Penghasilan oligosakarida daripada serabut mesokarpa kelapa sawit menggunakan enzim selulase dan Endo-B-1,4-D-Glukanase melalui hidrolisis enzimatik

Abstract

Oligosakarida dan terbitannya daripada sumber semula jadi dengan pelbagai proses enzimatik menjadi trend yang meningkat dan merupakan prekursor penting untuk pelbagai aplikasi. Proses penghasilan oligosakarida melalui kaedah sintesis secara kimia adalah satu kaedah yang sukar, kos yang tinggi dan memakan masa. Lambakan sisa serabut mesokarpa kelapa sawit (SMKS) dihasilkan hampir 10.9 juta tan setiap tahun. Matlamat kajian ini dijalankan ialah untuk mengkaji kesan prarawatan SMKS asid asetik (CH3COOH) dan natrium hidroksida (NaOH) terhadap sifat fizikokimia dan mengkaji ciri selulosa yang diekstrak daripada SMKS. Seterusnya, mengkaji kesan tindak balas enzim terhadap penghasilan gula SMKS terawat dan selulosa SMKS serta menentukan oligosakarida yang dihasilkan daripada tindak balas enzim selulase dan endo-β-1,4-D-glukanase terhadap SMSK terawat dan selulosa SMKS. Enzim glikosidase yang dipilih dalam kajian ini ialah selulase daripada Trichoderma reesei (Celluclast 1.5L) dan endo-β-1,4-D-glukanase daripada Acidothermus cellulolyticus. SMKS dirawat menggunakan larutan CH3COOH dengan kepekatan 5 dan 10% (i/i) manakala NaOH 5, 10, 15 dan 20% (b/i) melalui kaedah prarawatan stim dalam autoklaf pada suhu 120 °C selama 30 minit. Seterusnya, selulosa diekstrak daripada SMKS melalui kaedah pengekstrakan Soxhlet, prarawatan alkali (4% NaOH) dan pelunturan. Selanjutnya, hidrolisis enzimatik telah dijalankan pada pelbagai kepekatan enzim dan masa hidrolisis. Pencirian sifat fizikokimia telah dikaji melalui analisis spektroskopi Fourier inframerah (ATR-FTIR), termogravimetri (TGA), pembelauan sinar-X (XRD), dan mikroskopi imbasan elektron (SEM). Penghasilan gula dan oligosakarida bagi SMKS terawat dan selulosa SMKS telah ditentukan menggunakan UV-spektrofotometer dan kromatografi cecair prestasi tinggi (KCPT) berpengesan pendafluor. Berdasarkan keputusan didapati SMKS terawat NaOH menunjukkan perubahan sifat fizikokimia yang lebih ketara, membuktikan kesan prarawatan NaOH lebih efisien menyingkirkan sebahagian lignin dan hemiselulosa berbanding prarawatan CH3COOH. Didapati 15% NaOH paling berkesan meningkatkan kebolehcapaian terhadap tindak balas enzim. Seterusnya, selulosa SMKS didapati berjaya dihasilkan kerana struktur lignin dan hemiselulosa berjaya disingkirkan dan selari dengan ciri selulosa piawai. Analisis UV-spektrofotometer menunjukkan kandungan gula penurun selulosa SMKS lebih tinggi berbanding SMKS 15% NaOH selepas dihidrolisis oleh enzim selulase dan selulosa SMKS oleh enzim endo-β-1,4-D-glukanase. Hasil keputusan KCPT-pendafluor pula mendapati gula yang dihasilkan daripada selulosa SMKS oleh endo-β-1,4-D-glukanase mempunyai oligosakarida dengan darjah pempolimeran (DP) 1-10 unit dan SMKS 15% NaOH selulase dengan DP 1- 4 unit pada 24 jam masa hidrolisis. Oleh itu, dapatan daripada kajian ini dapat menghasilkan oligosakarida daripada SMKS terawat dan selulosa SMKS dengan berbeza rantaian DP, yang mana oligosakarida dengan DP 2-10 berpotensi diaplikasikan sebagai prebiotik dalam makanan berfungsi dan produk farmaseutikal.