[:id]Kuliah Tamu : Peran dan Scale-Up Produksi Enzim[:]

[:id]Penulis : Nynsca Shalsabila Safitri I. P. (Rekayasa Hayati 2016)

Pada hari Senin, 1 Oktober 2018, peserta kelas matakuliah Kapita Selekta Bioindustri Program Studi Rekayasa Hayati berkesempatan mendapat ilmu melalui kuliah tamu oleh Djoko Andi P. Prasetija, alumni Biologi ITB yang kini menjabat sebagai CEO PT. Sadya Balawan. PT. Sadya Balawan merupakan bisnis berbasis enzim yang dapat digunakan pada industri manufaktur, makanan, tekstil, kertas, dan penyamakan kulit dengan menggunakan pengetahuan utilisasi enzim dan mikroorganisme.

Enzim merupakan senyawa yang diproduksi oleh makhluk hidup berupa protein yang berfungsi sebagai katalis untuk mempercepat reaksi kimia dengan menurunkan energi aktivasi. Enzim sangat efektif pada jumlah sedikit, ramah lingkungan, mudah dikendalikan, dan bekerja optimum pada pH dan suhu tertentu. Enzim memiliki beberapa peran dalam industri. Di bidang lingkungan, enzim digunakan untuk degradasi limbah dan deteksi polutan sedangkan di bidang Pertanian, enzim berperan dalam Agro-processing, pembuatan pakan ternak dan agro Chemical. Selain itu, enzim juga digunakan di beberapa industri diantaranya penyamakan kulit, pulp dan paper, bahan bakar, farmasi, detergen, tekstil, dan hidrolisis protein.

Industri Pulp dan Paper

Enzim Selulase (sumber : en.wikipedia.org)

Pada industri pulp dan paper, proses dimulai dengan penanaman pohon sebagai bahan baku industri. Setelah dipanen, pohon melewati beberapa proses diantaranya de-barking drum, dipotong dengan chipper dan melalui thermochemical refiner. Setelahnya dilakukan proses pembuatan kertas dengan mesin pembuat kertas dan dijual. Proses selanjutnya yaitu pengumpulan, de—inking, cleaning dan fine screening, serta melalui thermochemical dan recycle mix agar dapat digunakan kembali sebagai kertas untuk penjualan. Salah satu langkah yang terdapat pada pembuatan kertas adalah biorefining yang bertujuan agar kertas lebih kuat. Adapun enzim yang digunakan yaitu enzim selulase dan hemiselulase, dimana kayu akan terhidrolisis dan menimbulkan swelling sehingga proses refining lebih mudah terjadi.

Deinking merupakan salah satu proses recycle kertas yang dilakukan untuk memproduksi pulp bersih dan cerah melalui defibering, pembuangan kontaminan, dispersi residu kontaminan yang tidak bisa dibuang, dan peningkatan perlakuan. Proses deinking menggunakan campuran selulase, hemiselulase, amilase, dan lipase yang berfungsi untuk mengurangi ukuran partikel tinta dan mengurangi kandungan fines di dalam pulp hasil recycle. Terdapat empat tahap pada proses deinking yaitu :

Repulping, tahap defiber dan menghilangkan partikel tinta menggunakan soda kaustik, hidrogen peroksida, surfaktan, acrylon, dan sodium silicate.
Cleaning, untuk menghilangkan kontaminan melalu screening atau cleaner.
Flotation deinking, untuk menghilangkan tinta menggunakan udara dan surfaktan yang diinjeksi pada
Wash deinking, penggunaan dispersan untuk mempertahankan tinta dan pengotor di dalam suspensi sehingga dapat dibuang pada saat penyucian dan

Industri Gula Tebu

Leuconostoc sp. (sumber: microbewiki.kenyon.edu)

Selain di industri pulp dan paper, enzim juga digunakan di industri gula tebu. Pada pembuatan gula terdapat 9 proses diantaranya transportasi tebu yang diambil dari tempat produksi kemudian dicacah menjadi potongan kecil, tahapan milling untuk mengekstrak jus, proses klarifikasi untuk mengalirkan jus dengan kecepatan superfisial sangat lambat sehingga padatan tersisa, evaporasi untuk membuat jus menjadi sirup dengan memanaskan air yang tersisa pada vessel, kristalisasi untuk mengubah sirup menjadi kristal pada keadaan vakum, separasi untuk memisahkan kristal dari sirup menggunakan mesin sentrifugal, refining, pengeringan, dan penyimpanan.

Di industri ini, terdapat berbagai jenis kontaminan yaitu tanah, serangga, mikroorganisme, dan amilum. Leuconostoc sp. merupakan organisme yang dapat menyebabkan infeksi saat pemanenan, pengganggu pada proses transportasi, pencacahan, dan ekstraksi. Organisme ini dapat melakukan fermentasi menjadi polimer gula berupa dekstran yang akan meningkatkan viskositas. Viskositas yang tinggi akan mengganggu klarifikasi dan kristalisasi sehingga yield yang dihasilkan pun menurun. Dekstran dapat dikurangi dengan mengendalikan pertumbuhan Leuconostoc sp. dengan biosida seperti karbamat dan depolimerisasi dengan penambahan enzim dekstranase agar dekstran kembali menjadi sukrosa.

Scale-Up Produksi Enzim

Penggunaan enzim pada industri skala besar dapat dilakukan melalui tahapan penelitian dan produksi. Pada tahap penelitian, diperlukan tahap penentuan enzim, isolasi mikroorganisme wild type, penentuan media, membuat kondisi optimum untuk memproduksi enzim, fermentasi, ekstraksi dan pemurnian, uji aktivitas dan aplikasi, serta penentuan feasibility. Sedangkan pada tahap produksi diperlukan tahap penentuan kapasitas produksi berdasarkan analisis pasar, pengendalian organisme yang diisolasi, persiapan media, instalasi fermentor, pembersihan, pengendalian kontaminasi, kontrol pemurnian serta uji aktivitas dan aplikasi. Kedua tahapan ini harus dilakukan agar enzim dapat bekerja secara efektif dan efisien pada industri yang ditargetkan.

Enzim sebagai senyawa berasal dari makhluk hidup tentu memiliki banyak kelebihan apabila dibandingkan dengan penambahan senyawa kimia dengan fungsi serupa pada industri. Sifat ramah lingkungan dan mudah dikendalikan seharusnya menjadi pilihan utama bagi industri untuk meningkatkan yield. Walaupun begitu, perlu dilakukan eksplorasi lebih luas terkait peran enzim untuk meningkatkan efisiensi proses produksi agar semakin sedikit losses yang dialami industri setiap kali proses berlangsung.