Enzim Protease: Enzim yang Bernilai Ekonomi Tinggi di Bidang Industri, Mengapa Bisa?

Industri enzim sangat berkembang pesat dan memiliki peran yang sangat penting di dalam sektor industri dalam beberapa tahun terakhir ini. 

Enzim merupakan sebuah katalisator pilihan yang diharapan dapat menanggulangi dan mengurangi pencemaran lingkungan dan penggunaan energi yang berlebih karena pada umumnya reaksi pada enzim tidak membutuhkan energi, bersifat tidak beracun dan spesifik. 

Adapun sifat-sifat lain dari enzim anatara lain (1) dapat didenaturasikan oleh panas, 

(2) dapat diendapkan oleh senyawa-senyawa organik cair seperti aseton, (3) tidak dapat terdialisis karena memiliki berat molekul yang relatif besar sehingga tidak dapat melewati membran semipermeabel.       

Kondisi lingkungan yang saat ini semakin buruk salah satunya karena pemanasan global (global warming) menyebabkan kesadaran masyarakat akan kondisi lingkungan menjadi meningkat. Salah satu upaya masyarakat dalam menjaga lingkungan adalah dengan menggunakan enzim sebagai salah satu solusi dan alternatif dalam menggantikan proses-proses kimiawi yang disebakan oleh sektor industri (Falch, 1991). 

Hal utama yang menjadkan enzim sebagai alternatif untuk mengatasi isu-isu dan permasalahan lingkungan adalah karena sifat-sifat enzim salah satunya sebagai biokatalisator yang efekrif dan efisien, ekonomis, selektif, ramah lingkungan, dapat mengkatalisis reaksi tanpa hasil samping dan tidak beracun (Manitto, 1992). 

Selain itu, semakin modern dan majunya teknologi di bidang industri seperti rekayasa genetika, teknologi aplikasi enzim serta teknologi fermentasi menyebabkan penggunaan enzim semakin besar dan luas.

Ada banyak sekali enzim yang dapat menunjang sektor industi, salah satunya adalah enzim protease. Enzim protease merupakan enzim yang berfungsi menghidrolisis ikatan peptida pada protein menjadi oligopeptida dan asam amino. 

      

Penggunaan enzim ini sangat luas dan cukup besar di bidang industri. Hal ini dikarenakan enzim protease memiliki nilai ekonomi yang relatif tinggi di dalam bidang industri, salah satunya diguanakan dalam industri kulit, industri deterjen, lateks, makanan, pengolahan olahan susu, fermentasi, farmasi, serta berperan dalam proses penanganan limbah yang dihasilkan oleh kegiatan industri (Nascimento & Martin, 2006).

• Industri Deterjen

Dalam industri deterjen, enzim protease bertindak sebagai biodeterjen yaitu sebuah deterjen yang terbuat dari enzim tanpa         menggunakan bahan kimia tambahan seperti asam fosfat dan sebagainya. 

Sistematika enzim protease sebagai deterjen adalah dengan cara menghidrolisis noda-noda (protein) pada pakaian sehingga pakaian kotor yang mengandung noda-noda (protein) seperti lendir, keringat, darah dan sebagainya akan mudah hilang saat proses mencuci. 

selain itu, jenis kotoran yang terikat dengan protein juga semakin mudah untuk dihilangkan pada saat proses mencuci. Pada umumnya enzim protease yang terkandung di dalam deterjen bekerja pada pH alkali dengan suhu yang relatif tinggi sehingga umumnya disebut sebagai protease alkali. 

Yang dimaksud dengan protease alkali adalah sebuah enzim yang memiliki kemampuan untuk tetap bertahan hidup pada lingkungan yang bersifat alkalin (tahan terhadap basa) dengan pH optimum umumnya antara 9 hingga 10. Oleh karena itulah enzim protease dapat digunakan dan dimanfaatkan sebagai biodeterjen.

Pada umumnya, alasan mengapa protease alkali digunakan secara aditif ke dalam deterjen adalah karena kemampuan dari enzim protease yang bersifat bioderadable serta mampu meningkatkan kerja dari deterjen secara umum (Amara et al., 2009).            Protease alkali merupakan sebuah enzim yang memiliki peranan dalam mendegradasi kotoran yang bersifat sebagai protein. 

Pada umumnya, penggunaan enzim protease alkali sebagai biodeterjen akan menghasilkan deterjen yang ramah lingkungan dan diharapkan dapat digunakan secara luas oleh masyarakat sebagai wujud kesadaran masyarakat dalam upaya menjaga dan melesetarikan keseimbangan ekosistem yang merupakan bagian dari tempat tinggal manusia (Ward, 1983).

Adapun sistematika penggunaan biodeterjen dapat mengurangi pencemaran lingkungan atau bersifat ramah lingkungan adalah karena biodeterjen dapat mengurangi konsentrasi dari asam fosfat serta menurunkan suhu air ketika mencuci pakaian sehingga tentunya dapat mengurangi pencemaran lingkungan dan menghemat energi (Suhartono, 1989). 

Adapun berikut beberapa keuntungan yang diperoleh dari penggunaan enzim protease sebagai biodeterjen adalah (1) tidak membahayan ekosistem akuatik karena bersifat biodegradable, 

(2) meningkatkan kerja deterjen walaupun dalam suhu yang rendah dan pH yang hampir netral, dan (3) enzim protease dapat bereaksi spesifik menghilangkan noda-noda yang mengandung protein seperti darah, keringat, dan lendir. Selain itu, menurut Betty et al., (2009) menyatakan bahwa enzim protease mampu menurunkan kadar fosfat yang terkandung di dalam limbah deterjen.

• Industri Lateks

Lateks merupakan cairan berupa getah yang dihasilkan dari pohon karet melalui proses penyadapan. Cairan getah ini belum mengalami penggumpalan baik melalui penambahan atau tanpa penambahan antikoagulan. Proses penyadapan karet akan menghasilkan getah lateks segar. Pada umumnya, lateks digunakan dalam pembuatan berbagai produk-produk, baik produk pertanian, makanan, hingga kesehatan. 

Dalam bidang kesehatan, lateks digunakan sebagai bahan baku pembuatan sarung tangan, selang infus, kateter, sphygmomanometer dan sebagainya. Namun, penggunaan lateks sebagai bahan baku pembuatan produk-produk khususnya produk kesehatan sering menghadapi permasalahan karena mengandung protein alergen yang dapat menyebabkan reaksi alergi bagi sebagaian pemakainya.  

Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Siswanto et al., (2009) menyatakan bahwa penambahan enzim protease dalam lateks dapat menguraikan sebagian besar protein (termasuk protein alergen) yang ada di dalam lateks. 

Dalam penelitian tersebut telah dibuktikan bahwa penurunan kadar protein terjadi karena protein dalam lateks pekat terurai oleh aktivitas enzim protease dan hasil pemecahannya terbuang bersama-sama dengan serum ketika disentrifugasi.

• Industri Kulit

Pada umunya, enzim protease alkalin sudah dimafaatkan secara luas dalam industri penyamakan kulit. Hal ini dikarena di dalam kulit terkandung lapisan korium yang mana lapisan ini digunakan dalam proses penyamakan kulit. Lapisan korium ini mengandung protein kolagen yang harus dipertahankan saat proses penyamakan kulit. 

Enzim protease pada umumnya digunakan pada proses dehairing dan bating. Proses dehairing merupakan proses yang bertujuan untuk memisahkan dua struktur protein yaitu keratin dan kolagen. 

Pada proses ini menggunakan natrium sulfida (Na2S) untuk membuang protein keratin rambut. Proses bating digunakan untuk menghilangkan protein-protein penyusun lainnya yang berupa protein globular seperti albumin, globulin, mukoid, dan protein fibrous seperti retikulin dan elastin (Anggraini, 2003). Selama ini, industri penyamakan kulit juga dikenal sebagai penghasil polusi udara dan air limbah. 

Penggunaan natrium sufida (Na2S) menimbulkan bau menyengat sehingga kurang baik untuk kesehatan. Sedangkan air limbah yang dihasilkan, telah dicemari oleh kapur dan sisa-sisa organik seperti rambut, lemak, dan kotoran potongan kulit. 

Oleh sebab itu, diperlukan teknologi untuk menurunkan polusi yang dihasilkan. Penggunaan protease dalam proses penyamakan kulit dapat menjadi solusinya. Proses enzimatik akan mengurangi kerusakan kimiawi pada kulit dan rambut (Anggraini, 2003).

• Pengolahan Limbah Industri

Penggunaan enzim protease dalam pengolahan limbah industri berkaitan dengan aplikasi proses bioremediasi. Proses bioremediasi sangat berperan dalam mengurangi limbah buangan industri yang berbahaya yaitu senywa-senyawa kimia yang sulit untuk didegradasi, seperti petroleum hidrokarbon, logam-logam berat, pestisida dan herbisida. 

Bioremediasi menggunakan bantuan mikroorganisme untuk mengurangi berbagai polutan di lingkungan. Saat bioremediasi terjadi, enzim-enzim yang diproduksi oleh mikroorganisme memodifikasi polutan beracun dengan mengubah struktur kimia polutan tersebut, 

reaksi ini disebut biotransformasi. Proses biotransformasi tersebut berujung pada proses biodegradasi, dimana polutan beracun terdegradasi, strukturnya menjadi tidak kompleks, dan menjadi metabolit yang tidak berbahaya dan tidak beracun (Jerzy dan Jean, 2000)

Enzim protease pada umumnya dapat diproduksi dan disintesis dari sebuah mikroorganisme. Penggunaan mikroorganisme dalam sintesis enzim protease memiliki beberapa kelebihan seperti waktu produksi relatif pendek, mudah diproduksi dalam skala besar dan tidak memerlukan biaya yang cukup banyak (Thomas, 1989).

 Mikroorganisme yang umumnya dikembangkan secara komersil untuk mensintesis enzim protease adalah Bacillus pumilus, Bacillus licheniformis, Aspergillus oryzae, Bacillus stearothermophilus, dan Aspergillus niger.