Artikel ini saya dapat dalam bahasa Inggris, tapi juga akan saya tampilkan dalam Bahasa Indonesia.
Enzymes
Enzymes in Nature
Enzymes are one of the most interesting and important substances found in nature. First, it's important to realize that enzymes are not living things. They are inanimate - like minerals. But unlike minerals, they are made by living cells. If we were to look inside a cell we would see many different activities going on. There would be some molecules joining together and others breaking apart. These activities keep the cell alive and enzymes make these activities possible. That's why every cell of every living creature on
Earth produces enzymes.
In a broad sense, there are two types of enzyme. Some that help join specific molecules together to form new molecules. Others that help break specific molecules apart into separate molecules. Enzymes play many important roles outside the cell as well. One of the best examples of this is the digestive system. For instance, it is enzymes in your digestive system that break food down in your digestive system break food down into small molecules that can be absorbed by the body. Some enzymes in your digestive system break down starch, some proteins and others break down fats.
Four things to remember about enzymes
1. Enzymes are specific: An enzyme that is able to break fat down would not be able to dissolve protein or starch. Enzymes perform only one specific job. That means an enzyme can do its job with very few side effects. It also explains why there are so many different types of enzyme. To date, 3,000 different types have been identified and there are many more waiting to be discovered.
2. Enzymes are catalysts: While it is true that an enzyme can only perform one speific job, it is important to know that one enzyme can perform that same job over and over again, millions of times, without being consumed in the process. And enzymes do their job best in the mild ph and temperature conditions found in nature.
3. Enzymes are efficient: Not only do enzymes work hard, they also work with blinding speed. For instance, there is an enzyme in the liver that helps hydrogern peroxide break down into water and oxygen. What's amazing is that one enzyme can process 5 million hydrogen peroxide molecules in one minute.
4. Enzymes are natural: Enzymes are proteins. Like all other proteins, enzymes are organic. Once they have done their job, enzymes break down swiftly and can be absorbed back into nature.
Enzymes in Industry
Many people believe enzyme technology is fairly new. However, that's not the case. Enzymes have been used by man from the dawn of civilization. As long as people have been eating bread and cheese, and drinking wine and beer - they have been using enzymes. That's because enzymes help to make these products.
Cheese
Take cheese for example. Most likely, cheese was discovered by ancient hunters who stored milk in the stomachs of slaughtered calves. When exposed to heat, the milk inside the container would turn into a solid - cheese. The reason for this is simple. Calves have an enzyme called chymosin in their stomachs. At ambient temperature chymosin will break down milk protein, causing milk to separate into curd and whey. If you strain away the watery whey you are left with a soft tangy curd or cheese. Chymosin derived from calf stomachs has been used in cheese making ever since.
Detergent
In more recent times, other commercial uses for enzymes have been found. Laundry detergents are a good example. As mentioned, there are certain enzymes which dissolve proteins and others which dissolve fat. Proteins and fat make up two of the major causes of stains on clothing. Grass, blood and egg are all protein stains. Lipstick, frying oil, butter, sauces, and tough stains on cuffs and collars are fat stains. To remove these stains without enzymes is difficult and requires a lot of washing at high temperatures with a lot of detergent.
Enzymes can remove these stains better, faster and in a way that is a lot kinder to the clothing and the environment. The enzymes in detergent dissolve stains in the same natural way they help digest food in your stomach - specifically and efficiently. Just a tiny amount of enzymes can dissolve stains that would require much larger amounts of detergent alone. Because of this they can reduce the amount of detergent actually found in laundry detergent. And since enzymes work best in mild conditions, washing machines using enzymatic detergents can be set at lower temperatures, reducing electricity consumption by as much as a third. In the future, enzymes could replace more and more of the harsh chemicals found in detergents.
Many other industries
These two examples represent just the tip of the iceberg. Enzymes are contributing to industry in many other areas. They are starting to replace petroleum-based solvents used to make vegetable seed oil; replacing harsh acids used in the production of glucose products such as corn syrup; taking over part of the role played by chlorine in the paper industry; and replacing sulphides used in the tanning industry. Enzymes are also being used instead of pumice stones in the stonewashing of jeans.
Enzymes help industry and nature
Today enzymes are helping industry make the products used by society in a way that is less harmful to the environment. In the cases mentioned above, enzymatic processes are, in general, safer and more environment-friendly than the traditional processes they replace. That is why enzymes in particular and biotechnology in general hold such promise.
How Enzymes are Produced
Looking back to the cheese example above, chymosin is an enzyme used to turn milk into cheese. And chymosin is only found in the stomachs of young calves (as well as young sheep, goats, and a few other farm animals). Up until the 60s all the world's cheese was made from chymosin extracted from the stomachs of slaughtered calves. Then two things happened. The demand for cheese increased and the demand for calf meat decreased. Soon there were not enough slaughtered calf stomachs to produce enough high-quality chymosin required by the expanding cheese industry. To solve the chymosin shortage, it would have been very wasteful and very expensive to raise and slaughter calves just to extract a relatively small amount of chymosin from their stomachs. The cheese industry and the enzyme researchers began to look for another type of organism that produced chymosin.
Microorganisms are natural enzyme factories
The researchers wanted to find an organism that was easier and less expensive to raise than a calf. An organism that reproduced quickly and wouldn't require a lot of space and food. So they began looking among the smallest and simplest organisms they knew: microorganisms. Microorganisms are very small living organisms. Some examples are bacteria, fungi and yeast. They live in soil or water in every corner of the earth. Because they are so small, they are obviously a lot less complex than a calf. Even so, a simple microorganism can produce many different types of enzyme. In fact, it doesn't take a complex organism to create a complex enzyme - as was proved by a simple fungus named Mucor. This fungus produced a chymosin-like enzyme that was almost the same as that produced by calves. But finding the right enzyme is only half the battle.
Microorganisms often aren't suited for "life on the farm"
Once identified a microorganism needs to be "farmed" in a controlled setting. Most microorganisms can grow and multiply quite well in liquid. So large tanks are used called fermentation tanks to grow microorganisms. Ideally, a microorganism will grow fast and produce a lot of the desired enzyme at mild temperatures consuming inexpensive nutrients. But like most things in life, the ideal microorganism is hard to come by.
As it is, most microorganisms found in the wild are not so well suited for domestication in fermentation tanks. Some only produce tiny quantities of the desired enzyme, or they may produce undesirable by-products, or take a long time to grow, or require a growth environment that is very difficult and expensive to maintain. The result is that although we often find ourselves with a microorganism that can produce the enzyme needed the cost for cultivating it is prohibitive. That's where genetic engineering can help.
Enzyme
Enzyme adalah salah satu substansi yang paling menarik dan penting yang dapat ditemui di alam. Pertama, penting untuk menyadari bahwa enzyme bukan benda hidup. Enzyme adalah mati seperti mineral. Tetapi tidak seperti mineral, Enzyme terbuat dari sel hidup. Jika kita melihat kedalam sel maka kita akan melihat berbagai macam aktivitas berlangsung. Ada beberapa molekul yang bergabung dan beberapa memisah. Aktifitas ini membuat sel tetap hidup dan enzyme membuat aktifitas ini mungkin terjadi. Karena itulah setiap sel pada setiap makhluk hidup di bumi memproduksi enzyme.
Secara garis besar, ada dua tipe enzyme. Yang pertama membantu menggabungkan molekul molekul tertentu bersama ke dalam bentuk molekul molekul yang baru. Yang lainnya membantu memecahkan molekul molekul tertentu menjadi molekul molekul yang terpisah. Enzyme memainkan peranan penting sebagaimana sel. Salah satu contoh terbaik enzyme adalah di dalam sistem pencernaan. Sebagai contoh, enzyme di dalam system pencernaan menguraikan makanan kedalam bentuk molekul molekul kecil yang dapat diserap oleh tubuh. Beberapa enzyme didalam sistem pencernaan menguraikan zat tepung, beberapa protein dan lainnya menguraikan lemak.
Empat hal tentang enzyme yang harus diingat
1. Enzyme adalah khusus : Sebuah enzyme yang mampu menguraikan lemak tidak dapat melarutkan atau menghancurkan protein atau zat tepung. Setiap enzyme hanya melakukan satu pekerjaan khusus. Itu berarti banwa sebuah enzyme dapat melakukan tugasnya dengan hanya sedikit efek samping. Ini juga menjelaskan mengapa begitu banyak jenis enzyme. Sampai saat ini sudah 3000 jenis berbeda yang telah diidentifikasi dan masih banyak lagi yang menunggu untuk ditemukan.
2. Enzyme adalah katalis: Memang benar bahwa satu jenis enzyme hanya dapat melakukan satu pekerjaan khusus, tapi penting untuk diketahui bahwa satu enzyme dapat melakukan pekerjaan yang sama secara terus menerus, jutaan kali, tanpa terkurangi jumlahnya pada saat proses (being consumed in the process). Dan enzyme melakukan pekerjaan terbaik mereka pada kondisi ph yang sesuai dan temperature yang ditemukan di alam.
3. Enzyme sangat efisien: bukan hanya bahwa enzyme bekerja dengan keras, mereka juga bekerja dengan sangat cepat. Sebagai contoh, didalam liver atau hati terdapat enzyme yang membantu hydrogen peroxide (H2O2) terurai menjadi air dan oksigen. Yang menakjuban adalah satu enzyme dapat memproses 5 juta molekul hydrogen peroxide hanya dalam satu menit!
4. Enzyme adalah alami: Enzyme adalah protein. Seperti semua protein lainnya, Enzyme adalah organic. Begitu mereka menuntaskan pekerjaannya, enzyme akan terurai dengan cepat dan dapat diserap kembali ke alam.
Enzyme dalam bidang industri
Banyak orang percaya bahwa teknologi enzyme relative baru. Bagaimanapun bukan ini perkaranya. Enzyme telah digunakan oleh manusia sejak awal peradaban. Sejak manusia mulai makan roti dan keju, minum anggur dan bir, mereka telah menggunakan enzyme tanpa disadari. Karena enzymelah yang membantu proses terjadinya roti dan keju, anggur dan bir.
Keju
Sebagai contoh keju. Hampir bisa dipastikan, keju ditemukan oleh pemburu jaman dahulu yang menyimpan susu didalam perut/lambung sapi hasil buruannya. Ketika terpapar panas, susu didalam tempat penyimpanan membeku menjadi keju. Sebabnya adalah sapi memiliki enzyme yang disebut chymosin di dalam lambungnya. Pada suhu ruangan, chymosin akan menguraikan protein susu, menyebabkan susu terpisah menjadi dadih susu dan cairan susu. Jika anda membuang cairan susu maka yang tersisa adalah dadih susu lembut yang berbau tajam atau keju. Semenjak itu chymosin yang diperoleh dari perut sapi telah digunakan untuk membuat keju.
Deterjen
Baru baru ini, kegunaan komersil lain dari enzyme telah ditemukan. Sebagai contoh adalah Deterjen cuci. Seperti disebutkan, bahwa ada enzyme tertentu yang memecah protein dan yang lainnya menguraikan lemak. Protein dan lemak menjadi dua sebab utama yang menyebabkan noda di pakaian. Rumput, darah dan telur semuanya adalah noda protein. Lipstick, minyak goring, mentega, saus, dan noda berat pada pergelangan dan kerah. Untuk melenyapkan noda ini tanpa enzyme sangat sulit dan membutuhkan pencucian pada suhu tinggi dan banyak deterjen.
Enzyme dapat menghilangkan noda-noda ini dengan lebih baik, lebih cepat dan dengan lebih ramah terhadap pakaian dan lingkungan. Kandungan enzyme pada deterjen menghilangkan noda dengan alami sebagaimana enzyme membantu mencerna makanan di perut anda dengan spesifik dan dengan efisien. Hanya dalam jumlah kecil enzyme dapat menghilangkan noda yang jika hanya menggunakan deterjen maka dibutuhkan jumlah yang jauh lebih banyak.
Karena ini penggunaan enzyme dapat mengurangi penggunaan jumlah komponen deterjen didalam deterjen cuci. Dan karena enzyme bekerja dengan baik pada kondisi normal, maka penggunaan pada mesin cuci yang menggunakan deterjen dengan enzyme dapat diset pada temperature yang lebih rendah, mengurangi konsumsi listrik sampai 30%. Di masa depan, Enzyme dapat menggantikan penggunaan lebih banyak lagi zat kimia yang ada didalam deterjen.
Pada industri lainnya
Ada dua contoh yang merupakan pucuk gunung es. Enzyme berkontribusi pada berbagai macam industri. Mereka mulai menggantikan bahan dasar minyak yang digunakan untuk menghasilkan minyak sayur, menggantikan zat kimia berat yang digunakan pada produk glukosa seperti sirup jagung; mengambil alih fungsi chlorine sebagai pemutih pada industri kertas; dan menggantikan fungsi sulfide pada industri penyamakan kulit. Enzyme juga digunakan sebagai pengganti batu apung pada pewarnaan jeans dengan jenis stonewashed.
Enzyme membantu industri dan lingkungan
Saat ini enzyme membantu industri membuat produk yang digunakan masyarakat menjadi lebih tidak berbahaya kepada lingkungan hidup. Dalam kasus yang disebutkan diatas, proses enzyme pada umumnya adalah lebih aman dan lebih bersahabat dengan lingkungan hidup daripada proses tradisional yang mereka gantikan. Karena itulah penggunaan enzyme secara khusus dan bioteknologi pada umumnya sangat menjanjikan
Bagaimana Enzyme dihasilkan
Melihat kembali pada contoh keju diatas, chymosin adalah enzyme yang digunakan untuk merubah susu menjadi keju. Dan chymosin hanya dapat ditemukan di lambung dari sapi muda (atau pada domba muda, kambing, dan beberapa hewan ternak lainnya). Sampai dengan tahun 60’an, keju diseluruh dunia dibuat dari chymosin yang didapatkan dari lambung sapi yang dipotong. Kemudian dua hal terjadi. Permintaan keju meningkat dan permintaan daging sapi menurun. Dengan cepat ketersediaan lambung sapi potong yang digunakan untuk memproduksi high-quality chymosin yang dibutuhkan untuk meningkatkan industri keju. Untuk memecahkan masalah ketidak tersediaan chymosin, sangatlah sia sia dan mahal untuk membiakkan dan memotong sapi hanya untuk mendapatkan sedikit chymosin dari lambung sapi. Industri keju dan para peneliti enzyme mulai mencari jenis organisme lain yang dapat menghasilkan chymosin.
Mikro organisme adalah penghasil alami dari enzyme.
Para peneliti ingin menemukan organisme yang lebih mudah dan lebih murah daripada mengembang biakkan seekor sapi. Satu organisme yang dapat menghasilkan dengan cepat dan tidak membutuhkan tempat dan makanan yang banyak. Jadi mereka mulai mencari diantara organisme terkecil dan paling sederhana yang mereka tahu yaitu : mikro organisme. Mikro organisme adalah organisme hidup yang sangat kecil. Beberapa contohnya adalah bakteri, jamur, dan ragi. Mereka hidup di tanah atau air di seluruh penjuru bumi. Karena mereka sangat kecil, mereka dengan jelas tidak serumit seekor sapi. Tapi, mikro organisme sederhana dapat menghasilkan enzyme yang kompleks yang dibuktikan oleh jamur dgn nama Mucor. Jamur ini menghasilkan enzyme seperti chymosin yang hampir sama seperti yang dihasilkan sapi. Tapi menemukan enzyme yang benar barulah separuh perjuangan.
Mikro organisme seringkali tidak sesuai dengan kehidupan di peternakan.
Sekali diidentifikasi sebuah mikro organisme harus hidup di lingkungan atau peternakan yang terkontrol. Kebanyakan mikro organisme dapat tumbuh dan berkembang biak dengan baik dalam media cairan. Jadi digunakanlah tangki besar yang disebut tangki fermentasi untuk mengembangbiakkan mikro organisme. Idealnya, sebuah mikro organisme akan tumbuh dengan cepat dan memproduksi banyak enzyme yang dibutuhkan pada temperature ruangan mengkonsumsi gizi yang tidak mahal. Tetapi seperti hampir semua hal dalam hidup, mikro organisme yang ideal tidaklah mudah ditemukan.
Karena itu, mikro organisme yang ditemukan di alam bebas tidak terlalu sesuai untuk hidup di dalam tangki fermentasi. Beberapa hanya menghasilkan enzyme yang diinginkan dalam jumlah yang kecil, atau mereka memproduksi enzyme yang tidak diinginkan, atau membutuhkan waktu yang lama untuk berkembang, atau membutuhkan lingkungan untuk hidup yang sangat sulit dan mahal dalam pemeliharaannya. Hasilnya bahwa walaupun kita sering mendapati diri sendiri dengan mikro organisme yang dapat menghasilkan enzyme yang dibutuhkan membutuhkan biaya untuk pengembangannya yang menjadi penghalang, Karena itu rekayasa gen dapat membantu.
Postingan
