Pengertian Enzim

Enzim merupakan polimer biologik yang mengatalisis lebih dari satu proses dinamik yang memungkinkan kehidupan seperti yang kita kenal sekarang. Sebagai determinan yang menentukan kecepatan berlangsungnya berbagai peristiwa fisiologik, enzim memainkan peranan sentral dalam masalah kesehatan dan penyakit. Enzim merupakan biokatalisator yang sangat efektif yang akan meningkatkan kecepatan reaksi kimia spesifik secara nyata, dimana reaksi ini tanpa enzim akan berlangsung lambat.

Sifat-sifat istimewa enzim adalah kapasitas katalitik dan spesifisitasnya yang sangat tinggi. Disamping itu enzim mempunyai peran dalam transformasi berbagai jenis energi

Kata enzim berasal dari bahasa Yunani “enzyme” yang berarti “di dalam sel”. Menurut Willy Kuchne enzim sebagai fermen (ragi) yang bentuknya tidak tertentu dan tidak teratur, yang dapat bekerja tanpa adanya mikroba dan dapat bekerja di luar mikroba.

Definisi tersebut berubah setelah dilakukan penelitian lanjutan oleh Buchner pada tahun 1897. Enzim dapat diproduksi oleh mikroba atau bahan lainnya seperti hewan dan tumbuhan. Enzim juga dapat diisolasi dalam bentuk murni.

Enzim merupakan senyawa protein yang dapat mengkatalisis seluruh reaksi kimia dalam sistem biologis. Semua enzim murni yang telah diamati sampai saat ini adalah protein. Aktivitas katalitiknya bergantung kepada integritas strukturnya sebagai protein. Enzim dapat mempercepat reaksi biologis, dari reaksi yang sederhana, sampai ke reaksi yang sangat rumit.

Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul zat-zat yang bereaksi sehingga mempercepat proses reaksi. Percepatan reaksi terjadi karena enzim menurunkan energi pengaktifan yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya reaksi.

Enzim mengikat molekul substrat membentuk kompleks enzim substrat yang bersifat sementara dan lalu terurai membentuk enzim bebas dan produknya.

Enzim memiliki keunggulan sifat, antara lain mempunyai aktivitas yang tinggi, efektif, spesifik dan ramah lingkungan, enzim memiliki sifat yang khas, yaitu sangat aktif walaupun konsentrasinya amat rendah, sangat selektif dan bekerja pada kondisi yang ramah (mild), yaitu tanpa temperatur atau tekanan tinggi dan tanpa logam yang umumnya beracun. Hal inilah yang menyebabkan reaksi yang dikatalisis secara enzimatik menjadi lebih efisien dibandingkan dengan reaksi yang dikatalisis oleh katalis kimia.

Berdasarkan biosintesisnya, enzim dibedakan menjadi :

  1. Enzim konstitutif adalah enzim yang selalu tersedia di dalam sel mikroba dalam jumlah yang relatif konstan,
  2. Enzim induktif adalah enzim yang ada dalam jumlah sel yang tidak tetap, tergantung pada adanya induser. Enzim induktif ini jumlahnya akan bertambah sampai beberapa ribu kali bahkan lebih apabila dalam medium mengandung substrat yang menginduksi,

Berdasarkan tempat bekerjanya, enzim dapat dibedakan dalam 2 golongan, yaitu :

  1. Endoenzim disebut juga enzim intraseluler, dihasilkan di dalam sel yaitu pada bagian membran sitoplasma dan melakukan metabolisme di dalam sel.
  2. Eksoenzim (enzim ekstraseluler) merupakan enzim yang dihasilkan sel kemudian dikeluarkan melalui dinding sel sehingga terdapat bebas dalam media yang mengelilingi sel dan bereaksi memecah bahan organik tanpa tergantung pada sel yang melepaskannya.

Jenis enzim yang banyak digunakan di industri antara lain amilase, protease, katalase, isomerase dan penicillin asilase. Enzim yang digunakan untuk keperluan analitik antara lain glucose oxidase, galactose oxidase, alcohol dehydrogenase, hexokinase, muramidase dan cholesterol oxidase. Enzim yang digunakan untuk obat-obatan antara lain asparaginase, protease, lipase, dan streptokinase.

3 kondisi optimum untuk enzim

1. konsentrasi substrat

Enzim bekerja dengan baik ketika ada konsentrasi substrat cukup tinggi untuk reaksi mereka mengkatalisasi. Jika terlalu sedikit substrat tersedia laju reaksi diperlambat dan tidak dapat meningkatkan lebih jauh.

Kadang-kadang, jika ada terlalu banyak produk terakumulasi, reaksi juga dapat melambat. Oleh karena itu penting bahwa produk akan dihapus secara teratur.

2. Suhu

Enzim dipengaruhi banyak dengan suhu. Jika suhu terlalu dingin enzim bergerak terlalu lambat untuk memenuhi substrat dan untuk reaksi terjadi. Ketika suhu meningkat meskipun, begitu juga dengan laju reaksi.

Hal ini karena energi panas menyebabkan tabrakan antara enzim dan substrat. Namun karena Anda akan mengingat semua enzim adalah protein dan pada suhu yang terlalu tinggi protein rusak. Situs aktif enzim menjadi terdistorsi sehingga substrat tidak lagi cocok dan karenanya reaksi tidak terjadi. Kami mengatakan bahwa enzim telah terdenaturasi.

3. pH

pH harus benar untuk masing-masing enzim untuk bekerja yang terbaik. enzim yang berbeda bekerja terbaik pada pH yang berbeda. PH optimum untuk enzim tergantung pada situsnya tindakan.

Misalnya, enzim di perut memiliki pH optimum sekitar 2 karena perut bersifat asam, tetapi enzim usus memiliki pH optimum sekitar 7,5. Jika kondisi terlalu basa atau asam untuk itu enzim tertentu maka aktivitasnya dipengaruhi.

Hal ini terjadi karena bentuk enzim, terutama situs aktif, berubah jadi tidak bisa lagi mengikat molekul substrat. Kami mengatakan bahwa enzim terdenaturasi.

PROSES PRODUKSI ENZIM

Fermentasi dalam kondisi suhu dan kelembaban dikontrol dapat berlangsung dari beberapa hari sampai seminggu atau lebih untuk menyelesaikan. Pada Kesimpulan dari fermentasi, enzim yang dilarutkan ke dalam fase air dan substrat dihapus oleh filtrasi konvensional. Untuk beberapa proses ada juga mungkin mikrofiltrasi atau ultrafiltrasi langkah untuk berkonsentrasi enzim berair sebelum hujan.

Untuk menghasilkan bubuk enzim enzim larut diendapkan dengan etanol, dicuci dan dikeringkan. Dengan langkah etanol curah hujan, ini bubuk produk mikroba sangat “bersih,” yaitu, mereka memiliki mikroba sangat rendah bila dibandingkan dengan produk makanan lain seperti cairan, susu pasteurisasi.

Kebanyakan enzim makanan memiliki sejarah panjang digunakan yang telah menunjukkan mereka untuk menjadi aman dan bebas dari racun. Semua produk kami harus memenuhi atau melampaui mikroba dan logam berat spesifikasi dari Food Chemicals Codex untuk Food Grade Enzim.

Setiap enzim makanan baru diperkenalkan harus menjalani pemeriksaan toksikologi khusus untuk menunjukkan bahwa mereka bebas dari mikotoksin.

Enzim merupakan komplek molekul organik yang berada dalam sel hidup yang beraksi sebagai katalisdalam mempercepat laju reaksi kimia. Tanpa enzim, tidak akan ada kehidupan. Meskipun enzim hanya dibentuk dalam sel hidup, namun beberapa dapat dipisahkan dari selnya dan melanjutkan fungsinya dalam kondisi in vitro.

Enzim adalah katalisator biologis, karena suatu katalisator merupakan suatu senyawa yang mempercepat laju reaksi kimia. Hampir semua reaksi kimia yang penting bagi kehidupan akan berlangsung sangat lambat tanpa adanya katalisator yang sesuai. Bisa disimpulkan bahwa enzim merupakan senyawa organik bermolekul besar yang berfungsi untuk mempercepat jalannya reaksi metabolisme di dalam tubuh tanpa memperngaruhi keseimbangan reaksi.

Dari beberapa pengertian tersebut jelaslah bahwa enzim sangat berperan dalam sebagian besar reaksi kimia dalam tubuh makhluk hidup, tak terkecuali mikroba yang banyak digunakan sebagai agen biologi dalam bioteknologi.

Kemampuan enzim yang unik, spesifik terhadap substrat meningkatkan penggunaannya dalam proses industri secara kolektif yang dikenal dengan istilahteknologi enzim. Teknologi enzim mencakup produksi, isolasi, purifikasi,menggunakan bentuk yang dapat larutdan akhirnya sampai pada immobilisasi dan penggunaan enzim dalam skala yang lebih luas melalui sistem reaktor.

Peranan teknologi enzim berkontribusi pada pemecahan beberapa masalahvital di era modern seperti sekarang, misalnya produksi makanan, kekurangan dan pemeliharaan energi, dan peningkatan lingkungan. Teknologi baru ini dasarnyadari biokimia tetapi diterangkan lebih luas dengan mikrobiologi, kimia, dan prosesalat teknologi yang mendukung keberadaan sains.

Kerja enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, terutama adalah substrat, suhu, keasaman, kofaktor dan inhibitor. Tiap enzim memerlukan suhu dan pH (tingkat keasaman) optimum yang berbeda-beda karena enzim adalah protein, yang dapat mengalami perubahan bentuk jika suhu dan keasaman berubah. Di luar suhu atau pH yang sesuai, enzim tidak dapat bekerja secara optimal atau strukturnya akan mengalami kerusakan.

PROSES PRODUKSI ENZIM
PROSES PRODUKSI ENZIM

Hal ini akan menyebabkan enzim kehilangan fungsinya sama sekali. Kerja enzim juga dipengaruhi oleh molekul lain. Inhibitor adalah molekul yang menurunkan aktivitas enzim, sedangkan aktivator adalah yang meningkatkan aktivitas enzim. Banyak obat dan racun adalah inihibitor enzim.

Proses pemisahan partikel non enzim yang tercampur dengan enzim dengan cara pengendapan. Partikel non enzim berasal dari penambajan buffer, air atau cairan fisiologis pada proses pemecahan dinding sel, atau molekul-molekul kompleks yang berikatan dengan enzim.

Dapat dilakukan dengan penambahan senyawa yang dapat menggumpalkan seperti : amonium fosfat, asam askorbat, garam-garam kalsium, serat selulose, sistein, tanah diatom, gelatin, asam fosfat, garam Na-pospat, na-sulfat dan Na-sitrat, atau senyawa penggumpal dalam pemurnian air(polielektrolit seperti poliamin).

Menggumpalkan struktur koloid cairan. Dapat ditambahkan bahan pengawet pada tingkat yang aman untuk dikonsumsi, misal : fenol, amonium kuartener dan florida. Dan Enzim hasil klarifikasi dapat dijual sebagai cairan enzim komersial. Konsentrasi senyawa penggumpal harus tepat, agar enzim tidak ikut menggumpal Garam amonium sulfat pada konsentrasi tinggi menyebabkan salting out protein termasuk enzim.

ORGANISME AMAN DAN PROSES FERMENTASI

Hanya mereka organisme yang tidak menghasilkan racun yang dipilih untuk digunakan dalam proses fermentasi. Bahkan setelah suatu organisme ditentukan untuk menjadi “aman” dan digunakan dalam fermentasi, setiap generasi kedua lagi diperiksa untuk memverifikasi bahwa mutasi tidak terjadi yang mungkin memungkinkan organisme untuk menghasilkan mikotoksin.

Enzim yang berasal dari fermentasi Aspergillus yang pertama kali digunakan dalam produksi makanan di pergantian abad. Sejak diperkenalkan, belum pernah ada kasus didokumentasikan penyakit dari mikotoksin terkait dengan enzim fermentasi, yang merupakan bukti efektivitas proses penyaringan yang digunakan oleh enzim industri manufaktur. Hal ini penting untuk hanya menggunakan enzim jamur yang berasal dari fermentasi strain non-toksigenik dari Aspergillus niger dan Aspergillus oryzae.

Organisme ini telah dipelajari secara ekstensif oleh industri makanan dan farmasi untuk membangun penggunaan yang aman mereka dalam produksi asam amino, enzim, antibiotik dan senyawa bermanfaat lainnya. Enzim adalah protein terisolasi organisme tidak hidup. Setelah fermentasi oleh organisme Aspergillus selesai, enzim yang diekstrak oleh proses yang kompleks yang mengisolasi senyawa protein dari bahan sekitarnya.

Tidak ada sel-sel hidup Aspergillus tetap terisolasi enzim setelah proses ekstraksi selesai. Mikotoksin tidak protein berdasarkan zat; Oleh karena itu, dalam acara yang sangat tidak mungkin bahwa mikotoksin diproduksi selama fermentasi, mereka tidak akan diekstraksi dengan enzim. Sebaliknya, setiap mikotoksin ini akan tetap di bagian dibuang dari fermentasi.

ENZIM MIKROBA VERSUS HEWAN ENZIM

Red MeatThere banyak keuntungan dari menggunakan enzim mikroba tambahan yang bertentangan dengan binatang berasal enzim. Difermentasi oleh mikroorganisme dengan berabad-abad digunakan dalam makanan, enzim mikroba telah secara khusus dipilih berdasarkan karakteristik unik masing-masing enzim.

Enzim fermentasi menunjukkan rentang luas pH, suhu dan substrat kekhususan. Enzim mikroba tambahan yang dipilih pada kemampuan mereka untuk bekerja dalam sistem pencernaan mamalia.

Khusus dipilih untuk kompatibilitas dengan suhu tubuh, enzim mikroba juga menunjukkan aktivitas di berbagai pH yang luas. Tidak seperti enzim tambahan yang berasal dari hewan, enzim mikroba bekerja pada pH ditemukan di perut bagian atas. Makanan duduk di bagian atas dari perut selama satu jam sebelum sekresi lambung mulai bertindak.

Penelitian telah menunjukkan bahwa enzim dalam air liur terus aktivitas pencernaan dalam perut atas dan bisa mencerna hingga 30% dari protein tertelan, 60% dari tertelan pati dan 10% lemak dicerna selama pertama 30 sampai 60 menit setelah dikonsumsi. Meskipun saliva enzim mencapai sejumlah besar pencernaan, aktivitas mereka terbatas pada tingkat pH di atas 5.0.

ORGANISME AMAN DAN PROSES FERMENTASI
ORGANISME AMAN DAN PROSES FERMENTASI

Enzim mikroba tambahan yang aktif di kisaran pH 3,0-9,0 dan dapat memfasilitasi pemanfaatan jumlah yang jauh lebih besar dari protein, karbohidrat dan lemak sebelum hidroklorida disekresikan dalam jumlah yang cukup untuk menetralisir aktivitas mereka. Sebaliknya, tambahan enzim yang berasal dari hewan yang dihancurkan oleh pH rendah dalam lambung kecuali mereka enterically dilapisi.

Namun, lapisan ini dapat mencegah pembubaran enzim dan mencegah manfaat pencernaan. Penelitian telah menunjukkan bahwa non-enterik dilapisi produk dapat lebih efektif daripada produk dilapisi.

Selanjutnya, enzim hewani berfungsi hanya pada rentang pH yang sempit ditemukan di situs anatomi tertentu. Pepsin hanya aktif dalam lingkungan yang sangat asam lambung aktif.

Pancreatin, tripsin dan kimotripsin hanya aktif dalam alkalinitas duodenum. Mikroba tambahan enzim aktivitas pameran selama proses pencernaan secara keseluruhan. Oleh karena itu, enzim mikroba dapat memainkan peran penting dalam meningkatkan pemanfaatan nutrisi makanan.

Enzim protease yang tersedia dari sumber-sumber non-hewani seperti aspergillus oryzae, bacillus subtilis, comosus ananas, bromelain dan carica pepaya atau papain.

Lipase yang berasal dari niger aspergillus dan rhizopus oryza. Karbohidrase yang pati-melanggar enzim yang dihasilkan dari aspergillus oryzae, niger aspergillus, bacillus subtilis dan Hordeum vulgare. Fiber melanggar karbohidrase yang dihasilkan dari aspergillus niger, trichoderma dan longbrachiatum.

Enzim Meningkatkan Nutrisi Nilai Makanan

Makanan berbasis tumbuhan dapat menawarkan masalah unik untuk sistem pencernaan mamalia. enzim proteolitik dari saluran pencernaan tidak sepenuhnya mencerna protein tanaman tertentu dan meninggalkan “inti” polipeptida dari 20 sampai 30 asam amino. Sebaliknya, protein hewani biasanya baik dicerna dalam saluran pencernaan mamalia.

Protein nabati ini “inti” hasil dari makeup dasarnya berbeda dari beberapa protein tumbuhan dan hewan. Kelimpahan hidrofobik R-kelompok dalam protein hewani adalah dianggap menyebabkan peningkatan pencernaan dan karenanya, bioavailabilitas protein hewani. Amerika mengkonsumsi berbagai sumber protein dan gizi mendorong konsumsi lebih banyak sayuran, buah-buahan, sereal dan kacang-kacangan.

Rumput sereal, ganggang, kacang-kacangan dan berbagai tanaman lainnya telah diteliti mungkin sumber protein alternatif. Secara historis, kandungan protein dari tanaman ini telah diekstraksi melalui kombinasi tekanan dan abrasi, baik mekanik dan kimia, dalam rangka pecah sel dan melepaskan isinya gizi. Sayangnya, proses ini melepaskan hanya sepertiga dari protein nabati. Lignin dan serat selulosa perangkap protein yang tersisa.

Menariknya, konsumsi diet tinggi serat telah dikaitkan dengan penurunan daya cerna dan ketersediaan protein, lemak, dan nutrisi lain seperti mineral, vitamin dan karbohidrat. Investigasi pada efek predigestion proteolitik pada berbagai protein biji wijen termasuk, kacang, ayam-kacang, dan kacang lapangan, menunjukkan peningkatan kelarutan dan nilai gizi.

Protease dan lipase telah digunakan untuk meningkatkan nilai gizi yang tersedia dari kedua alfalfa dan semanggi. Penyerapan protein dari makanan berlemak seperti ikan atau biji dapat ditingkatkan dengan memasukkan lipase.

Kandungan serat dari makanan nabati dapat mengikat protein dan nutrisi lainnya. Nutrisi ini sering terjebak dalam polisakarida kompleks matriks.

Matriks tersebut sering terdiri dari lignin, selulosa, hemiselulosa, pektin dan polisakarida lainnya. Pengobatan alfalfa dengan kombinasi selulase dan pektinase ditemukan untuk meningkatkan ketersediaan protein dari daun hampir 50%.

Selulase digunakan untuk meningkatkan kecernaan protein dalam kulit gandum sebesar 35% dan tikus yang diberi makan dedak dengan selulase tumbuh 25% lebih cepat dari kontrol tikus.

Studi menggunakan Aspergillus niger selulase untuk predigestion konsisten menunjukkan peningkatan signifikan nilai gizi dari sayur bahan makanan.

Penggunaan polisakarida, seperti selulase, dapat meningkatkan kalori per satuan berat dari makanan nabati dengan mengubah porsi dari serat menjadi gula dapat dipakai. Dengan cara ini, makanan nabati yang rendah karbohidrat dapat dimodifikasi untuk meningkatkan jumlah gizi nilai.

Enzim Meningkatkan Nutrisi Nilai Makanan
Enzim Meningkatkan Nutrisi Nilai Makanan

Penggunaan selulase untuk mencerna dinding sel sayuran feed untuk peningkatan daya cerna diterima secara luas dalam industri pakan ternak terutama untuk sapi, babi, dan unggas.

Sebuah kompleks enzim selulase dan enzim termasuk serat mencerna lainnya diberi makan untuk dewasa ayam dan ditunjukkan untuk meningkatkan energi dan pemanfaatan nutrisi.

Penelitian tentang penggunaan berbagai persiapan enzim telah dilakukan selama lebih dari 30 tahun dan jelas menetapkan bahwa kecernaan nutrisi dan produktivitas hewan dapat ditingkatkan.

Glucanases telah digunakan untuk meningkatkan ketersediaan protein dalam kedelai dari 74% menjadi 95%. Mekanisme yang diusulkan untuk beta-glukanase adalah yang berfungsi untuk menurunkan viskositas disebabkan oleh gusi beta-glucan di saluran pencernaan.

Makanan kedelai yg telah dicernakan dengan enzim pectinolytic, selulase dan hemiselulase meningkatkan ketersediaan karbohidrat larut dan gula dapat dipakai, sehingga meningkatkan kandungan gizi kacang-kacangan.

Kedelai merupakan sumber miskin pati dan jumlah kecil yang tersedia erat terkait dengan protein, sebenarnya campur dengan tripsin hidrolisis protein kacang-kacangan ini. Suplementasi amilase menghilangkan pati ini dan membebaskan protein untuk proteolisis.

Alami inhibitor enzim yang pertimbangan lain dalam suplemen enzim eksogen. Berbagai makanan nabati yang diketahui memiliki ampuh tripsin dan alpha amylase inhibitor. Biji-bijian, kacang-kacangan dan biji-bijian lainnya adalah sumber terbaik dikenal anti ini senyawa enzim.[

Protein gandum albumin mengandung fraksi yang secara efektif menghambat alpha amylase manusia tetapi tidak menghambat amilase jamur. Selain itu, didirikan bahwa aktivitas anti-amilase signifikan bertahan proses dan baking mengganggu pencernaan normal.

Putih telur dan kedelai mungkin adalah sumber yang paling terkenal dari tripsin senyawa penghambat. Inhibitor ini efektif karena kesamaan struktur mereka ke situs pengikatan tripsin. Suplementasi protease eksogen dengan konfigurasi mengikat berbeda situs demikian menguntungkan.

Sebuah tubuh besar bukti ada yang mendukung peran enzim tambahan nilai gizi meningkat dari bahan makanan nabati. Itu Studi dibahas di atas fokus pada peran enzim tambahan dan ketersediaan mikronutrien. Kepentingan masa depan termasuk Peran paralel suplementasi enzim dan ketersediaan mikronutrien dan phytochemical lainnya dengan bunga fisiologis.