ENZIM GLUKOAMILASE

Resume

Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Kimia Pangan II

CHITTA PUTRI NOVIANI

109096000007

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2012 M/1433 H

Glukoamilase / Amiloglukosidase

Enzim amilase adalah enzim yang berperan sebagai katalis untuk

memecah pati/starch menjadi gula. Amylase diklasifikasikan menjadi 3, yaitu:

1. α – amylase

2. β – amylase

3. γ – amylase

Amiloglukosidase atau glukoamilase adalah enzim γ – amylase (EC.

3.2.1.3). jenis enzim ini bekerja paling efisien pada kondisi lingkungan yang

asam, dan memiliki pH optimal 3.

Nama lain dari enzim ini adalah Glucan 1,4-α-glucosidase, 1,4- α-D-

Glucan glucohydrolase, EC 3.2.1.3, Exoglucosidase.

Glukoamilase merupakan salah satu produk enzim komersial yang

jumlahnya mewakili 25-33% dari total pasar enzim di dunia, atau secara tepatnya

menempati posisi kedua setelah enzim protease (Nguyen et al., 2002).

Menurut Sauer et al. (2000), secara umum enzim glukoamilase dapat

didefinisikan sebagai enzim yang termasuk dalam kelas hidrolase, yang

membebaskan β – glukosa dari pati nonpereduksi ataupun poli- dan oligosakarida

lain. Enzim glukoamilase termasuk dalam kelas hidrolase, yang artinya jenis

reaksi yang dikatalisa adalah reaksi hidrolisis.

Enzim ini termasuk ke dalam enzim eksoamilase yang menghidrolisa

ikatan α – 1,4 secara berurutan dari ujung nonreduksi rantai amilosa, amilopektin,

dan glikogen dengan melepaskan glukosa (Fogarty dan Kelly, 1979). Norman

(1980) menambahkan, enzim glukoamilase berbeda dengan enzim β – amylase,

karena enzim ini juga dapat menghidrolisis ikatan α – 1,6- glikosidik meskipun

berjalan lambat. Bahkan Pazur et al. (1962) menambahkan lebih lanjut selain

dapat menghidrolisis α – 1,6- glikosidik, juga dapat menghidrolisis α – 1,3-

glikosidik dengan reaksi yang berjalan lambat juga. Oleh karena itu enzim ini

dapat mengkonversi seluruh pati menjadi glukosa.

Enzim glukoamilase yang sangat penting di industri pengolahan pati,

terutama produksi kristal glukosa dan high fructose syrup (HFS). Glukoamilase

adalah enzim yang diperoleh dari beberapa kapang Aspergillus atau Rhizopus

(Pandey et al., 1994). Aspergillus oryzae adalah salah satu jenis kapang yang

sangat penting peranannya dalam industri makanan seperti sake, kecap dan

sebagai penghasil hidrolitik enzim seperti α – amylase, glukoamilase dan

proteinase. Dalam industri sake, glukoamilase sangat penting keberadaannya dan

tingkat keberhasilan fermentasinya sangat bergantung pada aktivitas glukoamilase

(Nukowaka dalam Dae-Hee Ee et al., 1995)

Walaupun menunjukkan aktivitas transglukosidase, glukoamilase yang

berasal dari Aspergillus bersifat lebih termostabil daripada glukoamilase yang

berasal dari Rhizopus (Lonsane, 1992). Hal ini menyebabkan glukoamilase yang

berasal dari Aspergillus dapat bekerja pada suhu yang cukup tinggi sehingga

reaksi hidrolisis dapat berjalan dengan cepat. Menurut (Balasubramaniem, 2001)

dengan perbaikan galur secara tradisional dan optimasi proses fermentasi,

Aspergillus niger dapat memproduksi glukoamilase dalam jumlah yang cukup

tinggi (lebih dari 20 g glukoamilase/L). Kualitas dan kuantitas glukoamilase yang

dihasilkan oleh kapang-kapang dipengaruhi oleh metode pembiakan. Menurut

Alazard (1981), telah membandingkan aktivitas produksi glukoamilase oleh A.

niger dengan metode fermentasi padat (solid-state fermentation-SSF) tiga kali

lebih tinggi dibanding fermentasi terbenam (sub-merged fermentation-SmF).

James et al (1997) menjelaskan salah satu aplikasi enzim glukoamilase

dalam industri terutama dalam industri minuman, adalah memproduksi bir rendah

kalori. Tipikal enzim yang biasanya dipilih untuk digunakan oleh industri

makanan adalah enzim yang termostabil yang kebanyakan dihasilkan dari

fungsi/kapang. Muchtadi et al. (1992) menjelaskan sifat enzim biasanya akan

ditentukan oleh jenis mikroba yang dihasilkannya. Umumnya mikroba termofilik

akan menghasilkan enzim glukoamilase yang tahan panas, sementara mikroba

mesofilik umumnya akan menghasilkan enzim glukoamilase yang kurang tahan

panas. Sebenarnya terdapat beberapa teori mengenai ketahanan panas dari

glukoamilase, diantaranya Prasad et al. (1981) menyebutkan adanya factor

pelindung dalam sel sebagai penyebab. Rao et al. (1981) menjelaskan bahwa sifat

tahan panas disebabkan adanya protein hidrofilik yang tinggi dalam sel, selain

berhubungan erat juga dengan struktur karbohidrat dalam enzim.

Isolasi Enzim Glukoamilase

Enzim dapat diproduksi baik dalam bentuk kasar maupun enxim murni.

Biaya untuk memperoleh enzim kasar tentu saja lebih murah disbanding enzim

murni, karena itu industry biasanya menggunakan enzim kasar, sementara untuk

keperluan penelitian umumnya digunakan yang murni. (Muchtadi et al., 1992).

Roe (2001) menyebutkan lima kunci tahapan yang umunya diperlukan dalam

setiap proses pemurnian, yakni tahap pembuatan ekstrak sampel, dilanjutkan

pemisahan padatan, pengurangan air, penghilangan kontaminan, serta stabilisasi

produk akhir. Dalam proses pemurnian, jumlah awal bahan yang digunakan

menjadi dasar pertimbangan yang sangat penting agar rendemen yang dihasilkan

dapat sesuai dengan yang diinginkan meskipun telah melewati berbagai tahapan

proses. Jumlah bahan awal sebaiknya dibuat semaksimal mungkin sekaligus

mengusahakan minimalnya jumlah kontaminan yang mungkin muncul, agar tahap

pemurnian bisa berjalan sesederhana mungkin. Untuk bahan yang dihasilkan

dengan proses fermentasi, langkah tersebut dapat ditempuh dengan beberapa cara,

antara lain dengan seleksi galur, manipulasi genetic dan juga optimisasi pada

proses fermentasi.

Secara garis beras terdapat tiga tahap utama di dalam pemurnian protein,

yakni tahap pengendapan protein, pemisahan dengan kolom kromatografi, dan

metode elektroforesis serta tahap kristalisasi enzim (Muchtadi et al., 1992). Ho

(1990) memberikan alternative tahap pemurnian yang dapat dilakukan berdasar

analisa tahap pemurnian yang biasa dilakukan dalam penelitian. Tahapan

pemurnian yang dikemukakan ini meliputi beberapa bagian besar, yakni tahap

sintesis, isolasi dan konsentrasi sampel, tahap pemurnian kasar, termasuk

didalamnya absorpsi dan presipitasi, tahap pemurnian dengan resolusi tinggi,

termasuk kromatografi dan interaksi afinitas, tahap pengganti buffer, termasuk

filtrasi gel serta pengeringan sampel murni yang diperoleh.

Daftar Pustaka

Alazard, D. & Raimbault, M. 1981. Comparative Study of Amylolytic Enzymes Production by Aspergillus niger in Liquid and Solid State Cultivation. Eur. J. Appl. Microbiol. Biotechnol. 12:113-117.

Balasubramaniem, A. K., Nagarajan, K. V. & Paramasamy, G. 2001. Optimization of Media for -Fructofuranosidase Production by Aspergillus niger in Submerged and Solid State Fermentation. Process Biochemistry. 36:1241-1247.

Dae-Hee Ee, Uchiyama K, Nozaki H, Shimizu H and Shioya S. 1995. Maximum Glucoamylase Production by temperature-sensitive Mutant of Saccharomyces cerevisiae in Bath Culture. Annual report of ICBiotech 18, Osaka University, Osaka, Japan.

Fogarty WM and Kelly CT. 1979. Starch Degrading Enzymes of a Microbial Origin, Progres Industrial Microbiologi 15, 88-150.

Ho, S.V. 1990. Strategies for Large Scale Protein Purification. Di dalam protein Purification from Molecular Mechanisms to Large-scale Processes. Ladisch, M.R., R.C. Willson, C.C. Painton dan S.E. Builder (eds). American Chemical Society, Washington DC.

James, J.A., J.L. Berger dan B.H. Lee. 1997. Purification of Glucoamylase from Lactobacillus amylovorus ATCC 33621. Current Microbiology Vol.34: 186-191.

Lonsane, B. K. & Ghildyal, N. P.. Exoenzymes. In : Doelle, H. W., Mitchell, D. A. & Rolz, C. E. (eds). 1992. Solid Substrate Cultivation. London Elsevier Applied Science. p. 201.

Muchtadi, D., N.S. Palupi dan M. Astawan. 1992. Enzim dalam Industri Pangan. PAU-IPB, Bogor.

Nguyen, Q.D., J.M. Rezessy-Szabo. M. Claeyssens, I. Stals dan A. Hoschke. 2002. Purification and Characterization of Amylolytic Enzymes from Termophilic Fungus Thermomyces lanuginosus Strain ATCC 346.

Norman.1980. Di dalam Muchtadi, D., N.S. Palupi dan M. Astawan. 1992. Enzim dalam Industri Pangan. PAU-IPB, Bogor.

Pandey, A., Ashakumary, L., Selvakumar, P. & Vijayalakshmi. 1994. Influence of Water Activity on Growth and Activity of Aspergillus niger for

Glucoamylase Production in Solid-state Fermentation. World J. Microbiol. Technol. 10:485-486.

Pazur et al. 1962. Di dalam Muchtadi, D., N.S. Palupi dan M. Astawan. 1992. Enzim dalam Industri Pangan. PAU-IPB, Bogor.

Prasad dan Meheshari. 1981. Di dalam Muchtadi, D., N.S. Palupi dan M. Astawan. 1992. Enzim dalam Industri Pangan. PAU-IPB, Bogor.

Rao et al. 1981. Di dalam Muchtadi, D., N.S. Palupi dan M. Astawan. 1992. Enzim dalam Industri Pangan. PAU-IPB, Bogor.

Roe, S.D. 2001. Purification Strategy. Di dalam Protein purification Techniques. Second edition. Roe, S.D. (ed). Oxford University Press, UK.

Sauer J., B.W. Sigurskjold, U. Christensen., T.P. Frandsen, E. Mirgorodskaya, M. Harrison, P. Roepstorff dan B. Svensson. 2000. Glucoamylase:structure/fuction relationship, and protein engineering. Biochimica et Biophysica Acta Vol. 1543: 275-293.