Suharti

Jurnal

Kimia Hijau: Pemanfaatan Enzim Keratinase Dalam Transformasi Limbah Bulu Ayam Menjadi Material Berkelanjutan

Pengukuhan Guru Besar (Berita Rilis)

KIMIA HIJAU: PEMANFAATAN ENZIM KERATINASE DALAM TRANSFORMASI LIMBAH BULU AYAM MENJADI MATERIAL BERKELANJUTAN

Prof. Suharti

Reaksi respirasi telah banyak dipelajari sejak Sekolah Dasar, dimana glukosa (C₆H₁₂O₆) bereaksi dengan oksigen(O₂) menghasilkan karbon dioksida (CO₂), air (H₂O), dan melepaskan energi. Apabila larutan glukosa dicampur dengan oksigen reaksi tersebut terjadi sangat lambat dan hampir tidak terjadi perubahan, namun di dalam tubuh manusia reaksi tersebut terjadi dalam hitungan detik. Hal ini terjadi karena di dalam tubuh manusia terdapat senyawa yang mampu mempercepat reaksi yang disebut biokatalis. Makhluk hidup mampu mengubah suatu senyawa menjadi senyawa lain yang dibutuhkannya karena aktivitas biokatalis yang dikenal dengan istilah enzim. Berbagai enzim telah dipelajari secara mendalam untuk mengetahui bagaimana enzim bekerja serta control terhadap kerjanya. Salah satu enzim yang saat ini mendapat perhatian luas adalah keratinase, yaitu enzim yang diproduksi oleh mikroorganisme yang hidup di lingkungan kaya keratin. Enzim ini bekerja mendegradasi keratin yaitu protein yang menyusun kuku, rambut, bulu ayam, tanduk dan paruh binatang. Mengapa enzim ini penting?

Daging dan telur ayam merupakan sumber protein favorit di masyarakat. Menurut laporan USDA-FAS GAIN baru-baru ini, produksi ayam global diperkirakan mencapai 102,7 juta ton pada tahun 2023 yang akan menghasilkan limbah 6 juta ton bulu ayam dan dibuang ke lingkungan. Bulu ayam mengandung 89% protein yang jauh lebih besar dibandingkan kandungan protein dalam telur yang hanya sekitar 13% protein, namun protein dalam bulu ayam tidak dapat dicerna dalam saluran pencernaan oleh enzim-enzim pencernaan. Dengan demikian bulu ayam berpotensi digunakan sebagai sumber protein dan dapat dikonversi menjadi bahan lain berbasis protein. Keratin dalam bulu ayam dapat didegradasi menggunakan asam atau basa kuat yang pekat, namun cara ini tidak ekonomis dan tidak ramah lingkungan. Enzim keratinase menawarkan solusi untuk degrades keratin dalam bulu ayam yang ramah lingkungan.

Kami telah mengisolasi 18 mikroba dari tanah, lumpur vulkanik Bledhuk Kuwu, tambak garam, dan tanah gambut yang menunjukkan kemampuannya dalam menghasilkan enzim keratinaase. Kami memanfaatkan bulu ayam sebagai sumber karbon dan nitrogen pada proses fermentasi (produksi) enzim keratinase. Di lingkungan yang kaya bulu ayam, mikroba memproduksi enzim keratinase yang akan mendegradasi keratin dalam bulu ayam. Produksi keratinase juga menghasilkan hasil samping protein dan asam amino.

Kami telah memanfaatkan keratinase yang dihasilkan untuk: (1) Pertama, proses perontokan bulu pada kulit binatang sebagai proses alternatif yang ramah lingkungan menggantikan proses kimiawi menggunakan sodium sulfida dan kalsium karbonat yang menyebabkan emisi gas hidrogen sulfida. (2) Kedua, keratinase dimanfaatkan untuk meningkatkan yield pada produksi gelatin dari kulit kambing dengan proses hidrolisis lanjutan setelah hidrolisis awal menggunakan katalis asam. (3) Ketiga, campuran hidrolisat keratin dan keratinase telah kami coba manfaatkan untuk pupuk organik dan terbukti mampu meningkatkan jumlah klorofil a dan b serta jumlah daun pada sawi. (4) Keempat, Kami juga sedang menguji kemampuan enzim-enzim pencernaan terhadap dalam mendegradasi hidrolisat bulu ayam untuk pemanfaatannya sebagai pakan ternak.

Kami juga berencana mengembangkan kebermanfaatan limbah bulu ayam menjadi material berkelanjutan antara lain: (1) Pertama, pemanfaatan hidrolisat bulu ayam sebagai bahan campuran pembuatan lem kayu untuk mengurangi emisi formaldehida yang berbahaya bagi kesehatan manusia. (2) Kedua, peluang yang mungkin dikembangkan adalah menyerbukkan bulu ayam dan dimanfaatkan sebagai adsorben untuk pengolahan limbah yang murah karena keratin memiliki 20 macam gugus fungsi yang mampu berinteraksi secara kimia dengan berbagai bahan.