Hidrolisis Pati dengan Glukoamilase dan Kinetikanya

Enzim merupakan biokatalisator yang berfungsi untuk menurunkan energi aktivasi dalam proses-proses biologis. Pada kehidupan, terdapat banyak sekali jenis enzim yang salah satunya adalah enzim amilase. Enzime amilase berfungsi untuk memecah ikatan glikosidik dalam molekul pati dan mengubah karbohidrat kompleks menjadi gula yang lebih sederhana. Enzim ini memiliki fungsi yang sangat penting, baik itu dalam proses pencernaan manusia ataupun dalam pemanfaatannya pada pembuatan produk-produk makanan dan minuman yang difermentasi.

Enzim amilase sendiri dibagi menjadi tiga jenis, yaitu yaitu α-amilase, β-amilase, dan glukoamilase. Pengklasifikasian enzim ini berdasarkan ikatan glikosidik yang diserang pada saat proses hidrolisis (Handoko & Miryanti, 2009). Masing-masing jenis enzim amilase tersebut memiliki peranan penting dalam proses hidrolisis pati. Selain itu, hidrolisis secara enzimatis juga lebih baik dibandingkan secara asam, karena enzim bekerja secara spesifik sehingga lebih diminati (Salsabilla & Fahruroji, 2021).

Hidrolisis merupakan proses dekomposisi secara kimiawi dengan memanfaatkan bantuan air untuk memecah ikatan kimia dari substansi-substansinya (Nangin & Sutrisno, 2015; Ratna & Yulistiani, 2015). Hidrolisis pati terjadi melalui dua tahapan, yaitu liquifikasi dan sakarifikasi (Ratna & Yulistiani, 2015; Retno dkk., 2011). Namun, ada juga yang memecah hidrolisis pati menjadi tiga tahapan besar, yaitu gelatinisasi, likuifikasi, dan sakarifikasi (Nangin & Sutrisno, 2015).

Liquifikasi adalah kombinasi proses gelatinisasi dari granula pati dan proses dekstrinisasi dari molekul yang tergelatinisasi (Retno et al., 2011) Liquifikasi bertujuan untuk mencairkan gel pati agar visikositasnya menurun dan memecah pati menjadi molekul yang lebih sederhana seperti oligosakarida atau dekstrin menggunakan enzime α-amilase (Ratna & Yulistiani, 2015) Setelah liquifikasi, tahapan selanjutnya adalah sakarifikasi.

Proses sakarifikasi adalah tahapan di mana dekstrin (hasil proses liquifikasi) dihidrolisis secara lanjutan oleh enzim glukoamilase atau gabungan enzim pullulanase dan glukoamilase (Ratna & Yulistiani, 2015). Gabungan kedua enzim tersebut juga sering disebut dextrozyme (Salsabilla & Fahruroji, 2021). Proses dari sakarifikasi akan menghasilkan produk berupa glukosa.

Glukoamilase sering disebut juga sebagai γ-amilase. Glukoamilase adalah enzim amilase yang dihasilkan oleh hewan dan tumbuhan, berbeda dengan amilase yang dihasilkan oleh manusia (α-amilase). Glukoamilase termasuk ke dalam eksoenzim (Retno et al., 2011). Pada proses hidrolisis, enzim Glukoamilase hanya digunakan pada tahapan sakarifikasi (Salsabilla & Fahruroji, 2021). Dalam menghidrolisis pati, enzim glukoamilase mampu memecah ikatan α-1,4 dan α-1,6 pada molekul amilosa dan amilopektin (Naiola, 2006).

Glukoamilase dihasilkan oleh tumbuhan dan hewan, salah satunya adalah oleh ragi Sacharomycopsis. Jenis Sacharomycopsis mempengaruhi kadar dan jenis enzim yang dihasilkan. Sacharomycopsis Fibuligera memiliki aktivitas ensime α-amilase yang lebih tinggi dibandingkan dengan enzim glukoamilase, sedangkan Sacharomycopsis sp Tj-I yang memiliki aktivitas enzim glukoamilase yang lebih tinggi dari Sacharomycopsis Fibuligera sehingga pemilihan jenis ragi juga harus menyesuaikan dengan kebutuhan (Naiola, 2006).

Cepat lambatnya suatu enzim dalam mengkatalisis disebut dengan kinetika enzim. Pada kinetika reaksi enzim secara keseluruhan, harga Vmaks menjadi salah satu parameter penting, di mana V adalah harga velocity (kecepatan). Harga V akan meningkat seiring dengan bertambahnya substrat sampai seluruh enzim bereaksi. Pada konsentrasi enzim tetap, harga V linear dengan substrat. Namun, pada kondisi Vmaks penambahan subtrat tidak akan mempengaruhi laju reaksi lagi. Hal tersebut juga bersesuaian dengan pernyataan, bahwa kecepatan awal reaksi selalu berbanding lurus dengan kadar enzim sampai tercapai titik optimum atau enzim jenuh oleh substrat (Wahyuni, 2017).

Pada enzim glukoamilase, lama waktu proses, suhu, dan pH untuk menghasilkan produk secara optimal berbeda-beda tergantung dari substratnya. Rata-rata suhu dan pH yang cocok untuk proses enzimatis enzim glukoamilase, yakni pada rentangan suhu 45˚-55˚C dan aktivitas tertingginya pada pH 4,0 pH (bekerja dalam kondisi asam) (Naiola, 2006; Salsabilla & Fahruroji, 2021).

Keasaman atau pH sangat mempengaruhi laju reaksi enzim glukoamilase dalam menurunkan energi aktivasi. Hal tersebut dikarenakan perubahan atau pergeseran pH yang sangat kecil sekalipun dapat menyebabkan perubahan ionisasi gugus dari sisi aktif enzim, sehingga menurunkan kerja enzim (Wahyuni, 2017). Pada prinsipnya, semakin lama proses hidrolisis, maka semakin banyak produk (glukosa) yang dihasilkan, dan juga semakin lama waktu hidrolisis akan mempercepat proses dekomposisi glukosa (Praputri et al., 2018).

REFERENSI

Handoko, T., & Miryanti, A. (2009). Pengaruh Ukuran Baume, Jenis dan Jumlah enzim Glukoamilase terhadap Perolehan Bioetanol dari Sagu Oleh.

Naiola, E. (2006). Karakteristik Enzim Kasar Glukoamilase dari Saccharomycopsis sp. In Berita Biologi (Vol. 8, Issue 3).

Nangin, D., & Sutrisno, A. (2015). Enzim Amilase Pemecah Pati dari Mikroba: Kajian Pustaka. In Jurnal Pangan dan Agroindustri (Vol. 3).

Praputri, E., Sundari, E., Firdaus, F., & Sofyan, S. (2018). Penggunaan Katalis Homogen dan Heterogen pada Proses Hidrolisis Pati Umbi Singkong Karet Menjadi Glukosa. Jurnal Litbang Industri, 8, 105–110. https://doi.org/10.24960/jli.v8i2.4189.105-110

Ratna, A., & Yulistiani, F. (2015). Pembuatan Gula Cair dari Pati Singkong dengan Menggunakan Hidrolisis ENzimatis. Jurnal Fluida, 11, 9–14.

Retno, E., Enny, K., Falidah, Safitri, H., & Azizah, H. (2011). Pengaruh Konsentrasi Katalis Enzim Glukoamilase (Aspergillus Niger) terhadap Konsentrasi Produk Glukosa pada Kinetika Reaksi Stimulan Sakarifikasi dan Fermentasi Bioetanol dari Sorgum (Sorghum Bicolor L.). Ekuilibrium , 10, 43–48. www.deptan.go.id

Salsabilla, A. L., & Fahruroji, I. (2021). Hidrolisis Sintesis Gula Berbasis Pati Jagung. Edufortech. http://ejournal.upi.edu/index.php/edufortechEDUFORTECH6

Wahyuni, S. (2017). Biokimia Enzim dan Karbohidrat.