Enzim adalah molekul
biopolimer yang tersusun dari serangkaian asam amino dalam komposisi dan
susunan rantai yang teratur dan tetap. Enzim memegang peranan penting dalam
berbagai reaksi di dalam sel. Sebagai protein, enzim diproduksi dan digunakan
oleh sel hidup untuk mengkatalisis reaksi, antara lain konversi energi dan
metabolisme pertahanan sel. Amilase mempunyai kemampuan untuk memecah
molekul-molekul pati dan glikogen Molekul pati yang merupakan polimer dari
alfa-D-glikopiranosa akan dipecah oleh enzim pada ikatan alfa-1,4- dan alfa-l,6-glikosida.
Amilase merupakan enzim
yang paling penting dan keberadaanya paling besar, pada bidang bioteknologi,
enzim ini diperjual belikan sebanyak 25% dari total enzim yang lainya. Amilase
didapatkan dari berbagai macam sumber, seperti tanaman, hewan dan
mikroorganisme. Amilase yang berasal dari mikroorganisme banyak digunakan dalam
industri, hal ini dikarenakan mikroorganisme periode pertumbuhanya pendek.
Amilase pertama kali yang diproduksi adalah amilase yang berasal dari fungi
pada tahun 1894.
Enzim alfa-amilase
merupakan enzim yang banyak digunakan pada berbagai macam makanan, minuman dan
industri tekstil. Alfa amilase ekstra seluler dihasilkan dari beberapa bakteri,
diantaranya adalah Bacillus coagulans, B. stearothermophilus dan B. Licheniformis.
Amilase adalah enzim yang paling penting dan signifikan dalam bidang
bioteknologi, industri enzim amylase merupakan kelas industri yang memiliki
kurang lebih 25% pasar enzim dunia. Enzim tersebut dapat diperoleh dari
bermacam-macam sumber, seperti tumbuhan, binatang, dan mikroorganisme. Sekarang
banyak mikrobia penghasil amylase yang tersedia secara komersial dan mikrobia
tersebut hampir seluruhnya menggantikan hidrolisis kimia pati pada industri
produksi pati.
Amilase yang dihasilkan
mikroorganisme mempunyai spektrum yang luas pada aplikasi industri karena lebih
stabil daripada-amilase yang dihasilkan oleh tumbuhan dan binatang. Keuntungan
utama dalam penggunaan mikroorganisme pada produksi amilase adalah kapasitas
produksi yang besar dan fakta bahwa mikrobia mudah dimanipulasi untuk
menghasilkan enzim dengan karakteristik yang di inginkan.-amilase diperoleh
dari bermacam-macam jamur, yeast dan bakteri. Meskipun demikian, enzim dari
sumber jamur dan bakteri mendominasi aplikasi dalam sektor industri. amilase
mempunyai kemampuan aplikasi yang luas dalam proses industry seperti makanan,
fermentasi, tekstil, kertas, deterjen, dan industri farmasi. Amilase dari jamur
dan bakteri dapat digunakan dalam industri farmasi dan kimia. Meskipun
demikian, dengan perkembangan bioteknologi, aplikasi amilase berkembang di
banyak bidang, seperti kesehatan, obat-obatan, dan analisis kimia, seperti
aplikasi dalam sakarifikasi pati pada tekstil, makanan, brewing, dan industri
distilasi.
Biokimia
Enzim Amilase
Amylase Pencernaan
makanan secara kimiawi terjadi dengan bantuan zat kimia tertentu. Enzim
pencernaan merupakan zat kimia yang berfungsi memecahkan molekul bahan makanan
yang kompleks dan besar menjadi molekul yang lebih sederhana dan kecil. Molekul
yang sederhana ini memungkinkan darah dan cairan getah bening (limfe)
mengangkut ke seluruh sel yang membutuhkan.
Macam-macam
Enzim Amilase
Secara umum, amilase
dibedakan menjadi tiga berdasarkan hasil pemecahan dan letak ikatan yang
dipecah, yaitu alfa-amilase, beta-amilase, dan glukoamilase. Enzim alfa-amilase
merupakan endoenzim yang memotong ikatan alfa-1,4 amilosa dan amilopektin
dengan cepat pada larutan pati kental yang telah mengalami gelatinisasi. Proses
ini juga dikenal dengan nama proses likuifikasi pati. Produk akhir yang
dihasilkan dari aktivitasnya adalah dekstrin beserta sejumlah kecil glukosa dan
maltosa. Alfa-amilase akan menghidrolisis ikatan alfa-1-4 glikosida pada
polisakarida dengan hasil degradasi secara acak di bagian tengah atau bagian
dalam molekul. Enzim beta-amilase atau disebut juga
alfa-l,4-glukanmaltohidrolas E.C. 3.2.1.2. bekerja pada ikatan
alfa-1,4-glikosida dengan menginversi konfigurasi posisi atom C(l) atau C nomor
1 molekul glukosa dari alfa menjadi beta. Enzim ini memutus ikatan amilosa
maupun amilopektin dari luar molekul dan menghasilkan unit-unit maltosa dari
ujung nonpe-reduksi pada rantai polisakarida. Bila tiba pada ikatan alfa-1,6
glikosida aktivitas enzim ini akan berhenti. Glukoamilase dikenal dengan nama lain
alfa-1,4- glukan glukohidro-lase atau EC 3.2.1.3. Enzim ini menghidrolisis
ikatan glukosida alfa-1,4, tetapi hasilnya beta-glukosa yang mempunyai
konfigurasi berlawanan dengan hasil hidrolisis oleh enzim a-amilase. Selain
itu, enzim ini dapat pula menghidrolisis ikatan glikosida alfa-1,6 dan alfa-1,3
tetapi dengan laju yang lebih lambat dibandingkan dengan hidrolisis ikatan
glikosida a-1,4.
Sifat
dan Fungsi Enzim Amilase
Enzim amylase yang
berfungsi untuk mengubah karbohidrat menjadi gula sederhana. Enzim amylase juga
berfungsi untuk mengubah tepung menjadi gula. Secara umum enzim memiliki sifat
:
- Bekerja pada substrat tertentu.
- Memerlukan suhu tertentu.
- Keasaman (pH) tertentu pula.
Suatu enzim tidak dapat
bekerja pada substrat lain. Molekul enzim juga akan rusak oleh suhu yang
terlalu rendah atau terlalu tinggi. Demikian pula enzim yang bekerja pada
keadaan asam tidak akan bekerja pada suasana basa dan sebaliknya. pada suhu
tinggi aktivitasnya tinggi tetapi kemantapan enzyme rendah. Suhu yang yang
membuat aktivitas dan kemantaban suatu enzyme tinggi maka disebut suhu
optimum.Jumlah hasil reaksi juga akan mempengaruhi aktivitas enzim.
Telah disebutkan beberapa
factor yang mempengaruhi aktivitas enzim salah satunya suhu dan pH. Sehubungan
dengan pengaruh suhu terhadap aktivitas enzim, maka semakin meningkat suhu,
aktivitas enzim akan semakin meningkat. Pada pemanasan tinggi enzim yang
merupakan suatu protein akan mengalami denaturasi protein sehingga aktivitas
kerjanya menjadi nol. Pada umumnya reaksi kima dengan naiknya suhu 10 derajat
Celcius maka akan meningkatkan kecepatan reaksi sebesar 2 kali. Hal ini akan
berlaku pada enzyme dengan suhu maksimum hingga 35 derajat Celcius. Jika lebih
dari suhu tersebut enzim akan mengalami denaturasi sehingga merusak fungsi
katalisatonya. Umumnya enzim mulai kehilangan sifat katalisatornya pada suhu 35
derajat Celcius dan berakhir pada suhu 60 derajat Celcius.
Oleh sebab itu perlu
diketahui nilai suhu dan pH optimum dari enzim amylase yang ada pada air liur.
Agar diketahui seberapa besar efek hidrolisis maka diperlukan blanko sebagai
pembanding. Blanko ini berisi seperti tabung pengujian yang membedakan hanyalah
penambahan air liur. Amilum akan membentuk kompleks dengan Iodium hingga
menghasilkan larutan berwarna biru. Warna ini dapat di pakai dalam pengukuran
absorbansi yang sebanding dengan kosentrasi amilum. Semakin besar nilai
absorbsinya maka semakin besar kosentrasi amilum yang belum terhidrolisis.Untuk
mengetahui besarnya hasil hidrolisis maka nilai A uji dikurangi dengan nilai
A blanko sehingga di peroleh A yang artinya semakin besar nilai A maka semakin
besar pula amilum yang telah terhidrolisis.
Sehingga jika di
buatkan sebuah kurva hubungan antara suhu dan pH ,akan diperoleh nilai pH dan
suhu optimum yang dipakai oleh enzyme. Enzim amilase adalah salah satu enzim
yang mampu dihasilkan oleh jamur dan jamur yang menghasilkan enzim tersebut
biasanya disebut jamur amilolitik. Dari beberapa penelitian yang telah
dilakukan, jamur yang mampu menghasilkan enzim amilase berasal dari genus
Penicillium, Cephalosporium, Mucor, Neurospora, Aspergillus dan Rhizopus.
Substrat
dan Kondisi Untuk Sintesis Enzim Amilase
Sejumlah sumber karbon
yang diuji dan ditelitinya, maltosa merupakan substrat yang terbaik untuk
produksi protein dan amilase. Umumnya tepung gandum dan tepung jagung juga
merupakan sumber karbon yang bagus untuk amilase rizhobia.
Produksi amilase, penambahan kalsium (10 mM)
atau pepton 1% pada ekstrak yeast pada mediun mineral, akan memperpendek
periode lag dan menambah pertumbuhan dan sintesis amilase. Penambahan glukosa
pada kultur mengurangi dari sintesis a-amilase, hal ini bisa disebabkan karena
glukosa mempengaruhi kegiatan bakteri ini. Suhu optimum pada sintesis amilase adalah
sekitar 500 C dan pH optimum untuk sintesis amilase sekitar 7,0. Ekstrak enzim
dipertahankan aktivitasnya 100% ketika diinkubasi selama 1 jam pada suhu 900 C
dan 40% pada suhu 600 C selama 24 jam.
Komposisi dan
konsentrasi media sangat mempengaruhi produksi dari enzim amilase ekstraseluler
pada bakteri, yeast, dan Aspergillus sp. Komposisi medium sangat mempengaruhi
produksi amilase, seperti halnya sporulasi pada Bacillus cereus. Keberadaan
pati akan menginduksi produksi amilase. Keadaan lingkungan dan sumber nitrogen
pada media kultur juga akan mempengaruhi pertumbuhan produksi amilase.
Disamping karbon dan nitrogen, sodium dan garam potassium, ion metal, dan
detergen juga akan mempengaruhi produksi amilase dan pertumbuhan mikroorganisme.
Manfaat
Enzim Amylase
Enzim amylase banyak
digunakan sebagai industri gula cair, makanan, industri tekstil, dan industri
farmasi .Enzim ini juga banyak digunakan pada industri minuman misalnya
pembuatan High Fructose Syrup (HFS) maupun pada industri tekstil, sebagai food
additive untuk memperbaiki tekstur bahan makanan.Penambahan enzim alfa-amilase
dalam bentuk tepung malt atau tepung enzim hasil kerja mikroorganisme dapat
meningkatkan kemampuan menghidrolisa pati yang dikandung dalam tepung terigu,
dengan demikian khamir yang tumbuh pada pembuatan adonan mendapat energi yang
cukup sehingga pembentukan karbon dioksida optimal dan pengembangan adonan
menjadi optimal amilase untuk produksi energi alternatif bioetanol, membantu
metabolism karbohidrat.
Cara
Menghasilkan Enzim Amylase
Degradasi yang terjadi
pada pati diketahui dengan hilangnya material yang terwarnai oleh iodine. Uji
deteksi α amylase yang menghidrolisis α-1,4-glikogen dan poliglucosan lainnya.
Pada saat awal perlakuan terjadi penurunan yang cepat berat molekul pati yang
dihasilkan dari pewarnaan iodine. Produk akhir utama dari degradasi ini adalah
oligosakarida dengan berat molekul yang rendah. Sebaliknya, β-amilase mampu
mengkatalisis sebuah serangan exolitik dan mendegradasi pati dengan cara memecah
maltose dari ujung rantai pati. Enzim amylase dari B. subtilis dapat dipisahkan
satu sama lain dan secara subsekuen mengeluarkannya bersama maltose. Enzim
amylase dapat dipisahkan dari protease dengan menambahkan insoluble starch ke
dalam kultur untuk menyerap amilase.
Aktivitas amilase
dilakukan oleh enzim bakteri dan terlihat berwarna biru di dalam iodin. Apabila
iodin menyebabkan media pati berwarna biru pada koloni bakteri maka tidak ada
amilase yang diproduksi. Molekul maltosa yang kecil dapat masuk ke dalam sel
untuk digunakan sebagai energi. Interaksi iodin dengan pati membuat media
berwarna biru gelap. Produksi enzim amilase oleh koloni bakteri pada media
ditunjukkan adanya zona bening dengan penambahan larutan iodin di sekitar
koloni bakteri.
Sumber :
