Aplikasi Enzim dalam Industri: Proses Produksi dan Contoh Enzimnya

KOMPAS.com - Enzim memiliki banyak fungsi. Selain mempercepat reaksi kimia dalam tubuh, enzim juga dapat digunakan untuk keperluan industri.

Ada dua jenis enzim yang bisa digunakan dalam industri, yakni enzim endogen dan eksogen.

Enzim endogen merupakan enzim yang didapatkan secara alami dari jaringan hewan, tumbuhan, maupun sel mikroorganisme.

Sedangkan enzim eksogen didapatkan dari luar, untuk ditambahkan ke proses produksi suatu industri.

Kekurangan sumber enzim tumbuhan dan hewan

Dalam proses produksinya, sumber enzim tumbuhan dan hewan memiliki sejumlah kekurangan. Dikutip dari buku Teknologi Enzim (2017) karya R. Susanti dan Fidia Fibriana, berikut penjelasannya:

1. Memakan biaya dan waktu yang besar dalam proses ekstraksi
2. Sulitnya pengendalian produksi
3. Proses produksi tergantung musim
4. Kapasitas produksinya rendah dan lambat.

Baca juga: Struktur Enzim dan Klasifikasinya

Berdasarkan alasan di atas, penggunaan enzim yang bersumber dari tumbuhan maupun hewan, dalam perkembangannya mengalami perubahan. Saat ini, sumber enzim dari mikroorganisme lebih banyak digunakan.

Penggunaan mikroorganisme sebagai sumber produksi enzim, didasarkan pada beberapa alasan sebagai berikut:

1. Mikroorganisme yang tersedia di alam sangat beragam. Hal ini menguntungkan produsen enzim, khususnya dalam pemilihan strain yang tepat pada produksi enzim yang diinginkan.
2. Kultur mikroorganisme relatif mudah dilakukan. Sehingga kontrol produksi dan penggunaan waktunya lebih hemat.
3. Produksi enzim bisa meningkat, karena mikroorganisme bisa direkayasa untuk perbaikan sifat.
4. Enzim yang bersumber dari mikroorganisme bersifat lebih stabil, dibanding enzim dari tumbuhan atau hewan
5. Mudahnya proses pemanenan enzim. Karena enzim dilepaskan langsung ke mediumnya.

Proses produksi enzim dari mikroorganisme

Untuk menghasilkan enzim dalam skala industri, dibutuhkan proses produksi yang tepat. Alur produksi enzim dari mikroorganisme dilakukan melalui beberapa tahap, yaitu:

Pemilihan mikroorganisme yang tepat

Salah memilih mikroorganisme akan mengakibatkan kegagalan proses produksi enzim. Oleh karena itu, pemilihan mikroorganisme merupakan proses awal yang sangat rumit.

Pemilihannya harus disesuaikan dengan media yang akan digunakan. Karena mikroorganisme dari galur tertentu akan menghasilkan konsentrasi enzim yang tinggi, apabila diletakkan pada media cair. Begitu pula galur yang lain pada media padat.

Baca juga: Sifat-Sifat Enzim, Fungsi, dan Cara Kerja

Selain itu, pemilihan mikroorganisme juga harus sesuai dengan produk enzimnya. Dalam industri pangan, produk enzim yang aman sebaiknya memiliki potensi alergi rendah, partikel bebas kontaminan, dan harus lolos spesifikasi yang berhubungan dengan toksisitas.

Mikroorganisme yang dipilih, harus memenuhi kriteria Generally Recognized as Safe (GRAS). Artinya mikroorganisme tidak menghasilkan toksikan, bukan mikroorganisme patogen, memiliki materi genetik yang stabil dan tidak mudah mengalami mutasi.

Tidak hanya itu, mikroorganisme juga harus stabil terhadap perubahan suhu lingkungan dan dapat hidup pada medium dengan biaya terjangkau.

Preparasi media yang akan digunakan

Ada dua media yang digunakan dalam proses produksi enzim, yaitu media padat dan media cair.

Media padat sering digunakan untuk memproduksi enzim dari sumber kapang atau khamir. Sementara media cair sering digunakan untuk memproduksi enzim dari sumber bakteri.

Produksi enzim menggunakan media padat memiliki keunggulan dalam proses pemanenannya, yaitu konsentrasi enzim yang diperoleh sangat tinggi.

Namun, media padat juga memiliki beberapa keterbatasan, yaitu mudah terkontaminasi, membutuhkan tempat yang luas, sulitnya pengendalian saat fermentasi, dan yield yang tidak seragam.

Baca juga: Pengertian, Prinsip Kerja dan Inhibitor Enzim 

Sementara itu, proses produksi enzim dalam media cair memiliki banyak kelebihan, yaitu:

1. Pengendalian proses fermentasi yang sederhana dan hemat tenaga
2. Proses sterilisasinya mudah
3. Cepatnya pertumbuhan mikroorganisme yang tinggi, dengan agitasi dan aerasi yang tepat.

Proses enrichment culture

Mikroorganisme bisa ditumbuhkan sebagai stater pada proses enrichment culture. 

Proses ini menggunakan medium khusus yang dilengkapi zat anti-kontaminan, supaya mikroorganisme lain yang tak diinginkan tidak bisa tumbuh pada medium stater.

Guna menjaga kemurnian jenis mikroorganisme yang ditumbuhkan, proses ini juga disertai purifikasi, agar dapat menghasilkan enzim sesuai tujuan.

Uji aktivitas enzim

Uji ini dilakukan untuk mengetahui seberapa tinggi aktivitas enzim yang diinginkan. Uji ini juga digunakan untuk mengetahui karakter enzim, seperti suhu optimum, pH optimum, dan stabilitasnya.

Penyimpanan kultur mikroorganisme

Setelah proses produksi dilakukan, kultur mikroorganisme perlu disimpan selama beberapa waktu agar tumbuh dalam media.

Penyimpanannya dapat menggunakan agen kriogenik, seperti 20 persen gliserol pada suhu 4º Celcius, -20º Celcius, dan -196º Celcius. Alternatif lainnya, penyimpanan bisa dilakukan menggunakan proses freeze drying.

Baca juga: Jenis-Jenis Enzim Pencernaan

Pemanenan kultur mikroorganisme

Mikroorganisme dipanen untuk kemudian diekstraksi. Proses ekstraksi ini akan menghasilkan enzim sesuai sumber mikroorganisme yang digunakan. Enzim inilah yang kemudian digunakan dalam berbagai industri.

Aplikasi enzim dalam industri

Penggunaan enzim dalam industri sangat mempermudah proses produksi barang. Mulai dari industri pangan, farmasi, dan detergen, hingga biologi molekuler.

Berikut beberapa aplikasi enzim dalam industri:

Enzim Lipase

Biasa digunakan dalam industri detergen, produk susu, makanan dan minuman, daging dan ikan, lemak dan minyak, bahan kimia farmasi, kosmetik, kertas, agrokimia, surfaktan, serta industri bahan bakar.

Enzim Protease

Dapat digunakan dalam industri pangan, farmasi dan obat-obatan, detergen, biologi molekuler, kosmetik, dan industri kulit.

Enzim Pektinase

Bisa digunakan dalam industri makanan dan minuman, serta ekstraksi minyak.

Enzim Transglutaminase

Biasa dimanfaatkan dalam industri makanan.

Enzim Glukosa Isomerase

Biasa digunakan dalam industri minuman.

Baca juga: Kofaktor pada Enzim: Jenis serta Peran Pentingnya