Senin, 30 Januari 2012

Enzim Pangan : β-galactosidase

Enzim memiliki kegunaan dalam banyak bidang, salah satunya yaitu dalam bidang pangan. Penggunaan enzim pangan yang terdapat dalam alam telah lama dilakukan. Seperti pembuatan arak, tape, tempe, dan kecap yang merupakan hasil dari suatu reaksi enzimatik yang telah lama diketahui. Namun penggunaannya masih dalam tahapan yang tradisional yang dipahami secara naluri dan empiris saja tanpa memerlukan pengertian reaksi rumit mengenai biokimia enzim.
Penggunaan enzim secara komersial telah berkembang pesat pada industri pangan salah satunya yaitu β-galaktosidase. Enzim hidrolisis laktosa yaitu β-galaktosidase telah lama diketahui memiliki peranan yang besar dalam industri susu. β-galaktosidase mengkatalisis dua reaksi yaitu mengkatalisis hidrolisis dari laktosa menjadi glukosa dan. Manfaat hidrolisis laktosa yaitu mempercepat fermentasi glukosa, rasa manis yang lebih tinggi, daya larut dan stabilitas yang tinggi, tekstur dan rasa yang baik, dan menghilangkan masalah lingkungan akibat dadih keju (whey) yang mencemari lingkungan. Aplikasi lainnya yaitu β-galaktosidase memproduksi galaktooligosakarida (GOS), bahan yang merangsang proliferasi bakteri bifido dan laktobasillus dalam usus.
Selain itu, β-galaktosidase juga digunakan untuk memproduksi produk makanan yang mengandung laktosa yang rendah untuk orang yang intoleran terhadap laktosa dan pemanfaatan whey yang menjadi masalah lingkungan.
Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus telah diketahui dapat memproduksi β-galaktosidase. Bakteri ini merupakan mikroorganisme utama dalam pembuatan yoghurt sehingga resisten pada keasaman dan suhu. Sehingga enzim dapat diproduksi dalam suhu tinggi. Asam laktat hasil fermentasi bakteri diketahui aman sehingga enzim dapat langsung digunakan dalam makanan tanpa adanya tahap pemurnian.
Sebuah penelitian menerapkan Fragilis cerevisiae dalam susu dan produk susu. Dari penelitian disimpulkan bahwa total media padatan, kecuali laktosa menghambat aktivitas enzim, sehingga whey merupakan media yang paling baik untuk hidrolisis laktosa karena memiliki total padatan yang rendah dan laktosa yang tinggi. Penelitian yang lain menemukan bahwa hidrolisis laktosa dalam skim susu kental (total padatan 40%) yaitu 15% lebih rendah dari pada skim susu biasa.

a. β-galaktosidase
Enzim β-galaktosidase (EC.3.2.1.23) atau yang biasa dikenal dengan sebutan lactase, dimana menghidrolisis laktosa menjadi monomernya yaitu glukosa dan galaktosa memiliki aplikasi yang potensial untuk industri pangan. Jumlah β-galaktosidase yang rendah pada usus membuat banyak orang yang memperlihatkan gejala intoleran terhadap laktosa. Laktosa memiliki tingkat kemanisan dan daya larut yang rendah. Laktosa yang berlebihan di usus besar dapat menyebabkan jaringan mengalami dehidrasi karena efek osmotic, penyerapan kalsium yang rendah karena keasaman yang rendah, dan fermentasi laktosa pada mikroflora menyababkan diare, sakit perut, dan kram (Panesar et al., 2010).

b. Laktosa
Laktosa merupakan substrat alami untuk β-galaktosidase . Disakarida ini terdiri dari D-glukosa and D-galaktosa dihubungkan dengan  glycosidic linkage β(1→4) (Gambar1) Laktosa merupakan disakarida yang ditemukan pada susu mamalia. Laktosa menyumbang sebagai asupan utama karbohidrat. Namun, beberapa orang tidak dapat mentoleransi dan mencerna laktosa karena kurangnya β-galaktosidase didalam usus. Orang yang intoleran terhadap laktosa apabila mengkonsumsinya akan menyebabkan kram perut, kembung, muntah, diare, dan lain-lain. Hal ini tentu saja menyebabkan kerugian terhadap orang yang intoleran terhadap laktosa.
Gambar 1. Struktur kimia Laktosa
Ada beberapa metode yang disarankan agar orang yang  intoleran terhadap laktosa dapat mengkonsumsi produk makanan yang mengandung laktosa yaitu mengkonsumsi β-galaktosidase sendiri selama mengkonsumsi makanan yang mengandung laktosa, membatasi konsumsi susu dan produk susu, mengkonsumsi makanan yang mengandung laktosa dalam jumlah yang rendah yang telah dihidrolisis oleh β-galaktosidase, dan mengkonsumsi produk makanan yang mengandung bakteri yang dapat memproduksi β-galaktosidase di usus.

c. Sumber β-galaktosidase
Banyak organisme yang memiliki tingkat tinggi dalam aktivitas lactase, yang dipilih untuk penggunaan secara komersial yaitu dari mikroorganisme, tumbuhan, dan hewan. Mikroorganisme menawarkan  banyak keuntungan dibandingkan sumber yang lain seperti aktivitas enzim yang tinggi, mudah dikendalikan, dan kestabilan yang baik. Banyak mikroorganisme yang digunakan sebagai sumber potensial enzim ini untuk kebutuhan komersial.
Mikroorganisme merupakan sumber potensial untuk menghasilkan β-galaktosidase untuk aplikasi industri. Akan tetapi, mereka memiliki kondisi optimum yang berbeda-beda untuk aplikasi enzim, khususnya pH. Oleh sebab itu banyak penelitian yang dilakukan untuk mencari mikroorganisme yang memadai untuk penggunaan industri, dengan kapasitas produksi yang tinggi dan metode purifikasi yang tidak mahal. Variasi bakteri, ragi, dan jamur telah dilaporkan untuk produksi β-galaktosidase.
Enzim Bakteri
Enzim β-galaktosidase dapat diproduksi dengan jumlah yang besar dari Streptococcus thermophilus dan Bacillus stearothermophilus yang diketahui merupakan bakteri yang potensial. Enzim dari Escherichia coli tidak digunakan sebagai dalam makanan karena berasosiasi dengan bakteri koliform, namun digunakan sebagai model untuk memahami mekanisme katalitik β-galaktosidase. Untuk melepaskan enzim β-galaktosidase Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus harus disonifikasi dengan kecepatan tinggi. β-galaktosidase dapat dipurifikasi dengan Pseudoalteromonas sp. yang diisolasi dari Antarctica. Intraseluler β-galaktosidase dari bakteri thermofilik Alicyclobacillus acidocaldarius subsp. Rittmannii dapat dipurifikasi dengan presipitasi (dengan ammonium sulfat).  Streptococcus thermophilus and Lactobacillus delbrueckii subsp. thermophilus merupakan bakteri thermofilik yang stabil dalam suhu yang tinggi, pH, dan kondisi kimia.
Bakteri asam laktat mempunyai peranan esensial hampir dalam semua proses fermentasi makanan dan minuman. Bakteri asam laktat digunakan sebagai starter untuk produksi produk susu yang merupakan factor utama fermentasi, perlindungan makanan fermentasi, dan menjaga tekstur dan rasa prosuk makanan. Salah satu enzim glikosidase yaitu enzim β-galaktosidase yang digunakan dalam industri susu dan paling banyak diproduksi bakteri laktat. Enzim β-galaktosidase menghidrolisis laktosa dalam susu menjadi glukosa dan galaktosa yang dapat diserap oleh epitel usus. Pada orang yang intoleran terhadap laktosa memiliki gejala-gejala seperti nyeri perut, diare, mual, dan perut kembung setelah mengkonsumsi laktosa. Pengobatan yang dapat dilakukan yaitu dengan menghilangkan makanan mengandung laktosa atau dengan menggunakan enzim tambahan β-galaktosidase. Spesies bakteri yang menghasilkan β-galaktosidase yaitu dari genus Lactobacillus dan Bifidobacterium yang terdiri dari strain yang terbatas. Bakteri ini telah menjadi fokus studi ilmiah karena beberapa alasan yaitu tidak memiliki efek samping, generally regarded as safe (GRAS) atau umumnya dianggap aman sehingga enzim β-galaktosidase yang didapat mungkin tanpa pemurnian yang luas, dan beberapa strain telah diketahui merupakan probiotik (Gheytanchi, et.al, 2010)

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar