Maltooligosakarida (MOS) dikenal sebagai oligosakarida fungsional dengan derajat polimerisasi 3 sampai 10. MOS dengan keunikan sifat fungsional seperti rasa manis ringan, osmolalitas rendah dan juga rendah kalori telah banyak digunakan dalam makanan, minuman, serta suplemen kesehatan. Tingginya permintaan oligosakarida fungsional mendorong perlunya proses sintesis enzimatik dengan biaya rendah, hasil dan kemurnian yang lebih tinggi, dibanding ekstraksi dari jaringan tanaman. Sebelumnya, reaksi one-pot cascade dari Cyclodextrin glucanotransferase (CGTase) dan maltogenic amylase (Mag1) dari Bacillus lehensis G1dilaporkan efektif mengubah pati menjadi MOS dengan hasil 3,6 kali lipat lebih tinggi dibandingkan dengan reaksi Mag1 saja. Rendahnya efisiensi dari Mag1 sendiri dikaitkan dengan spesifisitas substratnya yang rendah terhadap kelarutan pati. Oleh karena itu, reaksi cascade dengan dua atau multi-enzimatik menjadi penting untuk produksi oligosakarida dari pati, mengingat kompleksitas struktur pati itu sendiri. Studi lain melaporkan sintesis maltoheptaose dari pati dapat dilakukan dengan menambahkan secara berurutan antara sikmaltodekstrin glukanotransferase dan sikmaltodekstrinase. Namun, meskipun produksi MOS dari pati tersebut tinggi dengan menggunakan beberapa reaksi cascade enzimatik, namun penggunaan campuran enzim bebas menyebabkan rendahnya stabilitas dalam larutan, sehingga kurang layak untuk aplikasi di industri.
Beberapa tahun terakhir, gabungan ikatan silang agregat enzim (combi-CLEAs) merupakan teknik imobilisasi enzim untuk ko-imobilisasi beberapa enzim berbeda yang diterapkan dalam reaksi cascade atau paralel. Ko-imobilisasi enzim lebih menguntungkan dalam proses enzimatik yang melibatkan beberapa tahap reaksi katalisis untuk mengatasi masalah lamanya waktu reaksi, produk samping yang tidak diinginkan, serta biaya unit operasi dan volume reaktor yang besar.
Imobilisasi kedua enzim Cyclodextrin glucanotransferase dan Maltogenic amylase sebagai gabungan ikatan silang agregat enzim (Combi-CLEAs-CM) , serta juga dilakukan dengan menambahkan serum albumin sapi (BSA) dan Tween 80 (Combi-CLEAs-CM-add). Combi-CLEAs-CM dan Combi-CLEAs-CM-add menunjukkan activity recoveries masing-masing sebesar 54,12% dan 69,44% setelah optimalisasi. Combi-CLEAs-CM-add memberikan stabilitas termal yang lebih tinggi pada suhu yang lebih tinggi (40 鈼) dengan waktu paruh lebih lama (46,20 menit) dibandingkan dengan enzim bebas (36,67 mnt) dan Combi-CLEAs-CM (41,51 mnt). Kedua combi-CLEA juga menunjukkan stabilitas pH lebih tinggi, di atas pH 5 hingga pH 9, dan memiliki kemampuan untuk dapat digunakan kembali sejumlah 4 siklus dengan aktivitas lebih dari 50%. Hasil juga menunjukkan adanya penurunan nilai Km sekitar 22,80 % dan peningkatan hidrolisis pati 1,76 kali lipat dibandingkan dengan Combi-CLEAs-CM, ini membuktikan adanya peningkatan interaksi enzim-substrat oleh Tween 80 dan pembentukan pori-pori oleh BSA di Combi-CLEAs-CM-add. Spesifisitas produk Combi-CLEAs-CM-add juga menghasilkan MOS tertinggi (492 mg/g) setelah 3 jam. Oleh karena itu, Combi-CLEAs-CM-add direkomendasikan sebagai biokatalis yang sangat manjur untuk produksi MOS.
Penulis: Ni Nyoman Tri Puspaningsih
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
Yee Seng Yip, Nor Hasmaliana Abdul Manas, Nardiah Rizwana Jaafar, Roshanida A. Rahman, Ni Nyoman Tri Puspaningsih, and Rosli Md. Illias (2023). Combined cross-linked enzyme aggregates of cyclodextrin glucanotransferase and maltogenic amylase from Bacillus lehensis G1 for maltooligosaccharides synthesis. International Journal of Biological Macromolecules , 242 (2023) 124675
