Mengenal lebih Jauh Asam Fitat pada Tempe Kedelai

Kacang kedelai mengandung zat anti tripsin, yang umum dikenal sebagai asam fitat, namun dalam proses perebusan  senyawa tersebut terurai, apalagi ditambahkan ragi ketika terjadi fermentasi tempe. Asam fitat akan terurai sehingga tidak menghambat pencernaan protein dalam usu manusia. Inilah salah satu alas an mengapa  kedelai lebih sehat kalau diolah menjadi tempe.

Menurut Sudarmadji (1981), proses fermentasi tempe dapat mengurangi kandungan asam fitat hingga 30% dari jumlah fitat yang terdapat pada kedelai mentah sebelum fermentasi. Proses ini melibatkan peran jamur tempe, Rizhopus sp., yang menghasilkan enzim fitase untuk menguraikan asam fitat menjadi inositol dan fosfor anorganik. Salah satu dampak negatif dari asam fitat adalah kemampuannya untuk menghambat penyerapan mineral, seperti zat besi dan zinc, serta dapat mengganggu penyerapan kalsium. Namun, pengaruh asam fitat terhadap penyerapan mineral ini hanya terjadi pada satu kali konsumsi makanan dan tidak mempengaruhi penyerapan nutrisi secara keseluruhan sepanjang hari.

Asam fitat  juga ada di semua biji-bijian sehingga makanan ternak yang menggunakan biji-bijian haruslah dilakukan perombakan sebelum diberikan pada ternak. Mengapa?  Karena  asam fitat, yang dikandungnya, tidak mampu dicerna oleh berbagai enzim dalam pencernaan ruminasia.

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa asam fitat  pada  pakan ternak dapat mengurangi efisiensi penggunaan fosfor. Karena ternak, terutama unggas dan babi, tidak memproduksi enzim fitase dalam jumlah yang cukup untuk mencerna asam pitat itup secara efisien, asam fitat  tidak dapat dipecah dengan mudah untuk melepaskan fosfor yang terkandung di dalamnya. Oleh karena itu, fosfor dalam pakan yang mengandung asam fitat   tidak dapat dimanfaatkan sepenuhnya oleh ternak.

Asam fitat adalah komponen penting dalam banyak bahan pakan ternak, tetapi karena kemampuannya mengikat mineral, penting untuk memperhatikan cara-cara untuk meningkatkan kecernaan fosfor dan mineral lainnya. Penggunaan enzim fitase atau teknik pengolahan yang tepat sangat disarankan untuk memaksimalkan efisiensi pakan dan menghindari defisiensi mineral pada ternak.

Asam fitat dapat mengikat mineral penting seperti kalsium, magnesium, besi, dan zinc dalam saluran pencernaan ternak. Ketika mineral-mineral ini terikat pada phytate, ternak kesulitan menyerapnya, sehingga dapat mengarah pada defisiensi mineral jika tidak diimbangi dengan pakan yang cukup mengandung mineral bioavailable.

 Salah satu cara untuk mengurangi dampak negatif asam pitat adalah dengan menggunakan enzim fitase. Enzim ini membantu menguraikan asam pitat   dalam saluran pencernaan, sehingga fosfor dapat digunakan oleh ternak lebih efisien.

Selain itu, proses pengolahan seperti perendaman, fermentasi, atau pemanasan juga dapat mengurangi kadar asam pitat  dalam pakan ternak. Ini alasannya mengapa pakan ternak dari biji-bijian perlu diolag dengan teknik fermentasi.

Dalam tulisan ini akan diungkapkan tentang senyawa asam  dan  mekanisme penguaraintnya serta manfaatnya bagi Kesehatan manusia dan hewan.

SELAYANG PANDANG ASAM FITAT

Asam fitat adalah ester dihidrogenfosfat enam kali lipat dari inositol (khususnya, isomer myo), yang juga disebut inositol heksafosfat, inositol heksakisfosfat (IP6), atau inositol polifosfat. Pada pH fisiologis, fosfat-fosfatnya sebagian terionisasi, menghasilkan anion fitat.

Anion fitat (myo) adalah spesies tak berwarna yang memiliki peran penting dalam nutrisi sebagai bentuk utama penyimpanan fosfor di banyak jaringan tanaman, terutama dedak dan biji. Asam fitat juga terdapat di banyak kacang polong, sereal, dan biji-bijian. Asam fitat dan fitat memiliki afinitas pengikatan yang kuat terhadap mineral diet seperti kalsium, besi, dan seng, yang menghambat penyerapannya di usus halus.

Polifosfat inositol yang lebih rendah adalah ester inositol dengan kurang dari enam fosfat, seperti inositol penta- (IP5), tetra- (IP4), dan triphosfat (IP3). Ini terjadi secara alami sebagai katabolit dari asam fitat.

Signifikansi dalam pertanian

 Asam fitat ditemukan pada tahun 1903. Secara umum, fosforus dan inositol dalam bentuk fitat tidak dapat dicerna oleh hewan non-ruminansia karena hewan-hewan ini tidak memiliki enzim fitase yang diperlukan untuk menghidrolisis ikatan inositol-fosfat. Ruminansia dapat mencerna fitat karena fitase yang diproduksi oleh mikroorganisme rumen.

mekanisme reaksi asam fitat dengan enzim fitase (Sumber : Rizwanuddin et al., 2023)

Dalam sebagian besar pertanian komersial, ternak non-ruminansia, seperti babi, unggas, dan ikan, diberi pakan utama berupa biji-bijian, seperti jagung, kacang polong, dan kedelai. Karena fitat dari biji-bijian dan kacang-kacangan ini tidak tersedia untuk diserap, fitat yang tidak terserap akan melewati saluran pencernaan, meningkatkan jumlah fosforus dalam kotoran ternak. Ekskresi fosforus yang berlebihan dapat menyebabkan masalah lingkungan, seperti eutrofikasi. Penggunaan biji-bijian yang telah berkecambah dapat mengurangi jumlah asam fitat dalam pakan tanpa mengurangi nilai nutrisi secara signifikan.

Selain itu, garis mutan dengan kadar asam fitat rendah telah dikembangkan pada beberapa spesies tanaman, di mana bijinya memiliki kadar asam fitat yang sangat rendah dan peningkatan fosforus anorganik yang bersamaan. Namun, masalah perkecambahan dilaporkan menghalangi penggunaan kultivar ini sejauh ini. Hal ini mungkin disebabkan oleh peran kritis asam fitat dalam penyimpanan fosforus dan ion logam. Varian fitat juga berpotensi digunakan dalam remediasi tanah, untuk mengimmobilisasi uranium, nikel, dan kontaminan anorganik lainnya.

ASAM FITAT DAN PENYERAPAN LOGAM

Asam fitat (atau fitat), yang juga dikenal sebagai myo-inositol heksakisfosfat, merupakan bentuk penyimpanan fosfor pada tanaman, dengan 70--80% kandungannya terdapat dalam biji. Hewan non-ruminansia tidak mampu mencerna asam fitat, sehingga selain mengurangi ketersediaan biofosfor, fitat juga dapat mengikat kation penting seperti Fe2+, Mg2+, Ca2+, Cu2+, dan Zn2+, menjadikannya komponen yang bersifat antinutrisi  Fosfor adalah mineral esensial dalam pakan ternak, namun penelitian menunjukkan bahwa hewan non-ruminansia (seperti babi, unggas, dan manusia) sering kekurangan fosfor karena usus mereka memproduksi sedikit atau tidak ada fitase, yang menyebabkan fosfor dalam fitat tidak dapat diserap dan dikeluarkan. Sebaliknya, mikrobioma saluran pencernaan hewan ruminansia mengandung enzim yang dapat memecah asam fitat dan melepaskan fosfor anorganik. Asam fitat, yang terkandung antara 0,5 hingga 1,4% dalam sebagian besar pakan unggas, berfungsi sebagai cadangan fosfor dan menyumbang 1--5% dari berat biji-bijian, kacang-kacangan, biji minyak, serbuk sari, dan legum yang dapat dimakan. Fitat digunakan sebagai inositol dan fosfat selama perkecambahan biji, dan aktivitasnya meningkat setelah dipecah oleh fitase pada biji kering. Sekitar dua pertiga fosfor dalam makanan berbasis tanaman berasal dari kompleks fitat-P (seperti pada sereal, biji-bijian, dan kacang-kacangan). Karena asam fitat merupakan agen pengkelat yang kuat untuk nutrisi bermuatan positif, pembentukan kompleks fitat dengan asam amino (seperti histidin, lisin, dan arginin), pati, dan kompleks mineral dapat menurunkan kelarutan serta ketersediaan bio banyak nutrisi. Hidrogel konduktif yang dibuat dengan menggunakan asam fitat menunjukkan potensinya dalam formulasi obat dan terapi medis Secara terapeutik, asam fitat dapat menurunkan kadar kolesterol dan mencegah kristalisasi garam kalsium, yang pada gilirannya mengurangi pembentukan batu ginjal. Konsentrasi tinggi asam fitat juga dilaporkan dapat menghambat polifenol oksidase dan mencegah pembusukan pada berbagai jenis sayuran dan buah-buahan Penelitian juga menunjukkan bahwa asam fitat memiliki efek antimikroba/disinfektan ketika dipadukan dengan natrium klorida] dan natrium hipoklorit . Asam fitat juga digunakan sebagai bahan penghambat api yang berkelanjutan dengan emisi asap rendah.

MANFAAT ASAM PITAT

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.

Fitase Pada  Bakteri

Jamur menghasilkan fitase ekstraseluler, sementara bakteri menghasilkan enzim yang sebagian besar terkait dengan sel. Beberapa spesies yang telah ditemukan menghasilkan fitase antara lain Pseudomonas sp., Bacillus sp., Prevotella sp., Mitsuokella multiacidus, Aerobacter aerogenes, Citrobacter braakii, Klebsiella sp., Enterobacter spp., Bifidobacterium sp., Megasphaera elsdenii, dan Escherichia coli. Selain itu, Lactobacillus diketahui sebagai penghasil fitase terbaik di antara beberapa bakteri asam laktat yang diisolasi dari adonan asam. Dibandingkan dengan fitase endogen, fitase mikroba dapat mengurai 73--80% lebih banyak fitat. Komponen pengatur aktivitas fitase adalah pH, dengan tingkat tertinggi ditemukan pada pH 5,0--5,5 dan 2,5. Fitase bakteri memiliki berbagai karakteristik seperti ketahanan terhadap proteolisis, spesifisitas substrat yang luas, efisiensi katalitik yang tinggi, dan stabilitas termal yang ekstrem.

 Produksi fitase ditemukan selama pertumbuhan sel bakteri, yang menunjukkan bahwa fitase mungkin terlibat dalam jalur transduksi sinyal metabolik. Pada bakteri gram negatif, banyak protein yang mengandung myo-inositol fosfat telah ditemukan, dan kemungkinan besar terlibat dalam transduksi sinyal. Misalnya, Salmonella dublin mengeluarkan myo-inositol poli-fosfat 4-fosfatase yang meningkatkan virulensi dengan mengganggu proses fosfat myo-inositol seluler. Fermentasi tenggelam (SmF) adalah metode yang paling umum digunakan untuk produksi fitase bakteri.

Fitase Jamur

Fitase yang pertama kali tersedia untuk penggunaan industri berasal dari strain jamur, baik dalam bentuk yang diubah melalui tiga proses mutasi khas atau dengan teknologi DNA rekombinan . Pada tingkat komersial, fitase mikroba merupakan sumber utama produksi enzim, dan sebagian besar penelitian fokus pada fitase mikroba yang dihasilkan dari jamur filamen seperti Trichoderma, Penicillium, Myceliophthora, Rhizopus, Mucor, dan Aspergillus . Karena kestabilannya terhadap suhu dan efek kitin yang lebih besar, fitase jamur lebih disukai daripada fitase bakteri, yang memiliki aktivitas dari pH asam hingga alkalis, keterbatasan protease di saluran pencernaan, dan spesifisitas substrat yang tinggi. Sebagian besar jamur filamen, berbeda dengan jamur uniseluler, cocok untuk fermentasi tenggelam dan fermentasi keadaan padat karena pertumbuhannya yang berbentuk filamen yang tersebar di area permukaan yang luas dan penetrasi substrat padat (ragi).

Faktor Pembatas untuk Produksi Fitase Jamur

Produksi fitase dipengaruhi oleh kondisi pertumbuhan berbagai strain jamur. Pemeliharaan faktor pembatas adalah kriteria penting untuk setiap proses produksi yang mengatur hasil dan efisiensinya. Kondisi optimal untuk produksi fitase dari berbagai strain jamur telah diperoleh dengan mengubah kualitas nutrisi dan fisik. Fitase yang digunakan dalam persiapan pakan komersial harus memenuhi persyaratan teknis tertentu, termasuk stabilitas termal dan aktivitas spesifik yang tinggi. Berbagai pH media kultur dan suhu inkubasi digunakan untuk menentukan parameter fisik ideal untuk produksi fitase, mengingat pH lambung pada babi yang sedang dipelihara dan setelah disapih, unggas, dan akuakultur berfluktuasi dari sangat asam hingga netral. Strain jamur dilaporkan dapat menghasilkan fitase pada rentang pH 2,5--9,5 pada suhu antara 37 hingga 67 C. Semua mikroorganisme penghasil fitase adalah mesofilik, kecuali jamur termofilik seperti Thermomyces lanuginosus, Talaromyces thermophilus, dan Sporotrichum thermophile. Fitase juga harus tahan terhadap proteolisis dan memiliki berbagai aktivitas biologis in vitro. Kelompok ionisasi (Arg, Lys, His, Glu, Asp) sering ditemukan di situs aktif fitase dan terlibat dalam pengikatan substrat atau produk dan/atau katalisis, serta menentukan profil aktivitas pH enzim tersebut. Selain itu, sumber karbon seperti glukosa dan sukrosa, serta sumber nitrogen seperti ragi, amonium sulfat, amonium nitrat, dan ekstrak malt digunakan. Namun, membuat parasit filamen dapat sulit karena masalah seperti pertumbuhan menggumpal, konsistensi stok yang tinggi, kekurangan oksigen, dan pertukaran massa yang menyebabkan tingkat produksi yang lebih rendah.

Produksi Fitase lewat Fermentasi

Fermentasi adalah metode yang paling umum dan berkelanjutan untuk produksi fitase jamur. Baik fermentasi keadaan padat maupun fermentasi tenggelam telah digunakan untuk memproduksi fitase oleh jamur filamen. Tiga prosedur fermentasi yang berbeda, yaitu fermentasi keadaan padat (SSF), fermentasi semi-padat (SSSF), dan fermentasi tenggelam (SmF)  telah dilaporkan berhasil. Selain itu, fitase eksogen yang tersedia secara komersial sering diproduksi dari mikroba menggunakan SSF, SSSF, dan SMF

 Fermentasi Keadaan Padat (SSF)

 Teknik SSF adalah proses di mana mikroorganisme tumbuh di permukaan bahan padat tanpa atau sangat sedikit air bebas, tetapi cukup kelembaban untuk memungkinkan pertumbuhan mikroba (SSF) dan menggunakan limbah pertanian dan sumber daya alami murah sebagai substrat  A. ficuum, A. tubingensis, A. flavus, A. nigrum, dan R. oryzae adalah beberapa jamur filamen yang tumbuh melalui SSF. Namun, salah satu kekurangan SSF adalah terkait dengan kurangnya aksi nutrisi dan pertumbuhan biomassa yang rendah. Hal ini disebabkan oleh kurangnya kandungan air bebas serta penumpukan panas dan kehilangan kelembaban selama proses fermentasi. Substrat umum seperti dedak gandum, tepung kedelai, kulit jeruk, dedak padi, dan tongkol jagung memainkan peran penting dalam merangsang perkembangan jamur serta metabolisme alami mereka (enzim yang disekresikan). Triticale, yang mencakup Bali, barley, dan biji-bijian lainnya, digunakan sebagai substrat untuk produksi fitase A. niger, sementara tongkol jagung dan dedak jagung digunakan sebagai substrat untuk produksi fitase Penicillium purpurogenum . Banyak fitase diproduksi mengikuti prosedur SSF.  Selain itu, metode ini digunakan dalam industri fermentasi karena lebih efisien waktu, lebih mudah digunakan, dan lebih murah, serta enzim dapat diekstraksi dengan mudah menggunakan air.

Keterbatasan Proses Fermentasi

Implementasi komersial belum praktis selama bertahun-tahun, yang disebabkan oleh hasil aktivitas yang rendah dan biaya yang tidak terduga tinggi dalam produksi fitase melalui sistem fermentasi tradisional. Produksi fitase keadaan padat sulit untuk diperbesar untuk produksi massal. Selain itu, meskipun enzim dihasilkan secara ekstraseluler, proses ekstraksi yang mahal dan canggih diperlukan untuk memisahkan dan memurnikannya. Lebih jauh lagi, karena kurangnya agitasi selama fermentasi, sifat fitase dalam output keadaan padat bervariasi. Sebagai hasilnya, fermentasi cair tenggelam diperlukan untuk menghasilkan fitase. Selama kultur organisme filamen, pengembangan yang diperkuat dengan mikropartikel digunakan untuk membantu produksi biomassa dan produk (MPEC). Beberapa penelitian telah menggunakan bubuk mikropartikel (silikat magnesium), titanium oksida, dan aluminium oksida untuk membantu produksi senyawa dalam pengembangan pertumbuhan filamen seperti A. ficuum, Cerrena unicolor, A. niger, A. oryzae, A. sojae, Caldariomyces fumago, dan Pleurotus sapidus. Sebagai konsekuensinya, teknik kultur yang diperkuat dengan mikropartikel (MPEC) yang unik dapat diterapkan untuk mendorong sintesis biomassa dan produk enzim hidrolitik selama pertumbuhan jamur filamen.

Aplikasi dan Manfaat Fitase

Saat ini, fitase telah digunakan dalam berbagai aplikasi bioteknik terkait dengan pengolahan dan produksi pangan serta pakan ternak untuk manusia dan hewan. Sekitar 60% dari total produksi enzim fitase digunakan untuk produksi dan pembuatan pakan ternak serta suplemen makanan yang memiliki kapitalisasi pasar tahunan sebesar 350 juta USD

Suplemen Pakan Hewan

Aplikasi utama adalah suplemen pakan ternak untuk meningkatkan ketersediaan fosfor serta mengurangi beban fosfor di ekosistem. Pada organisme monogastrik, fitase memainkan peran penting dalam penyerapan berbagai mineral mikro dan fosfor fitat yang sulit tersedia bagi mereka, sehingga fitase merupakan enzim yang bermanfaat untuk hewan monogastrik. Sekitar 70% dari pakan ternak mengandung fitase sebagai aditif. Ketika suplemen fitase ditambahkan ke dalam diet ayam pedaging, hal itu meningkatkan pertumbuhan dan perkembangan secara keseluruhan.

Peningkatan penyerapan kalsium dan fosfor oleh tulang. Mikroalga merupakan sumber utama fitase; mereka dapat dimodifikasi secara genetik untuk bertahan dalam kondisi saluran pencernaan dan juga untuk kestabilan suhu serta aman untuk pakan. Fitase membantu mengurangi efek nutrisi dari fitat dan juga meningkatkan pencernaan pati, fosfor, kalsium, dan asam amino. Penggunaan suplemen fitase jamur tidak hanya di industri peternakan unggas dan babi, tetapi juga di perikanan. Jumlah fosfor dalam air alami seringkali tidak cukup untuk memenuhi kebutuhan nutrisi ikan. Sekitar 0,4--0,9% fosfor dalam pakan diperlukan pada sebagian besar spesies ikan perikanan. Hal ini dikompensasi dengan aditif pakan eksternal yang ditambahkan ke dalam air. Ikan di air tawar dapat menyerap fosfor melalui insangnya, sedangkan ikan di ekosistem laut menyerapnya melalui saluran pencernaan mereka. Dalam kasus tersebut, Santos et al.  menyarankan efisiensi kerja bioreaktor biologis untuk mengekstraksi fitase jamur dan mikroalga dari substrat protein kedelai. Selain itu, produk sampingan lain yang dilepaskan pada berbagai tahap fermentasi dalam bioreaktor dapat memiliki dampak yang luar biasa terhadap aktivitas fitase serta suplemen pakan. Fitase dapat digunakan sebagai pengatur polusi laut karena dapat mengurangi kadar fosfat di badan air, sehingga mencegah eutrofikasi.

 Industri Pangan

Enzim fitase memainkan peran penting tidak hanya di industri pakan ternak, tetapi juga di industri pangan, dan memiliki potensi untuk meningkatkan kesehatan umum orang, yang merupakan hewan non-ruminansia. Ketika ditambahkan ke dalam makanan selama pengolahan dan pembuatan, fitase dapat menurunkan biaya produksi sekaligus meningkatkan kualitas produk jadi. Penggunaan fitase dalam pengolahan makanan telah meningkatkan pembuatan roti, sintesis isolat protein tanaman, penggilingan basah jagung, dan pemisahan dedak biji-bijian

.Asam fitat banyak terdapat pada gandum dan tepung gandum utuh, yang digunakan untuk membuat berbagai jenis adonan dan roti. Fitase mengurangi waktu fermentasi tanpa memengaruhi pH, serta meningkatkan volume roti dan kualitas remah roti. Peningkatan kualitas roti ini diatributkan pada pengaruh tidak langsung fitase terhadap aktivitas a-amylase.

Memasak menonaktifkan fitase diet, yang mengakibatkan pencernaan fitat yang buruk dan penyerapan mineral yang berkurang. Pada manusia, penambahan fitase A. niger ke dalam tepung dedak gandum meningkatkan penyerapan zat besi. Isolat dan konsentrat protein tanaman semakin populer dalam produksi makanan karena fitur nutrisi dan fungsionalitasnya yang lebih baik. Isolat protein tanaman yang dikurangi fitat ini dianggap sebagai sumber protein yang sesuai untuk susu bayi karena peningkatan bioavailabilitas mineral, komposisi asam amino, peningkatan sifat pembentukan busa, emulsifikasi, pembentukan gel, dan pencernaan protein in vitro. Selama penggilingan basah jagung, fitat merupakan komponen yang tidak diinginkan. Enzim penghancur dinding sel tanaman dan fitase ditambahkan ke dalam cairan rendaman untuk menghasilkan cairan rendaman jagung bebas fitat.

Kesimpulan. 

Asam pitase  adalah komponen penting dalam banyak bahan yang bersumber dari biji-bijian,  dan menarik untuk  pakan ternak, tetapi karena kemampuannya mengikat mineral, penting untuk memperhatikan cara-cara untuk meningkatkan kecernaan fosfor dan mineral lainnya. Penggunaan enzim fitase atau teknik pengolahan yang tepat sangat disarankan untuk memaksimalkan efisiensi pakan dan menghindari defisiensi mineral pada ternak.

Fitase jamur semakin populer untuk meningkatkan sifat nutrisi dan mengurangi polusi fosfor dalam produksi pangan dan pakan ternak. Suplemen fitase jamur digunakan secara efektif dalam diet unggas untuk meningkatkan penyerapan dan pencernaan nutrisi. Sayangnya, kemampuan untuk memproduksi fitase hanya diuji pada beberapa strain jamur. Oleh karena itu, spesies jamur baru dengan kemampuan fitase yang lebih baik dan tingkat stabilitas yang lebih tinggi akan diperlukan. Berdasarkan data, sekitar 40% dari total luas daratan bumi terpapar polusi fosfor. Terlalu banyak fosfor dapat menyebabkan peningkatan pertumbuhan alga dan beberapa tanaman air, yang mengakibatkan penurunan kadar oksigen terlarut dan dapat menyebabkan racun alga yang membahayakan kesehatan manusia dan hewan. Penelitian tentang sifat fitase dan aktivitasnya dapat dibuktikan sebagai sumber untuk mengatasi masalah terkait penggunaan nutrisi dan industri. Penelitian baru tentang fitase jamur akan membuat kemajuan dalam sifat dan stabilitasnya sambil mengurangi polusi fosfor di lingkungan. Optimasi teknik dan parameter produksi dapat meningkatkan hasil produksi sehingga meningkatkan signifikansi industri. Moga bermanfaat****

Reference

1.  Rizwanuddin, S., Kumar, V., Naik, B., Singh, P., Mishra, S., Rustagi, S., & Kumar, V. (2023). Microbial phytase: Their sources, production, and role in enhancing nutritional aspects of food and feed additives. Journal of Agriculture and Food Research, 12, 100559.

1. J. N Lott, I. Ockenden, V. Raboy V, G.D. Batten Phytic acid and phosphorus in crop seeds and fruits: a global estimate  Seed Sci. Res., 10 (1) (2000), pp. 11-33 
2. P. Kaur, A. Vohra, T. Satyanarayana, Multifarious applications of fungal phytases O. Zaragoza, A. Casadevall A (Eds.), Encyclopedia of Mycology, Elsevier, Oxford, UK (2021), pp. 358-369
3. P.H. Selle, V. Ravindran, W.L. Bryden, T. Scott, Influence of dietary phytate and exogenous phytase on amino acid digestibility in poultry: a review, Poultry Sci. J., 43 (2006), pp. 89-103, 10.2141/jpsa.43.89
4. H. Wang, Z. Ma, Ultrasensitive amperometric detection of the tumor biomarker cytokeratin antigen using a hydrogel composite consisting of PA, Pb (II) ions and gold nanoparticles, Microchim. Acta, 184 (2017), pp. 1045-1050
5. V. Handa, D. Sharma, A. Kaur, S.K. Arya Biotechnological applications of microbial phytase and phytic acid in food and feed industries Biocatal. Agric. Biotechnol., 25 (2020), Article 101600, 10.1016/j.bcab.2020.101600
6. J. Upadhyay, N. Tiwari, S. Durgapal, A. Jantwal, A. Kumar, Phytic acid: as a natural antioxidant, Antioxidants Effects in Health, Elsevier (2022), pp. 437-450, 10.1016/b978-0-12-819096-8.00015-x, 437--450