BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1Lingkungan Termofilik
Lingkungan geotermal alami yang tersebar di seluruh permukaan bumi, pada dasarnya terbentuk dari pergerakan kerak bumi yang terjadi pada zona tektonik yang aktif maupun aktivitas vulkanik (Brock, 1986). Aktivitas geotermal ini mengakibatkan air panas yang berada di dalam perut bumi bergerak naik melalui batuan, pori-pori dan retakan-retakan tanah menuju permukaan bumi yang disebabkan tekanan litostatik membentuk mata air panas dan geyser (Barton and Luizer, 2005).Sumber air panas ini biasanya memiliki pH netral sampai alkali serta memiliki kandungan mineral yang tinggi namun ada juga yang bersifat asam.Air panas yang keluar mengandung hidrogen sulfat, karbon dioksida, senyawa-senyawa karbon organik dengan berat molekul rendah, metana, hidrogen, amonia dan
elemen-elemen garam seperti sulfur, besi, karbonat fosfor, bikarbonat dan sebagainya (Brock, 1986).
2.2 Bakteri Termofilik
pada suhu tinggi dengan sifat obligat, fakultatif maupun termotoleran (Singleton and Amelunxen, 1973).
Metabolisme bakteri termofilik sangat spesifik jika dibandingkan dengan metabolisme organisme lain. Salah satu penyebabnya adalah adanya ikatan kimia yang memelihara integritas DNA dan molekul-molekul esensial lainnya (Madigan and Marrs, 1997). Pada organisma termofil senyawa lipid membran selnya mengandung ikatan eter yang terbentuk lewat proses kondensasi dari gliserol atau senyawa poliol kompleks lainnya dengan alkohol isoprenoid yang mengandung 20, 25 atau 40 atom karbon (De Rossa et al., 1986). Selain itu senyawa eter gliserol pada bakteri termofil mengandung 2,3О-sn-gliserol yang menyebabkan struktur lipoprotein dari membran sel termofil tersebut lebih kuat dan stabil ketika dalam kondisi lingkungan yang panas.
Jika selama proses metabolisme berlangsung juga terjadi kerusakan beberapa molekul-molekul yang berperan penting, maka untuk mengatasinya sel bakteri juga memiliki sistem perbaikan khusus yang dibantu oleh suatu protein khusus yang tidak dimiliki oleh organism lain. Protein adalah bagian dari semua
membran hidup dan merupakan senyawa katalis penting yang disebut enzim yang membantu dalam proses reaksi biokimia. Ketika membran sel, enzim atau struktur
protein sel lain yang rusak, dalam satu atau kondisi yang lebih parah atau kritis, sel-sel akan mati. Oleh karena itu, diduga bahwa bakteri termofilik memiliki protein yang dilindungi atau resisten terhadap inaktivasi panas dalam satu atau lebih mekanisme pertahanan (Zaparty et al., 2010).
denaturasi suhu lingkungan yang bersifat ekstrim.Protein ini memiliki struktur yang tetap stabil, tahan terhadap denaturasi dan proteolisis (Kumar and Nussinov, 2001).Protein ini dapat membantu organisme termofil mengembalikan fungsi aktifitas enzimnya bila terdenaturasi oleh suhu yang tinggi (Everli and Alberto, 2000).
Beberapa mikroorganisme seperti Bacillus licheniformis, Bacillus amyloliquefaciens, dan Bacillus stearothermophilus dilaporkan mampu hidup dalam lingkungan dengan suhu tinggi serta menghasilkan enzim termostabil (Uhlig, 1998).Sulfolobus merupakan bakteri yang paling sering dijumpai pada sumber air panas dengan pH rendah dan kandungan sulfur yang tinggi. Pyrodictium sering dijumpai pada sumber air panas dengan pH netral. sedangkan bakteri termofilik metanogen misalnya Methanococcus jannaschii diisolasi dari zona laut dalam (Brock, 1986).
2.3Enzim Protease
Salah satu fungsi yang paling menonjol dari protein yaitu aktivitas enzim (Poedjiadi, 1994). Enzim merupakan molekul organik kompleks dan terdapat dalam sel-sel hidup, yang berfungsi sebagai biokatalisator untuk menimbulkan perubahan kimiawi pada berbagi substansi (Smith, 1995). Dengan kata lain, enzim merupakan unit fungsional dari metabolisme sel (McGilvery and Goldstein, 1996).
Kesadaran masyarakat terhadap masalah lingkungan yang semakin tinggi
Perkembangan teknologi enzim di masa depan akan bergantung pada enzim-enzim yang berasal dari mikroorganisme (Smith, 1995).
Protease merupakan enzim degradatif yang mengkatalisis seluruh proses hidrolisis protein (Rao et al., 1998). Protease menghidrolisis protein menjadi senyawa polipeptida, dipeptida dan asam-asam amino. Enzim ini berfungsi memutus ikatan peptida CO-NH dengan penambahan molekul air ke dalam molekul protein (Cappucino and Sherman, 1983).
2.4 Pemanfaatan Enzim Protease
Penggunaan enzim khususnya protease sebagai alternatif untuk menggantikan pemakaian bahan-bahan kimia, telah sukses dikembangkan dalam meningkatkan kualitas kulit dan mengurangi pencemaran lingkungan. Seperti yang telah diketahui sebelumnya metode konvensional pada proses pengolahan kulit kebanyakan menggunakan bahan-bahan kimia seperti natrium sulfida, yang menimbulkan masalah seperti pencemaran dan pembuangan limbah. Di luar negeri, industri kulit menggunakan protease yang stabil terhadap panas untuk proses pengolahan kulit.
Salah satu strategi utama industri adalah untuk meningkatkan termostabilitas protease dengan cara menggabungkan ikatan disulfida dengan subtilin E yang
dihasilkan B. subtilis tanpa menyebabkan perubahan efisiensi katalitik enzim tersebut. Hal ini bertujuan untuk mengurangi pencemaran dan mempercepat proses pengolahan (Rao et al., 1998).
dalam jumlah banyak (Rao et al., 1998). Salah satu mikroorganisme penghasil rennet adalah Streptococcus thermophillus (Ardhana et al., 1995).
Salah satu penggunaan protease terbesar adalah pada bidang industri deterjen. Protease berfungsi membersihkan noda dari pakaian (Ahmed et al., 2007). Protease merupakan salah satu komposisi standar pada seluruh jenis deterjen yang digunakan sebagai reagen buatan pada proses pencucian di rumah tangga. Penggunaan protease sebagai agen pembersih atau deterjen menguasai 25% dari total penjualan enzim dunia (Rao et al., 1998). Enzim ini pun harus stabil dan aktif dalam berbagai komposisi deterjen yang diinginkan sesuai kebutuhan pasar (Ahmed et al., 2007). Protease secara komersial paling banyak dihasilkan dari berbagai jenis bakteri dan kira-kira 35% dari total enzim mikrobial yang digunakan dalam industri deterjen adalah protease yang berasal dari bakteri (Huang et al., 2006).Salah satunya yaitu B. licheniformis sebagai penghasil protease alkali termostabil yang sering digunakan dalam industri ini (Rao et al., 1998).
Penelitian tentang protease tidak hanya sebatas pada penggunaannya dalam industri seperti deterjen, kain, pelunak daging serta mengurangi risiko kontaminasi
dari mikroorganisme lain pada suhu tinggi tetapi juga digunakan pada mekanisme elusidasi yang melibatkan enzim-enzim termostabil (Huang et al., 2006). Selain
Protease mikroba melalui teknik rekayasa genetika telah dikembangkan dengan tujuan meningkatkan produksi enzim di masa depan. Lebih dari 50% enzim-enzim penting dalam industri dihasilkan dari teknik rekayasa genetika mikroorganisme. Berdasarkan suatu penelitian diketahui bahwa sebuah gen pengkode proteinase netral dengan kemampuan termostabil yang tinggi dari Bacillus sp. strain EA1 ternyata memiliki kekerabatan yang dekat dengan gen yang berasal dari B. caldolycticus. Dari penelitian tersebut diketahui bahwa enzim yang dihasilkan Bacillus sp. strain EA1 lebih stabil terhadap panas daripada enzim yang dihasilkan B. caldolycticus (Rao et al., 1998).
2.5 Mikroorganisme Penghasil Protease
Enzim protease diisolasi dari berbagai mikroorganisme seperti bakteri dan jamur (Kamelia et al., 2005). Protease yang dihasilkan mikroorganisme termofilik lebih menguntungkan karena spesifisitas enzim yang lebih tinggi dibandingkan dengan yang dihasilkan mikroorganisme mesofil. Kebanyakan protease yang dihasilkan mikroorganisme mesofilik labil terhadap suhu tinggi dan kondisi alkali walaupun
beberapa ada yang aktif pada pH tinggi (Patke and Dey, 1986).
