TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Jamur Pelapuk Putih Pleurotus spp.
2.3 Penguraian Enzimatik Jamur Pelapuk Putih 1 Pengertian Enzim
Enzim merupakan katalisator organik yang dibuat oleh sel hidup. Enzim diperlukan dalam proses fisiologi yang memungkinkan terjadinya reaksi-reaksi biokimia. Reaksi-reaksi biokimia dapat terjadi pada batas keadaan pH, tekanan, suhu dan kondisi tertentu (Cowling 1958 diacu dalam Herliyana 1997). Menurut Suhartono (1989) bahwa faktor-faktor utama yang mempengaruhi aktivitas enzim adalah konsentrasi enzim, substrat, produk, senyawa inhibitor dan aktivator, pH dan jenis pelarut yang terdapat pada lingkungan, kekuatan ion dan suhu.
2.3.2Enzim Ligninase
Lignin adalah senyawa aromatik heteropolimer dari unit phenil-propanoid yang memberikan kekuatan pada kayu dan rigiditas struktural pada jaringan tanaman serta melindungi kayu dari serangan mikrobial dan hidrolitik (Saparrat et al. 2002; Aust dan Benson 1993 diacu dalam Fitria 2005).
Kerja enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, terutama adalah substrat, suhu, keasaman, kofaktor dan inhibibitor. Tiap enzim memerlukan suhu dan pH (tingkat keasaman) optimum yang berbeda-beda karena enzim adalah protein, yang dapat mengalami perubahan bentuk jika suhu dan keasaman berubah. Di luar suhu atau pH yang sesuai, enzim tidak dapat bekerja secara optimal atau strukturnya akan mengalami kerusakan. Hal ini akan menyebabkan enzim kehilangan fungsinya sama sekali. Kerja enzim juga dipengaruhi oleh kofaktor dan inhibitor (Suhartono 1989).
Terdapat dua tipe enzim yaitu enzim ekstraseluler/eksoenzim yang berfungsi di luar sel dan enzim intraseluler/endoenzim yang berfungsi dalam sel. Fungsi utama eksoenzim adalah melangsungkan perubahan-perubahan seperlunya pada nutrien disekitarnya sehingga memungkinkan nutrien tersebut memasuki sel. Sedangkan enzim intraseluler mensintesis bahan seluler dan juga menguraikan nutrien untuk menyediakan energi yang dibutuhkan oleh sel. Jamur merupakan organisme heterotrofik dalam melangsungkan hidupnya juga memerlukan enzim untuk sintesis dan degradasi. Enzim yang berperan dalam proses degradasi yaitu enzim ekstraseluler. Ligninolitik berhubungan dengan produksi enzim ekstraseluler pendegradasi lignin yang dihasilkan oleh jamur pelapuk putih berdasarkan laju dekomposisi pada substrat uji. Dua enzim yang berperan dalam proses tersebut adalah lakase dan peroksidase (LiP dan MnP) (Howard et al. 2003; Kirk et al. 1987).
2.3.3 Enzim Lakase
Lakase merupakan enzim multi-copper yang dapat mengkatalis reaksi oksidasi beberapa substrat seperti polifenol, substituen fenol, diamin dan beberapa senyawa anorganik (Thurston 1994). Lakase (E.C.1.1.3.2; benzendiol: oksigen oksidoreduktase) sebagian besar merupakan glikoprotein ekstraseluler yang mengandung atom tembaga dengan berat molekul antara 60-8-kDa dan juga
merupakan salah satu grup terkecil enzim yang dinamakan oksidase tembaga biru (Thurston 1994). Lakase telah banyak menjadi subyek penelitian untuk dimanfaatkan secara luas karena lakase memiliki sifat spesifik yang rendah terhadap substrat-substratnya (Cavallazi et al. 2004; Thurston 1994). Hidrokiunin, katekol, dan guaiakol merupakan substrat yang cukup bagus bagi lakase. Hatakka (1994) menyatakan bahwa lakase berperan dalam proses degradasi lignin dan pemanfaatannya dalam berbagai bidang cukup luas diantaranya sebagai bleaching
pada proses biodelignifikasi pada pulp dan industri kertas.
2.3.4 Enzim Peroksidase (LiP dan MnP)
Lignin peroksidase (EC.1.11.1.14; diarilpropan: oksigen, hidrogen peroksidase oksidoreduktase; berat molekul antara 38 dan 43 kDa) dan manganase peroksidase (EC.1.11.1.13; Mn (II): H2O2 oksidoreduktase; berat molekul antara
43 dan 49 kDa) merupakan glikoprotein yang membutuhkan hidrogen peroksida sebagai oksidan (Hatakka 1994; Tien dan Kirk 1984; Gold dan Alic 1993 ).
Enzim ektraseluler LiP dan MnP memiliki peranan yang sangat penting dalam proses biodelignifikasi. LiP memiliki kemampuan mengkatalis beberapa reaksi oksidasi antara lain pemecahan ikatan Ca-Cβ rantai samping propil non fenolik komponen aromatik lignin, oksidasi benzil alkohol, oksidasi fenol, hidroksil benzylic methylene groups dan pemecahan cincin aromatik komponen non fenolik senyawa lignin (Tien dan Kirk 1984).
MnP diketahui memiliki kemampuan mengoksidasi baik komponen fenolik maupun non fenolik senyawa lignin. Prinsip fungsi MnP adalah bahwa enzim tersebut mengoksidasi Mn2+ membentuk Mn3+ dengan adanya H2O2
sebagai oksidan. Aktivitasnya dirangsang oleh adanya asam organik yang berfungsi sebagai pengelat atau pengstabil Mn3+. Mekanisme reaksi yakni MnP pada keadaan awal dioksida oleh H2O2 membentuk MnP-senyawa I yang dapat
direduksi oleh Mn2+ dan senyawa fenol membentuk MnP-senyawa II. Senyawa tersebut kemudian direduksi kembali oleh Mn2+ tetapi tidak oleh fenol membentuk enzim keadaan awal dan produk (Wariishi etal. 1989). Adanya Mn2+ bebas sangat penting untuk menghasilkan siklus katalitik yang sempurna.
2.4 Lignoselulolitik
Bahan lignoselulolitik merupakan sumber karbon utama bagi jamur P. ostreatus dengan nisbah C/N yang diharapkan 1:100 (Chang dan Hayes 1978
diacu dalam Herliyana 2007). Perbandingan komponen selulosa, hemiselulosa dan lignin pada kebanyakan padatan selulosa secara kasar adalah 4:3:3 (Kollman dan Cote (1968) diacu dalam Haygreen dan Bowyer 1989).
Selulosa merupakan polimer yang disusun oleh unit-unit gula (glukosa) anhidrad (β-D-glukosa atau β-D-glukopiranosa) dengan ikatan β-1,4-glikosidik (ikatan glukosida). Ikatan tersebut sangat kuat dan dapat membentuk kristal mikrofibril yang secara bersama-sama membentuk selulosa tidak larut. Secara umum rumus empirik selulosa dapat ditulis sebagai (C6H10O5)n dengan n
menyatakan derajat polimerisasi (DP atau jumlah unit monomer yang menyusun polimer) yang berkisar antara 305 sampai 15.300. Rantai selulosa merupakan rantai memanjang dan tidak bercabang (Fengel dan Wegener 1984).
Terdapat dua ikatan hidrogen pada selulosa yaitu ikatan hidrogen intramolekuler dan ikatan hidrogen intermolekuler. Ikatan hidrogen intramolekuler adalah ikatan hidrogen antara gugus OHunit-unit glukosa dalam rantai selulosa yang sama, sedang ikatan hidrogen intermolekuler adalah ikatan hidrogen antara rantai selulosa yang satu dengan rantai selulosa yang lain (Achmadi 1990).
Hemiselulosa disusun oleh berbagai jenis monomer, disebut juga heteropolisakarida. Jenis-jenis monomer yang menyusun hemiselulosa adalah xilosa, glukosa, ramnosa, mannosa, galaktosa, arabinosa, serta yang berbagai asam yaitu asam glukoronat dan asam metil glukoronat. Hemiselulosa yang mengisi struktur selulosa, mempunyai bobot molekul rendah dan rantai samping yang pendek. Karbohidrat tersebut umumnya mempunyai kombinasi-kombinasi gula berkarbon lima (xilosa dan arabinosa) dengan rumus C5H10O5 dan gula
berkarbon enam C6H10O6 (glukosa, mannosa, dan galaktosa) (Achmadi 1990).
Lignin merupakan fenol, berbentuk amorf serta bukan merupakan karbohidrat, meskipun tersusun atas C, H dan O. Lignin, polimer aromatik kompleks yang terbentuk melalui polimerisasi tiga dimensi dari sinamil alkohol (turunan fenilpropana). Lignin membungkus polisakarida sehingga meningkatkan
kekuatan kayu dan menjadikannya lebih resisten terhadap serangan mikroorganisme (Erickson et al. 1990).
Biodegradasi lignin bermanfaat untuk mengubah biomassa kayu menjadi senyawa lebih sederhana yang dapat dimanfaatkan untuk kertas, pupuk, pakan dan bahan-bahan kimia (Watanabe 2000 diacu dalam Herliyana 2007). Warna pulp berkaitan dengan kandungan ligninnya atau lebih tepat dengan adanya komponen ada lignin yang menyerap sinar yang dikenal sebagai kromofor. Kromofor yang penting antara lain kinon. Sejumlah penelitian terhadap lignin dan model senyawa lignin menunjukkan adanya pembentukan kromofor tersebut (Weir et al. 1995
diacu dalam Herliyana 2007).
Egan (1985) diacu dalam Trotter (1990), melaporkan bahwa ligninase dapat mendepolimerisasi lignin. Kombinasi ligninase dengan tahap ekstraksi alkali dapat memutihkan sebagian pulp kraft. Viikari et al. (1986) bahwa ligninase jamur pelapuk putih Phebia radiata dan P. chrysosporium tidak berpengaruh terhadap bilangan kappa atau derajat putih pulp kraft pinus ketika ligninase tersebut diberikan secara langsung pada pulp, namun bila pulp diberi hemiselulase terlebih dahulu, maka pemberian ligninase dapat menurunkan bilangan kappa.