Pendahuluan : seleksi dan karakterisasi xilanase dari bakteri xilanolitik

Perkembangan usaha pertanian di Indonesia menyebabkan peningkatan limbah pertanian yang sebagian besar mengandung lignoselulosa. Limbah pertanian umumnya mengandung polisakarida berupa selulosa (35-50%), hemiselulosa (20-30%) dan lignin (20-30%) (Subramaniyan dan Prema 2002). Hemiselulosa merupakan heteropolisakarida yang memiliki komposisi berbagai unit gula, rantai molekul yang lebih pendek dan bercabang (Fengel dan Wegener 1995).

Hemiselulosa terdiri atas xilan, mannan, galaktan dan arabinan (Beg et al. 2001). Komponen terbesar penyusun hemiselulosa pada tanaman adalah xilan yang merupakan polisakarida terbesar ke-2 di alam setelah selulosa (Subramaniyan dan Prema 2002). Pemanfaatan limbah berlignoselulosa dengan menggunakan jasa mikroorganisme khususnya bakteri xilanolitik penghasil enzim ekstraseluler yang mampu mendegradasi bahan xilan menjadi fraksi penyusunnya.

Xilan adalah komponen penyusun hemiselulosa dengan rantai utama homopolimer yang memiliki ikatan rantai β-1,4-xilosida (Kulkarni et al. 1999 ; Fengel & Wegener 1995).

Xilanase yang dihasilkan bakteri xilanolitik merupakan kelompok enzim ekstraseluler yang memiliki kemampuan menghidrolisis xilan atau polimer dari xilosa dan xilooligosakarida. Xilanase diklasifikasikan berdasarkan substrat yang dihidrolisis yaitu β-xilosidase, eksoxilanase, dan endoxilanase (Beg et al. 2001; Richana 2002). β-xilosidase memiliki kemampuan menghidrolisis xilooligosakarida menjadi rantai pendek xilosa. Aktivitas enzim akan menurun dengan meningkatnya rantai xilooligosakarida. Eksoxilanase memutus rantai polimer xilan pada ujung reduksi, sehingga menghasilkan xilosa sebagai produk utama dan sejumlah oligosakarida rantai pendek seperti xilobiosa. Endoxilanase memutus ikatan β-1,4 pada bagian dalam rantai xilan secara teratur menjadi xilooligosakarida (Richana 2002).

Enzim xilanase telah dimanfaatkan dalam industri kertas dan pulp digunakan sebagai pengganti bahan kimia pemutih kertas (Subramaniyan dan Prema 2002; Beg et al. 2001), dalam pembuatan gula xilosa (Kulkarni et al. 1999), campuran pakan ternak dan penjernih sirup (Wong et al. 1988).  Hasil hidrolisis xilan menjadi xilooligosakarida dimanfaatkan sebagai prebiotik (Vazques et al. 2001).

     Jenis mikroorganisme yang sudah umum menghasilkan xilanase secara ekstraseluler adalah bakteri dan cendawan. Melihat besarnya kandungan hemiselulosa yang terdapat pada limbah pertanian maka pemanfaatan xilanase dalam penanganan masalah limbah pertanian perlu dikembangkan.  Informasi mengenai aktivitas katalitik pada pH dan suhu optimumnya serta kemampuan enzim menghidrolisis substrat sangat diperlukan dalam pemanfaatan enzim.


Sumber;
Beg Q, Kapoor KM, Mahajan L, Hoondal GS. 2001. Microbial xylanases and their industrial aplications. J. Appl. Micribiol. Biotechnol. 56:326-338.

Fengel D dan Wegener G. 1995. Kayu: Kimia, Ultrastruktur, Reaksi-reaksi. Sastro-hamidjojo H, penerjemah. Yogyakarta: Gajah Mada University Press. Terjemahan dari: Wood: Chemistry, Ultrastructure, Reaction.

Kulkarni N, A Shendye, M Rao. 1999. Molecular and biotechnological aspects of xylanases. FEMS Microbial Rev. 23:411-456.

Richana N. 2002. Produksi dan prospek enzim xilanase dalam pengembangan bioindustri di Indonesia. AgroBio 5(1):29-36.

Subramaniyan S, Prema P. 2002. Biotechnology of Microbial Xylanases: Enzymology, molecular biology and aplication. Critic. Rev. in Biotechnol. 22(1):33-64.

Vazquez MJ, Alonso JL, Dominguez H, Parajo JC. 2001. Xylooligosaccharides: Manufacture and Applications. Trends Food Sci Technol 11: 387-393.

Wong KKY, Tan LUL, Saddler JN. 1988. Multiplicity of β-1,4-xylanase in microorganisms: functions and applications. Microbial Rev. 52(3); 305-317.