BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.4. Enzim Lipase
Enzim adalah protein yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses terjadinya reaksi) dalam suatu reaksi kimia. Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul-molekul zat-zat yang bereaksi untuk kemudian mempercepat proses reaksi. Secara lebih jelas, enzim bekerja dengan cara menurunkan energi aktivasi yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya reaksi, sehingga akan mempercepat jalannya reaksi. Enzim bekerja secara spesifik, yaitu setiap jenis enzim hanya dapat bekerja pada satu jenis senyawa atau reaksi kimia, hal ini disebabkan karena struktur kimia tiap enzim berbeda dan bersifat tetap, sebagai contoh enzim alpha amilase hanya dapat digunakan pada proses perombakan pati menjadi glukosa.
Aktivitas enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya adalah suhu, pH, kofaktor dan inhibitor. Tiap-tiap enzim memiliki suhu dan pH (tingkat keasaman) yang berbeda-beda yang disebabkan karena strukturnya yang berbeda. Pada suhu optimum energi kinetik molekul-molekul yang bereaksi bertambah sehingga molekul-molekul yang bereaksi semakin banyak dan produk yang dihasilkan semakin besar, di atas suhu optimum aktivitas enzim akan turun karena terjadi denaturasi protein yang dapat merubah konformasi struktur sehingga enzim akan kehilangan sifat alamiahnya (Suhartono, 1989), sedangkan untuk pH optimum menunjukkan muatan gugus samping asam amino berada pada keadaan yang sesuai sehingga enzim sangat efisien dalam mempercepat reaksi biokimia yang spesifik (Nurhasanah dan Herasari, 2008). Kerja enzim juga dipengaruhi oleh kofaktor dan inhibitor.
Rao, et al., (2002) menyatakan bahwa enzim memiliki sifat khas yaitu: - sangat aktif, walaupun konsentrasi amat rendah
- sangat selektif
- bekerja pada keadaan reaksi yang ringan (tanpa suhu atau tekanan tinggi dan tanpa logam yang umumnya beracun).
Dewasa ini, enzim adalah senyawa yang umum digunakan dalam proses produksi. Enzim yang digunakan pada umumnya berasal dari enzim yang diisolasi dari bakteri. Penggunaan enzim dalam proses produksi dapat meningkatkan efisiensi yang kemudian akan meningkatkan jumlah produksi.
16 Lipase (triacylglycerol hydrolase, E.C. 3.1.1.3) merupakan enzim yang penting pada industri lemak dan minyak, yaitu untuk mengubah bentuk fisik dan kimia minyak dan lemak alami menjadi produk yang bernilai tambah lebih tinggi (Elisabeth dan Siahaan, 2000, Ronne, T.H., et.al., 2005, Wang, et.al., 2006, Liu, et.al., 2007) sebagai contoh yang telah berhasil dengan baik yaitu modifikasi minyak dari tumbuhan menjadi lemak kakao subtitusi yaitu minyak sawit dengan stearin kelapa sawit, ataupun dengan mengganti sebagian dengan lemak sapi, minyak bunga matahari yang dilakukan secara interesterifikasi enzimatis (Macrae, 1983; Forssell, et.al., 1992; Bloomer, et.al., 1990; Khumalo, et.al., 2002).
Pemanfaatan enzim lipase di dalam industri pangan maupun non pangan semakin meningkat. Pada industri pangan, lipase banyak digunakan dalam industri susu (hidrolisis lemak susu), industri roti dan kue (meningkatkan aroma dan memperpanjang umur simpan), industri bir (meningkatkan aroma dan mempercepat fermentasi), industri bumbu (meningkatkan kualitas/tekstur), serta pengolahan daging dan ikan (meningkatkan aroma dan mengubah lemak). Sedangkan pada industri non pangan, lipase digunakan pada industri kimia dan obat-obatan (transesterifikasi minyak alami), industri oleokimia (hidrolisis lemak/minyak), industri detergen (melarutkan spot minyak/lemak), industri obat- obatan (mempermudah daya cerna minyak/lemak dalam pangan), kedokteran (analisis trigliserida dalam darah), industri kosmetik (mengubah lemak), dan industri kulit (mengubah lemak dalam jaringan lemak). Pemanfaatan lipase pada industri lemak dan minyak untuk mengubah bentuk fisik dan kimia minyak dan lemak alami menjadi produk yang bernilai tambah lebih tinggi (Khumalo, et.al., 2002).
Lipase diklasifikasikan sebagai enzim hidrolase yang menghidrolisis trigliserida menjadi asam lemak bebas, gliserida parsial (monogliserida), digliserida dan gliserida (Macrae, 1983). Aplikasi lipase untuk hidrolisis, interesterifikasi dan esterifikasi telah menjadi objek penelitian, dengan perhatian utama pada aplikasi minyak dan lemak. Lipase dapat digunakan dengan baik sebagai biokatalis dalam proses biologis (Dosanjh and Kaur, 2002).
17 Sebagaimana dipaparkan di atas, beberapa produk pangan dapat diproduksi dengan menggunakan katalis enzim lipase. Beberapa produk pangan tersebut adalah emulsifier pangan (food grade emulsifier), pengganti lemak kakao (cocoa butter substitute), minyak sawit berfluiditas tinggi (minyak sawit yang titik keruhnya rendah) dan minyak sawit kaya asam lemak esensial. Dibandingkan dengan penggunaan proses kimiawi, proses enzimatis menggunakan lipase memiliki beberapa keuntungan (Jatmika, 1998) :
1. Enzim lipase tertentu mempunyai spesifisitas tertentu sehingga reaksi yang dikatalisnya lebih dapat diatur (diarahkan) sehingga produk yang dihasilkan lebih banyak jumlahnya dan sekaligus produk sampingnya sedikit.
2. Proses enzimatis berlangsung pada suhu rendah (bahkan pada suhu kamar yaitu sekitar 27oC) sehingga biaya operasional proses produksi lebih rendah karena proses enzimatis tidak memerlukan energi yamg besar.
3. Proses enzimatis dapat mengurangi biaya pengolahan limbah karena semua bahan yang digunakan dalam proses enzimatis bersifat biodegradable. Umumnya lipase bekerja sebagai katalis dalam menghidrolisis ikatan ester asam lemak, namun beberapa penelitian juga membuktikan bahwa lipase mampu mengkatalisis reaksi sintesis pada media lipida tanpa air/ non aqueous (Mukherjee, 1990). Beberapa tahun terakhir telah banyak dilaporkan tentang penggunaan lipase untuk proses hidrolisis atau sintesis pada minyak/lemak atau ester untuk menjadi produk-produk modifikasi yang bernilai tambah tinggi. Umumnya lipase yang digunakan merupakan lipase mikrobial dan telah banyak jenis lipase ini yang telah diproduksi secara komersial. Namun, aplikasi reaksi enzimatis pada skala industri terkendala oleh harga lipase mikrobial yang mahal. Hal ini disebabkan oleh produksi lipase mikrobial yang membutuhkan biaya lebih tinggi dibandingkan enzim ekstraseluler lainnya seperti protease dan karbohidrase, karena hasil fermentasinya yang relatif rendah. Dengan demikian perlu upaya untuk memperoleh sumber lipase lain yang harganya lebih murah.
Pemanfaatan bahan tumbuhan sebagai sumber lipase memiliki keunggulan dari sisi harga dan ketersediaannya, dibandingkan dengan lipase mikrobial atau hewani. Terdapat beberapa jenis bahan tumbuhan yang diketahui memiliki aktivitas lipase yang tinggi, antara lain dedak padi, getah pepaya, biji gandum,
18 umbi kentang, serta kecambah biji-bijian (Elisabeth, dkk, 1998). Pada metabolisme biji-bijian, lipase berperan dalam menghidrolisis cadangan minyak atau lemak untuk persediaan energi dan sumber rangka karbon pada tumbuhan embrio (Mukherjee, 1994). Namun disisi lain, lipase juga merupakan penyebab utama kerusakan minyak dan lemak yang berasal dari biji-bijian selama penyimpanan.
Aktivitas lipase pada jaringan tanaman umumnya sebagian besar terdapat pada biji dan buah, karena dalam biji dan buah pada sejumlah tumbuhan mengandung lipid dalam jumlah yang sangat banyak dan merupakan bentuk cadangan energi bagi tumbuhan tersebut untuk digunakan pada saat pengecambahan. Pada proses metabolisme biji-bijian, lipase berperan dalam menghidrolisis cadangan minyak atau lemak untuk persediaan energi dan sumber rangka karbon pada pertumbuhan embrio (Harbone, 1996). Komposisi cadangan energi yang terkandung pada beberapa jenis biji-bijian dapat dilihat pada Tabel 2.4. berikut:
Tabel 2.4 Komposisi Cadangan Energi Pada Beberapa Jenis Biji- Bijian*
Spesies Komposisi (%)
Minyak Protein Karbohidrat
Biji jarak (Ricinus communis) 64 18 10
Biji sawit (Elaeis guineensis) 49 9 28
Kacang Brazil (Bartholletia excelsa) 62 14 4
Kacang tanah (Arachis hypogea) 48 31 12
Biji bunga matahari (Helianthus annus) 45 25 2
Kacang kedelai (Glycine max) 17 37 26
Minyak biji lobak (Brassica napus) 48 21 19
*(Eastmon and Graham, 2001)
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa lipase tumbuhan merupakan biokatalis prospektif untuk modifikasi minyak dan lemak, seperti lipase getah pepaya yang diketahui memiliki aktivitas protease untuk menghidrolisis protein, dapat digunakan pada sintesis lemak rendah kalori dengan proses transesterifikasi (Foglia dan Villeneuve, 1997). Lipase dari rapeseed juga telah digunakan untuk sintesis minyak kaya asam γ -linolenat dari minyak evening primrose (Mukherjee,
19 1994), serta memperlihatkan aktivitas yang tinggi pada proses reaksi esterifikasi dan interesterifikasi (Jachmanian dan Mukherjee, 1996).
