Pektinase merupakan enzim yang berperan dalam proses degradasi molekul pektin (polisakarida) yang umumnya berada pada sel tumbuhan. Pada umumnya, pektin berperan dalam membentuk struktur tubuh tumbuhan sehingga
menjadikan tumbuhan tersebut kuat dan kaku. Pektin adalah matriks seperti jelly
yang menyusun komponen dinding bersama dengan fibril selulosa (Gambar 46). Pektinase adalah enzim yang memecah pektin, polisakarida yang ditemukan di dinding sel tanaman. Biasanya disebut enzim pectolyase, pectozyme dan poligalakturonase. Pektinase mampu mendegradasi beberapa jenis molekul pektin, yaitu protopektin, pektin, asam pektinat, asam pektik, dan rhamnogalakturonan (Tabel 15).
Gambar 46. Struktur pektin
Kemampuan pektinase mendegradasi molekul keras pektin membuat pektinase terlibat langsung dalam siklus karbon di alam. Pektin dipecah sehingga menghasilkan molekul galakturonan jenuh dan tak jenuh, kemudian dikatabolis menjadi 5-keto-4-deoksi-uronat. Pada reaksi selanjutnya, molekul ini akan diubah menjadi piruvat dan 3-fosfogliseraldehida (Poliana dan MacCabe, 2007; Vincent-
Sealy et al., 1999). Beberapa mikroorganisme mampu menghasilkan enzim
pektinase seperti Aspergillus flavus, Fusarium oxysporum, dan Botrytis cinerea. Poligalakturonase, salah satu jenis enzim yang memecah golongan pektin, berperan dalam proses pematangan buah secara alami (Lang dan Dörenberg,
merupakan salah satu pektinase komersial yang paling banyak dipelajari dan banyak digunakan.
Tabel 15. Struktur berbagai jenis molekul pektin Substansi pektik Deskripsi struktur
Protopektin Unit galakturonat dihubungkan melalui ikatan α- 1,4-glikosida. Gugus karboksil diesterifikasi menggunakan methanol. Polimer
disilanghubungkan dengan Ca2+ atau dengan polisakarida yang lain
Pektin Unit galakturonat dihubungkan dengan ikatan α- 1,4-glikosida. Gugus karboksil diesterifikasi dengan methanol
Asam pektinat Unit galakturonat dihubungkan dengan α-1,4- glikosida. Gugus karboksil sedikit diesterifikasi dengan methanol
Asam pektat Unit galakturonat dihubungkan dengan α-1,4- glikosida.
Ramnogalakturonan Unit galakturonat dihubungkan dengan *α-1,4- glikosida dengan unit ramnosa diurutkan dengan ikatan -1,β dan -1,4. Rantai samping adalah polimer asam galakturonat dan arabinosa yang homogen
*oligomers dari galakturonat Sumber: Pandey et al. (2006)
Pektinase dapat diekstraksi dari jamur benang seperti Aspergillus niger. Jamur ini menghasilkan enzim untuk memecah lamella tengah pada tanaman sehingga dapat memasukkan hifa jamur dan mengekstrak nutrisi dari jaringan tanaman. Pektinase memiliki suhu optimum dan pH sehingga menghasilkan aktivitas yang paling tinggi. Pektinase komersial dapat aktif pada suhu 45 sampai 55 °C dan bekerja dengan baik pada pH 3,0-6,5. Selain pada pembuatan anggur, pektinase umumnya digunakan dalam industri buah untuk mempercepat ekstraksi jus buah dari puree. Enzim pektinase digunakan untuk mengekstraksi jus dari puree. Hal ini dilakukan ketika enzim memecah substrat pektin substrat sehingga
jus dapat diekstrak. Enzim pektinase menurunkan energi aktivasi yang diperlukan untuk jus yang akan diproduksi dan mengkatalisis reaksi. Enzim pektinase dibagi menjadi dua kelompok utama:
1. Pektin esterase, PE – Pektin metillesterase, PME, EC.31.1.11
Enzim ini ditemukan dalam buah-buahan, jamur, dan bakteri seperti
Rhodotorula sp., serta kapang Aspergillus niger dan Erwinia chrysanthemi. Enzim tidak memutus ikatan antara molekul asam galakturonat dan tidak mengurangi panjang dari polimer (derajat polimerisasi). Enzim ini digunakan dalam proses purifikasi jus sehingga dapat meningkatkan viskositas dari karakter jus tersebut. Beberapa jus yang diproses menggunakan enzim ini, di dalamnya ditemukan ion kalsium yang terikat pada asam galakturonat yang dideesterifikasi.
2. Pektin depolimerase
a. Pektin liase atau pektin metilgalakturonat liase, EC. 4.2.2.10, PL atau PMGL Enzim ini bekerja di antara ikatan antar molekul asam galakturonat dan mampu menurunkan viskositas jus sampai dengan 50%.
b. Poligalakturonase, PG
Terdapat enzim Poligalakturonase exo-PG (EC.3.2.1.67) yang memotong sub pektin pada ujung non pereduksi sehingga membuat polimer pektin menjadi lebih pendek dan mengurangi berat molekul. Enzim bekerja dengan baik dalam memecah pektin dengan adanya penambahan air dalam reaksi. Sering ditemukan pada bakteri Erwinia carotovora, Agrobacterium tumefaciens, dan
Bacillus sp, serta jamur kapang Alternaria mali, Fusarium oxysporum dan
Ralstonia solanacearum. Poligalakturonase endo-PG (EC.3.2.1.15) memotong secara acak polimer pektin sehingga dapat mengurangi viskositas jus dengan cepat. Biasanya ditemukan pada jamur seperti Aureobasidium pullulans, Rhizoctonia solani dan Fusarium moniliforme, Rhizopus stolonifer
dan Aspergillus spp. Polimetilgalakturonase (EC 4.2.2.2, PMG) mencerna pektin dengan penambahan air dalam reaksi pada rantai metil pektin yang banyak. Pektinase yang dapat memecah pektin ditunjukkan pada Gambar 47 dan Gambar 48. Enzim pektinase berikut juga dapat mencerna pektin, seperti pektin asetilesterase (E.C.3.1.1.6, PA) yang memotong pektin di antara sub-
asetil pektin; Rhamnogalakturonase (EC 3.2.1.-, RG) adalah enzim yang mencerna pektin dan pada gula rhamnosa dan asam galakturonat.
Aplikasi enzim pektinase
Pektinase umum digunakan dalam proses yang melibatkan degradasi bahan tanaman, seperti mempercepat ekstraksi jus buah dari buah, termasuk apel dan sawo. Pektinase juga telah digunakan dalam produksi anggur sejak 1960-an. Fungsi pektinase dalam pembuatan minuman anggur ada dua, yang pertama membantu memecah dinding sel buah dan membantu ekstraksi rasa dari hancuran buah. Kedua, adanya pektin dalam proses pembuatan anggur menyebabkan produk anggur menjadi sedikit keruh, dan pektinase berperan dalam menghilangkan kekeruhan sehingga dihasilkan anggur yang jernih (Tabel 16).
Gambar 48. Mekanisme aksi enzim pektin esterase, poligalakturonase, dan pektin liase Sumber: Nagodawithana and Reed (1993).
Aplikasi enzim pektinase dalam ekstraksi jus
Pektinase digunakan dalam proses ekstraksi jus dan mampu membantu menjaga keutuhan warna, rasa, dan kandungan vitamin. Proses ekstraksi jus tidak memerlukan suhu tinggi. Pektinase digunakan dalam proses maserasi dan depektinisasi. Proses maserasi merupakan langkah awal untuk memecah komponen hemiselulosa pada buah, kerja enzim pektinase dibantu oleh enzim selulase. Proses depektinisasi merupakan langkah lanjutan untuk memisahkan jus dengan residu pemecahan pektin dan hemiselulosa (Gambar 49).
Tabel 16. Aplikasi enzim pektinase
Aplikasi Tujuan aplikasi
Stabilisasi kekeruhan Presipitasi material hidrokoloid yang ada pada jus buah
Klarifikasi jus buah Degradasi pembentukan substansi pectin yang keruh, sehingga jus dapat dengan mudah disaring dan diproses
Ekstraksi jus dan minyak Membantu pemerasan buah untuk memperoleh jus dan minyak
Maserasi Untuk memecah jaringan sayur dan buah untuk menghasilkan produk makanan bayi, pudding dan yoghurt
Liquifaksi Untuk memecah karbohidrat tumbuhan menjadi gula sederhana
Gelasi Untuk mengubah gula menjadi gel pada produk buah Pengawetan kayu Untuk mencegah invasi serangga pada kayu dengan
cara meningkatkan permeabilitas kayu Tali rami Menghilangkan lapisan karet pada serat rami
Pengolahan limbah Mendegradasi substansi pektik pada limbah industry jeruk
Fermentasi kopi dan teh Untuk menghilangkan lapisan lendir pada biji kopi dan meningkatkan pembentukan property busa pada fermentasi teh
Gambar 49. Pektinase dalam proses ekstraksi dan klarifikasi jus buah Sumber: Nagodawithana dan Reed (1993)
Aplikasi enzim pektinase dalam ekstraksi minyak zaitun
Minyak zaitun merupakan minyak yang berkualitas tinggi yang dihasilkan banyak negara sekitar Laut Mediterania (Italia, Spanyol, Yunani, dan Tunisia). Ekstraksi minyak zaitun cukup sulit dilakukan apabila hanya menggunakan teknik ekstraksi biasa. Enzim pektinase dan selulase berperan dalam proses ekstraksi minyak zaitun dan meningkatkan produktivitas biji zaitun dalam menghasilkan minyak. Penambahan enzim dilakukan selama penggilingan biji zaitun kemudian dibantu proses sentrifugasi.
BAB XIII