Enzim Xilanase

Xilanase à kelompok enzim yang memiliki kemampuan menghidrolisis hemiselulosa dalam

hal ini ialah xilan atau polimer dari xilosa dan xilo-oligosakarida.

Hemiselulosa merupakan karbohidrat dengan bobot molekul lebih rendah dari pada selulose

dan tersusun atas satuan-satuan gula mylase dan hexosa. Polimer hemiselulosa terdiri dari

monomer gula yg dikelompokkan pada hexosa (glukosa, manosa, dan galaktosa), mylase

(xilosa, arabinopiranosa, arabinofuranosa), asam heksuronat, dll.

Xilanase umumnya merupakan protein kecil dengan berat molekul antara 15.000-30.000

Dalton, aktif pada suhu 55 oC dengan pH 9 (Yang et al., 1988; Yu et al., 1991). Pada suhu 60 oC dan pH normal, xilanase lebih stabil (Tsujibo et al., 1992;Cho-Goo et al., 1996).

Xilanase dapat diklasifikasikan berdasarkan substrat yang dihidrolisis, yaitu β-xilosidase,

eksoxilanase, dan endoxilanase.

1. β-xilosidase, yaitu xilanase yang mampu menghidrolisis xilo-oligosa-karida rantai

pendek menjadi xilosa. Aktivitas enzim akan menurun dengan meningkatnya rantai

xilo-oligosakarida. Xilosa selain merupakan hasil hidrolisis juga merupakan inhibitor

bagi enzim β-xilosidase. Sebagian besar enzim β-xilosidase yang berhasil dimurnikan

masih menunjukkan adanya aktivitas transferase yang menyebabkan enzim ini kurang

dapat digunakan mylase penghasil xilosa.

2. Eksoxilanase mampu memutus rantai polimer xilosa (xilan) pada ujung reduksi,

sehingga menghasilkan xilosa sebagai produk utama dan sejumlah oligosakarida

rantai pendek. mylasei dapat mengandung sedikit aktivitas transferase sehingga

potensial dalam mylase penghasil xilosa.

3. Endoxilanase mampu memutus ikatan β 1-4 pada bagian dalam rantai xilan secara

teratur. Ikatan yang diputus ditentukan berdasarkan panjang rantai substrat, derajad

percabangan, ada atau tidaknya gugus substitusi, dan pola pemutusan dari enzim

hidrolase tersebut.

PRODUKSI XILANASE DARI MIKROORGANISME

Jenis mikroorganisme yang sudah umum menghasilkan xilanase ialah jamur dan bakteri.

Peranan Xilanase

1. Biokonservasi limbah pertanian. Semakin banyaknya limbah yang mengandung

bahan berlignoselulose seperti: jerami, onggok (ampas mylase, garut), bonggol dan

kulit jagung, sabut serta tandan kosong kelapa sawit, bagase tebu, dan lain

sebagainya.

2. Pemanfaatan Xilanase untuk Proses Pembuatan Kertas. Pada pembuatan kertas,

xilanase digunakan untuk menghilangkan hemiselulosa dalam proses bleaching.

mylasei sebagai pengganti cara kimia sehingga pencemaran racun limbah kimia akan

dihindari dan lebih murah. Pada pemutihan kertas digunakan Khlorin yang bersifat

racun dan menjadi sumber pulusi di perairan.

3. Pemanfaatan Xilanase untuk Gula Xilosa. Xilanase juga dapat digunakan untuk

menghidrolisis xilan (hemiselulosa) menjadi gula xilosa. Gula xilosa banyak

digunakan untuk konsumsi penderita diabetes. Di Malaysia gula xilosa banyak

digunakan untuk campuran pasta gigi karena dapat berfungsi memperkuat gusi.

4. Pemanfaatan Xilanase untuk Makanan Ternak. Campuran makanan ayam boiler

dengan xilanase yang berasal dari T. longibrachiatum ternyata mampu mengurangi

viskositas pencernaan, sehingga meningkatkan pencapaian berat dan efisiensi

konversi makanan.

5. Pemanfaatan Xilanase untuk Makanan dan Minuman. Xilanase dapat juga

digunakan untuk menjernihkan juice, ekstraksi kopi, minyak nabati, dan pati.

Kombinasi dengan selulase dan pektinase dapat untuk penjernihan juice dan

likuifikasi buah dan sayuran.

6. Pemanfaatan Xilanase untuk Meningkatkan Kualitas Roti. Efisiensi xilanase

dalam perbaikan kualitas roti yang telah dilakukan, yaitu xilanase yang berasal dari

Aspergillus niger var awamori yang ditambahkan ke dalam adonan roti menghasilkan

kenaikan volume spesifik roti dan untuk lebih meningkatkan kualitas roti maka perlu

dilakukan kombinasi penambahan mylase dan xilanase

Xilanase merupakan enzim ekstraseluler yang dapat menghidrolisis xilan (hemiselulosa)

menjadi xilo-oligosakarida dan xilosa. Xilanase dapat dihasilkan oleh mikroba melalui proses

fermentasi. Aplikasi xilanase untuk industri di antaranya untuk industri pangan, pakan, dan

pemutih bubur kertas/pulp. Penggantian penggunaan klor dengan enzim xilanase untuk

pemutihan pulp telah memberikan peluang untuk aplikasi bioteknologi dan sekarang telah

digunakan pada beberapa pabrik kertas (Bourbonnais et al. 1997, Beg et al. 2000). Xilanase

dapat dihasilkan oleh mikroba melalui proses fermentasi, yang biasanya dihasilkan oleh

bakteri atau khamir. Untuk pembuatan kertas diperlukan xilanase yang bersifat termostabil

dan tahan pada pH alkali. Xilanase komersial untuk proses pemutihan pulp telah mulai

dipasarkan. Namun demikian

semua enzim komersial ini masih

belum memenuhi kriteria ideal

yang dibutuhkan untuk aktivitas

enzimatik yang diperlukan, yaitu

aktivitas optimum pada pH 10

dan suhu lebih dari 90oC

(Kulkarni dan Rao 1996). Oleh

karena itu, masih diperlukan

upaya untuk mencari galur

mikroba unggul yang tahan pada pH dan suhu tinggi (alkalofilik termofilik), atau setidaknya

tahan pada pH tinggi.

Preparasi larutan xilanase. Streptomyces sp. SKK1-8 diremajakan pada cawan petri berisi

media agar-agar xilan (mengandung 1 % ekstrak khamir, 10,3 % sukrosa dan 0,5%

birchwood xilan), diinkubasi pada suhu kamar selama 4 hari sampai terbentuk spora

(sporulasi). Sebanyak 3 cockborer kultur padat Streptomyces sp. SKK1-8 tersebut

diinokulasikan ke dalam erlenmeyer yang berisi 100 ml media cair xilan, diinkubasikan pada

suhu kamar selama 10 hari dengan pengocokan (150 rpm). Ekstrak kasar enzim diperoleh

dengan mensentrifugasi kultur pada 10,000 rpm selama 10 menit pada suhu 4oC.

Pengujian aktivitas xilanase. Aktivitas xilanase diukur dengan mendeteksi gula

pereduksi yang terbentuk menggunakan metode Miller [6]. Xilosa digunakan sebagai standar

untuk penghitungan aktivitas xilanase. Satu unit aktivitas xilanase dinyatakan sebagai

banyaknya enzim yang diperlukan untuk menghasilkan 1 μmol gula xilosa dari substrat

birchwood xilan permenit pada kondisi suhu 50oC, pH 6,0. Kadar protein diukur

menggunakan metode Bradford

Disusun oleh:

Rosihan Azwar (24030111130048)

Oriesta Asna Syah (24030111130052)

Nindy Kusumaningtyas (24030111130055)

Jari Siti Handayani (24030111130056)

Diana Amrina Rosyada (24030111130057)

Martina Widhi Hapsari (24030111130058)

Anis Masiati (24030111130059)

Kondisi pH optimum xilanase tergantung pada struktur konformasi asam-asam amino

yang terdapat dibagian sisi aktif xilanase, berupa asam glutamat posisi 79 (Glu 79) dan 170

(Glu 170) (Sansen et al, 2004). Asam amino Glu 79 danGlu 170 sebagai gugus katalitik

xilanase berperan sebagai nukleofil dan elektrofil (Sansen et al,2004). Glu 79 berperan

sebagai nukleofil yang akan menyerang atom karbon pada xilan yang memiliki ikatan (1,4)-

β-glikosidik. Sedangkan Glu 70 bertindak sebagai elektrofil yang akan tertarik ke atom

bermuatan negatif, dalam hal ini yaitu –OR pada xilan (sesuai mekanisme gambar diatas).

Selanjutnya terjad polarisasi dan terjadi regangan didalam substrat (xilan) sehingga mudah

dipecah menjadi β-D-xilosa