Enzim Selulase

Pengertian Enzim selulase

Enzim selulase merupakan suatu sistem enzim kompleks yang digunakan untuk memecah selulosa menjadi glukosa (Bashori et al., 2012). Sistem enzim tersebut terdiri atas tiga tipe enzim utama yaitu kompleks endo-β-1,4-glukanase (CMCase, Cx selulase endoselulase, atau carboxymethylcellulase), kompleks ekso-β-1,4-glukanase (aviselase, selobiohidrolase, C1 selulase), dan β-1,4-glukosidase atau selobiase (Dini dan Munifah, 2014). Ketiga bagian enzim selulase ini bekerja secara sinergis mendegradasi selulosa dan melepaskan glukosa sebagai produk akhirnya. β-D-1,4 glukanase berperan sebagai pengurai selulosa amorf, aviselase sebagai pengurai selulosa mikrokristal dan β-D-1,4-glukosidase berperan sebagai pemotong oligosakarida terutama selobiosa menjadi glukosa (Umniyatie et al., 2015). Adapun endo-β-1,4-glukanase merupakan selulase yang paling efisien dalam mendegradasi carboxymethylcellulose (CMC) (Melati, 2014).

Proses mendegradasi selulosa menjadi glukosa oleh enzim selulase dilakukan oleh 3 jenis enzim. Mula-mula, enzim endo-β-1,4-glukanase menghidrolisis ikatan glikosidik β-1,4 menjadi oligosakarida dan polimer yang panjangnya telah berkurang. Sementara itu, enzim ekso-β-1,4-glukanase menyerang atau memotong residu selubiosil dari rantai selulosa yang ujung rantai selulosanya tidak tereduksi dan menghaslkan selobiosa. Kemudian, enzim endo β-1,4-glukosidase menghidrolisis selobiosa tersebut menjadi dua unit glukosa (Nguyen dan Quyen, 2010).

Kemampuan hidrolisis enzim selulase dapat dimanfaatkan secara komersil. Pemanfaatan enzim selulase dapat dilakukan pada industri tekstil, pada deterjen sebagai agen untuk meningkatkan kecerahan dan kelembutan kain, serta pembuatan bioetanol (Fatmawati et al., 2016). Adapun contoh pemanfaatan lain yaitu sebagai bioaktivator pengolahan limbah selulosa dan sebagai sumber probiotik untuk meningkatkan kualitas gizi pakan ternak (Rudiansyah et al., 2017).

Bakteri Penghasil Enzim Selulase

Sekalipun semua enzim pada mulanya dihasilkan di dalam sel, namun beberapa dapat diekskresikan melalui dinding sel dan berfungsi di luar sel atau dapat disebut sebagai enzim ekstraseluler (Pelczar dan Chan, 1986). Enzim selulase yang dihasilkan oleh mikroba termasuk ke dalam enzim ekstraseluler (Umniyatie et al., 2015). Enzim ekstraseluler telah dihasilkan pada fase log dan akan terakumulasi pada fase stasioner (Fawzya et al., 2013).

Adapun beberapa contoh isolat bakteri penghasil enzim selulase yang telah ditemukan yaitu:

1. 3 isolat bakteri berbentuk sel batang dari tandan kosong kelapa sawit yaitu isolat 20, 40b, dan 49, memiliki waktu optimal produksi enzim selulase pada jam ke-24 sampai pada jam ke-48. Sedangkan 1 isolat bakteri dengan ciri bentuk sel batang dari tandan kosong kelapa sawit yaitu isolat 40a, memiliki waktu optimal produksi enzim selulase pada jam ke-24 sampai pada jam ke-60 (Azizah et al., 2014).
2. Isolat Bacillus amyloliquefaciens, memiliki waktu optimal inkubasi fermentasi pada limbah ubi kayu pada hari ke-4 (Mirzah dan Muis, 2015).
3. Isolat OS-16 dari padang pasir Tengger-Bromo, memiliki waktu optimal produksi enzim selulase pada jam ke-24. Isolat ini memiliki ciri-ciri bentuk koloni bulat, bentuk tepi koloni rata, warna koloni putih, bentuk sel berupa batang (bacil), dinding sel gram positif, sel dapat membentuk endospora, dan katalase positif (Sonia dan Kusnadi, 2015).

Waktu Optimal Produksi Enzim

Waktu optimal produksi enzim adalah waktu paling baik yang dibutuhkan suatu organisme untuk dapat menghasilkan konsentrasi enzim yang maksimal setelah waktu ke-0 dari awal inkubasi. Hal ini didukung dengan adanya aktivitas enzim yang besar dalam waktu tersebut (Yusuf, 2012). Aktivitas enzim akan semakin besar apabila konsentrasi enzim yang dihasilkan semakin besar (Pelczar dan Chan, 1986). Waktu tersebut digunakan sebagai waktu panen enzim untuk mendegradasi substrat (Meryandini et al., 2009).

Aktivitas enzim selulase akan meningkat sejalan dengan bertambahnya waktu inkubasi dan akan kembali menurun setelah mencapai titik waktu inkubasi optimal. Hal ini dikarenakan aktivitas enzim selulase mengikuti pola pertumbuhan mikroorganisme yang mengalami beberapa fase pertumbuhan yaitu fase adaptasi (lag), fase eksponensial (log), fase stasioner, dan fase kematian. (Pujiati et al., 2014). Waktu inkubasi dengan aktifitas enzim tertinggi kemudian akan digunakan sebagai waktu optimal produksi enzim atau waktu panen enzim yang paling baik (Melati, 2014). Enzim selulase merupakan senyawa metabolit primer yang digunakan oleh bakteri ketika hendak menghasilkan makanan dari lingkungan sekitarnya. Produksi enzim ini paling banyak dilakukan selama koloni bakteri berada dalam fase log atau fase eksponensial dan terus meningkat seiring dengan pertumbuhan sel bakteri. Sehingga, waktu optimal produksi enzim selulase dari bakteri untuk mendegradasi selulosa adalah pada fase log (Azizah et al., 2014).