Apa itu Protein?

Protein merupakan biomolekul yang secara fisik berukuran besar dan memegang peranan penting di dalam sel. Pada sel bakteri jumlahnya tidak kurang dari 15 % jika dibandingkan dengan biopolimer lain seperti DNA yang hanya 1 %, RNA 6 %, polisakarida 3 %, Lipid 2 %, asam amino 1 %, garam-garam mineral 1 %,  sisanya air. Di dalam sel, setiap protein disandikan berdasarkan urutan kode genetik khusus sehingga perubahan pada struktur gen dan regulasi ekspresinya akan mengubah pula struktur dan fungsi protein yang dihasilkan. Produksi protein di dalam sel dimulai ketika sebuah gen penyandi protein tertentu ditranskripsikan (disalin)  menjadi mRNA kemudian molekul mRNA yang membawa kode-kode genetik akan dtranslasikan (diterjemahkan) di ribosom menjadi rangkaian asam amino yang membentuk molekul protein. Kombinasi dari 20 macam asam amino dalam proses translasi akan memungkinkan terbentuknya variasi molekul protein yang jauh lebih banyak dari variasi gen penyandinya.

Enzim adalah Suatu Protein Katalis

Enzim adalah suatu protein yang berfungsi sebagai katalisator dalam reaksi kimia yang terjadi di dalam sel hidup. Katalisator bermakna membantu dalam perubahan suatu molekul menjadi molekul lain, tanpa ikut mengalami perubahan. Enzim memiliki kemampuan unik di dalam mengkatalisis reaksi-reaksi kimia di dalam sel. Itulah sebabnya enzim lebih disukai sebagai katalisator dalam bidang bioteknologi industri, pertanian, kesehatan dan lingkungan. Para ahli saat ini sudah mampu megisolasi enzim dari berbagai sumber makhluk hidup seperti tanaman, hewan dan mikroorganisme

Pada beberapa dekade terakhir ini, enzim yang berasal dari mikroorganisme sangat diminati oleh bidang industri karena penerapannya yang begitu luas terutama enzim protease yang dapat diaplikasikan dalam bidang industri seperti sebagai zat additif detergen,  industri farmasi, penyamakan kulit, hidrolisat protein, industri makanan, dan pengolahan limbah pabrik. Eksplorasi telah banyak dilakukan dalam rangka mencari sumber protease yang berasal dari mikroorganisme yang efektif diterapkan dalam bidang industri. Beberapa ekplorasi yang baru-baru ini telah kami lakukan yakni pada tanah sampah.

Enzim Protease dan Manfaatnya

Protease (E.C.3.4) merupakan enzim golongan hidrolase yang berperan dalam reaksi pemecahan ikatan peptida pada molekul protein. Enzim ini mengkatalisis reaksi hidrolisis, yaitu reaksi yang melibatkan penambahan satu molekul air pada ikatan spesifik substrat. Protease tersebar luas di alam karena bisa ditemukan pada tanaman, hewan dan mikroorganisme. Beberapa mikroorganisme yang diketahui menghasilkan protease adalah Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis dan Bacillus stearotermophillus.

Indonesia adalah Habitat Mikroorganisme Penghasil Enzim

Sebagai negara yang memiliki biodiversitas yang tinggi Indonesia tentunya merupakan salah satu habitat bagi mikroorganisme penghasil enzim. Berdasarkan hasil survei Badan Pusat Statistika bahwa dengan bertambahnya jumlah penduduk maka akan berdampak langsung pada timbunan sampah yang dihasilkan oleh kegiatan masyarakat. Berdasarkan hasil survei yang dilakukan bahwa Tempat Pembuangan Akhir Sampah (TPAS) banyak mengandung limbah rumah tangga yang diduga mengandung bakteri penghasil protease, karena merupakan tempat penimbunan bermacam-macam sampah, seperti makanan  dan limbah rumah tangga yang mengandung protein. Dengan berkembangnya industri enzim belakangan ini yang semakin pesat dan telah menjadi bagian yang penting dalam bidang industri menuntut para peneliti dan ilmuwan untuk mengeksplorasi sumber-sumber enzim di lingkungan yang potensial terutama yang bersumber dari mikroorganisme.

Tahap Awal Memanen Protein

Tahap awal yang dilakukan dalam memproduksi protease adalah mengisolasi dan skrinning sumber enzim tersebut yakni mikroorganisme yang berasal dari tanah tempat pembuangan akhir sampah (TPAS). Kelimpahan bakteri tanah dipengaruhi kondisi biotik dan abiotik, adanya dedaunan yang gugur, ranting dahan, biji rerumputan, serbuk sari, sampah organik rumah tangga, serbuk sari dan bangkai serangga dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi oleh bakteri yang hidup dalam tanah tersebut. Mikroorganisme tanah berperan dalam menyediakan zat hara yang dibutuhkan organisme lain dan menggambarkan tingkat kesuburan tanah. Perbedaan suhu, pH, kelembapan dapat mengakibatkan keragaman dari mikroorganisme tanah. Beberapa mikroba yang dapat ditemukan pada tanah sampah di antaranya adalah jamur, bakteri, dan protozoa,  akan tetapi bakteri menjadi yang paling mayoritas ditemukan. Bakteri memainkan peranan yang penting dalam menguraikan senyawa yang ada pada sampah menjadi senyawa yang lebih sederhana yang berguna untuk kesuburan tanah.

Selanjutnya dilakukan skrining terhadap isolat bakteri yang terindikasi menghasilkan enzim protease dengan menumbuhkannya pada medium yang mengandung protein, kemudian dilakukan pengukuran indeks proteolitik (IP). Isolat yang menunjukkan nilai IP terbesar lalu dikarakterisasi. Karakterisasi dilakukan dengan menguji dan mengamati sifat gram bakteri, warna koloni, bentuk sel, pengujian hidrolisa pati, hidrolisa kasein, uji katalase dan uji selulosa negatif. Ciri-ciri mikroskopis dan hasil uji biokimia biasanya mengarah pada genus Bacillus. Ciri-ciri mikroskopis yang dimiliki oleh genus Bacillus adalah bentuk sel batang, menghasilkan endospora, bersifat gram positif. Sedangkan ciri-ciri umum genus Bacillus adalah mampu menghidrolisis pati, lipid dan kasein, positif pada uji katalase, menghasilkan oksidase, menghasilkan asam dari fermentasi glukosa, tidak menghasilkan indol dan mampu menghidrolisis pati, gelatin dan kasein. Setelah diperoleh mikroorganisme yang sesuai, maka diperlukan upaya peningkatan produksi enzim melalui proses optimisasi.