Cretive for Better Future

Sciences & Business

Enzim (Penjelasan singkat dan aplikasinya dalam industri makanan dan minuman)

ENZIM,
Penjelasan singkat dan aplikasinya dalam industri makanan dan minuman

Oleh : Wawan Agustina, S.Si
Balai Besar Pengembangan Teknologi Tepat Guna
Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia
e-mail : wan_agustina@yahoo.co.id

A. Pendahuluan

Enzim merupakan senyawa berstruktur protein yang dapat berfungsi sebagai katalisator dan dikenal sebagai biokatalisator. Enzim berperan sebagai katalisator yang mengkatalisis reaksi-reaksi kimia yang terjadi dalam sistem biologis. Enzim dapat mengkatalisis sebuah reaksi yang secara reaksi kimia biasa tidak mungkin terjadi dan seperti halnya katalisator biasa, enzim juga tidak ikut bereaksi atau pun terurai menjadi produk reaksi.

Enzim dapat diperoleh dari sel-sel hidup dan dapat bekerja baik untuk reaksi-reaksi yang terjadi di dalam sel maupun di luar sel. Pemanfaatan enzim untuk reaksi-reaksi yang terjadi di luar sel Sekarang banyak diaplikasikan dalam dunia industri seperti industri makanan, detergen, penyamakan kulit, kosmetik, dll. Pemanfaatan enzim dapat dilakukan secara langsung menggunakan enzim hasil isolasi maupun dengan cara pemanfaatan mikroorganisme yang dapat menghasilkan enzim yang diinginkan.

B. Sumber-Sumber Enzim

Enzim dapat diperoleh dari makhluk hidup seperti hewan dan tumbuhan selain itu sumber enzim yang saat ini sangat dikenal dan banyak dimanfaatkan adalah mikroorganisme. Beberapa contoh enzim seperti bromelin sebagai protease bersumber dari tumbuhan yaitu nanas, papain sebagai protease dari pepaya, lisozim dari putih telur dan lain sebagainya. Meskipun banyak sumber enzim yang berasal dari hewan dan tumbuhan, namun sekarang pemanfaatan mikroorganisme sebagai sumber enzim lebih banyak diminati karena beberapa alasan. Adapun alasan-alasan tersebut antara lain, bahwa enzim dari mikroorganisme bisa dihasilkan dalam waktu yang sangat singkat bahkan dalam hitungan jam, proses produksinya bisa dikontrol, kemungkinan terkontaminasi oleh senyawa-senyawa lain lebih kecil, area produksi tidak harus luas, dan lain sebagainya.
Menurut (Agustina, 2004) ada berbagai macam enzim yang digunakan secara komersial berasal dari jaringan tumbuhan, hewan, dan mikroorganisme yang terseleksi. Beberapa contoh enzim yang berasal dari hewan antara lain tripsin, rennet, lipase, dan kemotripsin. Selain dari hewan ada beberapa contoh yang bersumber dari tanaman seperti aktinidin, alfa amilase, beta amilase, bromelin, dan papain.

C. Sifat-sifat Kimiawi dan fisik Enzim
Enzim sebagai suatu senyawa yang berstruktur protein baik murni maupun tergabung dengan gugusan-gugusan kimiawi lainnya memiliki sifat yang sama dengan protein lain yaitu dapat terdenaturasikan oleh panas, terpresipitasikan / terendapkan oleh senyawa-senyawa organik cair seperti ethanol dan aseton juga oleh garam-garam organik berkonsentrasi tinggi seperti ammonium sulfat, dan memiliki bobot molekul yang relatif besar sehingga tidak dapat melewati membran semi permeabel atau tidak dapat terdialisis.

Beberapa jenis enzim tidak memerlukan komponen lain atau tambahan untuk mencapai aktivitasnya, namun ada beberapa enzim memerlukan molekul non protein lainnya yang biasanya terikat kuat dengan molekul proteinnya. Molekul lain lain yang terikat dalam enzim tersebut dinamakan sebagai kofaktor. Kofaktor dapat berupa senyawa anorganik seperti ion-ion logam ( Mg2+, Mn2+, Fe2+, Zn2+, dsb), selain itu juga dikenal adanya istilah koenzim, koenzim adalah senyawa organik dengan bobot molekul rendah yang terikat pada bagian protein enzim. Sedangkan proteinnya sendiri dinamakan apoenzim. Enzim akan menjadi aktif apabila Apoenzim bergabung atau berikatan dengan kofaktor atau koenzim.

Molekul-molekul enzim merupakan katalis yang sangat efisien dalam mempercepat pengubahan substrat menjadi produk-produk akhir. Menurut Pelczar and Chan, 1986, satu molekul enzim tunggal dapat melakukan pengubahan sebanyak seribu molekul substrat perdetik. Kenyataan ini sekaligus menjelaskan bahwa molekul enzim tidak dikonsumsi ataupun mengalami perubahan selama proses reaksi berlangsung. Namun demikian ada bebrapa hal yang perlu diperhatikan bahwa enzim tidaklah stabil aktivitasnya dapat berkurang atau bahkan menghilang oleh berbagai pengaruh baik kondisi fisik maupun kimia seperti suhu, pH, dan lain sebagainya. Ada dua ciri yng mencolok dari enzim yaitu (1) efisiensi katalitiknya yang tinggi dan (2) derajat kekhususannya (spesifitas) yang tinggi terhadap substrat tertentu.

D. Spesifitas Enzim
Enzim dalam kerjanya sebagai katalis biasanya memilki kespesifikan, yaitu bahwa enzim hanya bekerja untuk substrat khusus atau tertentu saja, namun demikian ada juga yang bekerja pada bermacam-macam jenis substrat.
Ada dua model yang menjelaskan tentang mekanisme kerja enzim terkait kespesifikannya terhadap substrat yaitu :
a. Model Kunci dan Gembok (Lock and Key)
Model ini diajukan oleh Emil Fischer pada tahun 1894 yang menjelaskan bahwa enzim dan substrat memiliki bentuk yang saling memenuhi seperti kunci dan gemboknya bentuknya kaku dan tetap (tidak berubah-ubah)
Contoh mekanisme reaksi dalam gambar :

Gambar 1. Mekanisme reaksi enzim model lock and key

b. Model Ketepatan Induksi (Induced-fit)
Model Ketepatan Induksi merupakan modifikasi model kunci dan gembok yang diajukan oleh Daniel Koshland pada tahun 1958. Ia menjelaskan oleh karena enzim memiliki struktur yang fleksibel, sehingga sisi aktifnya dapat secara terus menerus berubah bentuk sesuai interaksinya dengan substrat. Akibatnya, substrat tidak berikatan dengan sisi aktif yang kaku. Rantai-rantai samping asam amino dapat berubah sesuai dengan substrat dan mengijinkan enzim untuk menjalankan fungsi katalitiknya.
Contoh mekanisme reaksi dalam gambar :

Gambar 2. Mekanisme reaksi enzim model Induced-fit

E. Faktor-faktor yang mempengaruhi Aktivitas Enzim
Enzim sebagai biokatalisator berstruktur protein dalam mekanisme kerjanya aktiitasnya dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu antara lain, pH, Suhu, konsentrasi substrat, konsentrasi enzim, kehadiran aktiator atau inhibitor.
a. pH (Derajat Keasaman)
pH merupakan salah satu faktor penting yang harus diperhatikan apabila kita bekerja dengan enzim, hal ini dikarenakan enzim hanya mau dan mampu bekerja pada kondisi pH tertentu saja. Suatu kondisi pH di mana enzim dapat bekerja dengan aktivitas tertinggi yang dapat dilakukannya dinamakan dengan pH optimum. Sebaliknya pada pH tertentu enzim sama sekali tidak lagi aktif atau bahkan rusak. Hal ini dapat dijelaskan karna kita ketahui bahwa enzim merupakan molekul protein, molekul protein kesetabilannya dapat dipengaruhi oleh tingkat keasaman lingkungannya, pada kondisi keasaman yang ekstrim molekul-molekul protein dari enzim akan rusak.
b. Suhu / Temperatur
Seperti halnya oleh pH, aktivitas kerja enzim juga dipengaruhi oleh temperatur lingkungan dimana ia bekerja. Seperti reaksi kimia biasa suhu biasanya dapat mempercepat proses reaksi, namun demikian pada titik suhu tertentu kecepatan reaksi yang dikatalisis oleh enzim akan mulai menurun bahkan aktivitasnya tidak lagi nampak. Kondisi suhu di mana enzim dapat menghasilkan aktivitas tertinggi dinamakan suhu atau temperatur optimum. Oleh karena enzim berstruktur protein, sebagaimana kita ketahui bahwa protein dapat dirusak oleh panas, sehingga pada suhu tinggi tertentu aktivitas enzim mulai menurun dan bahkan aktiitasnya menghilang. Hal ini sangat dimungkinkan karena terjadinya denaturasi atau kerusakan struktur protein oleh pengaruh panas. Panas yang berlebihan akan menybabkan terjadinya kerusakan struktur enzim yang dapat menybabkan kerusakan enzim baik secara keseluruhan maupun sebagian terutama sisi aktifnya.

c. Konsentrasi Substrat
Reaksi-reaksi biokimia yang diktalisis oleh enzim diperngaruhi pula oleh jumlah substrat. Jika kita melakukan pengujian konsentrasi substrat dari rendah ke tingi terhadap kecepatan reaksi enzimatis, maka pada awalnya akan diperoleh hubungan kesebandingan yang menyatakan kecepatan reaksi akan mkeningkat seiring dengan meninkatnya konsentrasi substrat, namun kemudian akan diperoleh data yang menyatakan pada konsentrasi substrat tinggi tertentu kecepatan reaksi tidak lagi bertambah. Pada kondisi ini konsentrasi substrat menjadi jenuh dan kecepatan reaksi menjadi maksimum yang sering juga disebut sebaai kecepatan maksimum (Vmax).
Hubungan antara konsentrasi substrat dan kecepatan reaksi biasanya dinyatakan dengan konstanta Michelis-Menten (KM). Nilai KM didefinisikan sebagai konsentrasi substrat tertentu pada saat kecepatan reaksi enzimatis mencapai setengah dari kecepatan maksimumnya. Hubungan tersebut dapat digambarkan dalam sebuah kurva yang dikenal sebaai Kurva Michelis-Menten seperti contoh pada ambar berikut :

Gambar 3. Kurva hubungan antara konsentrasi substrat dan kecepatan reaksi

d. Konsentrasi Enzim
Peningkatan konsentrasi enzim dalam suatu reaksi biokimia akan meningkatkan kecepatan kecepatan reaksi yang dikatalisisnya.

Gambar 4. Kurva Hubungan antara konsentrasi enzim dan kecepatan reaksi

e. Kehadiran aktivator/inhibitor.
Aktivator adalah zat atau senyawa yang dapat menyebabkan meninkatnya aktiitas enzim apabila ia berada pada saat terjadinya reaksi, dan sebaliknya inhibitor adalah zat yang dapat menghambat aktivitas reaksi.

F. Peran enzim dalam metabolisme
Metabolisme merupakan sekumpulan proses-proses reaksi kimia yang terjadi atau berlangsung pada makhluk hidup untuk menjaga kelangsungan hidupnya. Reaksi-reaksi dalam peoses metabolisme dapat dikategorikan menjadi dua proses utama yaitu meliputi :
(1) Proses sintesis molekul besar menjadi molekul yang lebih kecil (anabolisme)
(2) Proses Penyusunan molekul besar dari molekul yang lebih kecil (katabolisme).

G. Aplikasi Enzim dalam Industri makanan dan Minuman
Dalam bidang bioteknologi enzim merupakan salah satu produk yang banyak digunakan atau diaplikasikan untuk keperluan industri seperti industri makanan, minuman, farmasi, kosmetik dan lain sebagainya. Dalam industri makanan atau minuman enzim banyak digunakan untuk menghasilkan atau meningkatkan kualitas dan keanekaragaman produk. Beberapa contoh produk yang memanfaatkan enzim seperti keju, yoghurt, dan lain sebagainya (Philips, 2009). Beberapa contoh jenis enzim yang umum dan banyak digunakan dalam industri makanan dan minuman antara lain :

a. Rennet
Rennet adalah enzim yang digunakan dalam proses pembuatan keju (cheese) yang terbuat dari bahan dasar susu. Susu adalah cairan yeng tersusun atas protein yang terutama kasein yang dapat mempertahankan bentuk cairnya. Rennet merupakan kelompok enzim protease yang ditambahkan pada susu pada saat proses pembuatan keju. Rennet berperan untuk menghidrolisis kasein terutama kappa kasein yan berfungsi mempertahankan susu dari pembekuan. Enzim yang paling umum yang diisolasi dari rennet adalah chymosin. Chymosin dapat diisolasi dari beberapa jenis binatang, mikroba atau sayuran, akan chymosin yang berasal dari mikroorganisme lokal atau asli yang belum mendapat rekayasa gebetik kadang aplikasinya dalam pembuatan keju atau cheddar menjadi kurang efektif.

b. Laktase
Lactase adalah enzim likosida hidrolase yang berfungsi untuk memecah laktosa menjadi gula penyusunnya yaitu glukosa dan galaktosa. Tanpa suplai atau produksi enzim laktase yang cukup dalam usus halus, akan menyebabkan terjadinya lactose intolerant yang mengakibatkan rasa tidak nyaman diperut seperti kram, banyak buang gas, atau diare) dalam saluraqn cerna selama proses pencernaan produk-produk susu. Secara komersial laktase digunakan untuk menyiapkan produk-produk bebas laktosa seperti susu. Ini juga dapat digunakan untuk membuat es krim untuk membuat cream dan rasa produk yang lebih manis. Laktase biasanya diisolasi dari yeast (Kluyveromyces sp.) dan fungi (Aspergillus sp.).

c. Katalase
Katalase adalah enzim yang dapat diperoleh dari hati sapi (bovine livers) atau sumber microbial. Dan digunakan untuk mengubah hydrogen peroksida menjadi air dan molekul oksigen. Enzim ini digunakan secara terbatas pada proses produksi keju.

d. Lipases
Lipase digunakan untuk memecah atau menghidrolisis lemak susu dan memberikan flavour keju yang khas. Flavour dihasilkan oleh karena adanya asam lemak bebas yang diproduksi ketika lemak susu dihidrolisis. Selain pada industri engolahan susu juga pada industri lainnya.

e. Protease
Protease adalah enzim yang berfungsi untuk menghidrolisis ikatan peptida dari senyawa-senyawa protein dan diurai menjadi senyawa lain yang lebih sederhana (asam amino). Contoh protease yang dapat dimanfaatkan adalah bromelin danpapain sebagai bahan pengempuk daging.

f. Amilase
Amilase merupakan enzim yang berfungsi untuk menghidrolis amilum (pati) menjadi gula-gula sederhana seperti dekstrin dan glukosa. Enzim amilase dapat digunakan dalam proses pembuatan biskuit, minuman beralkohol, dan pembuatan sirup glukosa.
Daftar Pustaka

Agustina, W. 2004. Pemanfaatan Bacillus licheniformis sebagai Bakteri Penghasil Enzim Protease dengan Medium Tepung Biji Amaranth. PS MIPA Unsoed, Purwokerto.
Anonim, 2009, Enzim, http://www.Wikipedia.com
Anonim, Production Of Industrial enzyme in Fermentation.
Pelczar, M.J., dan Chan, E.C.S, 1986 Dasar-dasar Mikrobiologi. Penerjemah : R.S. Hadioetomo, dkk. UI Press. Jakarta.
Phillip, T, 2009, Enzymes Used in the Dairy Industry, http://www.About.com
Widiati, H.S., 200, Isolasi, Pemurnian dan Penentuan beberapa sifat protease dari Pseudomonas cocovenenans B-154 yan difraksinasi dengan garam ammonium sulfat. Skripsi PS MIPA Unsoed, Purwokerto

November 23, 2009 - Posted by | Dunia corat-coret, sains | , , , , , , , ,

5 Comments »

  1. Do you have a spam problem on this website; I also am a blogger, and I was wanting to know your situation; many of us have developed some nice procedures and we are looking to swap techniques with others, be sure to shoot me an e-mail if interested.

    Comment by revitol cellulite | April 21, 2011 | Reply

  2. saya menyediakan vegetable rennet untuk proses koagulasi susu menjadi keju, silakan berkenan mampir ke url saya :)
    http://rennet-id.blogspot.com/

    Comment by biasa | July 5, 2011 | Reply

    • terima kasih infonya.

      Comment by wanwa03 | July 7, 2011 | Reply

      • ok.

        Comment by wanwa03 | August 18, 2011

  3. I do not even know how I ended up here, but I thought this post was good.
    I don’t know who you are

    but certainly you’re going to a famous blogger if you are not already ;) Cheers!

    Comment by ryanchou.pixnet.net | February 18, 2013 | Reply


Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: