Mohon tunggu...
I Nyoman Tika
I Nyoman Tika Mohon Tunggu... Dosen - Dosen Kimia Undiksha - Hoby menanam anggur

Jalan jalan dan berkebun

Selanjutnya

Tutup

Ilmu Alam & Tekno Pilihan

Mengenal lebih Jauh Asam Fitat pada Tempe Kedelai

11 Januari 2025   22:20 Diperbarui: 11 Januari 2025   23:08 32
+
Laporkan Konten
Laporkan Akun
Kompasiana adalah platform blog. Konten ini menjadi tanggung jawab bloger dan tidak mewakili pandangan redaksi Kompas.
Lihat foto
mekanisme reaksi asam fitat dengan enzim fitase (Sumber : Rizwanuddin et al., 2023)

Masalah terkait asam fitat ini dapat diatasi dengan fitase, sebuah protein yang diproduksi oleh bakteri yang ditemukan dalam pakan ternak  Natuphos adalah produk fitase jamur komersial pertama yang berasal dari jamur (A. niger) dan dipasarkan pada tahun 1999. Fitase merupakan bagian dari keluarga besar enzim fosfohidrolase yang mengaktifkan hidrolisis fitat, melepaskan enam molekul fosfat anorganik dan satu molekul inositol, serta fitat yang terikat pada mineral seperti seng (Zn), kalsium (Ca), besi (Fe), dan magnesium (Mg). Sebagian besar fitase diisolasi dari tanaman dan mikroorganisme, dan dikategorikan lebih lanjut berdasarkan sifat kimia seperti mekanisme katalitik (misalnya fitase -propeller, fosfatase asam ungu, fosfatase sistein, dan fosfatase asam histidin) (Gambar 1), pH optimal (fitase alkali atau asam), dan spesifisitas stereokimia dalam hidrolisis fitat (fitase alkali atau asam) . Fitase eksogen telah dianggap sebagai salah satu kemajuan terpenting dalam pemberian pakan unggas selama beberapa dekade terakhir. Fitase eksogen dapat mengurangi efek antinutrisi dari fitat, meningkatkan penggunaan fosfor dan kalsium (Ca), memperbaiki pencernaan nutrisi, dan mengurangi polusi fosfor di lingkungan dengan menurunkan ekskresi fosfor dalam kotoran.

Fosfor adalah salah satu elemen penting untuk kehidupan, namun jumlah yang berlebihan tidak baik. Fosfor dapat diambil kembali untuk digunakan ulang, tetapi tidak dapat diproduksi. Hal yang baik adalah fosfor dapat diambil kembali dan digunakan lagi karena tidak dapat diproduksi. Mengurangi, Menggunakan Kembali, dan Mendaur Ulang adalah satu-satunya metode untuk mencegah kekurangan pasokan. Asam fitat adalah suplemen nutrisi yang umum ditemukan dalam banyak diet berbasis tanaman yang berfungsi sebagai bentuk penyimpanan fosfor utama. Namun, hewan tidak dapat menggunakannya secara efektif, yang menyebabkan dua masalah utama: kebutuhan akan suplementasi fosfor anorganik dalam diet mereka dan ekskresi sejumlah besar fosfor dalam kotoran. Masalah nutrisi lainnya adalah bahwa fitat terbukti membentuk kompleks dengan ion logam, menjadikannya tidak dapat diakses oleh tubuh melalui diet. Akibatnya, minat terhadap penemuan enzim alami yang diproduksi sebagai produk sampingan atau konsekuensi dari aktivitas metabolik yang berkelanjutan dalam organisme hidup semakin berkembang. Dalam beberapa tahun mendatang, fitase kemungkinan akan memainkan peran kunci dalam dephosphorylation fitat, sebuah molekul pengikat fosfor yang antinutrisi dan tidak dapat dicerna, menjadi fosfor, kalsium, dan elemen mineral lainnya yang dapat dicerna. Karena teknik yang ada saat ini mahal dan memakan waktu, perlu dilakukan upaya untuk menghasilkan fitase yang hemat biaya dengan pemrosesan hulu yang cepat dan pemrosesan hilir yang ekonomis. Tinjauan ini menggarisbawahi sumber fitase, strategi produksinya, dan aplikasinya di berbagai sektor.

Gen dan protein fitase telah diekstraksi dari berbagai sumber, termasuk tanaman dan mikroorganisme seperti ragi, bakteri, dan jamur [26]. Fitase mikroba merupakan enzim yang sangat efektif, stabil secara ekonomi, berpotensi sebagai bioinokulan, dan ramah lingkungan. Mereka juga menjadi pilihan utama sebagai sumber fitase. Mikroorganisme dipilih berdasarkan kriteria substrat, produk akhir yang diinginkan, serta kondisi lingkungan. Jamur termofilik dikenal sebagai mikroorganisme penghasil fitase dengan kebutuhan diet yang unik atau lebih kompleks. Fitase yang berasal dari jamur filamen menunjukkan hasil yang signifikan, yang menjadikannya sumber yang menguntungkan untuk produksi fitase industri.

Kemajuan ilmiah dapat membuka wawasan baru dalam proses ekstraksi dan produksi massal, pemurnian, karakterisasi, dan aplikasi fitase. Alat rekayasa genetika modular dapat meningkatkan hasil dan mendukung keberlanjutan dengan menggantikan bahan tambahan kimia.

Fitase: Peran Nutrisi pada Hewan Non-Ruminansia

Fitat yang terdapat dalam bahan makanan tanaman berfungsi sebagai faktor antinutrisi yang dapat menyebabkan kekurangan mineral pada hewan non-ruminansia. Efek antinutrisi ini dapat dikurangi dengan bantuan fitase, yang juga meningkatkan pencernaan mineral jejak, asam amino, dan mengurangi pengeluaran fosfor ke lingkungan, yang dapat menyebabkan eutrofikasi pada perairan dan ledakan ganggang. Ikan, ayam, dan hewan monogastrik lainnya memiliki aktivitas fitase yang sangat rendah atau bahkan tidak ada sama sekali dalam sistem pencernaan mereka. Karena hewan tidak bisa memetabolisme fitat, penambahan fitase pada pakan hewan diperlukan untuk meningkatkan ketersediaan biofosfat dan mineral. Fitase sangat penting dalam industri pakan ternak dan juga dalam produksi komersial antara myo-inositol fosfat. Pada tahun 1991, generasi pertama fitase mikroba yang berasal dari A. niger mulai tersedia secara komersial, dan sejak saat itu, generasi lain dari fitase mikroba telah diproduksi dalam skala besar. Seiring dengan kemajuan teknologi, harga fitase semakin terjangkau dan lebih banyak tersedia di pasar komersial. Karena fitase memiliki aplikasi yang spesifik, tidak bisa dikatakan bahwa satu jenis fitase ideal untuk digunakan dalam tubuh (in vivo) atau percobaan laboratorium (in vitro) dalam semua kasus. Misalnya, fitase dengan pH netral lebih efektif untuk unggas, sementara fitase dengan pH asam lebih efektif pada babi dengan pH lambung tinggi. Berdasarkan aplikasi fitase, suhu optimal yang berbeda dipertahankan karena diet babi atau unggas memiliki suhu optimal yang lebih tinggi dibandingkan dengan akuakultur. Oleh karena itu, jenis fitase mikroba yang berbeda digunakan untuk aplikasi yang berbeda.

Fitase mikroba meningkatkan pencernaan mineral jejak, fosfor, fosfor fitat, dan asam amino yang berperan penting dalam pertumbuhan, kinerja, perkembangan, dan kesehatan keseluruhan hewan non-ruminansia.  Penggunaan fitase sebagai suplemen makanan juga meningkatkan ketersediaan mineral jejak pada hewan non-ruminansia. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa fitase dari A. niger yang ditambahkan pada diet berbasis kedelai, minyak kedelai, atau jagung pada ayam broiler dapat meningkatkan kadar kalsium dan fosfor, serta mendukung perkembangan tulang, mineralisasi, dan pertumbuhan. Ketika suplemen fitase ditambahkan ke diet tikus, konsentrasi seng pada tulangnya juga meningkat , yang memperkuat temuan tersebut. Karena fitase membantu memecah kompleks protein-fitat, hal ini meningkatkan pemanfaatan protein pada unggas, meningkatkan asam amino, dan mengurangi biaya pakan, yang memberikan manfaat ekonomi.

Fitase dapat diklasifikasikan dalam kelompok Histidine acid phosphatases (HAPs), protein tyrosine phosphatase, fitase asam ungu, dan fitase -propeller (BPPhy). Hingga saat ini, semua fitase yang digunakan dalam pakan komersial adalah fosfatase asam dan merupakan anggota dari HAPs. Fitase jamur (Aspergillus niger), yang diperkenalkan pada tahun 1991, merupakan generasi pertama fitase yang diproduksi secara komersial. Diperhatikan bahwa efektivitas fitase jamur lebih rendah dibandingkan dengan fosfatase asam dari E. coli. Akibatnya, generasi baru fitase bakteri diproduksi, yang dapat memberikan berbagai keuntungan dibandingkan dengan fitase jamur sebagai bahan tambahan pakan. Berdasarkan lokasi karbon tempat asam fitat dihidrolisis, fitase ini dapat dibedakan menjadi fitase 3- dan 6-. Fitase komersial ini memiliki pH optimal yang berbeda, ketahanan terhadap protease endogen, dan afinitas terhadap substrat fitat, yang menjadi faktor utama yang mempengaruhi kinerjanya. Diketahui bahwa fitase bakteri generasi baru memiliki afinitas yang lebih spesifik dan ketahanan lebih tinggi terhadap pencernaan proteolitik dibandingkan fitase jamur, yang mungkin menjelaskan mengapa mereka lebih efektif dalam penelitian eksperimental.  Selain itu, disarankan bahwa imobilisasi fitase dapat meningkatkan kinerjanya sekaligus mengatasi keterbatasan tersebut.

Penggunaan fitase dalam pakan memiliki beberapa batasan karena fitase menunjukkan aktivitas maksimum pada dua tingkat pH---alkalis dan asam. Sebagai contoh, ikan, baik yang memiliki lambung maupun tidak, memiliki pH saluran pencernaan yang berbeda. Oleh karena itu, aktivitas fitase bervariasi antar spesies. Selain itu, penggunaan fitase dalam pakan dibatasi oleh beberapa faktor, termasuk biaya, inaktivasi pada suhu tinggi yang diperlukan untuk pembuatan pelet (>80 C), kehilangan aktivitas selama penyimpanan, dan rentang pH yang terbatas. Dalam merumuskan pakan, bahan pakan tanaman dengan aktivitas fitase alami yang tinggi perlu dipertimbangkan. Mungkin juga fitat dalam saluran pencernaan ikan tidak dihidrolisis oleh fitase ini. Selain itu, keberadaan lambung fungsional ikan dan variasi besar dalam kebiasaan makan mereka dapat mempengaruhi jumlah fitase yang dibutuhkan dalam diet mereka. Oleh karena itu, penelitian lebih lanjut diperlukan untuk menentukan dosis fitase yang tepat untuk berbagai spesies yang penting secara komersial.

 Asam Fitase pada Tanaman

Fitase pertama kali diidentifikasi dalam dedak padi, dan aktivitasnya kemudian ditemukan pada biji-bijian, kacang-kacangan, dan biji minyak . Gandum, barley, dan rye memiliki kandungan asam fitat tertinggi, sementara kacang-kacangan, pollen lily, jagung, selada, bayam, kedelai, biji minyak, dan rumput memiliki konsentrasi terendah. Sumber fitase yang berasal dari tanaman dan produk sampingannya diuji untuk pakan hewan. Fitase tanaman lebih stabil terhadap suhu dan pH dibandingkan fitase mikroba. Tantangan utama dalam memproduksi fitase tanaman adalah kurangnya teknik yang lebih efisien, ekonomis, dan tidak memakan waktu untuk mensintesis enzim tersebut. Sebuah laporan menyatakan bahwa metode pemrosesan industri atau domestik seperti bio-prosesing dapat digunakan untuk memaksimalkan aktivitas fitase internal yang ditemukan dalam makanan yang berasal dari tanaman.

HALAMAN :
  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
  5. 5
  6. 6
Mohon tunggu...

Lihat Konten Ilmu Alam & Tekno Selengkapnya
Lihat Ilmu Alam & Tekno Selengkapnya
Beri Komentar
Berkomentarlah secara bijaksana dan bertanggung jawab. Komentar sepenuhnya menjadi tanggung jawab komentator seperti diatur dalam UU ITE

Belum ada komentar. Jadilah yang pertama untuk memberikan komentar!
LAPORKAN KONTEN
Alasan
Laporkan Konten
Laporkan Akun