produksi enzim selulase

Ervi Afifah(1006470)

BIOLOGI UPI BANDUNG

A•Enzim Selulase

B

•Bahan Baku yang digunakan dalam Pembuatan Enzim

Selulase

C•Mikroba yang Digunakan dalam Pembuatan Enzim Selulase

D

•Kondisi Kultur yang Dibutuhkan dalam Produksi Enzim

Selulase

E

•Proses Produksi Enzim Selulase

Selulase merupakan kumpulan dari beberapaenzim yang bekerja bersama untuk hidrolisisselulosa. Mikroorganisme tertentu menghasilkanpartikel yang dinamakan selulosom. Partikel inilahyang akan terdisintegrasi menjadi enzim-enzim,yang secara sinergis mendegradasi selulosa (Belitzdkk, 2008).

Sedikitnya ada tiga enzim yang terlibat dalamdegradasi atau hidrolisis selulosa, yaitu endo-β-glukanase, ekso-β-glukanase, dan β-glukosidase.

Reaksi hidrolisis selulosa oleh selulase adalah sebagaiberikut:

Endoglukanase akanmenghancurkancrystalinity region padaserat selulosa danmembuat rantai bebas.

Exoglucanase selanjutnyaakan mendegradasi rantaigula bebas denganmemindahkan unit selobisa(dimer glukosa)

Selobisa kemudian akandipotong menjadi glukosaoleh ƀ-glukosidase(Wyman, 1996 dalamTaherzadeh, 2007).

Gambar 1. Tahapan-tahapan hidrolisisselulosa

(sumber: Taherzadeh, 2007)

Teknologi hidrolisisselulosa adalah penemuanmikroorganisme yang mampu mengubahselulosa menjadi gulapada tahun 1950-an.

Elwyn Reese berhasilmengidentifikasimikroorganismepenghasil enzim selulase. Mikroorganisme ini adalahTrichoderma viride, yang akhirnya diberi namaTrichoderma reesei padatahun 1977,

Gambar 2. Percobaan produksiselulase secara kontinu tahun 1975

(sumber: Allen dkk, 2009)

Selulosa merupakan polisakarida, denganglukosa sebagai monomernya.

Selulosa adalah senyawa organik yang palingmelimpah di alam. Ada dua tipe dasarselulosa yang terdapat di alam, yaitupektoselulosa, seperti rami yangmengandung 80% selulosa dan lignoselulosayang terdiri dari selulosa, hemiselulosa, danlignin.

Contoh bahan baku yang dapat digunakandalam proses ini adalah jerami, bongkoljagung, serasah, dst.

Kompleks enzim selulase yang terdiri daritiga komponen utama yaitu endo-β-glukanase, ekso-β-glukanase, dan β-glukosidase. T. reesei merupakan salahsatunya dengan kemampuan menghasilkanenzim selulase dalam jumlah besar. (Ericson,2002 dalam Sarah, 2007).

Gambar 2.1. Trichoderma reesei strain QM6a

(sumber: www.science.energy.gov)

Mandels dkk. (1956) menemukan bahwa beberapa ion logam diperlukanuntuk produksi selulase. Magnesium (Mg2+) diperlukan untuk produksiselulase, tetapi ketika konsentrasinya ditingkatkan, menunjukkanaktivitas inhibisi. Kalsium diperlukan untuk menghasilkan selulase,tetapi tidak untuk pertumbuhan kecuali dalam selulosa murni. Ionanorganik lain yang diperlukan adalah mangan, zinc, fosfat, sulfat,kobalt, dan besi.

Bahan lain yang perlu ditambahkan sebagai medium fermentasi meliputisubstrat (selulosa atau substrat lain), anti-foaming, dan ekstrak ragi(Warzywoda dkk, 1988). Menurut Cho (1990), proses fermentasimenggunakan T. reesei harus dilakukan dalam kondisi aerobik.

Menurut Tengborg (2001), suhu optimal untuk enzim adalah 380 Cdengan pH 4,9 dan waktu inkubasi selama 144 jam (Taherzadeh, 2007).

Proses produksi enzimselulase dengan carafermentasi submerged(SmF) dan solid statecultivation (SSC). Jikafermentasi dilakukansecara submergedmaka diperlukanproses downstreamuntuk mendapatkanenzim dari cairan hasilfermentasi, sedangkanfermentasi solid statetidak memerlukannya(Zhuang, 2006)

Gambar 2.5. Spesifikasi proses untuk produksi enzim selulase dengan metode fermentasi solid state (sumber: Zhuang, 2006)

Industri tekstil

Selulase merupakan enzim yang paling sukses digunakan dalampemrosesan tekstil basah, terutama bagian proses akhir tekstilberbasis selulosa, dengan tujuan meningkatkan kualitas.

Industri deterjen

Enzim selulase menghidrolisis selulosa pada kapas ataupaduannya untuk memberi keuntungan dalam pencucian danperawatan bahan.

Industri makanan dan minuman

Tekstur, rasa, dan aroma dari buah dan sayur dapat ditingkatkandengan mengurangi rasa pahit berlebih dengan infusi enzimpektinase dan β-glukosidase.

Industri kertas dan pulp

penggunaan enzim untuk proses deinking adalah mengurangipenggunaan alkali, meningkatkan kecerahan fiber,mempertahankan kekuatan kertas, dan mengurangi partikel-partikel halus dalam pulp (Anthony, 2012).

Taherzadeh, et.al. (2007). Enzyme-Based Hydrolisis Processes for Ethanol From Lignocellulolisic Materials: A Review. Bioresources2(4), 707-738.

Sarah, et,al. (2007) Improving Cellulose Hydrolisis with New Cellulose Composition. Novozymes.

Anthony. (2012). Isolasi Enzim Selulase. Bandung: ITB.