Peran Enzim Selulase Dalam Industri

Selulase adalah nama bagi semua enzim yang memutuskan ikatan glikosidikbeta-1,4 di dalam selulosa, sedodekstrin, selobiosa, dan turunan selulosalainnya.Selulase tidak dimiliki oleh manusia, karena itu manusia tidak dapatmenguraikan selulosa. Tetapi hal ini dapat dilakukan oleh beberapa hewanseperti kambing, sapi, dan insekta seperti rayap karena dalam sistempencernaannya mengandung bakteri dan protozoa yang menghasilkan enzimselulase yang akan menghidrolisis (mengurai) ikatan glikosidik beta-1,4.Reaksi yang ditimbulkan oleh selulase saat mengurai selulosa adalahhidrolisis, maka selulase diklasifikasikan ke dalam jenis enzim hidrolase.

Selulosa adalah senyawa organik yang paling melimpah di alam.• Ada dua tipe dasar selulosa yang terdapat di alam, yaitu pektoselulosa, seperti rami yang mengandung 80% selulosa dan lignoselulosa yang terdiri dari selulosa, hemiselulosa, dan lignin.• Sebagai senyawa utama penyusun dinding sel tanaman, selulosa mencakup sekitar 30% darikeseluruhan material tumbuhan (90% dari kapas dan 50% dari kayu merupakan selulosa.• Selulase termasuk dalam jenis enzim yang dihasilkan oleh jamur, bakteri, dan protozoa yang mengkatalisis cellulolysis yang termasuk hidrilosis dari selulosa. Namun sellulase juga dapat di hasilkan oleh organisme lain seperti tumbuhan dan hewan.• Selulosa adalah gabungan glukosa-glukosa yang diikat oleh ikatan yang dinamakan dengan ikatan glikosidik beta – 1, 4.

 Glukosa adalah gula sederhana yang disebut dengan monosakarida, sedangkan selulosa adalah polisakarida karena tersusun atas beberapa gula sedehana. Polisakarida jenis selulosa ini adalah bahan struktural utama dari kayu dan tetumbuhan yang tidak larut dalam air.• Keberadaan selulosa dibumi sangat melimpah, karena dalam skala global tumbuhan hampir 100 miliar ton selulosa pertahun.

 Enzim selulase bersifat tidak larut dalam air karena mirip dengan serat.• Enzim selulase berfungsi untuk mengurai ikatan glikosisdik beta – 1, 4.• Enzim selulase dapat mengurai sel dinding selulosa tanaman yang dimakan oleh hewan herbivora dan dapat mencerna serat.• Selulase digunakan untuk pengolahan makan seperti kopi. Ialu melakukan hidrolisis selulosa selama pengeringan biji. Selanjutnya, selulase secara luas digunakan dalam industri tekstil dan deterjen. Mereka juga telah digunakan dalam industri pulp dan kertas untuk berbagai keperluan, dan mereka bahkan digunakan dalam aplikasi farmasi.

Selulase digunakan dalam fermentasi biomassa ke biofuel, walaupun proses ini relatif eksperimental saat ini.• Selulase digunakan sebagai pengobatan untuk Phytobezoars, suatu bentuk selulosa bezoar ditemukan di perut manusia.• Selulosa merupakan homopolisakarida, dengan glukosa sebagai monomernya. Molekul selulosa berbentuk linier dan tak bercabang, dan terdiri dari 10.000-15.000 unit D-glukosa (Lehninger, 2008).

 Selulosa adalah polisakarida linear dari residu glukosa yang dihubungkan dengan hubungan ß- 1, 4. Seperti kitin tidak cross-linked.• Selulosa kristal asli tidak larut dan terjadi sebagai serat dari hidrogen padat, terikat, rantai anhydroglucose 15 samapi 10.000 unit glukosa.• Kepadatan dan kompleksitasnya membuatnya sangat tahan terhadap hidrolisis tanpa kimia pendahuluan atau degradasi mekainik atau bengkak

Tiga jenis umum enzim membentuk enzim selulase yang komplesks.• Seluruh obligasi Endocellulase internal untuk mengganggu struktur kristal selulosa dan mengekspos rantai polisakarida selulase individu.• Excocellulase memotong 2-4 unit dari ujung-ujung rantai terkena yang diproduksi oleh endocellulase, mengakibatkan tetrasakarida atau disakarida seperti selobiosa.• Selobiase atau hydrolyses betaglukosidase produk endocellulase menjadi monosakarida individu.• Dalam jenis diatas ada juga jenis progesif dan non progesif. Selulase progesif akan terus berinteraksi dengan untaian polysacchaide tunggal, selulase non- progesif akan berinteraksi sekali kemudian melepaskandiri dan terlibat lagi untaian polysacchaide.

Mikroba penghasil selulase umumnya merupakan pengurai karbohidrat dan tidak dapat memanfaatkan protein atau lipid sebagai sumber energi.• Mikroorganisme ini adalah Trichoderma viride, yang akhirnya diberi nama Trichoderma reesei pada tahun 1977• Mikroba penghasil selulase terutama bakteri Cellulomonas dan Cytophaga serta kebanyakan fungi dapat mengutilisasi berbagai jenis karbohidrat lainnya selain selulosa, sedangkan spesies mikroba selulolitik anaerobik terbatas pada selulosa dan/atau produk hidrolisisnya.  Tidak semua mikroorganisme dapat mengutilisasi selulosa sebagai sumber energi yang menghasilkan kompleks enzim selulase yang lengkap. Hanya beberapa strain yang dapat menghasilkan kompleks enzim selulase yang terdiri dari tiga komponenutama yaitu endo-β-glukanase, ekso-β-glukanase, dan β-glukosidase.  T. reesei merupakan salah satunya dengan kemampuan menghasilkan enzim selulase dalam jumlah besar. Mikroba yang digunakan secara komersial untuk produksi enzim selulase umumnya terbatas pada T. reesei, H. insolens, A. niger, Thermomonospora fusca, dan Bacillus sp. (Sukumaran dkk, 2005).  Keuntungan penggunaan T. reesei adalah enzim selulase yang dihasilkan telah lengkap dengan semua komponen yang diperlukan untuk menghidrolisis selulosa dan perolehan protein selulase yang tinggi dapat dicapai.

 Enzim Selulase digunakan untuk :• Melembutkan sayur-sayuran dengan mencernakan sebagian selulosa sayur itu.• Mengeluarkan kulit dari biji seperti gandum.• Mengasingkan agar-agar dari rumpai laut dengan menguraikan dinding sel daun rumpai dan membebaskan agar-agar yang terkandung dalamnya. Beberapa jenis industri yang memanfaatkan enzim selulase di antaranya industri tekstil, makanan, deterjen, dan kertas.• Menipisnya cadangan bahan bakar fosil yang dapat ditambang dengan teknologi masa kini mendorong pemanfaatan enzim selulase untuk biokonversi bahan lignoselulosa menjadi sumber energi.• Berikut dijabarkan mengenai industri dengan enzim Selulase :

 1).Industri tekstil • Selulase merupakan enzim yang paling sukses digunakan dalam pemrosesan tekstil basah, terutama bagian proses akhir tekstil berbasis selulosa, dengan tujuan meningkatkan kualitas. • Selulase umumnya digunakan untuk biostoning bahan jeans dan biopolishing kapas dan pabrik selulosa lainnya.

 2). Industri deterjen • Dibandingkan dengan enzim hidrolase lainnya di dalam deterjen, selulase tergolong unik. Jika enzim hidrolase lain seperti amilase dan lipase umumnya menyerang substrat yang terdapat pada kotoran atau noda, enzim selulase menghidrolisis selulosa pada kapas atau paduannya untuk memberi keuntungan dalam pencucian dan perawatan bahan.

 3). Industri makanan dan minuman • Produksi jus buah dan sayur memerlukan pengembangan metode ekstraksi, klarifikasi, dan stabilisasi. • Selulase memiliki aplikasi penting bersama-sama dengan xilanase dan pektinase yang digunakan dalam ekstraksi dan klarifikasijus buah dan sayuran untuk meningkatkan perolehan jus. • Penggunaan enzim tersebut meningkatkan stabilitas dan tekstur cairan dan mengurangi viskositas sari buah tropis seperti mangga, pepaya, prem, dan pir. • Tekstur, rasa, dan aroma dari buah dan sayur dapat ditingkatkan dengan mengurangi rasa pahit berlebihdengan infusi enzim pektinase dan β- glukosidase.

 4). Industri kertas dan pulp • Proses pulping mekanik dengan menggunakan selulase dapat menghemat energi 20-40% selama refining dan meningkatkan kekuatan lembaran. • Endoglukanase juga dapat mengurangi viskositas pulp dengan menurunkan derajat hidrolisis. • Selulase sendiri atau campurannya dengan xilanase dapat digunakan untuk proses deinking berbagai jenis limbah kertas. • Keuntungan penggunaan enzim untuk proses deinking adalah mengurangi penggunaan alkali, meningkatkan kecerahan fiber, mempertahankan kekuatan kertas, dan mengurangi partikel-partikel halus dalam pulp. Akan tetapi penggunaan enzim untuk proses deinking tidak boleh berlebihan karena dapat mengurangi ikatan antarfiber (Kuhad dkk, 2011).

5). Biofuel • Bahan lignoselulosa (selulosa, hemiselulosa, dan lignin) sangat berlimpah sehingga berpotensi besar menjadi sumber bioenergi yang murah. • Mikroorganisme dengan sistem selulase yang berpotensi untuk mengubah biomassa menjadi alkohol secara langsung telah ditemukan. Akan tetapi, proses produksi komersial masih memerlukan biaya tinggi sehingga tidak dapat berkompetisi dengan produk dari bahan baku lain. • Beberapa faktor dalam proses mengurangi produktivitas biofuel di antaranya inhibisi produk terhadap enzim selulase, deaktivasi termal, ikatan nonspesifik pada lignin, dan adsorpsi irreversibel enzim pada substrat yang heterogen (Kuhad dkk, 2011). • Saat ini, proses yang mungkin dilakukan adalah produksi bioetanol dari bahan lignoselulosa secara multitahap

 Berbagai aplikasi dari enzim selulase menjadikannya sangat potensial untuk diproduksi,terutama di Indonesia.• Pengembangan terbaruaplikasi selulase adalah pembuatan biofuel dengan bahan baku selulosa.• Indonesia merupakan negara pertanian, dengan produksi padi yang cukup besar. Menurut angka ramalan dari data BPS tahun 2011, luas lahan pertanian padi Indonesia mencapai 13,26 juta hektar dengan produksi padi rata-rata 5 ton/hektar..• Menurut BadanLitbang Departemen Pertanian, tiap hektar sawah dapat menghasilkan 12-15 ton jeramisegar untuk sekali panen. Hal ini menunjukkan betapa besarnya limbah pertanianIndonesia jika tidak dimanfaatkan.

Jerami padi tersebut umumnya dibakar untuk dijadikan pupuk dan sebagian sebagai pakan ternak. Mengingat kandungan selulosa yang cukup tinggi dalam jerami tersebut yaitu sekitar 30% (Lehninger, 2008), maka bahan tersebut sangat potensial untuk menghasilkan enzim selulase.• Di samping jerami padi, Indonesia juga memiliki bahan baku potensial lainnya untuk produksi enzim selulase, seperti tandan kosong kelapa sawit, tanaman nonpangan dengan kandungan lignoselulosa tinggi seperti jarak pagar (Jatropha curcas), mabai (Pongamia pinnata), nyamplung (Calophyllum inophyllum), dan tanaman berkayu tumbuh cepat seperti akasia (Acacia sp.), cemara (Casuarina equisetifolia), kayu putih (Eucalyptus sp.) dan tanaman lainnya (Soerawidjaja, 2009).• Terjadinya krisis energi global yang mendorong pemanfaatan enzim selulase untuk menghasilkan biofuel. Pemanfaatan bahan baku yang mengandung lignoselulosa untuk menghasilkan enzim selulase dapat diintegrasikan dengan proses produksi bioetanol dari bahan tersebut. Hal ini dapat mengurangi biaya produksi di samping mengatasike butuhan akan sumber energi alternatif.