Dampak Lingkungan: Enzim Kecil yang Bisa Mengurangi Pencemaran Fosfor
Dosen dan Peneliti Senior Fakultas Peternakan, Universitas Padjadjaran
·waktu baca 5 menit
Tulisan dari Novi Mayasari tidak mewakili pandangan dari redaksi kumparan
Oleh: Novi Mayasari dan Diyn Aldida Syifa
Sebuah inovasi kecil dari dunia bioteknologi menawarkan solusi besar: enzim phytase rekombinan. Enzim ini bekerja secara “sunyi”, tetapi memiliki peran penting dalam menurunkan pencemaran fosfor dari peternakan modern.
Pencemaran fosfor dari industri peternakan adalah masalah yang jarang mendapat sorotan publik, padahal dampaknya sangat nyata: air sungai berubah hijau pekat, danau mengalami ledakan alga, ikan mati massal, hingga kualitas air bersih semakin menurun. Salah satu penyebab utamanya adalah tingginya kandungan fosfor dalam limbah ternak—khususnya dari unggas dan babi—yang tidak tercerna dengan baik dan berakhir di lingkungan.
Fosfor adalah mineral esensial bagi pertumbuhan hewan, terutama untuk pembentukan tulang dan metabolisme energi. Namun, fosfor dalam bahan pakan nabati tidak tersedia secara langsung bagi hewan monogastrik seperti ayam dan babi. Mayoritas fosfor terkunci dalam bentuk asam fitat, yang sulit dicerna tanpa enzim tertentu.
Enzim phytase (Ilustrasi 1) merupakan biokatalis penting dalam industri pakan ternak karena kemampuannya untuk memecah asam fitat yaitu senyawa penyimpanan fosfor untuk pada biji-bijian dan kacang-kacangan (Shanmugam, 2018). Penyerapan fosfor menjadi kurang efisien karena fosfor yang terikat dalam asam fitat sulit diserap oleh hewan monogastrik seperti ayam dan babi. Selain itu, fitat juga mengikat mineral penting seperti kalsium, seng, dan zat besi, sehingga menurunkan ketersediaannya dalam sistem percernaan.
Penambahan phytase ke dalam pakan telah terbukti meningkatkan kecernaan mineral dan menurunkan ekskresi fosfor ke lingkungan. Selain itu, enzim ini dapat mengurangi limbah fosfor yang dibuang melalui feses dan urin.
Limbah fosfor inilah yang, ketika memasuki sungai atau danau, memicu eutrofikasi, yaitu ledakan pertumbuhan alga. Alga yang tumbuh berlebihan menghabiskan oksigen di air, membunuh ikan, merusak ekosistem air, dan mengganggu kualitas air bagi manusia.
Bagaimana Phytase Mengurangi Pencemaran Fosfor?
1. Mengurangi ekskresi fosfor melalui feses dan urin
Karena lebih banyak fosfor diserap, jumlah fosfor yang dibuang hewan menurun drastis. Studi menunjukkan penurunan pembuangan fosfor pada ayam petelur bisa mencapai 40 mg/ekor/hari (Jing et al., 2021).
2. Menurunkan kebutuhan penambahan fosfat anorganik
Industri pakan tidak perlu lagi menambahkan fosfat anorganik dalam jumlah besar. Fosfat anorganik yang tidak digunakan justru dapat berakhir sebagai limbah lingkungan.
3. Mengurangi akumulasi fosfor di area peternakan
Daerah peternakan intensif sering mengalami penumpukan fosfor di tanah akibat penggunaan pupuk dari kotoran ternak. Dengan phytase, konsentrasi fosfor pada kotoran menjadi lebih rendah.
4. Memperbaiki keseimbangan ekosistem air
Lebih sedikit fosfor ke sungai mengakibatkan lebih kecil risiko ledakan alga. Kondisi ini mengakibatkan ekosistem air lebih stabil sehingga kualitas air meningkat.
Mengapa Phytase Rekombinan Lebih Efektif?
Phytase hasil kloning genetik umumnya menunjukkan aktivitas spesifik lebih tinggi, ketahanan terhadap pH lambung, dan stabilitas termal yang lebih baik dibandingkan enzim alami (Yang et al., 2022). Beberapa studi menunjukkan bahwa phytase rekombinan mampu meningkatkan:
• Bioavailabilitas fosfor hingga 50-60% dibandingkan pakan tanpa phytase (Haefner et al., 2005).
• Ketersediaan mineral lain seperti Ca, Zn, Fe, dan Mg, karena phytase memecah ikatan fitat-mineral (Kumar et al., 2010).
• Efisiensi pakan dan pertumbuhan hewan, terutama pada unggas dan babi (Ravindran et al., 2006).
• Penurunan emisi fosfor ke lingkungan (Augspurger et al., 2003).
Phytase rekombinan adalah contoh bagaimana bioteknologi menawarkan solusi nyata untuk masalah lingkungan modern. Enzim kecil ini mampu mengurangi limbah fosfor, memperbaiki kualitas ekosistem air, dan mendukung sistem peternakan yang lebih berkelanjutan.
Di tengah meningkatnya tuntutan untuk produksi pangan yang ramah lingkungan, penggunaan phytase bukan lagi pilihan—tetapi kebutuhan. Dengan memaksimalkan penyerapan nutrisi dan meminimalkan limbah, phytase rekombinan membuka jalan bagi masa depan peternakan yang lebih hijau, sehat, dan berkelanjutan.
DAFTAR PUSTAKA
Augspurger, N. R., Webel, D. M., Lei, X. G., & Baker, D. H. (2003). Efficacy of an E. coli phytase expressed in yeast for releasing phytate-bound phosphorus in young pigs and chicks. Journal of Animal Science, 81(2), 474–483.
Godoy, M. G., Amorim, G. M., Barreto, M. S., & Freire, D. M. (2018). Agricultural residues as animal feed: protein enrichment and detoxification using solid-state fermentation. In Current developments in biotechnology and bioengineering (pp. 235-256). Elsevier.
Haefner, S., Knietsch, A., Scholten, E., Braun, J., Lohscheidt, M., & Zelder, O. (2005). Biotechnological production and applications of phytases. Applied Microbiology and Biotechnology, 68(5), 588–597.
Jing, M., Zhao, S., Rogiewicz, A., Slominski, B.A. and House, J.D. (2021). Effects of phytase supplementation on growth performance, plasma biochemistry, bone mineralisation and phosphorus utilisation in pre-lay pullets fed various levels of phosphorus. Animal Production Science, 61(6), 568-576.
Kumar, V., Sinha, A. K., Makkar, H. P. S., & Becker, K. (2010). Dietary roles of phytate and phytase in human nutrition: A review. Food Chemistry, 120(4), 945–959.
Ravindran, V., Cabahug, S., Ravindran, G., & Bryden, W. L. (1999). Influence of microbial phytase on apparent ileal amino acid digestibility of feedstuffs for broilers. Poultry Science, 78(5), 699–706.
Shanmugam, G. (2018). Characteristics of Phytase Enzyme and Its Role in Animal Nutrition. Int.J.Curr.Microbiol.App.Sci. 7(3), 1006-1013.
Yang, L.L., Shi, H.L., Liu, F., Wang, Z., Chen, K.L., Chen, W.S., Niu, X.R., Kan, Y.C., Yao, L.G., Tang, C.D. (2022). Gene cloning of a highly active phytase from Lactobacillus plantarum and further improving its catalytic activity and thermostability through protein engineering. Enzyme and Microbial Technology, 156, 109997.