Enzim untuk Detergen dan Tantangan Indonesia

Saya bersama keluarga sering menggunakan detergen,  namun tidak semua detergen yang ada dipasaran cocok dengan kulita kulit keluarga ketika mencuci, kulit sering gatal-gatl, yang ditandai dengan bintik-bintik merah. Dari aspek kesehatan disebutkan bahwa gejala itu adalah kulit  alergi. 

Enzim  adalah salah satu bahan yang bersifat  alergent bagi sebagian kulit seseorang, sehingga penelitian tentang enzim sebagai bahan aditif detergen menjadi salah satu bahan penelitian penting industri detergen. Untuk itulah,  pengetahuan tentang  penyusun detergnet sangat penting. Salah satu adalah bahan aditif dalam bentuk enzim.

Enzim adalah bahan protein aktif , yang berfungsi sebagai katalis, suatu bahan yang mempercepat terjadinya reaksi kimia, namun bahan itu tidak ikut bereaksi dan terbentuk kembali  diakhir reaksi. Enzim karena berasal dari mahkluk hidup, maka enzim juga dikenal dengan  sebutan  biokatalisator.

Enzim sengaja ditambahkan dalam detergen, untuk meningkatkan fungsi detergen sebagai penghilang kotoran  atau noda yang sulit lepas, karena daya lengketnya yang sangat tinggi. Misalnya, darah yang mengenai pakaian, getah pohon atau rumput, sehingga untuk melepaskan noda itu, enzim menjadi sangat penting dalam suatu detergen.

Enzim memiliki sifat khusus dan spesifik untuk substrat tertentu, memiliki kondisi dan suhu optimum tertentu, atau rentang suhu tertentu, yang diukur dengan satuan aktivitas, baik aktivitas unit maupun aktivitas spesifik.  Dalam detergen, biasanya ada empat jenis enzim yang ditambahkan sebagai bahan aditif  detergen. Protease, amilase, lipase dan selulase.

Masing-masing enzim ini memiliki fungsi yang berbeda-beda. Sebagian besar deterjen yang diproduksi saat ini mengandung enzim yang kompatibel dengan detergen untuk meningkatkan dan mempercepat kinerja pencucian dengan menghilangkan noda yang  sulit lepas dari pakaian.

Detergen yang saat ini diproduksi oleh negara-negara maju mengandung enzim untuk menghilangkan noda. Untuk memenuhi peningkatan permintaan saat ini, produksi enzim yang kompatibel dengan detergen dalam satu kultivasi menjadi perlu.

Memang, jika dua, tiga, atau lebih enzim yang kompatibel deterjen secara bersamaan diproduksi oleh mikroorganisme dalam kondisi yang sama. Detergen mengandung enzim lebih ramah lingkungan, karena dapat didegradasi dengan mudah  di alam. Detergen yang ramah ingkungan sangat dibutuhkan untuk mencegah kerusakan lingkungan yang lebih parah.

Lebih khusus  enzim protease digunakan untuk menghilangkan noda berbahan dasar protein seperti darah, telur, susu, dan rumput. Lipase efektif untuk noda berminyak dan berlemak seperti mentega, minyak, santan, kosmetik, serta lipstik.  Amilase menghilangkan noda berbahan dasar kanji seperti kuah, kentang, pasta, nasi, dan cokelat. Di sebagian besar kasus, noda tersebut tidak mudah terlihat.

Namun, jika tidak dihilangkan, noda kanji dapat menyebabkan noda lain melekat sehingga menimbulkan bercak warna atau noda pada kain.  Selulase berbeda dari ketiga enzim lainnya. Enzim ini tidak bekerja pada noda, namun pada kain. Selulase aktif untuk serat selulosa (katun) dan mampu menghilangkan mikrofibril serat katun pada kain.

Hasilnya, selulase bermanfaat untuk mencegah penumpukan noda, mengembalikan warna, menghaluskan permukaan, dan menghilangkan noda tanah, sehingga enzim selulase menjadi enzim primadona dalam komponen detergen. 

Lalu dalam bentuk apa enzim ditambahkan dalam detergen. Enzim ditambahkan dalam bentuk padat untuk detergen padat.  Enzim padat bisa dikeringkan dingin (freez dary) sehingga mudah digunakan. Namun untuk detergen cair menggunakan enzim yang mudah larut dalam pelarut air. Enzim apakah yang kerap digunakan dalam detergen? 

Tercatat bahwa ada beberapa enzim yang populer ditambahkan sebagai bahan aditif, yaitu .lipase, amilase dan protease, serta jumlah enzim tersebut  diperjual belikan  di pasar dunia  adalah sebesar  3, 18, dan 60% dari total  pasar enzim industri. 

Permasalahan utama  dalam pemilihan enzim adalah,  pertama, dalam detergen campuran enzim  harus bekerja sinergis, tidak saling menghambat (menginhibisi), sebab dalam dtergen keberadaan enzim protease, sering menimbulkan masalah karena dapat  memecah ikatan peptida dari protein enzim lain, sehingga enzim yang lain  menjadi tidak aktif. 

Kedua, enzim yang digunakan tahan dengan bahan  surfaktan, dan oksidator yang merupakan komponen lain yang ada dalam detergen. Ketidaktahanan enzim dengan kedua bahan itu menyebabkan kerja enzim tidak optimal. Ketiga enzim yang digunakan aktif pada kondisi pencucian (dingin) dan tahan lama, sehingga dapat menghemat energi.

Untuk mengatasi persoalan itu perlu terobosan baru.Solusinya ada dua hal yang penting, yaitu  pertama produksi dari mikroba tunggal, dan diidentifikasi enzim bersifat basa  sehingga kemampuan mendegradasi struktur enzim lain bisa ditekan (Niyonzima and More, 2015). Contohnya enzim selulase alkali ( memiliki aktivitas pada  kondisi alkali/basa) merupakan kandidat yang paling mungkin dieksplorasi lebih jauh, untuk jenis enzim selulase. Mengapa demikian?

Sebab selulase alkali juga merupakan kandidat yang baik untuk deterjen  bekerja pada tahap awal pencucian (inisiasi reaksi).  Selulase alkali merupakan enzim yang dapat memecah substrat selulosa pada suasana lingkungan  alkali (basa), artinya  pH larutannya di atas 7. Enzim ini  dengan mudah dapat  menghilangkan kotoran yang melekat pada  pakaian dengan bahan baku kapas, dapat pertahankan warna putih, mencerahkan warna dan kualitas kain tetap terjaga.

Selain itu, selulase alkali, dapat bekerja optimal, dengan adanya enzim  hidrolase lainnya.  Selulase alkali dari bakteri Bacillus megaterium B69,  memiliki  kemampuan mengatasi persoalan itu, selulase alkali yang dihasilkan 100% tahan terhadap protease yang bersifat tahan basa.

Berkaca dari beberapa informasi penting bahwa industri detergen membutuhkan jumlah yang lebih tinggi sebagai bahan aditif  enzim, dan mencapai sekitar 60% dari total produksi enzim di seluruh dunia. Oleh karena itu, industri yang memproduksi enzim, baik enzim ekstrak kasar maupun murni merupakan  peluang yang sangat besar bagi Indonesia. Mengapa demikian?  Negara Indonesia memiliki sumber enzim yang luar biasa  dalam bentuk  bioderversity namun belum dimanfaat sebagai sumber enzim secara maksimal.

Pada tahap penelitian,  topik  enzim sudah  banyak dilakukan di perguruan tinggi dalam skala laboratorium dan lebih banyak berhenti dalam bentuk skripsi, tesis dan disertasi, serta penelitian dan jurnal, sehingga praktis hanya untuk lulus mendapat gelar  akademik atau untuk kenaikan pangkat, secara ekonomi belum mampu menghasilkan devisa negara.

Kondisi ini perlu mendapat perhatian pemerintah, yakni mencarikan penghubung antara dunia akademik dengan industri yang belum banyak dilakukan di negeri ini. Selain itu  mengajak industri untuk membuka akses seluas-luas bagi ilmuwan perguruan tinggi dalam negeri untuk menfaatkan hasil risetnya, karena selama ini industri memang kerap menutup memandang sebelah mata kemampuan  peneliti perguruan tinggi dalam negeri. 

 Sampai saat ini, produksi enzim pertama di Indonesia, untuk produksi protease dan xilanase, baru dilakukan di Unit Biokatalis PT Petrokimia Gersik,  sebagai  penunjang industri kertas, pulp  dan penyamakan kulit. Perlu diketahui bahwa Indonesia masih mengimpor enzim sebanyak 99 % dari India dan Cina, dengan nilai sebanyak  Rp 200 miliar  untuk tahun 2017. (AntaraNews.com, Jumat, 28 April 2017).  Kondisi ini merupakan tantangan bagi ilmuwan Indonesia.

Beberapa tahap produksi enzim untuk ditergent paling tidak melalui jalur penelitian sebagai berikut, pertama, proses hulu( islasi bakteri, sampai fermentasi)  dan proses hilir (pemisahan , dan produksi sekala besar). Pada proses hulu meliputi pertama,  Isolasi  mikroba dari berbagai sumber, seperti   bakteri, jamur  yang kompetibel dengan karakteristik detergen, Kedua identifikasi dan karakterisasi  karakterisi mikroorganisme penghasil enzim, Ketiga isolasi , karakterisasi dan pemurnian enzim, dan ketiga optimalisasi produksi dari skala lab  menuju skala pabrik.

Pada tahap isolasi enzim  Indonesia memiliki  peluang yang sangat memungkinkan, karena sangat luas sebagai sumber enzim dengan karakteristik yang unik, karena Indonesia memeiliki lingkungan yang eksotik, seperti suhu tinggi lautan luas dan hutan lebat adalah kemungkinan besar ditemukan spesies mikroba unggul, yang mungkin tidak ditemukan di negara lain di dunia.

Pada sisi inilah dibutuhkan perhatian pemerintah untuk menyambut penelitian dan investasi riset yang mengarah pada eksplolrasi kasanah dan memanfaatkannya untuk kemakmuran sebesar-besarnya bagi rakyat Indonesia.

Penulis sendiri, ketika S3 di ITB pernah melakukan penelitian enzim protease , DNA Polimerase termostabil, dan bekerja di PAU  ITB dan Jurusan Kimia ITB, yang khsusus memiliki Laboratorium Biokatalis, saat itu, penulis   dibimbing oleh Prof Dr. Akhmaloka, dan  kemampuan yang diberikan beliau kepada penulis terus dikembangkan untuk memproduksi lipase termostabil yang diisolasi dari Bakteri termofilik  dari sumber Air Panas Banyuwedang Buleleng Bali , yang kini diteliti secara intenif di Lab Biokimia dan Organik Jurusan Kimia Undiksha Singaraja Bali. 

Harapannya, adalah perhatian pemerintah sangat diperlukan  untuk  proses menghilirisasi penelitian-penelitian enzim seperti ini , karena kebutuhan enzim untuk  industri semakin meningkat dimasa yang akan datang.  *****