and Hazlevwod (Ed 5.). London
: Porhand press
Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 11
Industri Pangan dan Pertanian
Oleh
Helmi Fauziah Nst , Saema Nainggolan1, Siti Kholilah Hsb1*
1
ABSTRAK
Penggunaan enzim dibidang pangan sejak zaman dahulu dimulai dari
berkembangya proses permentasi untuk memproduksi produk-produk makanan sperti
keju, bir dan cuka. Berkembangnya proses fermentasi selama beberapa abad terakhir
memungkinkan untuk produksi enzim semakin dimurnikan, baik persiapan skala kecil
maupun skala besar. Aplikasi enzim dalam industri makanan sangat banyak dan
beragam, umumnya untuk semua aplikasi makanan dan minuman. Enzim bekerja
dengan mengurangi energi aktivasi dari substrat tertentu. Mekanisme kerja enzim
yaitu dengan terikat sementara ke substrat untuk membentuk sebuah kompleks enzimsubstrat yang lebih tidak stabil dibanding substrat jika berdiri sendiri. Ini
menyebabkan substrat mudah bereaksi. Dengan demikian substrat tereksitasi ke
tingkat energi lebih rendah dengan membentuk produk-produk reaksi yang baru.
Selama berlangsungnya reaksi, enzim dilepaskan dalam keadaan tidak berubah.
Pelepasan enzim tetap utuh sehingga bisa terus bereaksi dan menyebabkan enzim
tetap efektif meski dalam jumlah yang sangat kecil. Kegiatan enzim dapat
berlangsung dengan baik jika kondisi lingkungannya mendukung. Sementara
penggunaan enzim dalam bidang pertanian masih dalam proses pengembanga n.
Kebanyakan penggunaan enzim dibidang pertanian didukung oleh kemajuan
bioteknologi.
Kata Kunci : Enzim, Industri pangan, Industri Pertanian
PENDAHULUAN
Enzim adalah molekul berpolimer yang tersusun dari serangkaian asam
amino dalam komposisi dan susunan rantai yang tersusun teratur dan tetap. Enzim
memegang peranan penting dalam berbagai protein, enzim diproduksi dan
digunakan oleh sel hidup untuk mengkaltalis reaksi antara lain konversi energi
dan metabolisme pertahanan sel. (Nur Richana, 2002)
*
Program Studi Pendidikan Kimia Universitas Negeri Medan
Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 1
Secara praktis, enzim banyak digunakan di berbagai bidang kegiatan.
Enzim digunakan secara luas dalam bidang industri, terutama industri
bioteknologi. Dalam bidang ini, baik yang konvensional maupun yang mutakhir,
yang mengandalkan teknik rekombinasi gen, pengetahuan dan penggunaan enzim
merupakan syarat mutlak untuk berhasil. Dalam segmen bioteknologi tradisional
dan skala kecil, seperti berbagai industri makanan tingkat rumah tangga,
pengetahuan empiris tentang enzim diwariskan secara turun temurun dan biasanya
bercampur
dengan
pengetahuan
empiris
tentang
penggunaan
praktis
mikroorganisme, yang secara umum dinamai ragi. Selain itu, enzim juga dipakai
secara luas dalam industri lain yang tidak tergolong ke dalam industri
bioteknologi dalam arti luas. Contohnya adalah industri tekstil dan industri kertas,
industry pangan maupun industry pertanian. Dalam bidang teknologi lingkungan,
enzim juga telah digunakan dalam pengolahan air limbah serta dalam pengolahan
sampah, terutama sampah organik.
Enzim berperan sangat penting dalam industri pangan, baik produk pangan
tradisional maupun desain produk pangan yang baru. Sebelum dikenalnya
teknologi modern, pemanfaatan enzim sudah dilakukan dengan tidak sengaja.
Misalnya, pada proses pengolahan minuman beralkohol dan keju. Proses malting
pada pengolahan minuman beralkohol berkembang aktivitas enzim amilase dan
protease yang memecah pati dan protein pada mashing biji-bijian menghasilkan
gula dan zat gizi lain yang dibutuhkan oleh yeast pada proses selanjutnya.
Demikian pula pada pengolahan keju, peran enzim protease sangat penting dalam
memecah misel kasein sehingga terbentuk curd pada tahapan pembuatan keju.
Dengan kemajuan teknologi, peran enzim dalam produksi pangan sudah dilakukan
optimasi terhadap kondisi proses sehingga aktivitas enzim dapat berjalan seperti
yang diharapkan. ( Dimas Adi. P, 2011)
Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 2
PEMBAHASAN
1. Pemanfaatan Enzim di Bidang Industri Pangan
Ditinjau dari sumber dan manfaatnya, enzim dimanfaatkan dalam industri
pangan, karena enzim merupakan alat yang ideal digunakan untuk memanipulasi
bahan-bahan
biologis.
Beberapa
keuntungan
penggunaan
enzim
dalam
pengolahan pangan adalah aman terhadap kesehatan karena bahan alami,
mengkatalisis reaksi yang sangat spesifik tanpa efek samping, aktif pada
konsentrasi yang rendah, dan dapat digunakan sebagai indikator kesesuaian proses
pengolahan. Walaupun demikian, dari ribuan enzim ditemukan oleh para ahli
biokimia, hanya sebagian kecil enzim dapat dimanfaatkan dalam industri pangan.
Hal ini disebabkan oleh ketidak sesuaian kondisi reaksi enzim, ketidakstabilan
enzim selama pengolahan, atau karena biaya yang terlalu mahal untuk
menggunakan enzim dalam pengolahan pangan.
Enzim dimanfaatkan untuk menghasilkan produk bioteknologi dalam bidang
industri pangan, diantaramya: Pembuatan gula cair dari bahan berpati seperti
singkong, sagu, jagung, ubi jalar atau jenis ubi-ubian lainnya memerlukan kerja
berbagai enzim pemecah pati yaitu : (1) Alfa amilse, Glukoamilase, dan Glukosa
isomerase. (2) Protease dalam pembuatan bir diperlukan, baik dalam tahap
hidrolisis makanan protein untuk pertumbuhan ragi bir maupun dalam tahap
penjernihan bir. (3) Penambahan alfa amilase dan protease dalam pembuatan roti
dan kue, akan memperbaiki tekstur roti. Beberapa enzim yang berperan dalam
bidang industri pangan diantaranya: (1) enzim xilanase, (2) enzim pektinase, (3)
enzim lipase, (4) enzim selulase, (5) enzim phytase, (6) enzim glukosa oksidase,
(7) enzim papain.
1.1 Enzim Xilanase
Xilanase dapat digunakan untuk menghidrolisis xilan (hemiselulosa) menjadi
gula xilosa. Xilan banyak diperoleh dari limbah pertanian dan industri makanan.
Selain itu xilanase juga dapat digunakan untuk menjernihkan juice, ekstraksi kopi,
minyak nabati, dan pati (Wong dan Saddler, 1993).
Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 3
Kombinasi dengan selulase dan pektinase dapat untuk penjernihan juice dan
likuifikasi buah dan sayuran (Beg et al, 2001). Pemanfaatan xilanase juga
digunakan dalam perbaikan kualitas roti yang telah dilakukan, yaitu xilanase yang
berasal dari Aspergilus niger var awamori yang ditimbahkna kedalam adonan roti
menghasilkan kenaikan volume spesifik roti dan untuk lebih meningkatkan
kualitas roti maka perlu dilakukan kombinasi penambahan amilase dan xilanase
(Maat et al., 1992)
Jamur
Suhu
Suhu
Tumbuh(0C)
Optimum(0C)
Aspergilus sp
24-30
45-60
Aureobasidium sp
28
45-54
Bipolaris sorokinana
28
70
Fusarium axysporium
26
50
Gleophylium trabeum
22
80
Mhyrothecium verrucaria
30
45
Neurospora crassa
28
50
Penicillum sp
25
40
Table 1 Beberapa mikroorganisme penghasil enzim xilanase
pH
4,5 - 6
4,5 – 4,8
5,5
5,0
4,0
5,5
4,8
6,0
(Sumber : Sunna dan Antraniklan (1997)
1.2 Enzim Pektinase
Enzim pektinase digunakan pada proses penjernihan sari buah. Pada proses
produksi sari buah, metode pengambilan sari buah dari buah asalnya biasa
menggunakan metode ekstraksi. Buah yang diekstrak akan menghasilkan
saribuah. Sari buah yang diperoleh biasanya masih mengandung partikel padat.
Sehingga perlu dihilangkan agar mendapatkan sari buah yang jernih.
Penghilangan dapat dilakukan dengan penyaringan. Pemisahan dengan didiamkan
beberapa waktu akan terjadi pengendapan padat karena adanya gaya gravitasi
partikel padat, kemudian dapat diambil bagian jernihnya. Proses penjernihan yang
lebih efisien dapat dilakukan dengan menggunakan bantuan enzim, yaitu enzim
pektinase.
1.3 Enzim Lipase
Enzim lipase digunakan pada produk bakery. Enzim lipase merupakan
salah satu enzim yang memiliki sisi aktif sehingga dapat menghidrolisis
triasilgliserol menjadi asam lemak dan gliserol. Enzim lipase dapat digunakan
Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 4
untuk menghasilkan emulsifier, surfaktant, mentega, coklat tiruan, protease untuk
membantu pengempukan daging, mencegah kekeruhan bir, naringinase untuk
menghilangkan rasa pahit pada juice jeruk, glukosa oksidase untuk mencegah
reaksi pencoklatan pada produk tepung telur dan lain-lain.
1.4 Enzim Selulase
Enzim selulase dapat digunakan Untuk melembutkan sayur-sayuran dengan
mencernakan selulosa sayur itu, mengeluarkan kulit dari biji-bijian seperti
gandum, mengasingkan agar-agar daripada rumput laut dengan menguraikan
dinding sel daun ramput dan membebaskan agar-agar yang terkandung di
dalamnya.
1.5 Enzim Phytase
Akhir-akhir ini, penelitian banyak diarahkan pada penggunaan enzim dalam
rensum untuk memperbaiki produktivitas ternak dan keracunan pakan. Pemakaian
zat aditif sudah banyak digunakan di Eropa dengantujuan unutk meningkatkan
nilai gizi ransum dan juga untuk mengurangi polusi tanah lingkungan. penambahn
enzim biasanyan dilakukan pada bahan pakan yang kecernaannya rendah
(Mestika, 2000), sehinga dapat meningkatkan penggunaan bahan pakan tersebut.
1.6 Enzim Glukosa Oksidase
Indonesia termasuk salah satu negara yang memiliki bahan baku melimpah
untuk digunakan dalam memproduksi berbagai bahan kimia dasar dan enzim
termasuk enzim glukosa oksidase dan asam glukonat. Mikroba yang ada di alam
Indonesia baru sebahagian kecil yang telah dimanfaatkan untuk memproduksi
bahan hayati yang mempunyai nilai ekonomi tinggi. Potensi alam tersebut hingga
saat ini belum dimanfaatkan secara optimal. Enzim glukosa oksidase dari A.niger
termasuk salah satu jenis enzim yang dijual secara komersial. Enzim ini banyak
digunakan dalam industri pangan dan analisis klinis untuk penentuan kadar
glukosa darah. Berdasarkan data impor dari BPIS Tahun 2000, kebutuhan enzim
termasuk glukosa oksidase setiap tahunnya meningkat.
Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 5
1.7 Enzim Papain
Manfaat pertama papain adalah pelunak daging. Daging dari hewan tua dan
bertekstur bisa menjadi lunak. Pada pH, suhu, dan kemurnian papain, daya
pemecahan protein yang dimiliki papain dapat diintensifkan lebih jauh menjadi
kegiatan hidrolisis protein. Harga produk itu saat ini sangat mahal. Papain juga
banyak digunakan sebagai bahan aktif dalam preparat farmasi seperti obat
gangguan pencernaan, dispesia, dan obat cacing. Dalam rangka pembedahan
papain biasa digunakan sebagai obat pengendali oedema dan imflamasi.
Yang banyak digunakan saat ini adalah bahan aktif untuk krim, pembersih kulit
muka. Sebab, papain bisa melarutkan sel-sel mati yang melekat pada kulit dan
sukar terlepas secara fisik. Noda dan flek di wajah bisa dikikis oleh papain hingga
menjadi mulus dan bersih. Papain pun bisa digunakan sebagai bahan pembuat
pasta gigi, sebab bisa membersihkan sisa makanan apa saja yang melekat di gigi.
2. Penggunaan Enzim di Bidang Pertanian
Penggunaan enzim di bidang pertanian seadanya tidak dapat dilepaskan
dari makhluk hidup lainnya. Kebanyakan enzim yang digunakan dalam bidang
pertanian dihasilkan oleh sel hidup baik hewani maupun nabati. Penggunaan
enzim dengan bahan organik lainnya bisa mengubah susunan senyawaya menjadi
sederhana namun enzim tidak berubah sehingga dapat dikatakan bahwa enzim
dalam bidang pertanian berperan sebagai biokatalisator/katalisator organik yang
pada dasarnya dihasilkan oleh sel.
Peranan enzim sangat penting dalam makhluk hidup dimana enzim sendiri
memiliki kaitan yang erat dengan makhluk hidup yang bersangkutan. Misalnya
dalam tepung tidak akan memiliki sifat- sifat tertentu bila dalam biji gandum tidak
ada enzim. Dapat disimpulkan bahwa enzim digunakan sebagai katalisator
biologis yang dihasilkan oleh sel-sel hidup yang dapat membantu mempercepat
bermacam-macam reaksi biokimia.
Penggunaan enzim yang di isolasi dari microalgae yang merupakan jenis
algae yang berukururan makrospik. Beberapa alga dilaporkan mengandung
senyawa enzim yang berperan penting diantaranya adalah jenis alga hijau
Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 6
(Spirogyra, Mougeotia sp., Zygnema cylindricum and Mesotaenium caldariorum)
yang mengandung enzim glycosidase (a-glucosidase, a-amylase and flgalactosidase, beberapa jenis cyanophyta juga mengandung enzim yang berperan
penting dalam mendegradasi bakteri atau sebagai inhibitor. Adapun manfaat
mikro alga di berbagai bidang pertanian dengan pemanfaatan biomassa mikroalga
yang selain mengandung protein, karbohidrat dan vitamin juga mengandung
minyak. Bahkan jenis mikroalga tertentu, misal Botrycoccus braunii memiliki
kandungan minyak yang komposisinya mirip seperti tanaman darat dengan jumlah
yang lebih tinggi bila dibanding dengan kandungan minyak pada kelapa, jarak dan
sawit.
Penggunan enzim pertanian pada jagung manis. Jagung manis merupakan
produk pertanian yang sangat banyak dimanfaatkan dalam rumah tangga maupun
industri.
Permasalahan
dari
penanaman
jagung manis
adalah
semakin
berkurangnya lahan pertanian. Salah satu usaha untuk memenuhi permintaan
konsumen adalah peningkatan kualitas dan kuantitas jagung manis. Peningkatan
kualitas jagung manis dapat diketahui dari rasa yang semakin manis, dan
bertambahnya bobot segar tongkol. Peningkatan kuantitas jagung manis dapat
diamati dari bertambahnya tongkol per tanaman. Beberapa cara yang dapat
digunakan untuk meningkatkan kualitas dan kuantitas jagung manis adalah
penggunaan pupuk kimia dan pupuk kandang dengan perbandingan seimbang,
serta pemberian larutan enzim pertanian. Enzim pertanian merupakan salah satu
penemuan baru dibidang pertanian. Enzim pertanian tersusun dari enzim hayati,
chellate hayati, substrat , vitamin dan garam. Enzim hayati berfungsi untuk
mempercepat berlangsungnya proses reaksi kimia, dimana enzim tersebut tidak
mengalami perubahan didalam proses reaksi yang berlangsung. Dari hasil
penelitiannya diperoleh bahwa penggunaan enzim pertanian ternyata dapat
mempengaruhi pertumbuhan jagung manis.
Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 7
Prospek Xilanase dalam Biokonversi Limbah Pertanian
Perkembangan dan kemajuan bidang pertanian dan industry pertanian di
Indonesia telah menimbulkan peningkatan limbah pertanian yang sebagian besar
merupakan limbah berlignoselulosa. Limbah berlignoselulosa yang tinggi
potensinya di Indonesia antara lain jerami, onggok (ampas tapioka, garut),
bonggol dan kulit jagung, sabut serta tandan kosong kelapa sawit, bagase tebu,
dan lain sebagainya. Seringkali limbah yang tidak tertangani,akan menimbulkan
pencemaran lingkungan. Pada dasarnya limbah tidak memiliki nilai ekonomi,
bahkan mungkin bernilai negative karena memerlukan biaya penanganan. Namun
demikian, bila ditelaah lebih dalam limbah lignoselulosa sebagai bahan organik
me-miliki potensi besar sebagai bahan baku berbagai industri, terutama untuk
pembuatan kertas. Di samping itu, fraksinasi limbah ini menjadi komponen
penyusunnya akan meningkatkan pendayagunaan dalam berbagai industri.
Melihat potensi bahan limbah berlignoselulosa yang melimpah maka perlu
penggalian yang lebih intensif tentang pemanfaatan potensi tersebut.
Bahan berlignoselulosa terdiri atas hemiselulosa, selulosa, dan lig-nin.
Hemiselulosa dapat dimanfaatkan menjadi produk xylitol, xylosa, dan fulfural.
Selulosa dapat diman-faatkan menjadi protein sel tunggal, glukosa, fruktosa, dan
sorbitol. Sedangkan lignin untuk bahan bakar, pelarut, resin, produk karbon, dan
matriks adsorpsi (Paturau, 1969). Salah satu sasaran dalam pengembangan
bioteknologi adalah merintis pemanfaatan mikroorganisme dalam biokonversi
limbah. Pemanfaatan limbah berlignoselulosa dengan menggunakan jasa
mikroorganisme yang dapat
menghasilkan enzim ekstraseluler yang mampu
mendegradasi bahan berlignoselulosa menjadi fraksi penyusunnya.
Misalkan enzim selulase yang dapat merombak bahan berlignoselulosa
berupa jerami atau sampah organik menjadi kompos, atau menghidrolisis selulosa
menjadi glukosa. Sedangkan xilanase dapat menghidrolisis hemiselulosa menjadi
xilosa, proses ini dapat diaplikasikan ke beberapa proses dan pemanfaatannya.
ekstrak kopi minyak nabati, pati dan roti. Sehubungan dengan pemanfaatan enzim yang
beragam di berbagai industri , khususnya industri pangan dan pertanian.
Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 8
PENUTUP
Kesimpulan
Enzim
merupakan
katalisator
protein
yang
mengatur
kecepatan
berlangsungnya berbagai proses fisiologis. Sebagai katalisator, enzim ikut serta
dalam reaksi dan kembali ke keadaan semula bila reeaksi telah selesai. Ditinjau
dari sumber dan manfaatnya, enzim dimanfaatkan dalam industri pangan, karena
enzim merupakan alat yang ideal digunakan untuk memanipulasi bahan-bahan
biologis. Beberapa keuntungan penggunaan enzim dalam pengolahan pangan
adalah aman terhadap kesehatan karena bahan alami, mengkatalisis reaksi yang
sangat spesifik tanpa efek samping, aktif pada konsentrasi yang rendah, dan dapat
digunakan sebagai indikator kesesuaian proses pengolahan.
Enzim dimanfaatkan untuk menghasilkan produk bioteknologi dalam
bidang industri pangan, diantaranya: Pembuatan gula cair dari bahan berpati
seperti singkong, sagu, jagung, ubi jalar atau jenis ubi-ubian lainnya memerlukan
kerja berbagai enzim pemecah pati yaitu : (1) Alfa amilse, Glukoamilase, dan
Glukosa isomerase. (2) Protease dalam pembuatan bir diperlukan, baik dalam
tahap hidrolisis makanan protein untuk pertumbuhan ragi bir maupun dalam tahap
penjernihan bir. (3) Penambahan alfa amilase dan protease dalam pembuatan roti
dan kue, akan memperbaiki tekstur roti. Beberapa enzim yang berperan dalam
bidang industri pangan diantaranya: (1) enzim xilanase, (2) enzim pektinase, (3)
enzim lipase, (4) enzim selulase, (5) enzim phytase, (6) enzim glukosa oksidase,
(7) enzim papain. Enzim protease dapat diproduksi dari jaringan-jaringan hidup
yang meliputi mikroorganisme, hewan, maupun tanaman. Namun demikian untuk
memproduksi enzim protease dari beberapa sumber tersebut masih menghadapi
banyak kendala. Meskipun mikroba dikenal luas sebagai sumber enzim protease,
namun untuk tujuan-tujuan tertentu, enzim protease dari tanaman masih
mempunyai peranan yang sangat besar yang belum sepenuhnya dapat digantikan
oleh enzim mikroba. Xilanase juga dapat digunakan untuk menghidrolisis xilan
(hemiselulosa) menjadi gula xilosa. Enzim pektinase digunakan pada proses
penjernihan sari buah.
Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 9
Sedangkan dalam bidang industri pertanian, enzim juga berperan penting
dalam industri tersebut, beberapa keuntungan penggunaan enzim dibidang industri
pertanian adalah pemanfaatan enzim xilanase untuk makanan ternak ataupun
untuk meningkatkan kualitas roti, memperbaiki mutu produk juice, ekstrak kopi
minyak nabati, pati dan roti. Sehubungan dengan pemanfaatan enzim yang
beragam di berbagai industri , khususnya industri pangan dan pertanian.
Penggunaan enzim di bidang pertanian seadanya tidak dapat dilepaskan dari
makhluk hidup lainnya. Kebanyakan enzim yang digunakan dalam bidang
pertanian dihasilkan oleh sel hidup baik hewani maupun nabati. Penggunaan
enzim dengan bahan organik lainnya bisa mengubah susunan senyawaya menjadi
sederhana namun enzim tidak berubah sehingga dapat dikatakan bahwa enzim
dalam bidang pertanian berperan sebagai biokatalisator/katalisator organik yang
pada dasarnya dihasilkan oleh sel.
Penggunan enzim pertanian pada jagung manis. Jagung manis merupakan
produk pertanian yang sangat banyak dimanfaatkan dalam rumah tangga maupun
industri.
Permasalahan
dari
penanaman
jagung manis
adalah
semakin
berkurangnya lahan pertanian. Salah satu usaha untuk memenuhi permintaan
konsumen adalah peningkatan kualitas dan kuantitas jagung manis. Peningkatan
kualitas jagung manis dapat diketahui dari rasa yang semakin manis, dan
bertambahnya bobot segar pada tongkol jagung dengan penambahan enzim
pertanian.
Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 10
Daftar Pustaka
Adi .P, Dimas, dkk. 2011. Penggunaan Enzim dalm Industri Pangan. Semarang
UNDIP
Beg, Q.K., M. Kapoor, L. Mahajan, and G.S. Hoondai. 2001. Microbial xylanases
and their industrial application; a review. J. Appl. Microbiol Biotechh nol.
56:326-338.
Meat, J., Reza, J. Verbakel, H. Stam, M.J. Santosa da Silva, M. Bosse, M.R.
Engmond, M.L.D. Hagemans, R.F.M. van Gorcom
Paturau, J.M. 1969. By-products of the cane sugar industry. An Intriduction to
their Industrial Utilization. Etsevier Publishing Company, New York
Poedjadi, Anna dkk. 1994. Dasar- dasar Biokimia. Jakarta : Universitas Indonesia
( UI- Press)
Richana, N. 2002. Produksi dan Prospek Enzim Xilanase dalam Pengembangan
Bioindustri di Indonesia. Vol 5, No. 1. Bogor : Balai Penelitian dan
Sumberdaya Genetik Pertanian
Stryer, L. 1996. Biokimia Edisi IV. Jakarta : EGC.
Sunna, A. and G. Antarniklan. 1997. Xylanolytic enzyme from fungi and bacteria .
Crit. Rev. in Biotechnol. 17(1): 39-67
Wong, K.KY and J. N. Saddler. 1993. Applications of Hemicellulases in the food
and pulp and paper Industries in Coughlan and Hazlevwod (Ed 5.). London
: Porhand press
Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 11