8/2/2019 Protease Rev

1/84

Enzymes

Enzyme adalah protein yang bekerja sebagai katalisator. Berbagai macam enzym sudah digunakandalam dunia peternakan.Aktivitas enzyme terjadi :

di alam, di dalam bahan makanan (raw material) dan di dalam tubuh ternak.

Enzyme yang digunakan dalam bidang nutrisi ternak umumnya bersifat hydrolytic , memecah dindingsel tanaman (polysaccharide) menjadi monomer or low molecular weight oligomer, sehingga mudahdiserap di sepanjang saluran pencernaan ternak.

Mengapa perlu aplikasi enzyme dalam bidang nutrisi ternak :1. Bahan pakan berserat tersedia abundantly, tetapi tidak dapat digunakan oleh ternak secara

optimal karena nutriennya diprotek oleh dinding sel.2. Supplementary enzyme, dapat :

a. menfasilitasi pelepasan nutrient yang diproteksi oleh dinding sel b. merusak anti-nutrisi faktor pada tanamanc. membantu kerja endogenous enzyme yang biasanya tersedia dalam jumlah terbatas di

dalam tubuh ternak.

How do enzymes work?

Enzyme attaches pada substrat, dan akan menyebabkan molekul-molekul yang besar akan dipecahmenjadi 2 bagian atau lebih molekul kecil. Enzyme tidak dikonsumsi selama proses, dan inimerupakan konsep fundamental dari suatu katalisator.

E + Substrat Enzyme

Eenzyme Handout

Product B

Product C

+

Substrat-enzymecomplex

8/2/2019 Protease Rev

2/84

PROTEASE

1. Enzim proteolitik yaitu enzim yang dapat mengurai/memcah protein.2. Protein merupakan polimer heterogen dari molekul asam amino.3. Fungsi protein : - untuk pertumbuhan dan penggantian sel tubuh yang rusak

Protein group Hl

1. Hydroxyl group HO CH 2 C COO - Serinel

+NH 3

2. Sulfhydril group Hl

HS CH 2 C COO - Cysteinel

+NH 3

3. Amino group Hl

NH 2 - C- CH 2 CH 2 C COO - Glutaminell lO +NH 3

Klasifikasi protease Bergman dan Futon (1941) dan Bergman (1942) menggolongkan enzim proteolitik :

1. Eksopeptidase, terbagi atas :a. Karboksi (ekso) peptidase, memotong peptida dari arah gugus karboksil

terminal

b. Amino (ekso) peptidase, memotong peptida dari arah gugus aminoterminal.

2. Endopeptidase, memecah protein atau ikatan peptida dari dalam.

Hartley (1960) membagi protease menjadi 4 golongan :

1. Protease serin,a. Memiliki residu serin dalam lokasi aktifnya.b. Bersifat endopeptidasec. Yang termasuk enzim ini: tripsin, kimotripsin, elastase dan subtilin

2. Protease sulfhidril

a. Memiliki residu sulfhidril pada lokasi aktifb. Kerja enzim ini dapat dihambat oleh senyawa oksidator, alkilator danlogam berat

Handout

8/2/2019 Protease Rev

3/84

c. Yang termasuk enzim ini : protease dari tanaman dan mikroba sepertipapain, fisin dan bromelin

3. Protease metala. Keaktifannya tergantung pada adanya metal dengan hubungan

stoikiometrik 1 mol metal/1 mol enzimb. Dapat dihambat oleh EDTA (Ethlene Diamine Tetra Acetic Acid) dimanadapat mengkelat metal sehingga keaktifan enzim hilang/berkurang.

c. Yang termasuk enzim ini : karboksipeptidase untuk beberapaaminopeptidase

4. Protease asama. Enzim yang pada lokasi aktifnya terdapat dua gugus karboksilb. Aktif pada pH rendah

c. Keaktifannya dapat dihambat oleh p -bromofenasilbromida.d. Yang termasuk enzim ini : pepsin, renin dan protease kapang.

Beberapa protease

Protease Fungsi Sumber Karakteristik Additionalinformation1. Fisin Pengempuk daging

dan pengawet bir Getah pohon

ficusTermasuk proteasesulfhidril

2. Papain Pengempuk dagingdan pengawet bir

Getah pepaya Termasuk proteasesulfhidril

3. Bromelin Penjernih bir Nenas Termasuk proteasesulfhidrilMerupakan

glukoprotein

4. Renin Proses pembuatankejudan pudding

rennt

Lambung anak sapi, domba

atau kambing

Dibuat dari prorenin,yaitu bentuk inaktif

dari rennin

5. Protease darikapang

Industri kejuIndustri kecap,sake, miso, tauco,tempe dan oncom

Penicilliumroqueforti

P. camenberti Aspergillusoryzae

Penambahan enzimmurni belum banyak

berhasil sehingga penambahan kapangmurni masih perludilakukan

- Rhizopus spuntuk

pembuatantempe, kecap,oncom, taucodan miso

- Aspergillusoryzae untuk

pembuatan

sake, kecapdan miso

Handout

8/2/2019 Protease Rev

4/84

6. Protease bakteri

Menghidrolisiscasein, hemoglobindan gelatin

Enzim subtilindari B. Subtilis.Di pasarandikenal dgnama SubtilinCarlsberg,subtilin Novo,Subtilin BPN

Stabil pada pH 5.3-6.5 & inaktif pada pH8.1-9.5. Enzim dapatdisimpan lama padalarutan gliserol

7. Tripsin Hanya memecahikatan peptideantara lysine danarginin

Kelenjar pancreas

Termasuk endopeptidase dan

protease serin, bentuk inaktif disebuttripsinogen,diproduksi olehkelenjar pancreasyang diaktifkan oleh

asam. Trispsin dapatmengaktifkantripsinogen,kimotripsinogen dan

prokarboksi-peptidase

Tripsininhibitor :Kunits inhibitor STI inibitor

8.Kimotripsinogen

Hanya memecahikatan peptideantara AA aromaticspt. Tirosin,

phenilalanin dantriptophan

Kelenjar pancreas

Protease serin, dalamkelenjar pancreas sapiterdapatkimopepsinogen Adan B

Adanya rasa pahit karenaterdapat peptideyang bulky dansangathidrofobik

9. Pepsin Pencernaan proteindi lower track (usus)

Mikroba dalamlambung hewandan manusia

Aktif pada pH asam,dibentuk dari

pepsinogen10. Kolagenese Menghidrolisi

kalogenClostridium

perfringensClostridiumhistolitica

Kalogen is protein berbentuk serabut (ototarchilles dankulit)

11. Elastase Menghidrolisiselastin. Elastinmemecah ikatan

peptide pada AAnon-aromatic & tdk

bercabang

PancreasMikroba

Protease serinStabil pada pH 6

Elastin yaitu jaringan ikat berbentuk serabut.e.g. otot leher

12. Keratinase Memecah ikatandisulfida padakeratin yaitu unsureutama wool,rambut, tanduk,kuku, bulu dan sisik

ikan

StreptomycesfradiaeStreptomycesmicroflavus

Apabila S. fradiaetumbuh pada wool,maka wool akanterhidrolisis dan rusak

Keratin memilikiikatan yang kuatkarena adanyaikatan disulfideS-S

VEGETABLE PROTEIN MEALS AND THE EFFECTS OF ENZYMESVegetable protein and Exogenous enzyme untuk monogastrics farm animal

Handout

8/2/2019 Protease Rev

5/84

Pendahuluan

Protein dari biji-bijian menyumbang sekitar 30 60% asam amino dalam ransum ternak (NRC,1998). Akan tetapi jumlah protein tersebut belum cukup dan tidak hanya itu, AA pun tidak seimbang.Untuk mendapatkan penampilan ternak yang optimal, baik untuk pertumbuhan, reproduksi or laktasi,

protein harus ditambahkan dalam ransum. Sumber yang umum ditambahkan saat sekarang adalahvegetable protein meals (VPM) walaupun juga mengandung anti-nutritional factor (ANFs) . Hal inidisebabkan karena dilarangnya penggunaan meat and bone meal dalam ransum ternak akibat adanya

penyakit BSE (sapi gila).

Anti-nutritional factor (ANFs) dalam VPMs

Ketersediaan nutrien dari pakan sering dibatasi oleh karena adanya factor anti-nutrisi, sehingga dapatmembatasi penggunaan pakan tersebut di dalam ransum. ANFs dapat diklasifikasikan berdasarkan :

1. Pengaruhnya terhadap nilai nutrisi pakan

2. Pengaruhnya terhadap respon biologis pada ternak, seperti :a. Menurunkan kecernaan dan utilisasi protein (protease inhibitor, lectins, phenolic

compounds, saponin). b. Faktor yang memberikan pengaruh terhadap kecernaan karbohidrat (amylase

inhibitors, phenolic compounds, flatulence factor).c. Faktor yang memberikan pengaruh terhadap utilisasi mineral (glucosinolates, phytic

acid, oxalic acid, gossypol).d. Factors that inactive vitamin or menyebabkan meningkatnya kebutuhan vitamin pada

ternak.e. Factors stimulating the immune system that may cause a damaging hypersensitivity

reaction (antigenic protein).f. Factors in feed that have a toxic effects (e.g. lectins, cynide-containing compounds).

Dilain pihak, ANFs memiliki peran penting sebagai pencegah (protection) tanaman dari serangan predator seperti oleh :

a. jamur (moulds), b. bacteria,c. serangga dand. burung.

Tabel 1. Distribusi dan efek fisiologi ANFs pada VPMs

Anti-nutrional faktor Distribusi Efek fisiologiProtease inhibitors Legume Penurunan (chemo) trypsin activity, pertumubuhan,

pancreatic hypertrophy, pancreas carcinogenAntigenic protein Kedelai Immune responsePhytate Legume Membentuk kompleks dengan mineral dan protein,

menurunkan ketersedian protein dan absorbsimineral

Bagaimana menurunkan dan menghilangkan ANFs dari VPMs

Penurunan dan menghilangkan ANFs dari VPMs dapat dilakukan berbagai proses seperti secara fisik,kimia, thermal atau menggunakan bacteria. Tehnik yang sedang berkembang sekarang dapat dilihat

pada Tabel 2.

Handout

8/2/2019 Protease Rev

6/84

Tabel 2. Tehnik penurunan dan menghilangkan ANFs dar legume

No Tehnologi1 Manipulasi breeding dan genetik 2 Feed formulation: pilih pakan, suplemen dengan AA, suplemen lain, e.g.

probiotic, enzymes dll.3 Primary processing; perlakuan kimia, perlakuan enzim, perlakuan fisik (fraksinasi,heat treatment)Secondary processing : conditioning/pelleting

The use of exogenous enzymes

Sampai sekarang, penggunaan enzyme terbatas pada ransum berbasis biji-bijian untuk unggas. Feedenzyme yang umum digunakan seperti dalam Tabel 3.

Tabel 3. Feed enzymes in use today

Enzyme Action Target substrate Type of feed Expected benefitProteases Protein to

peptide and AAWheat by-product,legume protein

Milk replacer using soybeanor soy protein

Higher proteindigestibility, lower

N excretionLipases Fats to fatty

acidsAnimal andvegetable fats

Broiler diets Improveddigestibility of fatand enhancedenergy retention

Phytases Increasesavailability Pfrom phyticacids

Many differentdiets

Poultry diets Reduced need for inorganic P

Amylases

Ke depan, penggunaan feed enzyme akan semakin popular pada industri pakan ternak karena penggunaan enzyme dapat menyebabkan beberapa hal berikut :

1. Meningkatnya shifts penggunaan alternatif pakan untuk formulasi ransum2. efektif melawan anti-nutrisi factor 3. meningkatnya ketersediaan AA sehingga mengurangi kebutuhan akan pakan dengan kualitas

protein tinggi4. menurunkan polusi, karena meningkatnya efisiensi penggunaan protein dan P oleh ternak 5. menurunkan sticky litter pada poultry

Pemberian exogenous enzyme pada ternak

1. Diberikan pada saat blending dalam pembuatan pellet, tehnik dapat menyebabkan aktifitasenzim menurun karena panas pembuatan pellet.

2. Diberikan post-pelleting dengan cara menyemprotkan menggunakan air atau dicampur dengan pakan liquid seperti molasses.

Action of feed enzyme in the animal

Exogenous enzim akan bekerja di dalam saluran pencernaan, maka enzim tersebut harus memilikicriteria :

1. aktif sesuai kondisi fisiologis ternak

Handout

8/2/2019 Protease Rev

7/84

2. harus tahan terhadap proses proteolysis oleh endogenous protease3. lebih merupakan suplemen dan bukan antgonis terhadap enzim yang terdapat di dalam saluran

pencernaan.

Ketahanan enzim di dalam saluran pencernaan bervariasi. 75% exogenous protease bertahan sampaike ileal.

Pretreatmen of diets containing VPMs

Pretreatment of soybean with protease

Target utama pemberian protease pada soybean adalah menurunkan ANFs, trypsin inhibitor, lectindan antigenic protein

UJIAN SEMESTER PENDEK 2004MATA KULIAH ENZIMOLOGI

Handout

8/2/2019 Protease Rev

8/84

Rabu, 25 Agustus 2004 Nama Mhs : No. Mhs :---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

PART C. JAWABLAH SOAL BERIKUT DALAM KERTAS FOLIO DISEDIAKAN

1. Jelaskan secara singkat pengertian protease.2. Tuliskan perbedaan yang prinsip antara enzim proteolitik golongan eksopeptidase dengangolongan endopeptidase.

3. Jelaskan masing-masing kelompok enzim berikut dan beri contoh.a. Enzim protease serin

b. Enzim protease sulfhidrilc. Enzim protease metald. Enzim protease asam

4. Jelaskan cara kerja enzim protease berikut ini :a. Tripsin

b. Pepsin

c. Keratinased. Papain5. Tuliskan kapang yang dapat menghasilkan enzim protease dan contoh enzim yang dihasilkan.6. Tuliskan bakteri yang dapat menghasilkan enzim protease dan contoh enzim yang dihasilkan.

UJIAN SEMESTER PENDEK 2004MATA KULIAH ENZIMOLOGI

Rabu, 25 Agustus 2004 Nama Mhs : No. Mhs :----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

PART C. JAWABLAH SOAL BERIKUT DALAM KERTAS FOLIO DISEDIAKAN

1. Jelaskan secara singkat pengertian protease.2. Tuliskan perbedaan yang prinsip antara enzim proteolitik golongan eksopeptidase dengan

golongan endopeptidase.3. Jelaskan masing-masing kelompok enzim berikut dan beri contoh.

a. Enzim protease serin b. Enzim protease sulfhidrilc. Enzim protease metald. Enzim protease asam

4. Jelaskan cara kerja enzim protease berikut ini :a. Tripsin

b. Pepsinc. Keratinased. Papain

5. Tuliskan kapang yang dapat menghasilkan enzim protease dan enzim yang dihasilkan.6. Tuliskan bakteri yang dapat menghasilkan enzim protease dan enzim yang dihasilkan.

Handout