Produksi Enzim

DISUSUN OLEH

Nama : Sumina (331 11 033)

Muhammad Akbar (331 11 045)

Nurul Maryam (331 11 052)

Adi Candra Saputra (331 11 056)

Anastasya (331 11 057)

Kelas : II.C

Pembimbing : Muhammad Saleh, S.T., M,Si

POLITEKNIK NEGERI UJUNGPANDANG

JURUSAN TEKNIK KIMIA

2012-2013

1

Kata Pengantar

Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh.

Alhamdulillahirabbilalamin, banyak nikmat yang Allah berikan, tetapi sedikit

sekali yang kita ingat. Segala puji hanya layak untuk Allah Tuhan seru sekalian alam

atas segala berkat, rahmat, taufik, serta hidayah-Nya yang tiada terkira besarnya,

sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah dengan judul ”Produksi Enzim Dalam

Proses Fermentasi ”.

Tugas Tekhnologi Bioproses “Produksi Enzim Dalam Proses Fermentasi” ini

disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang berasal dari beberapa literatur , data-

data , majalah kimia, dan internet. Pada kesempatan ini penyusun mengucapkan terima

kasih atas segala bantuan baik berupa saran, sarana maupun prasarana sampai

tersusunnya tugas teknologi bioproses ini kepada Bapak Muhammad Saleh, S.T., M,Si

selaku dosen mata kuliah Tekhnologi Bioproses yang telah memberikan petunjuk,

bimbingan serta arahan yang sangat bermanfaat dalam penyelesaian tugas ini.

Dalam penyusunannya, penulis memperoleh banyak bantuan dari berbagai

pihak, karena itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya. Meskipun

penulis berharap isi dari makalah ini bebas dari kekurangan dan kesalahan, namun

selalu ada yang kurang. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang

membangun agar skripsi ini dapat lebih baik lagi.

Akhir kata penulis berharap agar makalah ini bermanfaat bagi semua

pembaca.

Makassar, 24 Juni 2013

Penyusun

2

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Bioteknologi itu sendiri merupakan penerapan asas-asas sains (ilmu

pengetahuan alam) dan rekayasa (teknologi) untuk pengolahan suatu bahan

dengan melibatkan aktivitas jasad hidup untuk menghasilkan barang dan/atau jasa

(Bull, et all, 1982). Jasad hidup yang dimaksud dalam pengertian tersebut adalah

agen biologi. Bioteknologi di era modern sekarang banyak menghasilkan produk

dalam skala industri. Dalam memanfaatkan agen biologi, bioteknologi

menggunakan peranan penting enzim, sehingga enzim memegang peranan penting

dalam industri.

Enzim menjadi primadona industri bioteknologi saat ini dan dimasa yang

akan datang karena melalui penggunaannya, energi dapat dihemat dan akrab

dengan lingkungan. Saat ini penggunaan enzim dalam industri makanan dan

minuman, industri tekstil, industri kulit dan kertas di Indonesia semakin

meningkat. Dilaporkan, enzim amilase yang digunakan dalam industri tekstil di

Bandung - Jawa Barat, jumlahnya tidak kurang dari 4 ton per bulan atau sekitar 2-

3 juta dolar Amerika setiap bulannya dan semuanya diimpor.

Dengan melihat kebutuhan enzim di dalam dunia perindustrian yang ada di

indonesia sangat besar, sekitar 4 ton perbulannya, dilihat dari sisi ekonomisnya

mencapai 2-3 juta dollar Amerika, melihat asumsi kebutuhan enzim yang sangat

besar di indonesia di harapkan kita sebagai anak bangsa bisa memproduksi enzim

sendiri.

Mikroba merupakan sumber penting dari beberapa jenis enzim. Sebagai

sumber enzim, mikroba memiliki beberapa kelebihan jika dibandingkan dengan

hewan maupun tanaman, yaitu : produksi enzim pada jamur lebih murah,

kandungan enzim dapat diprediksi dan dikontrol, pasokan bahan baku terjamin,

dengan komposisi konstan dan mudah dikelola.

I.2 Rumusan Masalah

Apa itu enzim ?

Bahan baku apa yang dapat digunakan untuk memproduksi enzim ?

Cara memproduksi enzim secara fermentasi ?

3

I.3 Tujuan Penulisan

Untuk mengetahui apa itu enzim

Untuk mengetahui cara memproduksi enzim secara fermentasi

Mengetahui fungsi dan kegunaan enzim

4

BAB II

PRODUKSI ENZIM SECARA FERMENTASI

II.1 Pengertian Enzim

Enzim adalah protein yang berfungsi sebagai katalisator (protein katalitik)

untuk reaksi-reaksi kimia di dalam sistem biologi. Katalisator mempercepat reaksi

kimia. Walaupun katalisator ikut serta dalam reaksi, ia kembali ke keadaan semula

bila reaksi telah selesai. Suatu katalis adalah suatu agen kimiawi yang mengubah

laju reaksi tanpa harus dipergunakan oleh reaksi tersebut. Aktivitas enzim

dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya konsentrasi substrat, pH, suhu, dan

inhibitor (penghambat). (Campbell, 1987: 98).

Berbeda dengan katalisator nonprotein (H+, OH-, atau ion-ion logam), tiap-

tiap enzim mengkatalisis sejumlah kecil reaksi, kerapkali hanya satu. Jadi enzim

adalah katalisator yang reaksi-spesifik karena semua reaksi biokimia perlu

dikatalis oleh enzim, sehingga terdapat banyak jenis enzim.

Menurut Smith (1981: 39), enzim merupakan komplek molekul organik

yang berada dalam sel hidup yang beraksi sebagai katalisdalam mempercepat laju

reaksi kimia. Tanpa enzim, tidak akan ada kehidupan. Meskipun enzim hanya

dibentuk dalam sel hidup, namun beberapa dapat dipisahkan dari selnya dan

melanjutkan fungsinya dalam kondisi in vitro.

Menurut Steve Prentis (1990: 12), enzim adalah katalisator biologis, karena

suatu katalisator merupakan suatu senyawa yang mempercepat laju reaksi kimia.

Hampir semua reaksi kimia yang penting bagi kehidupan akan berlangsung sangat

lambat tanpa adanya katalisator yang sesuai.

Bisa disimpulkan bahwa enzim merupakan senyawa organik bermolekul

besar yang berfungsi untuk mempercepat jalannya reaksi metabolisme di dalam

tubuh tanpa memperngaruhi keseimbangan reaksi. Dari beberapa pengertian

tersebut jelaslah bahwa enzim sangat berperan dalam sebagian besar reaksi kimia

dalam tubuh makhluk hidup, tak terkecuali mikroba yang banyak digunakan

sebagai agen biologi dalam bioteknologi.

Mekanisme kerja enzim berlangsung dalam dua tahap. Banyak enzim

menggunakan lebih dari satu substrat tetapi untuk memahami prinsip dasar kerja

5

enzim dengan mudah dengan memperhatikan reaksi enzim dengan satu substrat

seperti berikut (Primrose, 1987: 40).

Kemampuan enzim yang unik, spesifik terhadap substrat meningkatkan

penggunaannya dalam proses industri secara kolektif yang dikenal dengan istilah

teknologi enzim. Teknologi enzim mencakup produksi, isolasi, purifikasi,

menggunakan bentuk yang dapat larutdan akhirnya sampai pada immobilisasi dan

penggunaan enzim dalam skala yang lebih luas melalui sistem reaktor.

Peranan teknologi enzim berkontribusi pada pemecahan beberapa masalah

vital di era modern seperti sekarang, misalnya produksi makanan, kekurangan dan

pemeliharaan energi, dan peningkatan lingkungan. Teknologi baru ini dasarnya

dari biokimia tetapi diterangkan lebih luas dengan mikrobiologi, kimia, dan proses

alat teknologi yang mendukung keberadaan sains.

II.2 Produksi Enzim Skala Industri

Produksi enzim secara industri saat ini sangat mengandalkan metode

fermentasi tangki dalam (deep tank). Penggunaan mikroorganisme sebagai sumber

bahan produksi enzim dikembangkan dengan beberapa alasan penting, yaitu:

1. Secara normal mempunyai aktivitas spesifik yang tinggi per unit berat kering

produk.

2. Fluktuasi musiman dari bahan mentah dan kemungkinan kekurangan makanan

kaitannya dengan perubahan iklim.

3. Mikroba mempunyai karakteristik cakupan yang lebih luas, seperti cakupan pH,

dan resistansi temperatur.

4. Industri genetika sangat meningkat sehingga memungkinkan mengoptimalisasi

hasil dan tipe enzim melalui seleksi strain, mutasi, induksi dan seleksi kondisi

pertumbuhan, yang akhir-akhir ini, menggunakan inovasi teknologi transfer gen.

Bahan mentah (raw material) untuk industri fermentasi enzim biasanya

terbatas pada unsur-unsur dimana bahan tersedia dengan harga yang murah, dan

aman secara nutrisi. Beberapa yang lazim menggunakan substrat amilum

hidrolase, mollase, air dadih, dan beberapa gandum.

6

Dalam produksi enzim, menggunakan batch untuk proses fermentasi dengan

aerasi yang baik (diagram 1), tetapi proses mungkin ditingkatkan dengan

memelihara satu atau beberapa komponen selama fermentasi.

Diagram 1. Penggambaran tahap dalam persiapan produksi enzim cair

Beberapa enzim yang digunakan dalam skala industri adalah enzim

ekstraseluler, enzim yang secara normal dihasilkan oleh mikroorganisme sesuai

dengan substratnya dalam lingkungan eksternal dan dapat disamakan dengan

enzim pencernaan pada manusia dan hewan. Kemudian ketika mikroorganisme

memproduksi enzim untuk memisahkan molekul eksternal besar agar bisa dicerna

biasanya digunakan media fermentasi. Dalam fermentasi sari dari kultivasi

mikroorganisme tertentu, seperti contoh, bakteri, yeast atau filamentous jamur,

dijadikan sumber utama protease, amilase dan sedikit selolosa, lipase, dsb.

Kebanyakan industri enzim hidrolase mampu bertindak tanpa komplek kofaktor,

yang segera dipisahkan dari mikroorganisme tanpa merusak dinding sel dan larut

dalam air. Beberapa enzim intraseluler, sekarang juga banyak diproduksi secara

industri dan diantaranya glukosa oksidase untuk pengawetan makanan,

asparginase untuk terapi kanker, dan penicilin asilase untuk antibiotikTahap

pemulihan standar untuk enzim ekstraseluler seperti berikut: memindah

mikroorganisme, mengkonsentrasikan, penambahan bahan pengawet, standarisasi

dan pengepakan. Untuk ekstraksi enzim intraseluler memerlukan cara mekanis,

fisik atau gangguan kimiapada dinding sel atau membran.

Pada akhir proses fermentasi, kondisi ideal adalah cairan dengan konsentrasi

enzim tinggi, sebuah organisme biomass yang mudah dipisahkan.

7

Produk enzim yang aman sebaiknya mempunyai potensi alergi yang rendah,

dan dalam partikelnya terbebas dari kontaminan.

Metode isolasi mikroorganisme penghasil enzim

1. Mikroba penghasil enzim fitase diisolasi berdasarkan kemampuannya untuk

tumbuh dan berkembang dalam media yang mengandung sodium fitat. Bakteri

isolate 1.1 merupakan isolate terbaik yang memiliki aktivitas enzim tertinggi.

Bakteri isolat 1.1 merupakan bakteri gram-positif, berspora dan berbentuk

batang. Kondisi optimum untuk aktivitas enzim dan stabilitas fitase adalah

pada suhu 90°C, sedangkan pH optimum untuk aktivitas enzim dan stabilitas

sesuai adalah pH diatas 7.

2. Mikroba penghasil enzim protease diisolasi dan diseleksi dilakukan

berdasarkan metode yang dipakai Durham et al. (1987). Seluruh media yang

digunakan memiliki pH 10,2. Inkubasi dilakukan pada suhu 50°C. lsolat yang

telah murni disimpan dalam medium penyimpanan pada suhu 4°C, selanjutnya

secara serentak ditotol ulang pada medium agar susu skim untuk diukur

diameter koloni dan zona jernihnya. Nisbah antara diameter zona jernih

terhadap diameter koloni (indeks proteolitik = IP). lsolat dengan IP =3,0 dipilih

dan disimpan pada suhu 4°C.

3. Mikroba penghasil enzim xilanase sumber inokulumnya. Masing – masing

inokulum ditumbuhkan pada media tumbuh dan diinkubasi selama tiga hari

pada suhu 39oC untuk cairan rumen dan suhu 55oC untuk sumber air panas.

Pengkayaan dilakukan dengan menaikkan taraf xilan pada media tumbuh

secara bertahap yaitu: 0; 0,6; 1,2; 1,8 dan 2,4 %. Koloni yang tumbuh dan

mengandung bakteri yang seragam diseleksi sebagai suatu isolat dan

ditumbuhkan sebagai isolat yang terpisah.

8

II.3 Produksi Enzim dalam skala laboratorium

Ribuan tahun yang lalu proses seperti membuat bir, membuat roti, dan

produksi keju melibatkan enzim yang belum diketahui jenisnya. Dalam cara

konvensional ini, teknologinya dipercayakan pada konversi enzim sebelum

bangun pengetahuan yang koheren dikembangkan.

Di negara barat, industri menggunakan enzim pada produksi yeast dan ragi

dimana pembuatan bir dan roti secara tradisional sudah jarang dikembangkan.

Beberapa perkembangan awal biokimia dipusatkan pada fermentasi yeast dan

konversi energi pada glukosa. Di negara timur, industri yang sama memproduksi

sake dan banyak makanan fermentasi, semuanya dibuat dari filamentous fungi

sebagai sumber aktivitas enzim.

Pada tahun 1896, memperlihatkan permulaan yang sebenarnya dari

teknologi mikroba enzim dengan pemasaran pertama takadiastase, campuran

kasar dari enzim hidrolitik yang disiapkan pada pertumbuhan jamur Aspergillus

oryzae pada tepung gandum. Perkembangan lebih lanjut dari penggunaan enzim

meningkatkan proses secara konvensional ke era baru. Meskipun sebagian besar

produksinya masih menghasilkan enzim kasar.

Sampai saat ini lebih dari 200 enzim telah diisolasi dari mikroorganisme,

tumbuhan dan hewan, tetapi kurang dari 20 macam enzim yang digunakan pada

skala komersial atau industri. Kini, produsen enzim komersial memasarkan enzim

dalam bentuk kasar karena proses isolasinya lebih sederhana, terutama digunakan

dalam makanan dan dalam industri detergen (menggunakan enzim amilase),

industri roti (menggunakan enzim proteinase), industri pembuatan bir

(menggunakan enzim betaglukanase, amiloglukosidase), industri tekstil

(menggunakan enzim amilase), industri kulit (menggunakan enzim tripsin),

industri farmasi dan obat-obatan (menggunakan enzim tripsin, enzim pankreatic

tripsin)

9

Pembuatan Enzim Skala Laboratorium

Untuk mengawali proses pembuatan enzim, hal yang dipersiapkan adalah

sebotol kecil mikroorganisme tertentu yang akan dipelihara dan dikembangkan

hingga terjadinya proses penggandaan dalam jumlah banyak. Kemudian produk

yang diinginkan akan diperoleh. Bahan yang paling penting dalam pembuatan

enzim adalah kehadiran mikroorganisme, semisal bakteri.

Bakteri tunggal mampu memproduksi enzim dalam jumlah yang kecil,

semakin banyak mikroorganisme yang terlibat maka akan menghasilkan jumlah

enzim yang lebih banyak. Proses penggandaan mikroorganisme inilah yang

disebut dengan proses fermentasi.

Untuk menghasilkan enzim dalam skala industri, tetap saja diawali oleh

sebotol kecil mikroorganisme yang dipersiapkan untuk itu. Umumnya

mikroorganisme dalam bentuk kering atau sudah dalam bentuk terbekukan untuk

menjaga dari gangguan lingkungan yang mampu mengubah keadaan

mikroorganisme tersebut atau malah dapat mematikannya. Mikroorganisme

tertentu yang dipersiapkan tersebut dinamakan “production strain”, atau

mikroorganisme jenis tertentu yang merupakan cikal bakal produk enzim.

Hal yang sangat penting diperhatikan dalam proses fermentasi adalah

sterilisasi. Untuk memperoleh enzim sesuai dengan yang diinginkan, strain

produksi dan bahan baku yang digunakan dalam proses pembuatan enzim

haruslah benar-benar terjaga dari kontaminan atau mikroorganisme lain yang tidak

diinginkan. Hal ini untuk menjaga produk dan menghilangkan kegagalan produk,

Jika strain produksi tidak dijaga dari kontaminan, kemungkinan akan terjadi

penggandaan yang tidak terkendali, mikroorganisme “antah barantah” akan

muncul dengan tujuannya masing-masing dan dalam keadaan ini produk yang

diinginkan tidak akan diperoleh.

Strain produksi, disebut juga bibit untuk produksi enzim, pada mulanya

dibiakan dalam labu kecil yang mengandung nutrien. Nutrien adalah persediaan

bahan makanan untuk mikroorganisme tertentu yang akan dikembangbiakkan.

Labu tersebut ditempatkan dalam inkubator, sebuah alat yang mampu menjaga

temperatur optimal bagi pertumbuhan mikroorganisme yang dimaksud.

10

Tahap selanjutnya, bibit dipindahkan ke dalam peralatan yang akan

memfermentasikan bibit mikroorganisme tersebut. Peralatan yang lebih besar dari

labu kecil tadi, sebelumnya telah mengandung bahan baku  dan air sebagai

medium perkembangannya. Fermentasi akan berlangsung dengan membiarkan

sel-sel mengalami penggandaaan dan menyesuaikan dengan lingkungan dan

nutriennya. Selanjutnya dipindahkan ke tanki yang lebih besar yang merupakan

alat fermentasi utama. Dalam proses ini akan dilakukan pengontrolan terhadap

waktu fermentasi, temperatur, pH, dan udara sedemikian rupa untuk

mengoptimasi pertumbuhan sehingga hasil fermentasi yang diinginkan dapat

diperoleh.

Proses selanjutnya adalah proses penyaringan (filtrasi) dan pemurnian

(purifikasi). Campuran sel, nutrien, dan enzim disebut dengan air kaldu. Proses

filtrasi dan purifikasi terhadap air kaldu ini adalah proses paling menentukan

dalam proses fermentasi enzim. Enzim akan ditarik (diekstrak) dari air kaldu

melalui proses kimia yang melibatkan beberapa bahan kimia tertentu untuk

mendapatkan ekstraksi yang efisien. Filtrasi dilakukan dengan mekanisme

sentrifugasi. Campuran kaldu dimasukkan dalam alat centrifuse, sehingga

terbentuk pemisahan campuran antara enzim bercampur air dan bahan lain dalam

kaldu.

Setelah terpisah, proses selanjutnya yang dilakukan adalah penguapan

(evaporasi) terhadap air yang masih bercampur dengan enzim sehingga enzim

yang diinginkan benar-benar murni. Enzim akan diformulasikan dalam bentuk

bubuk, atau tetap dalam keadaan cair, dapat juga dalam bentuk granul. Harus

dipastikan bahwa produk enzim yang dihasilkan dalam keadaan stabil,

penyimpanan sesuai standar, dan harus aman untuk digunakan.

Industri berbasis biokimia, khususnya fermentasi memiliki bidang

penjaminan mutu yang sangat teliti. Tugasnya adalah untuk mengontrol setiap

waktu proses produksi dan produk akhir enzim sehingga layak dijual sesuai

dengan spesifikasi dan kegunaan enzim yang diproduksi.

11

II.4 Kegunaan Enzim

1. Peran enzim dalam metabolisme

Metabolisme merupakan sekumpulan reaksi kimia yang terjadi pada

makhluk hidup untuk menjaga kelangsungan hidup. Reaksi-reaksi ini meliputi

sintesis molekul besar menjadi molekul yang lebih kecil (anabolisme) dan

penyusunan molekul besar dari molekul yang lebih kecil (katabolisme).

Beberapa reaksi kimia tersebut antara lain respirasi, glikolisis, fotosintesis pada

tumbuhan, dan protein sintesis. Dengan mengikuti ketentuan bahwa suatu

reaksi kimia akan berjalan lebih cepat dengan adanya asupan energi dari luar

(umumnya pemanasan), maka seyogyanya reaksi kimia yang terjadi pada di

dalam tubuh manusia harus diikuti dengan pemberian panas dari luar. Sebagai

contoh adalah pembentukan urea yang semestinya membutuhkan suhu ratusan

derajat Celcius dengan katalisator logam, hal tersebut tidak mungkin terjadi di

dalam suhu tubuh fisiologis manusia, sekitar 37° C. Adanya enzim yang

merupakan katalisator biologis menyebabkan reaksi-reaksi tersebut berjalan

dalam suhu fisiologis tubuh manusia, sebab enzim berperan dalam menurunkan

energi aktivasi menjadi lebih rendah dari yang semestinya dicapai dengan

pemberian panas dari luar. Kerja enzim dengan cara menurunkan energi

aktivasi sama sekali tidak mengubah ΔG reaksi (selisih antara energi bebas

produk dan reaktan), sehingga dengan demikian kerja enzim tidak berlawanan

dengan Hukum Hess 1 mengenai kekekalan energi. Selain itu, enzim

menimbulkan pengaruh yang besar pada kecepatan reaksi kimia yang

berlangsung dalam organisme. Reaksi-reaksi yang berlangsung selama

beberapa minggu atau bulan di bawah kondisi laboratorium normal dapat

terjadi hanya dalam beberapa detik di bawah pengaruh enzim di dalam tubuh.

2. Pemanfaatan enzim sebagai alat diagnosis

Pemanfaatan enzim untuk alat diagnosis secara garis besar dibagi dalam tiga

kelompok:

1) Enzim sebagai petanda (marker) dari kerusakan suatu jaringan atau organ

akibat penyakit tertentu.

12

Penggunaan enzim sebagai petanda dari kerusakan suatu jaringan mengikuti

prinsip bahwasanya secara teoritis enzim intrasel seharusnya tidak terlacak

di cairan ekstrasel dalam jumlah yang signifikan. Pada kenyataannya selalu

ada bagian kecil enzim yang berada di cairan ekstrasel. Keberadaan ini

diakibatkan adanya sel yang mati dan pecah sehingga mengeluarkan isinya

(enzim) ke lingkungan ekstrasel, namun jumlahnya sangat sedikir dan tetap.

Apabila enzim intrasel terlacak di dalam cairan ekstrasel dalam jumlah lebih

besar dari yang seharusnya, atau mengalami peningkatan yang

bermakna/signifikan, maka dapat diperkirakan terjadi kematian (yang

diikuti oleh kebocoran akibat pecahnya membran) sel secara besar-besaran.

Kematian sel ini dapat diakibatkan oleh beberapa hal, seperti keracunan

bahan kimia (yang merusak tatanan lipid bilayer), kerusakan akibat senyawa

radikal bebas, infeksi (virus), berkurangnya aliran darah sehingga lisosom

mengalami lisis dan mengeluarkan enzim-enzimnya, atau terjadi perubahan

komponen membrane sehingga sel imun tidak mampu lagi mengenali sel-sel

tubuh dan sel-sel asing, dan akhirnya menyerang sel tubuh (penyakit

autoimun) dan mengakibatkan kebocoran membrane.

Contoh penggunaan enzim sebagai petanda adanya suatu kerusakan

jaringan adalah sebagai berikut:

Peningkatan aktivitas enzim renin menunjukkan adanya gangguan perfusi

darah ke glomerulus ginjal, sehingga renin akan menghasilkan

angiotensin II dari suatu protein serum yang berfungsi untuk menaikkan

tekanan darah.

Peningkatan jumlah Alanin aminotransferase (ALT serum) hingga

mencapai seratus kali lipat (normal 1-23 sampai 55U/L) menunjukkan

adanya infeksi virus hepatitis, peningkatan sampai dua puluh kali dapat

terjadi pada penyakit mononucleosis infeksiosa, sedangkan peningkatan

pada kadar yang lebih rendah terjadi pada keadaan alkoholisme.

Peningkatan jumlah tripsinogen I (salah satu isozim dari tripsin) hingga

empat ratus kali menunjukkan adanya pankreasitis akut, dan lain-lain.

13

2) Enzim sebagai suatu reagensia diagnosis.

Sebagai reagensia diagnosis, enzim dimanfaatkan menjadi bahan untuk

mencari petanda (marker) suatu senyawa. Dengan memanfaatkan enzim,

keberadaan suatu senyawa petanda yang dicari dapat diketahui dan diukur

berapa jumlahnya. Kelebihan penggunaan enzim sebagai suatu reagensia

adalah pengukuran yang dihasilkan sangat khas dan lebih spesifik

dibandingkan dengan pengukuran secara kimia, mampu digunakan untuk

mengukur kadar senyawa yang jumlahnya sangat sedikit, serta praktis

karena kemudahan dan ketepatannya dalam mengukur. Contoh penggunaan

enzim sebagai reagen adalah sebagai berikut:

Uricase yang berasal dari jamur Candida utilis dan bakteri Arthobacter

globiformis dapat digunakan untuk mengukur asam urat.

Pengukuran kolesterol dapat dilakukan dengan bantuan enzim kolesterol-

oksidase yang dihasilkan bakteri Pseudomonas fluorescens.

Pengukuran alcohol, terutama etanol pada penderita alkoholisme dan

keracunan alcohol dapat dilakukan dengan menggunakan enzim alcohol

dehidrogenase yang dihasilkan oleh Saccharomyces cerevisciae, dan lain-

lain.

3) Enzim sebagai petanda pembantu dari reagensia.

Sebagai petanda pembantu dari reagensia, enzim bekerja dengan

memperlihatkan reagensia lain dalam mengungkapkan senyawa yang

dilacak. Senyawa yang dilacak dan diukur sama sekali bukan substrat yang

khas bagi enzim yang digunakan. Selain itu, tidak semua senyawa memiliki

enzimnya, terutama senyawa-senyawa sintetis. Oleh karena itu, pengenalan

terhadap substrat dilakukan oleh antibodi. Adapun dalam hal ini enzim

berfungsi dalam memperlihatkan keberadaan reaksi antara antibodi dan

antigen.

Contoh penggunaannya adalah sebagai berikut:

Pada teknik imunoenzimatik ELISA (Enzim Linked Immuno Sorbent Assay),

antibodi mengikat senyawa yang akan diukur, lalu antibodi kedua yang

sudah ditandai dengan enzim akan mengikat senyawa yang sama. Kompleks

14

antibodi-senyawa-antibodi ini lalu direaksikan dengan substrat enzim,

hasilnya adalah zat berwarna yang tidak dapat diperoleh dengan cara

imunosupresi biasa. Zat berwarna ini dapat digunakan untuk menghitung

jumlah senyawa yang direaksikan. Enzim yang lazim digunakan dalam

teknik ini adalah peroksidase, fosfatase alkali, glukosa oksidase, amilase,

galaktosidase, dan asetil kolin transferase.

Pada teknik EMIT (Enzim Multiplied Immunochemistry Test), molekul kecil

seperti obat atau hormon ditandai oleh enzim tepat di situs katalitiknya,

menyebabkan antibodi tidak dapat berikatan dengan molekul (obat atau

hormon) tersebut. Enzim yang lazim digunakan dalam teknik ini adalah

lisozim, malat dehidrogenase, dan gluksa-6-fosfat dehidrogenase.

3. Pemanfaatan enzim di bidang pengobatan

Pemanfaatan enzim dalam pengobatan meliputi penggunaan enzim sebagai

obat, pemberian senyawa kimia untuk memanipulasi kinerja suatu enzim

dengan demikian suatu efek tertentu dapat dicapai (enzim sebagai sasaran

pengobatan), serta manipulasi terhadap ikatan protein-ligan sebagai sasaran

pengobatan.

1) Penggunaan enzim sebagai obat biasanya mengacu kepada pemberian enzim

untuk mengatasi defisiensi enzim yang seyogyanya terdapat di dalam tubuh

manusia untuk mengkatalis rekasi-reaksi tertentu. Berdasarkan lamanya

pemberian enzim sebagai pengobatan, maka keadaan defisiensi enzim dapat

diklasifikasikan menjadi dua yaitu keadaan defisiensi enzim yang bersifat

sementara dan bersifat menetap. Contoh keadaan defisiensi enzim yang bersifat

sementara adalah defisiensi enzim-enzim pencernaan. Seperti yang diketahui,

enzim-enzim pencernaan sangat beragam, beberapa di antaranya adalah protease

dan peptidase yang mengubah protein menjadi asam amino, lipase yang

mengubah lemak menjadi asam lemak, karbohidrase yang mengubah

karbohidrat seperti amilum menjadi glukosa serta nuklease yang mengubah

asam nukleat menjadi nukleotida. Adapun defisiensi enzim yang bersifat

menetap menyebabkan banyak kelainan, yang biasanya juga disebut sebagai

kelainan genetic mengingat enzim merupakan protein yang ditentukan oleh gen.

Contoh kelainan akibat defisiensi enzim antara lain adalah hemofilia. Hemofilia

15

adalah suatu keadaan di mana penderita mengalami kesulitan penggumpalan

darah (cenderung untuk pendarahan) akibat defisiensi enzim-enzim terkait

penggumpalan darah. Saat ini telah diketahui ada tiga belas faktor, sebagian

besar adalah protease dalam bentuk proenzim, yang diperlukan dalam proses

penggumpalan darah. Pada penderita hemofilia, terdapat gangguan/defisiensi

pada faktor VIII (Anti-Hemophilic Factor), faktor IX, dan faktor XI. Kelainan

ini dapat diatasi dengan transfer gen yang mengkode faktor IX. Diharapkan gen

tersebut dapat mengkode enzim-enzim protease yang diperlukan dalam proses

penggumpalan darah.

2) Enzim sebagai sasaran pengobatan merupakan terapi di mana senyawa tertentu

digunakan untuk memodifikasi kerja enzim, sehingga dengan demikian efek

yang merugikan dapat dihambat dan efek yang menguntungkan dapat dibuat.

Berdasarkan sasaran pengobatan, dapat dibagi menjadi terapi di mana enzim sel

individu menjadi sasaran dan terapi di mana enzim bakteri patogen yang

menjadi sasaran.

a) Pada terapi di mana enzim sel individu sebagai sasaran kinerja terapi, digunakan

senyawa-senyawa untuk mempengaruhi kerja suatu enzim sebagai penghambat

bersaing.

Contoh penyakit yang dapat diobati dengan terapi ini adalah:

Diabetes Melitus. Pada penyakit Diabetes Melitus, senyawa yang

diinduksikan adalah akarbosa (acarbose), di mana akarbosa akan bersaing

dengan amilum makanan untuk mendapatkan situs katalitik enzim amilase

(pankreatik α-amilase) yang seyogyanya akan mengubah amilum menjadi

glukosa sederhana. Akibatnya reaksi tersebut akan terganggu, sehingga

kenaikan gula darah setelah makan dapat dikendalikan.

Penumpukan cairan. Enzim anhidrase karbonat merupakan enzim yang

mengatur pertukaran H dan Na di tubulus ginjal, di mana H akan terbuang

keluar bersama urine, sedangkan Na akan diserap kembali ke dalam darah.

Adalah senyawa turunan sulfonamida, yaitu azetolamida yang berfungsi

menghambat kerja enzim tersebut secara kompetitif sehingga pertukaran

kation di tubulus ginjal tidak akan terjadi. Ion Na akan dibuang keluar

bersama dengan urine. Sifat ion Na yang higroskopis menyebabkan air akan

16

ikut keluar bersamaan dengan ion Na; hal ini membawa keuntungan apabila

terjadi penumpukan cairan bebas di ruang antar sel (udem). Dengan kata lain

senyawa azetolamida turut berperan dalam menjaga kesetimbangan cairan

tubuh.

Pengendalian tekanan darah diatur oleh enzim renin-EKA dan angiosintase.

Enzim renin-EKA berperan dalam menaikkan tekanan darah dengan

menghasilkan produk angiotensin II, sedangkan angiosintase bekerja terbalik

dengan mengurangi aktivitas angiotensin II. Untuk menghambat kenaikan

tekanan darah, maka manipulasi terhadap kerja enzim khususnya EKA dapat

dilakukan dengan pemberian obat penghambat EKA (ACE Inhibitor).

b) Pada terapi di mana enzim mikroorganisme yang menjadi sasaran kerja,

digunakan prinsip bahwa enzim yang dibidik tidak boleh mengkatalisis reaksi

yang sama atau menjadi bagian dari proses yang sama dengan yang terdapat

pada sel pejamu. Hal ini bertujuan untuk melindungi sel pejamu, sekaligus

meningkatkan spesifitas terapi ini. Karena yang dibidik adalah enzim

mikroorganisme, maka penyakit yang dihadapi kebanyakan adalah penyakit-

penyakit infeksi. Contoh terapi dengan menjadikan enzim mikroorganisme

sebagai sasaran kerja antara lain:

Pada penyakit tumor, sel tumor dapat dikendalikan perkembangannya

dengan menghambat mitosisnya. Mitosis sel tumor membutuhkan DNA baru

(purin dan pirimidin baru). Proses ini membutuhkan asam folat sebagai

donor metil yang dapat dibuat oleh mikroorganisme sendiri dengan

memanfaatkan bahan baku asam p-aminobenzoat (PABA), pteridin, dan

asam glutamat. Suatu analog dari PABA, yaitu sulfonamida dan turunannya

dapat dimanfaatkan untuk menghambat pemakaian PABA untuk membentuk

asam folat.

Penggunaan antibiotika, yaitu senyawa yang dikeluarkan oleh suatu

mikroorganisme di alam bebas dalam rangka mempertahankan substrat dari

kolonisasi oleh mikroorganisme lain dalam memperebutkan sumber daya,

juga berperan dalam terapi. Contohnya adalah penisilin, suatu antibiotik

yang menghambat enzim transpeptidase yang mengkatalisis dipeptida D-

alanil D-alanin sehingga peptidoglikan di dinding sel bakteri tidak terbentuk

17

dengan sempurna. Bakteri akan rentan terhadap perbedaan tekanan osmotik

sehingga gampang pecah.

Penggunaan antibiotika, yaitu senyawa yang dikeluarkan oleh suatu

mikroorganisme di alam bebas dalam rangka mempertahankan substrat dari

kolonisasi oleh mikroorganisme lain dalam memperebutkan sumber daya,

juga berperan dalam terapi. Contohnya adalah penisilin, suatu antibiotik

yang menghambat enzim transpeptidase yang mengkatalisis dipeptida D-

alanil D-alanin sehingga peptidoglikan di dinding sel bakteri tidak terbentuk

dengan sempurna. Bakteri akan rentan terhadap perbedaan tekanan osmotik

sehingga gampang pecah.

Perbedaan mekanisme sintesis protein antara mikroorganisme dan sel pejamu

juga dapat dimanfaatkan sebagai salah satu prinsip terapi. Penggunaan antibiotika

tertentu dapat menghambat sintesis protein pada mikroorganisme. Contohnya

antara lain:

18

BAB III

PENUTUP

III.1 Kesimpulan

1. Pengertian enzim secara umum yaitu enzim merupakan senyawa organik

bermolekul besar yang berfungsi untuk mempercepat jalannya reaksi metabolisme

di dalam tubuh tanpa memperngaruhi keseimbangan reaksi. Enzim banyak

berperan pada pemecahan beberapa masalah vital di era modern seperti sekarang,

misalnya produksi makanan, kekurangan dan pemeliharaan energi, dan

peningkatan lingkungan dan beberapa industri.

2. Berbagai enzim yang digunakan secara komersial berasal dari jaringan tumbuhan,

hewan, dan dari mikroorganisme yang terseleksi.

3. Produksi enzim secara industri saat ini sangat mengandalkan metode fermentasi

tangki dalam (deep tank). Dalam produksi enzim, menggunakan batch untuk

proses fermentasi dengan aerasi yang baik (diagram 1), tetapi proses mungkin

ditingkatkan dengan memelihara satu atau beberapa komponen selama fermentasi.

4. Produk enzim dari mikroba harus memenuhi spesifikasi yang ketat berkenaan

dengan sifat racun dan aspek keamanan yang lain dengan legislasi.

5. Untuk mengatasi hambatan pemisahan enzim dari substratnya dan produk, serta

enzim yang sulit untuk digunakan secara berulang-ulang, maka dilakukan proses

immobilisasi.

6. Saat ini, produsen enzim komersial memasarkan enzim dalam bentuk kasar karena

proses isolasinya lebih sederhana, terutama digunakan dalam makanan dan dalam

beberapa industri.

19

DAFTAR PUSTAKA

● http://anekamakalahkita.blogspot.com/2013/01/makalah-aplikasi-enzim-dalam.html

● http://hermanbagus.blogspot.com/2011/10/makalah-biokimia-enzim-by-herman-

bagus.html

● http://aguskrisnoblog.wordpress.com/2011/01/11/%E2%80%9Cisolasi-

mikroorganisme-dalam-proses-pembuatan-enzim-sebagai-hasil-produk-di-bidang-

industri%E2%80%9D/

● http://www.biotek.lipi.go.id/index.php/produk/36-enzim

● http://julhasratman.blogspot.com/2012/01/mengenal-proses-pembuatan-enzim.html

● http://www.mapsenzymes.com/Making_of_Enzymes.asp 

20