PERANAN ENZYM DALAM BIOTEKNOLOGI PAKAN TERNAK MONOGASTRIK DAN RUMINANSIA

1. B. Iskandar Moeda T., Dr. Ir. , MSi., IPM

2. • Enzim merupakan senyawa protein yang
berfungsi sebagai katalisator (biokata-
lisator) reaksi-reaksi kimia yang terjadi
dalam sistem biologi (makhluk hidup).
• Katalisator adalah suatu zat yang
mempercepat reaksi kimia, tetapi tidak
mengubah keseimbangan reaksi atau
tidak mempengaruhi hasil akhir reaksi.

3. • Komponen utama enzim adalah protein
• Protein yang sifatnya fungsional, bukan protein
struktural
• Tidak semua protein bertindak sebagai enzim
• Enzim dibentuk dalam protoplasma sel
• Enzim beraktifitas di dalam sel tempat
sintesisnya (disebut endoenzim/ intraseluler)
maupun di tempat yang lain diluar tempat
sintesisnya (disebut eksoenzim/ ekstraseluler)
• Sebagian besar enzim bersifat endoenzim

4. • Enzim diberi nama sesuai dengan:
 Nama substrat dan reaksi yang dikatalisis
• Biasanya ditambah akhiran : “ase”
• Enzim dibagi ke dalam : 6 Golongan besar (Kelas)

5. No Kelas Tipe reaksi
1
Oksidoreduktase
(nitrat reduktase)
Memisahkan dan menambahkan
elektron atau hidrogen
2
Transferase
(Kinase)
Memindahkan gugus senyawa kimia
3
Hidrolase
(protease, lipase,
amilase)
Memutuskan ikatan kimia dengan
penambahan air
4
Liase
(fumarase)
Membentuk ikatan rangkap dengan
melepaskan satu gugus kimia
5
Isomerase
(epimerase)
Mengkatalisir perubahan isomer
6
Ligase/sintetase
(tiokinase)
Menggabungkan dua molekul yang
disertai dengan hidrolisis ATP

6. 1. Enzim bersifat koloid, luas permukaan besar, bersifat
hidrofil (Koloid hidrofil)
2. Dapat bereaksi dengan senyawa asam maupun basa,
kation maupun anion
3. Enzim sangat peka terhadap faktor-faktor yang menye-
babkan denaturasi protein misalnya suhu, pH dll
4. Enzim dapat dipacu maupun dihambat aktifitasnya
5. Enzim merupakan biokatalisator yang dalam jumlah
sedikit memacu laju reaksi tanpa merubah keseim-
mbangan reaksi
6. Enzim tidak ikut terlibat dalam reaksi, struktur enzim
tetap baik sebelum maupun setelah reaksi berlangsung
7. Enzim bermolekul besar (protein molekul besar)
8. Enzim bersifat khas/spesifik (terhadap substratnya)

7. • Suhu: optimum 300C, minimum 0 0C, maksimum 400C
• Air, memacu aktifitas enzim
• pH, tergantung pada jenis enzimnya (pepsin aktif
kondisi masam, amilase kondisi netral, tripsin kondisi
basa)
• Logam, memacu aktifitas enzim: Mg, Mn, Co, Fe
• Logam berat, menghambat aktivitas enzim: Pb, Cu, Zn,
Cd, Ag
• Konsentrasi substrat; Substrat yang banyak mula-mula
memacu aktifitas enzim, tetapi kemudian mengham-
bat karena: penumpukan produk (feed back effect)
• Konsentrasi enzim, peningkatan konsentrasi enzim
memacu aktifitasnya
• Vitamin, memacu aktifitas enzim

8. Penghambatan aktifitas enzim ada Dua Tipe:
1. Kompetitif: zat penghambat mempunyai
struktur yang mirip dengan substrat
sehingga dapat bergabung dengan sisi aktif
enzim. Terjadi kompetisi antara substrat
dengan inhibitor untuk bergabung dengan
sisi aktif enzim (misal feed back effect)
2. Non kompetitif: zat penghambat menyebab-
kan struktur enzim rusak sehingga sisi
aktifnya tidak cocok lagi dengan substrat

9. Spesifik: hanya cocok untuk satu
macam substrat saja atau
sekelompok kecil substrat yang
susunanya hampir sama dan
fungsinya sama
• Selulase  Selulosa
• Ligninase  Lignin
• Keratinase  Keratin
Dsb.
SIFAT ENZYM

10. 1. Teori Lock and Key (gembok dan kunci)
Gembok digambarkan sebagai enzim yang
memiliki sisi aktif yang mampu mengikat
substrat (kunci). Ketika keduanya cocok akan
terbentuk ikatan kompleks (enzim-substrat)
yang kemudian setelah bereaksi, ikatan
kompleks lepas dan membebaskan produk
(zat yang lebih sederhana dan mudah
terserap, red) serta membebaskan enzim
untuk bekerja kembali.

11. Sisi Aktif
Enzim Substrat Enzim
Substrat
Enzim
Kompleks Produk

12. 2. Teori Ketepatan Induksi (Inducefit model)
Sisi aktif enzim bersifat fleksibel sehingga dapat
berubah bentuk menyesuaikan bentuk substrat.
Ketika substrat memasuki sisi aktif enzim, bentuk
sisi aktif termodifikasi menyesuaikan substrat
mem-bentuk ikatan kompleks. Setelah produk
terlepas dari kompleks, enzim tidak aktif menjadi
bentuk yang lepas. Substrat yang lain kembali
bereaksi dengan enzim tersebut.

13. Enzim
Substrat
Enzim yg sisi aktifnya
kurang sesuai dengan
substrat, bisa
menyesuaikan
Kompleks
Enzim-Substrat
Produk
Sisi aktif

14. • Cara kerja enzim tidak selamanya berjalan dengan
lancar.
• Beberapa faktor yang berpengaruh terhadap kerja
enzim yaitu suhu 35 – 40 OC dinilai paling baik agar
kerja enzim optimal, kisaran pH 6 dan 8 merupakan
pH dimana enzim stabil dan bekerja baik,
• Konsentrasi substrat maupun konsentrasi enzim
harus tepat agar kerja optimal, adanya aktivator atau
zat yang membantu mempermudah kerja enzim
dalam mengikat substrat, serta adanya inhibitor atau
senyawa yang dapat menghambat kerja enzim.
• Faktor-faktor tersebut tentu harus menjadi perhatian
peternak dalam pemilihan dan penggunaan enzim.

15. • Berdasarkan sifat enzim diatas, maka
enzim bisa menjadi salah satu bahan
alternatif yang dapat digunakan
untuk memperbaiki kualitas pakan
ternak yang aman untuk ternak,
manusia yang mengkonsumsi hasil
ternak, maupun bagi lingkungan.

16. 1.Memecah faktor antinutrisi yang terdapat dalam
campuran pakan. Kebanyakan dari senyawa
tersebut tidak mudah dicerna oleh enzim
endogenous sehingga dapat mengganggu
pencernaan ternak.
2.Meningkatkan ketersediaan pati, protein dan
garam mineral yang terdapat pada dinding sel
yang kaya serat, karena itu tidak mudah dicerna
oleh enzim pencernaan sendiri atau terikat dalam
ikatan kimia sehingga ternak tidak mampu
mencerna.
MANFAAT ENZYM DALAM PENINGKATAN
KUALITAS PAKAN

17. 3. Merombak ikatan kimia khusus dalam bahan
baku pakan yang biasanya tidak dapat
dirombak oleh enzim yang dihasilkan ternak
itu sendiri.
4.Sebagai suplemen tambahan dari enzim yang
diproduksi oleh ternak muda, dimana sistem
pencernaannya belum sempurna sehingga
enzim endogenous kemungkinan belum
mencukupi.

18. • Berbagai keunggulan penggunaan enzim
dalam pakan ternak, menjadi suatu
kewajaran jika enzim dinilai sebagai feed
additive alternatif untuk membantu
mengoptimalkan peran penting nutrisi
pakan dalam meningkatkan produktivitas
ayam maupun ruminan.
• Semakin banyaknya sediaan feed
additive enzim tunggal maupun kombinasi
dengan zat aditif lainnya di pasaran, tentu
akan memudahkan peternak dalam
mendapatkannya.

19. • Terdapat empat type enzim yang mendominasi pasar
pakan ternak saat ini yaitu enzim untuk memecah
serat, protein, pati dan asam pitat
1. Enzim Pemecah Serat
• Hewan monogastrik tidak memproduksi enzim untuk mencerna serat.
• Pada ransum makanan ternak yang terbuat dari gandum, barley, rye
atau triticale (sereal viscous utama), proporsi terbesar dari serat ini
adalah arabinoxylan dan ß-glucan yang larut dan tidak larut
• Serat yang dapat larut dan meningkatkan viskositas isi intestin yang
kecil, mengganggu pencernaan nutrisi dan karena itu menurunkan
pertumbuhan hewan.
• Untuk memecah serat, enzim-enzim xylanase dan ß-glucanase) dapat
menurunkan tingkat variasi nilai nutrisi pada ransum dan dapat
memberikan perbaikan dari pakan ternak sekaligus konsistensi
responnya pada hewan ternak. Xylanase dihasilkan oleh
mikroorganisme baik bakteri maupun jamur.

20. 2. Enzim Pemecah Protein
• Berbagai bahan mentah yang digunakan sebagai bahan pakan ternak
mengandung protein.
• Terdapat variasi kualitas dan kandungan protein yang cukup besar dari
bahan mentah yang berbeda.
• Dari sumber bahan protein primer seperti kedelai, beberapa faktor anti
nutrisi seperti lectins dan trypsin inhibitor dapat memicu kerusakan pada
permukaan penyerapan, karena ketidaksempurnaan proses pencernaan.
• Selain itu belum berkembangnya sistem pencernaan pada hewan muda
menyebabkan tidak mampu menggunakan simpanan protein yang besar di
dalam kedelai (glycin dan ß-conglycinin).
• Penambahan protease dapat membantu menetralkan pengaruh negatif
dari faktor anti-nutrisi berprotein dan juga dapat memecah simpanan
protein yang besar menjadi molekul yang kecil dan dapat diserap.

21. 3. Enzim pemecah Pati
• Jagung merupakan sumber pati yang sangat baik sehingga para ahli gizi
menyebutnya sebagai bahan mentah standard emas.
• Sebagian besar ahli gizi tidak mempertimbangkan pencernaan jagung
adalah jelek: kenyataannya bahwa 95 % dapat dicerna.
• Pati hanya dicerna tidak lebih dari 85 % pada ayam broiler umur 4 dan 21
hari. Penambahan enzim amylase pada makanan ayam dapat membantu
mencerna pati lebih cepat di intestin yang kecil dan pada gilirannya dapat
memperbaiki kecepatan pertumbuhan karena adanya peningkatan
pengambilan nutrisi.
• Pada masa aklimatisasi, anak ayam sering menderita shok karena
perubahan nutrisi, lingkungan dan status imunitasnya.
• Penambahan amilase, biasanya juga bersamaan dengan penambahan
enzim lain, untuk meningkatkan produksi enzim endogeneous telah
terbukti dapat memperbaiki pencernaan nutrisi dan penyerapannya.

22. 4. Enzim Pemecah Asam pitat
• Phospor merupakan unsur esensial untuk semua hewan, karena diperlukan
untuk mineralisasi tulang, imunitas, fertilitas dan juga pertumbuhan.
• Babi dan Unggas hanya dapat mencerna Phospor dalam bentuk asam pitat
yang terdapat dalam sayur sekitar 30-40 %. Phospor yang tidak dapat
dicerna akan keluar bersama kotoran (feces) dan menimbulkan
pencemaran.
• Enzim pytase dapat memecah asam pytat, maka penambahan enzim
tersebut pada pakan ternak akan membebaskan lebih banyak phospor
yang digunakan oleh hewan.

23. KOMPOSISI
• 7 Enzim bermutu
• Probiotik unggul
• Probiotik alami
• Vitamin dan asam amino
MANFAAT
1. Meningkatkan penyerapan nutrisi pakan oleh
ternak
2. Meningkatkan nafsu makan oleh ternak
3. Menurunkan tingkat kematian ternak
4. Meningkatkan pertambahan bobot badan ternak
5. Meningkatkan kuantitas dan kualitas hasil susu
pada sapi perah
6. Meningkatkan hasil panen produk peternakan
7. Menekan dan mengontrol kepadatan bakteri
patogen dalam usus ternak
CONTOH PRODUK ENZYM UTK TERNAK

25. Jenis mikrobia untuk peningkatan kualitas pakan : Bakteri, Kapang & Khamir/ Yeast
Sifat : tumbuh cepat (100 generasi/ 24 jam), sumber energi sederhana, mampu melak-
sanakan semua reaksi-2 biokimia yg sangat komplek
Bakteri
• Terbesar populasinya (hampir 100 generasi/ 24 jam)
• Merupakan sel tidak berinti
• Sifat : selulolitik, proteolitik, lipolitik, amilolitik  fungsi berbeda-2
• Perlu kondisi : t oC, pH dan RH tertentu; juga O2 atau tanpa O2
• Berberapa hasil fermentasi : - gas (Co2, H2, CH4, N2, H2S, NH3)
- Asam (H2SO4, HNO3, CH3COOH, As. Lemak)
Mis: Micrococcus glutamicus  lisin (feed aditif)
Brevibacterium sp.  asam glutamat (feed aditif)
Ruminococcus albus  Enzim selulase

26. •Tubuh kapang terdiri : miselium & spora - Eukariotik)
•Merupakan koloni dg warna tertentu (dari pelebaran miselium dan kumpulan spora)
•Sifat : selulolitik, proteolitik, lipolitik, amilolitik  fungsi berbeda-2
•Perlu kondisi : t oC, pH dan RH tertentu; Umumya selalu Aerob Aerob Obligat
•Kelebihan : - mampu tumbuh pd kondisi ekstrim, mis: gula konsent tinggi, asam)
- mampu menggunakan unsur-2 anorganik
- kisaran pH dan suhu lebih luas
- lebih mampu dlm proses degradasi (karena punya akar/rizoid)
•Hasil fermentasi : seperti bakteri
Mis: Aspergilus niger  PST (penurunan kadar SK & peningkatan Kdr PK pakan)
Rizopus oryzae  Fermentasi bahan makanan/ pakan
Trichoderma sp.  Enzim selulase (PST)
Fungi/ Kapang

27. • Kapang bersel satu (eukariotik) berkembang dg budding/ penyembulan  Cepat
• Sifat : - pd keadaan anaerobik  terbentuk produk (metabolit), mis: alkohol, asam-2
- pd keadaan aerobik terbentuk sel mikrobia
• Secara umum Tumbuh baik dlm suasana asam : pH 3,5 – 3,8 (2 – 8), t= 0 – 47 oC
• Penghambat khamir : benzoat dan asam propionat
Mis: Sacharomyces cereviceae  fermentasi KH  alkohol, ........ juga utk PST
Dlm industri bir, gliserol, roti dsb.
Khamir/ Yeast

28. Fungi/
Kapang
Bakteri
Degradasi
SELULOSA
Enzim
SELULASE
Gula reduksi
Menghidrolisis
ikatan
B-1,4-glikosidik
Dihasilkan: m.b
selulolitik, moluska,
rayap
Produksi secara
Induktif
Gula
Reduksi
•C1 = Eksoglukanase
•Cx = Endoglukanase
•Selobiase/ β-glukosidase
Mekanisme Degradasi serat oleh Mikroba Pencerna Serat

29. • Enzim selulase merupakan enzim multi
kompleks yang terdiri atas tiga komponen,
yaitu: enzim C1 (eksoglukanase), Cx
(endoglukanase) dan β-glukosidase atau
selobiase (Nelson dan Cox, 2000).
• Enzim eksoglukanase dan endoglukanase
bekerja secara sinergistik untuk
mendegradasi selulosa secara alami.

30. • Enzim C1 bekerja pada daerah ikatan
selulosa kristalin dan merombak menjadi
amorf dengan struktur ikatan yang lebih
renggang, sedangkan enzim Cx akan
menghidrolisis selulosa amorf menjadi
glukosa dan selobiosa, selanjutnya enzim
β-glukosidase/ Selobiase menghidrolisis
selobiosa menjadi dua molekul glukosa.
• Mekanisme degradasi selulosa oleh enzim
selulase dapat dilihat pada Gambar 2.

31. Degradasi substrat oleh enzim Selulase