Enzim kitinase mampu mendegradasi senyawa kitin menjadi monomer N-asetil-D-glukosamin. Enzim ini dihasilkan oleh berbagai mikroorganisme seperti bakteri dan jamur dan memiliki berbagai aplikasi di bidang pertanian, perikanan, kedokteran, dan kosmetik.

1. ENZIM KITINASE
Oleh:
LAILI MUNAWARAH
NAZILA RAHMATINA

2. 1. Sekilas tentang Kitin
 struktur kimia, cara perolehan
2. Enzim Kitinase
 struktur, klasifikasi, reaksi pemutusan,
mekanisme reaksi hidrolisis, mikroorganisme
kitinolitik, isolasi dan skrining, produksi,
purifikasi, aktivitas dan aplikasi.
BAHASAN ENZIM KITINASE

3. Sekilas tentang Kitin
 Kitin adalah polimer linier yang tersusun oleh
monomer β-1,4-N-asetil-D-glukosamin (GlcNac),
golongan polisakarida.
 Kelimpahan kitin di alam menempati urutan terbesar
ke-2 setelah selulosa, terdistribusi luas di lingkungan
biosfer seperti kulit crustaseae, ubur-ubur, komponen
struktural eksoskeleton serangga, dinding sel fungi
(22-40%), alga dan nematoda, binatang maupun
tumbuhan.
 Ukuran molekul kitin relatif besar dan kelarutan kitin
rendah serta sulit diserap tubuh manusia, sehingga
aplikasi kitin terbatas dan menyebabkan kitin menjadi
sumber utama pencemaran senyawa organik

4. Struktur Kimia Kitin

5. Pengolahan limbah untuk mendapatkan kitin ada
2 cara, yaitu pengolahan:
 1) secara kimiawi: demineralisasi dan
deproteinasi melalui penambahan asam atau
basa kuat,
 2) secara biokimia: penambahan enzim
proteolitik untuk deproteinasi dan melibatkan
kitinase untuk mendegradasi limbah kitin.

6. Enzim Kitinase
 Enzim yang menghidrolisis senyawa kitin pada
β-1,4-N-asetil-glukosamin menjadi monomer
N-asetil-D-glukosamin yang terdistribusi di
alam.
 Kelas enzim yaitu hidrolase.
 Struktur terdiri dari 3 domain:
-α/β-barrel domain,
-α+β-fold (insertion domain/ linker).
-N-terminal domain

7. Klasifikasi Enzim Kitinase
Berdasarkan sumbernya, kitinase
dikelompokkan menjadi 3 keluarga hidrolase
glycosyl (GH) yaitu keluarga (family) 18, 19 dan
20.
 Family 18 meliputi kitinase dari bakteri, jamur,
virus, dan beberapa kitinase dari tanaman dan
hewan (kelas III dan V).
 Family 19 meliputi keseluruhan kitinase
tanaman (kelas I, II, dan IV).
 Family 20 meliputi β-N-acetylhexosaminidases
dari bakteri Gram positif Streptomyces

8. Contoh GH 19

9. Klasifikasi Enzim Kitinase
Ada 3 jenis enzim kitinase yang dibedakan
berdasarkan cara kerjanya dalam mendegradasi
kitin, yaitu:
 Eksokitinase memotong polimer kitin hanya dari
ujung non reduksi.
 Endokitinase memotong polimer kitin secara acak
dan menghasilkan dimer, trimer, tetramer, dan
oligomer gula.
 N-asetil-glukosaminidase yang memutuskan
diasetilkitobiosa dan menghasilkan N-asetil-
glukosamin

10. Skema Pemutusan Kitin

11. Reaksi Pemutusan Kitin
A) Reaksi pemutusan ikatan β-1,4 pada bagian internal mikrofibril kitin;
B) Reaksi pembebasan unit-unit diasetilkitobiose oleh enzim eksokitinase

12. Reaksi Pemutusan Kitin
C. Reaksi pemutusan diasetilkitobiose,kitotriose dan kitotetrao
dan menghasilkan monomer-monomer GIcNAc

13. Mekanisme Reaksi Hidrolisis Kitin oleh
Kitinase
Pada umumnya mekanisme
hidrolisis enzim kitinase ada 2:
1) double-displacement
retaining mechanism: GH 18,
hanya menggunakan 1
karboksilat yg berperan ganda,
shg tdk memungkinkan
terjadinya reaksi secara
bersamaan. Produk yg
dihasilkan memiliki konfigurasi
sama dgn senyawa awal.
2) single-displacement
inverting mechanism : GH 19,
menggunakan 2 karboksilat,
shg reaksi terjadi hampir
bersamaan. Produk yg
dihasilkan memiliki konfigurasi
berlawanan dr senyawa awal.

14. Mikroorganisme Kitinolitik
 Produksi enzim kitinase dari mikroorganisme lebih baik
dibandingkan kitinase dari sumber yang lain karena
kemudahannya berkembang biak dalam waktu yang relatif
singkat.
 Mikroorganisme yang memiliki aktivitas kitinolitik, yaitu dapat
mendegradasi kitin menggunakan enzim kitinase yang
dihasilkan.
 Dapat diperoleh dari berbagai sumber lingkungan tanah, laut,
danau, kolam, tempat pembuangan limbah udang dan
sebagainya
 Karakteristik bervariasi tergantung pada jenis
mikroorganisme dan keberadaan substrat kitin.

15. Mikroorganisme Kitinolitik
 Beberapa peneliti telah berhasil mengisolasi dan
mengidentifikasi bakteri kitinolitik dari tanah yaitu Serratia
marcescens, Streptomyces sp, Bacillus sp. dari rizosphere
cabe.
 Pseudomonas sp, Alkaligenes denitrificans, Aeromonas
hydrophila, dan Agrobacterium sp dari danau Jeziorak,
Polandia.
 Bakteri kitinolitik Bacillus licheniformis, Stenotrophomonas
maltophilia, Bacillus licheniformis dan B. thuringiensis
diperoleh dari tanah rizosfer.
 Bakteri Vibrio sp.diisolasi dari sampel tanah di pusat
pendaratan Cuddalore, Tamil Nadu, India.
 Bacillus sp. telah diisolasi dari sumber air panas Danau
Ranau, Sumatera Selatan.

16. Isolasi dan Skrining Enzim
Kitinase
 Isolasi dilakukan untuk mendapatkan isolat bakteri tunggal.
 Caranya ditumbuhkan pada media yang mengandung kitin.
 Menggunakan metode pengenceran seri bertingkat. Sampel
dari pengenceran seri ditransfer ke media agar kitin dengan
metode pour plate diinkubasi dengan suhu dan waktu
tertentu.
 Isolat bakteri yang telah diisolasi dan memilliki aktivitas
kitinolitik diukur di zona bening untuk menentukan indeks
kitinolitik.
 Semakin besar zona bening yang terbentuk semakin banyak
enzim kitinase yang dihasilkan sehingga aktivitas kitinolitik
dari isolat bakteri semakin tinggi.
 Isolat yang memiliki aktivitas kitinolitik tinggi dipilih untuk
memproduksi enzim.

17. Zona bening yang terbentuk
setelah inkubasi 96 jam Koloni Streptomyces

18. Produksi Enzim Kitinase
 Waktu yang dibutuhkan untuk memproduksi
enzim kitinase adalah fase eksponensial, yang
berbeda-beda tergantung dari mikrobianya.
 Kondisi pH dan suhu produksi enzim kitinase
berbeda-beda pada tiap mikroba. Antara pH 6-8,
suhu dari 30-35ºC.
 Aktivitas kitinase juga dipengaruhi oleh faktor lain
seperti suplemen nutrisi yang ditambahkan,
konsentrasi koloidal kitin, penambahan sumber
karbon, penambahan sumber nitrogen, dan
penggunaan detergen

19. Purifikasi Enzim Kitinase
 Ekstraksi enzim dilakukan dengan cara
sentrifugasi
 Tahap purifikasi dapat dilakukan bertahap, antara
lain ekstraksi, pemisahan enzim, presipitasi,
sentrifugasi, dialysis dan filtrasi.
 Dialisis: dilakukan untuk memisahkan senyawa
dengan berat molekul lebih rendah dari sampel
menuju larutan buffer melalui membrane
semipermeable.
 Enzim kitinase dapat dimurnikan berdasarkan
ikatan kuat dengan kitin menggunakan koloidal
kitin.

20. Aktivitas Enzim Kitinase
Aktivitas enzim dipengaruhi oleh substrat, pH dan suhu.
 Setiap enzim memiliki kemampuan yang berbeda-beda
dalam mendegradasi substrat dan spesifik terhadap substrat
yang berbeda-beda.
 pH mempengaruhi sifat ionik gugus karboksil dan gugus
amino yang menyebabkan perubahan daerah katalitik dan
konformasi enzim.
 Kenaikan suhu akan meningkatkan energi kinetik sehingga
tumbukan antar molekul akan semakin cepat. Semakin sering
tumbukan terjadi, maka akan semakin mudah pembentukan
kompleks enzim-substrat.
 Contoh: kitinase dari isolat Streptomyces sp. PTK19, memiliki
aktivitas paling tinggi terhadap substrat glikol kitin, pH
optimum 5.50 dan stabil pada pH 4-7, suhu optimum 40°C
dan stabil pada suhu 30-45°C

21. Aplikasi Enzim Kitinase
 Bidang perikanan dan kelautan: agen
biokontrol untuk pengolahan limbah industri
yang mengandung kitin, seperti industri
pembekuan udang, kerang, dan kepiting.
 Bidang pertanian: agen biokontrol tanaman
terhadap hama serangga dan fungi patogen
yang memiliki komponen kitin pada dinding
sel.
 Senyawa turunan kitin seperti karboksimetil
kitin, hidroksietil kitin dan etil kitin yang dapat
dimanfaatkan dalam berbagai bidang.

22. Aplikasi Enzim Kitinase
 Dalam bidang kedokteran senyawa turunan kitin
dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan
benang operasi yang mempunyai keunggulan dapat
diserap dalam jaringan tubuh, tidak toksik dan dapat
disimpan dalam waktu yang lama.
 Kitoheksosa dan kitoheptosa memperlihatkan aktivitas
anti tumor.
 Monomer dari kitin yaitu N-Asetil-Dglukosamin dapat
dimanfaatkan dalam bidang farmasi, diantaranya
sebagai obat untuk mengontrol kadar gula dalam
darah, sebagai suplemen, anti inflamantory
 Dalam dunia kosmetik senyawa gula ini dapat
membantu mengurangi hilangnya hiperpigmentasi
karena N-asetil-D-glukosamin dapat membantu
mengurangi aktivitas enzim tirosinase yang berperan
dalam produksi melanin.

23. Produk Aplikasi Enzim Kitinase
Insektisida dan fungisida
yang mengandung
enzim kitinase

24. Terima kasih atas perhatiannya
