Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian

Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian Oleh Helmi Fauziah Nst , Saema Nainggolan1, Siti Kholilah Hsb1* 1

ABSTRAK Penggunaan enzim dibidang pangan sejak zaman dahulu dimulai dari berkembangya proses permentasi untuk memproduksi produk-produk makanan sperti keju, bir dan cuka. Berkembangnya proses fermentasi selama beberapa abad terakhir memungkinkan untuk produksi enzim semakin dimurnikan, baik persiapan skala kecil maupun skala besar. Aplikasi enzim dalam industri makanan sangat banyak dan beragam, umumnya untuk semua aplikasi makanan dan minuman. Enzim bekerja dengan mengurangi energi aktivasi dari substrat tertentu. Mekanisme kerja enzim yaitu dengan terikat sementara ke substrat untuk membentuk sebuah kompleks enzimsubstrat yang lebih tidak stabil dibanding substrat jika berdiri sendiri. Ini menyebabkan substrat mudah bereaksi. Dengan demikian substrat tereksitasi ke tingkat energi lebih rendah dengan membentuk produk-produk reaksi yang baru. Selama berlangsungnya reaksi, enzim dilepaskan dalam keadaan tidak berubah. Pelepasan enzim tetap utuh sehingga bisa terus bereaksi dan menyebabkan enzim tetap efektif meski dalam jumlah yang sangat kecil. Kegiatan enzim dapat berlangsung dengan baik jika kondisi lingkungannya mendukung. Sementara penggunaan enzim dalam bidang pertanian masih dalam proses pengembanga n. Kebanyakan penggunaan enzim dibidang pertanian didukung oleh kemajuan bioteknologi.

Kata Kunci : Enzim, Industri pangan, Industri Pertanian

PENDAHULUAN Enzim adalah molekul berpolimer yang tersusun dari serangkaian asam amino dalam komposisi dan susunan rantai yang tersusun teratur dan tetap. Enzim memegang peranan penting dalam berbagai protein, enzim diproduksi dan digunakan oleh sel hidup untuk mengkaltalis reaksi antara lain konversi energi dan metabolisme pertahanan sel. (Nur Richana, 2002)

*

Program Studi Pendidikan Kimia Universitas Negeri Medan Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 1

Secara praktis, enzim banyak digunakan di berbagai bidang kegiatan. Enzim digunakan secara luas dalam bidang industri, terutama industri bioteknologi. Dalam bidang ini, baik yang konvensional maupun yang mutakhir, yang mengandalkan teknik rekombinasi gen, pengetahuan dan penggunaan enzim merupakan syarat mutlak untuk berhasil. Dalam segmen bioteknologi tradisional dan skala kecil, seperti berbagai industri makanan tingkat rumah tangga, pengetahuan empiris tentang enzim diwariskan secara turun temurun dan biasanya bercampur

dengan

pengetahuan

empiris

tentang

penggunaan

praktis

mikroorganisme, yang secara umum dinamai ragi. Selain itu, enzim juga dipakai secara luas dalam industri lain yang tidak tergolong ke dalam industri bioteknologi dalam arti luas. Contohnya adalah industri tekstil dan industri kertas, industry pangan maupun industry pertanian. Dalam bidang teknologi lingkungan, enzim juga telah digunakan dalam pengolahan air limbah serta dalam pengolahan sampah, terutama sampah organik. Enzim berperan sangat penting dalam industri pangan, baik produk pangan tradisional maupun desain produk pangan yang baru. Sebelum dikenalnya teknologi modern, pemanfaatan enzim sudah dilakukan dengan tidak sengaja. Misalnya, pada proses pengolahan minuman beralkohol dan keju. Proses malting pada pengolahan minuman beralkohol berkembang aktivitas enzim amilase dan protease yang memecah pati dan protein pada mashing biji-bijian menghasilkan gula dan zat gizi lain yang dibutuhkan oleh yeast pada proses selanjutnya. Demikian pula pada pengolahan keju, peran enzim protease sangat penting dalam memecah misel kasein sehingga terbentuk curd pada tahapan pembuatan keju. Dengan kemajuan teknologi, peran enzim dalam produksi pangan sudah dilakukan optimasi terhadap kondisi proses sehingga aktivitas enzim dapat berjalan seperti yang diharapkan. ( Dimas Adi. P, 2011)

Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 2

PEMBAHASAN 1. Pemanfaatan Enzim di Bidang Industri Pangan Ditinjau dari sumber dan manfaatnya, enzim dimanfaatkan dalam industri

pangan, karena enzim merupakan alat yang ideal digunakan untuk memanipulasi bahan-bahan

biologis.

Beberapa

keuntungan

penggunaan

enzim

dalam

pengolahan pangan adalah aman terhadap kesehatan karena bahan alami, mengkatalisis reaksi yang sangat spesifik tanpa efek samping, aktif pada konsentrasi yang rendah, dan dapat digunakan sebagai indikator kesesuaian proses pengolahan. Walaupun demikian, dari ribuan enzim ditemukan oleh para ahli biokimia, hanya sebagian kecil enzim dapat dimanfaatkan dalam industri pangan. Hal ini disebabkan oleh ketidak sesuaian kondisi reaksi enzim, ketidakstabilan enzim selama pengolahan, atau karena biaya yang terlalu mahal untuk menggunakan enzim dalam pengolahan pangan. Enzim dimanfaatkan untuk menghasilkan produk bioteknologi dalam bidang industri pangan, diantaramya: Pembuatan gula cair dari bahan berpati seperti singkong, sagu, jagung, ubi jalar atau jenis ubi-ubian lainnya memerlukan kerja berbagai enzim pemecah pati yaitu : (1) Alfa amilse, Glukoamilase, dan Glukosa isomerase. (2) Protease dalam pembuatan bir diperlukan, baik dalam tahap hidrolisis makanan protein untuk pertumbuhan ragi bir maupun dalam tahap penjernihan bir. (3) Penambahan alfa amilase dan protease dalam pembuatan roti dan kue, akan memperbaiki tekstur roti. Beberapa enzim yang berperan dalam bidang industri pangan diantaranya: (1) enzim xilanase, (2) enzim pektinase, (3) enzim lipase, (4) enzim selulase, (5) enzim phytase, (6) enzim glukosa oksidase, (7) enzim papain. 1.1 Enzim Xilanase Xilanase dapat digunakan untuk menghidrolisis xilan (hemiselulosa) menjadi gula xilosa. Xilan banyak diperoleh dari limbah pertanian dan industri makanan. Selain itu xilanase juga dapat digunakan untuk menjernihkan juice, ekstraksi kopi, minyak nabati, dan pati (Wong dan Saddler, 1993).


Kombinasi dengan selulase dan pektinase dapat untuk penjernihan juice dan likuifikasi buah dan sayuran (Beg et al, 2001). Pemanfaatan xilanase juga digunakan dalam perbaikan kualitas roti yang telah dilakukan, yaitu xilanase yang berasal dari Aspergilus niger var awamori yang ditimbahkna kedalam adonan roti menghasilkan kenaikan volume spesifik roti dan untuk lebih meningkatkan kualitas roti maka perlu dilakukan kombinasi penambahan amilase dan xilanase (Maat et al., 1992) Jamur

Suhu Suhu Tumbuh(0C) Optimum(0C) Aspergilus sp 24-30 45-60 Aureobasidium sp 28 45-54 Bipolaris sorokinana 28 70 Fusarium axysporium 26 50 Gleophylium trabeum 22 80 Mhyrothecium verrucaria 30 45 Neurospora crassa 28 50 Penicillum sp 25 40 Table 1 Beberapa mikroorganisme penghasil enzim xilanase

pH 4,5 - 6 4,5 – 4,8 5,5 5,0 4,0 5,5 4,8 6,0

(Sumber : Sunna dan Antraniklan (1997)

1.2 Enzim Pektinase Enzim pektinase digunakan pada proses penjernihan sari buah. Pada proses produksi sari buah, metode pengambilan sari buah dari buah asalnya biasa menggunakan metode ekstraksi. Buah yang diekstrak akan menghasilkan saribuah. Sari buah yang diperoleh biasanya masih mengandung partikel padat. Sehingga perlu dihilangkan agar mendapatkan sari buah yang jernih. Penghilangan dapat dilakukan dengan penyaringan. Pemisahan dengan didiamkan beberapa waktu akan terjadi pengendapan padat karena adanya gaya gravitasi partikel padat, kemudian dapat diambil bagian jernihnya. Proses penjernihan yang lebih efisien dapat dilakukan dengan menggunakan bantuan enzim, yaitu enzim pektinase. 1.3 Enzim Lipase Enzim lipase digunakan pada produk bakery. Enzim lipase merupakan salah satu enzim yang memiliki sisi aktif sehingga dapat menghidrolisis triasilgliserol menjadi asam lemak dan gliserol. Enzim lipase dapat digunakan Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian | 4

untuk menghasilkan emulsifier, surfaktant, mentega, coklat tiruan, protease untuk membantu pengempukan daging, mencegah kekeruhan bir, naringinase untuk menghilangkan rasa pahit pada juice jeruk, glukosa oksidase untuk mencegah reaksi pencoklatan pada produk tepung telur dan lain-lain. 1.4 Enzim Selulase Enzim selulase dapat digunakan Untuk melembutkan sayur-sayuran dengan mencernakan selulosa sayur itu, mengeluarkan kulit dari biji-bijian seperti gandum, mengasingkan agar-agar daripada rumput laut dengan menguraikan dinding sel daun ramput dan membebaskan agar-agar yang terkandung di dalamnya. 1.5 Enzim Phytase Akhir-akhir ini, penelitian banyak diarahkan pada penggunaan enzim dalam rensum untuk memperbaiki produktivitas ternak dan keracunan pakan. Pemakaian zat aditif sudah banyak digunakan di Eropa dengantujuan unutk meningkatkan nilai gizi ransum dan juga untuk mengurangi polusi tanah lingkungan. penambahn enzim biasanyan dilakukan pada bahan pakan yang kecernaannya rendah (Mestika, 2000), sehinga dapat meningkatkan penggunaan bahan pakan tersebut. 1.6 Enzim Glukosa Oksidase Indonesia termasuk salah satu negara yang memiliki bahan baku melimpah untuk digunakan dalam memproduksi berbagai bahan kimia dasar dan enzim termasuk enzim glukosa oksidase dan asam glukonat. Mikroba yang ada di alam Indonesia baru sebahagian kecil yang telah dimanfaatkan untuk memproduksi bahan hayati yang mempunyai nilai ekonomi tinggi. Potensi alam tersebut hingga saat ini belum dimanfaatkan secara optimal. Enzim glukosa oksidase dari A.niger termasuk salah satu jenis enzim yang dijual secara komersial. Enzim ini banyak digunakan dalam industri pangan dan analisis klinis untuk penentuan kadar glukosa darah. Berdasarkan data impor dari BPIS Tahun 2000, kebutuhan enzim termasuk glukosa oksidase setiap tahunnya meningkat.


1.7 Enzim Papain Manfaat pertama papain adalah pelunak daging. Daging dari hewan tua dan bertekstur bisa menjadi lunak. Pada pH, suhu, dan kemurnian papain, daya pemecahan protein yang dimiliki papain dapat diintensifkan lebih jauh menjadi kegiatan hidrolisis protein. Harga produk itu saat ini sangat mahal. Papain juga banyak digunakan sebagai bahan aktif dalam preparat farmasi seperti obat gangguan pencernaan, dispesia, dan obat cacing. Dalam rangka pembedahan papain biasa digunakan sebagai obat pengendali oedema dan imflamasi. Yang banyak digunakan saat ini adalah bahan aktif untuk krim, pembersih kulit muka. Sebab, papain bisa melarutkan sel-sel mati yang melekat pada kulit dan sukar terlepas secara fisik. Noda dan flek di wajah bisa dikikis oleh papain hingga menjadi mulus dan bersih. Papain pun bisa digunakan sebagai bahan pembuat pasta gigi, sebab bisa membersihkan sisa makanan apa saja yang melekat di gigi.

2. Penggunaan Enzim di Bidang Pertanian Penggunaan enzim di bidang pertanian seadanya tidak dapat dilepaskan dari makhluk hidup lainnya. Kebanyakan enzim yang digunakan dalam bidang pertanian dihasilkan oleh sel hidup baik hewani maupun nabati. Penggunaan enzim dengan bahan organik lainnya bisa mengubah susunan senyawaya menjadi sederhana namun enzim tidak berubah sehingga dapat dikatakan bahwa enzim dalam bidang pertanian berperan sebagai biokatalisator/katalisator organik yang pada dasarnya dihasilkan oleh sel. Peranan enzim sangat penting dalam makhluk hidup dimana enzim sendiri memiliki kaitan yang erat dengan makhluk hidup yang bersangkutan. Misalnya dalam tepung tidak akan memiliki sifat- sifat tertentu bila dalam biji gandum tidak ada enzim. Dapat disimpulkan bahwa enzim digunakan sebagai katalisator biologis yang dihasilkan oleh sel-sel hidup yang dapat membantu mempercepat bermacam-macam reaksi biokimia. Penggunaan enzim yang di isolasi dari microalgae yang merupakan jenis algae yang berukururan makrospik. Beberapa alga dilaporkan mengandung senyawa enzim yang berperan penting diantaranya adalah jenis alga hijau


(Spirogyra, Mougeotia sp., Zygnema cylindricum and Mesotaenium caldariorum) yang mengandung enzim glycosidase (a-glucosidase, a-amylase and flgalactosidase, beberapa jenis cyanophyta juga mengandung enzim yang berperan penting dalam mendegradasi bakteri atau sebagai inhibitor. Adapun manfaat mikro alga di berbagai bidang pertanian dengan pemanfaatan biomassa mikroalga yang selain mengandung protein, karbohidrat dan vitamin juga mengandung minyak. Bahkan jenis mikroalga tertentu, misal Botrycoccus braunii memiliki kandungan minyak yang komposisinya mirip seperti tanaman darat dengan jumlah yang lebih tinggi bila dibanding dengan kandungan minyak pada kelapa, jarak dan sawit. Penggunan enzim pertanian pada jagung manis. Jagung manis merupakan produk pertanian yang sangat banyak dimanfaatkan dalam rumah tangga maupun industri.

Permasalahan

dari

penanaman

jagung manis

adalah

semakin

berkurangnya lahan pertanian. Salah satu usaha untuk memenuhi permintaan konsumen adalah peningkatan kualitas dan kuantitas jagung manis. Peningkatan kualitas jagung manis dapat diketahui dari rasa yang semakin manis, dan bertambahnya bobot segar tongkol. Peningkatan kuantitas jagung manis dapat diamati dari bertambahnya tongkol per tanaman. Beberapa cara yang dapat digunakan untuk meningkatkan kualitas dan kuantitas jagung manis adalah penggunaan pupuk kimia dan pupuk kandang dengan perbandingan seimbang, serta pemberian larutan enzim pertanian. Enzim pertanian merupakan salah satu penemuan baru dibidang pertanian. Enzim pertanian tersusun dari enzim hayati, chellate hayati, substrat , vitamin dan garam. Enzim hayati berfungsi untuk mempercepat berlangsungnya proses reaksi kimia, dimana enzim tersebut tidak mengalami perubahan didalam proses reaksi yang berlangsung. Dari hasil penelitiannya diperoleh bahwa penggunaan enzim pertanian ternyata dapat mempengaruhi pertumbuhan jagung manis.


Prospek Xilanase dalam Biokonversi Limbah Pertanian Perkembangan dan kemajuan bidang pertanian dan industry pertanian di Indonesia telah menimbulkan peningkatan limbah pertanian yang sebagian besar merupakan limbah berlignoselulosa. Limbah berlignoselulosa yang tinggi potensinya di Indonesia antara lain jerami, onggok (ampas tapioka, garut), bonggol dan kulit jagung, sabut serta tandan kosong kelapa sawit, bagase tebu, dan lain sebagainya. Seringkali limbah yang tidak tertangani,akan menimbulkan pencemaran lingkungan. Pada dasarnya limbah tidak memiliki nilai ekonomi, bahkan mungkin bernilai negative karena memerlukan biaya penanganan. Namun demikian, bila ditelaah lebih dalam limbah lignoselulosa sebagai bahan organik me-miliki potensi besar sebagai bahan baku berbagai industri, terutama untuk pembuatan kertas. Di samping itu, fraksinasi limbah ini menjadi komponen penyusunnya akan meningkatkan pendayagunaan dalam berbagai industri. Melihat potensi bahan limbah berlignoselulosa yang melimpah maka perlu penggalian yang lebih intensif tentang pemanfaatan potensi tersebut. Bahan berlignoselulosa terdiri atas hemiselulosa, selulosa, dan lig-nin. Hemiselulosa dapat dimanfaatkan menjadi produk xylitol, xylosa, dan fulfural. Selulosa dapat diman-faatkan menjadi protein sel tunggal, glukosa, fruktosa, dan sorbitol. Sedangkan lignin untuk bahan bakar, pelarut, resin, produk karbon, dan matriks adsorpsi (Paturau, 1969). Salah satu sasaran dalam pengembangan bioteknologi adalah merintis pemanfaatan mikroorganisme dalam biokonversi limbah. Pemanfaatan limbah berlignoselulosa dengan menggunakan jasa mikroorganisme yang dapat

menghasilkan enzim ekstraseluler yang mampu

mendegradasi bahan berlignoselulosa menjadi fraksi penyusunnya. Misalkan enzim selulase yang dapat merombak bahan berlignoselulosa berupa jerami atau sampah organik menjadi kompos, atau menghidrolisis selulosa menjadi glukosa. Sedangkan xilanase dapat menghidrolisis hemiselulosa menjadi xilosa, proses ini dapat diaplikasikan ke beberapa proses dan pemanfaatannya. ekstrak kopi minyak nabati, pati dan roti. Sehubungan dengan pemanfaatan enzim yang beragam di berbagai industri , khususnya industri pangan dan pertanian.


PENUTUP Kesimpulan Enzim

merupakan

katalisator

protein

yang

mengatur

kecepatan

berlangsungnya berbagai proses fisiologis. Sebagai katalisator, enzim ikut serta dalam reaksi dan kembali ke keadaan semula bila reeaksi telah selesai. Ditinjau dari sumber dan manfaatnya, enzim dimanfaatkan dalam industri pangan, karena enzim merupakan alat yang ideal digunakan untuk memanipulasi bahan-bahan biologis. Beberapa keuntungan penggunaan enzim dalam pengolahan pangan adalah aman terhadap kesehatan karena bahan alami, mengkatalisis reaksi yang sangat spesifik tanpa efek samping, aktif pada konsentrasi yang rendah, dan dapat digunakan sebagai indikator kesesuaian proses pengolahan. Enzim dimanfaatkan untuk menghasilkan produk bioteknologi dalam bidang industri pangan, diantaranya: Pembuatan gula cair dari bahan berpati seperti singkong, sagu, jagung, ubi jalar atau jenis ubi-ubian lainnya memerlukan kerja berbagai enzim pemecah pati yaitu : (1) Alfa amilse, Glukoamilase, dan Glukosa isomerase. (2) Protease dalam pembuatan bir diperlukan, baik dalam tahap hidrolisis makanan protein untuk pertumbuhan ragi bir maupun dalam tahap penjernihan bir. (3) Penambahan alfa amilase dan protease dalam pembuatan roti dan kue, akan memperbaiki tekstur roti. Beberapa enzim yang berperan dalam bidang industri pangan diantaranya: (1) enzim xilanase, (2) enzim pektinase, (3) enzim lipase, (4) enzim selulase, (5) enzim phytase, (6) enzim glukosa oksidase, (7) enzim papain. Enzim protease dapat diproduksi dari jaringan-jaringan hidup yang meliputi mikroorganisme, hewan, maupun tanaman. Namun demikian untuk memproduksi enzim protease dari beberapa sumber tersebut masih menghadapi banyak kendala. Meskipun mikroba dikenal luas sebagai sumber enzim protease, namun untuk tujuan-tujuan tertentu, enzim protease dari tanaman masih mempunyai peranan yang sangat besar yang belum sepenuhnya dapat digantikan oleh enzim mikroba. Xilanase juga dapat digunakan untuk menghidrolisis xilan (hemiselulosa) menjadi gula xilosa. Enzim pektinase digunakan pada proses penjernihan sari buah.


Sedangkan dalam bidang industri pertanian, enzim juga berperan penting dalam industri tersebut, beberapa keuntungan penggunaan enzim dibidang industri pertanian adalah pemanfaatan enzim xilanase untuk makanan ternak ataupun untuk meningkatkan kualitas roti, memperbaiki mutu produk juice, ekstrak kopi minyak nabati, pati dan roti. Sehubungan dengan pemanfaatan enzim yang beragam di berbagai industri , khususnya industri pangan dan pertanian. Penggunaan enzim di bidang pertanian seadanya tidak dapat dilepaskan dari makhluk hidup lainnya. Kebanyakan enzim yang digunakan dalam bidang pertanian dihasilkan oleh sel hidup baik hewani maupun nabati. Penggunaan enzim dengan bahan organik lainnya bisa mengubah susunan senyawaya menjadi sederhana namun enzim tidak berubah sehingga dapat dikatakan bahwa enzim dalam bidang pertanian berperan sebagai biokatalisator/katalisator organik yang pada dasarnya dihasilkan oleh sel. Penggunan enzim pertanian pada jagung manis. Jagung manis merupakan produk pertanian yang sangat banyak dimanfaatkan dalam rumah tangga maupun industri.

Permasalahan

dari

penanaman

jagung manis

adalah

semakin

berkurangnya lahan pertanian. Salah satu usaha untuk memenuhi permintaan konsumen adalah peningkatan kualitas dan kuantitas jagung manis. Peningkatan kualitas jagung manis dapat diketahui dari rasa yang semakin manis, dan bertambahnya bobot segar pada tongkol jagung dengan penambahan enzim pertanian.


Daftar Pustaka Adi .P, Dimas, dkk. 2011. Penggunaan Enzim dalm Industri Pangan. Semarang UNDIP Beg, Q.K., M. Kapoor, L. Mahajan, and G.S. Hoondai. 2001. Microbial xylanases and their industrial application; a review. J. Appl. Microbiol Biotechh nol. 56:326-338. Meat, J., Reza, J. Verbakel, H. Stam, M.J. Santosa da Silva, M. Bosse, M.R. Engmond, M.L.D. Hagemans, R.F.M. van Gorcom Paturau, J.M. 1969. By-products of the cane sugar industry. An Intriduction to their Industrial Utilization. Etsevier Publishing Company, New York Poedjadi, Anna dkk. 1994. Dasar- dasar Biokimia. Jakarta : Universitas Indonesia ( UI- Press) Richana, N. 2002. Produksi dan Prospek Enzim Xilanase dalam Pengembangan Bioindustri di Indonesia. Vol 5, No. 1. Bogor : Balai Penelitian dan Sumberdaya Genetik Pertanian Stryer, L. 1996. Biokimia Edisi IV. Jakarta : EGC. Sunna, A. and G. Antarniklan. 1997. Xylanolytic enzyme from fungi and bacteria. Crit. Rev. in Biotechnol. 17(1): 39-67 Wong, K.KY and J. N. Saddler. 1993. Applications of Hemicellulases in the food and pulp and paper Industries in Coughlan and Hazlevwod (Ed 5.). London : Porhand press


Pemanfaatan Enzim dalam Industri Pangan dan Pertanian

Recommend Documents